JP2015203619A - レーザ測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共軸系のレーザ測距装置のコンパクト化と低コスト化を実現する。
【解決手段】レーザ測距装置は、照射用レーザ光ＳＲＬを測距対象に照射し、偏向手段１８により照射用レーザ光ＳＲＬを２次元的に偏向させ、測距対象により反射された戻りレーザ光ＢＫＬを検出用光路を介して測距用受光素子３０により受光し、レーザ光束が測距対象までの距離を往復する時間により、測距対象までの距離を測定するレーザ測距装置であって、レーザ光源１０から放射されたレーザ光の一部を、レーザ光源１０から対物レンズ２０に至る光路上に配置された反射手段ＴＲにより検出用光路内に反射させ、検出用光路により受光部側へ導光し、集光レンズ系を介して測距用受光素子３０に入射させてトリガ光として受光して、受光の瞬間を距離測定の時間的起点とするトリガ信号を発生させるようにし、且つ、トリガ光の強度が測距用受光素子３０の受光強度の許容範囲内となるように設定されている。
【選択図】図１

Description

この発明はレーザ測距装置に関する。

レーザ測距装置は、種々のものが提案され、知られている（特許文献１等）。

レーザ測距装置は、レーザ光束を２次元的に走査して測距対象に照射し、測距対象により反射されたレーザ光を受光して検出する。

そして「レーザ光が測距対象までの距離を往復するのに要した時間」により測距対象までの距離を測定する。

測距対象に照射されるレーザ光を「照射用レーザ光」と呼び、測距対象により反射されて受光されるレーザ光を「戻りレーザ光」と呼ぶことにする。

また、レーザ光源と、該レーザ光源から放射されるレーザ光束を２次元的に走査して照射用レーザ光とする部分を「照射系」と呼び、戻りレーザ光を受光する部分を「検出系」と呼ぶことにする。

また、検出系において戻りレーザ光を受光する受光素子を「測距用受光素子」と呼ぶ。

レーザ測距装置では上記の如く「レーザ光が測距対象までの距離の往復に要した時間」を測定する。
従って、照射系においてレーザ光源から放射されるレーザ光束に対して「時間測定の起点となる時点」を決定する必要がある。

この時点を決定するのに、照射系内に受光素子を設け、レーザ光源から放射されるレーザ光束の一部を該受光素子で受光し、この受光の瞬間を「距離測定の起点」とすることが考えられる。

このように、照射系内に設けた受光素子で「距離測定の起点」となるべく発生する信号を「トリガ信号」と呼び、トリガ信号を発生させるレーザ光を「トリガ光」と呼ぶ。

レーザ測距装置には、照射系と検出系を別個に構成した「異軸系」と、照射系を構成する光学系の一部と、検出系を構成する光学系の一部を共用した「共軸系」がある。

共軸系は、異軸系に比してコンパクト且つ低コストに実現可能である。

共軸系でトリガ信号を得るには、レーザ測距装置内に、トリガ光を受光する受光素子を設ければよい。

共軸系ではレーザ測距装置内に「戻りレーザ光を受光する測距用受光素子」が配備されている。

従って、この測距用受光素子が「トリガ光を受光する受光素子」を兼ねるようにすれば、レーザ測距装置のコンパクト化、低コスト化に有利である。

この発明は、共軸系のレーザ測距装置のコンパクト化と低コスト化を実現することを課題とする。

この発明のレーザ測距装置は、レーザ光源から放射されるレーザ光束を、照射用レンズ系の対物レンズから平行レーザ光束として射出させ、該平行レーザ光束を照射用レーザ光として測距対象に照射し、前記照射用レンズ系内に設けた偏向手段により前記照射用レーザ光を２次元的に偏向させ、前記測距対象により反射された戻りレーザ光を、前記対物レンズと前記偏向手段とを含む検出用光路を介して受光部側へ導光し、受光部側へ導光される戻りレーザ光を、集光レンズ系により測距用受光素子に集光させて受光し、前記レーザ光束が測距対象までの距離を往復する時間により、前記測距対象までの距離を測定するレーザ測距装置であって、レーザ光源から放射されたレーザ光の一部を、前記レーザ光源から前記対物レンズに至る光路上に配置された反射手段により検出用光路内に反射させ、該検出用光路により受光部側へ導光し、集光レンズ系を介して測距用受光素子に入射させてトリガ光として受光して、受光の瞬間を距離測定の時間的起点とするトリガ信号を発生させるようにし、且つ、前記トリガ光の強度が前記測距用受光素子の受光強度の許容範囲内となるように設定されている。

この発明によれば、共軸系の新規なレーザ測距装置を実現できる。

この発明のレーザ測距装置では、トリガ光の強度が「戻りレーザ光を受光する測距用受光素子の受光強度の許容範囲内となるよう」に設定される。

従って、測距用受光手段を用いて、戻りレーザ光とトリガ光とを受光でき、トリガ光を受光するための専用の受光手段を必要としない。

従って、レーザ測距装置を低コスト且つコンパクトに実現できる。

レーザ測距装置の実施の形態を説明するための図である。 反射手段の１例を説明するための図である。 反射手段の別例を説明するための図である。 反射手段の他の例を説明するための図である。 反射手段のさらに他の例を説明するための図である。

以下、発明の実施の形態を説明する。
図１は、レーザ測距装置の実施の１形態を説明するための図である。

図１（ａ）において、符号１０はレーザ光源、符号１２はカップリングレンズ、符号１４はシリンドリカルレンズ、符号１６は光路屈曲ミラーを示す。

また、符号１８は偏向手段、符号２０は対物レンズ、符号３０は測距用受光素子、符号３２は集光レンズ、符号３４はシリンドリカルレンズ、符号３６は反射ミラーを示す。

レーザ光源１０、カップリングレンズ１２、シリンドリカルレンズ１４、光路折り返しミラー１６、偏向手段１８、対物レンズ２０は「照射系」を構成する。

測距用受光素子３０と集光レンズ３２とシリンドリカルレンズ３４と反射ミラー３６とは、偏向手段１８、対物レンズ２０と共に「検出系」を構成する。

即ち、照射系と検出系とは、偏向手段１８および対物レンズ２０を共用している。

レーザ光源１０は半導体レーザ（ＬＤ）であり、高出力のレーザ光束を放射する。

カップリングレンズ１２はコリメート機能を有し、レーザ光源１０から放射されるレーザ光束を平行光束化する。

平行光束化されたレーザ光束はシリンドリカルレンズ１４により、図面に平行な面内で収束性を与えられ、光路屈曲ミラー１６により反射されて偏向手段１８に入射する。

偏向手段１８は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）として構成された偏向器で「反射面を２次元的に搖動」させて反射光の向きを２次元的に偏向させる。

即ち、反射面の２次元的な搖動は、図面に直交する方向を搖動軸とする搖動と、図面に平行な方向を搖動軸とする搖動であり、これらの搖動が重ね合わせられる。

このようにして、偏向されたレーザ光束は、図１の「図面に平行な面内」で搖動するとともに、「図面に直交する方向」において搖動する。

このように、レーザ光束は偏向手段１８により２次元的に偏向されつつ対物レンズ２０に入射する。

カップリングレンズ１２とシリンドリカルレンズ１４と対物レンズ２０とは、照射系の「照射用レンズ系」を構成する。

対物レンズ２０は、この形態例では「入射側をシリンドリカル面、射出側を平レンズ面としたレンズ」であり、シリンドリカル面は、図面に直交する方向には無曲率である。

従って、対物レンズ２０は、図１（ａ）の図面に直交する方向においては屈折力を持たない。そして、図面に平行な面内においては「負の屈折力」を持つ。

対物レンズの「負の屈折力」による焦点は、対物レンズ２０の「測距対象側」に位置し、この焦点位置は、シリンドリカルレンズ１２の像側焦点位置と合致させられている。

このため、対物レンズ２０から射出するレーザ光束は「平行レーザ光束」となる。

即ち、レーザ光源１０から放射されるレーザ光束は、照射用レンズ系の対物レンズ２０から平行レーザ光束として射出させられる。

このように射出する平行レーザ光束が、照射用レーザ光ＳＲＬとして、図示されない測距対象に照射される。図１（ａ）において照射用レーザ光ＳＲＬは実線で描いてある。

偏向手段１８を動作させると、照射用レーザ光ＳＲＬは２次元的に偏向する。

照射用レーザ光ＳＲＬは、平行レーザ光束であるから、伝搬の過程で光束径が変化しない。即ち、照射用レーザ光ＳＲＬは測距対象までの距離に拘らず光強度が一定である。

従って、測距対象を常に一定の強度で照射でき、安定した距離測定を実現できる。

測距対象を照射した照射用レーザ光ＳＲＬは、測距対象により反射されて「戻りレーザ光ＢＫＬ（図１（ａ）に破線で示す。）」となる。

レーザ測距装置は、例えば「車載用や監視カメラ用」に用いられるが、一般的な使用状況において、測距対象までの距離は大きい。

従って、測距対象に反射されて対物レンズ２０に入射する戻りレーザ光ＢＫＬも、実質的に平行光束状態であり、照射用レーザ光ＳＲＬと同方向で逆向きである。

戻りレーザ光ＢＫＬは、対物レンズ２０に入射すると、対物レンズ２０の作用により、図面に平行な面内で発散傾向を与えられ、偏向手段１８により反射される。

偏向手段１８により反射された戻りレーザ光ＢＫＬは、反射ミラー３６に入射して反射され、発散性を保ちつつシリンドリカルレンズ３４に入射する。

そして、シリンドリカルレンズ３４により平行光束状態に戻され、集光レンズ３２により測距用受光素子３０に集光され、受光される。

上述の如く、測距用受光素子３０と集光レンズ３２とシリンドリカルレンズ３４と反射ミラー３６と偏向手段１８および対物レンズ２０は「検出系」を構成する。

この検出系のうち、集光レンズ３２とシリンドリカルレンズ３４は「集光レンズ系」を構成する。

また、対物レンズ２０から、偏向手段１８、反射ミラー３６と集光レンズ系３４、３２を介して測距用受光素子３０に至る光路が「検出用光路」である。

このように検出用光路は、光路上に対物レンズ２０と偏向手段１８を含む。

即ち、図１（ａ）に示すレーザ測距装置は、レーザ光源１０から放射されるレーザ光束を、照射用レンズ系の対物レンズ２０から平行レーザ光束として射出させる。

そして、該平行レーザ光束を照射用レーザ光ＳＲＬとして測距対象に照射し、照射用レンズ系内に設けた偏向手段１８により照射用レーザ光を２次元的に偏向させる。

測距対象により反射された戻りレーザ光ＢＫＬを、対物レンズ２０と偏向手段１８とを含む検出用光路を介して受光部側へ導光する。

受光部側へ導光される戻りレーザ光ＢＫＬは、集光レンズ系３４、３２により測距用受光素子３０に集光されて受光される。

そして、レーザ光束が「測距対象までの距離を往復する時間」により、前記測距対象までの距離を測定する。

「レーザ光束が測距対象までの距離を往復する時間」を測定するために、レーザ光源１０は「パルス発光」する。

そして、パルス状の戻りレーザ光が検出されるまでの時間が計測される。
このような「パルス発光と、パルス状の戻りレーザ光が検出されるまでの時間」の計測が繰り返されつつ、照射用レーザ光ＳＲＬの２次元的な偏向が行われる。

このように計測される往復時間の計測の時間的起点として、レーザ光源１０の発光時点が用いられる。「トリガ信号」は、上記時間的起点を与えるものである。

図１（ａ）のレーザ測距装置における「トリガ信号の生成」につき以下に説明する。

トリガ信号の生成は以下のように行われる。

制御演算部４０により、測距用受光素子３０を受光状態とし、レーザ光源１０をパルス発光させ、レーザ光を放射させる。

レーザ光源１０から放射されたレーザ光の一部を「レーザ光源１０から対物レンズ２０に至る光路上に配置された反射手段」により、検出用光路内に反射される。

そして、検出用光路内に反射された反射光を、検出用光路により受光部側へ導光し、集光レンズ系により測距用受光素子３０に集光させて「トリガ光として受光」する。

制御演算部４０は、上記「受光の瞬間」を捉えてトリガ信号を発生させ、このトリガ信号を「距離測定の時間的な起点」とする。

即ち、測距用受光素子がトリガ光を受光した「受光の瞬間」を、距離測定の時間的起点とするトリガ信号を発生させる。

即ち、レーザ光源１０を発光させると、放射されたレーザ光束の一部が測距用受光素子３０により「トリガ光」として受光される。

測距用受光素子３０はトリガ光を受光すると受光信号を生じる。この受光信号は所定の増幅率で増幅されて制御演算部４０へ送られる。

制御演算部４０は、この信号の入力を受け「受光信号の立ち上がりのタイミングでトリガ信号」を生成する。

このトリガ信号は、制御演算部４０における「レーザ光束（トリガ信号を発生させたレーザ光束）が測距対象までの距離を往復する時間」の測定の時間的起点となる。

このようにすると、測距用受光素子３０により受光されるパルス状の戻りレーザ光ＢＫＬの受光信号の立ち上がりのタイミングを検出することにより、前記トリガ信号を基準として「レーザ光束が測距対象までの距離を往復する時間：２Ｔ」を得ることができる。

即ち、測距用受光素子３０は、戻りレーザ光束ＢＫＬを受光すると、受光信号を生じ、この受光信号は所定の増幅率で増幅されて制御演算部４０へ送られる。

制御演算部４０は、この信号の入力を受け「受光信号の立ち上がりのタイミングで検出信号」を生成する。

制御演算部４０では、上記トリガ信号と検出信号との間の時間間隔：２Ｔを検出する。

時間間隔：２Ｔは、レーザ光が測距対象までの距離を往復するのに要した時間である。

この時間：２Ｔと光束：Ｃの積：Ｃ・２Ｔの１／２である「Ｃ・Ｔ」を算出すれば、これが測距対象までの距離：Ｌである。この演算は制御演算部４０で行われる。

照射用レーザ光ＳＲＬが２次元的に偏向されると、測距対象の「照射される位置」が変化するので、距離：Ｌは時間と共に変化する。

距離：Ｌの時間的な変化から「測距対象の３次元形状」を再現することができる。

戻りレーザ光ＢＫＬとトリガ光とを、共通の測距用受光素子３０で受光する場合には、以下の点を考慮する必要がある。

検出系で受光される戻りレーザ光ＢＫＬは、測距対象により照射用レーザ光ＳＲＬが反射されたものである。

即ち、照射用レーザ光ＳＲＬは、測距対象に照射されると照射部で拡散的に反射され、
戻りレーザ光ＢＫＬとなるのは「拡散的に反射された反射光の一部」に過ぎない。

このため、測距用受光素子３０に受光される戻りレーザ光ＢＫＬの光強度は、一般に極めて微弱である。

一方、照射系から射出する照射用レーザ光ＳＲＬの強度は、戻りレーザ光ＢＫＬの強度を少しでも高くできるように「極めて高く設定」される。

図１（ａ）に示したような構成のレーザ測距装置の場合、照射用レーザ光ＳＲＬと戻りレーザ光ＢＫＬの強度の一般的な割合は「１００００００：１のオーダ」である。

即ち、測距用受光素子３０に受光される戻りレーザ光ＢＫＬの強度は、対物レンズ２０から放射される照射用レーザ光ＳＲＬの高々１００万分の１に過ぎない。

このような微弱な強度の戻りレーザ光ＢＫＬを検出できるように、測距用受光素子３０は「感度が高く、且つ、増幅率の高いもの」が用いられる。
説明中の実施の形態では、測距用受光素子として、高感度で「極めて大きな増幅率」を持つ「アバランシェ・フォトダイオード」が用いられている。

戻りレーザ光ＢＫＬの強度は「測距対象の被照射部での散乱程度や、測距対象までの距離」により変化する。

従って、測距用受光素子３０は、その「受光強度の許容範囲」を、戻りレーザ光ＢＫＬの変化に対応できるように設定されている。

一方、トリガ光は「レーザ光源から放射されたレーザ光束の一部」である。

レーザ光源１０から放射されたレーザ光は大きな強度を有するので「トリガ光とするレーザ光部分の強度が大きくならない」ようにする必要がある。

トリガ光の強度が測距用受光素子３０の「受光強度の許容範囲」の上限を超えると、測距用受光素子３０によるトリガ光の検出ができなくなる。

図１（ａ）に示すレーザ測距装置では、以下の如くにして「トリガ光」を得ている。

偏向手段１８よりもレーザ光源１０側、この例では、照射系におけるシリンドリカルレンズ１４から光路屈曲ミラー１６に至る光路上にアパーチャＡＰが設けられている。

アパーチャＡＰは、レーザ光源１０から放射されるレーザ光束の「使用光束範囲」を設定するもので、図１（ｂ）に示す如く、中央部に開口部ＯＰが形成された遮光板である。

即ち、シリンドリカルレンズ１２側からのレーザ光束ＬＦのうち、開口部ＯＰを通過した光束部分のみが照射用レーザ光ＳＲＬとして距離測定に用いられる。

図１（ｂ）の上下方向は、図１（ａ）の図面に直交する方向に対応する。
破線で示すレーザ光束ＬＦの光束断面形状は、シリンドリカルレンズ１２による収束作用で「左右方向を短軸方向とする楕円形状」となっている。

アパーチャＡＰの開口部ＯＰの外側には、トリガ光用に設けた小開口ＯＰ１が形成されている。

小開口ＯＰ１は、レーザ光束ＬＦの光束断面内にあり、従ってレーザ光束ＬＦの一部は小開口ＯＰ１を通過する。

周知の如く、レーザ光束の「光束断面内での光強度分布」はガウス分布に従う。
このガウス分布における半値幅をΣ、その１／２をσとするとき、説明中の例では、光束中心から３σの位置に小開口ＯＰ１が形成されている。

小開口ＯＰ１を通過したレーザ光は、反射手段ＴＲにより前述の「検出用光路」内に反射される。

検出用光路内に反射されたレーザ光は、検出用光路により受光部側へ導光され、集光レンズ系３４、３２により測距用受光素子３０に集光され、トリガ光として受光される。

測距用受光素子３０はトリガ光を受光して、前述の如く受光信号を生じさせ、この受光信号に基づき、前述の如くしてトリガ信号が生成される。

上記の如く、トリガ光の強度は、測距用受光素子３０の「受光強度の許容範囲内」となるように設定される必要がある。

反射手段ＴＲは、測距用受光素子３０により受光されるトリガ光の強度を上記「許容範囲内」に調整する調整機能を有している。

このような調整機能を持つ反射手段ＴＲの具体的例を以下に挙げる。

図２に示す反射手段は、回転調整可能な微小ミラーｍｌを、回転調整可能に保持してなるトリガミラーＴＲＭである。

ミラーｍｌの反射面の向きを回転させて、入射レーザ光ｌｚに対して変化させる。

ミラーｍｌの反射面の向きを変えると、反射レーザ光Ｒｌｚの向きが変わるので、このことを利用して測距用受光素子３０により受光されるトリガ光の強度を調整する。

例えば、ミラーｍｌにより反射された反射レーザ光Ｒｌｚの一部が、反射ミラー３６の反射面から外れるようにする。

このようにすると、反射ミラー３６の「反射面から逸れたレーザ光部分」は測距用受光素子３０に受光されなくなるので、トリガ光の強度を弱くできる。

このようにして、トリガ光の強度を、測距用受光素子３０の「受光強度の許容範囲内」に設定できる。

図３（ａ）に示す反射手段は、軸方向へ位置調整可能な小型の円錐状のピンｐｎを有するトリガピンＴＲＰである。

円錐状のピンｐｎを軸方向へ変位させて「小開口ＯＰ１を通過した入射レーザ光ｌｚ内へのピンｐｎの侵入量」を変化させる。

これにより入射レーザ光ｌｚを反射するピンｐｎの面積が変化し、反射レーザ光Ｒｌｚの光量が変化する。

ピンｐｎの「軸方向への位置調整」により、反射レーザ光Ｒｌｚの光量を変化させて、
測距用受光素子３０の受光量を調整する。

このようにして、トリガ光の強度を、測距用受光素子３０の「受光強度の許容範囲内」に設定できる。

図３（ｂ）に示す反射手段は、軸方向へ位置調整可能な小型の円筒状のピンｐｎ１を有するトリガピンＴＲＰ１である。

円筒状のピンｐｎ１を軸方向へ変位させて「小開口ＯＰ１を通過した入射レーザ光ｌｚ内へのピンｐｎ１の侵入量」を変化させる。

これにより入射レーザ光ｌｚを反射するピンｐｎの面積が変化し、反射レーザ光Ｒｌｚの光量が変化する。

ピンｐｎ１の「軸方向への位置調整」により、反射レーザ光Ｒｌｚの光量を変化させて、
測距用受光素子３０の受光量を調整する。

このようにして、トリガ光の強度を、測距用受光素子３０の「受光強度の許容範囲内」に設定できる。

図３（ｃ）、（ｄ）に、トリガピンＴＲＰを、長手方向へ変位させる例を２例示す。

図３（ｃ）に示す例では、トリガピンＴＲＰを筒状のホルダＨＬによりトリガピンＴＲＰの長手方向へ変位自在に保持し、図示されない昇降手段により変位させる。

図３（ｄ）に示す例では、トリガピンＴＲＰをスライダＳＬＤにより、長手方向へスライド自在に保持し、スライダＳＬＤにより変位させる。

図３（ｂ）に示す「軸方向へ位置調整可能な小型の円筒状のピンｐｎ１を有するトリガピンＴＲＰ１」を、軸方向に変位させる機構としても、図３（ｃ）、（ｄ）の変位機構を用いうることは言うまでもない。

図３には、トリガピンＴＲＰ、ＴＲＰ１を軸方向へ変位させて「アパーチャのトリガ光用の小開口ＯＰ１を通過したレーザ光内への侵入量」を調整する場合を示した。

図４には「アパーチャのトリガ光用の小開口を通過したレーザ光内への侵入量が、回転による変位により調整可能である反射手段」の例を示している。

図４（ａ）に示す反射手段ＳＤ１は「楕円形状」であり、図示されない「カム機構」により正逆回転可能である。

反射手段ＳＤ１を、回転調整することにより、トリガ光用の小開口ＯＰ１を通過したレーザ光内への侵入量を調整できる。

図３（ｂ）に示す反射手段ＳＤ２は「アーム形状」で、図示されない「調整手段」により正逆方向に搖動可能である。

搖動角を調整することによりトリガ光用の小開口ＯＰ１を通過したレーザ光内への侵入量を調整できる。

回転による変位で「トリガ光用の小開口ＯＰ１を通過したレーザ光内への侵入量」を調整する反射手段は、図４（ａ）、（ｂ）に示したものに限らない。

回転による変位が「円弧軌道」である必要もない。

図４（ｃ）に示す反射手段ＳＤ３は「短冊形状」であって、図示されない適宜の回動手段により正逆方向へ回動可能である。

回動角を調整することにより「トリガ光用の小開口ＯＰ１を通過したレーザ光内への侵入量」を調整できる。

図４に示す如き反射手段では、反射手段の「トリガ光用の小開口ＯＰ１を通過したレーザ光内への侵入量」に応じて、反射光量が変化する。

従って、上記侵入量の調整により「トリガ光の強度が測距用受光素子３０の受光強度の許容範囲内」となるように設定することができる。

図５は、反射手段の別の例を２例示している。
図５（ａ）、（ｂ）に示す反射手段ＳＤ３は「板状部材」であり、アパーチャＡＰの片面に「小開口ＯＰ１の部分を閉ざす」ように設けられている。

図５（ｂ）に示すように、反射手段ＳＤ３の図で下端部を屈曲させる。

この屈曲の「屈曲量」を調整すると、反射手段ＳＤ３の下端部の「トリガ光用の小開口ＯＰ１を通過したレーザ光内への侵入量」を調整できる。

このようにして、反射手段ＳＤ３による「トリガ光用の小開口ＯＰ１を通過したレーザ光」の反射量を「トリガ光の強度が測距用受光素子３０の受光強度の許容範囲内」となるように設定できる。

板状の反射手段はまた、図５（ｃ）に示すように、アパーチャＡＰ自体を利用して構成することもできる。

屈曲量の調整は「手動」により実現できる。

反射手段ＴＲは、図１（ａ）に示す如く、アパーチャＡＰの「トリガ光用の小開口ＯＰ１を通過したレーザ光を受けるのであるから、図４（ａ）、（ｂ）、図５（ａ）が、図１（ａ）の光路折り返しミラー１６の側から見た状態であることは明らかであろう。

前述の如く、測距用受光素子３０における受光強度の許容範囲は、レーザ光源１０から放射されるレーザ光束の強度に対し１００万分の１程度である。

反射ミラーｍｌやピンｐｎ、ｐｎ１、反射部材ＳＤ１ないしＳＤ５の反射率が高いと、上記調整を行っても、トリガ光の強度を「レーザ光源１０からのレーザ光束の強度の１００万分の１程度まで弱める」のが難しい。

従って、反射ミラーｍｌやピンｐｎ、ｐｎ１、反射手段ＳＤ１ないしＳＤ５の「反射面」は、反射率をなるべく小さく抑えるのがよく、拡散面としたり「反射防止膜」を設けたりする等により反射率の低減を図るのがよい。

また、図１（ｂ）に示す例では、トリガ光用の小開口ＯＰ１は、開口部ＯＰと別箇であるが、これに限らず、図１（ｃ）に示すように、トリガ光用の小開口ＯＰ１が、アパーチャの開口部ＯＰに連接して開口部ＯＰの一部として形成されていてもよい。

以上に説明したように、この発明によれば、以下の如きレーザ測距装置を実現できる。

［１］
レーザ光源１０から放射されるレーザ光束を、照射用レンズ系の対物レンズ２０から平行レーザ光束として射出させ、該平行レーザ光束を照射用レーザ光ＳＲＬとして測距対象に照射し、照射用レンズ系内に設けた偏向手段１８により照射用レーザ光ＳＲＬを２次元的に偏向させ、測距対象により反射された戻りレーザ光ＢＫＬを、対物レンズ２０と偏向手段１８とを含む検出用光路を介して受光部側へ導光し、受光部側へ導光される戻りレーザ光ＢＫＬを、集光レンズ系３４、３２により測距用受光素子３０に集光させて受光し、レーザ光束が測距対象までの距離を往復する時間により、測距対象までの距離を測定するレーザ測距装置であって、レーザ光源１０から放射されたレーザ光の一部を、レーザ光源１０から対物レンズ２０に至る光路上に配置された反射手段ＴＲにより検出用光路内に反射させ、該検出用光路により受光部側へ導光し、集光レンズ系３４、３２を介して測距用受光素子３０に入射させてトリガ光として受光して、受光の瞬間を距離測定の時間的起点とするトリガ信号を発生させるようにし、且つ、トリガ光の強度が測距用受光素子３０の受光強度の許容範囲内となるように設定されているレーザ測距装置。

［２］
[１]記載のレーザ測距装置において、レーザ光源１０から放射されたレーザ光束を、偏向手段１８よりもレーザ光源側で、カップリングレンズ１２を介してアパーチャＡＰの開口部ＯＰを通過させて前記レーザ光束の使用光束範囲を設定し、開口部ＯＰの外側にトリガ光用に設けた小開口ＯＰ１を通過したレーザ光を、検出用光路内に反射させる反射手段ＴＲを設け、該反射手段ＴＲによる反射量を調整することにより、測距用受光素子３０が受光するトリガ光の強度を調整可能としたレーザ測距装置。

[３]
[２]記載のレーザ測距装置において、トリガ光用の小開口ＯＰ１が、アパーチャの開口部ＯＰに連接して開口部ＯＰの一部として形成されているレーザ測距装置。

[４]
[２]または［３］に記載のレーザ測距装置において、反射手段は、微小ミラーｍｌを回転調整可能に保持してなるトリガミラーＴＲＭであり、微小ミラーｍｌの回転調整により、測距用受光素子が受光するトリガ光の強度を調整するレーザ測距装置。

[５]
[２]または［３］に記載のレーザ測距装置において、反射手段は、アパーチャのトリガ光用の小開口を通過したレーザ光内への侵入量を調整可能で、前記侵入量の調整により、測距用受光素子が受光するトリガ光の強度を調整するレーザ測距装置。

[６]
[５]に記載のレーザ測距装置において、反射手段は、軸方向へ位置調整可能な小型の円錐状もしくは円筒状のピンを有するトリガピンＴＲＰ、ＴＲＰ１であり、軸方向における位置調整により、アパーチャのトリガ光用の小開口を通過したレーザ光ｌｚ内への侵入量を調整可能であるレーザ測距装置。

[７]
[５]記載のレーザ測距装置において、反射手段は、アパーチャＡＰのトリガ光用の小開口ＯＰ１を通過したレーザ光内への侵入量が、回転による変位により調整可能であるレーザ測距装置。

[８]
[５]記載のレーザ測距装置において、反射手段ＳＤ４、ＳＤ５は、板状であって、アパーチャのトリガ光用の小開口ＯＰ１を通過したレーザ光内への侵入量が、板状部材ＳＤ４、ＳＤ５の屈曲量により調整可能であるレーザ測距祖位置。

[９]
[１]ないし[８]の何れか１項に記載のレーザ測距装置において、照射用レンズ系が、カップリングレンズ１２と、このカップリングレンズにより平行光束化されたレーザ光を所定の１方向に収束させるシリンドリカルレンズ１４と、偏向手段により２次元的に偏向されたレーザ光束を平行光束とする対物レンズ２０とを有し、対物レンズ２０と偏向手段１８と集光レンズ３２が検出用光路上に位置するレーザ測距装置。

以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、「アパーチャＡＰの小開口ＯＰ１を通過したレーザ光」を反射手段ＴＲに入射させることは必須ではない。

レーザ光束周辺部の「光強度が極く小さい部分」を、微小な反射面形状の反射手段ＴＲで反射させるようにしてもよい。
この場合にはアパーチャＡＰに小開口ＰＯ１を形成する必要もない。反射手段ＴＲの配置位置も、レーザ光を検出用光路内に反射できる位置であれば、レーザ光源１０から偏向手段１８に至る光路上の適宜の位置でよい。

この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。

１０ レーザ光源
１２ カップリングレンズ
１４ シリンドリカルレンズ
１６ 光路折り返しミラー
１８ 偏向手段
２０ 対物レンズ
ＳＲＬ 照射用レーザ光
ＢＫＬ 戻りレーザ光束
３０ 測距用受光素子
３２ 集光レンズ
３４ シリンドリカルレンズ
ＡＰ アパーチャ
ＯＰ アパーチャＡＰの開口部
ＯＰ１ トリガ光用の小開口部
ＴＲ 反射手段

特開２０１３−１１３６８４号公報

Claims (9)

1. レーザ光源から放射されるレーザ光束を、照射用レンズ系の対物レンズから平行レーザ光束として射出させ、該平行レーザ光束を照射用レーザ光として測距対象に照射し、前記照射用レンズ系内に設けた偏向手段により前記照射用レーザ光を２次元的に偏向させ、前記測距対象により反射された戻りレーザ光を、前記対物レンズと前記偏向手段とを含む検出用光路を介して受光部側へ導光し、受光部側へ導光される戻りレーザ光を、集光レンズ系により測距用受光素子に集光させて受光し、前記レーザ光束が測距対象までの距離を往復する時間により、前記測距対象までの距離を測定するレーザ測距装置であって、
   レーザ光源から放射されたレーザ光の一部を、前記レーザ光源から前記対物レンズに至る光路上に配置された反射手段により検出用光路内に反射させ、該検出用光路により受光部側へ導光し、集光レンズ系を介して測距用受光素子に入射させてトリガ光として受光して、受光の瞬間を距離測定の時間的起点とするトリガ信号を発生させるようにし、且つ、前記トリガ光の強度が前記測距用受光素子の受光強度の許容範囲内となるように設定されているレーザ測距装置。
2. 請求項１記載のレーザ測距装置において、
   レーザ光源から放射されたレーザ光束を、偏向手段よりも前記レーザ光源側で、カップリングレンズを介してアパーチャの開口部を通過させて前記レーザ光束の使用光束範囲を設定し、前記開口部の外側にトリガ光用に設けた小開口を通過したレーザ光を、検出用光路内に反射させる反射手段を設け、
   該反射手段による反射量を調整することにより、測距用受光素子が受光するトリガ光の強度を調整可能としたレーザ測距装置。
3. 請求項２記載のレーザ測距装置において、
   トリガ光用の小開口が、アパーチャの開口部に連接して前記開口部の一部として形成されているレーザ測距装置。
4. 請求項２または３に記載のレーザ測距装置において、
   反射手段は、微小ミラーを回転調整可能に保持してなるトリガミラーであり、前記微小ミラーの回転調整により、測距用受光素子が受光するトリガ光の強度を調整するレーザ測距装置。
5. 請求項２または３に記載のレーザ測距装置において、
   反射手段は、アパーチャのトリガ光用の小開口を通過したレーザ光内への侵入量を調整可能で、前記侵入量の調整により、測距用受光素子が受光するトリガ光の強度を調整するレーザ測距装置。
6. 請求項５記載のレーザ測距装置において、
   反射手段は、軸方向へ位置調整可能な小型の円錐状もしくは円筒状のピンを有するトリガピンであり、前記軸方向における位置調整により、アパーチャのトリガ光用の小開口を通過したレーザ光内への侵入量を調整可能であるレーザ測距装置。
7. 請求項５記載のレーザ測距装置において、
   反射手段は、アパーチャのトリガ光用の小開口を通過したレーザ光内への侵入量が、回転による変位により調整可能であるレーザ測距装置。
8. 請求項５記載のレーザ測距装置において、
   反射手段は、板状であって、アパーチャのトリガ光用の小開口を通過したレーザ光内への侵入量が、前記板状部材の屈曲量により調整可能であるレーザ測距装置。
9. 請求項１ないし８の何れか１項に記載のレーザ測距装置において、
   照射用レンズ系が、カップリングレンズと、このカップリングレンズにより平行光束化されたレーザ光を所定の１方向に収束させるシリンドリカルレンズと、偏向手段により２次元的に偏向されたレーザ光束を平行光束とする対物レンズとを有し、
   前記対物レンズと偏向手段と集光レンズが検出用光路上に位置するレーザ測距装置。

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