JP2017194424A - 投受光装置及び測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集光部材の内部を進行することに起因する光のノイズを抑制できる投受光装置を提供する。【解決手段】投受光装置は、光を集光する集光部材３２と、前記集光部材の光軸上に配置された光を反射する反射面４０を有し、前記集光部材から突出して設けられた凸部３４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、投受光装置及び測距装置に関する。

光を反射するとともに、光を集光する投受光装置が知られている。例えば、このような投受光装置は、測距用の測距光を投光する光源と、測距対象が反射した測距光を受光する受光部とを備える測距装置に設けられている。測距装置に設けられた投受光装置は、光源からの測距光を測距対象へと反射して、測距対象が反射した測距光を受光部へと集光する。測距装置は、測距光を投光した時刻と測距光を受光した時刻との時間差によって測距対象までの距離を測定する。また、測距光を集光する集光部材に、測距光を反射する反射部を設けた投受光装置が開示されている。

特許第４０３２０６１号公報 特許第３９０８２２６号公報 国際公開第２００６／０１６５０４号

しかしながら、集光部材に反射部を設けた投受光装置においては、反射部が反射した測距光が集光部材の内部へと進行する。この場合、測距光は集光部材の表面及び内部の不純物等によって反射されてノイズとなるので、測距の精度が低下するといった課題がある。

上述した課題を解決するために、本発明の投受光装置は、光を集光する集光部材と、前記集光部材の光軸上に配置された光を反射する反射面を有し、前記集光部材から突出して設けられた凸部とを備える。

このように、投受光装置は、集光部材から突出した凸部の反射面によって、光を反射するので、反射された光が集光部材の内部に進行することを抑制できる。これにより、投受光装置は、集光部材の内部を進行することに起因する光のノイズを抑制できる。

上述の投受光装置において、前記集光部材は、前記凸部側に突出した第１集光部を有し、前記凸部は、前記反射面から前記集光部材の外周部へと延び、前記第１集光部よりも屈折力の小さい集光面を有してもよい。

このように投受光装置は、凸部側に第１集光部を設け、第１集光部よりも屈折力の小さい集光面を凸部に設けることにより、凸部の反対側における第１集光部及び集光面の焦点の位置を近づけることができる。

上述の投受光装置において、前記集光部材は、前記凸部の反対側に突出した第２集光部を有してもよい。

このように投受光装置は、凸部と第２集光部とを異なる側に突出させることによって、薄型化を実現できる。

本発明の測距装置は、上述の投受光装置と、測距対象までの距離を測定するための測距光を、前記反射面に投光する投光部と、前記測距対象が反射して、前記集光部材によって集光された前記測距光を受光して、電気信号に変換する受光部と、を備える。

このように、測距装置は、集光部材への光の進行を抑制できる投受光装置を有するので、集光部材の内部を進行することによる光のノイズを抑制して、測距の精度を向上できる。

上述の測距装置において、前記反射面が反射した前記測距光を反射して、前記測距光の進路を異なる複数の方向へ変換する方向変換部を更に備えてもよい。

このように、測距装置は、異なる複数の方向へと測距光を進行させることができるので、異なる複数の方向に存在する測距対象までの距離を測定できる。

図１は、第１実施形態の測距装置の全体構成図である。 図２は、第１実施形態の投受光部材の斜視図である。 図３は、第２実施形態の測距装置の全体構成図である。 図４は、第３実施形態の測距装置の全体構成図である。 図５は、第３実施形態の反射部材の斜視図である。 図６は、第１変形例の投受光部材の斜視図である。 図７は、第２変形例の投受光部材の斜視図である。 図８は、第３変形例の投受光部材の斜視図である。 図９は、第４変形例の投受光部材の斜視図である。 図１０は、第５変形例の投受光部材の斜視図である。

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

実施形態の測距装置及び投受光部は、投受光部の内部での測距光等の光の反射を抑制することを目的とする。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の測距装置１０の全体構成図である。測距装置１０は、測距対象９０へと投光した測距光ＲＬの往復に要した時間に基づいて、測距対象９０までの距離を測定する。図１に示すように、測距装置１０は、筐体１２と、投光部１４と、投受光装置の一例である投受光部材１６と、受光部１８と、制御部２０とを備える。

筐体１２は、本体部２２と、筐体窓２４とを有する。

本体部２２は、例えば、樹脂によって構成されている。本体部２２は、中空の立体形状に形成されている。本体部２２は、投光部１４、投受光部材１６、受光部１８、及び、制御部２０を収容して保持する。

筐体窓２４は、本体部２２を構成する面のうち、一点鎖線で示す測距光ＲＬが透過する領域に設けられている。筐体窓２４は、測距光ＲＬを透過可能な樹脂またはガラス等によって構成されている。尚、筐体窓２４は、開口によって構成してもよい。

投光部１４は、保持部材２６と、光源２８と、光学部材３０とを有する。

保持部材２６は、筐体１２に保持されて、筐体１２の内部に設置されている。保持部材２６は、光源２８及び光学部材３０を保持する。

光源２８は、測距対象９０までの距離を測定するための測距光ＲＬを投光する。尚、以下の説明において、測距光ＲＬが測距対象９０に達するまでの進路を往路とし、測距光ＲＬが測距対象９０に反射された以降の進路を復路とする。光源２８は、保持部材２６に保持されて、筐体１２内に設けられている。光源２８は、例えば、半導体レーザ素子等のレーザ光を投光可能なレーザ装置である。光源２８は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等であってもよい。光源２８は、光学部材３０及び投受光部材１６が配置された方向に測距光ＲＬを投光する。具体的には、光源２８は、後述する投受光部材１６の反射面４０へ測距光ＲＬを投光する。

光学部材３０は、光源２８が投光する往路の測距光ＲＬの光路上に配置されている。光学部材３０の一例は、コリメータレンズである。光学部材３０は、測距光ＲＬを屈折させて平行光に変換して投受光部材１６へと投光する。これにより、光学部材３０は、測距光ＲＬの分散（または拡散）を抑制する。

投受光部材１６は、光源２８が投光する往路の測距光ＲＬ及び測距対象９０に反射された復路の光路上に配置されている。投受光部材１６は、光源２８が投光した測距光ＲＬを測距対象９０へと反射するとともに、測距対象９０が反射した測距光ＲＬを受光部１８へと集光する。投受光部材１６は、光を透過可能な樹脂またはガラス等の材料を含む。

図２は、第１実施形態の投受光部材１６の斜視図である。図１及び図２に示すように、投受光部材１６は、集光部材３２と、凸部３４とを有する。

集光部材３２は、測距対象９０に反射された復路の測距光ＲＬを受光部１８へと集光する。集光部材３２は、ベース部３６と、第１集光部３８とを有する。

ベース部３６は、例えば、円板状または中心軸の短い円柱状に構成されている。ベース部３６は、復路の測距光ＲＬの進行方向にほぼ垂直に設置されている。尚、ベース部３６は、省略してもよい。

第１集光部３８は、ベース部３６の測距光ＲＬを受光する側に設けられている。第１集光部３８は、例えば、ベース部３６と一体的に構成されている。第１集光部３８は、例えば、曲面を有し、光を集光する凸レンズである。第１集光部３８は、測距対象９０及び凸部３４側に突出している。第１集光部３８は、例えば、図１に点線で示す測距対象９０の方向に平行な光軸ＯＡを有する。光軸ＯＡは、集光部材３２の光軸でもある。第１集光部３８の光軸ＯＡは、ベース部３６の中心軸とほぼ一致する。第１集光部３８は、測距対象９０が反射して、筐体窓２４を通過した復路の測距光ＲＬの光路上に配置されている。第１集光部３８は、復路の測距光ＲＬを受光して、受光部１８へと集光する。

凸部３４は、集光部材３２から突出して設けられている。本実施形態では、凸部３４は、集光部材３２の面のうち、測距対象９０側であって、復路の測距光ＲＬを受光する側の面に設けられている。凸部３４は、例えば、第１集光部３８の曲面状に突出した側の面に設けられている。凸部３４は、測距光ＲＬを反射する側へと集光部材３２から突出している。凸部３４は、集光部材３２と一体的に構成されている。即ち、凸部３４及び集光部材３２は、１つの部品である。この場合、集光部材３２及び凸部３４は射出成型等によって製造できる。凸部３４は、集光部材３２の受光側の面において、中央部から外周部へと設けられている。凸部３４は、集光部材３２の周方向において、集光部材３２の一部に設けられている。凸部３４は、反射面４０と、集光面４２とを有する。

反射面４０は、測距光ＲＬを反射可能に凹凸の少ない面状に構成されている。反射面４０は、好ましくは、反射率の高い鏡面である。反射面４０は、光源２８が投光する往路の測距光ＲＬの光路上に設けられている。反射面４０は、光源２８が測距光ＲＬを投光する方向、即ち、往路の測距光ＲＬの進行方向に対して傾斜（例えば、４５°傾斜）している。

反射面４０は、集光部材３２の第１集光部３８の光軸ＯＡ上に配置されている。反射面４０は、光軸ＯＡに対して傾斜（例えば、４５°傾斜）して設けられている。反射面４０は、集光部材３２の反対側、即ち、投受光部材１６の外側に向けられている。これにより、反射面４０は、光源２８が投光した往路の測距光ＲＬを、集光部材３２を通過させることなく、集光部材３２の反対側の測距対象９０へと反射する。

反射面４０は、測距光ＲＬの光路と第１集光部３８の光軸ＯＡとの交点を含む面上に設けられている。反射面４０の中心は、測距光ＲＬの光路と、第１集光部３８の光軸ＯＡとの交点と同じ位置となることが好ましい。このように、反射面４０を光軸ＯＡ上に配置することにより、投受光部材１６は、反射面４０によって反射された往路の測距光ＲＬの光路と、測距対象９０によって反射された復路の測距光ＲＬの光路とをより多く重ねることができる。

集光面４２は、反射面４０（例えば、反射面４０の一端）から集光部材３２の外周へと延びる。集光面４２は、第１集光部３８と同じ方向に光を集光可能な曲面を少なくとも一部に有する。集光面４２は、第１集光部３８と同じ方向に曲がっている。集光面４２の屈折力は、第１集光部３８の屈折力よりも小さい。例えば、集光面４２の曲率は、第１集光部３８の表面の曲率よりも小さい。換言すれば、集光面４２の曲率半径は、第１集光部３８の表面の曲率半径よりも大きい。従って、第１集光部３８よりも集光側から遠い集光面４２の焦点は、第１集光部３８の焦点の近傍となる。これにより、集光面４２は、復路の測距光ＲＬを第１集光部３８が集光させて結像させる位置の近傍で、復路の測距光ＲＬを結像させる。尚、集光面４２の焦点は、第１集光部３８の焦点と同じ位置であることがより好ましい。この場合、集光面４２は、例えば、無限遠方と見なすことができる測距対象９０が反射して平行光となった復路の測距光ＲＬを第１集光部３８が集光させて結像させる位置と同じ位置で、当該復路の測距光ＲＬを結像させる。

受光部１８は、例えば、光を受光して、当該光に対応する電気信号を出力するフォトダイオード及びフォトトランジスタ等である。受光部１８の受光面は、第１集光部３８の焦点の近傍の位置、好ましくは焦点の位置に配置されている。受光部１８は、測距対象９０が反射して、集光部材３２の第１集光部３８及び集光面４２によって集光された復路の測距光ＲＬを受光する。受光部１８は、当該測距光ＲＬを変換した電気信号を、検出信号として制御部２０へ出力する。

制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置と、記憶装置とを有するコンピュータである。尚、制御部２０は、測距装置１０の外部のコンピュータによって構成してもよい。この場合、測距装置１０は、制御部２０を省略してよい。制御部２０は、投光部１４の光源２８及び受光部１８と、電気信号を送受信可能に接続されている。具体的には、制御部２０は、測距光ＲＬの投光を指示する投光信号を光源２８へ送信する。例えば、制御部２０は、予め定められた一定の時間間隔で投光信号を送信する。制御部２０は、測距光ＲＬを受光した受光部１８から検出信号を受信する。制御部２０は、投光信号を送信した時刻と、検出信号を受信した時刻との時間差に基づいて、測距対象９０までの距離を算出する。

上述した測距装置１０の測距動作について説明する。

測距装置１０では、制御部２０が投光部１４の光源２８へ投光信号を送信する。光源２８は、投光信号を受信すると、測距光ＲＬを光学部材３０へと投光する。ここで、光源２８は、一定の時間間隔で投光信号を受信すると、当該時間間隔で測距光ＲＬを投光する。光学部材３０は、測距光ＲＬを屈折させて平行光にして、投受光部材１６の凸部３４の反射面４０へと投光する。反射面４０は、集光部材３２と反対側の測距対象９０へと測距光ＲＬを反射する。

投受光部材１６の凸部３４の集光面４２及び集光部材３２の第１集光部３８は、測距対象９０が反射した測距光ＲＬを受光側とは反対側に配置された受光部１８へと集光する。受光部１８は、集光された測距光ＲＬを受光すると、当該測距光ＲＬに対応する検出信号を制御部２０へ送信する。制御部２０は、検出信号を受信すると、投光信号を送信した時刻と、検出信号を受信した時刻との時間差に基づいて、測距対象９０までの距離を算出する。制御部２０は、算出した距離のデータを外部の機器等に出力する。

上述したように、第１実施形態の測距装置１０の投受光部材１６では、集光部材３２から突出した凸部３４の反射面４０が、測距光ＲＬを反射する。これにより、投受光部材１６は、集光部材３２を通過させることなく、測距光ＲＬを測距対象９０へと反射することができる。従って、投受光部材１６は、反射した測距光ＲＬが集光部材３２の内部を通過する場合に比べて、集光部材３２の表面及び内部の不純物等の反射による外乱光等に起因する光のノイズを抑制できる。これにより、投受光部材１６を有する測距装置１０は、測距の精度を向上させることができる。

投受光部材１６は、第１集光部３８の光軸ＯＡ上に反射面４０を配置することによって、往路の測距光ＲＬの光路と、復路の測距光ＲＬの光路とを重ねることができる。これにより、投受光部材１６は、測距装置１０の筐体１２の内部における、往路及び復路の測距光ＲＬの光路のための空間を小さくすることができるので、測距装置１０を小型化することができる。

投受光部材１６は、凸部３４を集光部材３２に一体的に構成することによって、部品点数を低減できる。また、投受光部材１６は、凸部３４を保持する保持部材を省略できるので、当該保持部材によって測距光ＲＬが遮られることを抑制して、集光部材３２が受光できる測距光ＲＬを増加させることができる。これにより、投受光部材１６を有する測距装置１０は、測距の精度を向上させることができる。

投受光部材１６の凸部３４は、反射面４０から集光部材３２の外周部へと延びる集光面４２を有する。これにより、投受光部材１６は、測距光ＲＬの受光側の面のうち、反射面４０以外の領域、即ち、集光面４２及び第１集光部３８の受光側の面で受光した測距光ＲＬを集光することができる。この結果、投受光部材１６は、より多い領域で測距光ＲＬを集光することができるので、測距装置１０は、測距の精度をより向上させることができる。更に、第１集光部３８よりも凸部３４側の集光面４２の屈折力は、第１集光部３８の屈折力よりも小さい。従って、投受光部材１６は、凸部３４の反対側における集光面４２及び第１集光部３８の焦点の位置を近づけることができるので、効率よく測距光ＲＬを集光できる。

投受光部材１６の凸部３４は、反射面４０及び外周部へと延びる集光面４２とを有するので、凸部３４の構造的または機械的な強度を向上させることができる。また、投受光部材１６を金型によって製造する場合、当該金型に凸部３４に対応する凹部を形成することになるので、金型に突出した形状を形成しなくてもよい。この結果、投受光部材１６の金型は、突出した形状を有する金型に比べて、破損を抑制できる。

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態の測距装置１１０の全体構成図である。図３に示すように、第２実施形態の測距装置１１０は、筐体１２と、投光部１４と、投受光部材１６と、受光部１８と、制御部２０と、方向変換部５０とを備える。

測距装置１１０では、投受光部材１６の反射面４０は、下方に配置された方向変換部５０へ測距光ＲＬを反射する。換言すれば、投受光部材１６の反射面４０は、方向変換部５０を介して、測距光ＲＬを測距対象９０へと反射する。投受光部材１６の第１集光部３８及び集光面４２は、測距対象９０及び方向変換部５０が投受光部材１６へと反射した測距光ＲＬを受光部１８へと集光する。

方向変換部５０は、投受光部材１６の反射面４０が反射した測距光ＲＬの光路上に配置されている。方向変換部５０は、投受光部材１６の反射面４０が反射した往路の測距光ＲＬを反射して、往路の測距光ＲＬの進路を異なる複数の方向へと変換する。例えば、方向変換部５０は、一の方向（例えば、鉛直方向）における異なる複数の位置へ測距光ＲＬを反射する。方向変換部５０は、測距対象９０が反射した復路の測距光ＲＬを投受光部材１６へと反射する。方向変換部５０は、駆動部５２と、回転軸５４と、反射部材５６とを有する。

駆動部５２は、回転駆動力を出力する。駆動部５２は、例えば、電力によって駆動するモータである。

回転軸５４は、円柱状に構成されている。回転軸５４は、往路の測距光ＲＬの光路と交差（例えば、直交）する方向に延びる。本実施形態では、回転軸５４は、水平方向と平行に設置されている。回転軸５４は、筐体１２に回転可能に設置されている。回転軸５４は、駆動部５２から供給された回転駆動力によって、自己の中心軸の周りで回転する。即ち、回転軸５４は、水平方向の周りで回転する。回転軸５４は、３６０°回転してもよく、１８０°未満の角度（例えば、数°の角度）で揺動してもよい。

反射部材５６は、板状に構成されている。反射部材５６の投受光部材１６側の面は、測距光ＲＬを反射して方向を変換する反射変換面５８として機能する。反射変換面５８は、反射率の高い材料、例えば、金属薄膜等を含むミラー（例えば、扁平ミラー）である。反射変換面５８は、平面または曲面であってもよい。反射部材５６は、回転軸５４に固定されている。従って、回転軸５４が回転すると、反射部材５６は回転軸５４とともに回転する。これにより、反射変換面５８の方向が、回転軸５４の回転とともに変化する。この結果、反射変換面５８は、往路の測距光ＲＬを異なる複数の方向へと反射する。本実施形態では、反射変換面５８は、水平方向の周りで回転して、鉛直方向の異なる複数の位置へ往路の測距光ＲＬを反射する。

制御部２０は、回転駆動させるための駆動信号を駆動部５２へ送信する。

上述した測距装置１１０の測距動作について説明する。

測距装置１１０では、制御部２０は、一定の時間間隔で投光信号を光源２８へ送信するとともに、駆動部５２へ駆動信号を出力する。光源２８は、制御部２０から一定の時間間隔で投光信号を受信すると、当該時間間隔で測距光ＲＬを投光する。投受光部材１６の凸部３４の反射面４０は、光学部材３０によって平行光となった測距光ＲＬを反射部材５６へと反射する。反射部材５６は、駆動信号を受信した駆動部５２によって回転されているので、反射部材５６の反射変換面５８は、一定の時間間隔で受光した測距光ＲＬのそれぞれを、鉛直方向の異なる複数の方向へと反射する。これにより、測距光ＲＬは、鉛直方向の異なる方向へと進行して、測距対象９０に反射される。

反射部材５６の反射変換面５８は、測距対象９０に反射された測距光ＲＬを投受光部材１６へと反射する。投受光部材１６の第１集光部３８及び集光面４２は、測距光ＲＬを受光部１８へと集光する。受光部１８は、受光した測距光ＲＬに対応する検出信号を制御部２０へ送信する。制御部２０は、投光信号及び検出信号の時間差に基づいて、測距対象９０までの距離を算出する。

上述したように、第２実施形態の測距装置１１０は、測距光ＲＬの進行方向を、鉛直方向において、異なる複数の方向へと変換する方向変換部５０を有する。これにより、測距装置１１０は、鉛直方向の異なる位置に存在する測距対象９０の距離を算出することができる。

投受光部材１６は、第１集光部３８の光軸ＯＡ上に反射面４０を配置することによって、往路の測距光ＲＬの光路と、復路の測距光ＲＬの光路とを重ねることができる。これにより、投受光部材１６は、測距光ＲＬの漏れを抑制しつつ、往路及び復路の測距光ＲＬを反射する反射部材５６の反射変換面５８を小さくできるので、方向変換部５０を小型化できる。

＜第３実施形態＞
図４は、第３実施形態の測距装置２１０の全体構成図である。図４に示すように、第３実施形態の測距装置２１０は、筐体１２と、投光部１４と、投受光部材１６と、受光部１８と、制御部２０と、方向変換部６０とを備える。

測距装置２１０では、投受光部材１６の反射面４０は、下方に配置された方向変換部６０へ測距光ＲＬを反射する。投受光部材１６の第１集光部３８及び集光面４２は、方向変換部６０が投受光部材１６へと反射した測距光ＲＬを受光部１８へと集光する。

方向変換部６０は、投受光部材１６の反射面４０が反射した測距光ＲＬの光路上に配置されている。方向変換部６０は、投受光部材１６の反射面４０が反射した往路の測距光ＲＬを反射して、往路の測距光ＲＬの進路を異なる複数の方向へと変換する。例えば、方向変換部６０は、一の方向（例えば、鉛直方向）及び一の方向と異なる他の方向（例えば、水平方向）における異なる複数の位置へ測距光ＲＬを反射する。方向変換部６０は、測距対象９０が反射した復路の測距光ＲＬを投受光部材１６へと反射する。方向変換部６０は、駆動部６２と、回転軸６４と、反射部材６６とを有する。

駆動部６２は、回転駆動力を出力する。駆動部６２は、例えば、電力によって駆動するモータである。

回転軸６４は、円柱状に構成されている。回転軸６４は、往路の測距光ＲＬの光路と交差する方向に延びる。本実施形態では、回転軸６４は、鉛直方向から傾斜して設置されている。回転軸６４は、筐体１２に対して回転可能に設置されている。回転軸６４は、駆動部６２から供給された回転駆動力によって、自己の中心軸の周りで回転する。

図５は、第３実施形態の反射部材６６の斜視図である。反射部材６６は、回転軸６４に固定されている。従って、反射部材６６は、回転軸６４とともに回転する。図４及び図５に示すように、反射部材６６は、複数の反射面（例えば、第１反射変換面６８ａ、第２反射変換面６８ｂ、及び、基準反射面６８ｃ）を有する。第１反射変換面６８ａ、第２反射変換面６８ｂ、及び、基準反射面６８ｃは、反射率の高い材料、例えば、金属薄膜等によって構成されている。反射部材６６は、回転軸６４の中心軸方向から見た平面視において、ほぼ円形状に配置されている。第１反射変換面６８ａ、第２反射変換面６８ｂ、及び、基準反射面６８ｃは、周方向において反射部材６６の異なる位置に配置されている。

第１反射変換面６８ａ及び第２反射変換面６８ｂは、回転軸６４に対して傾斜している。第１反射変換面６８ａと回転軸６４との間の角度θａは、第２反射変換面６８ｂと回転軸６４との間の角度θｂと異なる。これにより、第１反射変換面６８ａ及び第２反射変換面６８ｂは、鉛直方向において、異なる方向に往路の測距光ＲＬを反射する。

第１反射変換面６８ａ及び第２反射変換面６８ｂは、平面に構成されている。これにより、第１反射変換面６８ａ及び第２反射変換面６８ｂは、反射部材６６が回転軸６４とともに回転すると、水平方向において、異なる方向に往路の測距光ＲＬを反射する。

基準反射面６８ｃは、反射面４０が反射した往路の測距光ＲＬに対してほぼ垂直に設けられている。従って、基準反射面６８ｃは、測距対象９０の方向へと反射することなく、往路の測距光ＲＬを投受光部材１６及び受光部１８の方向へと反射する。制御部２０は、基準反射面６８ｃによって反射された測距光ＲＬによって、測距を補正するための基準の時間差を算出する。

上述した測距装置２１０の測距動作について説明する。

測距装置２１０では、制御部２０は、一定の時間間隔で投光信号を光源２８へ送信するとともに、駆動部６２へ駆動信号を出力する。光源２８は、制御部２０から一定の時間間隔で投光信号を受信すると、当該時間間隔で測距光ＲＬを投光する。投受光部材１６の凸部３４の反射面４０は、光学部材３０によって平行光となった測距光ＲＬを反射部材６６へと反射する。反射部材６６は、駆動信号を受信した駆動部６２によって回転されているので、反射部材６６の反射変換面６８ａ、６８ｂは、一定の時間間隔で受光した測距光ＲＬのそれぞれを、鉛直方向及び水平方向における異なる複数の位置へと反射する。これにより、測距光ＲＬは、鉛直方向及び水平方向の異なる方向へと進行して、測距対象９０に反射される。

反射部材６６の反射変換面６８ａ、６８ｂは、測距対象９０に反射された測距光ＲＬを投受光部材１６へと反射する。投受光部材１６の第１集光部３８及び集光面４２は、測距光ＲＬを受光部１８へと集光する。受光部１８は、受光した測距光ＲＬに対応する検出信号を制御部２０へ送信する。制御部２０は、投光信号及び検出信号の時間差に基づいて、測距対象９０までの距離を算出する。

上述したように、第３実施形態の測距装置２１０は、測距光ＲＬの進行方向を、鉛直方向及び水平方向において、異なる複数の方向へと変換する方向変換部６０を有する。これにより、測距装置２１０は、鉛直方向及び水平方向の異なる位置に存在する測距対象９０の距離を算出することができる。

投受光部材１６は、第１集光部３８の光軸ＯＡ上に反射面４０を配置することによって、往路の測距光ＲＬの光路と、復路の測距光ＲＬの光路とを重ねることができる。これにより、投受光部材１６は、往路及び復路の測距光ＲＬを反射する反射部材６６の反射変換面６８ａ、６８ｂを小さくできるので、方向変換部６０を小型化できる。

次に、上述した投受光部材１６を変形した変形例について説明する。

＜第１変形例＞
図６は、第１変形例の投受光部材３１６の斜視図である。図６に示すように、第１変形例の投受光部材３１６は、ベース部３６及び第１集光部３８を有する集光部材３３２と、反射面４０及び集光面４２を有する凸部３３４とを有する。凸部３３４は、集光部材３３２と一体ではなく別部品である。集光部材３３２には、凸部３３４が設置される設置溝３３３が設けられている。凸部３３４は、設置溝３３３に挿入されて、接着剤等によって集光部材３３２に固定される。

＜第２変形例＞
図７は、第２変形例の投受光部材４１６の斜視図である。図７に示すように、第２変形例の投受光部材４１６は、反射面４０、反射膜４４０及び集光面４２を有する凸部４３４を備える。反射膜４４０は、反射率の高い材料、例えば、金属薄膜等によって構成されている。反射膜４４０は、反射面４０に貼り付けまたは成膜等によって設けられている。これにより、投受光部材４１６は、より多くの往路の測距光ＲＬを測距対象９０へと反射することができる。

＜第３変形例＞
図８は、第３変形例の投受光部材５１６の斜視図である。図８に示すように、第３変形例の投受光部材５１６は、反射面５４０及び集光面４２を有する凸部５３４を備える。反射面５４０は、曲面に構成されている。例えば、反射面５４０は、集光されつつ進行する測距光ＲＬを反射する場合、凹状の曲面であることが好ましい。また、反射面５４０は、拡散しつつ進行する測距光ＲＬを反射する場合、凸状の曲面であることが好ましい。これにより、反射面５４０は、測距光ＲＬを反射することによって、平行光に変換することができる。

＜第４変形例＞
図９は、第４変形例の投受光部材６１６の斜視図である。図９に示すように、第４変形例の投受光部材６１６は、集光部材６３２と、凸部６３４とを備える。集光部材６３２は、ベース部３６と、第２集光部６３８とを有する。第２集光部６３８は、ベース部３６の凸部６３４と反対側の面に設けられている。第２集光部６３８は、例えば、ベース部３６と一体的に構成されている。第２集光部６３８は、凸部６３４の反対側に突出した凸レンズである。第２集光部６３８は、第１集光部３８と同じ方向に光を集光可能な曲面を有する。凸部６３４は、反射面４０と、平坦面６４２とを有する。反射面４０は、第２集光部６３８の光軸ＯＡ上に設けられている。平坦面６４２は、反射面４０の一端から集光部材６３２の外周まで設けられている。このように、第２集光部６３８が、凸部６３４と反対側に設けているので、投受光部材６１６の薄型化を実現できる。

＜第５変形例＞
図１０は、第５変形例の投受光部材７１６の斜視図である。図１０に示すように、第５変形例の投受光部材７１６は、集光部材７３２と、凸部３４とを備える。集光部材７３２は、ベース部３６と、第１集光部３８と、第２集光部６３８とを有する。第１集光部３８は、ベース部３６の凸部３４と同じ側に設けられている。第１集光部３８は、凸部３４の側に突出した凸レンズである。第２集光部６３８は、ベース部３６の凸部３４と反対側に設けられている。第２集光部６３８は、凸部３４の反対側に突出した凸レンズである。第１集光部３８の光軸ＯＡは、第２集光部６３８の光軸ＯＡと同じ位置であることが好ましい。

上述した各実施形態及び各変形例は適宜変更してよい。また、各実施形態及び各変形例は適宜組み合わせてもよい。

例えば、上述の実施形態では、集光部材３２の第１集光部３８及び第２集光部６３８を凸レンズとしたが、集光部材３２はフレネルレンズ、回折レンズ、凹レンズ等の集光可能な光学部材によって構成してもよい。

上述の実施形態では、投受光部材１６を測距装置１０、１１０、２１０に適用する例を示したが、測距装置以外の光ピックアップ等に投受光部材１６を適用してもよい。

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

１０、１１０、２１０…測距装置
１４…投光部
１６、３１６、４１６、５１６、６１６、７１６…投受光部材
１８…受光部
３２、３３２、６３２、７３２…集光部材
３４、３３４、４３４、５３４、６３４…凸部
３８…第１集光部
４０、５４０…反射面
４２…集光面
５０、６０…方向変換部
９０…測距対象
６３８…第２集光部
ＯＡ…光軸
ＲＬ…測距光。

Claims (5)

1. 光を集光する集光部材と、
   前記集光部材の光軸上に配置された光を反射する反射面を有し、前記集光部材から突出して設けられた凸部と、
   を備える投受光装置。
2. 前記集光部材は、前記凸部側に突出した第１集光部を有し、
   前記凸部は、前記反射面から前記集光部材の外周部へと延び、前記第１集光部よりも屈折力の小さい集光面を有する
   請求項１に記載の投受光装置。
3. 前記集光部材は、前記凸部の反対側に突出した第２集光部を有する
   請求項１または２に記載の投受光装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の投受光装置と、
   測距対象までの距離を測定するための測距光を、前記反射面に投光する投光部と、
   前記測距対象が反射して、前記集光部材によって集光された前記測距光を受光して、電気信号に変換する受光部と、
   を備える測距装置。
5. 前記反射面が反射した前記測距光を反射して、前記測距光の進路を異なる複数の方向へ変換する方向変換部を更に備える請求項４に記載の測距装置。

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