JP2017090137A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集光部材が、測距対象が反射した測距光を十分に集光することができない。【解決手段】測距装置は、筐体と、前記筐体内に設けられ、且つ測距光を投光する光源と、前記筐体内に設けられ、且つ前記光源が投光する前記測距光に光学的作用を加える光学部材と、回転可能に支持され、前記光学部材を通過した前記測距光を前記筐体の外部へ反射する反射面を有する反射部材と、前記光源が投光する前記測距光の投光方向において前記光学部材とは異なる位置に配置された前記測距光の透過を許容する透過部を有し、前記筐体の外部の測距対象によって反射され前記反射面に反射された前記測距光を集光する集光部材と、前記集光部材によって集光された前記測距光を受光して電気信号に変換する受光部材と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、測距装置に関する。

光源がレーザ光等を測距光として測距対象に投光して、測距対象に反射された測距光を受光部材によって受光することによって、測距対象までの距離を測距する測距装置が知られている。

測距装置は、測距光が分散することを抑制して平行光に変換するためのレンズ等の光学部材、及び、受光部材へと測距光を集光する集光部材を有する。

特開２００６−３４９４４９号公報 特開２００５−２２１３３６号公報

しかしながら、従来の測距装置では、光学部材と集光部材とがほぼ重なるように配置されているので、通常、円形状の集光レンズ等によって構成される集光部材の一部を削って光を透過させる部分円形状の集光部材を用いている。このような集光部材は、測距対象が反射した測距光を十分に集光することができないといった課題がある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の測距装置は、筐体と、前記筐体内に設けられ、且つ測距光を投光する光源と、前記筐体内に設けられ、且つ前記光源が投光する前記測距光に光学的作用を加える光学部材と、回転可能に支持され、前記光学部材を通過した前記測距光を前記筐体の外部へ反射する反射面を有する反射部材と、前記光源が投光する前記測距光の投光方向において前記光学部材とは異なる位置に配置され、前記測距光の透過を許容する透過部を有し、且つ前記筐体の外部の測距対象によって反射され前記反射面に反射された前記測距光を集光する集光部材と、前記集光部材によって集光された前記測距光を受光して電気信号に変換する受光部材と、を備える。

このように、測距装置は、光学部材と透過部とを異なる位置に配置しているので、透過部の大きさに規制がない。従って、光学部材よりも透過部を小さくできるので、光を集光可能な集光部材の領域を大きくすることができる。この結果、集光部材が十分に測距光を集光できるので、測距装置は測距性能を向上させることができる。

上述の測距装置において、前記透過部は、前記集光部材の外周部に設けられた切欠きであってもよい。これにより、測距装置は、透過部をより容易に設けることができる。

上述の測距装置において、前記光学部材は、前記測距光の分散を抑制するレンズであってもよい。これにより、測距装置は、光学部材によって測距光が分散することを抑制して、より効率よく測距光を測距に用いることができる。

上述の測距装置において、前記反射部材は、複数の反射面を有し、前記反射部材の回転方向における前記測距光の断面の長さを、前記回転方向と直交する方向における前記測距光の長さよりも短くする絞りを更に備えてもよい。これにより、測距装置は、複数の反射面間の境界に測距光が投光されて、測距できない時間を短くすることができる。

上述の測距装置において、前記反射部材は、複数の反射面を有し、前記透過部の周囲に設けられた前記測距光を遮光する遮光部を更に備え、前記遮光部及び前記透過部は、前記反射部材の回転方向における前記測距光の断面の長さを、前記回転方向と直交する方向における前記測距光の長さよりも短くしてもよい。これにより、測距装置は、遮光部及び透過部によって、複数の反射面間の境界に測距光が投光されて、測距できない時間を短くすることができる。

図１は、第１実施形態の測距装置の全体構成を説明する縦断面図である。 図２は、反射部材の斜視図である。 図３は、集光部材の斜視図である。 図４は、光学部材と集光部材の透過部との位置関係を説明する平面図である。 図５は、測距光の軌跡及び測距範囲を説明する平面図である。 図６は、測距光の軌跡及び測距範囲を説明する正面図である。 図７は、変形例１の反射部材の斜視図である。 図８は、変形例２の測距装置の全体構成を説明する断面図である。 図９は、変形例３の測距装置の全体構成を説明する断面図である。 図１０は、第２実施形態の測距装置の全体構成を説明する断面図である。 図１１は、第２実施形態の集光部材の斜視図である。 図１２は、第２実施形態の集光部材の平面図である。 図１３は、変形例４による測距装置の全体構成を説明する断面図である。 図１４は、変形例５による光源及び絞りの配置を説明する図である。 図１５は、変形例６による光源を説明する図である。 図１６は、変形例７による回転部の回転軸を説明する図である。 図１７は、第３実施形態の測距装置の全体構成を説明する断面図である。

以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。

実施形態の測距装置は、光学部材と、集光部材との位置をずらすことによって、集光部材が集光可能な光を増加させて、測距対象が反射した光をより効率よく集光して、測距可能な領域を増加させる。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の測距装置１０の全体構成を説明する縦断面図である。図１は、測距対象の方向を前方とした場合、測距装置１０を側方から見た図である。測距装置１０は、例えば、自動車等の外周部に設けられ、周囲の人及び物等の測距対象までの距離を測距する。

図１に示すように、第１実施形態の測距装置１０は、筐体１２と、光源１４と、光学部材１６と、反射部材１８と、回転部２０と、集光部材２２と、受光部材２４と、制御部２６とを備える。

筐体１２は、本体部３０と、筐体窓３２とを有する。

本体部３０は、例えば、樹脂によって構成されている。本体部３０は、中空の立体形状に形成されている。本体部３０は、光源１４、光学部材１６、反射部材１８、回転部２０、集光部材２２、及び、受光部材２４を収容して保持する。本体部３０は、光源１４及び受光部材２４を保持する保持部材３４、３６を有する。

筐体窓３２は、本体部３０を構成する面のうち、測距光ＲＬが透過する領域に設けられている。筐体窓３２は、測距光ＲＬを透過可能な樹脂またはガラス等によって構成されている。尚、筐体窓３２は、開口していてもよい。

光源１４は、測距対象までの距離を測定するための測距光ＲＬを投光する。光源１４は、保持部材３４に保持且つ固定されて、筐体１２内に設けられている。光源１４は、半導体レーザ素子等のレーザ光を投光可能なレーザ装置を有する。光源１４は、制御部２６からの投光信号に基づいて、測距光ＲＬとして矢印ＡＷ１で示す方向にレーザ光を投光する。当該一の方向を投光方向とする。本実施形態の投光方向は鉛直方向に平行とし、下方とする。また、投光方向に対して垂直な方向を水平方向とする。水平方向のうち、矢印ＡＷ２で示す方向を測距対象の方向（以下、測距方向）とする。より厳密には、測距方向は、平面視において、扇形に広がる測距範囲のうち、中心線に沿った方向である。

光学部材１６は、測距光ＲＬに光学的作用を加えて、反射部材１８へと投光する。光学的作用の一例は、屈折である。光学部材１６は、光源１４が投光する往路の測距光ＲＬの投光方向上に配置されている。即ち、光学部材１６は、測距光ＲＬの進路上に配置されている。尚、以下の説明において、測距光ＲＬが測距対象に達するまでの進路を往路とし、測距光ＲＬが測距対象に反射された以降の進路を復路とする。光学部材１６は、投光方向上において、集光部材２２よりも光源１４に近い位置に配置されている。光学部材１６の一例は、コリメータレンズである。光学部材１６は、測距光ＲＬを屈折させて平行光に変換して反射部材１８へと投光する。これにより、光学部材１６は、測距光ＲＬの分散（または拡散）を抑制する。

反射部材１８は、光源１４が投光する測距光ＲＬを筐体１２の外部の測距対象へと反射するとともに、測距対象によって反射された測距光ＲＬを集光部材２２及び受光部材２４の方向へと反射する。反射部材１８は、筐体１２内に設けられている。反射部材１８は、光源１４から投光された測距光ＲＬの進路上に配置されている。反射部材１８は、光源１４から投光されて、光学部材１６を通過して平行光にされた測距光ＲＬを受光する。反射部材１８は、例えば、受光した測距光ＲＬを偏向可能なポリゴンミラーによって構成される。反射部材１８は、測距光ＲＬを筐体１２の外部の測距対象へと反射する複数の反射面４０ａ及び反射面４０ｂを有する。反射面４０ａ、４０ｂは、金属等の反射率の高い材料からなる。

反射面４０ａ、４０ｂは、光源１４が投光した往路の測距光ＲＬの進行方向（即ち、投光方向）に対して傾斜している。反射面４０ａ、４０ｂは、往路の測距光ＲＬを測距対象が存在する外部へと反射する。また、反射面４０ａ、４０ｂは、外部の測距対象によって反射された復路の測距光ＲＬの進行方向に対して傾斜している。反射面４０ａ、４０ｂは、復路の測距光ＲＬを、集光部材２２及び受光部材２４の方向へと反射する。

図１に示す例では、反射部材１８は、２面の反射面４０ａ、４０ｂを有する。反射面４０ａ、４０ｂを２面とすることで、３面以上とする場合に比べて、水平方向の測距範囲を大きくすることができる。反射面４０ａの傾斜角θａは、反射面４０ｂの傾斜角θｂと異なる。尚、傾斜角θａ、θｂは、後述する回転軸４６と反射面４０ａ、４０ｂとの間の角度である。本実施形態では、傾斜角θａは、傾斜角θｂよりも大きい。

図２は、反射部材１８の斜視図である。図２に示すように、反射部材１８は、平面視において、円形状に構成されている。反射部材１８は、中心軸に対して傾斜する方向に沿って一部が除去された部分円柱形状に構成されている。反射部材１８は、円柱形状から除去されることによって形成された面を反射面４０ａ、４０ｂとして機能させている。部分円柱形状に構成された反射部材１８の中心軸は、回転軸４６の中心軸と一致する。

反射面４０ａ、４０ｂは、反射部材１８の周方向に沿って配置されている。反射面４０ａ、４０ｂは、回転軸４６の方向から見た平面視において、ほぼ扇状に構成されている。反射面４０ａと反射面４０ｂとの境界は、反射部材１８のほぼ径方向に沿う。反射面４０ａの面積は、反射面４０ｂの面積と異なる。これにより、反射面４０ａによって反射された測距光ＲＬが走査する領域（または、長さ）は、反射面４０ｂによって反射された測距光ＲＬが走査する領域（または、長さ）と異なる。本実施形態では、反射面４０ａの面積は、反射面４０ｂの面積よりも小さい。

反射部材１８は、補正面４２を更に有する。補正面４２は、光源１４から投光された測距光ＲＬを外部に反射することなく、受光部材２４へと反射する。これにより、制御部２６は、光源１４と受光部材２４との距離（以下、補正距離）を測定することができる。制御部２６は、測距対象までの距離を測定した値から補正距離を減算することにより、より正確な測距を可能とする。

図１に戻って、回転部２０は、反射部材１８を回転可能に支持するとともに、回転させる。回転部２０は、基台４４と、回転軸４６と、駆動部材４８とを有する。

基台４４は、筐体１２の一面（例えば、底面）に固定されている。

回転軸４６は、円柱形状に形成されている。回転軸４６は、基台４４に回転可能に支持されている。回転軸４６は、光源１４が投光する測距光ＲＬの投光方向に対して傾斜している。例えば、回転軸４６は、鉛直方向に対して傾斜し、かつ、測距対象の方向（即ち、筐体窓３２の方向）へ傾斜している。回転軸４６は、反射部材１８を支持している。これにより、反射部材１８は、回転軸４６によって回転可能に基台４４及び筐体１２に支持される。回転軸４６は、例えば、反射部材１８の中心軸に沿って固定されている。

駆動部材４８は、例えば、モータによって構成されている。駆動部材４８は、制御部２６が出力した駆動信号に基づいて、回転駆動力を回転軸４６に出力する。これにより、駆動部材４８は、回転軸４６とともに反射部材１８を、回転軸４６の中心軸の周りで回転させる。

集光部材２２は、復路の測距光ＲＬを受光部材２４へと集光する。集光部材２２は、反射部材１８の反射面４０ａ、４０ｂによって反射された測距光ＲＬの進路上に配置されている。集光部材２２は、筐体１２の外部の測距対象によって反射され反射部材１８によって反射された測距光ＲＬを受光する。集光部材２２は、投光方向に対して、ほぼ垂直に配置されている。集光部材２２は、光を集光可能な集光レンズによって構成されている。集光部材２２は、例えば、フレネルレンズによって構成されている。集光部材２２は、受光した測距光ＲＬを集光して、受光部材２４へと投光する。

集光部材２２は、外周部に透過部５０を有する。透過部５０は、集光部材２２の外周部のうち、測距対象側に設けられている。光学部材１６及び透過部５０は、光源１４から投光方向に沿って延びる一の直線上に配置されている。透過部５０は、光源１４が投光する測距光ＲＬの投光方向において、光学部材１６と異なる位置に配置されている。透過部５０は、例えば、光学部材１６よりも投光方向の下流側に、配置されている。

図３は、集光部材２２の斜視図である。図３に示すように、集光部材２２は、ほぼ円板状に構成されている。透過部５０は、集光部材２２の外周部の一部を除去して、集光部材２２の外周部に設けられた切欠きによって構成されている。透過部５０の外周側は、開口している。透過部５０は、平面視において、Ｕ字状に形成されている。集光部材２２の径方向に沿った透過部５０の長さは、集光部材２２の周方向に沿った透過部５０の長さよりも長い。

透過部５０は、光源１４から投光されて反射部材１８へと進行する測距光ＲＬに光学的作用を加えることなく、測距光ＲＬの透過（または通過）を許容する。即ち、透過部５０は、測距光ＲＬを屈折による集光及び分散等させることなく透過させる。

集光部材２２は、透過部５０の周囲に形成された遮光部５２を有する。遮光部５２は、光を遮光及び吸収可能な材料によって構成されている。例えば、遮光部５２は、光を反射しない黒い部材、例えば、黒色の塗料によって構成されている。これにより、遮光部５２は、筐体１２の内面等によって反射された測距光ＲＬ等の測距に不要な光を吸収して、受光部材２４が当該光を受光することを抑制する。

遮光部５２が光を遮光するので、透過部５０及び遮光部５２は、光源１４から投光された往路の測距光ＲＬの絞りとしても機能する。ここで、透過部５０及び遮光部５２は、集光部材２２の径方向に長く、周方向に短い形状である。従って、透過部５０及び遮光部５２は、投光方向に対して垂直な面に沿った測距光ＲＬの断面を、集光部材２２の径方向に長く、周方向に短い形状に絞って、反射部材１８へと投光する。換言すれば、透過部５０及び遮光部５２は、反射部材１８の回転方向における測距光ＲＬの断面の長さが、当該回転方向と直交する方向における測距光ＲＬの断面の長さよりも短くなるように、測距光ＲＬを絞る。反射部材１８の回転方向は、平面視における反射部材１８の周方向でもある。反射部材１８の回転方向と直交する方向は、平面視における反射部材１８の径方向でもある。従って、反射部材１８は、反射面４０ａ、４０ｂ間の境界と交差（例えば、直交）する方向の長さが短い測距光ＲＬを受光することになる。

図４は、光学部材１６と集光部材２２の透過部５０との位置関係を説明する平面図である。図４に示すように、平面視において、光学部材１６は、集光部材２２の透過部５０と重なるように配置されている。光学部材１６及び透過部５０は、投光方向と直交する方向において、同じ位置に配置されている。

これにより、光学部材１６及び透過部５０が投光方向において同じ位置に配置されていた場合、当然、光学部材１６の平面積よりも透過部５０の平面積を大きくしなければならなかった規制がなくなる。従って、透過部５０の平面積を、光学部材１６の平面積よりも小さくすることができる。この結果、透過部５０以外の領域によって構成される集光部材２２が測距光ＲＬを集光可能な領域が大きくなる。

また、透過部５０は、集光部材２２の外周部のうち、測距対象側に設けられている。これにより、光源１４及び光学部材１６を、受光部材２４よりも測距対象側に配置して、往路の測距光ＲＬを筐体窓３２に近い反射面４０ａ、４０ｂの外周部で反射することができる。従って、往路の測距光ＲＬが通過する筐体窓３２の領域が小さくなる。この結果、筐体窓３２を小さくできるので、筐体窓３２によって反射された測距光ＲＬが、反射部材１８によって反射されて受光部材２４によってノイズとして受光されることを抑制しつつ、デザイン性を向上できる。

図１に戻って、受光部材２４は、復路の測距光ＲＬを電気的な信号に変換する。受光部材２４は、保持部材３６に保持されて、筐体１２に対して固定されている。受光部材２４は、光源１４の近傍に固定されている。これにより、筐体１２が複数の部品によって構成されている場合でも、受光部材２４は、光源１４と筐体１２の同一の部品に組み付けることができる。受光部材２４は、例えば、集光部材２２の中心軸上に配置されている。受光部材２４は、集光部材２２の中心軸上である焦点の近傍に配置してもよい。受光部材２４は、例えば、アバランシェフォトダイオード等の受光した光を電気信号に変換するフォトダイオードである。受光部材２４は、測距対象によって反射され反射部材１８によって反射された後、集光部材２２によって集光された測距光ＲＬを受光する。受光部材２４は、当該測距光ＲＬを電気的な信号である受光信号に変換して、制御部２６へ出力する。

制御部２６は、測距装置１０の制御全般を司る。制御部２６は、ＣＰＵまたは回路等の演算可能な演算装置及びデータを記憶可能な記憶装置等を有する。制御部２６は、予め設定された条件に基づいて、光源１４及び駆動部材４８を制御するとともに、受光部材２４から受光信号を取得して、測距対象までの距離を測距する。

次に、上述した測距装置１０の測距動作を説明する。

図５は、測距光ＲＬの軌跡及び測距範囲を説明する平面図である。図６は、測距光ＲＬの軌跡及び測距範囲を説明する正面図である。尚、図６は、測距対象から測距装置１０を見た正面図である。図５及び図６において、実線は反射面４０ａによって反射された測距光ＲＬａを示し、点線は反射面４０ｂによって反射された測距光ＲＬｂを示す。

制御部２６は、光源１４に投光信号を出力する。例えば、制御部２６は、一定の時間間隔でパルス状の投光信号を出力する。また、制御部２６は、回転部２０の駆動部材４８へ駆動信号を出力する。

光源１４は、一定の時間間隔で投光信号を取得すると、当該時間間隔で周期的に測距光ＲＬとしてレーザ光を光学部材１６へと投光する。光学部材１６は、光源１４が投光した測距光ＲＬを平行光に変換して、反射部材１８の方向へと投光する。測距光ＲＬは、集光部材２２の透過部５０を透過して、反射部材１８へと達する。

一方、駆動部材４８は、駆動信号を取得すると、回転軸４６を回転させることにより、回転軸４６の周りで反射部材１８を回転させる。

反射部材１８は、光学部材１６によって平行光に変換された測距光ＲＬを反射面４０ａ、４０ｂによって反射する。ここで、反射部材１８の反射面４０ａ、４０ｂは、回転軸４６の周りで回転しているので、図５に示すように、水平方向において、異なる位置へと測距光ＲＬを反射する。これにより、測距装置１０は、測距光ＲＬを水平方向で移動させつつ、測距対象までの距離を測距する。

ここで、透過部５０は、集光部材２２の外周部のうち、測距対象側に設けられている。これにより、反射部材１８は往路の測距光ＲＬを周方向の長さの長い反射面４０ａ、４０ｂの外周部で往路の測距光ＲＬを反射するので、水平方向における測距範囲Ａｒａ、Ａｒｂを大きくできる。

反射面４０ｂの面積は、反射面４０ａの面積よりも大きい。従って、反射面４０ｂによって反射される測距光ＲＬによる測距範囲Ａｒｂは、反射面４０ａによって反射された測距光ＲＬによる測距範囲Ａｒａよりも大きい。

傾斜角θａは、傾斜角θｂよりも大きい。従って、図６に示すように、反射面４０ｂは、ほとんどの測距位置において、反射面４０ａよりも下方に測距光ＲＬを反射する。例えば、反射面４０ｂは、測距光ＲＬの一部が地面ＧＲに達するように、下方へと反射する。一方、反射面４０ａは、例えば、測距光ＲＬが地面ＧＲに達しないように、かつ、ほとんどの測距光ＲＬが一般的な人間の身長よりも上方にならない程度に上方へ反射する。

回転軸４６が、光源１４が投光する測距光ＲＬの投光方向に対して傾斜している。従って、回転している反射面４０ａと測距光ＲＬとの間の角度が、変化する。同様に、回転している反射面４０ｂと測距光ＲＬとの間の角度が、変化する。これにより、反射面４０ａに反射された測距光ＲＬによる測距位置は、下方に突出した湾曲した軌跡に沿って、移動する。同様に、反射面４０ｂに反射された測距光ＲＬによる測距位置は、下方に突出した湾曲した軌跡に沿って、移動する。

透過部５０は、集光部材２２の径方向に長い形状を有するので、透過する測距光ＲＬの断面を集光部材２２の径方向に長い形状とする。換言すれば、透過部５０は、反射部材１８の回転方向における測距光ＲＬの断面の長さを、反射部材１８の回転方向と直交する方向における測距光ＲＬの長さより短くする。これにより、進行方向と垂直な面に沿った測距光ＲＬの断面の形状が、反射面４０ａ、反射面４０ｂ及び補正面４２との間の境界に沿って長く、境界と直交する方向に短くなる。これにより、測距光ＲＬが当該境界を跨いでいる間の測距できない時間が短くなる。

測距光ＲＬは、測距対象によって反射された後、反射部材１８へと達する。反射部材１８は、反射面４０ａまたは反射面４０ｂによって、測距光ＲＬを集光部材２２へと反射する。集光部材２２は、測距光ＲＬを集光して、受光部材２４へと投光する。受光部材２４は、測距光ＲＬを電気的な受光信号に変換して、制御部２６へ出力する。

制御部２６は、光源１４が測距光ＲＬを投光してから受光部材２４が測距光ＲＬを受光するまでの時間から測距対象までの距離を算出する。また、制御部２６は、反射部材１８の回転位置から、反射面４０ａ、４０ｂによって反射された測距光ＲＬが進行する方向を算出して、測距対象の位置及び高さを算出する。

上述したように、測距装置１０では、光学部材１６が、投光方向において、透過部５０と異なる位置に配置されている。これにより、透過部５０の平面積の大きさを、光学部材１６の平面積の大きさよりも大きくする必要がないので、例えば、透過部５０の平面積を透過させる測距光ＲＬの大きさより小さくすることができる。従って、透過部５０が形成される集光部材２２において、測距光ＲＬを集光可能な領域を大きくすることができるので、受光部材２４が集光部材２２によって集光された測距光ＲＬをより多く受光して、測距装置１０は、測距性能を向上させることができる。

測距装置１０では、透過部５０を切欠きによって構成しているので、集光部材２２の外周部に透過部５０を容易に設けることができる。更に、透過部５０を集光部材２２に設けることによって、測距対象へと投光される測距光ＲＬの進路と、受光する測距光ＲＬの進路をより近づけることができる。これにより、集光部材２２は、透過部５０を透過した後、測距対象によって反射された測距光ＲＬをより広い領域に対して受光し、かつ、より効率よく受光して、受光部材２４へと集光することができる。この結果、測距装置１０は、反射される測距光ＲＬの光量が少ない遠方の測距対象の測距性能を向上させるとともに、測距の難しい近距離領域の死角をより低減することができる。

測距装置１０では、光学部材１６が、測距光ＲＬの分散を抑制するので、測距光ＲＬをより効率よく利用することができる。

測距装置１０では、切欠きにより構成される透過部５０及び遮光部５２が、反射部材１８の回転方向における測距光ＲＬの断面の長さを、反射部材１８の回転方向と直交する方向における測距光ＲＬの断面の長さより短くする。これにより、測距光ＲＬが、反射面４０ａ、４０ｂの境界を跨いでいる間の測距できない時間を短くすることができるので、測距可能な範囲をより大きくすることができる。

上述したように、測距装置１０では、反射部材１８に面積の異なる反射面４０ａ、４０ｂを設けているので、反射面４０ａによって反射された測距光ＲＬによる測距範囲Ａｒａと、反射面４０ｂによって反射された測距光ＲＬによる測距範囲Ａｒｂとを異ならせることができる。これにより、測距装置１０は、各反射面４０ａ、４０ｂによる測距範囲の自由度を向上させることができる。

測距装置１０では、回転軸４６が投光方向に対して傾斜しているので、回転軸４６の周りで回転する反射面４０ａ、４０ｂによって反射された測距光ＲＬの走査面を鉛直方向に湾曲させることができる。更に、回転軸４６が、鉛直方向に傾斜して、かつ、測距対象側へ傾斜しているので、測距光ＲＬの走査面を下方に突出した凸状に湾曲させることができる。これにより、測距装置１０は、水平方向の１回の測距光ＲＬの走査によって、前方及び側方の測距対象を検出できるとともに、高さの異なる測距対象を検出して測距できる。

測距装置１０では、光源１４の投光方向に対して回転軸４６を傾斜させて走査面を湾曲させているので、光源１４または受光部材２４を回転軸４６に対して傾斜させる場合に比べて、傾斜角度を小さく、例えば、１／２にすることができる。これにより、測距装置１０は、小型化を実現するとともに、自動車等に設けた場合における自動車からの飛び出し量を小さくできる。

測距装置１０では、反射部材１８に２面の反射面４０ａ、４０ｂを設けているので、３面以上の反射面を設ける場合に比べて、水平方向の測距範囲を増加させるとともに、反射面４０ａ、４０ｂ間の境界における測距できない時間を低減できる。

＜変形例１＞
図７は、変形例１の反射部材１１８の斜視図である。図７に示すように、変形例１の反射部材１１８は、３面の反射面１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃと、補正面４２とを有する。反射面１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、それぞれ面積が異なる。反射面１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、回転軸４６との間の角度である傾斜角がそれぞれ異なる。変形例１の反射部材１１８は、測距光ＲＬの走査方向と交差（例えば、直交）する方向において、３個所で測距光ＲＬを走査させることができる。これにより、反射部材１１８は、例えば、走査方向と交差する方向の測距性能を向上させることができる。

＜変形例２＞
図８は、変形例２の測距装置２１０の全体構成を説明する断面図である。図８に示すように、測距装置２１０は、受光用反射部材２６０を有する。受光用反射部材２６０は、例えば、全反射ミラーである。受光用反射部材２６０は、集光部材２２２によって集光された復路の測距光ＲＬの進路上に配置されている。受光部材２４は、受光用反射部材２６０によって反射された測距光ＲＬの進路上に配置されている。変形例２の測距装置２１０では、受光用反射部材２６０が、集光部材２２２によって集光された測距光ＲＬを、受光部材２４へと反射する。受光部材２４は、受光用反射部材２６０によって反射された測距光ＲＬを受光信号に変換して制御部２６へ出力する。

変形例２の測距装置２１０では、受光用反射部材２６０によって、受光部材２４の配置の自由度を向上させることができる。例えば、受光部材２４を光源１４よりも反射部材１８側に配置することにより、測距装置２１０の高さを小さくして、小型化を実現できる。

＜変形例３＞
図９は、変形例３の測距装置３１０の全体構成を説明する断面図である。図９に示すように、集光部材３２２を外周部に透過部３５０が形成された凸レンズによって構成してもよい。透過部３５０は、集光部材３２２の外周部を一部削除した切欠きによって構成される。

＜第２実施形態＞
図１０は、第２実施形態の測距装置４１０の全体構成を説明する断面図である。図１１は、第２実施形態の集光部材４２２の斜視図である。図１２は、第２実施形態の集光部材４２２の平面図である。

図１０に示すように、第２実施形態の測距装置４１０は、集光部材４２２を備える。図１１及び図１２に示すように、集光部材４２２は、集光ミラー面４２３を有する。集光ミラー面４２３は、反射率の高い金属等によって構成されている。集光ミラー面４２３は、湾曲した曲面に構成されている。これにより、集光ミラー面４２３は、測距光ＲＬを集光しつつ、受光部材２４へと向けて反射する。集光部材４２２の外周部には、切欠きによって構成される透過部４５０が形成されている。透過部４５０は、往路の測距光ＲＬを透過する。第２実施形態においても、透過部４５０は、投光方向において、光学部材１６と異なる位置に配置されている。

＜変形例４＞
図１３は、変形例４による測距装置５１０の全体構成を説明する断面図である。図１３に示すように、変形例４による測距装置５１０は、受光用反射部材５６０を有する。受光用反射部材５６０は、例えば、全反射ミラーである。受光用反射部材５６０は、集光部材４２２によって集光された復路の測距光ＲＬの進路上に配置されている。受光部材２４は、受光用反射部材５６０によって反射された測距光ＲＬの進路上に配置されている。

変形例４の測距装置５１０では、受光用反射部材５６０が、集光部材４２２によって反射され、かつ、集光された測距光ＲＬを、受光部材２４へと反射する。受光部材２４は、受光用反射部材５６０によって反射された測距光ＲＬを受光信号に変換して制御部２６へ出力する。

変形例４の測距装置５１０では、受光用反射部材５６０によって、受光部材２４の配置の自由度を向上させることができる。例えば、受光部材２４を空きスペースに配置することにより、測距装置５１０の小型化を実現できる。

＜変形例５＞
図１４は、変形例５による光源１４及び絞り６２の配置を説明する図である。上述の実施形態では、透過部５０及び遮光部５２を絞りとして機能させたが、絞り６２を別に設けてもよい。例えば、絞り６２は、光学部材１６と集光部材２２の透過部５０との間であって、往路の測距光ＲＬの進路上に配置される。絞り６２は、複数の反射面４０ａ、４０ｂを有する反射部材１８の回転方向における測距光ＲＬの断面の長さを、回転方向と直交する方向の測距光ＲＬの断面の長さよりも短くするように、測距光ＲＬを絞る。

＜変形例６＞
図１５は、変形例６による光源１４を説明する図である。図１５に示すように、光源１４が、鉛直方向に対して傾斜させた投光方向に測距光ＲＬを投光するようにしてもよい。
例えば、光源１４は、鉛直方向に対して傾斜させ、かつ、測距対象の方向に傾斜した投光方向へ測距光ＲＬを投光してもよい。この場合、回転軸４６は、鉛直方向に平行であってもよく、傾斜していてもよい。これにより、例えば、回転軸４６を鉛直方向に平行に配置した場合、回転に伴う回転部２０の破損を抑制することができる。

＜変形例７＞
図１６は、変形例７による回転部２０の回転軸４６を説明する図である。図１６は、測距対象側から見た測距装置７１０の主要部の図である。回転部２０の回転軸４６は、測距方向と交差（例えば、直交）する方向に傾斜させてもよい。これにより、測距装置７１０は、測距光ＲＬの走査線を右上がりまたは左上がり等の曲線状にすることができるとともに、測距方向と交差する方向のいずれかに測距光の測距範囲を偏らせることができる。例えば、２個の測距装置７１０が自動車の前端の左側及び右側に設けられている場合、左側に設けられている測距装置７１０の測距範囲を自動車の左前方に偏らせ、右側に設けられている測距装置７１０の測距範囲を自動車の右前方に偏らせることができる。この結果、左右の測距装置７１０の重複する測距範囲を低減して、２個の測距装置７１０による測距範囲を広げることができる。尚、光源１４の投光方向を、測距方向と交差（例えば、直交）する方向に傾斜させてもよい。

＜第３実施形態＞
図１７は、第３実施形態の測距装置６１０の全体構成を説明する断面図である。図１７に示すように、第３実施形態の測距装置６１０は、反射部材６１８を備える。反射部材６１８は、１枚の反射面６４０を有する。これにより、測距装置６１０は、反射部材６１８の構成を簡略化することができる。

本発明の実施形態及び変形例を説明したが、これらの実施形態及び変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

上述の各実施形態及び変形例における構成の配置、形状、個数等は適宜変更してよい。また、各実施形態及び変形例は適宜組み合わせてもよい。

上述の実施形態及び変形例では、制御部２６が、測距装置１０の内部に設けられている例を示したが、制御部２６は測距装置１０の外部に設けてもよく、測距装置１０とは別にしてもよい。

上述の実施形態及び変形例では、透過部５０を切欠きとして構成したが、透過部５０は、測距光ＲＬを、例えば屈折等の光学的作用を加えることなく透過するように構成すればよい。従って、透過部５０は、両面が測距光ＲＬの投光方向（即ち、進行方向）に対して垂直な面を有し光を透過可能な材料によって構成してもよい。

上述の実施形態及び変形例では、集光部材２２、３２２、４２２をフレネルレンズ、凸レンズ及び集光ミラーで構成する例を示したが、集光部材は集光可能な他の光学部品で構成してもよい。例えば、集光部材は、屈折レンズ、自由曲面レンズ等によって構成してもよい。

上述した実施形態及び変形例では、反射部材が１面から３面の反射面を有する例を挙げたが、反射部材は４面以上の反射面を有してもよい。また、反射部材が複数の反射面を有する場合、モータ等の駆動部材による回転動作中に回転ムラ及び振動が生じない程度に、反射面の面積等によってバランスを調整することが好ましい。

上述の実施形態では、レーザ装置を有する光源を例に挙げたが、光源にはＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等を設けてもよい。

１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０…測距装置、１４…光源、１６…光学部材、１８、１１８、６１８…反射部材、２０…回転部、２２、３２２、４２２…集光部材、２４…受光部材、４０ａ、４０ｂ、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、６４０…反射面、４６…回転軸、４８…駆動部材、５０、３５０、４５０…透過部、５２…遮光部、６２…絞り、ＲＬ…測距光

Claims (5)

1. 筐体と、
   前記筐体内に設けられ、且つ測距光を投光する光源と、
   前記筐体内に設けられ、且つ前記光源が投光する前記測距光に光学的作用を加える光学部材と、
   回転可能に支持され、前記光学部材を通過した前記測距光を前記筐体の外部へ反射する反射面を有する反射部材と、
   前記光源が投光する前記測距光の投光方向において前記光学部材とは異なる位置に配置され、前記測距光の透過を許容する透過部を有し、且つ前記筐体の外部の測距対象によって反射され前記反射面に反射された前記測距光を集光する集光部材と、
   前記集光部材によって集光された前記測距光を受光して電気信号に変換する受光部材と、
   を備える測距装置。
2. 前記透過部は、前記集光部材の外周部に設けられた切欠きである
   請求項１に記載の測距装置。
3. 前記光学部材は、前記測距光の分散を抑制するレンズである
   請求項１または２に記載の測距装置。
4. 前記反射部材は、複数の反射面を有し、
   前記反射部材の回転方向における前記測距光の断面の長さを、前記回転方向と直交する方向における前記測距光の長さよりも短くする絞りを更に備える
   請求項１から３のいずれか１項に記載の測距装置。
5. 前記反射部材は、複数の反射面を有し、
   前記透過部の周囲に設けられた前記測距光を遮光する遮光部を更に備え、
   前記遮光部及び前記透過部は、前記反射部材の回転方向における前記測距光の断面の長さを、前記回転方向と直交する方向における前記測距光の長さよりも短くする請求項２に記載の測距装置。

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