JP2017106754A - Measurement device - Google Patents

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瀬戸野 真吾
Shingo Setono
真吾 瀬戸野
村山 学
Manabu Murayama
学 村山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measurement device capable of reducing the chances of allowing a high-power laser light to exit in a certain direction even if a maximum swing angle of a swinging mirror is varied.SOLUTION: A measurement device 100 is configured to scan light emitted by a light transmitter 20 and reflected by a swinging mirror 30 in a fixed space and to receive at a light receiver 21 the light reflected from an object 80 located within the space, and includes a mirror controller 2 configured to make the swinging mirror 30 swing in such a way that a swing angle of the swinging mirror 30 periodically varies, and a light controller 3 configured to vary flux of the light emitted by the light transmitter 20 in conjunction with the swinging motion of the swinging mirror 30.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、レーザー光により一定範囲の空間を走査(スキャン)してその空間内の物体までの距離を計測する測定装置に関する。   The present invention relates to a measurement apparatus that scans a space in a certain range with a laser beam and measures a distance to an object in the space.

従来、レーザー光を揺動ミラーで反射して空間を走査する測定装置において、揺動ミラーの最大振れ角を可変にした上で最大振れ角の検出精度を維持すべく、レーザー光の反射光を受光する受光部の位置を変更する技術が知られている(特許文献1参照)。共振型揺動ミラーを用いた走査の場合には、揺動ミラーの最大振れ角が異なっても共振周波数が変わらず時間分解能が一定となる。このため、揺動ミラーの最大振れ角を可変にすることで、例えば、まず最大振れ角を大きくして広範囲を粗く測定し、その後に最大振れ角を小さくして空間分解能を高めて、気になる部分的範囲を集中的に測定する等の応用が可能となる。共振型揺動ミラーを用いた走査の場合においてレーザー光(レーザースポット)の位置は、時間を変数とした正弦関数(正弦波)で表される。即ち、レーザー光が走査範囲の端(最大振れ角)付近に来たとき、レーザー光の移動速度は遅くなり、単位時間当たりの単位長に照射されるレーザーパワーが大きくなる。このため、一定方向に高パワーのレーザー光が出射され得る。高パワーのレーザー光が人に向かう危険性を減少させるための技術として、レーザー光等の光ビームで走査するスキャナにおいて、出て行く光ビームの最大走査角を制限する光阻止板を固定的に設ける技術が知られている(特許文献2参照)。   Conventionally, in a measuring device that reflects a laser beam by a oscillating mirror and scans the space, the reflected light of the laser beam is used to maintain the detection accuracy of the maximum oscillating angle while changing the maximum oscillating angle of the oscillating mirror. A technique for changing the position of a light receiving unit that receives light is known (see Patent Document 1). In the case of scanning using a resonance type oscillating mirror, the resonance frequency does not change and the time resolution is constant even if the maximum oscillation angle of the oscillating mirror is different. For this reason, by making the maximum swing angle of the oscillating mirror variable, for example, the maximum swing angle is first increased to measure a wide range roughly, and then the maximum swing angle is decreased to increase the spatial resolution. Application such as intensive measurement of a partial range becomes possible. In the case of scanning using a resonant oscillating mirror, the position of the laser beam (laser spot) is represented by a sine function (sine wave) with time as a variable. That is, when the laser beam comes near the end of the scanning range (maximum deflection angle), the moving speed of the laser beam becomes slow, and the laser power irradiated to the unit length per unit time increases. For this reason, high-power laser light can be emitted in a certain direction. As a technique to reduce the danger of high-power laser light to humans, in a scanner that scans with a light beam such as laser light, a light blocking plate that limits the maximum scanning angle of the outgoing light beam is fixed. The technique to provide is known (refer patent document 2).

特開2012−220795号公報JP 2012-22095 A 特開平06−236450号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-236450

しかしながら、特許文献2の技術では、光阻止板の位置が固定されているため、揺動ミラーの最大振れ角を可変にした場合には、揺動ミラーの最大振れ角次第ではその最大振れ角付近で高パワーのレーザー光が測定装置から出射されることを一切阻止できない。   However, in the technique of Patent Document 2, since the position of the light blocking plate is fixed, when the maximum deflection angle of the oscillating mirror is made variable, the vicinity of the maximum deflection angle depends on the maximum deflection angle of the oscillating mirror. Therefore, it is impossible to prevent high-power laser light from being emitted from the measuring device.

そこで、本発明は、揺動ミラーの最大振れ角を変動させたとしても、一定方向へ高パワーのレーザー光が出射することを減少させ得る測定装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a measuring apparatus that can reduce the emission of high-power laser light in a certain direction even if the maximum deflection angle of the oscillating mirror is varied.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る測定装置は、送光部が発し揺動ミラーで反射させた光で一定空間を走査し、当該空間内の物体から反射された光を受光部で受光する測定装置であって、前記揺動ミラーの振れ角が周期的に変化するように当該揺動ミラーを揺動させるミラー制御部と、前記揺動ミラーの振れ角の変化に基づいて前記送光部が発する光の光束を、所定期間の一部において一定基準値を超える値にし、前記所定期間の当該一部以外において当該一定基準値以下の光束値にする制御を行う光制御部とを備える。   In order to achieve the above object, a measuring apparatus according to one embodiment of the present invention scans a certain space with light emitted from a light transmitting unit and reflected by a oscillating mirror, and reflects light reflected from an object in the space. A measurement device that receives light at a light receiving unit, based on a mirror control unit that oscillates the oscillating mirror so that the oscillation angle of the oscillating mirror periodically changes, and a change in the oscillation angle of the oscillating mirror The light control for controlling the light beam emitted from the light transmitting unit to a value exceeding a certain reference value during a part of the predetermined period and to a light beam value equal to or less than the certain reference value in the other part of the predetermined period A part.

これにより、所定期間における光束を一定基準値以下とする期間の影響で、平均的な光量をその一定基準値より下げることができる可能性があり、また、光束を一定基準値以下とするだけでは測定できない遠い一の距離の測定が可能となるという効果が生じる。なお、一例として、所定期間、一定基準値、及び、光束を一定基準値以下とする期間は、レーザー光の人体への影響を考慮して法規制等で定められた所定基準があればその所定基準を満たすように定め得る。即ち、所定期間、一定基準値、及び、光束を一定基準値以下とする期間は、所定期間(例えば100秒間)におけるレーザー光の光束の積算量(光量)が一定閾値以下である等という条件(所定基準)を満たすように定め得る。この場合には、揺動ミラーの振れ角の角速度が所定速度以下となる低角速度期間において送光部が発する光(レーザー光等)の光束の一定期間に亘る光量が、所定基準に従った範囲内に収まるように、光束が変化するよう制御されるので、一定方向(低角速度期間の走査方向)へ高パワー(高光量)のレーザー光が出射することを減少させる。ここで、高パワーは、例えば、所定基準に従った範囲を超えるパワーである。   As a result, there is a possibility that the average light intensity can be lowered below the certain reference value due to the influence of the period during which the luminous flux in the predetermined period is less than the certain reference value. There is an effect that it is possible to measure a distant distance that cannot be measured. As an example, the predetermined period, the predetermined reference value, and the period during which the luminous flux is equal to or lower than the predetermined reference value are determined if there is a predetermined reference determined by laws and regulations in consideration of the influence of the laser beam on the human body. It can be determined to meet the criteria. In other words, the predetermined period, the constant reference value, and the period in which the luminous flux is equal to or less than the certain reference value are such that the integrated amount (light quantity) of the laser beam in the predetermined period (for example, 100 seconds) is equal to or smaller than a certain threshold ( (Predetermined criteria) may be established. In this case, the amount of light over a certain period of the light beam (laser light or the like) emitted from the light transmitting unit in the low angular velocity period in which the angular velocity of the swing angle of the oscillating mirror is equal to or less than the predetermined velocity is within a range according to a predetermined standard. Since the light flux is controlled so as to be within the range, the emission of high-power (high light amount) laser light in a certain direction (scanning direction during the low angular velocity period) is reduced. Here, the high power is, for example, power exceeding a range in accordance with a predetermined standard.

例えば、前記測定装置は更に、前記揺動ミラーの振れ角を測定する測定機構を備え、前記光制御部は、前記測定機構による前記揺動ミラーの振れ角の測定結果に基づいて、前記制御を行うこととしてもよい。この測定装置は、揺動ミラーの最大振れ角を変動させても揺動ミラーの振れ角を測定し得る。光束を常時一定として揺動ミラーの振れ角の時間的な変化(角速度)が低い走査範囲において高パワーのレーザー光が出射する従来技術に対して、この測定装置では、揺動ミラーの振れ角に応じて、送光部が発するレーザー光等の光束が変化するよう制御されるため、一定方向へ高パワーのレーザー光が出射することを減少させ得る。   For example, the measurement apparatus further includes a measurement mechanism for measuring a swing angle of the oscillating mirror, and the light control unit performs the control based on a measurement result of the swing angle of the oscillating mirror by the measurement mechanism. It may be done. This measuring apparatus can measure the swing angle of the swing mirror even when the maximum swing angle of the swing mirror is changed. In contrast to the conventional technology in which a high power laser beam is emitted in a scanning range where the temporal change (angular velocity) of the swing angle of the oscillating mirror is low with the luminous flux kept constant, this measurement device uses the oscillation angle of the oscillating mirror. Accordingly, since the light flux such as laser light emitted from the light transmitting unit is controlled to change, it is possible to reduce the emission of high-power laser light in a certain direction.

例えば、前記ミラー制御部は、前記揺動ミラーの振れ角が一定周期で変化するように当該揺動ミラーを揺動させ、前記光制御部は、前記測定機構により測定された前記揺動ミラーの振れ角の変化の一周期分の長さの第1期間において、前記送光部が発する光束が第1値となり、当該第1期間を包含する、所定時間長の第2期間において、前記送光部が発する光束の平均値が前記第1値より小さい第2値となるように前記制御を行うこととしてもよい。   For example, the mirror control unit oscillates the oscillating mirror so that the deflection angle of the oscillating mirror changes at a constant period, and the light control unit transmits the oscillating mirror measured by the measurement mechanism. In a first period having a length corresponding to one cycle of a change in deflection angle, a light flux emitted from the light transmission unit has a first value, and in the second period having a predetermined time length including the first period, the light transmission The control may be performed so that the average value of the luminous flux emitted from the unit becomes a second value smaller than the first value.

これにより、第2期間より長い期間に亘って平均で第2値の光束に対応するパワー以下に抑えることにより人体への影響を抑えるといった所定基準を満たし、かつ、比較的、測定可能な距離範囲を広げられるようになる。   Accordingly, a distance range that satisfies a predetermined standard of suppressing the influence on the human body by suppressing the power corresponding to the light flux of the second value on average over a period longer than the second period and that is relatively measurable. Can be expanded.

例えば、前記光制御部は、前記測定機構により測定された前記揺動ミラーの振れ角の角速度の大きさに応じて、周期的に前記光束を変化させることで前記制御を行うこととしてもよい。   For example, the light control unit may perform the control by periodically changing the light beam according to the magnitude of the angular velocity of the swing angle of the oscillating mirror measured by the measurement mechanism.

これにより、周期的に変化する揺動ミラーの振れ角についての角速度(単位時間当たりの変化量)の絶対値に応じて、送光部が発するレーザー光等の光束が変化するよう制御されるため、一定方向へ高パワーのレーザー光が出射することを減少させ得る。   As a result, the light flux such as laser light emitted from the light transmitting unit is controlled to change according to the absolute value of the angular velocity (amount of change per unit time) of the swing angle of the oscillating mirror that periodically changes. It is possible to reduce the emission of high-power laser light in a certain direction.

例えば、前記光制御部は、前記測定機構により測定された前記揺動ミラーの振れ角の角速度の大きさが所定閾値以下の場合に、所定値以下の光束を前記送光部が発するように前記制御を行うこととしてもよい。   For example, when the magnitude of the angular velocity of the swing angle of the oscillating mirror measured by the measurement mechanism is less than or equal to a predetermined threshold, the light control unit causes the light transmission unit to emit a light beam having a predetermined value or less. It is good also as performing control.

これにより、周期的に変化する揺動ミラーの振れ角についての角速度の絶対値が比較的小さいところの揺動ミラーの角度範囲(走査範囲)に、積算されるレーザー光等の光量を減少させ得る。   As a result, the amount of laser light or the like integrated in the angular range (scanning range) of the oscillating mirror where the absolute value of the angular velocity of the oscillating mirror that changes periodically can be relatively small can be reduced. .

例えば、前記光制御部は、前記測定機構により測定された前記揺動ミラーの振れ角の角速度の大きさに比例する光束を前記送光部が発するように前記制御を行うこととしてもよい。   For example, the light control unit may perform the control so that the light transmitting unit emits a light beam proportional to the magnitude of the angular velocity of the swing angle of the oscillating mirror measured by the measurement mechanism.

これにより、揺動ミラーの揺動の周期全体において単位角当たりのレーザー光等のパワーの積算量を、人体に大きく影響を及ぼす量でない一定量に押さえることができる。また、レーザー光等による走査範囲の中央付近における測定可能な距離範囲を広げ得る。   As a result, the integrated amount of power such as laser light per unit angle in the entire oscillation period of the oscillation mirror can be suppressed to a constant amount that does not greatly affect the human body. Further, the measurable distance range near the center of the scanning range by laser light or the like can be expanded.

例えば、前記受光部は、前記揺動ミラー、及び、前記揺動ミラーと揺動軸及び振れ角が同一となる他の揺動ミラーのいずれかの鏡面により、前記物体からの光を反射した反射光を受光し、前記光制御部は、前記測定機構により測定された前記揺動ミラーの振れ角に基づいて定まる、前記受光部から見た前記鏡面の見かけ上の面積に、反比例する光束を前記送光部が発するように前記制御を行うこととしてもよい。   For example, the light-receiving unit reflects light reflected from the object by the mirror surface of the oscillating mirror and another oscillating mirror having the same oscillating axis and oscillating angle as the oscillating mirror. The light control unit receives light, and the light control unit determines a light beam that is inversely proportional to an apparent area of the mirror surface as viewed from the light receiving unit, which is determined based on a swing angle of the oscillating mirror measured by the measurement mechanism. It is good also as performing the said control so that a light transmission part may emit.

これにより、一定方向へ高パワーのレーザー光が出射することを減少させ、揺動ミラーの振れ角に依らず測定可能な距離範囲を一定に保つことができる。   Thereby, it is possible to reduce the emission of high-power laser light in a certain direction, and to keep a measurable distance range constant regardless of the swing angle of the oscillating mirror.

例えば、前記測定機構は、光源と、前記揺動ミラーの鏡面を挟んで当該光源に対向し、かつ、前記揺動ミラーの振れ角に応じて当該光源からの光を前記鏡面が遮る度合いが変化する位置に配置された受光素子とを備え、当該受光素子の受光量を検出することで前記揺動ミラーの振れ角の測定を行うこととしてもよい。   For example, the measuring mechanism is opposed to the light source with the light source and the mirror surface of the oscillating mirror sandwiched, and the degree of the mirror surface blocking the light from the light source changes according to the deflection angle of the oscillating mirror. A light receiving element arranged at a position to detect the swing angle of the oscillating mirror by detecting the amount of light received by the light receiving element.

これにより、揺動ミラーの振れ角を適切に測定することができる。   Thereby, the deflection angle of the oscillating mirror can be measured appropriately.

例えば、前記測定機構における前記光源及び前記受光素子は、前記送光部が発し揺動ミラーで反射させた光が通過する経路から外れた位置に配置されることとしてもよい。   For example, the light source and the light receiving element in the measurement mechanism may be arranged at positions deviating from a path through which light emitted from the light transmitting unit and reflected by a swinging mirror passes.

これにより、測定機構の光源及び受光素子により走査範囲が狭められることが抑制される。   Thereby, it is suppressed that the scanning range is narrowed by the light source and the light receiving element of the measurement mechanism.

例えば、前記測定機構における前記光源及び前記受光素子は、前記揺動ミラーの振れ角が最大の場合と最小の場合とのうちの一方において当該光源から当該受光素子に向かう光を前記鏡面が完全に遮光し、他方において当該光源から当該受光素子に向かう光を前記鏡面が遮光せず、前記振れ角が最大の場合と最小の場合との間において当該光源から当該受光素子に向かう光を前記鏡面が部分的に遮光する、位置に配置されることとしてもよい。   For example, the light source and the light receiving element in the measurement mechanism may be configured such that the mirror surface completely transmits light directed from the light source to the light receiving element in one of the cases where the swing angle of the oscillating mirror is maximum and minimum. On the other hand, the mirror surface does not shield light from the light source toward the light receiving element, and the mirror surface transmits light from the light source to the light receiving element between the maximum and minimum deflection angles. It is good also as arrange | positioning in the position which light-shields partially.

これにより、測定機構における受光素子で受光量に係るダイナミックレンジを大きくすることができ、揺動ミラーの振れ角の測定精度を高め得る。   Accordingly, the dynamic range related to the amount of received light can be increased by the light receiving element in the measurement mechanism, and the measurement accuracy of the swing angle of the oscillating mirror can be improved.

なお、本発明は、このような特徴的な処理部を備える測定装置として実現することができるだけでなく、測定装置に含まれる特徴的な処理部が実行する処理をステップとする測定方法として実現することができる。   Note that the present invention can be realized not only as a measurement apparatus including such a characteristic processing unit, but also as a measurement method including steps executed by the characteristic processing unit included in the measurement apparatus. be able to.

また、測定装置に含まれる特徴的な処理部としてコンピュータを機能させるためのプログラム、又は、測定装置の行う測定方法における特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなプログラムをCD−ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等のコンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。   Further, the present invention can be realized as a program for causing a computer to function as a characteristic processing unit included in the measurement apparatus, or a program for causing a computer to execute characteristic steps in a measurement method performed by the measurement apparatus. Needless to say, such a program can be distributed via a computer-readable non-transitory recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory) or a communication network such as the Internet.

本発明の一態様に係る測定装置によれば、揺動ミラーの最大振れ角を変動させても、一定方向へ高パワーのレーザー光が出射することを減少させ得る。   According to the measurement device of one embodiment of the present invention, even when the maximum deflection angle of the oscillating mirror is changed, the emission of high-power laser light in a certain direction can be reduced.

実施の形態に係る測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the measuring apparatus which concerns on embodiment. 測定装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a measuring device. 位相検出器の構成図である。It is a block diagram of a phase detector. 揺動ミラーの振れ角(揺動角)を測定する測定機構における光源及び受光素子の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the light source and light receiving element in the measurement mechanism which measures the deflection angle (oscillation angle) of an oscillation mirror. 揺動ミラーの振れ角の測定原理を示す図である。It is a figure which shows the measurement principle of the deflection angle of a rocking | fluctuation mirror. 揺動ミラーの振れ角を測定する測定機構の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the measurement mechanism which measures the deflection | deviation angle of a rocking | fluctuation mirror. 揺動ミラーの振れ角を測定する測定機構における光源及び受光素子の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the light source and light receiving element in the measurement mechanism which measures the deflection | deviation angle of a rocking | fluctuation mirror. 揺動ミラーの振れ角を測定する測定機構における光源及び受光素子の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the light source and light receiving element in the measurement mechanism which measures the deflection | deviation angle of a rocking | fluctuation mirror. 揺動ミラーの振れ角を測定する測定機構における光源及び受光素子の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the light source and light receiving element in the measurement mechanism which measures the deflection | deviation angle of a rocking | fluctuation mirror. 揺動ミラーの振れ角を測定する測定機構における光源及び受光素子の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the light source and light receiving element in the measurement mechanism which measures the deflection | deviation angle of a rocking | fluctuation mirror. 揺動する揺動ミラーの振れ角の変化に応じた、振れ角測定用の測定光の進行が遮断される度合いの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the degree by which the progress of the measurement light for shake angle measurement is interrupted | blocked according to the change of the shake angle of the rocking | fluctuating oscillating mirror. ミラー揺動角信号と走査期間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a mirror rocking angle signal and a scanning period. ミラー揺動角微分信号と走査期間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a mirror rocking | fluctuation angle differential signal and a scanning period. 走査期間と測定単位期間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a scanning period and a measurement unit period. 測定単位期間とレーザーパワーとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a measurement unit period and laser power. 走査期間とレーザー制御信号との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a scanning period and a laser control signal. 揺動ミラーの振れ角に応じた、受光部から見た揺動ミラーの鏡面の見かけ上の面積の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the apparent area of the mirror surface of the oscillating mirror seen from the light-receiving part according to the deflection angle of the oscillating mirror. 受光部の受光可能量の時間的変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the light receivable amount of a light-receiving part. レーザー光のパワーの時間的変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the power of a laser beam.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. The invention is specified by the claims. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims are not necessarily required to achieve the object of the present invention, but are described as constituting more preferable embodiments. Is done.

(実施の形態1)
以下、実施の形態1に係る測定装置100について、図1〜図15を用いて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, measuring apparatus 100 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.

[1.測定装置の全体構成]
まず、図1を用いて、実施の形態1に係る測定装置100の主な構成について説明する。図1は、実施の形態1に係る測定装置100の概略構成図である。図1において矢線は、光の経路を表している。同図では、測定装置100の他に距離測定(測距)の対象となる物体80を示している。
[1. Overall configuration of measuring device]
First, the main configuration of the measuring apparatus 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a measuring apparatus 100 according to the first embodiment. In FIG. 1, an arrow line represents a light path. In the figure, in addition to the measuring apparatus 100, an object 80 that is a target of distance measurement (ranging) is shown.

図1に示すように、本実施の形態の測定装置100は、図1で右方への開口を有する筐体101を備えている。筐体101の開口部分に、レンズ又は受光目的以外の光を遮蔽する光学プレート等が備えられていてもよい。筐体101の内部には、測距用(空間走査用)の構成要素としての送光部20、受光部21及び揺動ミラー30、並びに、揺動ミラー30の振れ角(揺動角)についての測定機構5(後述)の構成要素としての受光素子10及び光源11が配置されている。測定装置100は、例えばレーザーレンジファインダであり、レーザー光を揺動ミラー30で反射して、物体(測定対象物)80が所在する空間を走査することで、レーザー光が振れる範囲内における物体80の測定装置100からの距離を測定する。   As shown in FIG. 1, the measuring apparatus 100 according to the present embodiment includes a housing 101 having an opening to the right in FIG. The opening portion of the housing 101 may be provided with an optical plate or the like that shields light other than the lens or the light receiving purpose. Inside the housing 101, there are a light transmitting unit 20, a light receiving unit 21, a swinging mirror 30, and a swinging angle (swinging angle) of the swinging mirror 30 as components for ranging (for spatial scanning). A light receiving element 10 and a light source 11 are disposed as components of the measuring mechanism 5 (described later). The measuring apparatus 100 is, for example, a laser range finder, and reflects the laser light by the oscillating mirror 30 and scans the space where the object (measuring object) 80 is located. The distance from the measuring device 100 is measured.

送光部20は、例えばレーザーダイオード等の光源を含み、その光源を駆動する光制御部3(後述)からのレーザー制御信号に基づいて、揺動ミラー30に向けてレーザー光(測距出射光とも称する)を発する。   The light transmission unit 20 includes a light source such as a laser diode, for example, and laser light (ranging emission light) is directed toward the oscillating mirror 30 based on a laser control signal from a light control unit 3 (described later) that drives the light source. Also called).

揺動ミラー30は、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーであり、シリコン基板上に形成された鏡面を有し、所定の揺動軸Cを中心に、主として固有の共振周波数で揺動する。揺動軸Cは、図1においてZ軸方向に延びている。揺動ミラー30が、揺動軸Cを中心に揺動しつつ、送光部20の光源からのレーザー光を物体80に向けて反射することで、1軸方向(例えばY軸方向)に往復するレーザー光(測距出射光)により空間が走査される。その空間に存在する物体80で反射した測距出射光の一部は、筐体101の開口部分を通過して筐体101内の揺動ミラー30に当たる。そして、揺動ミラー30は、物体80で反射された測距出射光を受けて受光部21に向けて反射する。   The oscillating mirror 30 is, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror, has a mirror surface formed on a silicon substrate, and oscillates mainly at a specific resonance frequency about a predetermined oscillation axis C. The swing axis C extends in the Z-axis direction in FIG. The oscillating mirror 30 oscillates about the oscillating axis C and reflects the laser light from the light source of the light transmitting unit 20 toward the object 80, thereby reciprocating in one axis direction (for example, the Y axis direction). The space is scanned with laser light (ranging emission light). A part of the ranging outgoing light reflected by the object 80 existing in the space passes through the opening of the housing 101 and hits the swinging mirror 30 in the housing 101. The oscillating mirror 30 receives the distance measuring outgoing light reflected by the object 80 and reflects it toward the light receiving unit 21.

受光部21は、例えばアバランシェフォトダイオードで構成されている。受光部21は、物体80で反射したレーザー光(測距出射光)の一部を、揺動ミラー30を介して受光し、受光したレーザー光に基づいて、レーザー光の受光量を示す受光信号(電気信号)を生成する。なお、測定装置100内には、送光部20が発したレーザー光が揺動ミラー30に向かうときに通過するための孔を有し、かつ、揺動ミラー30で反射した物体80からの反射光を受光部21に向けて反射する反射面を有する、有孔ミラー等を設けてもよい。   The light receiving unit 21 is composed of, for example, an avalanche photodiode. The light receiving unit 21 receives a part of the laser light (ranging outgoing light) reflected by the object 80 via the oscillating mirror 30, and based on the received laser light, a light reception signal indicating the amount of received laser light. (Electrical signal) is generated. The measuring apparatus 100 has a hole through which the laser light emitted from the light transmitting unit 20 passes when it travels toward the oscillating mirror 30, and is reflected from the object 80 reflected by the oscillating mirror 30. You may provide a perforated mirror etc. which has a reflective surface which reflects light toward the light-receiving part 21.

揺動ミラー30の振れ角(揺動角)についての測定機構5では、光源11からの変調のない直流成分のみで発光する光(揺動角測定光)が、受光素子10で受光されてその光の光量に基づいて振れ角が測定できる位置に、光源11及び受光素子10が配置されている。この配置により、光源11からの揺動角測定光のうち、揺動する揺動ミラー30の鏡面により遮られずに、受光素子10が受光できる度合いが、振れ角に応じて変化する。   In the measurement mechanism 5 for the swing angle (oscillation angle) of the oscillating mirror 30, light (oscillation angle measurement light) that is emitted only from a DC component without modulation from the light source 11 is received by the light receiving element 10 and the light is received. The light source 11 and the light receiving element 10 are arranged at a position where the deflection angle can be measured based on the amount of light. With this arrangement, the degree to which the light receiving element 10 can receive light without being blocked by the mirror surface of the oscillating oscillating mirror 30 in the oscillating angle measuring light from the light source 11 changes according to the oscillating angle.

[2.測定装置の機能的構成]
次に、図2を用いて、測定装置100の機能的構成について説明する。図2は、測定装置100の機能ブロック図である。図2において実線の矢線は、電気信号の伝達経路を表し、破線の矢線は光の経路を表している。
[2. Functional configuration of measuring device]
Next, the functional configuration of the measuring apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a functional block diagram of the measuring apparatus 100. In FIG. 2, a solid arrow represents an electric signal transmission path, and a broken arrow represents a light path.

図2に示すように、測定装置100は、揺動ミラー30、送光部20及び受光部21の他に、制御部1、測定機構5、増幅器15、増幅器22、バンドパスフィルタ(BPF:Band Pass Filter)27及び位相検出器28を備える。   As shown in FIG. 2, the measurement apparatus 100 includes a control unit 1, a measurement mechanism 5, an amplifier 15, an amplifier 22, a bandpass filter (BPF: Band) in addition to the oscillating mirror 30, the light transmission unit 20, and the light reception unit 21. Pass Filter) 27 and a phase detector 28 are provided.

制御部1は、例えばマイクロコンピュータ(マイコン)であり、マイクロプロセッサ、メモリ、クロックジェネレータ、入出力インタフェース等を含む電子回路で構成される。そして制御部1は、メモリに格納された制御プログラムをマイクロプロセッサで実行して、送光部20、揺動ミラー30、測定機構5等といった測定装置100の各部を制御するための制御用の信号を出力する機能を有する。制御部1は、機能構成要素として、ミラー制御部2及び光制御部3を有する。   The control unit 1 is, for example, a microcomputer (microcomputer), and includes an electronic circuit including a microprocessor, a memory, a clock generator, an input / output interface, and the like. Then, the control unit 1 executes a control program stored in the memory by a microprocessor, and a control signal for controlling each unit of the measurement apparatus 100 such as the light transmission unit 20, the oscillating mirror 30, the measurement mechanism 5, and the like. Has a function of outputting. The control unit 1 includes a mirror control unit 2 and a light control unit 3 as functional components.

ミラー制御部2は、揺動ミラー30を駆動する機能を担う。ミラー制御部2は、例えば、クロック信号に基づいて、揺動ミラー30の振れ角が一定周期で変化するように揺動させるべく、揺動ミラー30を駆動するための揺動ミラー制御信号を生成して出力し、揺動ミラー30の揺動機構(不図示)に供給する。揺動ミラー制御信号は、駆動周波数と揺動力とを規定する信号であり、例えば一定周期の正弦波信号である。これにより、揺動ミラー30が揺動機構によって揺動軸Cを中心に揺動する。ミラー制御部2は、目標の振れ角になるように、生成する揺動ミラー制御信号を調整する。揺動機構による揺動ミラー30の揺動は、環境温度等の影響を受けるため、揺動ミラー30の振れ角は、揺動ミラー制御信号を用いた計算によって特定できないが、測定機構5により測定できる。ミラー制御部2は、ユーザ操作或いは予め定められた処理手順に従って目標の振れ角を随時設定し随時変更し得る。例えば、最大振れ角を大きく設定して測定装置100が広い範囲を粗く測定できるようにし、その後にユーザが気になる範囲のみ或いは何らかの物体が検出された範囲のみ等を集中的に測定するために最大振れ角を小さく設定する等といった利用に対応し得る。なお、測定装置100においてレーザー光で空間を走査するために用いる揺動ミラー30が共振周波数で揺動する限り、最大振れ角に拘わらず時間分解能は一定であり、最大振れ角を小さくするほど走査方向に対する空間分解能が高くなる。   The mirror control unit 2 has a function of driving the oscillating mirror 30. The mirror control unit 2 generates a oscillating mirror control signal for driving the oscillating mirror 30 to oscillate the oscillating mirror 30 so that the oscillating angle of the oscillating mirror 30 changes at a constant period based on the clock signal, for example. And output to a swing mechanism (not shown) of the swing mirror 30. The oscillating mirror control signal is a signal that defines the drive frequency and the oscillating force, and is, for example, a sine wave signal having a constant period. Thereby, the oscillating mirror 30 is oscillated around the oscillating axis C by the oscillating mechanism. The mirror control unit 2 adjusts the generated swing mirror control signal so that the target swing angle is obtained. Since the oscillation of the oscillating mirror 30 by the oscillating mechanism is affected by the environmental temperature or the like, the deflection angle of the oscillating mirror 30 cannot be specified by calculation using the oscillating mirror control signal, but is measured by the measurement mechanism 5. it can. The mirror controller 2 can set and change the target deflection angle at any time according to a user operation or a predetermined processing procedure. For example, to set the maximum deflection angle to a large value so that the measuring apparatus 100 can roughly measure a wide range, and then intensively measure only the range in which the user is interested or only the range in which some object is detected. For example, the maximum deflection angle can be set small. As long as the oscillating mirror 30 used for scanning the space with the laser beam in the measuring apparatus 100 oscillates at the resonance frequency, the time resolution is constant regardless of the maximum deflection angle, and scanning is performed as the maximum deflection angle is decreased. The spatial resolution with respect to the direction is increased.

光制御部3は、送光部20の光源にレーザー光を発光させるためのレーザー制御信号を生成して送光部20に供給する。レーザー制御信号は、例えば10MHz等といった一定周波数の正弦波状の振幅変調の成分を含み、これにより、変調されたレーザー光(測距出射光)を送光部20が発する。また、レーザー制御信号は、レーザーの出力エネルギー(パワー)を制御するための情報を更に含む信号である。レーザーの出力エネルギーは、レーザー光の光束に比例する光量(光度エネルギー)に相当する。なお、光束の単位はルーメン(lm)である。   The light control unit 3 generates a laser control signal for causing the light source of the light transmission unit 20 to emit laser light and supplies the laser control signal to the light transmission unit 20. The laser control signal includes a sinusoidal amplitude modulation component having a constant frequency, such as 10 MHz, and the light transmission unit 20 emits modulated laser light (ranging emission light). The laser control signal is a signal further including information for controlling the output energy (power) of the laser. The output energy of the laser corresponds to the amount of light (luminous energy) proportional to the luminous flux of the laser beam. The unit of luminous flux is lumen (lm).

BPF27には、受光部21で生成された受光信号が増幅器22で増幅されて、入力される。BPF27は、増幅された受光信号に対して、測距出射光の変調成分の周波数を通過させるフィルタリング処理を施すことで、揺動角測定光の成分を除去した受光信号を、位相検出器28に入力する。   The light reception signal generated by the light receiving unit 21 is amplified by the amplifier 22 and input to the BPF 27. The BPF 27 applies a filtering process to the amplified light reception signal to pass the frequency of the modulation component of the distance measurement outgoing light, and the light reception signal from which the component of the fluctuation angle measurement light is removed is sent to the phase detector 28. input.

位相検出器28は、測距出射光と、受光信号に現れた測距出射光に基づく変調成分との位相差を検出して、その位相差を示す位相信号を制御部1に入力する。制御部1(マイコン)では、その位相信号に基づいて測定装置100から物体(測定対象物)80までの距離を算定する。位相検出器28の一例を図3に示す。図3に例示する位相検出器28は、直交検波器であり、BPF27から入力された受光信号に対して、sin信号及びcos信号のそれぞれをミキサー40a、40bそれぞれにより乗算してI信号及びQ信号を得る。ここで、sin信号は、光制御部3が生成するレーザー制御信号に含まれる変調成分と同じ信号であり、cos信号は、そのレーザー制御信号に含まれる変調成分の90°位相をずらした信号である。変調成分の周波数fと時間変数tとを用い、位相をφとして、BPF27から入力された受光信号をAsin(2πft+φ)と表し、sin信号をBsin(2πft)と表し、cos信号をBcos(2πft)と表すと、ミキサー40aの出力となるI信号は次の式1で表され、ミキサー40bの出力となるQ信号は次の式2で表される。   The phase detector 28 detects the phase difference between the distance measurement emitted light and the modulation component based on the distance measurement output light that appears in the light reception signal, and inputs the phase signal indicating the phase difference to the control unit 1. The control unit 1 (microcomputer) calculates the distance from the measuring apparatus 100 to the object (measurement object) 80 based on the phase signal. An example of the phase detector 28 is shown in FIG. The phase detector 28 illustrated in FIG. 3 is a quadrature detector, which multiplies the light reception signal input from the BPF 27 by a sine signal and a cosine signal by the mixers 40a and 40b, respectively, to generate an I signal and a Q signal. Get. Here, the sin signal is the same signal as the modulation component included in the laser control signal generated by the light control unit 3, and the cos signal is a signal obtained by shifting the 90 ° phase of the modulation component included in the laser control signal. is there. Using the frequency f of the modulation component and the time variable t, the phase is φ, the received light signal input from the BPF 27 is expressed as Asin (2πft + φ), the sin signal is expressed as Bsin (2πft), and the cos signal is expressed as Bcos (2πft). In other words, the I signal that is output from the mixer 40a is expressed by the following expression 1, and the Q signal that is output from the mixer 40b is expressed by the following expression 2.

I=Asin(2πft+φ)×Bsin(2πft)
=AB(cos(φ)−cos(2×2πft+φ))/2 … (式1)
Q=Asin(2πft+φ)×Bcos(2πft)
=AB(sin(φ)+sin(2×2πft+φ))/2 … (式2)
I = Asin (2πft + φ) × Bsin (2πft)
= AB (cos (φ) −cos (2 × 2πft + φ)) / 2 (Formula 1)
Q = Asin (2πft + φ) × Bcos (2πft)
= AB (sin (φ) + sin (2 × 2πft + φ)) / 2 (Formula 2)

位相検出器28は、そのI信号及びQ信号のそれぞれについてローパスフィルタ(LPF:Low Pass Filter)41a、41bを通すことで、式1及び式2の右辺第2項(変調成分の2倍の周波数の成分の項)を減衰させ、I’信号及びQ’信号を得て位相信号として、制御部1に入力する。制御部1では、直交するI’信号とQ’信号とのベクトル和の角度から位相φを得ることができる。制御部1は、送光部20から発光されたレーザー光の位相と受光部21で受光されたレーザー光の位相との差に基づき発光から受光までの時間差を算出して、その時間差の1/2に光速を乗算することで、測定装置100から物体80までの距離を算定(測定)する。なお、制御部1は、算定した距離を出力し得る。   The phase detector 28 passes the low-pass filters (LPFs) 41a and 41b for each of the I signal and the Q signal, so that the second term on the right side of Formula 1 and Formula 2 (frequency twice the modulation component). Component term) is attenuated to obtain I ′ signal and Q ′ signal and input to the control unit 1 as phase signals. The control unit 1 can obtain the phase φ from the angle of the vector sum of the orthogonal I ′ signal and Q ′ signal. The control unit 1 calculates a time difference from light emission to light reception based on the difference between the phase of the laser light emitted from the light transmitting unit 20 and the phase of the laser light received by the light receiving unit 21, and 1 / of the time difference is calculated. The distance from the measuring device 100 to the object 80 is calculated (measured) by multiplying 2 by the speed of light. Note that the control unit 1 can output the calculated distance.

測定機構5は、揺動ミラー30の振れ角(揺動角)を測定する機能を有し、例えば発光ダイオード等である光源11、及び、例えばフォトダイオード等である受光素子10を含む。測定機構5による測定結果としての振れ角は、揺動角測定光信号として出力される。即ち、測定機構5の受光素子10は、揺動ミラー30の振れ角に比例する、受光された光の光量を示す揺動角測定光信号を出力する。この揺動角測定光信号は増幅器15で増幅されて、制御部1に入力される。測定機構5が出力する、時間経過とともに変化する揺動角測定光信号から、揺動ミラー30の振れ角と、揺動周期或いは揺動周波数とが得られる。測定機構5により測定された振れ角に基づいて、揺動ミラー30を駆動するミラー制御部2で例えば揺動ミラー30の揺動に係るフィードバック制御等が行われ、例えば最大振れ角(最大揺動角)の変動等の制御が行われる。また、測定機構5により測定された振れ角に基づいて送光部20が発するレーザー光の光束を変化させるように、光制御部3でレーザー制御信号の生成が行われる。光制御部3は、レーザー光の光束を変化させるために、レーザーの出力エネルギーを変化させるよう調整したレーザー制御信号を生成して、送光部20に与える。   The measurement mechanism 5 has a function of measuring a swing angle (swing angle) of the swing mirror 30 and includes a light source 11 such as a light emitting diode and a light receiving element 10 such as a photodiode. The deflection angle as a measurement result by the measurement mechanism 5 is output as a swing angle measurement optical signal. That is, the light receiving element 10 of the measurement mechanism 5 outputs a swing angle measurement optical signal indicating the amount of received light, which is proportional to the swing angle of the swing mirror 30. This oscillation angle measurement optical signal is amplified by the amplifier 15 and input to the control unit 1. The swing angle of the swing mirror 30 and the swing cycle or swing frequency can be obtained from the swing angle measurement optical signal output from the measurement mechanism 5 and changing with time. Based on the deflection angle measured by the measuring mechanism 5, the mirror control unit 2 that drives the oscillating mirror 30 performs, for example, feedback control related to the oscillation of the oscillating mirror 30, and for example, the maximum oscillation angle (maximum oscillation angle). Control of fluctuations in the angle) is performed. Further, the light control unit 3 generates a laser control signal so as to change the luminous flux of the laser light emitted from the light transmission unit 20 based on the deflection angle measured by the measurement mechanism 5. The light control unit 3 generates a laser control signal adjusted so as to change the output energy of the laser in order to change the luminous flux of the laser light, and supplies the laser control signal to the light transmission unit 20.

[3.測定機構における光源及び受光素子の配置]
以下、上述した測定機構5における光源11及び受光素子10の配置について説明する。
[3. Arrangement of light source and light receiving element in measurement mechanism]
Hereinafter, the arrangement of the light source 11 and the light receiving element 10 in the measurement mechanism 5 described above will be described.

図4は、揺動ミラー30の振れ角(揺動角)を測定する測定機構5における光源11及び受光素子10の配置例を示す図である。同図に示すように、光源11と受光素子10とは、揺動ミラー30の鏡面の幅方向の端部を挟んで対向し、光源11から発される揺動角測定光が受光素子10により受光可能となる位置に、配置される。揺動ミラー30は、鏡面の幅の中心を通り鏡面の高さ方向に向かう揺動軸Cを、揺動の中心として揺動する。揺動ミラー30が揺動すると、揺動角測定光が揺動ミラー30の鏡面により遮られる量が変動するため、その揺動に応じて、受光素子10により受光可能な揺動角測定光の光量が増減する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement example of the light source 11 and the light receiving element 10 in the measurement mechanism 5 that measures the swing angle (swing angle) of the swing mirror 30. As shown in the figure, the light source 11 and the light receiving element 10 face each other across the end in the width direction of the mirror surface of the oscillating mirror 30, and the oscillation angle measuring light emitted from the light source 11 is transmitted by the light receiving element 10. It is arranged at a position where light can be received. The oscillating mirror 30 oscillates with the oscillating axis C passing through the center of the mirror surface width and extending in the mirror surface height direction as the center of oscillation. When the oscillating mirror 30 is oscillated, the amount by which the oscillating angle measurement light is blocked by the mirror surface of the oscillating mirror 30 fluctuates. The light intensity increases or decreases.

図5は、揺動ミラー30の振れ角の測定原理を示す図である。同図では、図4に示した揺動ミラー30の揺動軸Cに沿った方向から見た配置を表している。破線で揺動ミラー30が最大に振れた場合の鏡面の位置を示している。実線で揺動ミラー30が振れていない場合の鏡面の位置(最大に振れた2つの位置の中間位置)を示している。ここでは、この実線で示した位置のとき、揺動ミラー30の振れ角θが0°であるとし、揺動軸Cを通る、揺動ミラー30の鏡面の法線により、振れ角θを表すと、破線の位置では、振れ角θは最大値θmax又は最小値θminである。この揺動した鏡面の振れ角θは、その鏡面と実線で示した鏡面とのなす角でもある。図5では、図5の下側から揺動ミラー30の鏡面の幅を上側に投影した状態を付記しており、振れ角θが0°のときに鏡面の幅を投影した長さを基準とし、ある振れ角θのときに鏡面の幅を投影した長さとその基準の長さとの差をdで表している。このdは、揺動ミラー30の振れ角θの関数なので、dを測定することで振れ角θを求めることができる。図6に示すように、光源11からの出射光を、コリメータレンズであるレンズ51により平行光として、中央に穴が空いたマスク50をレンズ51の前に配置することで、振れ角θが0°のときだけ受光素子10の受光量がゼロとなるようにしてもよい。これにより受光素子10から出力される揺動角測定光信号にオフセット成分が入らないため、受光素子10のダイナミックレンジを大きくすることができる。図6のように配置したとき、振れ角θを用いて、dを次の式3で表すことができる。rは、揺動ミラー30の鏡面の幅の1/2の長さである。   FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of measuring the deflection angle of the oscillating mirror 30. In the same figure, the arrangement | positioning seen from the direction along the rocking | fluctuation axis | shaft C of the rocking | fluctuation mirror 30 shown in FIG. 4 is represented. A broken line indicates the position of the mirror surface when the oscillating mirror 30 is swung to the maximum. The solid line shows the position of the mirror surface when the oscillating mirror 30 is not oscillating (the intermediate position between the two oscillating maximum positions). Here, at the position indicated by the solid line, it is assumed that the swing angle θ of the swing mirror 30 is 0 °, and the swing angle θ is represented by the normal line of the mirror surface of the swing mirror 30 passing through the swing axis C. At the position of the broken line, the deflection angle θ is the maximum value θmax or the minimum value θmin. The swing angle θ of the oscillating mirror surface is also an angle formed by the mirror surface and the mirror surface indicated by a solid line. FIG. 5 shows a state in which the mirror surface width of the oscillating mirror 30 is projected upward from the lower side of FIG. 5, and the length of the mirror surface projected when the deflection angle θ is 0 ° is used as a reference. The difference between the projected length of the mirror surface at a certain deflection angle θ and the reference length is represented by d. Since d is a function of the swing angle θ of the oscillating mirror 30, the swing angle θ can be obtained by measuring d. As shown in FIG. 6, the emitted light from the light source 11 is converted into parallel light by the lens 51 that is a collimator lens, and a mask 50 having a hole in the center is disposed in front of the lens 51, so that the deflection angle θ is zero. The amount of light received by the light receiving element 10 may be zero only when the angle is. As a result, an offset component is not included in the oscillation angle measurement optical signal output from the light receiving element 10, so that the dynamic range of the light receiving element 10 can be increased. When arranged as shown in FIG. 6, d can be expressed by the following Expression 3 using the deflection angle θ. r is half the width of the mirror surface of the oscillating mirror 30.

d=r(1−cosθ) … (式3)   d = r (1-cos θ) (Formula 3)

受光素子10が受光する揺動角測定光の光量もこのdに比例する。比例定数は、受光素子10の感度、光源11が発する揺動角測定光の光量等により定まる定数である。この比例定数を予め測定しておくことで、受光素子10の受光量を示す揺動角測定光信号から、揺動ミラー30の振れ角θが導出できる。   The amount of oscillation angle measurement light received by the light receiving element 10 is also proportional to d. The proportionality constant is a constant determined by the sensitivity of the light receiving element 10, the amount of oscillation angle measurement light emitted from the light source 11, and the like. By measuring this proportionality constant in advance, the deflection angle θ of the oscillating mirror 30 can be derived from the oscillation angle measurement optical signal indicating the amount of light received by the light receiving element 10.

上述した測定機構5における光源11及び受光素子10について、次の図7に示すような配置にしてもよい。図4では、光源11から受光素子10に向かう揺動角測定光の光軸が、揺動ミラー30の揺動軸Cに略垂直となる例を示したが、図7に示す配置では、その光軸が揺動軸Cに垂直な平面と比較的大きな角度(例えば50°)で交差するように傾いている。なお、揺動ミラー30の鏡面の高さ方向は揺動軸Cの方向であるところ、その揺動軸Cに垂直な揺動ミラー30の鏡面の幅方向における鏡面の一端部を挟んで光源11及び受光素子10が配置される点については、図7に示す配置も上述した図4の配置も同様である。図7に示す配置では、揺動する揺動ミラー30で反射されて空間を走査する測距出射光の経路23で構成される平面(仮想平面)と光源11及び受光素子10のそれぞれとが離間している。このため、図7に示す配置では、光源11又は受光素子10が測距出射光を遮らない。図7の例では、測距出射光の経路23で構成される平面と重ならない位置に光源11を配置し、光源11と対向し、その平面を基準として光源11と反対側となる位置に受光素子10を配置している。即ち、光源11及び受光素子10は、送光部20が発し揺動ミラー30で反射させた光が通過する経路から外れた位置に配置される。   The light source 11 and the light receiving element 10 in the measurement mechanism 5 described above may be arranged as shown in FIG. FIG. 4 shows an example in which the optical axis of the oscillation angle measurement light directed from the light source 11 toward the light receiving element 10 is substantially perpendicular to the oscillation axis C of the oscillation mirror 30. In the arrangement shown in FIG. The optical axis is inclined so as to intersect with a plane perpendicular to the oscillation axis C at a relatively large angle (for example, 50 °). The height direction of the mirror surface of the oscillating mirror 30 is the direction of the oscillating axis C, and the light source 11 sandwiches one end of the mirror surface in the width direction of the mirror surface of the oscillating mirror 30 perpendicular to the oscillating axis C. 7 and the arrangement shown in FIG. 4 are the same as the arrangement shown in FIG. In the arrangement shown in FIG. 7, the plane (virtual plane) formed by the path 23 of the distance measurement emission light reflected by the oscillating oscillating mirror 30 and scanning the space is separated from the light source 11 and the light receiving element 10. doing. For this reason, in the arrangement shown in FIG. 7, the light source 11 or the light receiving element 10 does not block the distance measuring outgoing light. In the example of FIG. 7, the light source 11 is disposed at a position that does not overlap with the plane formed by the path 23 of the distance measurement outgoing light, faces the light source 11, and receives light at a position opposite to the light source 11 with respect to the plane. Element 10 is arranged. In other words, the light source 11 and the light receiving element 10 are arranged at positions deviating from the path through which the light emitted from the light transmitting unit 20 and reflected by the oscillating mirror 30 passes.

光源11及び受光素子10についての他の配置例を図8に示す。光源11と受光素子10とが、図7の例では揺動ミラー30の鏡面の幅方向(揺動軸Cに垂直な方向)の端部を挟んで対向したのに対して、図8の例では揺動ミラー30の鏡面の高さ方向(揺動軸Cの方向)の一端部を挟んで対向した点で異なる。図8の配置であっても、例えば光源11から受光素子10へ向かう方向ベクトルが揺動ミラー30の幅方向の成分を有する(その成分がゼロ以外となる)ようにしておけば、揺動ミラー30の振れ角に応じて受光素子10が受光する揺動角測定光の光量が変化する。このため、受光素子10が出力する揺動角測定光信号から、揺動ミラー30の振れ角が導出できる。   Another arrangement example of the light source 11 and the light receiving element 10 is shown in FIG. The light source 11 and the light receiving element 10 face each other across the end in the width direction (direction perpendicular to the swing axis C) of the mirror surface of the swing mirror 30 in the example of FIG. However, it differs in that it is opposed across one end of the mirror mirror 30 in the height direction (the direction of the swing axis C). Even in the arrangement of FIG. 8, for example, if the direction vector from the light source 11 to the light receiving element 10 has a component in the width direction of the oscillating mirror 30 (the component is other than zero), the oscillating mirror is used. The light amount of the swing angle measurement light received by the light receiving element 10 changes according to the 30 swing angle. For this reason, the swing angle of the swing mirror 30 can be derived from the swing angle measurement optical signal output from the light receiving element 10.

更に光源11及び受光素子10についての他の配置例を図9に示す。図9の例も、測距出射光の通る経路上に、光源11又は受光素子10が入って測距出射光を遮ることを防止する配置の一例であり、測距出射光を反射する揺動ミラーの鏡面が大きい場合の一例である。図9の例では、測距出射光の経路23で構成される平面より上方に光源11及び受光素子10を配置している。   Further, another arrangement example of the light source 11 and the light receiving element 10 is shown in FIG. The example of FIG. 9 is also an example of an arrangement that prevents the distance measurement light from entering the light source 11 or the light receiving element 10 on the path through which the distance measurement light passes, and is an oscillation that reflects the distance measurement light. This is an example when the mirror surface of the mirror is large. In the example of FIG. 9, the light source 11 and the light receiving element 10 are arranged above the plane formed by the path 23 of the distance measurement outgoing light.

また更に光源11及び受光素子10についての他の配置例を図10に示す。同図では光源11からの光を平行光にするレンズ(コリメータレンズ)11aと受光素子10に光を集めるレンズ(集光レンズ)10aとを付記している。また、同図では揺動ミラー30の揺動軸Cに沿った方向から見た配置を表している。図10の例では、図4及び図5の例と比較すると、光源11が揺動ミラー30の揺動軸Cに近い位置に配置され、受光素子10が揺動軸Cから離れた位置に配置されている。このような配置にすることで、揺動ミラー30の揺動により受光素子10が受光できる揺動角測定光の受光量の変化をより大きくすることができ、揺動ミラー30の振れ角の測定精度を高め得る。図11に、揺動する揺動ミラー30の振れ角に応じて、受光素子10に向かう揺動角測定光について揺動ミラー30により遮断される度合いが変化する様子を示す。図11の(a)〜(c)のそれぞれは、最大振れ角θmaxと最小振れ角θminとの間で変化する揺動を行う揺動ミラー30の振れ角が異なる状態を示しており、(a)〜(c)のそれぞれで、平行光とした揺動角測定光33が到達する部分に塗りつぶしパターン(模様)を付加している。揺動ミラー30により揺動角測定光33が遮られて到達しない部分には、塗りつぶしパターン(模様)を付加していない(つまり無地白色にしている)。図11において(a)状態は、最大振れ角θmaxとなった揺動ミラー30の鏡面Aにより揺動角測定光33が完全に遮光された状態を示し、(b)状態は、最大振れ角θmaxより小さく最小振れ角θminより大きい振れ角となった揺動ミラー30の鏡面により揺動角測定光33が部分的に遮光された状態を示し、(c)状態は、最小振れ角θminとなった揺動ミラー30の鏡面Bによっては揺動角測定光33が遮光されない状態を示す。即ち、光源11及び受光素子10は、揺動ミラー30の振れ角が最大の場合と最小の場合とのうちの一方において光源11から受光素子10に向かう光を揺動ミラー30の鏡面が完全に遮光し、その他方において光源11から受光素子10に向かう光をその鏡面が遮光せず、振れ角が最大の場合と最小の場合との間において光源11から受光素子10に向かう光をその鏡面が部分的に遮光する、位置に配置される。このように、揺動ミラー30の揺動により(a)〜(c)のいずれかの状態に変化する位置に、光源11及び受光素子10を配置することにより、受光素子10での受光量に係るダイナミックレンジが大きくなり、揺動ミラー30の振れ角の測定精度が十分に高まる。   Further, another arrangement example of the light source 11 and the light receiving element 10 is shown in FIG. In the figure, a lens (collimator lens) 11 a that collimates light from the light source 11 and a lens (condenser lens) 10 a that collects light on the light receiving element 10 are additionally shown. Further, in the drawing, the arrangement of the oscillating mirror 30 viewed from the direction along the oscillating axis C is shown. In the example of FIG. 10, as compared with the examples of FIGS. 4 and 5, the light source 11 is disposed at a position close to the swing axis C of the swing mirror 30, and the light receiving element 10 is disposed at a position away from the swing axis C. Has been. With such an arrangement, it is possible to increase the change in the amount of received oscillation angle measurement light that can be received by the light receiving element 10 by the oscillation of the oscillation mirror 30, and to measure the oscillation angle of the oscillation mirror 30. Accuracy can be increased. FIG. 11 shows how the degree of blocking of the swing angle measurement light directed toward the light receiving element 10 by the swing mirror 30 changes according to the swing angle of the swing swing mirror 30. Each of (a) to (c) in FIG. 11 shows a state in which the swing angle of the swing mirror 30 that swings between the maximum swing angle θmax and the minimum swing angle θmin is different. In each of () to (c), a filled pattern (pattern) is added to a portion where the oscillation angle measurement light 33 which is parallel light reaches. A filled pattern (pattern) is not added to the portion where the swing angle measurement light 33 is blocked by the swing mirror 30 and does not reach (that is, a solid white color). In FIG. 11, the state (a) shows a state in which the swing angle measuring light 33 is completely shielded by the mirror surface A of the swing mirror 30 having the maximum swing angle θmax, and the state (b) shows the maximum swing angle θmax. The state in which the swing angle measuring light 33 is partially shielded by the mirror surface of the swing mirror 30 which is smaller and larger than the minimum swing angle θmin is shown, and the state (c) is the minimum swing angle θmin. Depending on the mirror surface B of the oscillating mirror 30, the oscillating angle measuring light 33 is not shielded. That is, in the light source 11 and the light receiving element 10, the mirror surface of the oscillating mirror 30 completely transmits the light traveling from the light source 11 to the light receiving element 10 in one of the cases where the swing angle of the oscillating mirror 30 is maximum and minimum. The mirror surface shields light from the light source 11 to the light receiving element 10 on the other side, and the mirror surface transmits light from the light source 11 to the light receiving element 10 between the maximum and minimum deflection angles. It is arranged at a position where it is partially shielded. In this way, by arranging the light source 11 and the light receiving element 10 at a position that changes to any one of the states (a) to (c) due to the swing of the swing mirror 30, the amount of light received by the light receiving element 10 can be increased. The dynamic range is increased, and the measurement accuracy of the swing angle of the swing mirror 30 is sufficiently increased.

なお、上述した測定機構5における光源11及び受光素子10の位置関係は、反転してもよく、反転は揺動ミラー30の振れ角の測定機能に影響しない。また、揺動角測定光は、測定装置100の筐体101内部で反射して、測距出射光を受光するための受光部21で受光されても、BPF27により除去される。即ち、BPF27により、揺動角測定光の測距への影響が抑制されている。   Note that the positional relationship between the light source 11 and the light receiving element 10 in the measurement mechanism 5 described above may be reversed, and the reversal does not affect the function of measuring the deflection angle of the oscillating mirror 30. Further, the swing angle measurement light is reflected by the inside of the housing 101 of the measurement apparatus 100 and is removed by the BPF 27 even if it is received by the light receiving unit 21 for receiving the distance measurement outgoing light. That is, the BPF 27 suppresses the influence of the swing angle measurement light on the distance measurement.

[4.送光部が発するレーザー光の制御動作]
図2に示す光制御部3は、揺動ミラー30の揺動と関連して、送光部20が発するレーザー光の光束を変化させる。以下、光制御部3による、送光部20が発するレーザー光(測距出射光)の出力に係る制御動作について図12〜図15を用いて説明する。まず、光制御部3がレーザー光のパワーを制御するときの条件について説明してから、図12〜図15を用いて、具体的な制御内容について説明する。
[4. Control action of laser light emitted from the light transmission unit]
The light control unit 3 shown in FIG. 2 changes the luminous flux of the laser light emitted from the light transmission unit 20 in association with the swing of the swing mirror 30. Hereinafter, the control operation related to the output of the laser light (ranging emission light) emitted by the light transmission unit 20 by the light control unit 3 will be described with reference to FIGS. First, the conditions when the light control unit 3 controls the power of the laser light will be described, and then specific control contents will be described with reference to FIGS.

測定装置100の送光部20が発して揺動ミラー30で反射され筐体101の外部に出た測距出射光を、測定装置100の測定対象となる物体80が反射する。   An object 80 that is a measurement target of the measurement apparatus 100 reflects the distance measurement emitted light emitted from the light transmission unit 20 of the measurement apparatus 100 and reflected by the oscillating mirror 30 and exiting the housing 101.

測定装置100は物体80からの反射光(測距反射光と称する)を用いて距離を測定するところ、測距反射光の光量が小さい場合、受光部21から出力される受光信号のS/N比(Signal-to-Noise ratio)が下がるので、測定精度が下がる。   The measuring apparatus 100 measures the distance using the reflected light from the object 80 (referred to as distance measurement reflected light). When the light amount of the distance measurement reflected light is small, the S / N of the light reception signal output from the light receiving unit 21 is measured. Since the signal-to-noise ratio is lowered, the measurement accuracy is lowered.

測距反射光を受光部21で受光する光量は、測距出射光(送光部20が発するレーザー光)の光量に比例し、測定装置100から測定対象の物体80までの距離の2乗に反比例する。従って、測距出射光のパワーを上げることで測距出射光の光束を増加させれば、測距出射光の光量が増加するため、受光部21から出力される受光信号のレベルも上がり、測定精度が上がる。ここで、光束は、単位時間当たりにある方向に出射される放射束であり、光量は、一定の面をある時間内に通過する光束の総量である。   The amount of light received by the light receiving unit 21 for the distance measurement reflected light is proportional to the light amount of the distance measurement output light (laser light emitted from the light transmission unit 20), and is the square of the distance from the measuring apparatus 100 to the object 80 to be measured. Inversely proportional. Therefore, if the luminous flux of the distance measuring emitted light is increased by increasing the power of the distance measuring emitted light, the light amount of the distance measuring emitted light increases, so that the level of the light receiving signal output from the light receiving unit 21 is also increased. Increases accuracy. Here, the light flux is a radiant flux emitted in a certain direction per unit time, and the light quantity is the total amount of the light flux that passes through a certain surface within a certain time.

一方で距離が離れるほど受光信号のレベルが下がり測定精度が下がる。このことから測定装置100に要求される測定精度を確保できる距離は、測距出射光のパワーに依存する。即ち、測定装置100は、測距出射光のパワーを制御することで、必要な精度を確保して測距範囲を可変とすることができる。   On the other hand, as the distance increases, the level of the received light signal decreases and the measurement accuracy decreases. Therefore, the distance that can ensure the measurement accuracy required for the measurement apparatus 100 depends on the power of the distance measurement outgoing light. That is, the measuring apparatus 100 can secure the required accuracy and make the range of measurement variable by controlling the power of the ranging output light.

例えば、室内で測定装置100が使用される典型的な場合においては、静止した壁等は測定装置100から比較的遠い位置にあり、人や室内に置かれている物体は移動し、かつ、相対的に近い位置にある傾向がある。この典型例では、壁等はレーザー光(測距出射光)のパワーを上げて測定する必要があるが測定頻度は高くなくてもよく、人や室内に置かれている物体はレーザー光のパワーを下げて測定することができるが測定頻度は高い必要がある。また、レーザーはパワー密度が高く、人体への影響が大きいため、例えば法規制等の所定基準に従った範囲のパワーとなるようにレーザーを使用しなければならない。ここでは、所定基準に係る条件として、所定期間(例えば100秒間)における平均パワーが一定閾値以下であるという所定条件(つまり所定期間におけるレーザー光のパワーの積算量の制限)を例として用いて、レーザー光の制御について説明する。   For example, in a typical case where the measuring apparatus 100 is used indoors, a stationary wall or the like is located at a relatively far position from the measuring apparatus 100, and a person or an object placed in the room moves and is relatively Tend to be close to each other. In this typical example, it is necessary to measure the wall or the like by increasing the power of the laser beam (ranging emission light), but the measurement frequency may not be high, and an object placed in a person or a room is the power of the laser beam. It is possible to measure with lowering, but the measurement frequency needs to be high. Further, since the laser has a high power density and has a large influence on the human body, the laser must be used so that the power is in a range in accordance with a predetermined standard such as a legal regulation. Here, as a condition relating to the predetermined reference, using as an example a predetermined condition that the average power in a predetermined period (for example, 100 seconds) is equal to or less than a certain threshold (that is, limiting the integrated amount of laser light power in the predetermined period), Control of laser light will be described.

測定装置100では、揺動ミラーの揺動周期と同期して、送光部20が発するレーザー光の出力を制御する。制御部1は、揺動角測定光信号から揺動ミラー30の振れ角を示すミラー揺動角信号を導出し、光制御部3は、このミラー揺動角信号に基づいてレーザー制御信号を生成する。   In the measuring apparatus 100, the output of the laser beam emitted from the light transmitting unit 20 is controlled in synchronization with the oscillation cycle of the oscillation mirror. The control unit 1 derives a mirror swing angle signal indicating the swing angle of the swing mirror 30 from the swing angle measurement light signal, and the light control unit 3 generates a laser control signal based on the mirror swing angle signal. To do.

即ち、光制御部3は、揺動ミラー30の振れ角を示すミラー揺動角信号に基づいて、レーザー光のパワーを制御するためのレーザー制御信号を生成する。レーザー光のパワーを変化させることで、送光部20が発するレーザー光の光束が変化することになる。   That is, the light control unit 3 generates a laser control signal for controlling the power of the laser light based on the mirror swing angle signal indicating the swing angle of the swing mirror 30. By changing the power of the laser light, the luminous flux of the laser light emitted from the light transmitting unit 20 changes.

図12は、ミラー揺動角信号と走査期間との関係を示す図である。揺動ミラー30が最大振れ角θmaxから最小振れ角θminまで振れるのに要する単位期間が走査期間T1となり、測定装置100では、この走査期間T1において空間に対する1回分の測定がなされる。各走査期間T1を区切るタイミングは、図13に示すように、ミラー揺動角信号(同図中、破線で示す。)を微分してなるミラー揺動角微分信号(同図中、実線で示す。)の値がゼロになるタイミングを検出することで得られる。測定装置100では、走査期間T1単位の1回分の測定でレーザー光が揺動する揺動ミラー30で反射されて空間を走査する範囲の各角度に対して、測定対象物(物体80等)までの距離が測定される。この走査期間T1を複数回まとめた期間を、レーザーのパワー制御の周期となる測定単位期間T2とする。例えば走査期間T1を5回まとめたときの測定単位期間T2は、図14に示すようになる。   FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the mirror swing angle signal and the scanning period. A unit period required for the oscillating mirror 30 to swing from the maximum swing angle θmax to the minimum swing angle θmin is a scanning period T1, and the measuring apparatus 100 performs one-time measurement on the space in the scanning period T1. As shown in FIG. 13, the timing for dividing each scanning period T1 is a mirror oscillation angle differential signal (indicated by a solid line in the figure) obtained by differentiating a mirror oscillation angle signal (indicated by a broken line in the figure). It is obtained by detecting the timing when the value of.) Becomes zero. In the measuring apparatus 100, the laser beam is reflected by the oscillating mirror 30 that oscillates in one measurement in the scanning period T1, and the object to be measured (such as the object 80) is scanned for each angle in the range of scanning the space. The distance is measured. A period in which the scanning period T1 is combined a plurality of times is defined as a measurement unit period T2 that is a laser power control period. For example, the measurement unit period T2 when the scanning period T1 is combined five times is as shown in FIG.

光制御部3は、図15に示すように、測定単位期間T2を構成する各走査期間T1のうち1つの走査期間T1のみにおいてレーザー光(測距出射光)を高パワーで出力させるように制御するレーザー制御信号を生成して送光部20へと送出する。そして、光制御部3は、他の各走査期間T1では低パワーで出力させるように制御するレーザー制御信号を生成して送光部20へと送出する。この高パワーと低パワーとは、測定単位期間T2において時間的に平均をとると、上述の所定条件における一定閾値以下となるように定められる。なお、走査期間T1及び測定単位期間T2は、その所定条件における所定期間(例えば100秒)に対して十分小さい期間である。従って、その所定期間に亘って連続的に測定装置100で測定をしたとしても所定条件が満たされることになる。即ち、光制御部3は、測定機構5により測定された揺動ミラー30の振れ角の変化の一周期分の長さの第1期間(走査期間T1)において、送光部20が発する光束が第1値(高パワーに相当する光束の値)となり、その第1期間を包含する、所定時間長の第2期間(測定単位期間T2)において、送光部20が発する光束の平均値が第1値より小さい第2値(一定閾値以下のパワーに相当する光束の値)となるように、送光部20を制御して送光部20が発する光束を変化させる。   As shown in FIG. 15, the light control unit 3 controls to output laser light (ranging emission light) with high power only in one scanning period T1 among the scanning periods T1 constituting the measurement unit period T2. The laser control signal to be generated is generated and sent to the light transmitting unit 20. Then, the light control unit 3 generates a laser control signal that is controlled so as to be output at low power in each of the other scanning periods T1 and sends the laser control signal to the light transmission unit 20. The high power and the low power are determined so as to be equal to or less than a certain threshold value in the above-described predetermined condition when taking a temporal average in the measurement unit period T2. The scanning period T1 and the measurement unit period T2 are sufficiently shorter than a predetermined period (for example, 100 seconds) under the predetermined condition. Therefore, even if measurement is continuously performed by the measuring apparatus 100 over the predetermined period, the predetermined condition is satisfied. In other words, the light control unit 3 detects the light beam emitted by the light transmission unit 20 in the first period (scanning period T1) having a length corresponding to one cycle of the change in the swing angle of the swing mirror 30 measured by the measurement mechanism 5. In the second period (measurement unit period T2) having a predetermined time length including the first period, the average value of the luminous flux emitted by the light transmitting unit 20 is the first value (value of the luminous flux corresponding to high power). The light transmission unit 20 is controlled to change the light beam emitted by the light transmission unit 20 so that the second value (the value of the light beam corresponding to the power equal to or less than a certain threshold value) is smaller than one value.

[5.効果]
この測定装置100では、測定機構5が出力する揺動角測定光信号により揺動ミラー30の振れ角を適切に測定でき、これにより揺動ミラー30が任意の最大振れ角となるように揺動を制御できる。また、揺動角測定光信号に基づき揺動ミラー30の振れ角を示すミラー揺動角信号を用いて、光制御部3が、周期的にレーザー光のパワーが変化するように送光部20を制御することで、短期的にレーザー光のパワーを上げて遠くの測定対象物の距離の測定を可能にし、かつ、近くの測定対象物の距離を高頻度で測定可能にする。そして、測定単位期間T2内で出力されるレーザー光の平均パワーを、例えば法規制等の所定基準に係る所定条件を満たすように低く抑えることができる。このように短期的にレーザー光のパワーを上げるが長期的にはレーザー光の平均パワーを抑えるため、揺動ミラー30の揺動範囲の端における振れ角の角速度が比較的低速となる低角速度期間におけるレーザー光の光束を長期的に積算した光量に関しても所定基準に従った範囲に収まる。これにより、一定方向(低角速度期間の走査方向)へ高パワー(高光量)のレーザー光が出射することが抑制される。
[5. effect]
In this measuring apparatus 100, the swing angle of the swing mirror 30 can be appropriately measured by the swing angle measurement optical signal output from the measurement mechanism 5, and thus the swing mirror 30 swings so as to have an arbitrary maximum swing angle. Can be controlled. Further, the light control unit 3 uses the mirror swing angle signal indicating the swing angle of the swing mirror 30 based on the swing angle measurement light signal so that the light control unit 3 periodically changes the power of the laser beam. By controlling the above, it is possible to increase the power of the laser light in a short period of time and to measure the distance of a distant object to be measured, and to measure the distance of a nearby object to be measured with high frequency. And the average power of the laser beam output within the measurement unit period T2 can be kept low so as to satisfy a predetermined condition related to a predetermined standard such as a legal regulation. In this way, the laser beam power is increased in the short term, but in the long term, the average power of the laser beam is suppressed. The amount of light obtained by integrating the laser beam in the long term is within the range according to a predetermined standard. Thereby, it is possible to suppress the emission of high-power (high light amount) laser light in a certain direction (scanning direction in the low angular velocity period).

(実施の形態2)
以下、実施の形態1に係る測定装置100を部分的に変形した実施の形態について説明する。本実施の形態に係る測定装置は、実施の形態1で示した測定装置100と同様の構成を有すため(図1、図2参照)、ここでは構成要素に同じ符号を用いて説明する。本実施の形態では、光制御部3の制御動作が、実施の形態1とは異なる。なお、ここで、説明しない点については実施の形態1と同様である。
(Embodiment 2)
Hereinafter, an embodiment in which the measuring apparatus 100 according to Embodiment 1 is partially modified will be described. Since the measuring apparatus according to the present embodiment has the same configuration as the measuring apparatus 100 shown in the first embodiment (see FIGS. 1 and 2), description will be made using the same reference numerals for the constituent elements here. In the present embodiment, the control operation of the light control unit 3 is different from that of the first embodiment. Note that the points not described here are the same as those in the first embodiment.

本実施の形態における測定装置100の光制御部3は、送光部20が発するレーザー光(測距出射光)のパワーを時間的に変化させるように制御するためのレーザー制御信号を生成して送光部20へ送出する。光制御部3により生成されるレーザー制御信号は、例えば振幅によりレーザー光のパワーを指示し、上述した走査期間T1(図13参照)毎に周期的に変化する。   The light control unit 3 of the measurement apparatus 100 according to the present embodiment generates a laser control signal for controlling the power of the laser light (ranging emission light) emitted from the light transmission unit 20 to change with time. The light is sent to the light transmitter 20. The laser control signal generated by the light control unit 3 indicates the power of the laser beam by, for example, amplitude, and periodically changes every scanning period T1 (see FIG. 13) described above.

図16に、光制御部3が生成するレーザー制御信号の時間的変化を示す。同図に示すように、光制御部3は、レーザー光のパワー(同図中、実線で示す。)を、ミラー揺動角微分信号(同図中、破線で示す。)が示す揺動ミラー30の振れ角の単位時間当たりの変化量つまり角速度(走査速度)についての絶対値に比例するように定める。これは、次の理由による。   FIG. 16 shows a temporal change in the laser control signal generated by the light control unit 3. As shown in the figure, the light control unit 3 shows the power of the laser beam (indicated by a solid line in the figure) as a oscillating mirror indicated by a mirror oscillation angle differential signal (indicated by a broken line in the figure). It is determined so as to be proportional to the absolute value of the change amount per unit time of 30 deflection angles, that is, the angular velocity (scanning velocity). This is due to the following reason.

即ち、揺動ミラー30は、図13(実線のミラー揺動角微分信号)及び図16(破線のミラー揺動角微分信号)に示すように走査期間T1の中間のタイミングで最も振れ角の角速度(走査速度)が速くなる。仮に、走査期間T1の間のレーザー光のパワーを一定にしたとすれば、走査期間T1において、単位角当たりに照射されるレーザー光のパワーの積算量は、走査速度が早いほど小さくなり、走査期間T1の中間のタイミングで最小となる。測定装置100で、単位角(例えば1°)毎に測定対象物までの距離を測定する場合において、受光部21が出力する受光信号は、レーザー光のパワーが一定ならばどの角度でも同じS/N比となる。従って、走査速度が遅い角度、つまり振れ角の時間的変化が小さい角度(揺動ミラー30の揺動範囲の端である最大振れ角θmax或いは最小振れ角θminかその付近の角度)になる期間(低角速度期間)でレーザー光のパワーの上記積算量が、人体に大きく影響を及ぼす量にならないよう、レーザー光のパワーを制御する必要がある。走査期間T1の間のレーザー光のパワーを一定にして、この必要性に対応すると、揺動範囲の端(走査範囲の端)で制限されるパワーによって、走査範囲の中央付近での単位角当たりのレーザー光のパワーが相対的に小さくなる。測定装置100において、走査範囲の中央付近の測定可能な距離が長い方が望ましいため、このようにレーザー光のパワーを一定にする方法は、あまり有用ではない。そこで、光制御部3は、図16に示すように、レーザー光のパワーを走査速度の絶対値に比例させている。   That is, as shown in FIG. 13 (solid-line mirror swing angle differential signal) and FIG. 16 (broken-line mirror swing angle differential signal), the swing mirror 30 has the angular velocity of the most swing angle at the intermediate timing of the scanning period T1. (Scanning speed) becomes faster. If the laser light power during the scanning period T1 is constant, the amount of integrated laser light power per unit angle in the scanning period T1 decreases as the scanning speed increases. It becomes the minimum at the intermediate timing of the period T1. When the measuring apparatus 100 measures the distance to the measurement object for each unit angle (for example, 1 °), the received light signal output from the light receiving unit 21 is the same S / W at any angle as long as the power of the laser beam is constant. N ratio. Accordingly, a period (a maximum swing angle θmax or the minimum shake angle θmin that is the end of the swing range of the swing mirror 30 or an angle near the angle) in which the scan speed is slow, that is, the time change of the swing angle is small. It is necessary to control the laser beam power so that the integrated amount of the laser beam power does not significantly affect the human body during the low angular velocity period. When the power of the laser beam during the scanning period T1 is made constant and this need is met, the power per unit angle near the center of the scanning range is determined by the power limited at the end of the oscillation range (end of the scanning range). The power of the laser beam becomes relatively small. In the measuring apparatus 100, since it is desirable that the measurable distance near the center of the scanning range is long, the method of making the power of the laser light constant in this way is not very useful. Therefore, the light control unit 3 makes the power of the laser light proportional to the absolute value of the scanning speed, as shown in FIG.

このように光制御部3は、測定機構5により測定された揺動ミラー30の振れ角の角速度の大きさ(走査速度の絶対値)に応じて、具体的には角速度の大きさに比例するように、送光部20が発する光束を変化させる。これにより、走査期間T1全体において単位角当たりのパワーの積算量を、人体に大きく影響を及ぼす量でない一定量に押さえ、かつ、走査範囲の中央付近での測定可能な距離範囲を広げることができる。なお、測定装置100では、単位角(例えば1°)毎に測定対象物までの距離を測定(つまり制御部1で位相検出器28からの信号を取得して距離を算定)するのではなく、等時間間隔で距離の算定を行うようにしてもよい。   In this way, the light control unit 3 is proportional to the magnitude of the angular velocity according to the magnitude of the angular velocity of the oscillating mirror 30 measured by the measurement mechanism 5 (absolute value of the scanning speed). As described above, the luminous flux emitted from the light transmitting unit 20 is changed. As a result, the integrated amount of power per unit angle over the entire scanning period T1 can be suppressed to a constant amount that does not significantly affect the human body, and the measurable distance range near the center of the scanning range can be expanded. . Note that the measuring apparatus 100 does not measure the distance to the measurement object for each unit angle (for example, 1 °) (that is, calculate the distance by acquiring a signal from the phase detector 28 in the control unit 1), The distance may be calculated at equal time intervals.

(実施の形態3)
以下、実施の形態1に係る測定装置100を部分的に変形した、また別の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る測定装置は、実施の形態1で示した測定装置100と同様の構成を有すため(図1、図2参照)、ここでは構成要素に同じ符号を用いて説明する。本実施の形態では、光制御部3の制御動作が、実施の形態1とは異なる。なお、ここで、説明しない点については実施の形態1と同様である。
(Embodiment 3)
Hereinafter, another embodiment in which the measuring apparatus 100 according to Embodiment 1 is partially modified will be described. Since the measuring apparatus according to the present embodiment has the same configuration as the measuring apparatus 100 shown in the first embodiment (see FIGS. 1 and 2), description will be made using the same reference numerals for the constituent elements here. In the present embodiment, the control operation of the light control unit 3 is different from that of the first embodiment. Note that the points not described here are the same as those in the first embodiment.

本実施の形態における測定装置100の光制御部3は、送光部20が発するレーザー光(測距出射光)のパワーが、受光部21により測距出射光を受光し得る光量に反比例するように制御するためのレーザー制御信号を生成して送光部20へ送出する。レーザー光のパワーを変化させることで、送光部20が発するレーザー光の光束が変化することになる。   In the light control unit 3 of the measuring apparatus 100 in the present embodiment, the power of the laser light (ranging emission light) emitted by the light transmission unit 20 is inversely proportional to the amount of light that can be received by the light receiving unit 21. A laser control signal for control is generated and sent to the light transmitter 20. By changing the power of the laser light, the luminous flux of the laser light emitted from the light transmitting unit 20 changes.

受光部21により測距出射光を受光し得る光量は、受光部21から見た揺動ミラー30の鏡面の見かけ上の面積に比例する。即ち、光制御部3は、受光部21から見た揺動ミラー30の鏡面の見かけ上の面積に、反比例する光束を送光部20が発するように制御する。受光部21から見た揺動ミラー30の鏡面の見かけ上の面積は、測定機構5により測定された揺動ミラー30の振れ角(揺動角)の角速度、或いはその振れ角に基づいて算定可能である。図17に、揺動ミラー30の振れ角に応じた、受光部21から見た揺動ミラー30の鏡面の見かけ上の面積の変化を示す。同図は、揺動ミラー30の揺動軸C方向から見た図である。同図の(a)と(b)とは、揺動により揺動ミラー30の振れ角が異なる例を示している。測距出射光が揺動ミラー30の鏡面で反射しレンズ21aを介して受光部21に受光される。なお、揺動軸Cから受光部21へ向かう方向と揺動ミラー30の鏡面の法線とのなす角をθとすると、受光部21から見た揺動ミラー30の鏡面の見かけ上の面積は、揺動ミラー30の幅Wmと高さHとを用いて、H・Wmcosθで表される。図17における(a)と(b)とで揺動ミラー30の振れ角(揺動角)が異なるため、受光部21から見た揺動ミラー30の鏡面の見かけ上の幅W(=Wmcosθ)が異なっている。図18に、時間(揺動ミラーの振れ角が変化する走査期間T1)と受光部21の受光可能量との関係を示す。受光部21が受光可能な光量が小さくなるほど、測定装置100により測定できる距離範囲が小さくなる。光制御部3がレーザー制御信号により制御して送光部20が発するレーザー光のパワーの時間的変化を、図19に示す。図19に示すように、レーザー光のパワーは、走査期間T1の2回分毎に周期的に変化することになる。   The amount of light that can be received by the light receiving unit 21 from the distance measuring light is proportional to the apparent area of the mirror surface of the oscillating mirror 30 viewed from the light receiving unit 21. That is, the light control unit 3 controls the light transmission unit 20 to emit a light beam that is inversely proportional to the apparent area of the mirror surface of the oscillating mirror 30 viewed from the light receiving unit 21. The apparent area of the mirror surface of the oscillating mirror 30 viewed from the light receiving unit 21 can be calculated based on the angular velocity of the oscillating mirror 30 (oscillating angle) measured by the measuring mechanism 5 or the deflection angle thereof. It is. FIG. 17 shows a change in the apparent area of the mirror surface of the oscillating mirror 30 as viewed from the light receiving unit 21 according to the deflection angle of the oscillating mirror 30. This figure is a view of the oscillating mirror 30 as viewed from the direction of the oscillating axis C. (A) and (b) of the figure show examples in which the swing angle of the swing mirror 30 differs due to swing. The distance measuring light is reflected by the mirror surface of the oscillating mirror 30 and received by the light receiving unit 21 through the lens 21a. If the angle between the direction from the swing axis C toward the light receiving unit 21 and the normal line of the mirror surface of the swing mirror 30 is θ, the apparent area of the mirror surface of the swing mirror 30 viewed from the light receiving unit 21 is Using the width Wm and the height H of the oscillating mirror 30, it is expressed as H · Wm cos θ. Since the swing angle (swing angle) of the oscillating mirror 30 differs between (a) and (b) in FIG. 17, the apparent width W (= Wm cos θ) of the mirror surface of the oscillating mirror 30 viewed from the light receiving unit 21. Is different. FIG. 18 shows the relationship between time (scanning period T <b> 1 in which the swing angle of the oscillating mirror changes) and the amount of light that can be received by the light receiving unit 21. The smaller the amount of light that can be received by the light receiving unit 21, the smaller the distance range that can be measured by the measuring apparatus 100. FIG. 19 shows a temporal change in the power of the laser light emitted from the light transmitting unit 20 under the control of the laser control signal by the light control unit 3. As shown in FIG. 19, the power of the laser light periodically changes every two scanning periods T1.

このように受光部21から見た揺動ミラー30の鏡面の見かけ上の面積に反比例したパワーでレーザーを発光させるよう制御することで、時間的な平均パワーを下げ、かつ、揺動ミラー30の振れ角に依らず測定可能な距離範囲を一定に保つことができる。なお、レーザー光の時間的な平均パワーを下げることで、一定方向(揺動ミラー30の角速度が比較的低い期間の走査方向)へ高パワーのレーザー光が出射することが抑制され得る。   In this way, by controlling the laser to emit light with a power inversely proportional to the apparent area of the mirror surface of the oscillating mirror 30 viewed from the light receiving unit 21, the temporal average power is lowered and the oscillating mirror 30 The measurable distance range can be kept constant regardless of the deflection angle. Note that by reducing the temporal average power of the laser light, it is possible to suppress the emission of the high-power laser light in a certain direction (scanning direction during a period in which the angular velocity of the oscillating mirror 30 is relatively low).

(他の実施の形態等)
以上、実施の形態1〜3を用いて測定装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。即ち、上述の実施の形態は一例にすぎず、各種の変更、付加、省略等が可能であることは言うまでもない。
(Other embodiments, etc.)
As mentioned above, although the measuring apparatus was demonstrated using Embodiment 1-3, this invention is not limited to the said embodiment. That is, it goes without saying that the above-described embodiment is merely an example, and various modifications, additions, omissions, and the like can be made.

上記実施の形態では、送光部20が発するレーザー光(測距出射光)のパワーの制御について、測定装置100内の制御部1(光制御部3)が行う例を示した。この他に、測定装置100の外部の装置(外部装置)が測定装置100にパワー制御用の信号を与え、この信号に応じて測定装置100が測距出射光のパワーの制御を実行してもよい。その場合には、外部装置は、測定装置100からミラー揺動角信号を受信することでそのミラー揺動角信号に応じて、光制御部3と同様の方法で、測距出射光に係るパワー制御用の信号を定めることができる。この場合に測定装置100は、パワー制御用の信号に応じて、送光部20の光源から発される測距出射光の光束を変動させ得る。   In the said embodiment, the control part 1 (light control part 3) in the measuring apparatus 100 showed about the control of the power of the laser beam (ranging emission light) which the light transmission part 20 emits. In addition to this, even if an external device (external device) of the measuring apparatus 100 gives a power control signal to the measuring apparatus 100, the measuring apparatus 100 executes control of the power of the distance measuring outgoing light in accordance with this signal. Good. In that case, the external device receives the mirror swing angle signal from the measurement device 100, and in accordance with the mirror swing angle signal, the external device uses the power related to the distance measurement output light in the same manner as the light control unit 3. A control signal can be defined. In this case, the measuring apparatus 100 can vary the luminous flux of the distance measurement emitted light emitted from the light source of the light transmitting unit 20 in accordance with the power control signal.

また、上記実施の形態では、レーザー制御信号が、一定周波数の正弦波状の振幅変調の成分を含み、更にレーザー光のパワーを制御するための情報を含むこととしたが、光制御部3が送光部20に対して一定周波数の正弦波状の振幅変調の成分を含む信号と、レーザー光のパワーを制御する信号とをそれぞれ伝達することとしてもよい。   In the above embodiment, the laser control signal includes a sine wave amplitude modulation component having a constant frequency and further includes information for controlling the power of the laser beam. A signal including a sinusoidal amplitude modulation component having a constant frequency and a signal for controlling the power of the laser beam may be transmitted to the optical unit 20.

また、上記実施の形態では、受光部21は、物体80が反射した測距出射光の一部についての揺動ミラー30により反射された光を受光することとしたが、その代わりに、送光部20からの測距出射光を反射する揺動ミラー30と揺動軸C及び振れ角の角速度が同一となる他の揺動ミラーの鏡面により反射された光を受光することとしてもよい。   In the above embodiment, the light receiving unit 21 receives the light reflected by the oscillating mirror 30 for a part of the distance measuring outgoing light reflected by the object 80. The light reflected from the mirror surface of the oscillating mirror 30, the oscillating axis C, and the other oscillating mirror having the same angular velocity of the oscillating angle may be received.

また、実施の形態2において光制御部3は、揺動ミラー30の振れ角の角速度の大きさに比例するように、送光部20が発する光束を変化させることとした。この他に、光制御部3は、測定機構5により測定された揺動ミラー30の振れ角の角速度の大きさが所定閾値以下の場合に、所定値以下の光束を送光部が発するように制御することとしてもよい。   In the second embodiment, the light control unit 3 changes the luminous flux emitted by the light transmission unit 20 so as to be proportional to the magnitude of the angular velocity of the swing angle of the swing mirror 30. In addition to this, when the magnitude of the angular velocity of the swing angle of the oscillating mirror 30 measured by the measuring mechanism 5 is equal to or less than a predetermined threshold, the light control unit 3 causes the light transmitting unit to emit a light beam having a predetermined value or less. It is good also as controlling.

また、上述したミラー制御部2及び光制御部3は、それぞれ別個のマイクロコンピュータとして構成されてもよいし、それぞれコンピュータプログラムを利用しない電子回路として構成されてもよい。   Moreover, the mirror control unit 2 and the light control unit 3 described above may be configured as separate microcomputers, or may be configured as electronic circuits that do not use a computer program.

また、上記測定装置、外部装置等といった各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ハードディスクドライブ、ディスプレイユニット、キーボード及びマウス等から構成されるコンピュータシステムを含んで構成されてもよい。RAM又はハードディスクドライブには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。   In addition, each device such as the measurement device and the external device specifically includes a microprocessor, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a hard disk drive, a display unit, a keyboard, a mouse, and the like. A computer system may be included. A computer program is stored in the RAM or hard disk drive. Each device achieves its functions by the microprocessor operating according to the computer program. Here, the computer program is configured by combining a plurality of instruction codes indicating instructions for the computer in order to achieve a predetermined function.

更に、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)から構成されているとしてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM及びRAM等を含んで構成されるコンピュータシステムである。RAMには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。   Furthermore, some or all of the constituent elements constituting each of the above-described devices may be configured by a single system LSI (Large Scale Integration). The system LSI is an ultra-multifunctional LSI manufactured by integrating a plurality of components on a single chip. Specifically, the system LSI is a computer system including a microprocessor, a ROM, a RAM, and the like. . A computer program is stored in the RAM. The system LSI achieves its functions by the microprocessor operating according to the computer program.

更にまた、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、各装置に脱着可能なICカード又は単体のモジュールから構成されているとしてもよい。ICカード又はモジュールは、マイクロプロセッサ、ROM及びRAM等から構成されるコンピュータシステムである。ICカード又はモジュールは、上記の超多機能LSIを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、ICカード又はモジュールは、その機能を達成する。このICカード又はこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。   Furthermore, some or all of the constituent elements constituting each of the above-described devices may be configured from an IC card that can be attached to and detached from each device or a single module. The IC card or module is a computer system that includes a microprocessor, ROM, RAM, and the like. The IC card or the module may include the super multifunctional LSI described above. The IC card or the module achieves its function by the microprocessor operating according to the computer program. This IC card or this module may have tamper resistance.

また、本発明は、上記の各装置が実行する方法であるとしてもよい。また、本発明は、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、上記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。   Further, the present invention may be a method executed by each of the above devices. Further, the present invention may be a computer program that realizes these methods by a computer, or may be a digital signal composed of the computer program.

更に、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号をコンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)、半導体メモリ等に記録したものとしてもよい。また、これらの非一時的な記録媒体に記録されている上記デジタル信号であるとしてもよい。   Furthermore, the present invention relates to a non-transitory recording medium that can read the computer program or the digital signal by a computer, such as a flexible disk, a hard disk, a CD-ROM, an MO, a DVD, a DVD-ROM, a DVD-RAM, and a BD. (Blu-ray (registered trademark) Disc), recorded on a semiconductor memory, or the like. Further, the digital signal may be recorded on these non-temporary recording media.

また、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。   Further, the present invention may transmit the computer program or the digital signal via an electric communication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, a data broadcast, or the like.

また、本発明は、マイクロプロセッサ及びメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムに従って動作するとしてもよい。   The present invention may be a computer system including a microprocessor and a memory, wherein the memory stores the computer program, and the microprocessor operates according to the computer program.

また、上記プログラム又は上記デジタル信号を上記非一時的な記録媒体に記録して移送することにより、又は、上記プログラム又は上記デジタル信号を、上記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。   In addition, the program or the digital signal is recorded on the non-temporary recording medium and transferred, or the program or the digital signal is transferred via the network or the like. The computer system may be used.

本発明の測定装置は、例えば、対象物までの距離を測定するためのレーザーレンジファインダ等として利用できる。   The measuring apparatus of the present invention can be used as, for example, a laser range finder for measuring a distance to an object.

1 制御部
2 ミラー制御部
3 光制御部
5 測定機構
10 受光素子
10a、11a、21a、51 レンズ
11 光源
15、22 増幅器
20 送光部
21 受光部
23 測距出射光の経路
27 バンドパスフィルタ(BPF)
28 位相検出器
30 揺動ミラー
33 揺動角測定光
40a、40b ミキサー
41a、41b ローパスフィルタ(LPF)
50 マスク
80 物体(測定対象物)
100 測定装置
101 筐体
C 揺動軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control part 2 Mirror control part 3 Light control part 5 Measurement mechanism 10 Light receiving element 10a, 11a, 21a, 51 Lens 11 Light source 15, 22 Amplifier 20 Light transmission part 21 Light receiving part 23 Path | route of ranging output light 27 Band pass filter ( BPF)
28 Phase detector 30 Oscillating mirror 33 Oscillating angle measuring light 40a, 40b Mixer 41a, 41b Low pass filter (LPF)
50 mask 80 object (measurement object)
100 Measuring device 101 Housing C Swing shaft

Claims (11)

送光部が発し揺動ミラーで反射させた光で一定空間を走査し、当該空間内の物体から反射された光を受光部で受光する測定装置であって、
前記揺動ミラーの振れ角が周期的に変化するように当該揺動ミラーを揺動させるミラー制御部と、
前記揺動ミラーの振れ角の変化に基づいて前記送光部が発する光の光束を、所定期間の一部において一定基準値を超える値にし、前記所定期間の当該一部以外において当該一定基準値以下の光束値にする制御を行う光制御部とを備える
測定装置。
A measuring device that scans a certain space with light emitted from a light transmitting unit and reflected by a oscillating mirror, and receives light reflected from an object in the space by a light receiving unit,
A mirror controller that swings the swing mirror so that the swing angle of the swing mirror periodically changes;
Based on the change in the swing angle of the oscillating mirror, the luminous flux of the light emitted from the light transmitting unit is set to a value that exceeds a certain reference value during a part of the predetermined period, and the constant reference value other than the part during the predetermined period. A measuring apparatus comprising: a light control unit that performs control to obtain the following luminous flux values.
前記測定装置は更に、前記揺動ミラーの振れ角を測定する測定機構を備え、
前記光制御部は、前記測定機構による前記揺動ミラーの振れ角の測定結果に基づいて、前記制御を行う
請求項1記載の測定装置。
The measuring device further includes a measuring mechanism for measuring a swing angle of the oscillating mirror,
The measurement apparatus according to claim 1, wherein the light control unit performs the control based on a measurement result of a swing angle of the oscillating mirror by the measurement mechanism.
前記ミラー制御部は、前記揺動ミラーの振れ角が一定周期で変化するように当該揺動ミラーを揺動させ、
前記光制御部は、前記測定機構により測定された前記揺動ミラーの振れ角の変化の一周期分の長さの第1期間において、前記送光部が発する光束が第1値となり、当該第1期間を包含する、所定時間長の第2期間において、前記送光部が発する光束の平均値が前記第1値より小さい第2値となるように前記制御を行う
請求項2記載の測定装置。
The mirror control unit swings the swing mirror so that the swing angle of the swing mirror changes at a constant period,
In the first period of a length corresponding to one cycle of a change in the swing angle of the oscillating mirror measured by the measurement mechanism, the light control unit has a first value of a light beam emitted from the light transmission unit, The measuring apparatus according to claim 2, wherein the control is performed so that an average value of a light beam emitted from the light transmission unit becomes a second value smaller than the first value in a second period having a predetermined time length including one period. .
前記光制御部は、前記測定機構により測定された前記揺動ミラーの振れ角の角速度の大きさに応じて、周期的に前記光束を変化させることで前記制御を行う
請求項2記載の測定装置。
The measurement apparatus according to claim 2, wherein the light control unit performs the control by periodically changing the light beam according to a magnitude of an angular velocity of a swing angle of the oscillating mirror measured by the measurement mechanism. .
前記光制御部は、前記測定機構により測定された前記揺動ミラーの振れ角の角速度の大きさが所定閾値以下の場合に、所定値以下の光束を前記送光部が発するように前記制御を行う
請求項4記載の測定装置。
The light control unit performs the control so that the light transmission unit emits a light beam of a predetermined value or less when the angular velocity of the swing angle of the oscillating mirror measured by the measurement mechanism is a predetermined threshold value or less. 5. The measuring device according to claim 4.
前記光制御部は、前記測定機構により測定された前記揺動ミラーの振れ角の角速度の大きさに比例する光束を前記送光部が発するように前記制御を行う
請求項4記載の測定装置。
The measurement apparatus according to claim 4, wherein the light control unit performs the control such that the light transmission unit emits a light beam proportional to the angular velocity of the swing angle of the oscillating mirror measured by the measurement mechanism.
前記受光部は、前記揺動ミラー、及び、前記揺動ミラーと揺動軸及び振れ角が同一となる他の揺動ミラーのいずれかの鏡面により、前記物体からの光を反射した反射光を受光し、
前記光制御部は、前記測定機構により測定された前記揺動ミラーの振れ角に基づいて定まる、前記受光部から見た前記鏡面の見かけ上の面積に、反比例する光束を前記送光部が発するように前記制御を行う
請求項2記載の測定装置。
The light receiving unit reflects reflected light reflected from the object by any mirror surface of the oscillating mirror and another oscillating mirror having the same oscillating axis and oscillating angle as the oscillating mirror. Receive light,
The light control unit emits a light beam that is inversely proportional to an apparent area of the mirror surface as viewed from the light receiving unit, which is determined based on a swing angle of the oscillating mirror measured by the measurement mechanism. The measurement apparatus according to claim 2, wherein the control is performed as follows.
前記測定機構は、光源と、前記揺動ミラーの鏡面を挟んで当該光源に対向し、かつ、前記揺動ミラーの振れ角に応じて当該光源からの光を前記鏡面が遮る度合いが変化する位置に配置された受光素子とを備え、当該受光素子の受光量を検出することで前記揺動ミラーの振れ角の測定を行う
請求項2記載の測定装置。
The measurement mechanism is a position where the light source and the mirror surface of the oscillating mirror are opposed to the light source, and the degree by which the mirror surface blocks the light from the light source according to the deflection angle of the oscillating mirror is changed. The measuring apparatus according to claim 2, further comprising: a light receiving element disposed at a position, wherein the swing angle of the oscillating mirror is measured by detecting the amount of light received by the light receiving element.
前記測定機構における前記光源及び前記受光素子は、前記送光部が発し揺動ミラーで反射させた光が通過する経路から外れた位置に配置される
請求項8記載の測定装置。
The measurement apparatus according to claim 8, wherein the light source and the light receiving element in the measurement mechanism are arranged at positions deviating from a path through which light emitted from the light transmitting unit and reflected by a swing mirror passes.
前記測定機構における前記光源及び前記受光素子は、前記揺動ミラーの振れ角が最大の場合と最小の場合とのうちの一方において当該光源から当該受光素子に向かう光を前記鏡面が完全に遮光し、他方において当該光源から当該受光素子に向かう光を前記鏡面が遮光せず、前記振れ角が最大の場合と最小の場合との間において当該光源から当該受光素子に向かう光を前記鏡面が部分的に遮光する、位置に配置される
請求項8記載の測定装置。
The light source and the light receiving element in the measurement mechanism are configured such that the mirror surface completely shields light directed from the light source toward the light receiving element in one of the cases where the swing angle of the oscillating mirror is maximum and minimum. On the other hand, the mirror surface does not block light traveling from the light source to the light receiving element, and the mirror surface partially transmits light traveling from the light source to the light receiving element between when the deflection angle is maximum and minimum. The measuring apparatus according to claim 8, wherein the measuring apparatus is disposed at a position where the light is shielded from light.
前記光制御部は、前記揺動ミラーの振れ角の角速度の大きさに応じて、周期的に前記光束を変化させることで前記制御を行う
請求項1記載の測定装置。
The measuring apparatus according to claim 1, wherein the light control unit performs the control by periodically changing the light flux according to the magnitude of the angular velocity of the swing angle of the oscillating mirror.
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