JP2010203820A

JP2010203820A - レーザ距離測定装置

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Publication number: JP2010203820A
Application number: JP2009047601A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Tanaka; 秀幸田中
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-02
Also published as: JP5310098B2

Abstract

【課題】物体までの距離を検出可能なレーザ距離測定装置において、計測回路のばらつきに起因する誤差を効果的に排除することができ、物体までの距離をより精度高く計測しうる構成を提供する。
【解決手段】レーザ距離測定装置１には、光分離部８０が設けられ、偏向部４１が所定回動位置にあるときに、この偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１を、経路長が異なる第１の経路と第２の経路とに分離している。更に、当該所定回動位置において、パルスレーサ光Ｌ１の投光から第１の経路を通る第１光が検出されるまでの第１時間Ｔ１と、前記投光から第２の経路を通る第２光が検出されるまでの第２時間Ｔ２とを検出しており、これら第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２に基づき、物体検出の際の距離算出に用いる補正データを生成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ距離測定装置に関するものである。

従来より、レーザ光を用いて検出物体までの距離を検出するレーザ距離測定装置が提供されている。この種の装置は、例えば、検出物体に向けてパルスレーザ光を間欠的に出射する構成をなしており、パルスレーザ光が出射されてから当該パルスレーザ光が検出物体にて反射した反射光が受光されるまでに時間を計測することで検出物体までの距離を測定している。

特開平１０−２００３５号公報

上記のようなレーザ距離測定装置では、距離測定の精度を高めるべく、外的要因に起因する誤差を補正する構成が望まれている。例えば、特許文献１では、装置内におけるレーザ光の走査経路上に反射率の異なる基準物体を配置し、この基準物体からの反射光の波形に基づいて距離較正を行っている。このような構成によれば、反射率の変化を考慮した距離較正を行うことができ、測定精度を効果的に高めることができる。

上記特許文献１の技術は、検出物体の反射率の影響を抑えた距離較正が可能となり、測定対象に起因する計測のばらつきを効果的に排除しうるという一定の効果は得られるが、装置そのものの精度（絶対精度）の問題が依然として残ってしまう。

例えば、空間に存在する物体（検出物体）までの距離を測定するには、レーザ光発生手段、光検出手段、制御回路などが最低限必要となるが、このような計測回路においては、レーザ光発生手段に対する投光信号の伝達や、光検出手段からの受光信号の伝達等、距離計測の際に処理の遅延を考慮すべき箇所があり、このような遅延時間は、部品精度のばらつきや、温度特性、経年変化などの影響を受けるため、固定値として把握することが難しいという問題がある。

このような計測回路のばらつき（遅延時間等のばらつき）は、レーザ光の投光から反射光の受光までにかかった真の時間を検出するための重要な要素であるため、これらを適切に考慮しないと物体までの距離を精度高く検出することが難しくなる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、空間に存在する物体までの距離を検出可能なレーザ距離測定装置において、計測回路のばらつきに起因する誤差を効果的に排除することができ、物体までの距離をより精度高く計測しうる構成を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、パルスレーザ光を間欠的に発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段にて前記パルスレーザ光が発生したときに、その発生した前記パルスレーザ光が検出物体にて反射した反射光を検出する光検出手段と、所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えるとともに、当該偏向手段により前記パルスレーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、前記回動偏向手段を回転駆動する駆動手段と、前記レーザ光発生手段にて前記パルスレーザ光が発生してから、前記反射光が前記光検出手段に検出されるまでの時間を検出し、当該時間に基づいて前記検出物体までの距離を算出する距離算出手段と、を備えたレーザ距離測定装置として構成されている。
更に、前記偏向手段が所定回動位置にあるときに、当該偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光を、反射及び導光の少なくともいずれかによって前記偏向手段に返す第１の経路と、反射及び導光の少なくともいずれかによって前記偏向手段に返す第２の経路と、に分離すると共に、前記第１の経路の経路長と前記第２の経路の経路長とが異なるように構成された光分離手段と、前記偏向手段が前記所定回動位置にあるときに、前記レーザ光発生手段にて前記パルスレーザ光が発生してから、当該パルスレーサ光が前記第１の経路で前記偏向手段に返された第１光を前記光検出手段が検出するまでの第１時間と、前記レーザ光発生手段にて前記パルスレーザ光が発生してから、当該パルスレーサ光が前記第２の経路で前記偏向手段に返された第２光を前記光検出手段が検出するまでの第２時間と、を検出する時間検出手段と、前記時間検出手段によって検出された前記第１時間及び前記第２時間に基づき、前記距離算出手段による前記距離の算出に用いる補正データを生成する補正データ生成手段と、を備えている。
そして、前記距離算出手段は、前記反射光が前記光検出手段によって検出されるまでの前記時間と、前記補正データ生成手段によって生成された前記補正データと、に基づいて前記距離を算出している。

請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザ距離測定装置において、前記光分離手段が、ハーフミラーと、反射部材とを有しており、前記ハーフミラーが、前記偏向手段が前記所定回動位置にあるときに当該偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光が入射する位置に配置され、前記反射部材は、前記ハーフミラーに入射した前記パルスレーザ光の透過光を反射する構成をなしている。更に、前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記ハーフミラーで反射した反射光が前記偏向手段に至るまでの経路が前記第１の経路とされており、前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記ハーフミラーを透過した透過光が前記反射部材で反射して前記偏向手段に至るまでの経路が第２の経路とされている。

請求項３の発明は、請求項１に記載のレーザ距離測定装置において、前記光分離手段が、第１のミラーと、第２のミラーとを備えており、前記第１のミラーは、前記偏向手段が前記所定回動位置にあるときに、当該偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光の一部が入射する位置に配置され、前記第２のミラーは、前記偏向手段が前記所定回動位置にあるときに、前記第１のミラーに入射する前記一部以外が入射する位置に配置されている。更に、前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記第１のミラーで反射した第１反射光が前記偏向手段に至るまでの経路が前記第１の経路とされており、前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記第２のミラーで反射した第２反射光が前記偏向手段に至るまでの経路が第２の経路とされている。

請求項４の発明は、請求項１に記載のレーザ距離測定装置において、前記光分離手段が、反射部材と、導光手段とを備えており、前記反射部材は、前記偏向手段が所定回動位置にあるときに、当該偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光の一部が入射する位置に配置されている。また、前記導光手段は、前記偏向手段が所定回動位置にあるときに、前記反射部材に入射する前記一部以外を取り込む構成をなしており、前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記反射部材で反射した反射光が前記偏向手段に至るまでの経路が前記第１の経路とされ、前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記導光手段に取り込まれた誘導光が前記偏向手段に返されるまでの経路が第２の経路とされている。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置において、更に、前記光分離手段を、前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の走査経路上の第１位置と、前記パルスレーザ光の前記走査経路から退避した第２位置とで変位させる変位手段が設けられている。そして、前記変位手段によって前記光分離手段が前記第２位置に変位されたときに、前記所定回動位置にある前記偏向手段から前記パルスレーザ光が空間に向けて投射されるように構成されている。

請求項６の発明は、請求項５に記載のレーザ距離測定装置において、前記変位手段が、前記光分離手段を直線的に変位させるリニアアクチュエータによって構成されている。

請求項７の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置において、前記偏向手段の回動位置が、前記所定回動位置を含んだ非検出範囲にあるときには、前記偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光を空間に投射せず、検出可能範囲にあるときに、前記偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光を空間に投射するように構成されている。

請求項１の発明は、偏向手段が所定回動位置にあるときに、当該偏向手段にて偏向されたパルスレーザ光を第１の経路と第２の経路とに分離しており、それら第１の経路の経路長と第２の経路の経路長とが異なるように構成されている。そして、パルスレーザ光が発生してから、当該パルスレーサ光が第１の経路で偏向手段に返された第１光を光検出手段が検出するまでの時間（第１時間）と、パルスレーザ光が発生してから、当該パルスレーサ光が第２の経路で偏向手段に返された第２光を光検出手段が検出するまでの時間（第２時間）とを検出している。
このようにすると、まず、光分離手段の所定位置を基準位置としたときの、レーザ光の投光から基準位置に至るまでの時間、及び基準位置からの光が受光されるまでの時間を特定できるため、これら時間を考慮して距離計測を行うようにすれば、測定回路のばらつきに起因する誤差を排除した精度の高い距離計測が可能となる。
また、第１時間と第２時間の時間差は、経路長の違いによる遅延時間がどの程度であるかを示すものであるため、この時間差と経路長の差とに基づいて補正データを生成すれば、実際の測定環境下における時間と距離との関係を、測定回路のばらつきを排除した上で把握することができ、このようにして得られる補正データを用いるようにすれば、物体までの距離の計測をより高精度に行うことができる。

請求項２の発明は、所定回動位置にある偏向手段で偏向されたパルスレーザ光の内、ハーフミラーで反射した反射光が偏向手段に至るまでの経路が第１の経路とされており、偏向手段で偏向されたパルスレーザ光の内、ハーフミラーを透過した透過光が反射部材で反射して偏向手段に至るまでの経路が第２の経路とされている。このようにすると、偏向手段からのレーザ光を第１の経路と第２の経路とに分離させうる構成を簡易に、かつよりコンパクトに実現できる。

請求項３の発明は、所定回動位置にある偏向手段で偏向されたパルスレーザ光の内、第１のミラーで反射した第１反射光が偏向手段に至るまでの経路が第１の経路とされており、偏向手段で偏向されたパルスレーザ光の内、第２のミラーで反射した第２反射光が偏向手段に至るまでの経路が第２の経路とされている。このようにすると、このようにすると、偏向手段からのレーザ光を第１の経路と第２の経路とに分離させうる構成を、２つのミラーによって簡易に実現できる。

請求項４の発明は、所定回動位置にある偏向手段で偏向されたパルスレーザ光の内、反射部材で反射した反射光が偏向手段に至るまでの経路が第１の経路とされ、偏向手段で偏向されたパルスレーザ光の内、導光手段に取り込まれた誘導光が偏向手段に返されるまでの経路が第２の経路とされている。このようにすると、偏向手段からのレーザ光を第１の経路と第２の経路とに分離させうる構成を、反射部材と導光手段によって簡易に実現できる。

請求項５の発明は、光分離手段を、偏向手段で偏向されたパルスレーザ光の走査経路上の第１位置と、パルスレーザ光の走査経路から退避した第２位置とで変位させる変位手段が設けられている。そして、変位手段によって光分離手段が第２位置に変位されたときに、所定回動位置にある偏向手段からパルスレーザ光が空間に向けて投射されるように構成されている。
このようにすると、偏向手段が所定回動位置にあるときでも物体検出が可能となるため、適切な補正データを生成可能な構成を好適に実現しつつ、物体検出を行い得る検出エリアをより広く確保できる。

請求項６の発明は、光分離手段を直線的に変位させるリニアアクチュエータによって変位手段が構成されている。このようにすると、光分離手段を分離可能な位置（第１位置）と、物体検出を行うときの退避位置（第２位置）とで変位させうる構成を簡易に実現でき、光分離手段の位置を電気的制御によって適切なタイミングで切り替えることができる。

請求項７の発明は、偏向手段の回動位置が非検出範囲にあるときには、偏向手段にて偏向されたパルスレーザ光を空間に投射せず、偏向手段の回動位置が検出可能範囲にあるときに、偏向手段にて偏向されたパルスレーザ光を空間に投射するように構成されている。このようにすると、非検出範囲のときのレーザ光を利用して補正データを生成することができるため、適切な補正データを複雑な構成を用いずに生成できるようになる。一方、偏向手段が検出可能範囲にあるときには物体検出を良好に行うことができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ距離測定装置を概略的に例示する断面図である。図２は、図１のレーザ距離測定装置の電気的構成等を説明する説明図である。図３は、図１のレーザ距離測定装置において、偏向部が所定回動位置にある状態を説明する説明図である。図４は、図１のレーザ距離測定装置の回動偏向機構、モータ、光分離部を上方から見た様子を概略的に説明する説明図である。図５は、投光信号と受光信号のタイミングを示すタイミングチャートである。図６は、本発明の第２実施形態に係るレーザ距離測定装置を概略的に例示する断面図である。図７は、本発明の第３実施形態に係るレーザ距離測定装置を概略的に例示する断面図である。図８は、本発明の第４実施形態に係るレーザ距離測定装置を概略的に例示する断面図である。図９は、図８のレーザ距離測定装置において、光分離手段が第２位置に配置されたときの様子を説明する説明図である。

[第１実施形態]
以下、本発明のレーザ距離測定装置を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
（全体構成）
まず、図１、図２等を参照して第１実施形態に係るレーザ距離測定装置１の全体構成について説明する。図１に示すように、レーザ距離測定装置１は、レーザダイオード１０と、検出物体からの反射光Ｌ２を受光するフォトダイオード２０とを備え、検出物体までの距離や方位を検出する装置として構成されている。

レーザダイオード１０は、「レーザ光発生手段」の一例に相当するものであり、図２に示す制御回路７０の制御により、図示しない駆動回路からパルス電流を受け、このパルス電流に応じたパルスレーザ光を間欠的に出射している。なお、図１では、レーザダイオード１０から出射され偏向部４１を介して空間に投射されるパルスレーザ光を符号Ｌ１で示している。

フォトダイオード２０は、「光検出手段」の一例に相当するものであり、レーザダイオード１０から偏向部４１を介して空間に投射されたパルスレーザ光Ｌ１が検出物体にて反射したとき、その反射光を受光して電気信号に変換している。なお、図１では、検出物体からの反射光の内、符号Ｌ２で示す２つのライン間の領域の光が偏向部４１、レンズ６２を介してフォトダイオード２０に取り込まれるようになっている。フォトダイオード２０が光を検出したときに生成される受光信号は、図２に示す制御回路７０に出力され、各種演算（距離算出等）に用いられるようになっている。

また、図１に示すように、レーザダイオード１０から出射されるレーザ光Ｌ１の光軸上にはレンズ６０が設けられている。このレンズ６０は、コリメートレンズとして構成されるものであり、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を平行光に変換している。

レンズ６０を通過したレーザ光Ｌ１の光路上には、ミラー３０が設けられている。このミラー３０は、レンズ６０を透過したレーザ光Ｌ１の光軸に対して傾斜した反射面３０ａを有しており、レンズ６０を透過したレーザ光Ｌ１を回動偏向機構４０に向けて反射させている。本実施形態では、レンズ６０を通過した水平方向のレーザ光Ｌ１をミラー３０によって垂直方向（後述する中心軸４２ａと平行な方向）に反射させており、その反射した垂直方向のレーザ光Ｌ１が回動偏向機構４０の偏向部４１に入射するようになっている。

回動偏向機構４０は、「回動偏向手段」の一例に相当するものであり、平坦な反射面４１ａを有するミラーからなる偏向部４１と、この偏向部４１に連結された軸部４２と、この軸部４２を回転可能に支持する図示しない軸受とを備えている。

偏向部４１は、「偏向手段」の一例に相当するものであり、ミラー３０で反射されたレーザ光Ｌ１の光軸上に配置されると共に、中心軸４２ａ（所定の中心軸）を中心として回動可能とされている。この偏向部４１は、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向（反射）させ、且つ検出物体からの反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて偏向（反射）させる構成をなしている。また、偏向部４１の回転中心となる中心軸４２ａの方向は、ミラー３０から当該偏向部４１に入射するレーザ光Ｌ１の方向と一致しており、レーザ光Ｌ１が偏向部４１に入射する入射位置が中心軸４２ａ上の位置とされている。

なお、本実施形態では、中心軸４２ａの方向を垂直方向（Ｙ軸方向）としており、中心軸４２ａと直交する平面方向を水平方向としている。また、水平方向の内の所定方向をＸ軸方向として示している。

図１に示すように、偏向部４１の反射面４１ａは、垂直方向（反射面４１ａに入射するレーザ光Ｌ１の方向）に対して４５°の角度で傾斜しており、ミラー３０側から入射するレーザ光Ｌ１を、水平方向に反射させている。また、偏向部４１は入射するレーザ光Ｌ１の方向と一致した方向の中心軸４２ａを中心として回転するため、偏向部４１の回転位置に関係なくレーザ光Ｌ１の入射角度が常に４５°で維持され、偏向部４１からのレーザ光Ｌ１の向きは絶えず水平方向（中心軸４２ａと直交する方向）となるように構成されている。

また、本実施形態に係るレーザ距離測定装置１では、偏向部４１における反射光を偏向する偏向領域（偏向部４１における反射面４１ａの領域）が、ミラー３０におけるレーザ光を反射する反射領域（ミラー３０における反射面３０ａの領域）よりも十分大きく構成されている。

さらに、回動偏向機構４０を駆動するモータ５０が設けられている。このモータ５０は、「駆動手段」の一例に相当するものであり、軸部４２を回転させることで、軸部４２と連結された偏向部４１を回転駆動している。なお、モータ５０の具体的構成としては、例えばサーボモータ等を用いても良いし、定常回転するモータを用い、偏向部４１が測距したい方向を向くタイミングに同期させてパルスレーザ光を出力することで、所望の方向の検出を可能としてもよい。また、本実施形態では、モータ５０の軸部４２の回転角度位置（即ち偏向部４１の回転角度位置）を検出する図示しない回転角度位置センサが設けられており、この回転角度位置センサは、ロータリーエンコーダなど、軸部４２の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用できる。

なお、上記説明では、検出対象となるモータ５０の具体例について述べたが、モータ５０の種類や構成は上記の例に限定されず、例えば、ステップモータなどによって構成してもよく、この場合、１ステップ毎の角度が小さいものを使用すれば、緻密な回動が可能となる。

また、本実施形態のレーザ距離測定装置１は、回動偏向機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上に、フォトダイオード２０に向けて反射光を集光する集光レンズ６２が設けられている。この集光レンズ６２は、偏向部４１からの反射光Ｌ２を集光してフォトダイオード２０に導くものであり、集光手段として機能している。

また、本実施形態では、レーザダイオード１０、フォトダイオード２０、ミラー３０、レンズ６０、回動偏向機構４０、モータ５０等がケース３の内部に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。ケース３における偏向部４１の周囲の大部分の領域には、当該偏向部４１を取り囲むようにレーザ光Ｌ１及び反射光Ｌ２の通過を可能とする導光部４が形成されている。導光部４は、偏向部４１に入光するレーザ光Ｌ１の光軸を中心とした略環状形態で構成されており、この導光部４を閉塞する形態でガラス板等からなるレーザ光透過板５が配され、防塵が図られている。

（特徴的構成）
次に、本実施形態の特徴的構成について説明する。
図３は、図１のレーザ距離測定装置において、偏向部が所定回動位置にある状態を説明する説明図である。図４は、図１のレーザ距離測定装置の回動偏向機構、モータ、光分離部を上方から見た様子を概略的に説明する説明図である。また、図５は、投光信号と受光信号のタイミングを示すタイミングチャートである。

本実施形態に係るレーザ距離測定装置１は、偏向部４１からのレーザ光の走査経路上に光分離部８０が設けられている。この光分離部８０は、「光分離手段」の一例に相当するものであり、偏向部４１が図３、図４に示す「所定回動位置」にあるときに、当該偏向部４１にて偏向されたパルスレーザ光を２つの経路（後述する第１の経路及び第２の経路）に分離している。

図３、図４に示すように、光分離部８０は、偏向部４１寄りに配置されるハーフミラー８１と、ハーフミラー８１よりも偏向部４１から離れた側に配置される反射部材８２とを有しており、これらがハーフミラー８１及び反射部材８２がハーフミラー８１の厚さ方向に並んで配置されている。

ハーフミラー８１は、偏向部４１が図３、図４に示す「所定回動位置」にあるときの当該偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１の経路上に位置しており、上記「所定回動位置」にある偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１が入射するように構成されている。

ここで、「所定回動位置」について説明すると、本実施形態では、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１がハーフミラー８１に入射する回動位置であって、且つその入射したパルスレーザ光Ｌ１の一部がハーフミラー８１を透過してなる透過光Ｌ１'が反射部材８２に入射する回動位置を「所定回動位置」としている。図３、図４では、その一例を示しており、ここでは、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１の入射方向がハーフミラー８１の反射面８１ａと直交するときの回動位置（即ち反射面８１ａに入射するパルスレーザ光Ｌ１の入射角が略０°となるときの回動位置）を「所定回動位置」としている。

反射部材８２は、例えばミラーなどによって構成されており、ハーフミラー８１に入射したパルスレーザ光Ｌ１の透過光を反射するように機能している。図３、図４の例では、ハーフミラー８１を透過する透過光Ｌ１'の方向と、反射部材８２の反射面８２ａとが直交するように反射部材８２が配置されている。

このように構成される光分離部８０では、上記「所定回動位置」にある偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１がハーフミラー８１に入射すると、ハーフミラー８１にて反射される第１光と、ハーフミラー８１を透過する第２光（透過光Ｌ１'）とに分離される。

このうち、ハーフミラー８１で反射した第１光は、再び偏向部４１に入射し、偏向部４１にて反射されてフォトダイオード２０に入射することとなる。本実施形態では、ハーフミラー８１で反射した第１光が偏向部４１に至るまでの経路（より詳しくは、ハーフミラー８１における第１光の反射位置から、偏向部４１における第１光の入射位置までの経路）を「第１の経路」としている。

一方、ハーフミラー８１を透過した第２光は、反射部材８２に入射すると共にこの反射部材８２にて反射し、再びハーフミラー８１を透過して偏向部４１に入射することとなる。本実施形態では、ハーフミラー８１を透過する第２光が反射部材８２で反射して偏向部４１に至るまでの経路（より詳しくは、ハーフミラー８１における第１光の反射位置から反射部材８２における第２光（透過光Ｌ１'）の反射位置までの経路と、反射部材８２における第２光（透過光Ｌ１'）の反射位置から偏向部４１における第２光の入射位置までの経路とを加算した経路）を「第２の経路」としている。

このように、本実施形態の構成では、ハーフミラー８１で分離された第１光及び第２光の経路が異なるように構成されており、これら第１光及び第２光のいずれも、再び偏向部４１に入射して、フォトダイオード２０によって検出されるようになっている。また、この構成では、ハーフミラー８１で反射した反射光（第１光）が偏向部４１に至るまでの経路（第１の経路）の経路長と、ハーフミラー８１を透過した透過光Ｌ１'（第２光）が反射部材８２で反射して偏向部４１に至るまでの経路（第２の経路）の経路長とが異なるように構成されている。

また、上記のように構成されているため、図５に示すように、偏向部４１が「所定回動位置」にあるときに単一のパルスレーザ光Ｌ１を発生させると、この単一のパルスレーザ光Ｌ１から２つの受光信号が得られることになる。即ち、第１の経路よりも第２の経路のほうが長く設定されているため、ハーフミラー８１で反射した第１光がフォトダイオード２０で受光されるタイミングよりも、ハーフミラー８１を透過した第２光がフォトダイオード２０で受光されるタイミングのほうが遅くなり、経路長の差に応じた時間差のデータが得られるようになっている。

次に、上記拡散反射部材８０を用いた補正データの生成について説明する。
本実施形態に係るレーザ距離測定装置１では、光分離部８０に対してパルスレーザ光Ｌ１を照射すると共に、このパルスレーザ光Ｌ１の投光に応じた各受光信号を検出し、投光から各受光信号の検出までの時間に基づいて補正データを生成している。その具体的方法は以下の通りである。

まず、偏向部４１の回動位置が、図３、図４に示す上記「所定回動位置」あるときに、レーザダイオード１０にてパルスレーザ光Ｌ１を発生させ、その発生したパルスレーザ光Ｌ１が光分離部８０によって分離された第１光及び第２光がフォトダイオード２０によって検出されるまでの時間を検出する。

ここでは、偏向部４１が「所定回動位置」にあるときに、図２に示す制御回路７０からの投光信号が出力されるタイミングを時間検出の基準となる基準時間Ｔ０としている。そして、この投光信号に応じてパルスレーザ光Ｌ１が発生し、当該パルスレーサ光Ｌ１が第１の経路で偏向部４１に返された第１光がフォトダイオード２０によって受光され、その受光信号が制御回路７０に入力されるまでの時間を「第１時間Ｔ１」としている。

また、上記基準時間Ｔ０で出力される投光信号に応じてパルスレーザ光Ｌ１が発生し、当該パルスレーサ光Ｌ１が第２の経路で偏向部４１に返された第２光がフォトダイオード２０によって受光され、その受光信号が制御回路７０に入力されるまでの時間を「第２時間Ｔ２」としている。
なお、本実施形態では、制御回路７０が「時間検出手段」の一例に相当し、上記第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２を検出する機能を有している。

そして、上記のように検出された第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２に基づき、実際の物体検出の際に距離算出に用いる補正データを生成している。補正データは、上記第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２をパラメータとして距離算出を補正しうるデータであればよく、例えば、以下の数１で得られるようなデータとすることができる。なお、本実施形態では、制御回路７０が「補正データ生成手段」の一例に相当する。

なお、数１において、光速Ｃは公知の固定値である。また、第１の経路と第２の経路の経路差Ｌａは、装置構成が定まれば一定値として定まるものである。従って、Ｃ，Ｌａが既知の値であるため、第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２が上記時間検出手段によって検出されれば補正係数Ｒが得られることになる。この補正係数Ｒは、例えば図２に示すメモリ７２に補正データとして記憶される。また、上記第１時間Ｔ１も補正データとしてメモリ７２に記憶される。

次に、物体検出について説明する。本実施形態に係るレーザ距離測定装置１は、偏向部４１の回動位置が、上記「所定回動位置」を含んだ非検出範囲にあるときには、偏向部４１にて偏向されたパルスレーザ光Ｌ１が空間に投射されず、検出可能範囲にあるときに、偏向部４１にて偏向されたパルスレーザ光Ｌ１が空間に投射されるようになっている。従って、偏向部４１の回動位置が「検出可能範囲」にあるときに物体検出が行われることとなる。

ここで、「非検出範囲」は、偏向部４１の全回動範囲（３６０°）のうち、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１がレーザ距離測定装置１の装置外に投射されない回動範囲を指しており、「検出可能範囲」は、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１がレーザ距離測定装置１の装置外に投射される回動範囲を指している。例えば、図４の例では、偏向部４１の全回動範囲のうち、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１がハーフミラー８１に入射し得る領域ＡＲ２に投射されるときの回動範囲を「非検出範囲」としており、このときには、パルスレーザ光Ｌ１が装置外に投射されないようになっている。また、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１がハーフミラー８１に入射し得ない領域ＡＲ１に投射されるときの回動範囲を「検出可能範囲」としており、このときには、パルスレーザ光Ｌ１が装置外に投射されるようになっている（なお、ケース３の導光部４（図１、図３）は、ハーフミラー８１に入射し得ない領域ＡＲ１に投射されるパルスレーザ光Ｌ１を装置外に導くように偏向部４１の周囲の大部分に亘って形成されている）。

図１に示すように、偏向部４１の回動位置が上記「検出可能範囲」にあるときには、偏向部４１から空間に向けてパルスレーザ光Ｌ１が投射される。そして、そのパルスレーザ光Ｌ１の走査エリア上に検出物体が存在するときには、偏向部４１から投射されたパルスレーザ光Ｌ１が当該検出物体にて反射し、この反射光の一部が再び偏向部４１に入射する。空間側からの反射光Ｌ２は、偏向部４１にて反射した後、集光レンズ６２によって集光され、フォトダイオード２０に入射する。

このように、偏向部４１が検出可能範囲にあるときに反射光Ｌ２が受光されると、この反射光Ｌ２の元となるパルスレーザ光Ｌ１が発生してから、当該パルスレーザ光Ｌ１の反射光Ｌ２がフォトダイオード２０によって受光されるまでの時間を検出する。より詳しく言うと、図２に示す制御回路７０から投光信号が出力されてから、検出物体からの反射光Ｌ２の受光に応じて出力される受光信号が制御回路７０に入力されるまでの時間Ｔを検出する。そして、光速Ｃを考慮して以下の式により検出物体にて反射されるときの光路長Ｌを算出する。

なお、数２において、補正係数Ｒは上記数１によって求められており、光速Ｃは公知の固定値であるため、時間Ｔが検出されれば検出物体が存在するときの光路長Ｌを算出できる。また、反射光Ｌ２が受光されたときの偏向部４１の回動位置を特定することで、検出物体の方位をも検出できる。

数２では、偏向部４１におけるパルスレーザ光Ｌ１の入射位置Ｐａから当該パルスレーザ光Ｌ１がハーフミラー８１で反射するときの反射位置Ｐｂまでの距離をＡ０としたとき、入射位置Ｐａから距離Ａ０だけ離れた位置Ｐｃを原点として、この原点を基準位置とする光路長Ｌを求めることができる。

即ち、上記第１時間Ｔ１は、制御回路７０から投光信号が出力されてから、この投光信号に応じたパルスレーザ光Ｌ１がハーフミラー８１で反射し、その反射光（第１光）がフォトダイオード２０にて受光されたときの受光信号が制御回路７０に入力するまでの時間であるため、図１のように入射位置Ｐａから反射位置Ｐｂまでの距離（即ちＡ０）と、入射位置Ｐａから原点Ｐｃまでの距離が同じである場合、実際の物体検出のときに制御回路７０から投光信号が出力されてからその投光信号に応じたパルスレーザ光Ｌ１が原点Ｐｃに至るまでの時間と、反射光Ｌ２が原点Ｐｃの位置に至ってからこの反射光Ｌ２に応じた受光信号が制御回路７０に入力するまでの時間とを加算した加算時間が、上記第１時間Ｔ１と同じになる。従って、上記検出時間Ｔから第１時間Ｔ１を引いた値（Ｔ−Ｔ１）は、その加算時間を除いた時間、即ち、パルスレーザ光Ｌ１が原点Ｐｃから検出物体に至るまでの時間と検出物体からの反射光Ｌ２が再び原点Ｐｃに戻ってくるまでの時間とを加算した時間に相当することになる。

また、上記値（Ｔ−Ｔ１）と、光路長Ｌ（原点Ｐｃから検出物体まで往復経路）との比は、上記時間差（Ｔ２−Ｔ１）と経路長差Ｌａとの比と同じであるべきなので、数１のような補正係数Ｒを数２のように用いることで、光路長Ｌを精度高く求めることができる。また、この光路長Ｌの１／２が原点Ｐｃから検出物体までの距離に相当するため、光路長Ｌが得られれば検出物体までの距離を容易に算出できる。

本実施形態では、制御回路７０が「距離算出手段」の一例に相当し、レーザダイオード１０にてパルスレーザ光Ｌ１が発生してから、当該パルスレーザ光Ｌ１の反射光Ｌ２をフォトダイオード２０が検出するまでの時間Ｔを検出し、当該時間Ｔに基づいて検出物体までの距離Ｌを算出するように機能している。より具体的には、フォトダイオード２０によって検出物体からの反射光Ｌ２が検出されるまでの時間Ｔと、上記「補正データ生成手段」によって生成された補正データＲとに基づいて距離Ｌを算出するように機能している。

（本実施形態の主な効果）
本実施形態のレーザ距離測定装置１は、偏向部４１が「所定回動位置」にあるときに、当該偏向部４１にて偏向されたパルスレーザ光Ｌ１を第１の経路と第２の経路とに分離しており、それら第１の経路の経路長と第２の経路の経路長とが異なるように構成されている。そして、パルスレーザ光Ｌ１が発生してから、当該パルスレーサ光Ｌ１が第１の経路で偏向部４１に返された第１光をフォトダイオード２０によって検出するまでの時間（第１時間Ｔ１）と、パルスレーザ光Ｌ１が発生してから、当該パルスレーサ光Ｌ１が第２の経路で偏向部４１に返された第２光をフォトダイオード２０によって検出するまでの時間（第２時間Ｔ２）とを検出している。
このようにすると、まず、光分離部８０の所定位置（反射位置Ｐｂ）を基準位置としたときの、レーザ光の投光から基準位置に至るまでの時間、及び基準位置からの光が受光されるまでの時間を特定できるため、これら時間を考慮して距離計測を行うことができ、測定回路のばらつきに起因する誤差を排除した精度の高い距離計測が可能となる。
また、第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２の時間差は、経路長の違いによる遅延時間がどの程度であるかを示すものであるため、この時間差（Ｔ２−Ｔ１）と経路長の差Ｌａとに基づいて補正データを生成すれば、実際の測定環境下における時間と距離との関係を、測定回路のばらつきを排除した上で把握することができ、このようにして得られる補正データを用いるようにすれば、物体までの距離の計測をより高精度に行うことができる。

また、本実施形態では、「所定回動位置」にある偏向部４１で偏向されたパルスレーザ光Ｌ１の内、ハーフミラー８１で反射した反射光が偏向部４１に至るまでの経路が第１の経路とされており、ハーフミラー８１を透過した透過光Ｌ１'が反射部材８２で反射して偏向部４１に至るまでの経路が第２の経路とされている。このようにすると、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１を第１の経路と第２の経路とに分離可能な構成を簡易に、かつよりコンパクトに実現できる。

また、本実施形態では、偏向部４１の回動位置が「非検出範囲」にあるときには、偏向部４１にて偏向されたパルスレーザ光Ｌ１が空間に投射されず、偏向部４１の回動位置が「検出可能範囲」にあるときに、偏向部４１にて偏向されたパルスレーザ光Ｌ１が空間に投射されるようになっている。このようにすると、「非検出範囲」のときのレーザ光Ｌ１を利用して補正データを生成することができるため、適切な補正データを複雑な構成を用いずに生成できるようになる。一方、偏向部４１が「検出可能範囲」にあるときには物体検出を良好に行うことができる。

[第２実施形態]
次に、第２実施形態について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係るレーザ距離測定装置を概略的に例示する断面図である。なお、本実施形態のレーザ距離測定装置２００は、光分離部の構成のみが第１実施形態と異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。よって、第１実施形態と同様の部分ついては第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図６に示すレーザ距離測定装置２００にも光分離部２８０が設けられている。この光分離部２８０も、偏向部４１が「所定回動位置」にあるときに、当該偏向部４１にて偏向されたパルスレーザ光Ｌ１を２つの異なる経路（第１の経路及び第２の経路）に分離するように機能している。

本実施形態で用いられる光分離部２８０は、第１のミラー２８１と第２のミラー２８２とを備えており、第１のミラー２８１は、偏向部４１が図６に示す「所定回動位置」にあるときに、当該偏向部４１にて偏向されたパルスレーザ光Ｌ１の一部が入射する位置に配置されている。また、第２のミラー２８２は、偏向部４１が「所定回動位置」にあるときに、第１のミラー２８１に入射する一部以外が入射する位置に配置されている。つまり、「所定回動位置」にある偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１が第１のミラー２８１及び第２のミラー２８２のいずれにも入射するようになっており、この構成により単一のパルスレーザ光Ｌ１を２つの光に分離している。なお、パルスレーザ光Ｌ１は、レンズ６０によってある程度の広さに変換されているため、併設される第１のミラー２８１、第２のミラー２８２のいずれにも入射可能となっている。

本実施形態では、偏向部４１で偏向されたパルスレーザ光Ｌ１の内、第１のミラー２８１で反射した第１反射光が偏向部４１に至るまでの経路（即ち、第１のミラー２８１におけるパルスレーザ光Ｌ１の反射位置から、第１反射光が偏向部４１に入射する入射位置までの経路）が「第１の経路」に相当し、偏向部４１で偏向されたパルスレーザ光Ｌ１の内、第２のミラー２８２で反射した第２反射光が偏向部４１に至るまでの経路が「第２の経路」に相当している。

なお、本実施形態では、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１が第１のミラー２８１及び第２のミラー２８２に入射する回動位置を「所定回動位置」としており、図６では、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１が第１のミラー２８１及び第２のミラー２８２のそれぞれに垂直に入射するときの回動位置を「所定回動位置」の例として示している。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、上記「第１の経路」の経路長と「第２の経路」の経路長とが異なるように構成されているため、図５のように、単一のパルスレーザ光Ｌ１の投光に対して２つの受光信号が出力されるようになっており、これら受光信号に基づいて第１実施形態と同様の方法で補正データを生成している。

まず、偏向部４１が、図６に示す「所定回動位置」あるときに、レーザダイオード１０にてパルスレーザ光Ｌ１を発生させ、その発生したパルスレーザ光Ｌ１が光分離部２８０によって分離されたときの第１反射光及び第２反射光がフォトダイオード２０によって検出されるまでの時間を検出する。

ここでは、偏向部４１が「所定回動位置」にあるときに、図２に示す制御回路７０からの投光信号が出力されるタイミングを時間検出の基準となる基準時間Ｔ０としている。そして、この投光信号に応じてパルスレーザ光Ｌ１が発生し、当該パルスレーサ光Ｌ１が上記「第１の経路」で偏向部４１に返された第１反射光がフォトダイオード２０によって受光され、その受光信号が制御回路７０に入力されるまでの時間を「第１時間Ｔ１」としている。

また、上記基準時間Ｔ０で出力される投光信号に応じてパルスレーザ光Ｌ１が発生し、当該パルスレーサ光Ｌ１が上記「第２の経路」で偏向部４１に返された第２反射光がフォトダイオード２０によって受光され、その受光信号が制御回路７０に入力されるまでの時間を「第２時間Ｔ２」としている。
なお、本実施形態でも、制御回路７０が「時間検出手段」の一例に相当し、上記第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２を検出する機能を有している。

そして、このように検出される第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２に基づいて第１実施形態と同様の補正係数Ｒ（数１参照）を求め、この補正係数Ｒと第１時間Ｔ１を補正データとしてメモリ７２に記憶している。なお、本実施形態でも、制御回路７０が「補正データ生成手段」の一例に相当し、上記「時間検出手段」によって検出された第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２に基づき、距離の算出に用いる補正データ（補正係数Ｒ、第１時間Ｔ１）を生成している。

また、検出物体までの距離についても、第１実施形態と同様の方法で算出している。即ち、上記のようにして得られた補正係数Ｒ、第１時間Ｔ１に基づき、数２の演算式によって距離Ｌを算出している。なお、本実施形態でも、制御回路７０が「距離算出手段」の一例に相当している。

[第３実施形態]
次に、第３実施形態について説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係るレーザ距離測定装置を概略的に例示する断面図である。なお、本実施形態のレーザ距離測定装置３００は、光分離部の構成のみが第１実施形態と異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。よって、第１実施形態と同様の部分ついては第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図７に示すレーザ距離測定装置３００にも光分離部３８０が設けられている。この光分離部３８０も、偏向部４１が「所定回動位置」にあるときに、当該偏向部４１にて偏向されたパルスレーザ光Ｌ１を２つの異なる経路（第１の経路及び第２の経路）に分離するように機能している。

本実施形態で用いられる光分離部３８０は、反射部材３８１と光ファイバ３８２（光ファイバ３８２は、「導光手段」の一例に相当）とを備えており、反射部材３８１は、偏向部４１が図７に示す「所定回動位置」にあるときに、当該偏向部４１にて偏向されたパルスレーザ光Ｌ１の一部が入射する位置に配置されている。また、光ファイバ３８２は、偏向部４１が「所定回動位置」にあるときに、反射部材３８１に入射する一部以外を取り込む構成をなしている。つまり、「所定回動位置」にある偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１が反射部材３８１及び光ファイバ３８２のいずれにも入射するようになっており、この構成により単一のパルスレーザ光Ｌ１を２つの光に分離している。なお、パルスレーザ光Ｌ１は、レンズ６０によってある程度の広さに変換されているため、併設される反射部材３８１及び光ファイバ３８２のいずれにも入射可能となっている。

なお、本実施形態では、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１が反射部材３８１に入射し、かつ光ファイバ３８２の一端部にも入射するときの回動位置を「所定回動位置」としており、図７では、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１の一部が反射部材３８１の反射面に垂直に入射し、且つ他の一部が光ファイバ３８２の一端部に入射するときの回動位置を「所定回動位置」の例として示している。

また、本実施形態では、偏向部４１で偏向されたパルスレーザ光Ｌ１の内、反射部材３８１で反射した反射光が偏向部４１に至るまでの経路（即ち、反射部材３８１におけるパルスレーザ光Ｌ１の反射位置から、反射光が偏向部４１に入射する入射位置までの経路）が「第１の経路」に相当し、偏向部４１で偏向されたパルスレーザ光Ｌ１の内、光ファイバ３８２の一端部から取り込まれた誘導光が他端部から出射されて偏向部４１に返されるまでの経路が「第２の経路」に相当している。

また、本実施形態でも、第１実施形態と同様に、上記「第１の経路」の経路長と「第２の経路」の経路長とが異なるように構成されているため、図５のように、単一のパルスレーザ光Ｌ１の投光に対して２つの受光信号が出力されるようになっており、これら受光信号に基づいて第１実施形態と同様の方法で補正データを生成している。

まず、偏向部４１が、図７に示す「所定回動位置」あるときに、レーザダイオード１０にてパルスレーザ光Ｌ１を発生させ、その発生したパルスレーザ光Ｌ１が光分離部３８０によって分離されたときの反射光及び誘導光がフォトダイオード２０によって検出されるまでの時間を検出する。

ここでは、偏向部４１が「所定回動位置」にあるときに、図２に示す制御回路７０からの投光信号が出力されるタイミングを時間検出の基準となる基準時間Ｔ０としている。そして、この投光信号に応じてパルスレーザ光Ｌ１が発生し、当該パルスレーサ光Ｌ１が上記「第１の経路」で偏向部４１に返された反射光がフォトダイオード２０によって受光され、その受光信号が制御回路７０に入力されるまでの時間を「第１時間Ｔ１」としている。

また、上記基準時間Ｔ０で出力される投光信号に応じてパルスレーザ光Ｌ１が発生し、当該パルスレーサ光Ｌ１が上記「第２の経路」で偏向部４１に返された誘導光がフォトダイオード２０によって受光され、その受光信号が制御回路７０に入力されるまでの時間を「第２時間Ｔ２」としている。
なお、本実施形態でも、制御回路７０が「時間検出手段」の一例に相当し、上記第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２を検出する機能を有している。

[第４実施形態]
次に、第４実施形態について説明する。図８は、本発明の第４実施形態に係るレーザ距離測定装置を概略的に例示する断面図である。また、図９は、図８のレーザ距離測定装置において、光分離手段が第２位置に配置されたときの様子を説明する説明図である。

なお、本実施形態のレーザ距離測定装置４００は、光分離部に関する構成及びケースの構成のみが第１実施形態と異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。よって、第１実施形態と同様の部分ついては第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図８に示すレーザ距離測定装置４００にも光分離部４８０が設けられている。この光分離部４８０も、偏向部４１が「所定回動位置」にあるときに、当該偏向部４１にて偏向されたパルスレーザ光Ｌ１を２つの異なる経路（第１の経路及び第２の経路）に分離するように機能している。

本実施形態の光分離部４８０は、偏向部４１寄りに配置されるハーフミラー４８１と、ハーフミラー４８１よりも偏向部４１から離れた側に配置される反射部材４８２とを有しており、これらがハーフミラー４８１及び反射部材４８２がハーフミラー４８１の厚さ方向に並んで配置されている。

ハーフミラー４８１は、偏向部４１が図８に示す「所定回動位置」にあるときの当該偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１の経路上に位置しており、上記「所定回動位置」にある偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１が入射するように構成されている。

なお、本実施形態では、光分離部４８０が、第１位置（図８：後述）にあるときに偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１がハーフミラー４８１に入射する回動位置であって、且つその入射したパルスレーザ光Ｌ１の一部がハーフミラー４８１を透過してなる透過光が反射部材４８２に入射する回動位置を「所定回動位置」としている。図８では、偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１の入射方向がハーフミラー４８１の反射面４８１ａと直交するときの回動位置（即ち反射面４８１ａに入射するパルスレーザ光Ｌ１の入射角が略０°となるときの回動位置）を「所定回動位置」の一例として示している。

反射部材４８２は、例えばミラーなどによって構成されており、ハーフミラー４８１に入射したパルスレーザ光Ｌ１の透過光を反射するように機能している。図８の例では、ハーフミラー４８１を透過する透過光の方向と、反射部材４８２の反射面４８２ａとが直交するように反射部材４８２が配置されている。

このように構成される光分離部４８０では、上記「所定回動位置」にある偏向部４１からのパルスレーザ光Ｌ１がハーフミラー４８１に入射すると、ハーフミラー４８１にて反射される第１光と、ハーフミラー４８１を透過する第２光とに分離される。このうち、ハーフミラー４８１で反射した第１光は、再び偏向部４１に入射し、偏向部４１にて反射されてフォトダイオード２０に入射することとなる。本実施形態では、ハーフミラー４８１で反射した第１光が偏向部４１に至るまでの経路（より詳しくは、ハーフミラー４８１における第１光の反射位置から、偏向部４１における第１光の入射位置までの経路）を「第１の経路」としている。

一方、ハーフミラー４８１を透過した第２光は、反射部材４８２に入射すると共にこの反射部材４８２にて反射し、再びハーフミラー４８１を透過して偏向部４１に入射することとなる。本実施形態では、ハーフミラー４８１を透過する第２光が反射部材４８２で反射して偏向部４１に至るまでの経路（より詳しくは、ハーフミラー４８１における第１光の反射位置から反射部材４８２における第２光の反射位置までの経路と、反射部材４８２おける第２光の反射位置から偏向部４１における第２光の入射位置までの経路とを加算した経路）を「第２の経路」としている。

このように、本実施形態の構成でも、ハーフミラー４８１で分離された第１光及び第２光の経路が異なるように構成されており、第１の経路の経路長と第２の経路の経路長とが異なるように構成されているため、図５のように、単一のパルスレーザ光Ｌ１の投光に対して２つの受光信号が出力されるようになっている。そして、本実施形態でも、これら受光信号に基づいて第１実施形態と同様の方法で補正データを生成している。

まず、図８に示すように、光分離部４８０が「第１位置」にあるときであって、且つ偏向部４１が「所定回動位置」あるときに、レーザダイオード１０にてパルスレーザ光Ｌ１を発生させ、その発生したパルスレーザ光Ｌ１が光分離部４８０によって分離されたときの第１光及び第２光がフォトダイオード２０によって検出されるまでの時間を検出する。

ここでは、偏向部４１が「所定回動位置」にあるときに、図２に示す制御回路７０からの投光信号が出力されるタイミングを時間検出の基準となる基準時間Ｔ０としている。そして、この投光信号に応じてパルスレーザ光Ｌ１が発生し、当該パルスレーサ光Ｌ１が上記「第１の経路」で偏向部４１に返された第１光がフォトダイオード２０によって受光され、その受光信号が制御回路７０に入力されるまでの時間を「第１時間Ｔ１」としている。

また、上記基準時間Ｔ０で出力される投光信号に応じてパルスレーザ光Ｌ１が発生し、当該パルスレーサ光Ｌ１が上記「第２の経路」で偏向部４１に返された第２光がフォトダイオード２０によって受光され、その受光信号が制御回路７０に入力されるまでの時間を「第２時間Ｔ２」としている。
なお、本実施形態でも、制御回路７０が「時間検出手段」の一例に相当し、上記第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２を検出する機能を有している。

次に、本実施形態に係るレーザ距離測定装置４００による物体検出について説明する。本実施形態のレーザ距離測定装置４００は、物体検出を行うときに光分離部４８０をパルスレーザ光Ｌ１の走査経路上から退避できるようになっている。

具体的には、光分離部４８０を往復動させ得るリニアアクチュエータ４９０が設けられている。このリニアアクチュエータ４９０は、光分離部４８０を、図８に示す第１位置（偏向部４１で偏向されたパルスレーザ光の走査経路上の位置）と、図９に示す第２位置（パルスレーザ光Ｌ１の走査経路から退避した位置）との間で直線的に変位させるように構成されている。

このリニアアクチュエータ４９０は、図２に示す制御回路７０からの指令に応じて駆動しており、制御回路７０から第１の信号が与えられたときには光分離部４８０を第１位置（図８）に移動させるように駆動する。一方、制御回路７０から第２の信号が与えられたときには光分離部４８０を第２の位置（図９）に移動させるように駆動する。

次に、物体検出について説明する。本実施形態に係るレーザ距離測定装置１は、物体検出を行うときに、まずリニアアクチュエータ４９０を図９のように駆動し、光分離部４８０をパルスレーザ光Ｌ１の走査経路上から退避させる。そして、このように光分離部４８０を退避させた状態で、偏向部４１を様々な回動位置に変化させ、物体検出を行う。なお、本実施形態では、光分離部４８０を図９に示す第２位置に変位させた上で物体検出を行うため、上記「所定回動位置」にある偏向部４１から投射されたパルスレーザ光Ｌ１についても空間に導出することができ、偏向部４１が上記「所定回動位置」にあるときでも物体検出が可能となる。

なお、上述した補正データの生成については、このような物体検出を行う直前に図８のように設定して行ってもよく、物体検出とは別モードで予め行っておいてもよい。

また、本実施形態のケース４０３は、偏向部４１から投射されたパルスレーザ光Ｌ１を外部に導出する窓となる導光部４０４が、偏向部４１の周囲においてほぼ３６０°に亘って形成され、この窓を閉塞するレーザ光透過板４０５もほぼ３６０°に亘って形成されている。従って、レーザ距離測定装置４００では、偏向部４１のほぼ全回動範囲で物体検出が可能となる。

また、物体検出の際の物体（検出物体）までの距離算出については、第１実施形態と同様の方法で算出している。即ち、上記のようにして得られた補正係数Ｒ、第１時間Ｔ１に基づき、数２の演算式によって距離Ｌを算出している。なお、本実施形態でも、制御回路７０が「距離算出手段」の一例に相当している。

本実施形態の構成によれば、偏向部４１が上記「所定回動位置」にあるときでも物体検出が可能となるため、適切な補正データを生成可能な構成を好適に実現しつつ、物体検出を行い得る検出エリアをより広く確保できる。

また、光分離部４８０を直線的に変位させるリニアアクチュエータ４９０によって変位手段が構成されている。このようにすると、光分離部４８０を分離可能な位置（第１位置）と、物体検出を行うときの退避位置（第２位置）とで変位させうる構成を簡易に実現でき、光分離部４８０の位置を電気的制御によって適切なタイミングで切り替えることができる。

［他の実施形態]
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

第１、第３、第４実施形態では、反射部材をミラーによって構成したが、レーザ光を反射しうる構成であればミラー以外であってもよい。例えば、レーザ光が入射する入射面の反射率をある程度抑えた部材（例えば、入射面にシボ加工等によって凹凸を形成した樹脂部材等）などであってもよい。

第２実施形態では、光分離手段として、第１のミラー２８１及び第２のミラー２８２を設けたが、これらの代わりに他の反射部材をそれぞれ設けるようにしてもよい。例えば、パルスレーザ光Ｌ１を反射可能な樹脂材料や金属材料などを配置してもよい。

上記実施形態では、レーザダイオード１０からのパルスレーザ光をレンズ６０によってある程度の径の平行光に変換する例を示したが、図１〜図９の例はあくまで概略的に示す一例であり、変換されるパルスレーザ光Ｌ１の径を図１〜図９の例よりも小さくしてもよく、大きくしてもよい。

第４実施形態では、「変位手段」の一例として、ソレノイドを利用したリニアアクチュエータ４９０を利用したが、光分離部を走査経路上の位置と、そこから退避した位置とで変位させうるものであればこれに限定されない。例えば、空気圧、油圧等を用いたリニアアクチュエータであってもよく、リニアステッピングモータなどのリニアモータなどであってもよい。

第４実施形態では、第１実施形態と同様の光分離部を変位させうる構成を例示したが、第２、第３実施形態のような光分離部を変位させる構成としてもよい。

上記実施形態では、光路長Ｌの算出式として数２を例示したが、第１実施形態や第２実施形態の構成では、数２のＴ１をＴ２に置き換えた式を光路長の算出式として用いてもよい。この場合、入射位置Ｐａから反射部材８２までの距離（第１実施形態）、或いは入射位置Ｐａから第２のミラー２８２までの距離（第２実施形態）を、入射位置Ｐａからレーザ光透過板５の外面までの距離と同じにすれば、レーザ距離測定装置１の製品表面（詳しくはレーザ光透過板５の外面）を基準位置として製品表面から検出物体までの距離を容易に算出できるようになる。

１…レーザ距離測定装置
１０…レーザダイオード（レーザ光発生手段）
２０…フォトダイオード（光検出手段）
４０…回動偏向機構（回動偏向手段）
４１…偏向部（偏向手段）
４２ａ…中心軸
５０…モータ（駆動手段）
７０…制御回路（距離算出手段、時間検出手段、補正データ生成手段）
８０,２８０,３８０,４８０…光分離部（光分離手段）
８１,４８１…ハーフミラー
８２、４８２…反射部材
２８１…第１のミラー
２８２…第２のミラー
３８１…反射部材
３８２…光ファイバ（導光手段）
４９０…リニアアクチュエータ（変位手段）

Claims

パルスレーザ光を間欠的に発生させるレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段にて前記パルスレーザ光が発生したときに、その発生した前記パルスレーザ光が検出物体にて反射した反射光を検出する光検出手段と、
所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えるとともに、当該偏向手段により前記パルスレーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
前記回動偏向手段を回転駆動する駆動手段と、
前記レーザ光発生手段にて前記パルスレーザ光が発生してから、前記反射光が前記光検出手段に検出されるまでの時間を検出し、当該時間に基づいて前記検出物体までの距離を算出する距離算出手段と、
を備えたレーザ距離測定装置であって、
前記偏向手段が所定回動位置にあるときに、当該偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光を、反射及び導光の少なくともいずれかによって前記偏向手段に返す第１の経路と、反射及び導光の少なくともいずれかによって前記偏向手段に返す第２の経路と、に分離すると共に、前記第１の経路の経路長と前記第２の経路の経路長とが異なるように構成された光分離手段と、
前記偏向手段が前記所定回動位置にあるときに、前記レーザ光発生手段にて前記パルスレーザ光が発生してから、当該パルスレーサ光が前記第１の経路で前記偏向手段に返された第１光を前記光検出手段が検出するまでの第１時間と、前記レーザ光発生手段にて前記パルスレーザ光が発生してから、当該パルスレーサ光が前記第２の経路で前記偏向手段に返された第２光を前記光検出手段が検出するまでの第２時間と、を検出する時間検出手段と、
前記時間検出手段によって検出された前記第１時間及び前記第２時間に基づき、前記距離算出手段による前記距離の算出に用いる補正データを生成する補正データ生成手段と、
を備え、
前記距離算出手段は、前記反射光が前記光検出手段によって検出されるまでの前記時間と、前記補正データ生成手段によって生成された前記補正データと、に基づいて前記距離を算出することを特徴とするレーザ距離測定装置。
前記光分離手段は、ハーフミラーと、反射部材とを有し、
前記ハーフミラーは、前記偏向手段が前記所定回動位置にあるときに当該偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光が入射する位置に配置され、
前記反射部材は、前記ハーフミラーに入射した前記パルスレーザ光の透過光を反射する構成をなしており、
前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記ハーフミラーで反射した反射光が前記偏向手段に至るまでの経路が前記第１の経路であり、
前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記ハーフミラーを透過した透過光が前記反射部材で反射して前記偏向手段に至るまでの経路が第２の経路であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ距離測定装置。
前記光分離手段は、第１のミラーと、第２のミラーとを備え、
前記第１のミラーは、前記偏向手段が前記所定回動位置にあるときに、当該偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光の一部が入射する位置に配置され、
前記第２のミラーは、前記偏向手段が前記所定回動位置にあるときに、前記第１のミラーに入射する前記一部以外が入射する位置に配置されており、
前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記第１のミラーで反射した第１反射光が前記偏向手段に至るまでの経路が前記第１の経路であり、
前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記第２のミラーで反射した第２反射光が前記偏向手段に至るまでの経路が第２の経路であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ距離測定装置。
前記光分離手段は、反射部材と、導光手段とを備え、
前記反射部材は、前記偏向手段が所定回動位置にあるときに、当該偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光の一部が入射する位置に配置され、
前記導光手段は、前記偏向手段が所定回動位置にあるときに、前記反射部材に入射する前記一部以外を取り込む構成をなしており、
前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記反射部材で反射した反射光が前記偏向手段に至るまでの経路が前記第１の経路であり、
前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の内、前記導光手段に取り込まれた誘導光が前記偏向手段に返されるまでの経路が第２の経路であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ距離測定装置。
前記光分離手段を、前記偏向手段で偏向された前記パルスレーザ光の走査経路上の第１位置と、前記パルスレーザ光の前記走査経路から退避した第２位置とで変位させる変位手段を備え、
前記変位手段によって前記光分離手段が前記第２位置に変位されたときに、前記所定回動位置にある前記偏向手段から前記パルスレーザ光が空間に向けて投射されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
前記変位手段は、前記光分離手段を直線的に変位させるリニアアクチュエータからなることを特徴とする請求項５に記載のレーザ距離測定装置。
前記偏向手段の回動位置が、前記所定回動位置を含んだ非検出範囲にあるときには、前記偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光を空間に投射せず、検出可能範囲にあるときに、前記偏向手段にて偏向された前記パルスレーザ光を空間に投射することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。