(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-08
(45)【発行日】2024-03-18
(54)【発明の名称】全方向プリズム装置
(51)【国際特許分類】
G02B 5/122 20060101AFI20240311BHJP
G01C 15/06 20060101ALI20240311BHJP
G02B 5/04 20060101ALI20240311BHJP
【ＦＩ】
G02B5/122
G01C15/06 T
G02B5/04 Z
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020032955
(22)【出願日】2020-02-28
(65)【公開番号】P2021135435
(43)【公開日】2021-09-13
【審査請求日】2022-12-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000220343
【氏名又は名称】株式会社トプコン
(74)【代理人】
【識別番号】100083563
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 祥二
(72)【発明者】
【氏名】西田 信幸
(72)【発明者】
【氏名】▲配▼島 康仁
(72)【発明者】
【氏名】田中 康司
(72)【発明者】
【氏名】大保 慶征
【審査官】森内 正明
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－３１０６５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１８８９６１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第７６１１１０５（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】実開平６－８０１１８（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ５／００ － ５／１３６
Ｇ０１Ｃ １５／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
保持部材と、全方向プリズムとを具備し、前記保持部材は、基板と該基板に連結されたネック部と、該ネック部の先端に設けられた固着部とを有し、前記全方向プリズムは３角プリズムから構成される複数のプリズムユニットを有し、該プリズムユニットは前記基板の両面に貼合され、前記全方向プリズムは８面体に構成され、前記基板は平板であり、前記プリズムユニットは４の３角プリズムによりピラミッド状に構成され、該プリズムユニットが前記平板の両面に貼合され、
前記ネック部は断面が円形の棒状であり、前記ネック部の軸心の延長上に前記全方向プリズムの光学中心が存在する様に設定された全方向プリズム装置。
【請求項2】
保持部材と、全方向プリズムとを具備し、前記保持部材は、基板と該基板に連結されたネック部と、該ネック部の先端に設けられた固着部とを有し、前記全方向プリズムは３角プリズムから構成される複数のプリズムユニットを有し、該プリズムユニットは前記基板の両面に貼合され、前記全方向プリズムは８面体に構成され、前記基板は３角形状の基板分体が十字に結合され、隣接する基板分体間に直角に区分された４の空間を形成し、前記プリズムユニットは３角プリズムが上下に貼合されて構成され、前記空間にそれぞれ設けられた前記プリズムユニットが各基板分体の両面にそれぞれ貼合される全方向プリズム装置。
【請求項3】
保持部材と、全方向プリズムとを具備し、前記保持部材は、基板と該基板に連結されたネック部と、該ネック部の先端に設けられた固着部とを有し、前記全方向プリズムは３角プリズムから構成される複数のプリズムユニットを有し、該プリズムユニットは前記基板の両面に貼合され、前記全方向プリズムは８面体に構成され、前記基板と前記ネック部とは着脱可能である全方向プリズム装置。
【請求項4】
前記固着部はボルトを有する請求項２又は請求項３に記載の全方向プリズム装置。
【請求項5】
前記固着部はネジ孔を有する請求項２又は請求項３に記載の全方向プリズム装置。
【請求項6】
前記固着部はフランジを有する請求項２又は請求項３に記載の全方向プリズム装置。
【請求項7】
保持部材と、全方向プリズムとを具備し、前記保持部材は、基板と該基板に連結されたネック部と、該ネック部の先端に設けられた固着部とを有し、前記全方向プリズムは３角プリズムから構成される複数のプリズムユニットを有し、該プリズムユニットは前記基板の両面に貼合され、前記全方向プリズムは８面体に構成され、前記全方向プリズムの頂部に突起部材が設けられた全方向プリズム装置。
【請求項8】
前記基板分体の縁部が前記プリズムユニットよりはみ出す様構成された請求項２に記載の全方向プリズム装置。
【請求項9】
保持部材と、全方向プリズムとを具備し、前記保持部材は、基板と該基板に連結されたネック部と、該ネック部の先端に設けられた固着部とを有し、前記全方向プリズムは３角プリズムから構成される複数のプリズムユニットを有し、該プリズムユニットは前記基板の両面に貼合され、前記全方向プリズムは８面体に構成され、前記ネック部に軸が設けられ、該軸に回転可能に一対のカバーが設けられ、該カバーの直立状態で前記全方向プリズムが前記カバー間に収納され、前記カバーの垂下状態で前記全方向プリズムが露出する様構成された全方向プリズム装置。
【請求項10】
保持部材と、全方向プリズムとを具備し、前記保持部材は、基板と該基板に連結されたネック部と、該ネック部の先端に設けられた固着部とを有し、前記全方向プリズムは３角プリズムから構成される複数のプリズムユニットを有し、該プリズムユニットは前記基板の両面に貼合され、前記全方向プリズムは８面体に構成され、前記ネック部に円筒状のカバーが該ネック部に沿って移動可能に設けられ、該カバーの上昇位置で前記全方向プリズムを収納し、前記カバーの下降位置で前記全方向プリズムが露出する様構成された全方向プリズム装置。
【請求項11】
保持部材と、全方向プリズムとを具備し、前記保持部材は、基板と該基板に連結されたネック部と、該ネック部の先端に設けられた固着部とを有し、前記全方向プリズムは３角プリズムから構成される複数のプリズムユニットを有し、該プリズムユニットは前記基板の両面に貼合され、前記全方向プリズムは８面体に構成され、前記全方向プリズムの水平対向する頂点に軸が設けられ、円弧状に湾曲させた複数の帯状プレートが前記軸に回転自在に取付けられ、該帯状プレートによって前記全方向プリズムを収納又は露出可能なカバーが構成された全方向プリズム装置。
【請求項12】
前記基板は平板であり、前記プリズムユニットは４の３角プリズムによりピラミッド状に構成され、該プリズムユニットが前記平板の両面に貼合された請求項７、及び請求項９から請求項１１のうちいずれか１項に記載の全方向プリズム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測定対象として用いられ、水平全方向、鉛直全方向の全ての方向からの光線を再帰反射可能な全方向プリズム装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、小型無人飛行機（ＵＡＶ）にカメラ、或はその他の測定装置を搭載して、高所から或は人が立入れない場所の画像等の情報を取得することが行われている。更に、トータルステーション等追尾機能を有する測定装置により、ＵＡＶを３次元測定し、ＵＡＶで取得した情報と測定装置で測定した３次元情報とを関連付けることも行われている（特許文献１）。
【0003】
斯かるシステムに於いて、ＵＡＶには測定対象として再帰反射機能を有するプリズムが取付けられる。更に、ＵＡＶは測定装置に対して向きは一定してなく、従ってプリズムにはプリズムの向きに拘らず広範囲からの光を再帰反射する特性が求められる。
【0004】
例えば、特許文献２に示される全方位リフレクタでは、プリズムの集合体が上下の枠体に挾持され、水平３６０゜からの光を再帰反射可能となっている。
【0005】
又、特許文献３に示される全周プリズムでは、下方に向けられたプリズムの集合体が水平に支持されたプレートに保持される構造を有し、下方全方向に再帰反射特性を有している。
【0006】
然し、特許文献２、特許文献３共にプリズムの集合体の保持構造から、或はプリズム集合体の構造から、再帰反射の範囲に制限を有している。
【0007】
例えば、前者の全周プリズムでは、上下方向に対して制約を有し、後者の全周プリズムでは上方に対して制約を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開２０１４－１６７４１３号公報
【文献】特開２００９－２０４５５７号公報
【文献】特開２０１８－１０５７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、再帰反射の方向に対して制約がなく、水平全方向、鉛直全方向の全ての方向からの光線を再帰反射可能な全方向プリズム装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、保持部材と、全方向プリズムとを具備し、前記保持部材は、基板と該基板に連結されたネック部と、該ネック部の先端に設けられた固着部とを有し、前記全方向プリズムは３角プリズムから構成される複数のプリズムユニットを有し、該プリズムユニットは前記基板の両面に貼合され、前記全方向プリズムは８面体に構成された全方向プリズム装置に係るものである。
【0011】
又本発明は、前記基板は平板であり、前記プリズムユニットは４の３角プリズムによりピラミッド状に構成され、該プリズムユニットが前記平板の両面に貼合された全方向プリズム装置に係るものである。
【0012】
又本発明は、前記基板は３角形状の基板分体が十字に結合され、隣接する基板分体間に直角に区分された４の空間を形成し、前記プリズムユニットは３角プリズムが上下に貼合されて構成され、前記空間にそれぞれ設けられた前記プリズムユニットが各基板分体の両面にそれぞれ貼合される全方向プリズム装置に係るものである。
【0013】
又本発明は、前記基板と前記ネック部とは着脱可能である全方向プリズム装置に係るものである。
【0014】
又本発明は、前記固着部はボルトを有する全方向プリズム装置に係るものである。
【0015】
又本発明は、前記固着部はネジ孔を有する全方向プリズム装置に係るものである。
【0016】
又本発明は、前記固着部はフランジを有する全方向プリズム装置に係るものである。
【0017】
又本発明は、前記全方向プリズムの頂部に突起部材が設けられた全方向プリズム装置に係るものである。
【0018】
又本発明は、前記基板分体の縁部が前記プリズムユニットよりはみ出す様構成された全方向プリズム装置に係るものである。
【0019】
又本発明は、前記ネック部に軸が設けられ、該軸に回転可能に一対のカバーが設けられ、該カバーの直立状態で前記全方向プリズムが前記カバー間に収納され、前記カバーの垂下状態で前記全方向プリズムが露出する様構成された全方向プリズム装置に係るものである。
【0020】
又本発明は、前記ネック部に円筒状のカバーが該ネック部に沿って移動可能に設けられ、該カバーの上昇位置で前記全方向プリズムを収納し、前記カバーの下降位置で前記全方向プリズムが露出する様構成された全方向プリズム装置に係るものである。
【0021】
更に又本発明は、前記全方向プリズムの水平対向する頂点に軸が設けられ、円弧状に湾曲させた複数の帯状プレートが前記軸に回転自在に取付けられ、該帯状プレートによって前記全方向プリズムを収納又は露出可能なカバーが構成された全方向プリズム装置に係るものである。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、保持部材と、全方向プリズムとを具備し、前記保持部材は、基板と該基板に連結されたネック部と、該ネック部の先端に設けられた固着部とを有し、前記全方向プリズムは３角プリズムから構成される複数のプリズムユニットを有し、該プリズムユニットは前記基板の両面に貼合され、前記全方向プリズムは８面体に構成されたので、再帰反射の方向に対して制約がなく、水平全方向、鉛直全方向の全ての方向からの光線を再帰反射可能であるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】第１の実施例の全体図である。
【図2】第１の実施例に於ける保持部材とプリズムユニットとの関係を示す斜視図である。
【図3】該実施例の取付け状態と全方向プリズム装置の遮られる範囲との関係を示す図である。
【図4】前記全方向プリズム装置の取付け姿勢を示しており、（Ａ）は上向き姿勢、（Ｂ）は水平姿勢、（Ｃ）は下向き姿勢を示している。
【図5】第２の実施例の全体図である。
【図6】第３の実施例の全体図である。
【図7】第４の実施例の全体図である。
【図8】第４の実施例の分解斜視図である。
【図9】第５の実施例の部分分解斜視図である。
【図10】第６の実施例の部分斜視図である。
【図11】第６の実施例の作用説明図である。
【図12】第６の実施例の分解斜視図である。
【図13】第７の実施例の部分斜視図である。
【図14】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第８の実施例を示し、（Ａ）は保護状態を示す正面図、（Ｂ）は保護状態を示す側面図、（Ｃ）は使用状態を示す正面図である。
【図15】（Ａ）、（Ｂ）は第９の実施例を示し、（Ａ）は保護状態を示す図、（Ｂ）は使用状態を示す図である。
【図16】（Ａ）、（Ｂ）は第１０の実施例を示し、（Ａ）は保護状態を示す図、（Ｂ）は使用状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【0025】
【0026】
【0027】
第１の実施例では２つのプリズムユニット４を有し、該プリズムユニット４は４つの３角プリズム５をピラミッド形に貼り合わせて構成され、更に２つのプリズムユニット４が前記保持部材２に固着されて８面体の全方向プリズム３が構成される。
【0028】
前記保持部材２は金属製であり、略正方形の平板の基板７、該基板７の頂部に連結されたネック部８、該ネック部８の先端部に設けられた固着部９から構成されている。
【0029】
前記基板７は薄板であり、該基板７の両面に前記プリズムユニット４がそれぞれ接着される。前記基板７の両面に前記プリズムユニット４が接着されることで、前記基板７、前記プリズムユニット４が強度を相互に補い、前記基板７を薄板とすることができる。
【0030】
前記基板７の１つの角部は、前記プリズムユニット４から延出しており、この延出した部分に前記ネック部８が固着されている。尚、前記基板７と前記ネック部８とは一体で構成されてもよく、或は分離可能としてもよい。
【0031】
該ネック部８は断面が円形であり、所定の長さＬ１を有している。該ネック部８の軸心延長上に前記全方向プリズム３の光学中心が存在する様になっている。前記固着部９は全方向プリズム装置１を測定対象物、或はポール等の支持体に取付ける為のものであり、第１の実施例では固着部９がボルト９ａを有する場合を示している。
【0032】
該ボルト９ａの基部はフランジ９ｂとなっており、該フランジ９ｂの支持体当接面６は取付け基準面となっており、該支持体当接面６と前記全方向プリズム３の光学中心との距離Ｌ２は既知となっている。
【0033】
第１の実施例によれば、前記プリズムユニット４と保持部材２とが一体になっており、而も、該保持部材２が固着部９（ボルト９ａ）を具備しているので、測定対象物側にネジ孔が設けられていれば容易に、前記全方向プリズム装置１を測定対象物に取付けることができる。又、前記全方向プリズム装置１を測定対象物に取付けた時点で、測定対象に対して全方向プリズム３の光学中心は既知となるので、取扱い、設置作業が容易である。
【0034】
更に、２つの前記プリズムユニット４（即ち、全方向プリズム３）は全方向に露出しているので、あらゆる方向からの光を再帰反射可能である。又、前記基板７は薄板であり、入射光を殆ど遮ることがない。
【0035】
図３は、前記全方向プリズム装置１を支持体１１の下面に取付けたものである。
【0036】
該支持体１１が下向き姿勢で取付けられた状態では、下方、水平方向からの入射光は全て再帰反射可能である。又、上方からの入射光については、前記支持体１１によって前記全方向プリズム３への入射光が遮られる。遮られる範囲（遮光範囲）は図示ではθであり、前記遮光範囲θは前記ネック部８の長さＬ１によって決定される。従って、測定対象が要求する測定範囲に対応して前記Ｌ１が選択される。
【0037】
又、本実施例の全方向プリズム装置１は、取付け姿勢に制約がない。
【0038】
図４（Ａ）に示される様に、支持体１１に上向き姿勢で取付けることができ、又図４（Ｂ）に示される様に支持体１１に水平姿勢で取付けることができる、又図４（Ｃ）に示される様に支持体１１に下向き姿勢で取付けることができる。
【0039】
従って、前記支持体の構造、測定態様等に合せて全方向プリズム装置１を設置することができる。
【0040】
図５は第２の実施例を示しており、第２の実施例では、前記固着部９がネジ孔９ｃを有する場合を示している。該固着部９も取付け基準面としての支持体当接面６を有しており、該支持体当接面６と全方向プリズム３の光学中心とは既知の距離となっている。
【0041】
図６は第３の実施例を示しており、第３の実施例では、固着部９がフランジ９ｄを有する場合であり、ボルト（図示せず）により前記フランジ９ｄを支持体１１に固定することで全方向プリズム装置１を支持体１１に取付けることができる。第３の実施例では、前記フランジ９ｄの当接面が取付け基準面となっている。
【0042】
【0043】
第４の実施例ではネック部８を基板７に対して着脱可能としたものであり、ネック部８を着脱可能とすることで、固着部９を支持体１１の構造に適合したものに選択することができる。
【0044】
基板７は１つの頂部より延出する舌片７ａを有し、該舌片７ａには孔１４が穿設されている。ネック部８の先端には前記舌片７ａが嵌合するスリット１３が形成され、該スリット１３を貫通する止め孔１５を穿設する。
【0045】
前記舌片７ａを前記スリット１３に挿入し、ボルト１６を前記止め孔１５、前記孔１４に挿通し、前記舌片７ａと前記ネック部８とを固着し、前記基板７と前記ネック部８とを連結する。従って、前記基板７と前記ネック部８とは前記ボルト１６の取付け、取外しによって連結及び連結解除が可能である。
【0046】
前記ネック部８の非連結端には、固着部９が形成される。該固着部９については、上記第１実施例、第２実施例、第３実施例で示した様に、ボルトが形成され、或は螺子孔が設けられ、或はフランジが設けられる。尚、固着部９としてはボルト、螺子孔、フランジに限定されるものではない。
【0047】
第４の実施例に於いても、前記ネック部８の非連結端側端面１７が取付け基準面となっており、前記非連結端側端面１７から全方向プリズム３の光学中心迄の距離は既知となっている。
【0048】
図９は第５の実施例を示している。
【0049】
第５の実施例では、プリズムユニットをより堅固に保持する構造としたものである。
【0050】
第５の実施例に適用される基板７は、３角形状の基板分体７ｂが十字に結合され、隣接する基板分体７ｂ間に直角に区分された４の空間を形成する構成となっている。
【0051】
該４の空間にそれぞれプリズムユニット４ａを嵌込み接着することで、全方向プリズム３が構成される。
【0052】
本実施例に於いても、各プリズムユニット４ａは前記基板分体７ｂを境界とし、該基板分体７ｂの両面に貼合されるので、各プリズムユニット４ａは強固に一体化される。
【0053】
尚、前記プリズムユニット４ａは、３角プリズム５が上下に貼合されて構成される。
【0054】
又、各プリズムユニット４ａと前記基板分体７ｂとを接着する接着剤としては弾力性を有するもの、例えばシリコン系接着剤が用いられることが好ましい。
【0055】
前記ネック部８は、前記基板分体７ｂが集合した下端部に連結される。
【0056】
図１０は第６の実施例を示している。
【0057】
第６の実施例では前記全方向プリズム装置１に損傷防止機能を付加したものである。
【0058】
全方向プリズム３の各頂点に、突起部材１９を設ける。該突起部材１９は、形状として球体、半球体が好ましく、該突起部材１９は各頂点に接着等手段で固着され、少なくとも半球が露出する様に取付けられる。
【0059】
又、前記全方向プリズム３への光線の入射出を妨げない様（光線のけられが発生しない様）測定誤差が最小限となる様に、前記突起部材１９の大きさが設定される。
【0060】
又、前記突起部材１９の材質としては緩衝性、弾力性を有するのが好ましく、例えば、シリコンゴム、軟質合成樹脂等が用いられる。
【0061】
前記突起部材１９が設けられた全方向プリズム３が、平面２１に置かれた状態が図１１に示される。
【0062】
前記突起部材１９の存在により、前記全方向プリズム３のエッヂと平面２１との間に隙間２２が形成され、エッヂが平面２１に接触することがない。又、頂点は前記突起部材１９で直接保護されているので、前記全方向プリズム３のエッヂ、頂点の損傷が防止される。
【0063】
図１２は第６の実施例を第４の実施例に適用した場合の、基板７を示している。
【0064】
【0065】
【0066】
第７の実施例では、基板７を構成する基板分体７ｂをプリズムユニット４ａより大きくし、前記基板７にプリズムユニット４ａを組合わせた状態で、前記基板分体７ｂの縁部２５が前記プリズムユニット４ａからはみ出す様に構成している。
【0067】
前記プリズムユニット４ａが前記縁部２５分だけ前記基板分体７ｂより後退しているので、全方向プリズム装置１を平面に置いた場合に、隙間が生じ、前記プリズムユニット４ａが保護される。
【0068】
【0069】
第８の実施例では、損傷防止機能の付加の為に保護カバーを設けたものである。
【0070】
ネック部８に該ネック部８と直交する軸２６を設け、該軸２６に左右一対のカバー２７，２７を取付ける。該カバー２７の側面形状はくの時形であり、一端は前記軸２６に回転自在に連結され、カバーの幅は全方向プリズム３の水平最大寸法より大きくなっている。 前記カバー２７が直立状態（図１４（Ａ））で、左右のカバー２７，２７の間に全方向プリズム３が収納される構成となっている。
【0071】
前記カバー２７が直立状態が前記全方向プリズム３の保護状態であり、前記全方向プリズム３の２側面が前記カバー２７，２７で覆われる。尚、他の２面は開放されているが、前記カバー２７の幅が前記全方向プリズム３の水平最大寸法より大きくなっているので、該全方向プリズム３が障害物に接触することが防止される（図１４（Ｂ））。
【0072】
図１４（Ｃ）は全方向プリズム３の使用状態を示し、前記カバー２７，２７が前記カバー２７を中心に回転し、垂下した状態を示している。尚、前記カバー２７には垂下した状態でネック部８と干渉しない様に切欠部２７ａが設けられている。
【0073】
又、前記カバー２７，２７の直立状態、及び垂下状態がそれぞれ保持される様に、前記軸２６と前記カバー２７，２７間にロック機構が設けられてもよい。
【0074】
【0075】
第９の実施例では、カバー２８をネック部８に摺動可能に設けたものである。
【0076】
カバー２８は上方が開口された有底筒状となっており、該カバー２８の内径は全方向プリズム３の水平最大寸法より大きく、内寸法高さは前記全方向プリズム３の高さより大きくなっている。又、前記カバー２８は前記ネック部８をガイドとして摺動可能であり、前記カバー２８との間には適宜な摩擦抵抗があり、前記カバー２８は前記カバー２８の適宜な位置で保持される様になっている。
【0077】
前記全方向プリズム３を保護状態とするには、前記カバー２８を上昇させ、全方向プリズム３を前記カバー２８内に収納する（図１５（Ａ））。前記全方向プリズム３の使用状態では、前記カバー２８を下げ前記全方向プリズム３を露出させる（図１５（Ｂ））。
【0078】
【0079】
第１０の実施例は、全方向プリズム３の水平対向する頂点に軸３１を設け、円弧状に湾曲させた複数の帯状プレート３２を前記軸３１に回転自在に取付ける。該帯状プレート３２によってカバーが構成される。
【0080】
前記全方向プリズム３の保護状態では、全方向プリズム３を前記帯状プレート３２で覆う様に、前記帯状プレート３２を所定間隔で展開する（図１６（Ａ））。尚、図１６（Ａ）は、展開途中を示し、前記全方向プリズム３の一部が露出されている状態となっている。
【0081】
図１６（Ｂ）は使用状態を示しており、使用状態では、前記帯状プレート３２は前記全方向プリズム３の下側に畳まれた状態となる。
【符号の説明】
【0082】
１ 全方向プリズム装置
２ 保持部材
３ 全方向プリズム
４ プリズムユニット
５ ３角プリズム
７ 基板
８ ネック部
９ 固着部
１７ 非連結端側端面
１９ 突起部材
２５ 縁部
２７ カバー
２８ カバー
３２ 帯状プレート
２ 保持部材
３ 全方向プリズム
４ プリズムユニット
５ ３角プリズム
７ 基板
８ ネック部
９ 固着部
１７ 非連結端側端面
１９ 突起部材
２５ 縁部
２７ カバー
２８ カバー
３２ 帯状プレート
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】