JP2012226020A - Distance measuring instrument - Google Patents

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Satoru Kato
覚 加藤
Isao Aoyanagi
勲 青柳
Hidemi Senda
英美 千田
Katsutoshi Narita
勝俊 成田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distance measuring instrument capable of simultaneously measuring a plurality of visual fields.SOLUTION: The distance measuring instrument includes: a laser light source which emits measuring light; a photo detector which detects reflected light from a measurement object; an optical scanner including a first reflecting mirror, a first holding frame disposed around the first reflecting mirror, a first supporting beam pivotally supporting the first reflecting mirror so that the first reflecting mirror is rotatable around a vertical axis relative to the first holding frame, a second reflecting mirror disposed on a lower surface of the first holding frame, a third reflecting mirror disposed on an upper surface of the first holding frame, a second holding frame disposed around the first holding frame, and a second supporting beam pivotally supporting the first holding frame so that the first holding frame is rotatable around a horizontal axis relative to the second holding frame; a light guiding optical system which guides the measuring light emitted from the laser light source to the optical scanner and guides the reflected light received by the optical scanner to the photo detector; and a control unit which controls driving of the laser light source and the optical scanner and calculates a distance to the measurement object on the basis of a detection signal of the photo detector.

Description

本発明は、距離測定装置に関する。   The present invention relates to a distance measuring device.

従来、測定対象物に対し光パルスを投光し、光パルスが射出されてから反射光パルスを受光するまでに要した応答時間を計測して、測定対象物までの距離を測定する距離測定装置が用いられている。一方、マイクロマシニング技術を用いて可動ミラーや弾性梁等の構成部品が一体成形されたMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー等、2次元走査を行うことができる光走査装置や、この光走査装置を利用した画像投影装置等が種々提案されている(特許文献1、特許文献2、非特許文献1)。   Conventionally, a distance measuring device that measures a distance to a measurement object by projecting a light pulse to the measurement object and measuring a response time required from receiving the light pulse to receiving a reflected light pulse. Is used. On the other hand, an optical scanning device capable of performing two-dimensional scanning, such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror in which components such as a movable mirror and an elastic beam are integrally formed using micromachining technology, and this optical scanning device Various image projection apparatuses and the like have been proposed (Patent Document 1, Patent Document 2, Non-Patent Document 1).

近時、光パルスを投受光する投受光光学系に、光走査装置としてMEMSミラーを用いた2次元走査型の距離測定装置が提案されている(非特許文献2、特許文献3)。例えば、非特許文献2には、日本信号社製の2次元走査ミラー「ECO SCAN(登録商標)」が搭載された3次元距離画像センサが開示されている。   Recently, a two-dimensional scanning type distance measuring device using a MEMS mirror as an optical scanning device has been proposed for a light projecting / receiving optical system for projecting / receiving light pulses (Non-patent Documents 2 and 3). For example, Non-Patent Document 2 discloses a three-dimensional distance image sensor equipped with a two-dimensional scanning mirror “ECO SCAN (registered trademark)” manufactured by Nippon Signal.

また、特許文献3には、MEMSミラーを用いた集光光学系を備え、所定の空間内に在る物体の位置等を検出する自動監視装置が開示されている。この集光光学系は、光源部から投光されたレーザ光が有孔反射ミラーの孔部を通過した後に走査ミラーで走査され、対象物で反射された戻り光は走査ミラーで反射された後に有孔反射ミラーにおける孔部の周囲の反射面で反射されて受光素子で受光される構成とされている。   Patent Document 3 discloses an automatic monitoring device that includes a condensing optical system using a MEMS mirror and detects the position of an object in a predetermined space. In this condensing optical system, after the laser light projected from the light source part passes through the hole part of the perforated reflection mirror, it is scanned by the scanning mirror, and the return light reflected by the object is reflected by the scanning mirror. In the perforated reflecting mirror, the light is reflected by the reflecting surface around the hole and received by the light receiving element.

特開2010−266506号公報JP 2010-266506 A 特開2010−266508号公報JP 2010-266508 A 特開2004−170965号公報JP 2004-170965 A

Wyatt O. Davis, Randy Sprague, Josh Miller, "MEMS-Based Pico Projector Display", p31-32, IEEE(2008)Wyatt O. Davis, Randy Sprague, Josh Miller, "MEMS-Based Pico Projector Display", p31-32, IEEE (2008) http://www.signal.co.jp/vbc/mems/http://www.signal.co.jp/vbc/mems/

しかしながら、従来の2次元走査を行うMEMSミラーでは、中央に配置された1枚の可動ミラーを垂直軸及び水平軸の周りに回転(揺動)させて、1本の光ビームを2次元状に走査している。上記のMEMSミラーを投受光光学系の光走査装置として用いる場合には、1枚の可動ミラーが投受光に使用される。投光用のレーザ光が照射されているミラー領域は、受光された戻り光を光源側に反射してしまうため、受光用のミラー領域としては使用できない。従って、1枚の可動ミラーを投受光に使用する場合には、単一視野のみの測定となる。   However, in a conventional MEMS mirror that performs two-dimensional scanning, a single movable mirror arranged at the center is rotated (oscillated) about a vertical axis and a horizontal axis to make a single light beam into a two-dimensional shape. Scanning. When the above MEMS mirror is used as an optical scanning device of a light projecting / receiving optical system, one movable mirror is used for light projecting / receiving. The mirror area irradiated with the laser light for light projection reflects the received return light to the light source side and cannot be used as a mirror area for light reception. Therefore, when a single movable mirror is used for light projection and reception, only a single visual field is measured.

本発明は、上記事情に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、複数視野を同時に測定することができる距離測定装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a distance measuring device capable of simultaneously measuring a plurality of visual fields.

上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、測定対象物に対して投光する測定光を射出するレーザ光源と、前記測定対象物で反射された反射光を検出する光検出器と、第1の反射鏡、前記第1の反射鏡の周囲に配置された第1の保持枠、前記第1の反射鏡を前記第1の保持枠に対し垂直軸の周りに回転可能に軸支する第1の支持梁、前記第1の保持枠の上部表面及び下部表面の一方に配置された第2の反射鏡、前記第1の保持枠の上部表面及び下部表面の他方に配置された第3の反射鏡、前記第1の保持枠の周囲に配置された第2の保持枠、及び前記第1の保持枠を前記第2の保持枠に対し水平軸の周りに回転可能に軸支する第2の支持梁を備え、2次元走査が可能に構成された光走査装置と、前記レーザ光源から射出された測定光が前記第1の反射鏡及び前記第2の反射鏡に照射されるように当該測定光を前記光走査装置に導光すると共に、前記第1の反射鏡及び前記第3の反射鏡で受光された反射光を前記光検出器に導光する導光光学系と、前記レーザ光源及び前記光走査装置の各々を駆動制御すると共に、前記光検出器の検出信号に基づいて前記測定対象物までの距離を演算する制御部と、を備えた距離測定装置である。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a laser light source that emits measurement light that is projected onto a measurement object, and a photodetector that detects reflected light reflected by the measurement object. And a first reflecting mirror, a first holding frame disposed around the first reflecting mirror, and an axis that allows the first reflecting mirror to rotate about a vertical axis with respect to the first holding frame. The first supporting beam to be supported, the second reflecting mirror disposed on one of the upper surface and the lower surface of the first holding frame, and the other of the upper surface and the lower surface of the first holding frame A third reflecting mirror, a second holding frame disposed around the first holding frame, and the first holding frame are pivotally supported around the horizontal axis with respect to the second holding frame. And a measuring beam emitted from the laser light source. The measurement light is guided to the optical scanning device so as to be applied to the first reflecting mirror and the second reflecting mirror, and is received by the first reflecting mirror and the third reflecting mirror. A light guide optical system for guiding reflected light to the photodetector, and driving and controlling each of the laser light source and the optical scanning device, and a distance to the measurement object based on a detection signal of the photodetector And a control unit for calculating the distance.

請求項2に記載の発明は、前記光検出器が、前記第1の反射鏡で受光され前記光検出器に導光された第1の反射光を受光する第1の受光素子と、前記第3の反射鏡で受光され前記光検出器に導光された第2の反射光を受光する第2の受光素子とを備え、受光素子毎に検出信号を出力する、請求項1に記載の距離測定装置である。   According to a second aspect of the present invention, the photodetector includes a first light receiving element that receives the first reflected light that is received by the first reflecting mirror and guided to the photodetector. 3. The distance according to claim 1, further comprising: a second light receiving element that receives the second reflected light received by the three reflecting mirrors and guided to the photodetector, and outputs a detection signal for each light receiving element. It is a measuring device.

請求項3に記載の発明は、前記制御部が、前記第1の反射鏡の前記垂直軸周りの回転及び前記第1の支持枠の前記水平軸周りの回転の少なくとも一方が行われるように前記光走査装置を駆動制御する、請求項1又は請求項2に記載の距離測定装置である。   The invention according to claim 3 is characterized in that the control unit performs at least one of rotation of the first reflecting mirror around the vertical axis and rotation of the first support frame around the horizontal axis. The distance measuring device according to claim 1, wherein the optical scanning device is driven and controlled.

本発明の距離測定装置によれば、複数視野を同時に測定することができ、単一視野の従来の距離測定装置に比べて詳細な対象物の測定が可能となるという効果がある。   According to the distance measuring device of the present invention, it is possible to measure a plurality of visual fields at the same time, and there is an effect that a detailed object can be measured as compared with a conventional distance measuring device having a single visual field.

本発明の実施の形態に係る距離測定装置の構成の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of a structure of the distance measuring device which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す距離測定装置の投受光光学系の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the light projection / reception optical system of the distance measuring apparatus shown in FIG. 図2に示す投受光光学系の光走査装置の構成の一例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating an example of a configuration of an optical scanning device of the light projecting / receiving optical system illustrated in FIG. 2. 図3に示す光走査装置の回転振動機構の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the rotational vibration mechanism of the optical scanning device shown in FIG. (A)〜(D)は受光用反射鏡と投光用反射鏡との関係を示す模式図である。(A)-(D) are the schematic diagrams which show the relationship between the reflective mirror for light reception, and the reflective mirror for light projection. 図3に示す光走査装置で2視野が同時に測定される様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that two visual fields are simultaneously measured with the optical scanning device shown in FIG. (A)は図1に示す距離測定装置で2種類の反射光が受光される様子を示す模式図であり、(B)は2種類の反射光に対応して受光素子が配置される位置を示す光軸に沿った断面図である。(A) is a schematic diagram which shows a mode that two types of reflected light is received with the distance measuring device shown in FIG. 1, (B) shows the position where a light receiving element is arrange | positioned corresponding to two types of reflected light. It is sectional drawing along the optical axis shown. (A)は垂直軸共振・水平軸非共振の状態を示す斜視図であり、(B)は垂直軸共振・水平軸非共振の状態で2視野が同時に測定される様子を示す模式図である。(A) is a perspective view showing a state of vertical axis resonance / horizontal axis non-resonance, and (B) is a schematic diagram showing how two fields of view are measured simultaneously in a state of vertical axis resonance / horizontal axis non-resonance. . (A)は垂直軸非共振・水平軸共振の状態を示す斜視図であり、(B)は垂直軸非共振・水平軸共振の状態で2視野が同時に測定される様子を示す模式図である。(A) is a perspective view showing a state of vertical axis non-resonance / horizontal axis resonance, and (B) is a schematic diagram showing how two fields of view are measured simultaneously in a state of vertical axis non-resonance / horizontal axis resonance. . (A)は垂直軸共振・水平軸共振の状態を示す斜視図であり、(B)は垂直軸共振・水平軸共振の状態で2視野が同時に測定される様子を示す模式図である。(A) is a perspective view showing a state of vertical axis resonance / horizontal axis resonance, and (B) is a schematic diagram showing how two fields of view are measured simultaneously in a state of vertical axis resonance / horizontal axis resonance.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(距離測定装置の概略構成)
まず、距離測定装置の構成の一例について説明する。ここでは、距離測定装置を、レーザ光の直進性を利用して、広い範囲で対象物までの距離を測定できるレーザレーダ装置として構成した例について説明する。図1は本発明の実施の形態に係る距離測定装置の構成の一例を示す概略図である。
(Schematic configuration of the distance measuring device)
First, an example of the configuration of the distance measuring device will be described. Here, an example will be described in which the distance measuring device is configured as a laser radar device that can measure the distance to an object in a wide range using the straightness of laser light. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、距離測定装置10は、測定対象物(以下、「対象物」という。)に対し測定光を投光する光投光部20、測定対象物で反射された反射光を受光する光受光部30、及び各種演算等を行うと共に装置各部を制御する制御部40を備えている。また、距離測定装置10は、光投光部20の投光光学系及び光受光部30の受光光学系として機能する投受光光学系50を備えている。   As shown in FIG. 1, the distance measuring device 10 includes a light projecting unit 20 that projects measurement light onto a measurement object (hereinafter referred to as “object”), and reflected light reflected by the measurement object. A light receiving unit 30 that receives light and a control unit 40 that performs various calculations and controls each unit of the apparatus are provided. The distance measuring device 10 includes a light projecting / receiving optical system 50 that functions as a light projecting optical system of the light projecting unit 20 and a light receiving optical system of the light receiving unit 30.

投受光光学系50は、測定光を2次元走査可能に構成された光走査装置60を含んで構成されている。制御部40には、測定結果等を表示すると共にユーザからの指示入力を受け付ける表示入力部42が接続されている。なお、光走査装置60の具体的な構成例については、後で詳しく説明する。   The light projecting / receiving optical system 50 includes an optical scanning device 60 configured to be capable of two-dimensional scanning of measurement light. The control unit 40 is connected to a display input unit 42 that displays measurement results and the like and receives instruction inputs from the user. A specific configuration example of the optical scanning device 60 will be described later in detail.

光投光部20は、測定光を射出するレーザ光源24、レーザ光源24を駆動するレーザ駆動部26、及び光走査装置60を駆動する走査駆動部28を備えている。レーザ駆動部26及び走査駆動部28は、制御部40に電気的に接続されている。レーザ駆動部26は、制御部40からの制御信号に基づいて、レーザ光源24を点灯駆動する。また、走査駆動部28は、制御部40からの制御信号に基づいて、測定光が2次元走査されるように光走査装置60を駆動する。   The light projecting unit 20 includes a laser light source 24 that emits measurement light, a laser driving unit 26 that drives the laser light source 24, and a scanning driving unit 28 that drives the optical scanning device 60. The laser drive unit 26 and the scan drive unit 28 are electrically connected to the control unit 40. The laser drive unit 26 drives and drives the laser light source 24 based on a control signal from the control unit 40. Further, the scanning drive unit 28 drives the optical scanning device 60 based on the control signal from the control unit 40 so that the measurement light is two-dimensionally scanned.

レーザ光源24としては、半導体レーザ(LD)等を使用することができる。例えば、発振波長1.55μmの半導体レーザ等を使用することができる。なお、レーザ光源24には、通常、出力モニタ用の光検出部が内蔵されている。内蔵された光検出部からの検出信号は、「測定光の出力信号」としてレーザ駆動部26を介して制御部40に入力される。   As the laser light source 24, a semiconductor laser (LD) or the like can be used. For example, a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 1.55 μm can be used. Note that the laser light source 24 normally includes a light detection unit for output monitoring. A detection signal from the built-in light detection unit is input to the control unit 40 via the laser driving unit 26 as a “measurement light output signal”.

光受光部30は、投受光光学系50で受光された反射光を検出する光検出器32を備えている。光検出器32は、制御部40に電気的に接続されている。光検出器32は、後述する通り複数の受光素子34A、34Bを備えており、複数の受光素子34A、34Bの各々で受光した光信号は電気信号に光電変換される。光検出器32で光電変換された電気信号は、「反射光の検出信号」として制御部40に入力される。   The light receiving unit 30 includes a photodetector 32 that detects reflected light received by the light projecting / receiving optical system 50. The photodetector 32 is electrically connected to the control unit 40. As will be described later, the photodetector 32 includes a plurality of light receiving elements 34A and 34B, and an optical signal received by each of the plurality of light receiving elements 34A and 34B is photoelectrically converted into an electric signal. The electrical signal photoelectrically converted by the photodetector 32 is input to the control unit 40 as a “reflected light detection signal”.

受光素子34A、34Bとしては、フォトダイオード(PD)を使用することができる。例えば、レーザ光源24として発振波長1.55μmの半導体レーザ等を使用する場合には、受光素子34A、34Bとしては、波長1.55μmを含む赤外線に感度を有するフォトダイオードを使用することができる。複数の受光素子34A、34Bを区別する必要がない場合には、受光素子34と総称する。   As the light receiving elements 34A and 34B, photodiodes (PD) can be used. For example, when a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 1.55 μm or the like is used as the laser light source 24, a photodiode having sensitivity to infrared rays including a wavelength of 1.55 μm can be used as the light receiving elements 34A and 34B. When it is not necessary to distinguish between the plurality of light receiving elements 34A and 34B, they are collectively referred to as the light receiving element 34.

制御部40は、A/D変換器、ROM、RAM等の記憶部、CPU等の中央処理装置を備えている。ROMには、測定対象物までの距離の演算等、種々の処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データ等が記憶されている。RAMは、CPUによって行われる各種演算等を行うワークエリア等として使用される。制御部40には、上述した通り、測定光の出力信号、反射光の検出信号が入力される。制御部40に入力されたこれらのアナログ信号は、A/D変換器(図示せず)でデジタル信号に変換され、記憶部(図示せず)に保持される。   The control unit 40 includes an A / D converter, a storage unit such as a ROM and a RAM, and a central processing unit such as a CPU. The ROM stores programs for executing various processing routines such as calculation of the distance to the measurement object, various data, and the like. The RAM is used as a work area for performing various calculations performed by the CPU. As described above, the measurement signal output signal and the reflected light detection signal are input to the control unit 40. These analog signals input to the control unit 40 are converted into digital signals by an A / D converter (not shown) and held in a storage unit (not shown).

なお、制御部40は、取得された測定光の投光タイミングと反射光の受光タイミングとに基づいて、測定光が投光されてから反射光を受光するまでに要した応答時間を計算する。そして、計算された応答時間に基づいて、測定対象物までの距離を演算する。なお、演算により得られた測定対象物までの距離は、測定結果として表示入力部42に表示してもよい。   The control unit 40 calculates a response time required from receiving the measurement light to receiving the reflected light based on the obtained measurement light projection timing and reflected light reception timing. Then, based on the calculated response time, the distance to the measurement object is calculated. The distance to the measurement object obtained by the calculation may be displayed on the display input unit 42 as a measurement result.

(投受光光学系)
次に、投受光光学系の構成について説明する。図2は図1に示す距離測定装置の投受光光学系50の具体的な構成の一例を示す斜視図である。図2に示すように、投受光光学系50は、投光用のレンズ52、孔部54Aを有する平板状の有孔反射鏡54、受光用のレンズ56、及び2次元走査が可能に構成された光走査装置60を備えている。孔部54Aは、有孔反射鏡54を厚さ方向に貫通する貫通孔である。光走査装置60は、後述する通り、複数の反射鏡を備えており、複数の反射鏡の各々が垂直軸周り及び水平軸周りの少なくとも一方に回転することで、垂直方向及び水平方向の2方向に走査が可能である。
(Emitter / receiver optical system)
Next, the configuration of the light projecting / receiving optical system will be described. FIG. 2 is a perspective view showing an example of a specific configuration of the light projecting / receiving optical system 50 of the distance measuring apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 2, the light projecting / receiving optical system 50 is configured to be capable of projecting a lens 52, a plate-shaped perforated reflector 54 having a hole 54 </ b> A, a light receiving lens 56, and two-dimensional scanning. The optical scanning device 60 is provided. The hole portion 54A is a through hole that penetrates the perforated reflector 54 in the thickness direction. As will be described later, the optical scanning device 60 includes a plurality of reflecting mirrors, and each of the plurality of reflecting mirrors rotates around at least one of the vertical axis and the horizontal axis, thereby causing two directions, a vertical direction and a horizontal direction. Scanning is possible.

投光用のレンズ52、有孔反射鏡54及び光走査装置60は、レーザ光源24の側からこの順に配置されている。なお、図2では、光走査装置60を裏側から見ており、光走査装置60の反射面60Aは有孔反射鏡54側を向いている。有孔反射鏡54は、反射面54Bが光走査装置60の反射面60A側を向くように配置されている。受光用のレンズ56は、有孔反射鏡54と光検出器32との間に配置されている。光検出器32は、受光用のレンズ56の結像位置に配置されている。   The lens 52 for light projection, the perforated reflecting mirror 54, and the optical scanning device 60 are arranged in this order from the laser light source 24 side. In FIG. 2, the optical scanning device 60 is viewed from the back side, and the reflection surface 60A of the optical scanning device 60 faces the perforated reflecting mirror 54 side. The perforated reflecting mirror 54 is disposed so that the reflecting surface 54 </ b> B faces the reflecting surface 60 </ b> A side of the optical scanning device 60. The light receiving lens 56 is disposed between the perforated reflecting mirror 54 and the photodetector 32. The photodetector 32 is disposed at the image forming position of the light receiving lens 56.

上記の投受光光学系50では、実線で図示したように、レーザ光源24から射出された測定光は、投光用のレンズ52で平行光化され、有孔反射鏡54の孔部54Aを通過して、光走査装置60の反射面60Aに照射される。一方、点線で図示したように、対象物で反射されて戻ってきた反射光は、有孔反射鏡54の反射面54Bにより、測定光の光路から外れる方向に反射される。反射面54Bで反射された反射光は、受光用のレンズ56で集光されて、光検出器32で検出される。   In the light projecting / receiving optical system 50, as shown by the solid line, the measurement light emitted from the laser light source 24 is collimated by the light projecting lens 52 and passes through the hole 54A of the perforated reflecting mirror 54. Then, the light is irradiated onto the reflection surface 60 </ b> A of the optical scanning device 60. On the other hand, as shown by the dotted line, the reflected light that has been reflected and returned by the object is reflected by the reflecting surface 54B of the perforated reflecting mirror 54 in a direction away from the optical path of the measuring light. The reflected light reflected by the reflecting surface 54 </ b> B is collected by the light receiving lens 56 and detected by the photodetector 32.

(光走査装置)
次に、光走査装置60の詳細な構成について説明する。図3は光走査装置60の構成の一例を示す斜視図である。図3では、光走査装置60を表側、即ち、反射面60A側から見ている。図3に示すように、光走査装置60は、平板状の第1の反射鏡62、第1の反射鏡62の周囲に配置された第1の保持枠64、及び第1の保持枠64の周囲に配置された第2の保持枠66を備えている。第1の反射鏡62は、平面視が略矩形状の平板状の反射鏡である。
(Optical scanning device)
Next, a detailed configuration of the optical scanning device 60 will be described. FIG. 3 is a perspective view showing an example of the configuration of the optical scanning device 60. In FIG. 3, the optical scanning device 60 is viewed from the front side, that is, from the reflective surface 60A side. As shown in FIG. 3, the optical scanning device 60 includes a flat plate-like first reflecting mirror 62, a first holding frame 64 disposed around the first reflecting mirror 62, and a first holding frame 64. A second holding frame 66 is provided around the periphery. The first reflecting mirror 62 is a flat reflecting mirror having a substantially rectangular shape in plan view.

第1の反射鏡62は、一対の第1の支持梁68A、68Bにより、第1の保持枠64に対し垂直軸の周りに回転可能に軸支されている。垂直軸は、第1の反射鏡62の水平方向の中心線と略一致する。また、第1の保持枠64は、一対の第2の支持梁70A、70Bにより、第2の保持枠66に対し水平軸の周りに回転可能に軸支されている。水平軸は、第1の反射鏡62の垂直方向の中心線と略一致する。   The first reflecting mirror 62 is pivotally supported by a pair of first support beams 68A and 68B so as to be rotatable around a vertical axis with respect to the first holding frame 64. The vertical axis substantially coincides with the horizontal center line of the first reflecting mirror 62. The first holding frame 64 is pivotally supported by a pair of second support beams 70A and 70B so as to be rotatable around a horizontal axis with respect to the second holding frame 66. The horizontal axis substantially coincides with the vertical center line of the first reflecting mirror 62.

第1の保持枠64の下部表面には、第2の反射鏡72が配置されている。また、第1の保持枠64の上部表面には、第3の反射鏡74が配置されている。第2の反射鏡72は、平面視が略矩形状の平板状の反射鏡である。第2の反射鏡72の水平方向の長さは、第1の反射鏡62の水平方向の長さより長い。第2の反射鏡72は、第1の保持枠64の下部表面を略覆うように配置されている。   A second reflecting mirror 72 is disposed on the lower surface of the first holding frame 64. A third reflecting mirror 74 is arranged on the upper surface of the first holding frame 64. The second reflecting mirror 72 is a flat reflecting mirror having a substantially rectangular shape in plan view. The horizontal length of the second reflecting mirror 72 is longer than the horizontal length of the first reflecting mirror 62. The second reflecting mirror 72 is disposed so as to substantially cover the lower surface of the first holding frame 64.

同様に、第3の反射鏡74は、平面視が略矩形状の平板状の反射鏡であり、第3の反射鏡74の水平方向の長さは第1の反射鏡62の水平方向の長さより長く、第1の保持枠64の上部表面を略覆うように配置されている。上記の第2の反射鏡72及び第3の反射鏡74は、例えば、金(Au)等の反射率の高い金属材料を蒸着する等して、第1の保持枠64の表面に形成することができる。   Similarly, the third reflecting mirror 74 is a plate-like reflecting mirror having a substantially rectangular shape in plan view, and the horizontal length of the third reflecting mirror 74 is the horizontal length of the first reflecting mirror 62. The upper holding surface 64 is disposed so as to substantially cover the upper surface of the first holding frame 64. The second reflecting mirror 72 and the third reflecting mirror 74 are formed on the surface of the first holding frame 64 by vapor-depositing a metal material having a high reflectance such as gold (Au), for example. Can do.

次に、光走査装置60のミラー回転動作(回転振動)について説明する。以下では、光走査装置60を電磁駆動方式のMEMSミラーとして構成した例について説明する。図4は光走査装置60の回転振動機構の一例を示す平面図である。図4に示すように、第1の反射鏡62には、駆動コイル76が第1の反射鏡62と一体に設けられている。駆動コイル76は、例えば、第1の支持梁68B、第2の支持梁70Aを通る配線77により、電源78に電気的に接続されている。また、第1の保持枠64には、駆動コイル80が第1の保持枠64と一体に設けられている。駆動コイル80は、例えば、第2の支持梁70Bを通る配線83により、電源82に電気的に接続されている。   Next, the mirror rotation operation (rotational vibration) of the optical scanning device 60 will be described. Hereinafter, an example in which the optical scanning device 60 is configured as an electromagnetically driven MEMS mirror will be described. FIG. 4 is a plan view showing an example of the rotational vibration mechanism of the optical scanning device 60. As shown in FIG. 4, the first reflecting mirror 62 is provided with a drive coil 76 integrally with the first reflecting mirror 62. The drive coil 76 is electrically connected to the power source 78 by, for example, a wiring 77 that passes through the first support beam 68B and the second support beam 70A. The first holding frame 64 is provided with a drive coil 80 integrally with the first holding frame 64. The drive coil 80 is electrically connected to the power source 82 by, for example, a wiring 83 that passes through the second support beam 70B.

また、第2の保持枠66の垂直方向に対向する上辺と下辺の各々には、第1の反射鏡62の駆動コイル76に対して磁界を形成する永久磁石84A、84Bが設けられている。第2の保持枠66の水平方向に対向する左辺と右辺の各々には、第1の保持枠64の駆動コイル80に対して磁界を形成する永久磁石86A、86Bが設けられている。   In addition, permanent magnets 84 </ b> A and 84 </ b> B that form a magnetic field with respect to the drive coil 76 of the first reflecting mirror 62 are provided on the upper side and the lower side of the second holding frame 66 facing each other in the vertical direction. Permanent magnets 86 </ b> A and 86 </ b> B that form a magnetic field with respect to the drive coil 80 of the first holding frame 64 are provided on the left side and the right side of the second holding frame 66 that are opposed to each other in the horizontal direction.

例えば、第1の反射鏡62の駆動コイル76には、永久磁石84A、84Bにより駆動コイル76を横切る方向に磁界が形成されている。電源78により駆動コイル76に電流を流すと、第1の反射鏡62を垂直軸の周りに回転させる磁気力が発生する。第1の反射鏡62が回転すると、一対の第1の支持梁68A、68Bが捩じられて、ばね反力が発生する。   For example, a magnetic field is formed in the drive coil 76 of the first reflecting mirror 62 in a direction across the drive coil 76 by the permanent magnets 84A and 84B. When a current is passed through the drive coil 76 by the power supply 78, a magnetic force that rotates the first reflecting mirror 62 around the vertical axis is generated. When the first reflecting mirror 62 rotates, the pair of first support beams 68A and 68B are twisted to generate a spring reaction force.

第1の反射鏡62は、磁気力とばね反力が釣り合う位置まで回転する。駆動コイル76に流す電流値に応じて、第1の反射鏡62の回転角度(走査角)が変化する。また、駆動コイル76に流す電流の向きを反転させると、磁気力の向きが逆になり、第1の反射鏡62は反対周りに回転する。これにより、第1の反射鏡62は、垂直軸の周りに予め定めた周波数で回転振動される。   The first reflecting mirror 62 rotates to a position where the magnetic force and the spring reaction force are balanced. The rotation angle (scanning angle) of the first reflecting mirror 62 changes according to the value of the current passed through the drive coil 76. Further, when the direction of the current flowing through the drive coil 76 is reversed, the direction of the magnetic force is reversed, and the first reflecting mirror 62 rotates in the opposite direction. Accordingly, the first reflecting mirror 62 is rotationally oscillated at a predetermined frequency around the vertical axis.

同様に、第1の保持枠64の駆動コイル80には、永久磁石86A、86Bにより磁界が形成されている。電源82により駆動コイル80に電流を流すことにより、第1の保持枠64を水平軸の周りに回転させる磁気力が発生する。一対の第2の支持梁70A、70Bが捩じられて、ばね反力が発生する。これにより、第1の保持枠64は水平軸の周りに予め定めた周波数で回転振動される。即ち、第1の反射鏡62、第2の反射鏡72及び第3の反射鏡74は、第1の保持枠64と共に水平軸の周りに回転振動される。   Similarly, a magnetic field is formed in the drive coil 80 of the first holding frame 64 by permanent magnets 86A and 86B. When a current is passed through the drive coil 80 by the power source 82, a magnetic force that rotates the first holding frame 64 around the horizontal axis is generated. The pair of second support beams 70A and 70B are twisted to generate a spring reaction force. Thereby, the first holding frame 64 is rotationally vibrated at a predetermined frequency around the horizontal axis. That is, the first reflecting mirror 62, the second reflecting mirror 72, and the third reflecting mirror 74 are rotationally oscillated around the horizontal axis together with the first holding frame 64.

(複数視野での測定)
次に、複数視野での測定が可能となる原理について説明する。図5(A)〜(D)は受光用反射鏡と投光用反射鏡との関係を示す模式図である。図6は図3に示す光走査装置60を用いて2視野が同時に測定される様子を示す模式図である。
(Measurement with multiple fields of view)
Next, the principle that enables measurement in multiple fields of view will be described. FIGS. 5A to 5D are schematic views showing the relationship between the light receiving reflecting mirror and the light projecting reflecting mirror. FIG. 6 is a schematic diagram showing how two visual fields are simultaneously measured using the optical scanning device 60 shown in FIG.

上述した通り、上記の投受光光学系50では、レーザ光源24から射出された測定光は、投光用のレンズ52で平行光化され、有孔反射鏡54の孔部54Aを通過して、光走査装置60の反射面60Aに照射される(図2参照)。このとき、図5(A)及び(C)に示すように、測定光の照射領域90に、第1の反射鏡62の下半分の部分62A及び第2の反射鏡72が含まれるように、測定光を照射する。第1の反射鏡62の部分62A及び第2の反射鏡72の各々に、同時に測定光が照射されて、異なる方向に測定光が投光される。   As described above, in the light projecting / receiving optical system 50, the measurement light emitted from the laser light source 24 is collimated by the light projecting lens 52, passes through the hole 54A of the perforated reflecting mirror 54, and The light is applied to the reflection surface 60A of the optical scanning device 60 (see FIG. 2). At this time, as shown in FIGS. 5A and 5C, the measurement light irradiation area 90 includes the lower half portion 62 </ b> A of the first reflecting mirror 62 and the second reflecting mirror 72. Irradiate measurement light. Each of the first reflecting mirror 62 portion 62A and the second reflecting mirror 72 is simultaneously irradiated with measurement light, and the measurement light is projected in different directions.

図6に実線で示したように、測定光の投光方向に投影面94を仮定すると、第1の反射鏡62の部分62Aで反射された測定光は、投影面94の領域96に投光される。一方、第2の反射鏡72で反射された測定光は、投影面94の領域98に投光される。第2の反射鏡72の面積は、第1の反射鏡62の部分62Aの面積よりも大きい。このため、第2の反射鏡72で反射された測定光は、領域96より広い領域98に投光される。   As shown by the solid line in FIG. 6, assuming the projection surface 94 in the measurement light projection direction, the measurement light reflected by the portion 62 </ b> A of the first reflecting mirror 62 is projected onto the region 96 of the projection surface 94. Is done. On the other hand, the measurement light reflected by the second reflecting mirror 72 is projected onto the region 98 of the projection surface 94. The area of the second reflecting mirror 72 is larger than the area of the portion 62 </ b> A of the first reflecting mirror 62. For this reason, the measurement light reflected by the second reflecting mirror 72 is projected onto a region 98 wider than the region 96.

また、上述した通り、上記の投受光光学系50では、対象物で反射されて戻ってきた反射光は、有孔反射鏡54の反射面54Bにより反射される(図2参照)。このとき、図5(B)及び(D)に示すように、反射光は、水平軸に対して測定光の照射領域90と対称な受光領域92により受光される。反射光の受光領域92には、第1の反射鏡62の上半分の部分62B及び第3の反射鏡74が含まれる。   Further, as described above, in the light projecting / receiving optical system 50, the reflected light that has been reflected and returned by the object is reflected by the reflecting surface 54B of the perforated reflecting mirror 54 (see FIG. 2). At this time, as shown in FIGS. 5B and 5D, the reflected light is received by a light receiving region 92 that is symmetrical to the measurement light irradiation region 90 with respect to the horizontal axis. The reflected light receiving area 92 includes an upper half portion 62 </ b> B of the first reflecting mirror 62 and a third reflecting mirror 74.

図5(A)及び(B)に示すように、第1の反射鏡62の部分62Aにより投光された測定光に対応する反射光は、第1の反射鏡62の部分62Bで受光される。一方、図5(C)及び(D)に示すように、第2の反射鏡72により投光された測定光に対応する反射光は、第3の反射鏡74で受光される。即ち、第1の反射鏡62の部分62A及び部分62Bにより、一対の投受光用の反射鏡が構成される。同時に、第2の反射鏡72及び第3の反射鏡74により、一対の投受光用の反射鏡が構成される。従って、1個のレーザ光源24から射出され、異なる方向に投光された測定光を、別々の反射鏡で受光することができ、2視野での測定が可能となる。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the reflected light corresponding to the measurement light projected by the portion 62A of the first reflecting mirror 62 is received by the portion 62B of the first reflecting mirror 62. . On the other hand, as shown in FIGS. 5C and 5D, the reflected light corresponding to the measurement light projected by the second reflecting mirror 72 is received by the third reflecting mirror 74. That is, the portion 62A and the portion 62B of the first reflecting mirror 62 constitute a pair of light projecting / receiving reflectors. At the same time, the second reflecting mirror 72 and the third reflecting mirror 74 constitute a pair of light projecting and receiving reflecting mirrors. Accordingly, measurement light emitted from one laser light source 24 and projected in different directions can be received by separate reflecting mirrors, and measurement in two fields of view is possible.

なお、第1の反射鏡62の部分62Bで反射された第1の反射光と、第3の反射鏡74で反射された第2の反射光とは、互いに分離して検出する必要がある。図7(A)は投受光光学系50で2種類の反射光が受光される様子を示す模式図であり、図7(B)は2種類の反射光に対応して受光素子34が配置される位置を示す光軸に沿った断面図である。   The first reflected light reflected by the portion 62B of the first reflecting mirror 62 and the second reflected light reflected by the third reflecting mirror 74 need to be detected separately from each other. FIG. 7A is a schematic diagram showing a state in which two types of reflected light are received by the light projecting / receiving optical system 50, and FIG. 7B shows a light receiving element 34 arranged corresponding to the two types of reflected light. It is sectional drawing along the optical axis which shows the position which is.

実線で示すように、第1の反射光は、有孔反射鏡54の反射面54Bの領域54Cで反射される。領域54Cで反射された反射光は、受光用のレンズ56で集光され、光検出器32の受光素子34Aで受光される。また、点線で示すように、第2の反射光は、有孔反射鏡54の反射面54Bの領域54Dで反射される。領域54Dで反射された反射光は、受光用のレンズ56で集光され、光検出器32の受光素子34Bで受光される。   As indicated by the solid line, the first reflected light is reflected by the region 54C of the reflecting surface 54B of the perforated reflecting mirror 54. The reflected light reflected from the region 54C is collected by the light receiving lens 56 and received by the light receiving element 34A of the photodetector 32. Further, as indicated by the dotted line, the second reflected light is reflected by the region 54D of the reflecting surface 54B of the perforated reflecting mirror 54. The reflected light reflected by the region 54D is collected by the light receiving lens 56 and received by the light receiving element 34B of the photodetector 32.

領域54Cと領域54Dとの中間点で反射された反射光が、受光用のレンズ56で集光されて、光検出器32の表面に焦点Fを結ぶように、レンズ56を配置する。受光素子34A及び受光素子34Bを、受光用のレンズ56の焦点Fの位置からずらして配置する。受光用のレンズ56に対し、第1の反射光及び第2の反射光は光軸Lからずれた位置から入射する。第1の反射光(実線)は受光素子34Aの受光領域に焦点を結び、第2の反射光(点線)は受光素子34Bの受光領域に焦点を結ぶ。この通り、第1の反射光と第2の反射光とは、異なる受光素子34により受光されるので、互いに分離して検出することができる。   The lens 56 is arranged so that the reflected light reflected at the intermediate point between the region 54C and the region 54D is collected by the light receiving lens 56 and forms a focal point F on the surface of the photodetector 32. The light receiving element 34 </ b> A and the light receiving element 34 </ b> B are arranged so as to be shifted from the position of the focus F of the light receiving lens 56. The first reflected light and the second reflected light are incident on the light receiving lens 56 from a position shifted from the optical axis L. The first reflected light (solid line) focuses on the light receiving area of the light receiving element 34A, and the second reflected light (dotted line) focuses on the light receiving area of the light receiving element 34B. As described above, since the first reflected light and the second reflected light are received by the different light receiving elements 34, they can be detected separately from each other.

(回転振動動作と測定視野)
次に、光走査装置60の回転振動と走査方向の関係について説明する。図8(A)は垂直軸共振・水平軸非共振の状態を示す斜視図であり、図8(B)は垂直軸共振・水平軸非共振の状態で2視野が同時に測定される様子を示す模式図である。図8(A)に示すように、垂直軸共振・水平軸非共振の状態では、第1の反射鏡62が垂直軸の周りに回転振動し、第1の保持枠64は水平軸の周りに回転振動しない。
(Rotational vibration operation and measurement field of view)
Next, the relationship between the rotational vibration of the optical scanning device 60 and the scanning direction will be described. FIG. 8A is a perspective view showing a state of vertical axis resonance / horizontal axis non-resonance, and FIG. 8B shows a state in which two fields of view are simultaneously measured in a state of vertical axis resonance / horizontal axis non-resonance. It is a schematic diagram. As shown in FIG. 8A, in the vertical axis resonance / horizontal axis non-resonance state, the first reflecting mirror 62 rotates and vibrates around the vertical axis, and the first holding frame 64 moves around the horizontal axis. Does not vibrate.

垂直軸共振・水平軸非共振の場合には、図8(B)に示すように、第1の反射鏡62の部分62Aで反射された測定光(実線)は、投影面94の領域96に投光される。第1の反射鏡62が垂直軸の周りに回転振動することで、矢印で図示した通り、測定光は水平方向に走査される。一方、第2の反射鏡72で反射された測定光(点線)は、投影面94の領域98に投光される。   In the case of vertical axis resonance / horizontal axis non-resonance, as shown in FIG. 8B, the measurement light (solid line) reflected by the portion 62A of the first reflecting mirror 62 enters the region 96 of the projection plane 94. Lighted. As the first reflecting mirror 62 oscillates around the vertical axis, the measurement light is scanned in the horizontal direction as shown by the arrows. On the other hand, the measurement light (dotted line) reflected by the second reflecting mirror 72 is projected onto the region 98 of the projection surface 94.

また、図9(A)は垂直軸非共振・水平軸共振の状態を示す斜視図であり、図9(B)は垂直軸非共振・水平軸共振の状態で2視野が同時に測定される様子を示す模式図である。図9(A)に示すように、垂直軸非共振・水平軸共振の状態では、第1の反射鏡62、第2の反射鏡72及び第3の反射鏡74は、第1の保持枠64と共に水平軸の周りに回転振動し、第1の反射鏡62は垂直軸の周りに回転振動しない。   FIG. 9A is a perspective view showing a state of vertical axis non-resonance / horizontal axis resonance, and FIG. 9B is a state in which two fields of view are simultaneously measured in a state of vertical axis non-resonance / horizontal axis resonance. It is a schematic diagram which shows. As shown in FIG. 9A, in the vertical axis non-resonance / horizontal axis resonance state, the first reflecting mirror 62, the second reflecting mirror 72, and the third reflecting mirror 74 are in the first holding frame 64. At the same time, the first reflecting mirror 62 does not oscillate around the vertical axis.

垂直軸非共振・水平軸共振の場合には、図9(B)に示すように、第1の反射鏡62の部分62Aで反射された測定光(実線)は、投影面94の領域96に投光される。第1の反射鏡62が垂直軸の周りに回転振動することで、矢印で図示した通り、測定光は垂直方向に走査される。一方、第2の反射鏡72で反射された測定光(点線)は、投影面94の領域98に投光される。第2の反射鏡72が垂直軸の周りに回転振動することで、矢印で図示した通り、測定光は垂直方向に走査される。   In the case of vertical axis non-resonance / horizontal axis resonance, as shown in FIG. 9B, the measurement light (solid line) reflected by the portion 62A of the first reflecting mirror 62 enters the region 96 of the projection plane 94. Lighted. As the first reflecting mirror 62 oscillates around the vertical axis, the measurement light is scanned in the vertical direction as shown by the arrows. On the other hand, the measurement light (dotted line) reflected by the second reflecting mirror 72 is projected onto the region 98 of the projection surface 94. As the second reflecting mirror 72 rotates and vibrates around the vertical axis, the measurement light is scanned in the vertical direction as shown by the arrows.

また、図10(A)は垂直軸共振・水平軸共振の状態を示す斜視図であり、図10(B)は垂直軸共振・水平軸共振の状態で2視野が同時に測定される様子を示す模式図である。図10(A)に示すように、垂直軸共振・水平軸共振の状態では、第1の反射鏡62は垂直軸の周りに回転振動すると共に、第1の反射鏡62、第2の反射鏡72及び第3の反射鏡74は、第1の保持枠64と共に水平軸の周りに回転振動する。   FIG. 10A is a perspective view showing a state of vertical axis resonance / horizontal axis resonance, and FIG. 10B shows a state in which two fields of view are measured simultaneously in the state of vertical axis resonance / horizontal axis resonance. It is a schematic diagram. As shown in FIG. 10A, in the state of vertical axis resonance / horizontal axis resonance, the first reflecting mirror 62 oscillates around the vertical axis, and the first reflecting mirror 62 and the second reflecting mirror. 72 and the third reflecting mirror 74 oscillate around the horizontal axis together with the first holding frame 64.

垂直軸共振・水平軸共振の場合には、図10(B)に示すように、第1の反射鏡62の部分62Aで反射された測定光(実線)は、投影面94の領域96に投光される。第1の反射鏡62が垂直軸の周りに回転振動すると共に水平軸の周りにも回転振動することで、矢印で図示した通り、測定光は垂直方向及び水平方向に走査される。走査軌跡はサインカーブを描くように蛇行する。一方、第2の反射鏡72で反射された測定光(点線)は、投影面94の領域98に投光される。第2の反射鏡72が垂直軸の周りに回転振動することで、矢印で図示した通り、測定光は垂直方向に走査される。   In the case of vertical axis resonance and horizontal axis resonance, as shown in FIG. 10B, the measurement light (solid line) reflected by the portion 62A of the first reflecting mirror 62 is projected onto the region 96 of the projection surface 94. Lighted. As the first reflecting mirror 62 rotates and oscillates about the vertical axis and also rotates about the horizontal axis, the measurement light is scanned in the vertical direction and the horizontal direction as shown by arrows. The scanning locus meanders to draw a sine curve. On the other hand, the measurement light (dotted line) reflected by the second reflecting mirror 72 is projected onto the region 98 of the projection surface 94. As the second reflecting mirror 72 rotates and vibrates around the vertical axis, the measurement light is scanned in the vertical direction as shown by the arrows.

また、図6に示したように、垂直軸非共振・水平軸非共振の場合でも2視野での測定は可能である。何れの状態で測定を行うかは、表示入力部42を介してユーザが指示を入力してもよい。   Further, as shown in FIG. 6, measurement in two fields of view is possible even in the case of vertical axis non-resonance and horizontal axis non-resonance. The user may input an instruction via the display input unit 42 as to which state the measurement is to be performed.

以上説明したとおり、本実施の形態によれば、投受光光学系において複数の投受光用反射鏡を有する光走査装置を用い、複数の投受光用反射鏡の各々に同時に測定光が照射されるようにすることで、1個のレーザ光源から射出され、異なる方向に投光された測定光を、別々の反射鏡で受光することができ、2視野での測定が可能となる。2視野を同時に測定することで、単一視野での測定に比べて得られる情報量が増加し、詳細な対象物の測定が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the optical scanning device having a plurality of light projecting / receiving reflectors is used in the light projecting / receiving optical system, and each of the plurality of light projecting / receiving mirrors is simultaneously irradiated with the measurement light. By doing so, the measurement light emitted from one laser light source and projected in different directions can be received by separate reflecting mirrors, and measurement in two fields of view is possible. By measuring two fields of view at the same time, the amount of information obtained is increased as compared with the measurement using a single field of view, and a detailed measurement of an object becomes possible.

また、垂直軸及び水平軸の各々を共振又は非共振とする組合せが可能であり、単一視野での測定に比べて種々の測定が可能となる。   Further, a combination in which each of the vertical axis and the horizontal axis is resonant or non-resonant is possible, and various measurements are possible as compared with the measurement in a single visual field.

<その他の変形例>
(投受光光学系)
上記の実施の形態では、有孔反射鏡を用いて測定光と反射光とを分離する例について説明したが、分離光学系は図2に示す構成には限定されない。測定光と反射光とを分離する他の分離光学系を用いてもよい。例えば、半透鏡等のビームスプリッタを用いてもよい。
<Other variations>
(Emitter / receiver optical system)
In the above embodiment, the example in which the measurement light and the reflected light are separated using the perforated reflecting mirror has been described. However, the separation optical system is not limited to the configuration shown in FIG. Other separation optical systems that separate measurement light and reflected light may be used. For example, a beam splitter such as a semi-transparent mirror may be used.

(MEMSミラー)
上記の実施の形態では、光走査装置を電磁駆動方式のMEMSミラーとして構成した例について説明したが、上記と同様の回転動作が得られればよく、他の駆動方式のMEMSミラーとしてもよい。例えば、静電駆動方式、磁気駆動方式、圧電駆動方式のMEMSミラーとしてもよい。
(MEMS mirror)
In the above-described embodiment, an example in which the optical scanning device is configured as an electromagnetically driven MEMS mirror has been described. However, it is only necessary to obtain a rotational operation similar to the above, and other driving type MEMS mirrors may be used. For example, it is good also as a MEMS mirror of an electrostatic drive system, a magnetic drive system, and a piezoelectric drive system.

10 距離測定装置
20 光投光部
24 レーザ光源
26 レーザ駆動部
28 走査駆動部
30 光受光部
32 光検出器
34 受光素子
40 制御部
42 表示入力部
50 投受光光学系
52 レンズ
54 有孔反射鏡
54A 孔部
54B 反射面
54C 領域
54D 領域
56 レンズ
60 光走査装置
60A 反射面
62 第1の反射鏡
62A 部分
62B 部分
64 第1の保持枠
66 第2の保持枠
68A 第1の支持梁
68B 第1の支持梁
70A 第2の支持梁
70B 第2の支持梁
72 第2の反射鏡
74 第3の反射鏡
76 駆動コイル
77 配線
78 電源
80 駆動コイル
82 電源
83 配線
84A、84B 永久磁石
86A、86B 永久磁石
90 照射領域
92 受光領域
94 投影面
96 領域
98 領域
F 焦点
L 光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Distance measuring device 20 Light projection part 24 Laser light source 26 Laser drive part 28 Scan drive part 30 Light receiving part 32 Photo detector 34 Light receiving element 40 Control part 42 Display input part 50 Light projecting / receiving optical system 52 Lens 54 Perforated reflector 54A Hole 54B Reflective surface 54C Region 54D Region 56 Lens 60 Optical scanning device 60A Reflective surface 62 First reflector 62A Part 62B Part 64 First holding frame 66 Second holding frame 68A First support beam 68B First Support beam 70A Second support beam 70B Second support beam 72 Second reflecting mirror 74 Third reflecting mirror 76 Driving coil 77 Wiring 78 Power supply 80 Driving coil 82 Power supply 83 Wiring 84A, 84B Permanent magnets 86A, 86B Permanent Magnet 90 Irradiation area 92 Light reception area 94 Projection plane 96 Area 98 Area F Focus L Optical axis

Claims (3)

測定対象物に対して投光する測定光を射出するレーザ光源と、
前記測定対象物で反射された反射光を検出する光検出器と、
第1の反射鏡、前記第1の反射鏡の周囲に配置された第1の保持枠、前記第1の反射鏡を前記第1の保持枠に対し垂直軸の周りに回転可能に軸支する第1の支持梁、前記第1の保持枠の上部表面及び下部表面の一方に配置された第2の反射鏡、前記第1の保持枠の上部表面及び下部表面の他方に配置された第3の反射鏡、前記第1の保持枠の周囲に配置された第2の保持枠、及び前記第1の保持枠を前記第2の保持枠に対し水平軸の周りに回転可能に軸支する第2の支持梁を備え、2次元走査が可能に構成された光走査装置と、
前記レーザ光源から射出された測定光が前記第1の反射鏡及び前記第2の反射鏡に照射されるように当該測定光を前記光走査装置に導光すると共に、前記第1の反射鏡及び前記第3の反射鏡で受光された反射光を前記光検出器に導光する導光光学系と、
前記レーザ光源及び前記光走査装置の各々を駆動制御すると共に、前記光検出器の検出信号に基づいて前記測定対象物までの距離を演算する制御部と、
を備えた距離測定装置。
A laser light source for emitting measurement light to be projected onto the measurement object;
A photodetector for detecting reflected light reflected by the measurement object;
A first reflecting mirror, a first holding frame disposed around the first reflecting mirror, and the first reflecting mirror are pivotally supported around a vertical axis with respect to the first holding frame. A first support beam, a second reflecting mirror disposed on one of the upper and lower surfaces of the first holding frame, and a third disposed on the other of the upper and lower surfaces of the first holding frame. And a second holding frame disposed around the first holding frame, and a first holding frame rotatably supported about the horizontal axis with respect to the second holding frame. An optical scanning device including two support beams and configured to be capable of two-dimensional scanning;
The measurement light emitted from the laser light source is guided to the optical scanning device so that the first reflection mirror and the second reflection mirror are irradiated, and the first reflection mirror and A light guide optical system for guiding the reflected light received by the third reflecting mirror to the photodetector;
A control unit that drives and controls each of the laser light source and the optical scanning device, and calculates a distance to the measurement object based on a detection signal of the photodetector.
Distance measuring device with
前記光検出器は、前記第1の反射鏡で受光され前記光検出器に導光された第1の反射光を受光する第1の受光素子と、前記第3の反射鏡で受光され前記光検出器に導光された第2の反射光を受光する第2の受光素子とを備え、受光素子毎に検出信号を出力する、請求項1に記載の距離測定装置。   The light detector receives the first reflected light received by the first reflecting mirror and guided to the photodetector, and the light received by the third reflecting mirror and the light. The distance measuring device according to claim 1, further comprising: a second light receiving element that receives the second reflected light guided to the detector, and outputs a detection signal for each light receiving element. 前記制御部は、前記第1の反射鏡の前記垂直軸周りの回転及び前記第1の支持枠の前記水平軸周りの回転の少なくとも一方が行われるように前記光走査装置を駆動制御する、請求項1又は請求項2に記載の距離測定装置。   The control section drives and controls the optical scanning device so that at least one of rotation of the first reflecting mirror around the vertical axis and rotation of the first support frame around the horizontal axis is performed. The distance measuring device according to claim 1 or 2.
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