JP2002350543A - レーザー距離計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザーの比較的小さな出力でも、広
範な測定範囲をカバーすることが可能なレーザー距離計
を提供する。 【解決手段】 目標物体が近距離にあると、送光レンズ
系の光軸と受光レンズ系の光軸のずれに起因するパララ
ックスが生じて、反射光８は受光素子５の端の方にずれ
る。しかしながら、線状の発光部が、送光レンズ系の光
軸と受光レンズ系の光軸とを結ぶ面内に含まれるように
してあるので、パララックスに起因する受光位置のずれ
が起こっても、反射光８はその長手方向にずれるだけで
あり、かなりの量の反射光が受光素子５に受光されるこ
とになる。よって、半導体レーザーの比較的小さな出力
でも、広範な測定範囲をカバーすることが可能なレーザ
ー距離計とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー距離計に
関するものであり、さらに詳しくは線状の発光部を有す
る半導体レーザーを使用したレーザー距離計に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、送光レンズ系と受光レンズ系
が完全に独立したタイプのレーザー距離計が知られてい
る。これらのレーザー距離計では、送光レンズ系と受光
レンズ系の各光軸がほぼ平行に、特定の間隔をおいて配
置されるのが一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のレーザー距離計では、送光レンズ系と受光レンズ系の
各光軸が特定の間隔をおいて配置されるため、これらの
光軸間に距離があることに起因して、送光レンズ系と受
光レンズ系の間にパララックスを生じ、遠距離から近距
離にわたる測定範囲で、目標物体からの反射光を効率的
に受光することができず、半導体レーザーの比較的小さ
な出力で、広範な測定範囲をカバーすることが困難であ
った。

【０００４】この原因を図１、図２により説明する。図
１において、半導体レーザーの光源１より発射されたパ
ルス光は、送光レンズ２によってほぼ平行光束となっ
て、目標物体３に投射される。目標物体３で反射し拡散
された光束は、その一部が受光レンズ４を経て、受光素
子５に入射する。パルス光の発射から受光までの時間を
測定すると、光の速さから距離を求めることができる。

【０００５】図１は、目標物体３が十分遠距離にある場
合を示すもので、この場合、送光レンズ系と受光レンズ
系の間のパララックスは非常に小さく、目標物体３から
の反射光は、ほぼ受光レンズ４の光軸上に集光される。
図２は、目標物体３が近距離にある場合を示したもので
ある。この場合は、送光レンズ系と受光レンズ系の間の
パララックスによって、目標物体３からの反射光は、図
に示すように、受光レンズ４の光軸から図の下方にずれ
た位置に集光される。

【０００６】よって、パララックスが大きくなると、目
標物体３からの反射光は、その大部分が受光素子５の受
光面からずれた位置に結像してしまい、受光素子５で受
光されなくなる。したがって、このような場合には、受
光素子５から十分な出力が得られず、距離測定が不可能
となる。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するためになされたもので、半導体レーザーの比較
的小さな出力でも、広範な測定範囲をカバーすることが
可能なレーザー距離計を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題は、線状の発光
部を有する半導体レーザーから射出された光束を、送光
レンズ系を介して目標物体に投射し、前記目標物体で反
射された反射光を、受光レンズ系を介して受光素子で受
光し、前記受光素子で発生した電気信号を処理すること
により、前記目標物体までの距離を測定するレーザー距
離計であって、前記半導体レーザーを、その線状の発光
部の長手方向が、前記送光レンズ系の光軸と前記受光レ
ンズ系の光軸とを結ぶ面に対して、ほぼ平行となるよう
に設けたことを特徴とするレーザー距離計（請求項１）
により解決される。

【０００９】後に発明の実施の形態の欄で詳しく例示す
るように、本手段においては、半導体レーザーを、その
線状の発光部の長手方向が、送光レンズ系の光軸と受光
レンズ系の光軸とを結ぶ面に対して、ほぼ平行となるよ
うに設けているので、パララックスのために受光位置が
変化しても、その受光位置は、半導体レーザーの発光部
の長手方向にずれることになる。よって、受光される反
射光が受光素子の受光面から外れてしまうことがなくな
る。従って、本手段によれば、半導体レーザーの比較的
小さな出力でも、広範な測定範囲をカバーすることが可
能となる。

【００１０】なお、「ほぼ平行」となるというのは、厳
密に平行でなくても、製作誤差の範囲内で平行であれば
よいという意味である。また、半導体レーザーの線状の
発光部は、ほぼ送光レンズ系の光軸と受光レンズ系の光
軸とを結ぶ面内にあるようにすることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の１例
であるレーザー距離計と、その比較例について図面を参
照して説明する。

【００１２】図３は、半導体レーザーが発射する光束を
示したものである。半導体レーザー１の発光部は非常に
小さいが、厳密には点ではなく、近視野像といわれる長
さと幅を有した線状の領域６を形成している。その長さ
は幅の数倍から数十倍あり、半導体レーザーの種類によ
り異なる。特に、高出力のものでは数百倍に及ぶものが
ある。このように、発光部は点ではなく、むしろ線（以
下「発光部の線」という）に近いため、これをレンズの
焦点に置くと、レンズを通過した後の光束は、発光部の
線に平行な面内と垂直な面内では異なってくる。

【００１３】図４及び図５は、本発明の実施の形態の１
例であるレーザー距離計の送光レンズ系の光路を示す図
である。図４は、半導体レーザーの発光部の線に平行な
面内の光路を示す図であって、線の長さに対応した量だ
け発散した光束となる。図５は、半導体レーザーの発光
部の線に垂直な面内の光路を示す図であって、この面内
では発光部は点に近くなるため、ほとんど平行な光束と
なる。

【００１４】図６は、本発明の実施の形態の１例である
レーザー距離計において、目標物体３に投射された光束
７の形状を示す図である。上述のように、半導体レーザ
ーの発光部の線に平行な面内では光束が広がるため、目
標物体が遠くなると、照射領域が拡大する。他方、垂直
な面内では、ほとんど平行な光束であるために、目標物
体が遠くにあっても、光束は広がらず、ほとんど同じ照
射領域となる。このため、照射領域は、半導体レーザー
の発光部の線と同じ方向に延びた線状の照射領域とな
る。

【００１５】図７及び図８は、本発明の実施の形態の１
例であるレーザー距離計において、受光素子５上に投影
された目標物体３からの反射光８を示す。図７は、目標
物体３が十分遠距離にあるときのもので、パララックス
がほとんど無視できるため、目標物体３からの反射光８
は、受光素子のほぼ中央部に位置する。図８は、目標物
体３が近距離にあるときのもので、パララックスが生じ
て、受光素子５の端の方にずれている。

【００１６】しかしながら、本実施の形態においては、
線状の発光部が、送光レンズ系の光軸と受光レンズ系の
光軸とを結ぶ面内に含まれるようにしている。すなわ
ち、発光部の線が、送光レンズ系の光軸と受光レンズ系
の光軸とを結ぶ面内にあるようにしている。このため、
図８に示すようにパララックスに起因する受光位置のず
れが起こっても、反射光８はその長手方向にずれるだけ
なので、かなりの量の反射光が受光素子５に受光される
ことになる。図８の場合、目標物体３からの反射光８の
約半分が受光素子５に入射する。

【００１７】図９及び図１０は、本発明の比較例である
レーザー距離計における、受光素子５上に投影された目
標物体３からの反射光８を示すものである。この比較例
においては、半導体レーザーの線状の発光部の長手方向
が、送光レンズ系の光軸と受光レンズ系の光軸を含む平
面に垂直になるように、半導体レーザーを配置してい
る。

【００１８】図９は、目標物体が十分遠距離にあるとき
のもので、パララックスがほとんど無視できるため、反
射光８は受光素子５のほぼ中央部に位置する。他方、図
１０は目標物体が近距離にあるときのもので、パララッ
クスが生じて、反射光８が受光素子５の端の部分にずれ
て集光されている。この場合、図１０に示されるように
目標物体３からの反射光８のごくわずかな光束しか受光
素子５に入射しないため、測定が不安定になる。目標物
体３の位置がさらに近距離になると、反射光８の位置が
さらにずれるため、反射光８は受光素子５入射しなくな
って、測定が不能となる。

【００１９】なお、以上に示した実施の形態において
は、線状の発光部が、送光レンズ系の光軸と受光レンズ
系の光軸とを結ぶ面内に含まれるようにしている。しか
し、十分な受光量が得られる限り、図８における反射光
８の位置が多少横にずれていても同様の効果が得られる
ことは明らかである。すなわち、半導体レーザーを、そ
の線状の発光部の長手方向が、前記送光レンズ系の光軸
と前記受光レンズ系の光軸とを結ぶ面に対して、ほぼ平
行となるように設けるようにすれば、同様の効果が得ら
れる。

【００２０】このように、本発明によるレーザー距離計
においては、半導体レーザーを、その線状の発光部の長
手方向が、送光レンズ系の光軸と受光レンズ系の光軸と
を結ぶ面に対して、ほぼ平行となるように設けているの
で、遠距離から近距離にわたる測定範囲で、目標物体か
らの反射光を効率的に受光することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
近距離側においても光束を効率的に受光することが可能
であり、遠距離から近距離まで広範な測定範囲を有する
レーザー距離計を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザー距離計の測定原理の概略を示す図であ
り、目標物体が遠距離にある場合を表わす図である。

【図２】レーザー距離計の測定原理の概略を示す図であ
り、目標物体が近距離にある場合を表わす図である。

【図３】半導体レーザーの発光部と発射された光束を示
した図である。

【図４】レーザー距離計の送光レンズ系の光路を示す図
であって、半導体レーザーの発光部の線に平行な面内の
光路を示す図である。

【図５】レーザー距離計の送光レンズ系の光路を示す図
であって、半導体レーザーの発光部の線に垂直な面内の
光路を示す図である。

【図６】本発明の実施の形態であるレーザー距離計にお
いて、目標物体に投射された光束の形状を示す図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態であるレーザー距離計にお
いて、受光素子上に投影された目標物体からの反射光を
示す図であって、目標物体が遠距離にあるときのもので
ある。

【図８】本発明の実施の形態であるレーザー距離計にお
いて、受光素子上に投影された目標物体からの反射光を
示す図であって、目標物体が近距離にあるときのもので
ある。

【図９】本発明の比較例であるレーザー距離計におい
て、受光素子上に投影された目標物体からの反射光を示
す図であって、目標物体が近距離にあるときのものであ
る。

【図１０】本発明の比較例であるレーザー距離計におい
て、受光素子上に投影された目標物体からの反射光を示
す図であって、目標物体が近距離にあるときのものであ
る。

【符号の説明】 １…光源 ２…送光レンズ系 ３…目標物体 ４…受光レンズ系 ５…受光素子 ６…半導体レーザーの発光部 ７…目標物体に投射された光束 ８…目標物体からの反射光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA06 FF11 GG06 GG08 HH05 LL04 PP22 2F112 AD01 BA03 DA01 DA04 DA26 EA05 5J084 AA05 AD01 BA04 BA32 BB02 EA06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状の発光部を有する半導体レーザーか
   ら射出された光束を、送光レンズ系を介して目標物体に
   投射し、前記目標物体で反射された反射光を、受光レン
   ズ系を介して受光素子で受光し、前記受光素子で発生し
   た電気信号を処理することにより、前記目標物体までの
   距離を測定するレーザー距離計であって、前記半導体レ
   ーザーを、その線状の発光部の長手方向が、前記送光レ
   ンズ系の光軸と前記受光レンズ系の光軸とを結ぶ面に対
   して、ほぼ平行となるように設けたことを特徴とするレ
   ーザー距離計。