JP2016217971A - Laser range-finding device - Google Patents
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Abstract
Description
本願が開示する技術は、レーザ測距装置に関する。 The technology disclosed in the present application relates to a laser distance measuring device.
レーザダイオードから発光されたレーザ光のうち、所定波長のレーザ光を透過させるバンドパスフィルタ（誘電体多層膜）がある（例えば、特許文献１〜３参照）。 There is a band-pass filter (dielectric multilayer film) that transmits laser light having a predetermined wavelength among laser light emitted from a laser diode (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
また、レーザ光を発光するレーザダイオード（半導体レーザ）と、レーザダイオードから発光され、測定対象物で反射されたレーザ光を受光する受光器とを備え、測定対象物までの距離を測定するレーザ測距装置がある（例えば特許文献１，２参照）。 In addition, a laser diode (semiconductor laser) that emits laser light and a light receiver that receives the laser light emitted from the laser diode and reflected by the object to be measured, and measures the distance to the object to be measured. There are distance devices (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
この種のレーザ測距装置には、外乱光等のノイズが受光器に入射されないように、例えば、レーザ光の中心波長を透過させるバンドパスフィルタが設けられる。そして、レーザダイオードから発光され、測定対象物で反射されたレーザ光は、バンドパスフィルタを介して受光器に入射される。 This type of laser distance measuring device is provided with, for example, a band-pass filter that transmits the center wavelength of the laser beam so that noise such as disturbance light does not enter the light receiver. The laser light emitted from the laser diode and reflected by the measurement object is incident on the light receiver via the bandpass filter.
ここで、レーザ光の中心波長は、レーザダイオードの温度に応じて変化する。一方、バンドパスフィルタを透過可能なレーザ光の波長（以下、「透過波長」という）は、当該バンドパスフィルタのフィルタ入射面に対するレーザ光の入射角に応じて変化する。したがって、レーザダイオードの温度に応じてバンドパスフィルタが回動され、フィルタ入射面に対するレーザ光の入射角を変化させることにより、バンドパスフィルタの透過波長をレーザ光の中心波長に合わせることができる。 Here, the center wavelength of the laser light changes according to the temperature of the laser diode. On the other hand, the wavelength of laser light that can be transmitted through the bandpass filter (hereinafter referred to as “transmission wavelength”) varies depending on the incident angle of the laser light with respect to the filter incident surface of the bandpass filter. Therefore, the bandpass filter is rotated according to the temperature of the laser diode, and the transmission wavelength of the bandpass filter can be adjusted to the center wavelength of the laser light by changing the incident angle of the laser light with respect to the filter incident surface.
しかしながら、バンドパスフィルタに対するレーザ光の入射角が変化すると、レーザ光の光路が変位し、受光器に対するレーザ光の入射位置がずれる。 However, when the incident angle of the laser beam with respect to the band pass filter changes, the optical path of the laser beam is displaced, and the incident position of the laser beam with respect to the light receiver is shifted.
本願が開示する技術は、一つの側面として、受光器に対するレーザ光の入射位置のずれを制御することを目的とする。 The technology disclosed in the present application is, as one aspect, for controlling the shift of the incident position of the laser light with respect to the light receiver.
本願が開示する技術では、レーザ測距装置は、レーザダイオードと、受光器と、光路補正板とを備える。レーザダイオードは、レーザ光を発光する。受光器は、レーザダイオードから発光され、測定対象物で反射されたレーザ光を受光する。 In the technique disclosed in the present application, a laser distance measuring device includes a laser diode, a light receiver, and an optical path correction plate. The laser diode emits laser light. The light receiver receives the laser light emitted from the laser diode and reflected by the measurement object.
バンドパスフィルタは、測定対象物で反射されたレーザ光が入射されるフィルタ入射面を有する。このバンドパスフィルタは、フィルタ入射面に入射されるレーザ光のうち、所定波長のレーザ光を受光器側へ透過させる。また、バンドパスフィルタは、回動に伴ってフィルタ入射面に対するレーザ光の入射角を変化させて受光器側へ透過させる所定波長を変更し、かつ、レーザ光の光路を変位させる。 The bandpass filter has a filter incident surface on which the laser beam reflected by the measurement object is incident. This band-pass filter transmits laser light having a predetermined wavelength out of laser light incident on the filter incident surface to the light receiver side. In addition, the band pass filter changes the predetermined wavelength transmitted to the light receiver side by changing the incident angle of the laser light with respect to the filter incident surface as it rotates, and displaces the optical path of the laser light.
光路補正板は、バンドパスフィルタを透過したレーザ光が入射される補正板入射面を有する。この光路補正板は、バンドパスフィルタの回動に伴ってバンドパスフィルタとは逆方向へ回動し、補正板入射面に対するレーザ光の入射角を変化させ、レーザ光の光路をバンドパスフィルタによる光路の変位方向とは反対方向へ変位させる。 The optical path correction plate has a correction plate incident surface on which laser light transmitted through the bandpass filter is incident. The optical path correction plate rotates in the opposite direction to the band pass filter as the band pass filter rotates, changes the incident angle of the laser light with respect to the correction plate incident surface, and changes the optical path of the laser light by the band pass filter. It is displaced in the direction opposite to the displacement direction of the optical path.
本願が開示する技術によれば、一つの側面として、受光器に対するレーザ光の入射位置のずれを制御することができる。 According to the technique disclosed in the present application, as one aspect, it is possible to control the shift of the incident position of the laser beam with respect to the light receiver.
以下、本願が開示する技術の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the technology disclosed in the present application will be described.
（レーザ測距装置）
図１に示されるように、本実施形態に係るレーザ測距装置１０は、筐体１２と、投光部（投光系）１４と、受光部（受光系）３０と、温度センサ６０と、制御部５０（図９参照）とを備える。筐体１２は、例えば、箱状に形成されており、内部に投光部１４及び受光部３０が収納される。なお、投光部１４と受光部３０とは、筐体１２の仕切壁１２Ａによって仕切られている。また、温度センサ６０は、温度検出部の一例である。
(Laser ranging device)
As shown in FIG. 1, the laser distance measuring device 10 according to the present embodiment includes a housing 12, a light projecting unit (light projecting system) 14, a light receiving unit (light receiving system) 30, a temperature sensor 60, And a control unit 50 (see FIG. 9). The housing 12 is formed in a box shape, for example, and houses the light projecting unit 14 and the light receiving unit 30 therein. The light projecting unit 14 and the light receiving unit 30 are partitioned by a partition wall 12 </ b> A of the housing 12. The temperature sensor 60 is an example of a temperature detection unit.
（投光部）
投光部１４は、レーザダイオード（半導体レーザ）１６と、コリメートレンズ１８と、駆動ミラー２０と、投光レンズ２２とを有する。レーザダイオード１６は、通電されることにより発熱を伴ってレーザ光Ｌ１を発光する。このレーザダイオード１６から発光されたレーザ光Ｌ１は、コリメートレンズ１８を透過して駆動ミラー２０で偏向された後、投光レンズ２２を透過して測定対象物２４に照射される。なお、レーザダイオード１６には、温度センサ６０が取り付けられる。
(Lighting part)
The light projecting unit 14 includes a laser diode (semiconductor laser) 16, a collimating lens 18, a drive mirror 20, and a light projecting lens 22. The laser diode 16 emits laser light L1 with heat generation when energized. The laser light L1 emitted from the laser diode 16 passes through the collimator lens 18 and is deflected by the drive mirror 20, and then passes through the light projection lens 22 and is irradiated onto the measurement object 24. A temperature sensor 60 is attached to the laser diode 16.
コリメートレンズ１８は、レーザダイオード１６と駆動ミラー２０との間に配置されており、レーザダイオード１６から発光されたレーザ光Ｌ１が透過される。このコリメートレンズ１８は、レーザダイオード１６から駆動ミラー２０に向かうレーザ光Ｌ１を平行な光束に変換（コリメート）する。 The collimating lens 18 is disposed between the laser diode 16 and the drive mirror 20, and transmits the laser light L 1 emitted from the laser diode 16. The collimating lens 18 converts (collimates) the laser light L1 from the laser diode 16 toward the drive mirror 20 into a parallel light beam.
駆動ミラー２０は、レーザ光Ｌ１を偏向（反射）する偏向面２０Ａを有する。また、この駆動ミラー２０は、例えば、互いに直交する２つの回動軸を有し、各回動軸を中心とした回動に伴って偏向面２０Ａに対するレーザ光Ｌ１の入射角を変化させながら、偏向面２０Ａに入射されたレーザ光Ｌ１を偏向する。この駆動ミラー２０によって偏向されたレーザ光Ｌ１は、投光レンズ２２を透過し、測定対象物２４に２次元的に走査される。 The drive mirror 20 has a deflection surface 20A that deflects (reflects) the laser light L1. The drive mirror 20 has, for example, two rotation axes that are orthogonal to each other, and deflects while changing the incident angle of the laser light L1 with respect to the deflection surface 20A as it rotates about each rotation axis. The laser beam L1 incident on the surface 20A is deflected. The laser beam L1 deflected by the drive mirror 20 passes through the light projection lens 22 and is scanned two-dimensionally on the measurement object 24.
（受光部）
受光部３０は、受光レンズ３２と、集光レンズ３４と、バンドパスフィルタ３６と、光路補正板３８と、受光器４０とを有する。受光レンズ３２は、レーザダイオード１６から発光され、測定対象物２４で反射されたレーザ光（以下、「反射レーザ光」ともいう）Ｌ２を集光し、受光器４０へ誘導する。
(Light receiving section)
The light receiving unit 30 includes a light receiving lens 32, a condenser lens 34, a band pass filter 36, an optical path correction plate 38, and a light receiver 40. The light receiving lens 32 collects laser light (hereinafter also referred to as “reflected laser light”) L2 emitted from the laser diode 16 and reflected by the measurement object 24, and guides it to the light receiver 40.
集光レンズ３４は、受光レンズ３２と受光器４０との間に配置されており、受光レンズ３２で集光された反射レーザ光Ｌ２をさらに集光し、受光器４０へ誘導する。バンドパスフィルタ３６は、集光レンズ３４と受光器４０との間に配置されており、集光レンズ３４で集光された反射レーザ光Ｌ２のうち、所定波長の反射レーザ光Ｌ２のみを透過させる。光路補正板３８は、バンドパスフィルタ３６と受光器４０との間に配置されており、バンドパスフィルタ３６の回動に伴って変位した反射レーザ光Ｌ２の光路を補正する。なお、バンドパスフィルタ３６及び光路補正板３８の詳細については、後述する。 The condensing lens 34 is disposed between the light receiving lens 32 and the light receiver 40, further condenses the reflected laser light L <b> 2 collected by the light receiving lens 32, and guides it to the light receiver 40. The band-pass filter 36 is disposed between the condenser lens 34 and the light receiver 40, and transmits only the reflected laser light L2 having a predetermined wavelength out of the reflected laser light L2 collected by the condenser lens 34. . The optical path correction plate 38 is disposed between the bandpass filter 36 and the light receiver 40, and corrects the optical path of the reflected laser light L2 displaced with the rotation of the bandpass filter 36. Details of the bandpass filter 36 and the optical path correction plate 38 will be described later.
図２に示されるように、受光器４０は、マトリクス状に配列された複数の多分割受光素子４２を有する。各多分割受光素子４２は、受光領域４２Ａを有し、受光領域４２Ａで受光した反射レーザ光Ｌ２の受光情報を電気信号に変換し、後述する受光情報処理部７４へ出力する。これらの受光領域４２Ａには、例えば、図３に示されるように、入射方向が異なる複数の反射レーザ光Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂ，Ｌ２Ｃがそれぞれ入射される。なお、図３では、バンドパスフィルタ３６及び光路補正板３８の図示が省略される。 As shown in FIG. 2, the light receiver 40 includes a plurality of multi-segment light receiving elements 42 arranged in a matrix. Each multi-divided light receiving element 42 has a light receiving region 42A, converts light reception information of the reflected laser light L2 received by the light receiving region 42A into an electrical signal, and outputs the electrical signal to a light receiving information processing unit 74 described later. For example, as shown in FIG. 3, a plurality of reflected laser beams L2A, L2B, and L2C having different incident directions are respectively incident on these light receiving regions 42A. In FIG. 3, the band pass filter 36 and the optical path correction plate 38 are not shown.
次に、バンドパスフィルタ３６及び光路補正板３８について説明する。 Next, the band pass filter 36 and the optical path correction plate 38 will be described.
（バンドパスフィルタ）
図４及び図５に示されるように、バンドパスフィルタ３６は、例えば、ガラス等の透光性を有する母材（透光性部材）の表面及び裏面の少なくとも一方を誘電体多層膜で被覆することにより形成される。このバンドパスフィルタ３６は、外乱光等のノイズが受光器４０に入射されないように、所定波長（以下、「透過波長」という）の反射レーザ光Ｌ２のみを透過し、透過波長以外の反射レーザ光Ｌ２を減衰させる。
(Band pass filter)
As shown in FIGS. 4 and 5, the bandpass filter 36 covers at least one of the front and back surfaces of a light-transmitting base material (translucent member) such as glass with a dielectric multilayer film. Is formed. The band pass filter 36 transmits only the reflected laser light L2 having a predetermined wavelength (hereinafter referred to as “transmission wavelength”) so that noise such as disturbance light does not enter the light receiver 40, and the reflected laser light other than the transmission wavelength. Attenuate L2.
バンドパスフィルタ３６の透過波長は、例えば、レーザ光Ｌ１の中心波長及び当該中心波長の周辺波長を含むように設定される。そして、初期状態（初期設定）では、バンドパスフィルタ３６は、後述するレーザダイオード１６の基準温度Ｔ０の中心波長を透過可能な状態で配置される。 The transmission wavelength of the bandpass filter 36 is set to include, for example, the center wavelength of the laser light L1 and the peripheral wavelength of the center wavelength. In the initial state (initial setting), the band-pass filter 36 is disposed in a state where it can transmit a center wavelength of a reference temperature T 0 of a laser diode 16 described later.
なお、透過波長は、レーザ光Ｌ１の中心波長に設定されても良い。また、レーザ光Ｌ１の中心波長とは、例えば、レーザダイオード１６が発光するレーザ光Ｌ１のうち、発光強度のスペクトルが所定値（基準値）以上となる波長範囲（波長帯域）の中間（中心）の波長を意味する。 Note that the transmission wavelength may be set to the center wavelength of the laser light L1. The center wavelength of the laser beam L1 is, for example, the middle (center) of the wavelength range (wavelength band) in which the spectrum of the emission intensity of the laser beam L1 emitted from the laser diode 16 is a predetermined value (reference value) or more. Means the wavelength.
図４に示されるように、バンドパスフィルタ３６は、平板状に形成されており、測定対象物２４（図１参照）から受光器４０へ向かう反射レーザ光Ｌ２の光路上に配置される。このバンドパスフィルタ３６における測定対象物２４側の面は、フィルタ入射面３６Ａとされる。フィルタ入射面３６Ａには、測定対象物２４で反射され、受光レンズ３２及び集光レンズ３４を透過した反射レーザ光Ｌ２が入射される。一方、バンドパスフィルタ３６における受光器４０側の面は、バンドパスフィルタ３６を透過した反射レーザ光Ｌ２が射出されるフィルタ射出面３６Ｂとされる。 As shown in FIG. 4, the bandpass filter 36 is formed in a flat plate shape, and is disposed on the optical path of the reflected laser light L <b> 2 from the measurement object 24 (see FIG. 1) toward the light receiver 40. A surface of the band pass filter 36 on the measurement object 24 side is a filter incident surface 36A. Reflected laser light L2 reflected by the measurement object 24 and transmitted through the light receiving lens 32 and the condenser lens 34 is incident on the filter incident surface 36A. On the other hand, the surface of the bandpass filter 36 on the light receiver 40 side is a filter emission surface 36B from which the reflected laser light L2 that has passed through the bandpass filter 36 is emitted.
また、バンドパスフィルタ３６は、フィルタ用モータ４４の回動軸４４Ａに取り付けられており、回動軸４４Ａを中心として回動される（矢印Ｋ方向）。フィルタ用モータ４４は、例えば、ステッピングモータとされる。そして、図６に示されるように、フィルタ用モータ４４が作動されると、回動軸４４Ａとバンドパスフィルタ３６とが一体に所定方向に回動され、フィルタ入射面３６Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θａが変化される。なお、フィルタ用モータ４４には、後述するモータ制御部９２（図５参照）が電気的に接続される。 The bandpass filter 36 is attached to a rotation shaft 44A of the filter motor 44, and is rotated about the rotation shaft 44A (in the direction of arrow K). The filter motor 44 is, for example, a stepping motor. Then, as shown in FIG. 6, when the filter motor 44 is operated, the rotation shaft 44A and the bandpass filter 36 are integrally rotated in a predetermined direction, and the reflected laser light L2 with respect to the filter incident surface 36A is reflected. the incident angle theta a is changed. Note that a motor control unit 92 (see FIG. 5) described later is electrically connected to the filter motor 44.
ここで、バンドパスフィルタ３６は、図７に示されるグラフのように、フィルタ入射面３６Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θａに応じて透過波長が変化する特性を有する。具体的には、フィルタ入射面３６Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角が大きくなると、透過波長が短くなる。一方、フィルタ入射面３６Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角が小さくなると、透過波長が長くなる。 Here, the band-pass filter 36, as the graph shown in FIG. 7 has a characteristic that the transmission wavelength changes according to the incident angle theta a of the reflected laser beam L2 with respect to the filter incident surface 36A. Specifically, when the incident angle of the reflected laser beam L2 with respect to the filter incident surface 36A is increased, the transmission wavelength is shortened. On the other hand, when the incident angle of the reflected laser beam L2 with respect to the filter incident surface 36A is reduced, the transmission wavelength is increased.
なお、バンドパスフィルタ３６では、例えば、フィルタ入射面３６Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θａが大きくなるに従ってバンドパスフィルタ３６内を透過する反射レーザ光Ｌ２の光路長が長くなる。一方、フィルタ入射面３６Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θａが小さくなるに従ってバンドパスフィルタ３６内を透過する反射レーザ光Ｌ２の光路長が短くなる。この光路長の変化に伴い、バンドパスフィルタ３６の透過波長が変化する。 In the band-pass filter 36, for example, the optical path length of the reflected laser beam L2 transmitted through the band-pass filter 36 according to the incident angle theta a of the reflected laser beam L2 with respect to the filter incident surface 36A increases increases. On the other hand, the optical path length of the reflected laser beam L2 transmitted through the band-pass filter 36 according to the incident angle theta a of the reflected laser beam L2 with respect to the filter incident surface 36A is reduced is shortened. As the optical path length changes, the transmission wavelength of the bandpass filter 36 changes.
図６に示されるように、反射レーザ光Ｌ２がバンドパスフィルタ３６を透過すると、反射レーザ光Ｌ２の光路が変位する。具体的には、バンドパスフィルタ３６を透過した反射レーザ光Ｌ２の光路ＰＢは、バンドパスフィルタ３６の屈折率ｎｂに応じてバンドパスフィルタ３６を透過する前の反射レーザ光Ｌ２の光路ＰＡに対して平行移動する。この光路ＰＡに対する光路ＰＢの変位量ｙ１は、式（１）から求められる。なお、図６では、フィルタ用モータ４４及び後述する補正板用モータ４６の図示が省略される。 As shown in FIG. 6, when the reflected laser light L2 passes through the bandpass filter 36, the optical path of the reflected laser light L2 is displaced. Specifically, the optical path PB of the reflected laser beam L2 that has passed through the band-pass filter 36, the optical path PA of the reflected laser beam L2 before passing through the bandpass filter 36 according to the refractive index n b of the band-pass filter 36 Move in parallel. The displacement amount y 1 of the optical path PB with respect to the optical path PA is obtained from the equation (1). In FIG. 6, the filter motor 44 and a correction plate motor 46 described later are not shown.
ただし、
ｙ１：バンドパスフィルタによる反射レーザ光の光路の変位量
ｔ１：バンドパスフィルタの厚み
θａ：フィルタ入射面に対する反射レーザ光の入射角
θｂ：バンドパスフィルタの屈折角
である。
However,
y 1 : Displacement amount of the optical path of the reflected laser beam by the band pass filter t 1 : Thickness of the band pass filter θ a : Incident angle of the reflected laser beam with respect to the filter incident surface θ b : Refraction angle of the band pass filter
なお、入射角θａ及び屈折角θｂは、フィルタ入射面３６Ａの法線Ｎに対する角度である。また、入射角θａと屈折角θｂとの関係は、下記式（ａ）〜式（ｄ）（スネルの法則）から得られる。
だだし、
ｎａ：空気の屈折率（ｎａ＝１）
ｎｂ：バンドパスフィルタの屈折率
である。
Note that the incident angle theta a and the refraction angle theta b is an angle with respect to the normal N of the filter incident surface 36A. The relationship between the incident angle theta a and the refraction angle theta b is obtained from the following formula (a) ~ formula (d) (Snell's law).
However,
n a : Refractive index of air (n a = 1)
n b is the refractive index of the bandpass filter.
（光路補正板）
光路補正板３８は、例えば、ガラス等の透光性を有する部材（透光性部材）で形成される。この光路補正板３８は、バンドパスフィルタ３６の回動に伴って変位された反射レーザ光Ｌ２の光路を補正する。なお、光路補正板３８の表面及び裏面の少なくとも一方は、誘電体多層膜によって被覆されても良い。この場合、光路補正板３８は、バンドパスフィルタ３６と同様のフィルタとして機能する。つまり、光路補正板３８は、所定の波長（以下、「透過波長」という）の反射レーザ光Ｌ２のみを透過し、所定波長以外の反射レーザ光Ｌ２を減衰させるフィルタとして機能する。
(Optical path correction plate)
The optical path correction plate 38 is formed of a translucent member (translucent member) such as glass. The optical path correction plate 38 corrects the optical path of the reflected laser light L2 displaced with the rotation of the bandpass filter 36. Note that at least one of the front surface and the back surface of the optical path correction plate 38 may be covered with a dielectric multilayer film. In this case, the optical path correction plate 38 functions as a filter similar to the bandpass filter 36. That is, the optical path correction plate 38 functions as a filter that transmits only the reflected laser light L2 having a predetermined wavelength (hereinafter referred to as “transmission wavelength”) and attenuates the reflected laser light L2 having a wavelength other than the predetermined wavelength.
図４及び図５に示されるように、光路補正板３８は、平板状に形成されており、バンドパスフィルタ３６と受光器４０との間に配置される。光路補正板３８におけるバンドパスフィルタ３６側の面は、補正板入射面３８Ａとされる。この補正板入射面３８Ａには、バンドパスフィルタ３６を透過した反射レーザ光Ｌ２が入射される。一方、光路補正板３８における受光器４０側の面は、光路補正板３８を透過した反射レーザ光Ｌ２が射出される補正板射出面３８Ｂとされる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the optical path correction plate 38 is formed in a flat plate shape and is disposed between the bandpass filter 36 and the light receiver 40. The surface on the band-pass filter 36 side of the optical path correction plate 38 is a correction plate incident surface 38A. The reflected laser beam L2 that has passed through the bandpass filter 36 is incident on the correction plate incident surface 38A. On the other hand, the surface on the light receiver 40 side of the optical path correction plate 38 is a correction plate exit surface 38B from which the reflected laser light L2 transmitted through the optical path correction plate 38 is emitted.
光路補正板３８は、補正板用モータ４６の回動軸４６Ａに取り付けられており、回動軸４６Ａを中心として回動される（矢印Ｋ方向）。また、補正板用モータ４６の回動軸４６Ａは、フィルタ用モータ４４の回動軸４４Ａと平行して配置される。このバンドパスフィルタ３６と光路補正板３８とは、各々の回動軸４４Ａ，４６Ａから見て、測定対象物２４（受光レンズ３２）から受光器４０へ向かう反射レーザ光Ｌ２の光路上に互いに対向して配置される。 The optical path correction plate 38 is attached to a rotation shaft 46A of the correction plate motor 46, and is rotated about the rotation shaft 46A (in the direction of arrow K). The rotation shaft 46A of the correction plate motor 46 is arranged in parallel with the rotation shaft 44A of the filter motor 44. The band pass filter 36 and the optical path correction plate 38 are opposed to each other on the optical path of the reflected laser light L2 from the measurement object 24 (the light receiving lens 32) toward the light receiver 40 when viewed from the respective rotation axes 44A and 46A. Arranged.
補正板用モータ４６は、例えば、ステッピングモータとされる。図６に示されるように、補正板用モータ４６が作動されると、回動軸４６Ａと光路補正板３８とが一体に所定方向に回動され、補正板入射面３８Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θｃが変化される。また、補正板用モータ４６には、後述するモータ制御部９２（図５参照）が電気的に接続される。 The correction plate motor 46 is, for example, a stepping motor. As shown in FIG. 6, when the correction plate motor 46 is operated, the rotation shaft 46A and the optical path correction plate 38 are integrally rotated in a predetermined direction, and the reflected laser light L2 with respect to the correction plate incident surface 38A is reflected. The incident angle θ c is changed. Further, a motor control unit 92 (see FIG. 5) described later is electrically connected to the correction plate motor 46.
ここで、バンドパスフィルタ３６と同様に、反射レーザ光Ｌ２が光路補正板３８を透過すると、反射レーザ光Ｌ２の光路が変位する。具体的には、光路補正板３８を透過した反射レーザ光Ｌ２の光路ＰＣは、光路補正板３８の屈折率ｎｄに応じて光路補正板３８を透過する前の光路ＰＢに対して平行移動する。この光路ＰＢに対する光路ＰＣの変位量ｙ２は、下記式（２）から求められる。そして、光路補正板３８は、バンドパスフィルタ３６による反射レーザ光Ｌ２の変位方向とは、反対方向へ反射レーザ光Ｌ２を変位させるように配置される。
ただし、
ｙ２：光路補正板による反射レーザ光の光路の変位量
ｔ２：光路補正板の厚み
θｃ：補正板入射面に対する反射レーザ光の入射角
θｄ：光路補正板の屈折角
である。
Here, as with the band-pass filter 36, when the reflected laser light L2 passes through the optical path correction plate 38, the optical path of the reflected laser light L2 is displaced. Specifically, the optical path PC of the reflected laser light L2 that has passed through the optical path correction plate 38 moves in parallel with the optical path PB that has not passed through the optical path correction plate 38 in accordance with the refractive index nd of the optical path correction plate 38. . The displacement y 2 of the optical path PC with respect to the optical path PB is obtained from the following formula (2). The optical path correction plate 38 is disposed so as to displace the reflected laser light L2 in a direction opposite to the direction in which the reflected laser light L2 is displaced by the bandpass filter 36.
However,
y 2 : Displacement amount of the optical path of the reflected laser beam by the optical path correction plate t 2 : Thickness of the optical path correction plate θ c : Incident angle of the reflected laser beam with respect to the correction plate incident surface θ d : Refraction angle of the optical path correction plate.
なお、θｃとθｄとの関係は、上記式（ｅ）〜式（ｈ）（スネルの法則）から得られる。 The relationship between θ c and θ d is obtained from the above formulas (e) to (h) (Snell's law).
だだし、
ｎｃ：空気の屈折率（ｎｃ＝１）
ｎｄ：光路補正板の屈折率
である。
However,
n c : refractive index of air (n c = 1)
n d is the refractive index of the optical path correction plate.
（制御部）
次に、制御部について説明する。
(Control part)
Next, the control unit will be described.
図８に示されるように、制御部５０は、例えば、コンピュータ５２で実現される。コンピュータ５２は、ＣＰＵ５４、メモリ５６及び記憶部５８を備える。これらのＣＰＵ５４、メモリ５６及び記憶部５８は、図示しないバスを介して互いに接続される。 As shown in FIG. 8, the control unit 50 is realized by a computer 52, for example. The computer 52 includes a CPU 54, a memory 56, and a storage unit 58. The CPU 54, the memory 56, and the storage unit 58 are connected to each other via a bus (not shown).
記憶部５８は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等で実現される。この記憶部５８には、レーザ測距装置１０を制御する制御プログラムが記憶される。そして、ＣＰＵ５４は、記憶部５８から制御プログラムを読み出してメモリ５６に展開し、後述する制御プログラムの各ステップを実行する。また、記憶部５８には、後述するレーザダイオード１６の基準温度Ｔ０及びレーザダイオード１６の温度変化量の閾値ＤＭＡＸが記憶される。 The storage unit 58 is realized by, for example, an HDD (Hard Disk Drive) or a flash memory. The storage unit 58 stores a control program for controlling the laser distance measuring device 10. Then, the CPU 54 reads out the control program from the storage unit 58 and develops it in the memory 56, and executes each step of the control program described later. Further, the storage unit 58 stores a reference temperature T 0 of the laser diode 16 and a threshold value D MAX of the temperature change amount of the laser diode 16 which will be described later.
また、コンピュータ５２には、温度センサ６０及び表示部６２が接続される。温度センサ６０は、図１に示されるように、レーザダイオード１６に取り付けられる。この温度センサ６０は、レーザダイオード１６の温度を検出し、後述するコントローラ６６（図９参照）に出力する。 In addition, a temperature sensor 60 and a display unit 62 are connected to the computer 52. The temperature sensor 60 is attached to the laser diode 16 as shown in FIG. The temperature sensor 60 detects the temperature of the laser diode 16 and outputs it to a controller 66 (see FIG. 9) described later.
なお、温度センサ６０は、レーザダイオード１６の温度を直接的に検出するセンサに限らない。温度センサ６０は、例えば、レーザダイオード１６の周囲の空気や筐体１２の温度を検出しても良い。 The temperature sensor 60 is not limited to a sensor that directly detects the temperature of the laser diode 16. The temperature sensor 60 may detect, for example, the air around the laser diode 16 or the temperature of the housing 12.
表示部６２は、例えば、液晶パネル等を有する。この表示部６２には、例えば、後述するレーザ測距部７０で算出された測定対象物２４までの距離等が表示される。 The display unit 62 includes, for example, a liquid crystal panel. The display unit 62 displays, for example, a distance to the measurement object 24 calculated by a laser ranging unit 70 described later.
図９に示されるように、制御部５０は、コントローラ６６と、レーザ測距部７０と、透過波長補正部８０とを有する。コントローラ６６は、制御部５０全体の動作を制御する。 As shown in FIG. 9, the control unit 50 includes a controller 66, a laser distance measurement unit 70, and a transmission wavelength correction unit 80. The controller 66 controls the operation of the entire control unit 50.
（レーザ測距部）
図１０に示されるように、レーザ測距部７０は、投光制御部７２と、受光情報処理部７４と、距離算出部７６とを有する。投光制御部７２は、レーザダイオード１６と電気的に接続されており、コントローラ６６からの制御信号に基づいてレーザダイオード１６に対して通電し、レーザダイオード１６にレーザ光Ｌ１を発光させる。この際、コントローラ６６は、投光制御部７２に対する制御信号の送信時刻、すなわちレーザダイオード１６のレーザ光Ｌ１の発光時刻を、例えばメモリ５６（図８参照）に記憶する。
(Laser ranging unit)
As shown in FIG. 10, the laser distance measurement unit 70 includes a light projection control unit 72, a light reception information processing unit 74, and a distance calculation unit 76. The light projection control unit 72 is electrically connected to the laser diode 16, energizes the laser diode 16 based on a control signal from the controller 66, and causes the laser diode 16 to emit laser light L 1. At this time, the controller 66 stores the transmission time of the control signal to the light projection control unit 72, that is, the emission time of the laser light L1 of the laser diode 16, for example, in the memory 56 (see FIG. 8).
受光情報処理部７４は、受光器４０で受光され、電気信号に変換された反射レーザ光Ｌ２の受光情報を増幅等してコントローラ６６へ出力する。また、受光情報処理部７４は、受光器４０が反射レーザ光Ｌ２を受光した受光時刻をコントローラ６６へ出力する。そして、コントローラ６６は、受光情報処理部７４から入力された受光時刻を、例えばメモリ５６（図８参照）に記憶する。 The light reception information processing unit 74 amplifies the light reception information of the reflected laser light L2 received by the light receiver 40 and converted into an electrical signal and outputs the amplified light reception information to the controller 66. In addition, the light reception information processing unit 74 outputs the light reception time when the light receiver 40 receives the reflected laser light L <b> 2 to the controller 66. And the controller 66 memorize | stores the light reception time input from the light reception information processing part 74, for example in the memory 56 (refer FIG. 8).
距離算出部７６は、コントローラ６６からの制御信号に基づいて、レーザ測距装置１０から測定対象物２４までの距離を算出する。この距離算出部７６は、例えば、レーザダイオード１６がレーザ光Ｌ１を発光してから当該レーザ光Ｌ１が測定対象物２４で反射されて受光器４０で受光されるまでの時間に基づいて、レーザ測距装置１０から測定対象物２４までの距離を算出する。なお、距離算出部７６の詳細は、後述する。 The distance calculation unit 76 calculates the distance from the laser distance measuring device 10 to the measurement object 24 based on the control signal from the controller 66. For example, the distance calculation unit 76 performs laser measurement based on the time from when the laser diode 16 emits the laser light L1 to when the laser light L1 is reflected by the measurement object 24 and received by the light receiver 40. The distance from the distance device 10 to the measurement object 24 is calculated. Details of the distance calculator 76 will be described later.
（透過波長補正部）
次に、透過波長補正部８０について説明する。
(Transmission wavelength correction unit)
Next, the transmission wavelength correction unit 80 will be described.
レーザダイオード１６は、前述したように、通電されることにより発熱を伴ってレーザ光Ｌ１を発光する。このレーザダイオード１６は、例えば、図１１に示されるグラフのように、レーザダイオード１６の温度によって、発光するレーザ光Ｌ１の中心波長が変化する。具体的には、レーザダイオード１６の温度が高くなると、中心波長が長くなる。一方、レーザダイオード１６の温度が低くなると、中心波長が短くなる。 As described above, the laser diode 16 emits the laser light L1 with heat generation when energized. In this laser diode 16, for example, as shown in the graph shown in FIG. 11, the center wavelength of the emitted laser light L <b> 1 varies depending on the temperature of the laser diode 16. Specifically, the center wavelength becomes longer as the temperature of the laser diode 16 becomes higher. On the other hand, when the temperature of the laser diode 16 is lowered, the center wavelength is shortened.
この対策として本実施形態は、透過波長補正部８０が、レーザダイオード１６の温度変化に応じてバンドパスフィルタ３６を回動させ、フィルタ入射面３６Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θａを変化させる。これにより、レーザダイオード１６の温度変化に伴う中心波長の変化に応じてバンドパスフィルタ３６の透過波長が変化され、レーザダイオード１６の中心波長にバンドパスフィルタ３６の透過波長が合わせられる（一致される）。 Embodiment as a countermeasure, the transmission wavelength correction unit 80, rotates the band-pass filter 36 in accordance with a change in temperature of the laser diode 16, changing the incident angle theta a of the reflected laser beam L2 with respect to the filter incident surface 36A . As a result, the transmission wavelength of the bandpass filter 36 is changed in accordance with the change of the center wavelength accompanying the temperature change of the laser diode 16, and the transmission wavelength of the bandpass filter 36 is matched (matched) with the center wavelength of the laser diode 16. ).
なお、本実施形態におけるレーザダイオード１６の基準温度Ｔ０には、例えば、レーザダイオード１６がレーザ光Ｌ１を発光する前のレーザダイオード１６の温度が用いられる。若しくは、レーザダイオード１６の基準温度Ｔ０には、例えば、レーザダイオード１６がレーザ光Ｌ１を所定回数発光した後のレーザダイオード１６の温度が用いられる。 Incidentally, the reference temperature T 0 of the laser diode 16 in the present embodiment, for example, the temperature of the laser diode 16 before the laser diode 16 emits a laser beam L1 is used. Alternatively, as the reference temperature T 0 of the laser diode 16, for example, the temperature of the laser diode 16 after the laser diode 16 emits the laser light L1 a predetermined number of times is used.
前述したように、反射レーザ光Ｌ２がバンドパスフィルタ３６を透過すると、反射レーザ光Ｌ２の光路が変位する。この反射レーザ光Ｌ２の光路の変位量ｙ１は、バンドパスフィルタ３６の回動に伴って変化する。そのため、バンドパスフィルタ３６が回動すると、受光器４０に対する反射レーザ光Ｌ２の入射位置がずれる。 As described above, when the reflected laser light L2 passes through the bandpass filter 36, the optical path of the reflected laser light L2 is displaced. Displacement y 1 of the optical path of the reflected laser beam L2 is changed in accordance with the rotation of the band-pass filter 36. Therefore, when the band-pass filter 36 rotates, the incident position of the reflected laser light L2 with respect to the light receiver 40 is shifted.
この対策として本実施形態では、図６に示されるように、透過波長補正部８０がバンドパスフィルタ３６の回動に伴って光路補正板３８を回動させ、補正板入射面３８Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θｃを変化させる。これにより、光路補正板３８によってバンドパスフィルタ３６による反射レーザ光Ｌ２の光路の変位が相殺され、光路補正板３８を透過した反射レーザ光Ｌ２の光路ＰＣがバンドパスフィルタ３６を透過する前の反射レーザ光Ｌ２の光路ＰＡの位置へ戻される。 As a countermeasure, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the transmission wavelength correction unit 80 rotates the optical path correction plate 38 with the rotation of the bandpass filter 36, and the reflected laser beam with respect to the correction plate incident surface 38A. L2 varying the incident angle theta c of. Thus, the optical path correction plate 38 cancels out the displacement of the optical path of the reflected laser light L2 by the bandpass filter 36, and the optical path PC of the reflected laser light L2 that has passed through the optical path correction plate 38 is reflected before passing through the bandpass filter 36. The laser beam L2 is returned to the position of the optical path PA.
具体的には、図１２に示されるように、透過波長補正部８０は、フィルタ回動制御部８２と、補正板回動制御部９０と、モータ制御部９２とを有する。また、フィルタ回動制御部８２は、中心波長推定部８４と、フィルタ入射角推定部８６と、フィルタ回動角度算出部８８とを有する。 Specifically, as illustrated in FIG. 12, the transmission wavelength correction unit 80 includes a filter rotation control unit 82, a correction plate rotation control unit 90, and a motor control unit 92. The filter rotation control unit 82 includes a center wavelength estimation unit 84, a filter incident angle estimation unit 86, and a filter rotation angle calculation unit 88.
中心波長推定部８４は、例えば、図１１に示されるグラフのように、レーザダイオード１６の温度と中心波長との相関関係から、所定温度のレーザダイオード１６の中心波長を推定する。なお、図１１に示されるレーザダイオード１６の温度と中心波長との相関関係は、記憶部５８（図８参照）に予め記憶される。 The center wavelength estimation unit 84 estimates the center wavelength of the laser diode 16 at a predetermined temperature from the correlation between the temperature of the laser diode 16 and the center wavelength, for example, as in the graph shown in FIG. The correlation between the temperature of the laser diode 16 and the center wavelength shown in FIG. 11 is stored in advance in the storage unit 58 (see FIG. 8).
フィルタ入射角推定部８６は、図７に示されるグラフのように、フィルタ入射面３６Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θａと透過波長との相関関係から、所定温度のレーザダイオード１６の中心波長を透過可能にする反射レーザ光Ｌ２の入射角θａを推定する。なお、フィルタ入射面３６Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θａと透過波長との相関関係は、記憶部５８（図８参照）に予め記憶される。 Filter incident angle estimator 86, as the graph shown in FIG. 7, the correlation between the incident angle theta a of the reflected laser beam L2 with respect to the filter incident surface 36A and the transmission wavelength, the center wavelength of the laser diode 16 at a predetermined temperature estimating the incident angle theta a of the reflected laser beam L2 which enables transmit. Incidentally, the correlation between the incident angle theta a to the transmission wavelength of the reflected laser beam L2 with respect to the filter incident surface 36A is previously stored in the storage unit 58 (see FIG. 8).
フィルタ回動角度算出部８８は、フィルタ入射角推定部８６で推定された入射角θａに基づいて、バンドパスフィルタ３６の回動角度Ｒ１を算出する。 Filter rotation angle calculator 88, based on the incident angle theta a estimated by the filter incident angle estimator 86 calculates the rotation angle R 1 of the band-pass filter 36.
補正板回動制御部９０は、バンドパスフィルタ３６による変位量ｙ１と、光路補正板６８による変位量ｙ２とが等しくなるように（ｙ１＝ｙ２）、上記式（１）及び式（２）から補正板入射面３８Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θｃを算出する。また、補正板回動制御部９０は、算出された入射角θｃに基づいて、光路補正板３８の回動角度Ｒ２を算出する。 The correction plate rotation control unit 90 is configured so that the displacement amount y 1 due to the bandpass filter 36 and the displacement amount y 2 due to the optical path correction plate 68 become equal (y 1 = y 2 ). (2) to calculate the incident angle theta c of the reflected laser beam L2 for correcting plate incident surface 38A from. The correction plate rotating control unit 90, based on the incident angle theta c calculated, calculates a rotation angle R 2 of the optical path correcting plate 38.
モータ制御部９２は、フィルタ回動制御部８２で算出されたバンドパスフィルタ３６の回動角度Ｒ１、及び補正板回動制御部９０で算出された光路補正板３８の回動角度Ｒ２に基づいて、フィルタ用モータ４４及び補正板用モータ４６を回動させる。この際、モータ制御部９２は、フィルタ用モータ４４及び補正板用モータ４６を互いに逆方向へ回動させる。 The motor control unit 92 sets the rotation angle R 1 of the bandpass filter 36 calculated by the filter rotation control unit 82 and the rotation angle R 2 of the optical path correction plate 38 calculated by the correction plate rotation control unit 90. Based on this, the filter motor 44 and the correction plate motor 46 are rotated. At this time, the motor control unit 92 rotates the filter motor 44 and the correction plate motor 46 in opposite directions.
次に、制御部５０の動作について説明する。 Next, the operation of the control unit 50 will be described.
（レーザ測距部）
先ず、レーザ測距部７０の動作について説明する。図１０に示されるように、コントローラ６６は、図示しない操作パネルからの制御信号を受信すると、レーザ測距部７０を作動する。レーザ測距部７０は、先ず、投光制御部７２に制御信号を送信し、レーザダイオード１６にレーザ光Ｌ１を発光させる。この際、コントローラ６６は、レーザダイオード１６のレーザ光Ｌ１の発光時刻をメモリ５６に記憶する。
(Laser ranging unit)
First, the operation of the laser distance measuring unit 70 will be described. As shown in FIG. 10, when receiving a control signal from an operation panel (not shown), the controller 66 operates the laser distance measuring unit 70. The laser distance measuring unit 70 first transmits a control signal to the light projection control unit 72 to cause the laser diode 16 to emit laser light L1. At this time, the controller 66 stores the emission time of the laser beam L 1 of the laser diode 16 in the memory 56.
次に、測定対象物２４反射された反射レーザ光Ｌ２を受光器４０が受光すると、受光器４０は、反射レーザ光Ｌ２の受光情報を電気信号に変換し、受光情報処理部７４に出力する。受光情報処理部７４は、反射レーザ光Ｌ２の受光情報を増幅等してコントローラ６６へ出力する。また、受光情報処理部７４は、受光器４０が反射レーザ光Ｌ２を受光した受光時刻をコントローラ６６へ出力する。コントローラ６６は、受光情報処理部７４から入力された受光時刻をメモリ５６に記憶する。 Next, when the light receiver 40 receives the reflected laser light L <b> 2 reflected from the measurement object 24, the light receiver 40 converts the light reception information of the reflected laser light L <b> 2 into an electrical signal and outputs it to the light reception information processing unit 74. The light reception information processing unit 74 amplifies the light reception information of the reflected laser light L2 and outputs it to the controller 66. In addition, the light reception information processing unit 74 outputs the light reception time when the light receiver 40 receives the reflected laser light L <b> 2 to the controller 66. The controller 66 stores the light reception time input from the light reception information processing unit 74 in the memory 56.
次に、コントローラ６６は、距離算出部７６に制御信号を送信し、レーザ測距装置１０から測定対象物２４までの距離を算出させる。具体的には、距離算出部７６は、メモリ５６から発光時刻及び受光時刻を取得する。次に、距離算出部７６は、発光時刻と受光時刻との差分を半分にした値（差分×１／２）にレーザ光Ｌ１の光速を乗じて、レーザ測距装置１０から測定対象物２４までの距離を算出し、コントローラ６６に出力する。これにより、コントローラ６６は、距離算出部７６から入力された測定対象物２４までの距離を、例えば表示部６２に表示させる。 Next, the controller 66 transmits a control signal to the distance calculation unit 76 to calculate the distance from the laser distance measuring device 10 to the measurement object 24. Specifically, the distance calculation unit 76 acquires the light emission time and the light reception time from the memory 56. Next, the distance calculation unit 76 multiplies the value obtained by halving the difference between the light emission time and the light reception time (difference × ½) by the speed of the laser light L1, and then from the laser distance measuring device 10 to the measurement object 24. Is calculated and output to the controller 66. Thereby, the controller 66 causes the display unit 62 to display the distance to the measurement target 24 input from the distance calculation unit 76, for example.
（透過波長補正部）
次に、透過波長補正部８０の動作及び反射レーザ光Ｌ２の光路補正方法について説明する。図１３には、透過波長補正部８０の各処理ステップが示される。この透過波長補正部８０は、例えば、コントローラ６６によってレーザ測距部７０が実行される際に、コントローラ６６によって実行される。
(Transmission wavelength correction unit)
Next, the operation of the transmission wavelength correction unit 80 and the optical path correction method of the reflected laser light L2 will be described. FIG. 13 shows each processing step of the transmission wavelength correction unit 80. The transmission wavelength correcting unit 80 is executed by the controller 66 when the laser distance measuring unit 70 is executed by the controller 66, for example.
コントローラ６６は、先ず、ステップＳ１において、記憶部５８からレーザダイオード１６の基準温度Ｔ０及びレーザダイオード１６の温度変化量の閾値ＤＭＡＸを取得する。次に、コントローラ６６は、ステップＳ２において、温度センサ６０からレーザダイオード１６の温度Ｔ１を取得する。 First, in step S <b> 1, the controller 66 acquires the reference temperature T 0 of the laser diode 16 and the threshold value D MAX of the temperature change amount of the laser diode 16 from the storage unit 58. Next, the controller 66, in step S2, and acquires the temperature T 1 of the laser diode 16 from the temperature sensor 60.
次に、コントローラ６６は、ステップＳ３において、レーザダイオード１６の温度Ｔ１と基準温度Ｔ０との差分（Ｔ１−Ｔ０）が閾値ＤＭＡＸ以上か否かを判定する。そして、温度Ｔ１と基準温度Ｔ０との差分が閾値ＤＭＡＸ未満の場合（Ｔ１−Ｔ０＜ＤＭＡＸ）は、コントローラ６６は、ステップＳ２に戻る。この際、コントローラ６６は、所定時間後にステップＳ２を再び実行しても良いし、レーザダイオード１６のレーザ光Ｌ１の発光回数が所定回数以上になった場合にステップＳ２を再び実行しても良い。 Next, in Step S3, the controller 66 determines whether or not the difference (T 1 −T 0 ) between the temperature T 1 of the laser diode 16 and the reference temperature T 0 is equal to or greater than the threshold value D MAX . Then, when the difference between the temperatures T 1 and the reference temperature T 0 is less than the threshold D MAX (T 1 -T 0 < D MAX) , the controller 66 returns to step S2. At this time, the controller 66 may execute Step S2 again after a predetermined time, or may execute Step S2 again when the number of times of laser light L1 emitted from the laser diode 16 exceeds a predetermined number.
一方、温度Ｔ１と基準温度Ｔ０との差分が閾値ＤＭＡＸ以上の場合（Ｔ１−Ｔ０≧ＤＭＡＸ）は、コントローラ６６は、ステップＳ４において、中心波長推定部８４からレーザダイオード１６の温度Ｔ１に対応するレーザ光Ｌ１の中心波長を取得する。次に、コントローラ６６は、ステップＳ５において、フィルタ入射角推定部８６からレーザ光Ｌ１の中心波長に対応する入射角θａを取得する。次に、コントローラ６６は、ステップＳ６において、フィルタ回動角度算出部８８から入射角θａに対応するバンドパスフィルタ３６の回動角度Ｒ１を取得する。 On the other hand, when the difference between the temperature T 1 and the reference temperature T 0 is equal to or greater than the threshold value D MAX (T 1 −T 0 ≧ D MAX ), the controller 66 transmits the laser diode 16 from the center wavelength estimation unit 84 in step S4. to obtain the center wavelength of the laser beam L1 corresponding to the temperature T 1. Next, the controller 66, in step S5, acquires the incident angle theta a corresponding from the filter incident angle estimator 86 to the center wavelength of the laser beam L1. Next, the controller 66, in step S6, obtains the rotational angle R 1 of the band-pass filter 36 corresponding to the incident angle theta a from the filter rotation angle calculation unit 88.
次に、コントローラ６６は、ステップＳ７において、補正板回動制御部９０からバンドパスフィルタ３６の回動角度Ｒ１に応じた光路補正板３８の回動角度Ｒ２を取得する。具体的には、変位量ｙ１と変位量ｙ２とが等しくなるように（ｙ１＝ｙ２）、上記式（２）から補正板入射面３８Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θｃを算出すると共に、算出された入射角θｃに基づいて光路補正板３８の回動角度Ｒ２を算出する。 Next, the controller 66, at step S7, to obtain the correction plate rotation angle R 2 of the optical path correcting plate 38 in accordance with the rotation angle R 1 of the band-pass filter 36 from the rotation control unit 90. Specifically, the incident angle θ c of the reflected laser beam L2 with respect to the correction plate incident surface 38A is calculated from the above formula (2) so that the displacement amount y 1 and the displacement amount y 2 are equal (y 1 = y 2 ). to calculate, it calculates a rotation angle R 2 of the optical path correcting plate 38 on the basis of the incident angle theta c calculated.
次に、コントローラ６６は、ステップＳ８においてモータ制御部９２に制御信号を送信し、フィルタ用モータ４４の回動軸４４Ａを回動角度Ｒ１まで回動させる。また、コントローラ６６は、モータ制御部９２に補正板用モータ４６の回動軸４６Ａをフィルタ用モータ４４の回動軸４４Ａとは逆方向に回動角度Ｒ２まで回動させる。 Next, the controller 66 sends a control signal to the motor control unit 92 in step S8, rotates the rotation shaft 44A of the filter motor 44 to the rotation angle R 1. Further, the controller 66, the rotation shaft 44A of the filter motor 44 the rotation shaft 46A of the correction plate motor 46 to the motor control unit 92 is rotated until the rotation angle R 2 in the opposite direction.
これにより、図６に示されるように、光路補正板３８を透過した反射レーザ光Ｌ２の光路が、バンドパスフィルタ３６による反射レーザ光Ｌ２の光路の変位方向とは反対方向へ変位され、反射レーザ光Ｌ２の光路が補正される。つまり、光路補正板３８を透過した反射レーザ光Ｌ２の光路ＰＣが、バンドパスフィルタ３６を透過する前の反射レーザ光Ｌ２の光路ＰＡの位置に戻される。この結果、受光器４０に対する反射レーザ光Ｌ２の入射位置の位置ずれが制御される。その後、コントローラ６６は、処理を終了する。 As a result, as shown in FIG. 6, the optical path of the reflected laser light L2 that has passed through the optical path correction plate 38 is displaced in the direction opposite to the direction of displacement of the optical path of the reflected laser light L2 by the band pass filter 36. The optical path of the light L2 is corrected. That is, the optical path PC of the reflected laser beam L2 that has passed through the optical path correction plate 38 is returned to the position of the optical path PA of the reflected laser beam L2 before passing through the bandpass filter 36. As a result, the positional deviation of the incident position of the reflected laser beam L2 with respect to the light receiver 40 is controlled. Thereafter, the controller 66 ends the process.
次に、本実施形態の効果について説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described.
本実施形態では、制御部５０は、レーザダイオード１６の温度変化に伴ってバンドパスフィルタ３６を回動させ、フィルタ入射面３６Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θａを変化させる。これにより、レーザダイオード１６の温度変化に伴う中心波長の変化に応じてバンドパスフィルタ３６の透過波長が変化され、レーザダイオード１６の中心波長にバンドパスフィルタ３６の透過波長が合わせられる（一致される）。 In the present embodiment, the control unit 50 rotates the band-pass filter 36 with the temperature change of the laser diode 16, changing the incident angle theta a of the reflected laser beam L2 with respect to the filter incident surface 36A. As a result, the transmission wavelength of the bandpass filter 36 is changed in accordance with the change of the center wavelength accompanying the temperature change of the laser diode 16, and the transmission wavelength of the bandpass filter 36 is matched (matched) with the center wavelength of the laser diode 16. ).
したがって、本実施形態では、透過波長の幅（帯域幅）が狭いバンドパスフィルタ３６を用いることができる。つまり、本実施形態では、温度変化に伴うレーザ光Ｌ１の中心波長の変化量を考慮して、バンドパスフィルタ３６の透過波長の幅を広げなくても良い。そのため、受光器４０に対する外乱光等のノイズを効率的に低減することができる。この結果、レーザ測距装置１０の測距精度が向上する。 Therefore, in the present embodiment, the bandpass filter 36 having a narrow transmission wavelength width (bandwidth) can be used. That is, in the present embodiment, the width of the transmission wavelength of the band-pass filter 36 does not have to be increased in consideration of the amount of change in the center wavelength of the laser light L1 that accompanies the temperature change. Therefore, noise such as disturbance light with respect to the light receiver 40 can be efficiently reduced. As a result, the ranging accuracy of the laser ranging device 10 is improved.
一方、反射レーザ光Ｌ２がバンドパスフィルタ３６を透過すると、反射レーザ光Ｌ２の光路が変位する。また、反射レーザ光Ｌ２の光路の変位量ｙ１は、バンドパスフィルタ３６の回動に伴って変動する。そのため、受光器４０に対する反射レーザ光Ｌ２の入射位置がずれる可能性がある。 On the other hand, when the reflected laser light L2 passes through the band-pass filter 36, the optical path of the reflected laser light L2 is displaced. Further, the displacement amount y 1 of the optical path of the reflected laser light L 2 varies as the band pass filter 36 rotates. Therefore, the incident position of the reflected laser beam L2 on the light receiver 40 may be shifted.
特に、本実施形態における受光器４０は、図２に示されるように、複数の多分割受光素子４２で形成される。この場合、レーザ測距装置１０の測距精度が向上するものの、受光器４０を単一の受光素子で形成する場合と比較して、各多分割受光素子４２の受光領域４２Ａが狭くなる。そのため、受光領域４２Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射位置の位置ずれの影響が大きくなる。具体的には、例えば、所定の受光領域４２Ａに入射されるべき反射レーザ光Ｌ２（実線）が、二点鎖線で示されるように、隣接する他の受光領域４２Ａに入射される可能性がある。 In particular, the light receiver 40 in the present embodiment is formed of a plurality of multi-segment light receiving elements 42 as shown in FIG. In this case, although the ranging accuracy of the laser distance measuring device 10 is improved, the light receiving area 42A of each multi-divided light receiving element 42 is narrower than in the case where the light receiver 40 is formed of a single light receiving element. Therefore, the influence of the positional deviation of the incident position of the reflected laser beam L2 on the light receiving region 42A becomes large. Specifically, for example, the reflected laser light L2 (solid line) to be incident on the predetermined light receiving area 42A may be incident on another adjacent light receiving area 42A as indicated by a two-dot chain line. .
この対策として本実施形態では、図６に示されるように、バンドパスフィルタ３６の回動に伴って制御部５０が光路補正板３８を回動させ、補正板入射面３８Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θｃを変化させる。これにより、光路補正板３８によってバンドパスフィルタ３６による反射レーザ光Ｌ２の光路の変位が相殺され、光路補正板３８を透過した反射レーザ光Ｌ２の光路ＰＣがバンドパスフィルタ３６を透過する前の反射レーザ光Ｌ２の光路ＰＡの位置へ戻される。したがって、受光器４０に対する反射レーザ光Ｌ２の入射位置の位置ずれが制御（抑制）される。 As a countermeasure against this, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the control unit 50 rotates the optical path correction plate 38 with the rotation of the bandpass filter 36, and the reflected laser light L2 with respect to the correction plate incident surface 38A. changing the incident angle theta c. Thus, the optical path correction plate 38 cancels out the displacement of the optical path of the reflected laser light L2 by the bandpass filter 36, and the optical path PC of the reflected laser light L2 that has passed through the optical path correction plate 38 is reflected before passing through the bandpass filter 36. The laser beam L2 is returned to the position of the optical path PA. Therefore, the positional deviation of the incident position of the reflected laser beam L2 with respect to the light receiver 40 is controlled (suppressed).
このように本実施形態では、多分割受光素子４２によって測距精度を向上しつつ、各受光領域４２Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射位置のずれを制御することができる。 As described above, in this embodiment, it is possible to control the shift of the incident position of the reflected laser beam L2 with respect to each light receiving region 42A while improving the distance measurement accuracy by the multi-segment light receiving element 42.
また、本実施形態では、式（１）及び式（２）から、光路補正板３８の補正板入射面３８Ａに対する反射レーザ光Ｌ２の入射角θｃを算出する。この場合、バンドパスフィルタ３６とは厚み及び屈折率の少なくとも一方が異なる光路補正板３８を用いることができる。したがって、光路補正板３８の選択自由度が向上する。 Further, in the present embodiment, from the formula (1) and (2) to calculate the incident angle theta c of the reflected laser beam L2 for correcting plate incident surface 38A of the optical path correcting plate 38. In this case, an optical path correction plate 38 having at least one of thickness and refractive index different from that of the band pass filter 36 can be used. Therefore, the degree of freedom in selecting the optical path correction plate 38 is improved.
また、本実施形態では、レーザダイオード１６から発光されたレーザ光Ｌ１を駆動ミラー２０によって偏向し、偏向されたレーザ光Ｌ１によって測定対象物２４を走査する。これにより、広範囲に亘って測定対象物２４にレーザ光Ｌ１を照射（スキャン）することができる。したがって、測距精度がさらに向上する。 In the present embodiment, the laser light L1 emitted from the laser diode 16 is deflected by the drive mirror 20, and the measurement object 24 is scanned by the deflected laser light L1. Thereby, the measurement object 24 can be irradiated (scanned) with the laser beam L1 over a wide range. Therefore, ranging accuracy is further improved.
さらに、本実施形態では、フィルタ用モータ４４及び補正板用モータ４６がステッピングモータとされる。これにより、簡単な構成で、バンドパスフィルタ３６及び光路補正板３８を精度良く回動させることができる。 Further, in the present embodiment, the filter motor 44 and the correction plate motor 46 are stepping motors. Thereby, the band pass filter 36 and the optical path correction plate 38 can be accurately rotated with a simple configuration.
次に、上記実施形態の変形例について説明する。 Next, a modification of the above embodiment will be described.
上記実施形態では、バンドパスフィルタ３６の厚みＴ１及び屈折率ｎｂと、光路補正板３８の厚みｔ２及び屈折率ｎｄとが異なるが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、バンドパスフィルタ３６の厚みｔ１及び屈折率ｎｂと、光路補正板３８の厚みｔ２及び屈折率ｎｄとはそれぞれ同じとされても良い。 In the above embodiment, the thickness T 1 and the refractive index n b of the band-pass filter 36, but the thickness t 2 and the refractive index n d of the optical path correcting plate 38 are different, the embodiment is not limited thereto. For example, the thickness t 1 and the refractive index n b of the band-pass filter 36 may be respectively same as the thickness t 2 and the refractive index n d of the optical path correcting plate 38.
この場合は、例えば、図１４に示されるように、バンドパスフィルタ３６と光路補正板３８とは、各々の回動軸４４Ａ，４６Ａの軸方向から見て、回動軸４４Ａと回動軸４６Ａとの間の仮想線Ｖに対して対称（線対称）に配置される。なお、仮想線Ｖとは、測定対象物２４から受光器４０へ向かう反射レーザ光Ｌ２の光路と直交する仮想の直交線を意味する。これにより、バンドパスフィルタ３６による反射レーザ光Ｌ２の光路の変位量ｙ１と光路補正板３８による反射レーザ光Ｌ２の光路の変位量ｙ２とが同じなるため（ｙ１＝ｙ２）、バンドパスフィルタ３６による反射レーザ光Ｌ２の光路の変位が補正される。 In this case, for example, as shown in FIG. 14, the bandpass filter 36 and the optical path correction plate 38 have a rotation shaft 44 </ b> A and a rotation shaft 46 </ b> A as viewed from the axial directions of the respective rotation shafts 44 </ b> A and 46 </ b> A. Are arranged symmetrically (line symmetric) with respect to the virtual line V between them. The virtual line V means a virtual orthogonal line that is orthogonal to the optical path of the reflected laser light L2 from the measurement object 24 toward the light receiver 40. As a result, the displacement y 1 of the optical path of the reflected laser beam L 2 by the band-pass filter 36 and the displacement amount y 2 of the optical path of the reflected laser beam L 2 by the optical path correction plate 38 are the same (y 1 = y 2 ). The displacement of the optical path of the reflected laser beam L2 by the pass filter 36 is corrected.
また、バンドパスフィルタ３６と光路補正板３８とは、対称関係を維持するように、互いに逆方向へ同じ回動量で回動される。より具体的には、補正板回動制御部９０は、フィルタ回動角度算出部８８によって算出されたバンドパスフィルタ３６の回動角度Ｒ１と同じ回動角度Ｒ２で（Ｒ１＝Ｒ２）、光路補正板３８をバンドパスフィルタ３６とは逆方向へ回動させる。これにより、仮想線Ｖに対するバンドパスフィルタ３６と光路補正板３８との対称関係が維持される。 Further, the band pass filter 36 and the optical path correction plate 38 are rotated by the same rotation amount in opposite directions so as to maintain a symmetrical relationship. More specifically, the correction plate rotation control unit 90 has the same rotation angle R 2 as the rotation angle R 1 of the bandpass filter 36 calculated by the filter rotation angle calculation unit 88 (R 1 = R 2). ), The optical path correction plate 38 is rotated in the opposite direction to the band pass filter 36. Thereby, the symmetrical relationship between the bandpass filter 36 and the optical path correction plate 38 with respect to the virtual line V is maintained.
次に、上記実施形態では、バンドパスフィルタ３６による反射レーザ光Ｌ２の光路の変位量ｙ１と光路補正板３８による反射レーザ光Ｌ２の光路の変位量ｙ２とが同じになるように、バンドパスフィルタ３６の回動に伴って光路補正板３８が回動される。しかしながら、光路補正板３８は、当該光路補正板３８を透過した反射レーザ光Ｌ２の光路をバンドパスフィルタ３６による光路の変位方向とは反対方向へ変位させ、変位量ｙ１が小さくなるように回動されても良い。 Then, in the above embodiment, as the displacement y 2 of the optical path of the reflected laser beam L2 by the displacement y 1 and the optical path correcting plate 38 of the optical path of the reflected by the bandpass filter 36 the laser beam L2 is the same, the band As the pass filter 36 rotates, the optical path correction plate 38 rotates. However, the optical path correcting plate 38, the displacement direction of the optical path optical path by the band-pass filter 36 of the reflected laser beam L2 transmitted through the optical path correcting plate 38 is displaced in the opposite direction, times so that the amount of displacement y 1 decreases It may be moved.
また、上記実施形態では、光路補正板３８が誘電体多層膜で形成されるが、光路補正板３８は誘電体多層膜ではなく、他の材料で形成されても良い。 In the above embodiment, the optical path correction plate 38 is formed of a dielectric multilayer film. However, the optical path correction plate 38 may be formed of another material instead of the dielectric multilayer film.
また、上記実施形態では、受光器４０が多分割受光素子４２で形成されるが、受光器は、例えば、単一の受光素子で形成されても良い。 Moreover, in the said embodiment, although the light receiver 40 is formed with the multi-segment light receiving element 42, a light receiver may be formed with a single light receiving element, for example.
また、上記実施形態では、バンドパスフィルタ３６及び光路補正板３８がフィルタ用モータ４４及び補正板用モータ４６によって回動されるが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、一端側が回動軸を介して筐体１２に取り付けられたバンドパスフィルタ３６の他端側をソレノイド等のアクチュエータで押し引きすることにより、バンドパスフィルタ３６を回動させても良い。なお、光路補正板３８についても、アクチュエータで回動させても良い。 In the above embodiment, the bandpass filter 36 and the optical path correction plate 38 are rotated by the filter motor 44 and the correction plate motor 46, but the above embodiment is not limited thereto. For example, the band-pass filter 36 may be rotated by pushing and pulling the other end of the band-pass filter 36 attached to the housing 12 via a rotation shaft at one end side with an actuator such as a solenoid. Note that the optical path correction plate 38 may also be rotated by an actuator.
さらに、バンドパスフィルタ３６及び光路補正板３８は、ギヤ機構等によって回動されても良い。特に、図１４に示されるように、バンドパスフィルタ３６と光路補正板３８とが互いに逆方向に同じ回動量で回動される場合には、互いに逆回動する一対の反転ギヤ機構を介してバンドパスフィルタ３６及び光路補正板３８を回動させても良い。 Furthermore, the band pass filter 36 and the optical path correction plate 38 may be rotated by a gear mechanism or the like. In particular, as shown in FIG. 14, when the band-pass filter 36 and the optical path correction plate 38 are rotated in the opposite directions by the same rotation amount, the pair of reversing gear mechanisms that rotate in the opposite directions are used. The band pass filter 36 and the optical path correction plate 38 may be rotated.
また、上記実施形態では、レーザ測距装置１０に、コリメートレンズ１８、駆動ミラー２０、投光レンズ２２、受光レンズ３２及び集光レンズ３４が設けられる。しかし、コリメートレンズ１８、駆動ミラー２０、投光レンズ２２、受光レンズ３２及び集光レンズ３４の数や配置は、適宜変可能である。さらに、コリメートレンズ１８、駆動ミラー２０、投光レンズ２２、受光レンズ３２及び集光レンズ３４は、適宜省略可能である。 In the above embodiment, the laser distance measuring device 10 is provided with the collimating lens 18, the driving mirror 20, the light projecting lens 22, the light receiving lens 32, and the condenser lens 34. However, the number and arrangement of the collimating lens 18, the driving mirror 20, the light projecting lens 22, the light receiving lens 32, and the condenser lens 34 can be changed as appropriate. Furthermore, the collimating lens 18, the driving mirror 20, the light projecting lens 22, the light receiving lens 32, and the condenser lens 34 can be omitted as appropriate.
以上、本願が開示する技術の一実施形態について説明したが、本願が開示する技術は上記の実施形態に限定されるものでない。また、上記実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本願が開示する技術の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although one Embodiment of the technique which this application discloses was described, the technique which this application discloses is not limited to said embodiment. In addition, the above embodiment and various modifications may be used in appropriate combination, and it is needless to say that various embodiments can be implemented without departing from the gist of the technology disclosed in the present application.
なお、以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
レーザ光を発光するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードから発光され、測定対象物で反射されたレーザ光を受光する受光器と、
前記測定対象物で反射されたレーザ光が入射されるフィルタ入射面を有し、前記フィルタ入射面に入射されるレーザ光のうち、所定波長のレーザ光を前記受光器側へ透過させると共に、回動に伴って前記フィルタ入射面に対するレーザ光の入射角を変化させて前記受光器側へ透過させる前記所定波長を変更し、かつ、レーザ光の光路を変位させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタを透過したレーザ光が入射される補正板入射面を有し、前記バンドパスフィルタの回動に伴って該バンドパスフィルタとは逆方向へ回動し、前記補正板入射面に対するレーザ光の入射角を変化させ、該レーザ光の光路を前記バンドパスフィルタによる光路の変位方向とは反対方向へ変位させる光路補正板と、
を備えるレーザ測距装置。
（付記２）
前記光路補正板は、前記バンドパスフィルタの回動に伴って回動し、前記補正板入射面に入射されたレーザ光を、前記バンドパスフィルタによるレーザ光の光路の変位量に応じて変位させる、
付記１の記載のレーザ測距装置。
（付記３）
前記光路補正板は、前記バンドパスフィルタの回動に伴って回動し、前記補正板入射面に入射されたレーザ光を、前記バンドパスフィルタによるレーザ光の光路の変位量と同じ変位量で変位させる、
付記１又は付記２の記載のレーザ測距装置。
（付記４）
前記バンドパスフィルタと前記光路補正板とは、屈折率及び厚みが同じとされ、互いに平行する各々の回動軸の軸方向から見て、該回動軸の間で前記測定対象物から前記受光器へ向かうレーザ光の光路と直交する仮想線に対して対称に配置され、
前記光路補正板は、前記バンドパスフィルタの回動に伴って回動し、前記仮想線に対する前記バンドパスフィルタとの対称関係を維持する、
付記１〜付記３の何れか１つに記載のレーザ測距装置。
（付記５）
前記バンドパスフィルタと前記光路補正板とは、屈折率及び厚みの少なくとも一方が異なる、
付記１〜付記３の何れか１つに記載のレーザ測距装置。
（付記６）
前記レーザダイオードの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部で検出された前記レーザダイオードの温度に基づいて、前記レーザダイオードが発光するレーザ光の中心波長を推定する中心波長推定部と、
前記中心波長推定部によって推定されたレーザ光の中心波長に基づいて、前記バンドパスフィルタを回動させるフィルタ回動制御部と、
前記バンドパスフィルタの回動角度に応じて前記光路補正板を回動させる補正板回動制御部と、
付記１〜付記５の何れか１つに記載のレーザ測距装置。
（付記７）
前記中心波長推定部によって推定されたレーザ光の中心波長を透過させる前記フィルタ入射面に対するレーザ光の入射角を推定するフィルタ入射角推定部を備え、
前記フィルタ回動制御部は、前記フィルタ入射角推定部で推定された前記入射角に基づいて前記バンドパスフィルタを回動させる、
付記６に記載のレーザ測距装置。
（付記８）
前記補正板回動制御部は、前記補正板入射面に対するレーザ光の入射角θｃを下記式（１）、式（２）、式（３）、式（ａ）及び式（ｅ）から算出すると共に、算出した前記入射角θｃに基づいて前記光路補正板を回動させる、
付記６又は付記７に記載のレーザ測距装置。
ただし、
ｙ１：バンドパスフィルタによる反射レーザ光の光路の変位量
ｙ２：光路補正板による反射レーザ光の光路の変位量
ｔ１：バンドパスフィルタの厚み
ｔ２：光路補正板の厚み
θａ：フィルタ入射面に対する反射レーザ光の入射角
θｂ：バンドパスフィルタの屈折角
θｃ：補正板入射面に対する反射レーザ光の入射角
θｄ：光路補正板の屈折角
ｎａ：空気の屈折率（ｎａ＝１）
ｎｂ：バンドパスフィルタの屈折率
ｎｃ：空気の屈折率（ｎｃ＝１）
ｎｄ：光路補正板の屈折率
である。
（付記９）
前記受光器は、多分割受光素子を有する、
付記１〜付記８の何れか１つに記載のレーザ測距装置。
（付記１０）
前記レーザダイオードがレーザ光を発光してから、該レーザ光が前記測定対象物で反射されて前記受光器で受光されるまでの時間に基づいて、前記測定対象物までの距離を算出する距離算出部を備える、
付記１〜付記９の何れか１つに記載のレーザ測距装置。
（付記１１）
前記バンドパスフィルタを回動させるフィルタ用モータと、
前記光路補正板を回動させる補正板用モータと、
付記１〜付記１０の何れか１つに記載のレーザ測距装置。
（付記１２）
前記フィルタ用モータ及び補正板用モータは、ステッピングモータとされる、
付記１１に記載のレーザ測距装置。
（付記１３）
前記レーザダイオードから発光されたレーザ光を回動しながら偏向し、該レーザ光によって前記測定対象物を走査する駆動ミラーを備える、
付記１〜付記１２の何れか１つに記載のレーザ測距装置。
（付記１４）
前記レーザダイオードから発光されたレーザ光を透過し、該レーザ光を前記測定対象物側へ投光させる投光レンズを備える、
付記１〜付記１３の何れか１つに記載のレーザ測距装置。
（付記１５）
前記測定対象物で反射されたレーザ光を集光し、前記受光器へ誘導する受光レンズを備える、
付記１〜付記１４の何れか１つに記載のレーザ測距装置。
（付記１６）
レーザダイオードから発光され、測定対象物で反射されたレーザ光がフィルタ入射面に入射されるバンドパスフィルタを前記レーザダイオードの温度に応じて回動させ、前記フィルタ入射面に対するレーザ光の入射角を変化させることにより、該バンドパスフィルタの透過波長を前記レーザダイオードの温度変化に伴って変化するレーザ光の中心波長に合わせ、
前記バンドパスフィルタを透過したレーザ光が補正板入射面に入射される光路補正板を前記バンドパスフィルタの回動に伴って該バンドパスフィルタとは逆方向へ回動させ、前記補正板入射面に対するレーザ光の入射角を変化させることにより、該レーザ光の光路を前記バンドパスフィルタによるレーザ光の光路の変位方向とは反対方向へ変位させる、
レーザ光の光路補正方法。
In addition, the following additional remarks are disclosed regarding the above embodiment.
(Appendix 1)
A laser diode that emits laser light;
A light receiver that receives the laser light emitted from the laser diode and reflected by the measurement object;
It has a filter incident surface on which the laser light reflected by the measurement object is incident, and transmits laser light having a predetermined wavelength out of the laser light incident on the filter incident surface to the light receiver side. A bandpass filter that changes the predetermined wavelength to be transmitted to the light receiver side by changing an incident angle of the laser light with respect to the filter incident surface with movement, and displaces an optical path of the laser light;
A correction plate incident surface on which the laser beam transmitted through the bandpass filter is incident, and rotates in a direction opposite to the bandpass filter as the bandpass filter rotates, with respect to the correction plate incident surface; An optical path correction plate that changes the incident angle of the laser light and displaces the optical path of the laser light in a direction opposite to the direction of displacement of the optical path by the bandpass filter;
A laser distance measuring device comprising:
(Appendix 2)
The optical path correction plate rotates with the rotation of the bandpass filter and displaces the laser light incident on the correction plate incident surface in accordance with the amount of displacement of the optical path of the laser light by the bandpass filter. ,
The laser distance measuring device according to appendix 1.
(Appendix 3)
The optical path correction plate rotates with the rotation of the bandpass filter, and the laser light incident on the correction plate incident surface is displaced by the same displacement amount as the optical path displacement amount of the laser light by the bandpass filter. Displace,
The laser distance measuring device according to appendix 1 or appendix 2.
(Appendix 4)
The band-pass filter and the optical path correction plate have the same refractive index and thickness, and the light reception from the measurement object between the rotation axes when viewed from the axial direction of the rotation axes parallel to each other. Are arranged symmetrically with respect to a virtual line orthogonal to the optical path of the laser beam toward the container,
The optical path correction plate rotates with the rotation of the bandpass filter, and maintains a symmetrical relationship with the bandpass filter with respect to the virtual line,
The laser distance measuring device according to any one of Supplementary Notes 1 to 3.
(Appendix 5)
The bandpass filter and the optical path correction plate are different in at least one of refractive index and thickness,
The laser distance measuring device according to any one of Supplementary Notes 1 to 3.
(Appendix 6)
A temperature detector for detecting the temperature of the laser diode;
A center wavelength estimating unit for estimating a center wavelength of laser light emitted from the laser diode based on the temperature of the laser diode detected by the temperature detecting unit;
A filter rotation control unit that rotates the bandpass filter based on the center wavelength of the laser light estimated by the center wavelength estimation unit;
A correction plate rotation control unit that rotates the optical path correction plate according to the rotation angle of the bandpass filter;
The laser distance measuring device according to any one of Supplementary Notes 1 to 5.
(Appendix 7)
A filter incident angle estimator for estimating an incident angle of the laser light with respect to the filter incident surface that transmits the center wavelength of the laser light estimated by the central wavelength estimator;
The filter rotation control unit rotates the bandpass filter based on the incident angle estimated by the filter incident angle estimation unit;
The laser distance measuring device according to appendix 6.
(Appendix 8)
The correction plate rotation control unit calculates the incident angle θc of the laser beam with respect to the correction plate incident surface from the following equations (1), (2), (3), (a), and (e). And rotating the optical path correction plate based on the calculated incident angle θ c ,
The laser range finder according to appendix 6 or appendix 7.
However,
y 1 : Displacement amount of the optical path of the reflected laser beam by the band pass filter y 2 : Displacement amount of the optical path of the reflected laser beam by the optical path correction plate t 1 : Thickness of the band pass filter t 2 : Thickness of the optical path correction plate θ a : Filter Incident angle θ b of the reflected laser beam with respect to the incident surface θ b : Refraction angle of the bandpass filter θ c : Incident angle of the reflected laser beam with respect to the incident surface of the correction plate θ d : Refraction angle of the optical path correction plate n a : Refractive index of air (n a = 1)
n b : Refractive index of the bandpass filter n c : Refractive index of air (n c = 1)
n d is the refractive index of the optical path correction plate.
(Appendix 9)
The light receiver has a multi-part light receiving element,
The laser distance measuring device according to any one of appendix 1 to appendix 8.
(Appendix 10)
Distance calculation that calculates the distance to the measurement object based on the time from when the laser diode emits laser light until the laser light is reflected by the measurement object and received by the light receiver Comprising a part,
The laser distance measuring device according to any one of appendices 1 to 9.
(Appendix 11)
A filter motor for rotating the bandpass filter;
A correction plate motor for rotating the optical path correction plate;
The laser distance measuring device according to any one of Appendix 1 to Appendix 10.
(Appendix 12)
The filter motor and the correction plate motor are stepping motors.
The laser distance measuring device according to appendix 11.
(Appendix 13)
A driving mirror that deflects the laser light emitted from the laser diode while rotating and scans the measurement object with the laser light;
The laser distance measuring device according to any one of Supplementary Note 1 to Supplementary Note 12.
(Appendix 14)
A projection lens that transmits the laser light emitted from the laser diode and projects the laser light to the measurement object side;
The laser distance measuring device according to any one of appendices 1 to 13.
(Appendix 15)
A light receiving lens that condenses the laser light reflected by the measurement object and guides the laser light to the light receiver;
15. The laser distance measuring device according to any one of supplementary notes 1 to 14.
(Appendix 16)
A band-pass filter in which the laser light emitted from the laser diode and reflected by the measurement object is incident on the filter incident surface is rotated according to the temperature of the laser diode, and the incident angle of the laser light with respect to the filter incident surface is changed. By changing the transmission wavelength of the bandpass filter to match the center wavelength of the laser beam that changes with the temperature change of the laser diode,
The optical path correction plate on which the laser light transmitted through the band pass filter is incident on the correction plate incident surface is rotated in the opposite direction to the band pass filter in accordance with the rotation of the band pass filter, and the correction plate incident surface By changing the incident angle of the laser beam with respect to the laser beam, the optical path of the laser beam is displaced in the direction opposite to the displacement direction of the optical path of the laser beam by the bandpass filter.
Laser beam optical path correction method.
１０ レーザ測距装置
１６ レーザダイオード
２０ 駆動ミラー
２２ 投光レンズ
２４ 測定対象物
３２ 受光レンズ
３４ 集光レンズ
３６ バンドパスフィルタ
３６Ａ フィルタ入射面
３６Ｂ フィルタ射出面
３８ 光路補正板
３８Ａ 補正板入射面
４０ 受光器
４２ 多分割受光素子
４４ フィルタ用モータ
４４Ａ 回動軸
４６ 補正板用モータ
４６Ａ 回動軸
６０ 温度センサ（温度検出部の一例）
７６ 距離算出部
８２ フィルタ回動制御部
８４ 中心波長推定部
８６ フィルタ入射角推定部
９０ 補正板回動制御部
Ｌ１ レーザ光
Ｌ２ 反射レーザ光（測定対象物で反射されたレーザ光の一例）
Ｖ 仮想線
θａ 入射角（フィルタ入射面に対するレーザ光の入射角の一例）
θｃ 入射角（補正板入射面に対するレーザ光の入射角の一例）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser distance measuring device 16 Laser diode 20 Drive mirror 22 Light projection lens 24 Measuring object 32 Light receiving lens 34 Condensing lens 36 Band pass filter 36A Filter entrance surface 36B Filter exit surface 38 Optical path correction plate 38A Correction plate entrance surface 40 Light receiver 42 Multi-divided light receiving element 44 Filter motor 44A Rotating shaft 46 Correction plate motor 46A Rotating shaft 60 Temperature sensor (an example of temperature detector)
76 Distance calculation unit 82 Filter rotation control unit 84 Center wavelength estimation unit 86 Filter incident angle estimation unit 90 Correction plate rotation control unit L1 Laser beam L2 Reflected laser beam (an example of laser beam reflected by the measurement object)
V virtual line θa incident angle (an example of the incident angle of laser light with respect to the filter incident surface)
θc Incident angle (an example of the incident angle of the laser beam with respect to the correction plate incident surface)
Claims (4)
前記レーザダイオードから発光され、測定対象物で反射されたレーザ光を受光する受光器と、
前記測定対象物で反射されたレーザ光が入射されるフィルタ入射面を有し、前記フィルタ入射面に入射されるレーザ光のうち、所定波長のレーザ光を前記受光器側へ透過させると共に、回動に伴って前記フィルタ入射面に対するレーザ光の入射角を変化させて前記受光器側へ透過させる前記所定波長を変更し、かつ、レーザ光の光路を変位させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタを透過したレーザ光が入射される補正板入射面を有し、前記バンドパスフィルタの回動に伴って該バンドパスフィルタとは逆方向へ回動し、前記補正板入射面に対するレーザ光の入射角を変化させ、該レーザ光の光路を前記バンドパスフィルタによる光路の変位方向とは反対方向へ変位させる光路補正板と、
を備えるレーザ測距装置。 A laser diode that emits laser light;
A light receiver that receives the laser light emitted from the laser diode and reflected by the measurement object;
It has a filter incident surface on which the laser light reflected by the measurement object is incident, and transmits laser light having a predetermined wavelength out of the laser light incident on the filter incident surface to the light receiver side. A bandpass filter that changes the predetermined wavelength to be transmitted to the light receiver side by changing an incident angle of the laser light with respect to the filter incident surface with movement, and displaces an optical path of the laser light;
A correction plate incident surface on which the laser beam transmitted through the bandpass filter is incident, and rotates in a direction opposite to the bandpass filter as the bandpass filter rotates, with respect to the correction plate incident surface; An optical path correction plate that changes the incident angle of the laser light and displaces the optical path of the laser light in a direction opposite to the direction of displacement of the optical path by the bandpass filter;
A laser distance measuring device comprising:
前記光路補正板は、前記バンドパスフィルタの回動に伴って回動し、前記仮想線に対する前記バンドパスフィルタとの対称関係を維持する、
請求項１に記載のレーザ測距装置。 The band-pass filter and the optical path correction plate have the same refractive index and thickness, and the light reception from the measurement object between the rotation axes when viewed from the axial direction of the rotation axes parallel to each other. Are arranged symmetrically with respect to a virtual line orthogonal to the optical path of the laser beam toward the container,
The optical path correction plate rotates with the rotation of the bandpass filter, and maintains a symmetrical relationship with the bandpass filter with respect to the virtual line,
The laser range finder according to claim 1.
前記温度検出部で検出された前記レーザダイオードの温度に基づいて、前記レーザダイオードが発光するレーザ光の中心波長を推定する中心波長推定部と、
前記中心波長推定部によって推定されたレーザ光の中心波長に基づいて、前記バンドパスフィルタを回動させるフィルタ回動制御部と、
前記バンドパスフィルタの回動角度に応じて前記光路補正板を回動させる補正板回動制御部と、
を備える請求項１又は請求項２に記載のレーザ測距装置。 A temperature detector for detecting the temperature of the laser diode;
A center wavelength estimating unit for estimating a center wavelength of laser light emitted from the laser diode based on the temperature of the laser diode detected by the temperature detecting unit;
A filter rotation control unit that rotates the bandpass filter based on the center wavelength of the laser light estimated by the center wavelength estimation unit;
A correction plate rotation control unit that rotates the optical path correction plate according to the rotation angle of the bandpass filter;
A laser distance measuring device according to claim 1, comprising:
前記フィルタ回動制御部は、前記フィルタ入射角推定部で推定された入射角に基づいて前記バンドパスフィルタを回動させる、
請求項３に記載のレーザ測距装置。 A filter incident angle estimator for estimating an incident angle of the laser light with respect to the filter incident surface that transmits the center wavelength of the laser light estimated by the central wavelength estimator;
The filter rotation control unit rotates the bandpass filter based on the incident angle estimated by the filter incident angle estimation unit.
The laser distance measuring device according to claim 3.
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