JP2018132482A - Laser distance measuring device - Google Patents

Laser distance measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP2018132482A
JP2018132482A JP2017027916A JP2017027916A JP2018132482A JP 2018132482 A JP2018132482 A JP 2018132482A JP 2017027916 A JP2017027916 A JP 2017027916A JP 2017027916 A JP2017027916 A JP 2017027916A JP 2018132482 A JP2018132482 A JP 2018132482A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
parallel light
lens
distance measuring
incident
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017027916A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
義博 花田
Yoshihiro Hanada
義博 花田
芳宏 中野
Yoshihiro Nakano
芳宏 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
MinebeaMitsumi Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MinebeaMitsumi Inc filed Critical MinebeaMitsumi Inc
Priority to JP2017027916A priority Critical patent/JP2018132482A/en
Publication of JP2018132482A publication Critical patent/JP2018132482A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser distance measuring device that performs distance measurement for a hemispherical range.SOLUTION: The laser distance measuring device comprises: a collimator lens converting output light outputted from a light source into parallel light and emit it; an emission part receiving the parallel light from the collimator lens and deflecting and emitting the received parallel light; a deflection part deflecting and emitting the parallel light so as to change the emission direction of the parallel light emitted by the emission part in an in-plane direction of a plane orthogonal to the incident direction of the parallel light, and deflecting reflected light reflected by an object into a direction which the parallel light comes in and emit it; a condenser lens condensing the reflected light emitted from the deflection part relative to a detector; a rotation mechanism rotating, with a vertical direction as rotation axis, an optical system including the light source, the collimator lens, the emission part, the deflection part, the condenser lens, and the detector; and a measurement part measuring a distance to the object reflecting the parallel light based on reflected light detected by the detector.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、レーザー距離計測装置に関する。   The present invention relates to a laser distance measuring device.

従来、物体に対してレーザー光を出射して、物体によって反射された反射光に基づいて物体までの距離を計測する技術が知られている。かかる技術が適用されたレーザー距離計測装置は、LiDAR(Light Detection and Ranging)とも呼ばれ、種々の分野に応用されている。なお、物体とは、レーザー距離計測装置の周囲に存在する測定対象物であり、光源から出射されたレーザー光が照射され、レーザー距離計測装置に対してレーザー光を反射させる全ての物を含む。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for emitting a laser beam to an object and measuring a distance to the object based on reflected light reflected by the object is known. A laser distance measuring device to which such a technique is applied is also called LiDAR (Light Detection and Ranging), and is applied to various fields. The object is a measurement object that exists around the laser distance measuring device, and includes all objects that are irradiated with laser light emitted from the light source and reflect the laser light to the laser distance measuring device.

特開2014−109686号公報JP 2014-109686 A

ここで、上述したレーザー距離計測装置においては、レーザー光を2次元走査することで、3次元の距離計測を行う3次元LiDARが知られている。かかるレーザー距離計測装置は、例えば、上下方向に搖動されるミラーが光源から出射されたレーザー光を反射することにより、レーザー光を鉛直方向に走査する。そして、同じミラーが、物体によって反射された反射光を受光して光検出器の方向に反射させることで、反射光を検出する。さらに、3次元の距離計測を行うレーザー距離計測装置では、レーザー光を鉛直方向に走査する構造自体を、鉛直方向を軸に回転させることで、レーザー光をさらに水平方向に走査する。これにより、レーザー距離計測装置は、レーザー光を2次元的に走査して、3次元の距離計測を行う。   Here, in the laser distance measuring apparatus described above, three-dimensional LiDAR is known that performs three-dimensional distance measurement by two-dimensionally scanning laser light. In such a laser distance measuring apparatus, for example, a mirror that is swung in the vertical direction reflects the laser light emitted from the light source, thereby scanning the laser light in the vertical direction. The same mirror receives the reflected light reflected by the object and reflects it in the direction of the photodetector, thereby detecting the reflected light. Further, in a laser distance measuring apparatus that performs three-dimensional distance measurement, the laser beam is further scanned in the horizontal direction by rotating the structure itself that scans the laser beam in the vertical direction around the vertical direction. Accordingly, the laser distance measuring device performs a three-dimensional distance measurement by scanning the laser beam two-dimensionally.

このような3次元の距離計測を行うレーザー距離計測装置は、構造的な限界から鉛直方向の走査角度が約20°〜40°である。したがって、このレーザー距離計測装置では、距離計測を行うことができる範囲が上記走査角度に含まれる範囲に限られ、走査角度の範囲外(例えば、装置の上方向や、下方向など)にある物体については、距離計測を行うことができない。   A laser distance measuring device that performs such three-dimensional distance measurement has a vertical scanning angle of about 20 ° to 40 ° due to structural limitations. Therefore, in this laser distance measuring device, the range in which distance measurement can be performed is limited to the range included in the scanning angle, and the object is outside the scanning angle range (for example, upward or downward direction of the device). Cannot measure distance.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、半球状の範囲について距離計測を行うことができるレーザー距離計測装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the laser distance measuring device which can perform distance measurement about a hemispherical range.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るレーザー距離計測装置は、光源から出力された出力光を平行光にして出射するコリメートレンズと、前記コリメートレンズから前記平行光が入射され、入射された前記平行光を偏向させて出射する出射部と、前記出射部によって出射された前記平行光の出射方向が前記平行光の入射方向に直交する面の面内方向に変化するように前記平行光を偏向させて出射し、物体に反射された反射光を前記平行光が入射された方向に偏向させて出射する偏向部と、前記偏向部から出射された前記反射光を検出器に対して集光させる集光レンズと、前記鉛直方向を回転軸として、前記光源と、前記コリメートレンズと、前記出射部と、前記偏向部と、前記集光レンズと、前記検出器とを含む光学系を回転させる回転機構と、前記検出器によって検出された前記反射光に基づいて、前記平行光を反射した物体までの距離を計測する計測部とを備える。前記光源及び前記コリメートレンズは、前記反射光が前記集光レンズによって前記検出器に集光される光路外に配置される。前記出射部は、前記集光レンズの面内の前記平行光の光路上に配置されて、前記集光レンズによって支持され、前記コリメートレンズから入射された前記平行光を前記集光レンズの主平面に対して直交する方向に偏向させる。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a laser distance measuring device according to an aspect of the present invention includes a collimating lens that emits output light output from a light source as parallel light, and the collimating lens An exit part that emits parallel light and deflects and emits the incident parallel light, and an in-plane direction of a plane in which the exit direction of the parallel light emitted by the exit part is orthogonal to the incident direction of the parallel light And deflecting the parallel light so that the reflected light is reflected, and deflecting the reflected light reflected by the object in the direction in which the parallel light is incident, and the reflection emitted from the deflecting part. A condensing lens for condensing light on a detector, the light source, the collimating lens, the emitting unit, the deflecting unit, the condensing lens, and the detection with the vertical direction as a rotation axis Vessel Comprising a rotating mechanism for rotating the free optical system, on the basis of the detected the reflected light by the detector, and a measuring unit for measuring a distance to an object that reflects the collimated light. The light source and the collimating lens are disposed outside an optical path where the reflected light is condensed on the detector by the condenser lens. The exit portion is disposed on the optical path of the parallel light in the plane of the condenser lens, is supported by the condenser lens, and converts the parallel light incident from the collimator lens into a main plane of the condenser lens. It is deflected in a direction perpendicular to the direction.

本発明の一態様によれば、半球状の範囲について距離計測を行うことができる。   According to one embodiment of the present invention, distance measurement can be performed for a hemispherical range.

図1Aは、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置の構成を示す側面図である。FIG. 1A is a side view showing the configuration of the laser distance measuring apparatus according to the first embodiment. 図1Bは、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置の構成を示す断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view showing the configuration of the laser distance measuring apparatus according to the first embodiment. 図2Aは、第1の実施形態に係るウェッジミラーの一例を説明するための図である。FIG. 2A is a diagram for explaining an example of a wedge mirror according to the first embodiment. 図2Bは、第1の実施形態に係るウェッジミラーによる偏向の一例を示す図である。FIG. 2B is a diagram illustrating an example of deflection by the wedge mirror according to the first embodiment. 図3は、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the laser distance measuring apparatus according to the first embodiment. 図4は、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置による走査の一例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an example of scanning by the laser distance measuring apparatus according to the first embodiment. 図5は、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置による走査の一例を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an example of scanning by the laser distance measuring apparatus according to the first embodiment. 図6は、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置による走査の一例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of scanning by the laser distance measuring apparatus according to the first embodiment. 図7は、変形例1に係るレーザー距離計測装置の構成を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the laser distance measuring device according to the first modification. 図8Aは、変形例2に係るレーザー距離計測装置の構成を示す側面図である。FIG. 8A is a side view showing a configuration of a laser distance measuring device according to Modification 2. 図8Bは、変形例2に係るレーザー距離計測装置の構成を示す断面図である。FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating a configuration of a laser distance measuring device according to Modification 2. 図9は、第2の実施形態に係るレーザー距離計測装置の構成を示す側面図である。FIG. 9 is a side view showing the configuration of the laser distance measuring apparatus according to the second embodiment. 図10Aは、第2の実施形態に係るレーザー距離計測装置による走査の一例を説明するための図である。FIG. 10A is a diagram for explaining an example of scanning by the laser distance measuring device according to the second embodiment. 図10Bは、第2の実施形態に係るレーザー距離計測装置による走査の一例を説明するための図である。FIG. 10B is a diagram for explaining an example of scanning by the laser distance measuring device according to the second embodiment.

以下、実施形態に係るレーザー距離計測装置について図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。   Hereinafter, a laser distance measuring device according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the relationship of the dimension of each element in a drawing, the ratio of each element, etc. may differ from reality. Even between the drawings, there are cases in which portions having different dimensional relationships and ratios are included.

(第1の実施形態)
図1Aは、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置100の構成を示す側面図である。ここで、図1Aにおいては、レーザー距離計測装置100の側面図を示すとともに、側面図の左側にレーザー距離計測装置100が有する集光レンズの正面図を示す。また、図1Bは、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置100の構成を示す断面図である。ここで、図1Bにおいては、レーザー距離計測装置100の横断面を示す。図1Aに示すように、レーザー距離計測装置100は、光源110aと、発光回路基板110bと、コリメートレンズ120と、ウェッジプリズム130と、ウェッジミラー140と、第1モーター150と、集光レンズ160と、光検出器170aと、受光回路基板170bと、制御回路基板180と、第2モーター191と、固定部192とを備える。なお、ウェッジミラー140とは、例えば、円柱を斜め45°にカットした面が反射面となる形状のミラーである。すなわち、ウェッジミラー140は、入射光に対して傾斜した反射面を有するミラーである。以下では、ウェッジミラー140を用いる場合を一例に挙げて説明するが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、ミラーを斜めに配置する(例えば、45°に傾けて配置する)ことで、入射光に対して反射面を傾斜させる場合であってもよい。
(First embodiment)
FIG. 1A is a side view showing the configuration of the laser distance measuring apparatus 100 according to the first embodiment. Here, in FIG. 1A, while showing the side view of the laser distance measuring device 100, the front view of the condensing lens which the laser distance measuring device 100 has on the left side of a side view is shown. FIG. 1B is a cross-sectional view showing the configuration of the laser distance measuring apparatus 100 according to the first embodiment. Here, in FIG. 1B, the cross section of the laser distance measuring device 100 is shown. As shown in FIG. 1A, the laser distance measuring device 100 includes a light source 110a, a light emitting circuit board 110b, a collimator lens 120, a wedge prism 130, a wedge mirror 140, a first motor 150, and a condenser lens 160. , A photodetector 170a, a light receiving circuit board 170b, a control circuit board 180, a second motor 191 and a fixing portion 192. The wedge mirror 140 is, for example, a mirror having a shape in which a surface obtained by cutting a cylinder at an oblique angle of 45 ° is a reflection surface. That is, the wedge mirror 140 is a mirror having a reflecting surface inclined with respect to incident light. Hereinafter, the case where the wedge mirror 140 is used will be described as an example. However, the embodiment is not limited to this example. For example, the mirror is disposed obliquely (for example, inclined at 45 °). Thus, the reflective surface may be inclined with respect to the incident light.

なお、図1A及び図1Bにおいては、レーザー距離計測装置100の筐体を示していないが、実際には、各構成が図示しない筐体内に収められている。ここで、各構成を収める筐体は、ウェッジミラー140から出射される光及び出射された光が物体によって反射された光を透過するように構成される。例えば、筐体全体が光を透過する部材によって形成される。或いは、筐体は、ウェッジミラー140から出射される光の方向に沿って、光を透過する窓を有する。また、ウェッジプリズム130は出射部の一例であり、ウェッジミラー140は、偏向部の一例である。   1A and 1B do not show the casing of the laser distance measuring device 100, but in reality, each component is housed in a casing (not shown). Here, the housing that houses each component is configured to transmit the light emitted from the wedge mirror 140 and the light reflected by the object. For example, the entire housing is formed of a member that transmits light. Alternatively, the housing has a window that transmits light along the direction of light emitted from the wedge mirror 140. In addition, the wedge prism 130 is an example of an emission unit, and the wedge mirror 140 is an example of a deflection unit.

レーザー距離計測装置100は、光源110aから出力した出力光(例えば、レーザー光)をコリメートレンズ120によって平行光として、ウェッジプリズム130を介してウェッジミラー140に入射させる。ウェッジミラー140は、ウェッジプリズム130を介して入射された平行光を垂直面に沿って偏向させながら対象空間に出射し、対象空間内の物体によって反射された反射光を集光レンズ160の方向に偏向させる。集光レンズ160は、ウェッジミラー140から入射された反射光を光検出器170aに集光させ、光検出器170aは、集光された反射光を検出する。そして、レーザー距離計測装置100においては、光検出器170aが検出した反射光に基づいて、物体までの距離を計測する。   The laser distance measuring device 100 causes output light (for example, laser light) output from the light source 110 a to be incident on the wedge mirror 140 via the wedge prism 130 as parallel light by the collimator lens 120. The wedge mirror 140 emits the parallel light incident through the wedge prism 130 to the target space while deflecting it along the vertical plane, and reflects the reflected light reflected by the object in the target space toward the condenser lens 160. To deflect. The condensing lens 160 condenses the reflected light incident from the wedge mirror 140 on the photodetector 170a, and the photodetector 170a detects the collected reflected light. In the laser distance measuring apparatus 100, the distance to the object is measured based on the reflected light detected by the photodetector 170a.

ここで、レーザー距離計測装置100は、ウェッジミラー140に平行光を出射する出射部が集光レンズ160で支持される。例えば、ウェッジプリズム130の全周囲を集光レンズ160で囲むように、集光レンズ160の内側にウェッジプリズム130が配置される。以下、レーザー距離計測装置100の詳細について説明する。また、以下では、物体によって反射され、レーザー距離計測装置100に戻ってきた反射光を戻り光とも記載する。   Here, in the laser distance measuring device 100, an output unit that outputs parallel light to the wedge mirror 140 is supported by the condenser lens 160. For example, the wedge prism 130 is disposed inside the condenser lens 160 so that the entire periphery of the wedge prism 130 is surrounded by the condenser lens 160. Details of the laser distance measuring apparatus 100 will be described below. Hereinafter, the reflected light reflected by the object and returned to the laser distance measuring apparatus 100 is also referred to as return light.

光源110aは、レーザーダイオード(Laser Diode:LD)などの発光素子であり、発光回路基板110bに配設された駆動回路からの駆動信号に応じて、コリメートレンズ120に対して出力光(例えば、レーザー光)を出力する。ここで、光源110aは、レーザー光の光軸が水平方向に出力され、かつ、該光軸がコリメートレンズ120から出射されるレーザー光の光軸と揃うように、発光回路基板110b上に配設されている。また、光源110aは、図1Bに示すように、反射光が集光レンズ160によって光検出器170aに集光される光路外に配置される。   The light source 110a is a light emitting element such as a laser diode (LD), and outputs light (for example, a laser) to the collimating lens 120 in accordance with a drive signal from a drive circuit disposed on the light emitting circuit board 110b. Light). Here, the light source 110a is disposed on the light emitting circuit board 110b so that the optical axis of the laser light is output in the horizontal direction and the optical axis is aligned with the optical axis of the laser light emitted from the collimating lens 120. Has been. In addition, as shown in FIG. 1B, the light source 110a is disposed outside the optical path where the reflected light is collected by the condenser lens 160 onto the photodetector 170a.

発光回路基板110bは、光源110aからレーザー光を出力させる駆動回路が配設され、制御回路基板180からの制御信号に応じて駆動信号を光源110aに出力する。ここで、発光回路基板110bは、長手方向が鉛直方向と平行となるように制御回路基板180上に配設されるとともに、長手方向の上端に光源110aが配設されている。   The light emitting circuit board 110b is provided with a driving circuit that outputs laser light from the light source 110a, and outputs a driving signal to the light source 110a in accordance with a control signal from the control circuit board 180. Here, the light emitting circuit board 110b is arranged on the control circuit board 180 so that the longitudinal direction is parallel to the vertical direction, and the light source 110a is arranged at the upper end in the longitudinal direction.

コリメートレンズ120は、光の入射面が光源110aの出射面と対向するように配置され、光源110aから出力されたレーザー光を平行光にしてウェッジプリズム130に出射する。ここで、コリメートレンズ120は、ウェッジプリズム130に出射する平行光の光軸が光源110aから出射されるレーザー光の光軸と揃うように、制御回路基板180上に配設されている。また、コリメートレンズ120は、図1Bに示すように、反射光が集光レンズ160によって光検出器170aに集光される光路外に配置される。   The collimating lens 120 is arranged so that the light incident surface faces the light emitting surface of the light source 110a, and emits the laser light output from the light source 110a to the wedge prism 130 as parallel light. Here, the collimating lens 120 is disposed on the control circuit board 180 so that the optical axis of the parallel light emitted to the wedge prism 130 is aligned with the optical axis of the laser light emitted from the light source 110a. Further, as shown in FIG. 1B, the collimating lens 120 is disposed outside the optical path where the reflected light is condensed on the photodetector 170 a by the condenser lens 160.

ウェッジプリズム130は、コリメートレンズ120から平行光が入射され、入射された平行光を偏向させて出射する。具体的には、ウェッジプリズム130は、コリメートレンズ120から入射された平行光を、集光レンズ160の主平面に直交する方向に偏向させてウェッジミラー140に出射する。すなわち、ウェッジプリズム130は、集光レンズ160の光軸の方向に平行光を偏向させる。ここで、集光レンズ160の主平面とは、集光レンズ160の光軸に直交する面である。   The wedge prism 130 receives parallel light from the collimator lens 120, deflects the incident parallel light, and emits the deflected light. Specifically, the wedge prism 130 deflects the parallel light incident from the collimator lens 120 in a direction orthogonal to the main plane of the condenser lens 160 and emits the light to the wedge mirror 140. That is, the wedge prism 130 deflects parallel light in the direction of the optical axis of the condenser lens 160. Here, the main plane of the condenser lens 160 is a surface orthogonal to the optical axis of the condenser lens 160.

ここで、ウェッジプリズム130は、集光レンズ160の面内の平行光の光路上に配置され、集光レンズ160によって支持されている。すなわち、図1A及び図1Bに示すように、ウェッジプリズム130は、集光レンズ160に設けられた貫通孔に埋め込まれ、装置の内部に配置されているコリメートレンズ120から入射された平行光を偏向させてウェッジミラー140に出射する。例えば、ウェッジプリズム130は、図1Aの正面図に示すように、集光レンズ160の中心に埋め込まれる。   Here, the wedge prism 130 is disposed on the optical path of parallel light in the plane of the condenser lens 160 and is supported by the condenser lens 160. That is, as shown in FIGS. 1A and 1B, the wedge prism 130 is embedded in a through hole provided in the condenser lens 160 and deflects the parallel light incident from the collimator lens 120 disposed inside the apparatus. Then, the light is emitted to the wedge mirror 140. For example, the wedge prism 130 is embedded in the center of the condenser lens 160 as shown in the front view of FIG. 1A.

ウェッジミラー140は、ウェッジプリズム130によって出射された平行光の出射方向が、平行光の入射方向に直交する面の面内方向に変化するように平行光を偏向させて出射し、出射した平行光が物体に反射された反射光を平行光が入射された方向に偏向させて出射する。例えば、ウェッジミラー140は、平行光を入射方向に直交する方向に反射させ、平行光の入射方向を回転軸として回転することにより、平行光の出射方向が、平行光の入射方向に直交する面の面内方向に変化するように平行光を偏向させて出射する。   The wedge mirror 140 deflects and emits parallel light so that the emission direction of the parallel light emitted by the wedge prism 130 changes in the in-plane direction of the plane orthogonal to the incident direction of the parallel light. The reflected light reflected by the object is deflected and emitted in the direction in which the parallel light is incident. For example, the wedge mirror 140 reflects the parallel light in a direction orthogonal to the incident direction and rotates about the incident direction of the parallel light as a rotation axis, so that the parallel light emission direction is orthogonal to the incident direction of the parallel light. The parallel light is deflected and emitted so as to change in the in-plane direction.

図2Aは、第1の実施形態に係るウェッジミラー140の一例を説明するための図である。また、図2Bは、第1の実施形態に係るウェッジミラー140による偏向の一例を示す図である。例えば、ウェッジミラー140は、図2Aに示すように、円柱を45°でカットした面が反射面141となるように形成される。そして、ウェッジミラー140は、図2Bに示すように、反射面141がウェッジプリズム130の出射側の面(集光レンズ160の受光側の面)に対向するように配置される。ここで、ウェッジミラー140は、鉛直方向における反射面141の中心の位置が、ウェッジプリズム130の中心の位置と一致するように制御回路基板180上に配置される。さらに、ウェッジミラー140は、水平方向における反射面141の中心の位置が、制御回路基板180の回転軸の位置と一致するように、制御回路基板180上に配置される。   FIG. 2A is a diagram for explaining an example of the wedge mirror 140 according to the first embodiment. FIG. 2B is a diagram illustrating an example of deflection by the wedge mirror 140 according to the first embodiment. For example, as shown in FIG. 2A, the wedge mirror 140 is formed so that a surface obtained by cutting a cylinder at 45 ° becomes a reflection surface 141. As shown in FIG. 2B, the wedge mirror 140 is disposed so that the reflection surface 141 faces the emission side surface of the wedge prism 130 (the light reception side surface of the condensing lens 160). Here, the wedge mirror 140 is disposed on the control circuit board 180 so that the center position of the reflecting surface 141 in the vertical direction matches the center position of the wedge prism 130. Further, the wedge mirror 140 is disposed on the control circuit board 180 so that the center position of the reflection surface 141 in the horizontal direction matches the position of the rotation axis of the control circuit board 180.

そして、ウェッジミラー140は、円柱において反射面141が形成されていない面における中心軸が第1モーター150の回転軸と結合され、第1モーターの駆動力が回転軸を介して伝達されることにより回転する。すなわち、ウェッジミラー140は、中心軸を回転軸として回転しながら、ウェッジプリズム130から出射された平行光及び物体によって反射された戻り光を反射面141によって反射する。これにより、ウェッジミラー140は、図2Bに示すように、ウェッジプリズム130から入射された平行光を、出射方向が、平行光の入射方向に直交する面の面内方向に変化するように偏向させて対象空間に出射する。   In the wedge mirror 140, the central axis of the surface of the cylinder on which the reflecting surface 141 is not formed is coupled to the rotation shaft of the first motor 150, and the driving force of the first motor is transmitted via the rotation shaft. Rotate. That is, the wedge mirror 140 reflects the parallel light emitted from the wedge prism 130 and the return light reflected by the object by the reflecting surface 141 while rotating about the central axis. Thereby, as shown in FIG. 2B, the wedge mirror 140 deflects the parallel light incident from the wedge prism 130 so that the emission direction changes in the in-plane direction of the plane orthogonal to the incident direction of the parallel light. To the target space.

さらに、ウェッジミラー140は、対象空間の物体によって反射された戻り光を反射面141で受光し、集光レンズ160に向けて反射する。すなわち、ウェッジミラー140は、出射方向を平行光の入射方向に直交する面の面内方向に変化させて出射させた平行光の各方向からの戻り光をそれぞれ受光して、集光レンズ160の方向に反射させる。   Further, the wedge mirror 140 receives the return light reflected by the object in the target space by the reflection surface 141 and reflects it toward the condenser lens 160. That is, the wedge mirror 140 receives the return light from each direction of the parallel light emitted by changing the emission direction to the in-plane direction of the plane orthogonal to the incident direction of the parallel light, and Reflect in the direction.

図1A及び図1Bに戻って、第1モーター150は、回転軸が水平方向となるように制御回路基板180上に配置され、回転軸がウェッジミラー140の中心軸に結合される。そして、第1モーター150は、駆動回路から出力される駆動信号に基づいて、回転軸を回転させることで、回転軸に支持されるウェッジミラー140を回転させる。   Returning to FIGS. 1A and 1B, the first motor 150 is disposed on the control circuit board 180 so that the rotation axis is in the horizontal direction, and the rotation axis is coupled to the central axis of the wedge mirror 140. The first motor 150 rotates the wedge shaft 140 supported by the rotation shaft by rotating the rotation shaft based on the drive signal output from the drive circuit.

集光レンズ160は、ウェッジミラー140によって出射された平行光が物体によって反射された戻り光を光検出器170aに対して集光させる。例えば、集光レンズ160は、平凸レンズや、フレネルレンズなどである。ここで、第1の実施形態では、集光レンズ160としてフレネルレンズを用いる例を示している。なお、集光レンズ160としてフレネルレンズを用いた場合、集光レンズ160の厚みを一定のまま、面積を大きくすることができる。そして、集光レンズ160は、中心に貫通孔が形成され、貫通孔にウェッジプリズム130が埋め込まれる。すなわち、集光レンズ160は、貫通孔によってウェッジプリズム130を支持する。   The condensing lens 160 condenses the return light, which is the parallel light emitted by the wedge mirror 140 and reflected by the object, on the photodetector 170a. For example, the condensing lens 160 is a plano-convex lens, a Fresnel lens, or the like. Here, in the first embodiment, an example in which a Fresnel lens is used as the condenser lens 160 is shown. When a Fresnel lens is used as the condenser lens 160, the area can be increased while the thickness of the condenser lens 160 remains constant. The condenser lens 160 has a through hole at the center, and the wedge prism 130 is embedded in the through hole. That is, the condensing lens 160 supports the wedge prism 130 by the through hole.

光検出器170aは、集光レンズ160によって集光される戻り光を検出する。例えば、光検出器170aは、光電子増倍管(PMT:Photomultiplier Tube)や光照射による電気抵抗変化を利用したCdS、PbSなどの光電導素子、半導体のpn接合を利用した光起電力型のフォトダイオード(Photo Diode:PD)などである。フォトダイオードとしては、例えば、PNフォトダイオード、PINフォトダイオード、アバランシェフォトダイオードなどである。   The photodetector 170 a detects the return light collected by the condenser lens 160. For example, the photodetector 170a is a photomultiplier tube (PMT), a photoconductive element such as CdS or PbS that utilizes a change in electrical resistance caused by light irradiation, or a photovoltaic photon that utilizes a pn junction of a semiconductor. It is a diode (Photo Diode: PD). Examples of the photodiode include a PN photodiode, a PIN photodiode, and an avalanche photodiode.

受光回路基板170bは、増幅回路などが配設され、光検出器170aによって検出された戻り光を増幅して制御回路基板180に出力する。ここで、受光回路基板170bは、長手方向が鉛直方向と平行となるように制御回路基板180上に配設される。そして、受光回路基板170bは、光源110aから出力されるレーザー光の光軸の高さと揃う位置に光検出器170aの中心が配設されるように、光検出器170aが配設されている。   The light receiving circuit board 170b is provided with an amplifier circuit and the like, amplifies the return light detected by the photodetector 170a, and outputs the amplified light to the control circuit board 180. Here, the light receiving circuit board 170b is disposed on the control circuit board 180 so that the longitudinal direction is parallel to the vertical direction. In the light receiving circuit board 170b, the photodetector 170a is disposed so that the center of the photodetector 170a is disposed at a position aligned with the height of the optical axis of the laser light output from the light source 110a.

制御回路基板180は、光源110aと、コリメートレンズ120と、ウェッジプリズム130と、ウェッジミラー140と、集光レンズ160と、光検出器170aとを含む光学系と、発光回路基板110bと、受光回路基板170bと、第1モーター150とを支持し、レーザー距離計測装置100の全体制御を行う回路が配設される。例えば、制御回路基板180は、発光回路基板110bを制御して、光源110aからのレーザー光の出力を制御する。また、制御回路基板180は、光検出器170aによって検出された戻り光に基づいて、レーザー光を反射した物体までの距離を計測する種々の回路が配設される。   The control circuit board 180 includes an optical system including a light source 110a, a collimator lens 120, a wedge prism 130, a wedge mirror 140, a condenser lens 160, and a photodetector 170a, a light emitting circuit board 110b, and a light receiving circuit. A circuit that supports the substrate 170b and the first motor 150 and performs overall control of the laser distance measuring apparatus 100 is disposed. For example, the control circuit board 180 controls the light emission circuit board 110b to control the output of the laser light from the light source 110a. In addition, the control circuit board 180 is provided with various circuits for measuring the distance to the object reflecting the laser light based on the return light detected by the photodetector 170a.

例えば、制御回路基板180は、TOF(Time of Flight)方式の距離測定を行うための回路、或いは、位相差方式の距離計測を行うための回路などが配設される。TOF方式の距離測定を行う場合、制御回路基板180は、レーザー光に基づく信号と、戻り光に基づく信号との遅延時間から距離を演算するための回路が配設される。一方、位相差方式の距離計測を行う場合、制御回路基板180は、レーザー光に基づく信号と、戻り光に基づく信号との位相差を算出し、算出した位相差から距離を演算するための回路が配設される。   For example, the control circuit board 180 is provided with a circuit for measuring distance of the TOF (Time of Flight) method, a circuit for measuring distance of the phase difference method, or the like. When performing the distance measurement of the TOF method, the control circuit board 180 is provided with a circuit for calculating the distance from the delay time between the signal based on the laser light and the signal based on the return light. On the other hand, when performing phase difference distance measurement, the control circuit board 180 calculates a phase difference between the signal based on the laser light and the signal based on the return light, and calculates a distance from the calculated phase difference. Is disposed.

そして、制御回路基板180は、各構成を支持した状態で、後述する回転機構によって回転される。例えば、制御回路基板180は、円形の基板で形成され、基板上に上記した各構成が載置される。そして、制御回路基板180は、水平方向における基板の中心に第2モーター191の回転軸が結合され、第2モーターの駆動力が回転軸を介して伝達されることにより、鉛直方向を回転軸として回転する。すなわち、制御回路基板180は、光源110aと、発光回路基板110bと、コリメートレンズ120と、ウェッジプリズム130と、ウェッジミラー140と、第1モーター150と、集光レンズ160と、光検出器170aと、受光回路基板170bとを支持し、第2モーター191の回転軸を軸として回転可能に支持される。   And the control circuit board 180 is rotated by the rotation mechanism mentioned later in the state which supported each structure. For example, the control circuit board 180 is formed of a circular board, and the above-described components are placed on the board. The control circuit board 180 has the rotation axis of the second motor 191 coupled to the center of the board in the horizontal direction, and the driving force of the second motor is transmitted through the rotation axis, so that the vertical direction is the rotation axis. Rotate. That is, the control circuit board 180 includes the light source 110a, the light emitting circuit board 110b, the collimating lens 120, the wedge prism 130, the wedge mirror 140, the first motor 150, the condenser lens 160, and the photodetector 170a. The light receiving circuit board 170b is supported, and is supported rotatably about the rotation axis of the second motor 191.

上述したように、レーザー距離計測装置100は、制御回路基板180を回転させる回転機構を有する。例えば、レーザー距離計測装置100は、回転機構として、第2モーター191と、固定部192とを有する。   As described above, the laser distance measuring device 100 has a rotation mechanism that rotates the control circuit board 180. For example, the laser distance measuring device 100 includes a second motor 191 and a fixing unit 192 as a rotation mechanism.

第2モーター191は、駆動回路から出力される駆動信号に基づいて、回転軸を回転させることで、回転軸に支持される制御回路基板180を回転させる。固定部192は、第2モーター191を内包し、レーザー距離計測装置100全体を支持する。   The second motor 191 rotates the control shaft 180 supported by the rotation shaft by rotating the rotation shaft based on the drive signal output from the drive circuit. The fixing unit 192 includes the second motor 191 and supports the entire laser distance measuring apparatus 100.

上述したように、レーザー距離計測装置100は、ウェッジミラー140がウェッジプリズム130から出射された平行光を入射方向に直交する面の面内方向に出射方向を変化させながら対象空間に出射することで、入射方向に直交する面の面内における各方向に対して走査することができる。さらに、レーザー距離計測装置100は、上記したウェッジミラー140を含む光学系を鉛直方向を軸として回転させることで、水平方向の走査を実現する。すなわち、レーザー距離計測装置100は、入射方向に直交する面(鉛直面)に沿った走査を360°回転させながら行うことができ、球状の範囲を走査することができる。なお、図1Aに示すレーザー距離計測装置100では、制御回路基板180がウェッジミラー140から出射される平行光を遮蔽するため、装置の上方向を半球状に走査することとなる。   As described above, in the laser distance measuring apparatus 100, the wedge mirror 140 emits the parallel light emitted from the wedge prism 130 to the target space while changing the emission direction in the in-plane direction of the plane orthogonal to the incident direction. , It is possible to scan with respect to each direction in the plane perpendicular to the incident direction. Further, the laser distance measuring apparatus 100 realizes horizontal scanning by rotating the optical system including the wedge mirror 140 described above about the vertical direction. That is, the laser distance measuring device 100 can perform scanning along a plane (vertical plane) orthogonal to the incident direction while rotating 360 °, and can scan a spherical range. In the laser distance measuring apparatus 100 shown in FIG. 1A, the control circuit board 180 scans the upper direction of the apparatus in a hemispherical shape in order to shield the parallel light emitted from the wedge mirror 140.

また、レーザー距離計測装置100では、ウェッジプリズム130の中心と集光レンズ160の中心とを一致させている。従って、戻り光が集光レンズ160に対して効率よく戻ってくることとなり、物体までの距離に関係なく、集光レンズ160によって戻り光を効率よく集光することができる。   Further, in the laser distance measuring device 100, the center of the wedge prism 130 and the center of the condenser lens 160 are made to coincide. Accordingly, the return light efficiently returns to the condenser lens 160, and the return light can be efficiently collected by the condenser lens 160 regardless of the distance to the object.

さらに、出射部としてウェッジプリズム130を用いることで、光源110a及びコリメートレンズ120の配置の自由度を向上させることができ、戻り光の集光効率を向上させることができる。すなわち、レーザー距離計測装置100においては、光源110a及びコリメートレンズ120を、集光レンズ160と光検出器170aとによって挟まれる空間外に配置させることができる。換言すると、集光レンズ160によって光検出器170aに集光される戻り光の光路外に光源110a及びコリメートレンズ120を配置させることができ、光源110a及びコリメートレンズ120によって集光が阻害されることを抑止することができる。例えば、図1Bに示すように、集光レンズ160の端部と光検出器170aの端部とを結んで形成される空間外に光源110a及びコリメートレンズ120が配置される。   Furthermore, by using the wedge prism 130 as the emitting portion, the degree of freedom of arrangement of the light source 110a and the collimating lens 120 can be improved, and the collection efficiency of return light can be improved. That is, in the laser distance measuring device 100, the light source 110a and the collimating lens 120 can be disposed outside the space sandwiched between the condenser lens 160 and the photodetector 170a. In other words, the light source 110a and the collimating lens 120 can be arranged outside the optical path of the return light condensed on the photodetector 170a by the condensing lens 160, and the condensing is inhibited by the light source 110a and the collimating lens 120. Can be suppressed. For example, as shown in FIG. 1B, the light source 110a and the collimating lens 120 are disposed outside the space formed by connecting the end of the condenser lens 160 and the end of the photodetector 170a.

また、さらに、出射部としてウェッジプリズム130を用いることで、出射部の配置の自由度も向上させることができ、戻り光の集光効率を向上させることができる。すなわち、出射部としてウェッジプリズム130を用いることで、任意の角度でレーザー光を偏向させることができることから、例えば、図1A及び図1Bに示すように、ウェッジプリズム130を集光レンズ160の中心に配置することで、戻り光の集光を効率よく行うことができる。   Furthermore, by using the wedge prism 130 as the emission part, the degree of freedom of arrangement of the emission part can be improved, and the collection efficiency of the return light can be improved. That is, by using the wedge prism 130 as the emitting portion, the laser beam can be deflected at an arbitrary angle. For example, as shown in FIGS. 1A and 1B, the wedge prism 130 is placed at the center of the condenser lens 160. By arranging, return light can be collected efficiently.

また、出射部としてウェッジプリズム130を用いることで、光源110a、コリメートレンズ120及びウェッジプリズム130の配置の自由度を向上させることできる。従って、ウェッジプリズム130の形状は、各部材の配置状態に応じて決定されることとなる。すなわち、コリメートレンズ120から出射された平行光を偏向する際の角度に応じて、用いられるウェッジプリズム130の形状や枚数が決定される。さらに、ウェッジプリズム130の素材を考慮して形状や枚数を決定してもよい。   In addition, by using the wedge prism 130 as the emitting portion, the degree of freedom of arrangement of the light source 110a, the collimating lens 120, and the wedge prism 130 can be improved. Therefore, the shape of the wedge prism 130 is determined according to the arrangement state of each member. That is, the shape and number of wedge prisms 130 used are determined according to the angle at which the parallel light emitted from the collimator lens 120 is deflected. Furthermore, the shape and the number of sheets may be determined in consideration of the material of the wedge prism 130.

なお、上述した実施形態はあくまでも一例であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、ウェッジプリズム130を集光レンズ160の中心に配置する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、ウェッジプリズム130は、全周囲が集光レンズに囲まれるように配置される位置であれば、任意の位置に配置することができる。   In addition, embodiment mentioned above is an example to the last, and embodiment is not limited to this. For example, in the above-described embodiment, the case where the wedge prism 130 is arranged at the center of the condenser lens 160 has been described as an example. However, the embodiment is not limited to this, and, for example, the wedge prism 130 can be disposed at any position as long as the entire periphery is disposed so as to be surrounded by the condenser lens.

次に、図3を用いて、レーザー距離計測装置100による距離計測の処理について説明する。図3は、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置100の構成の一例を示すブロック図である。なお、図3においては、TOF方式による距離計測を行う場合を一例に挙げて説明する。図3に示すように、レーザー距離計測装置100の受光回路基板170bは、トランスインピーダンスアンプ171bと、増幅回路172bとを有する。また、制御回路基板180は、TDC(Time to Digital Converter)回路181と、信号処理回路182と、制御回路183とを有する。なお、信号処理回路182は、計測部とも記載される。また、レーザー距離計測装置100は、駆動回路151と、駆動回路193とを有する。駆動回路151は、図示しない制御回路によって制御され、第1モーター150を所定の速度で駆動させる。また、駆動回路193は、図示しない制御回路によって制御され、第2モーター191を所定の速度で駆動させる。   Next, a distance measurement process performed by the laser distance measuring apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the laser distance measuring apparatus 100 according to the first embodiment. In FIG. 3, a case where distance measurement by the TOF method is performed will be described as an example. As shown in FIG. 3, the light receiving circuit board 170b of the laser distance measuring device 100 includes a transimpedance amplifier 171b and an amplifier circuit 172b. The control circuit board 180 includes a TDC (Time to Digital Converter) circuit 181, a signal processing circuit 182, and a control circuit 183. The signal processing circuit 182 is also described as a measurement unit. The laser distance measuring device 100 includes a drive circuit 151 and a drive circuit 193. The drive circuit 151 is controlled by a control circuit (not shown) and drives the first motor 150 at a predetermined speed. The drive circuit 193 is controlled by a control circuit (not shown) and drives the second motor 191 at a predetermined speed.

制御回路183は、第1モーター150の駆動と第2モーター190の駆動とを同期させることにより、ウェッジミラー140の回転角度及び制御回路基板180の回転角度ごとのパルス信号と戻り光の電気信号を検出することができる。駆動回路111bは、制御回路183からのパルス信号に同期して駆動信号を生成して光源110aに出力することで、ウェッジミラー140の回転角度及び制御回路基板180の回転角度ごとに光源110aからレーザー光をパルス出射させる。   The control circuit 183 synchronizes the drive of the first motor 150 and the drive of the second motor 190, thereby generating a pulse signal and an electrical signal of the return light for each rotation angle of the wedge mirror 140 and each rotation angle of the control circuit board 180. Can be detected. The drive circuit 111 b generates a drive signal in synchronization with the pulse signal from the control circuit 183 and outputs the drive signal to the light source 110 a, so that the laser from the light source 110 a and the rotation angle of the control circuit board 180 are output from the light source 110 a. Light is emitted in pulses.

トランスインピーダンスアンプ171bは、戻り光に基づいて光検出器170aが発生させた電流を電圧に変換して、増幅回路172bに出力する。増幅回路172bは、光検出器170aによって検出された戻り光の電気信号を信号解析可能なレベルまで増幅してTDC回路181に出力する。具体的には、増幅回路172bは、トランスインピーダンスアンプ171bによって変換された電気信号が入力され、入力された電気信号を増幅する。   The transimpedance amplifier 171b converts the current generated by the photodetector 170a based on the return light into a voltage and outputs the voltage to the amplifier circuit 172b. The amplifier circuit 172b amplifies the electrical signal of the return light detected by the photodetector 170a to a level at which signal analysis is possible and outputs the amplified signal to the TDC circuit 181. Specifically, the amplification circuit 172b receives the electric signal converted by the transimpedance amplifier 171b and amplifies the input electric signal.

TDC回路181は、制御回路183から入力されたパルス信号と、増幅回路182bから入力された電気信号との時間差を示すデジタル信号を信号処理回路182に出力する。具体的には、TDC回路181は、制御回路183から入力されるウェッジミラー140の回転角度及び制御回路基板180の回転角度ごとのパルス信号と、増幅回路172bから入力されたウェッジミラー140の回転角度及び制御回路基板180の回転角度ごとの電気信号との時間差を示す各デジタル信号を信号処理回路182に出力する。信号処理回路182は、TDC回路181から入力されたデジタル信号に対応する時間と光速とから物体までの距離を算出する。   The TDC circuit 181 outputs a digital signal indicating a time difference between the pulse signal input from the control circuit 183 and the electrical signal input from the amplifier circuit 182b to the signal processing circuit 182. Specifically, the TDC circuit 181 includes a pulse signal for each rotation angle of the wedge mirror 140 and the control circuit board 180 input from the control circuit 183, and a rotation angle of the wedge mirror 140 input from the amplifier circuit 172b. And each digital signal which shows the time difference with the electric signal for every rotation angle of the control circuit board 180 is output to the signal processing circuit 182. The signal processing circuit 182 calculates the distance to the object from the time corresponding to the digital signal input from the TDC circuit 181 and the speed of light.

以上、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置100について説明した。以下、レーザー距離計測装置100による走査の一例について、図4〜図6を用いて説明する。図4〜6は、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置100による走査の一例を説明するための図である。ここで、以下では、3次元直交座標(x,y,z)に極座標(r,θ,φ)を加えた図4を用いて説明する。3次元直交座標(x,y,z)におけるz方向を鉛直方向、xy平面を水平面とすると、レーザー距離計測装置100の制御回路基板180の回転による水平走査は、xy平面上の点を原点の周りに回転する角度「φ」の回転となり、制御回路基板180上に載置されたウェッジミラー140の回転による走査は、角度「θ」の回転となる。   The laser distance measuring device 100 according to the first embodiment has been described above. Hereinafter, an example of scanning by the laser distance measuring apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 4-6 is a figure for demonstrating an example of the scanning by the laser distance measuring device 100 which concerns on 1st Embodiment. Here, the following description will be made with reference to FIG. 4 in which polar coordinates (r, θ, φ) are added to three-dimensional orthogonal coordinates (x, y, z). Assuming that the z direction in the three-dimensional orthogonal coordinates (x, y, z) is the vertical direction and the xy plane is the horizontal plane, the horizontal scanning by the rotation of the control circuit board 180 of the laser distance measuring device 100 uses the point on the xy plane as the origin. The rotation is an angle “φ” that rotates around, and scanning by the rotation of the wedge mirror 140 placed on the control circuit board 180 is an angle “θ”.

3次元直交座標と極座標との関係は、一般的に以下の式(1)によって与えられる。すなわち、以下の式(1)に示すように、3次元直交座標の「x」、「y」、「z」は、極座標における球面半径「r」と角度「φ」と角度「θ」で算出することができる。   The relationship between the three-dimensional orthogonal coordinates and the polar coordinates is generally given by the following equation (1). That is, as shown in the following formula (1), “x”, “y”, and “z” of the three-dimensional orthogonal coordinates are calculated by the spherical radius “r”, the angle “φ”, and the angle “θ” in polar coordinates. can do.

ここで、制御回路基板180の回転数を「150rpm(2.5Hz)」、ウェッジミラー140の回転数を「9000rpm(150Hz)」とすると、「θ」と「φ」の関係は「θ=60・φ」であり、球面半径「r=1」のときの走査軌跡の座標は以下の式(2)で表わされる。   Here, if the rotation speed of the control circuit board 180 is “150 rpm (2.5 Hz)” and the rotation speed of the wedge mirror 140 is “9000 rpm (150 Hz)”, the relationship between “θ” and “φ” is “θ = 60”. The coordinates of the scanning trajectory when “φ” and the spherical radius “r = 1” are expressed by the following equation (2).

「θ=φ=0」の点から走査を開始して、再び「θ=φ=0」に戻るまでの走査軌跡を図5に示す。例えば、レーザー距離計測装置100による走査は、平行光の入射方向に直交する面の走査を「360°」回転させることで、図5に示すように、球状の走査となる。ここで、上記した回転数によって走査すると、制御回路基板180が1回転する間に、ウェッジミラー140による走査が60往復することとなり、走査密度が「6°(360°/60)」となる。すなわち、レーザー距離計測装置100は、制御回路基板180の回転中「6°」間隔でウェッジミラー140による走査を行う。   FIG. 5 shows a scanning trajectory from when scanning is started from the point of “θ = φ = 0” until it returns to “θ = φ = 0” again. For example, the scanning by the laser distance measuring device 100 is a spherical scanning as shown in FIG. 5 by rotating the scanning of the surface orthogonal to the incident direction of the parallel light by “360 °”. Here, when scanning is performed at the above-described number of rotations, the scanning by the wedge mirror 140 reciprocates 60 times while the control circuit board 180 rotates once, and the scanning density becomes “6 ° (360 ° / 60)”. That is, the laser distance measuring apparatus 100 performs scanning with the wedge mirror 140 at “6 °” intervals while the control circuit board 180 is rotating.

ここで、ウェッジミラー140の回転による角度「θ」の「6°」ごとにレーザー光をパルス出射させ、測定を行った場合の測定点を走査軌跡に重ねた図を図6に示す。この場合、レーザー距離計測装置100は、図6に示すように、走査軌跡上に示す各点に示す方向にある物体までの距離を計測することとなる。信号処理回路182は、上述した式を用いて、物体までの距離をそれぞれ算出する。なお、レーザー距離計測装置100においては、ウェッジミラー140と制御回路基板180との位置関係に応じて走査範囲が変化する。上述したように、レーザー距離計測装置100は、制御回路基板180の上側に配置されたウェッジミラー140が回転することで、平行光の入射方向に直交する面の面内方向に走査を行う。すなわち、ウェッジミラー140は、回転しながら、ウェッジプリズム130から出射された平行光を反射面141によって反射することで、平行光の出射方向を、平行光の入射方向に直交する面の面内で変化させる。従って、平行光の出射角度が水平よりも下向きの走査範囲は、ウェッジミラー140における反射面141と制御回路基板180との距離が離れるほど広くなる。換言すると、ウェッジミラー140における反射面141と制御回路基板180との距離が離れるほど、反射した平行光が制御回路基板180に当たらない下向きの角度が深くなり、より下向きの角度で平行光を出射することができるようになる。例えば、レーザー距離計測装置100においては、ウェッジミラー140が、制御回路基板180に対して隙間のある状態で保持され、水平よりも下向きの角度が走査可能となるように形成される。なお、レーザー距離計測装置100は、ウェッジミラー140によって反射した平行光が制御回路基板180に当たる角度では、発光と測定は停止する。このように、レーザー距離計測装置100は、略半球状のレーザー走査を行い、略半球状の範囲の測定を可能にする。   Here, FIG. 6 shows a diagram in which the laser beam is emitted for every “6 °” of the angle “θ” due to the rotation of the wedge mirror 140, and the measurement points when the measurement is performed are superimposed on the scanning locus. In this case, as shown in FIG. 6, the laser distance measuring apparatus 100 measures the distance to the object in the direction indicated by each point indicated on the scanning locus. The signal processing circuit 182 calculates the distance to the object using the above-described equations. In the laser distance measuring device 100, the scanning range changes according to the positional relationship between the wedge mirror 140 and the control circuit board 180. As described above, the laser distance measuring apparatus 100 scans in the in-plane direction of the plane orthogonal to the incident direction of the parallel light by rotating the wedge mirror 140 disposed on the upper side of the control circuit board 180. That is, the wedge mirror 140 reflects the parallel light emitted from the wedge prism 130 by the reflecting surface 141 while rotating, so that the parallel light is emitted in the plane perpendicular to the incident direction of the parallel light. Change. Accordingly, the scanning range in which the parallel light emission angle is lower than the horizontal becomes wider as the distance between the reflecting surface 141 and the control circuit board 180 in the wedge mirror 140 increases. In other words, as the distance between the reflecting surface 141 of the wedge mirror 140 and the control circuit board 180 increases, the downward angle at which the reflected parallel light does not hit the control circuit board 180 becomes deeper, and the parallel light is emitted at a more downward angle. Will be able to. For example, in the laser distance measuring apparatus 100, the wedge mirror 140 is formed with a gap with respect to the control circuit board 180 so that an angle downward from the horizontal can be scanned. Note that the laser distance measuring device 100 stops light emission and measurement at an angle at which the parallel light reflected by the wedge mirror 140 strikes the control circuit board 180. As described above, the laser distance measuring device 100 performs laser scanning in a substantially hemispherical shape and enables measurement in a substantially hemispherical range.

(変形例1)
上述した第1の実施形態では、ウェッジプリズム130が、集光レンズ160の面内に配置される場合を例に挙げて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、ウェッジプリズム130を集光レンズ160の面内に配置しない場合であってもよい。かかる場合には、例えば、ウェッジプリズム130は、集光レンズ160と光検出器170aとの間の平行光の光路上に配置され、コリメートレンズ120から入射された平行光を集光レンズ160の主平面に対して直交する方向に偏向させる。そして、集光レンズ160は、ウェッジプリズム130によって偏向された平行光の光路上に貫通孔が形成される。
(Modification 1)
In the first embodiment described above, the case where the wedge prism 130 is disposed within the surface of the condenser lens 160 has been described as an example. However, the embodiment is not limited to this. For example, the wedge prism 130 may not be disposed within the surface of the condenser lens 160. In such a case, for example, the wedge prism 130 is disposed on the optical path of the parallel light between the condensing lens 160 and the photodetector 170a, and the parallel light incident from the collimating lens 120 is converted into the main light of the condensing lens 160. Deflection in a direction perpendicular to the plane. The condenser lens 160 has a through hole formed on the optical path of the parallel light deflected by the wedge prism 130.

図7は、変形例1に係るレーザー距離計測装置100aの構成を示す断面図である。ここで、変形例1に係るレーザー距離計測装置100aは、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置100と比較して、ウェッジプリズム130の位置と、集光レンズ160に貫通孔が形成される点が異なる。以下、この点を中心に説明する。   FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a laser distance measuring device 100a according to the first modification. Here, in the laser distance measuring device 100a according to the modified example 1, the position of the wedge prism 130 and the through-holes are formed in the condensing lens 160 as compared with the laser distance measuring device 100 according to the first embodiment. The point is different. Hereinafter, this point will be mainly described.

図7に示すように、変形例1に係るウェッジプリズム130は、集光レンズ160と光検出器170aとの間で、コリメートレンズ120から出射された平行光の光路上に配置される。そして、変形例1に係るウェッジプリズム130は、第1の実施形態に係るウェッジプリズム130と同様に、コリメートレンズ120から入射された平行光を、集光レンズ160の主平面に直交する方向に偏向させてウェッジミラー140に出射する。ここで、変形例1に係る集光レンズ160は、図7に示すように、ウェッジプリズム130から出射された平行光の光路上に貫通孔161が形成される。従って、ウェッジプリズム130が出射した平行光は、貫通孔161を通過してウェッジミラー140に入射される。   As shown in FIG. 7, the wedge prism 130 according to the first modification is disposed on the optical path of the parallel light emitted from the collimating lens 120 between the condenser lens 160 and the photodetector 170a. Then, similarly to the wedge prism 130 according to the first embodiment, the wedge prism 130 according to the first modification deflects the parallel light incident from the collimator lens 120 in a direction orthogonal to the main plane of the condenser lens 160. Then, the light is emitted to the wedge mirror 140. Here, as shown in FIG. 7, the condenser lens 160 according to Modification 1 has a through hole 161 formed on the optical path of the parallel light emitted from the wedge prism 130. Accordingly, the parallel light emitted from the wedge prism 130 passes through the through-hole 161 and enters the wedge mirror 140.

(変形例2)
上述した第1の実施形態及び変形例1では、ウェッジプリズム130を用いてコリメートレンズ120から入射された平行光を集光レンズ160の主平面に対して直交する方向に偏向させる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、ウェッジプリズム130を用いない場合であってもよい。かかる場合には、例えば、光源110aが、集光レンズ160と光検出器170aとの間に配置され、コリメートレンズ120が、集光レンズ160の面内の出力光の光路上に配置されて、集光レンズ160によって支持される。
(Modification 2)
In the first embodiment and the first modification described above, the case where the parallel light incident from the collimator lens 120 is deflected in the direction orthogonal to the main plane of the condenser lens 160 using the wedge prism 130 has been described. However, the embodiment is not limited to this, and the wedge prism 130 may not be used. In such a case, for example, the light source 110a is disposed between the condenser lens 160 and the photodetector 170a, and the collimator lens 120 is disposed on the optical path of the output light in the plane of the condenser lens 160. Supported by a condenser lens 160.

図8Aは、変形例2に係るレーザー距離計測装置100bの構成を示す側面図である。ここで、図8Aにおいては、レーザー距離計測装置100bの側面図を示すとともに、側面図の左側にレーザー距離計測装置100bが有する集光レンズの正面図を示す。また、図8Bは、変形例2に係るレーザー距離計測装置100bの構成を示す断面図である。ここで、図8Bにおいては、レーザー距離計測装置100bの横断面を示す。なお、変形例2に係るレーザー距離計測装置100bは、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置100と比較して、コリメートレンズ120が集光レンズ160の面内に配置されている点と、光源110a及び発光回路基板110bの配置が異なる。以下、この点を中心に説明する。   FIG. 8A is a side view showing a configuration of a laser distance measuring device 100b according to Modification 2. Here, in FIG. 8A, while showing the side view of the laser distance measuring device 100b, the front view of the condensing lens which the laser distance measuring device 100b has on the left side of a side view is shown. FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating a configuration of a laser distance measuring device 100b according to Modification 2. Here, in FIG. 8B, the cross section of the laser distance measuring device 100b is shown. The laser distance measuring device 100b according to the modified example 2 is different from the laser distance measuring device 100 according to the first embodiment in that the collimating lens 120 is disposed in the plane of the condenser lens 160, and The arrangement of the light source 110a and the light emitting circuit board 110b is different. Hereinafter, this point will be mainly described.

図8A及び図8Bに示すように、変形例2に係るコリメートレンズ120は、集光レンズ160の面内の平行光の光路上に配置され、集光レンズ160によって支持されている。そして、コリメートレンズ120は、集光レンズ160の水平方向の中心であり、鉛直方向の下部側に配置されている。ここで、変形例2に係る集光レンズ160及びコリメートレンズ120は、一体形成させることも可能である。   As shown in FIGS. 8A and 8B, the collimating lens 120 according to the modification 2 is arranged on the optical path of parallel light in the plane of the condenser lens 160 and is supported by the condenser lens 160. The collimator lens 120 is the center in the horizontal direction of the condenser lens 160 and is disposed on the lower side in the vertical direction. Here, the condensing lens 160 and the collimating lens 120 according to Modification 2 can be integrally formed.

変形例2に係る光源110aは、レーザー光の光軸が水平方向に出力され、かつ、該光軸がコリメートレンズ120から出射されるレーザー光の光軸と揃うように、発光回路基板110b上に配設されている。ここで、変形例2に係るレーザー距離計測装置100bでは、集光レンズ160と光検出器170aとの間の空間内に光源110a及び発光回路基板110bが配置されることとなる。したがって、光源110a及び発光回路基板110bによって戻り光の集光が阻害される。そこで、変形例2に係るレーザー距離計測装置100bでは、発光回路基板110bの位置を任意の位置に配置して、戻り光の集光の阻害を極力低減させる場合であってもよい。   The light source 110a according to Modification 2 is arranged on the light emitting circuit board 110b so that the optical axis of the laser light is output in the horizontal direction and the optical axis is aligned with the optical axis of the laser light emitted from the collimating lens 120. It is arranged. Here, in the laser distance measuring device 100b according to the modified example 2, the light source 110a and the light emitting circuit board 110b are arranged in the space between the condenser lens 160 and the photodetector 170a. Accordingly, the light source 110a and the light emitting circuit board 110b hinder the collection of the return light. Therefore, in the laser distance measuring device 100b according to the second modification, the position of the light emitting circuit board 110b may be arranged at an arbitrary position to reduce the inhibition of the collection of the return light as much as possible.

例えば、発光回路基板110bを制御回路基板180内部に配置し、光源110aを最小の支持部によって支持するとともに、発光回路基板110bと光源110aとを配線によって接続するような構成とする場合であってもよい。   For example, the light emitting circuit board 110b is disposed inside the control circuit board 180, the light source 110a is supported by the minimum support portion, and the light emitting circuit board 110b and the light source 110a are connected by wiring. Also good.

上述したように、第1の実施形態に係るレーザー距離計測装置100、変形例1に係るレーザー距離計測装置100a、及び、変形例2に係るレーザー距離計測装置100bは、ウェッジミラー140が平行光の出射方向を平行光の入射方向に直交する面の面内方向に変化させながら出射させ、ウェッジミラー140が載置された制御回路基板180を、鉛直方向を軸として回転させることで、半球状のレーザー走査を行い、半球状の範囲の測定を可能にする。   As described above, in the laser distance measuring device 100 according to the first embodiment, the laser distance measuring device 100a according to the first modification example, and the laser distance measuring device 100b according to the second modification example, the wedge mirror 140 has parallel light. The control circuit board 180 on which the wedge mirror 140 is mounted is rotated around the vertical direction as a hemispherical shape by changing the emission direction to an in-plane direction perpendicular to the incident direction of the parallel light. Laser scanning is performed, allowing measurement in the hemispherical range.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。以下、第1の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。上述した第1の実施形態では、水平方向におけるウェッジミラー140の反射面141の中心の位置が、制御回路基板180の回転軸の位置と一致するように、制御回路基板180上に配置される場合について説明した。第2の実施形態では、水平方向におけるウェッジミラー140の反射面141の中心の位置が、制御回路基板180の回転軸の位置と異なる場合について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. Hereinafter, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted. In the first embodiment described above, the center position of the reflection surface 141 of the wedge mirror 140 in the horizontal direction is arranged on the control circuit board 180 so as to coincide with the position of the rotation axis of the control circuit board 180. Explained. In the second embodiment, a case where the position of the center of the reflection surface 141 of the wedge mirror 140 in the horizontal direction is different from the position of the rotation axis of the control circuit board 180 will be described.

図9は、第2の実施形態に係るレーザー距離計測装置100cの構成を示す側面図である。第2の実施形態に係るレーザー距離計測装置100cは、第2の実施形態に係るレーザー距離計測装置100と比較して、制御回路基板180上のウェッジミラー及び第1モーターの位置と、信号処理回路182による処理内容が異なる。以下、この点を中心に説明する。   FIG. 9 is a side view showing the configuration of the laser distance measuring device 100c according to the second embodiment. Compared with the laser distance measuring device 100 according to the second embodiment, the laser distance measuring device 100c according to the second embodiment includes the positions of the wedge mirror and the first motor on the control circuit board 180, and the signal processing circuit. The processing content by 182 is different. Hereinafter, this point will be mainly described.

図9に示すように、第2の実施形態に係るウェッジミラー140は、水平方向における反射面141の中心の位置が、制御回路基板180の回転軸の位置と異なるように配置される。すなわち、第2の実施形態においては、ウェッジミラー140の配置の自由度を向上させて、設計を容易にさせることを可能にする。例えば、水平方向における反射面141の中心の位置を、制御回路基板180の回転軸の位置と一致させる場合、回転する制御回路基板180上のバランスをとるための設計が求められる。しかしながら、ウェッジミラー140の配置の自由度を向上させることにより、ウェッジミラー140の位置を調整することで、回転する制御回路基板180上のバランスをとることができる。   As shown in FIG. 9, the wedge mirror 140 according to the second embodiment is arranged so that the position of the center of the reflection surface 141 in the horizontal direction is different from the position of the rotation axis of the control circuit board 180. That is, in the second embodiment, it is possible to improve the degree of freedom of the arrangement of the wedge mirror 140 and facilitate the design. For example, when the position of the center of the reflecting surface 141 in the horizontal direction is matched with the position of the rotation axis of the control circuit board 180, a design for balancing on the rotating control circuit board 180 is required. However, it is possible to balance the rotating control circuit board 180 by adjusting the position of the wedge mirror 140 by improving the degree of freedom of arrangement of the wedge mirror 140.

上述したように、水平方向における反射面141の中心の位置が、制御回路基板180の回転軸の位置と異なるように配置されるため、第2の実施形態に係る信号処理回路182は、以下の式(3)を用いて物体までの距離をそれぞれ算出する。ここで、式(3)における「d」は、反射面141の中心の位置と、制御回路基板180の回転軸の位置との距離を示す。また、式(3)における角度の単位は、弧度法である。   As described above, since the position of the center of the reflecting surface 141 in the horizontal direction is different from the position of the rotation axis of the control circuit board 180, the signal processing circuit 182 according to the second embodiment includes the following: The distance to the object is calculated using Equation (3). Here, “d” in Equation (3) indicates the distance between the center position of the reflective surface 141 and the position of the rotation axis of the control circuit board 180. Moreover, the unit of the angle in Formula (3) is an arc degree method.

信号処理回路182は、式(3)に示すように、3次元直交座標の「x」、「y」、「z」を、距離「d」と角度「φ」と角度「θ」で算出する。   The signal processing circuit 182 calculates “x”, “y”, and “z” of the three-dimensional orthogonal coordinates with the distance “d”, the angle “φ”, and the angle “θ” as shown in Expression (3). .

以下、第2の実施形態に係るレーザー距離計測装置100cによる走査の一例について、図10A及び図10Bを用いて説明する。図10A及び図10Bは、第2の実施形態に係るレーザー距離計測装置100cによる走査の一例を説明するための図である。ここで、図10A及び図1Bにおいては、「θ=φ=0」の点から走査を開始して、再び「θ=φ=0」に戻るまでの走査軌跡を示す。また、図10Aにおいては、「x=y=0、z=1」から「x=y=z=0」の方向を見た場合の図を示す。また、図10Bにおいては、図10Aを斜め横の方向から見た場合の図を示す。また、図10A及び図10Bに示す走査軌跡は、「d」を球面半径「r」の「1/4」とした場合について示す。   Hereinafter, an example of scanning by the laser distance measuring device 100c according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10A and 10B. 10A and 10B are diagrams for explaining an example of scanning by the laser distance measuring device 100c according to the second embodiment. Here, in FIG. 10A and FIG. 1B, scanning trajectories from when scanning starts from the point of “θ = φ = 0” to when it returns to “θ = φ = 0” are shown. FIG. 10A shows a view when viewing the direction from “x = y = 0, z = 1” to “x = y = z = 0”. FIG. 10B shows a view when FIG. 10A is viewed from an obliquely lateral direction. 10A and 10B show the case where “d” is “1/4” of the spherical radius “r”.

例えば、レーザー距離計測装置100cによる走査は、水平方向における反射面141の中心の位置が、制御回路基板180の回転軸の位置と異なる場合であっても、図10A及び図10Bに示すように、球状の走査となる。   For example, in the scanning by the laser distance measuring device 100c, even when the position of the center of the reflecting surface 141 in the horizontal direction is different from the position of the rotation axis of the control circuit board 180, as shown in FIGS. 10A and 10B, Spherical scan.

ここで、水平方向における反射面141の中心の位置が、制御回路基板180の回転軸の位置と異なる場合、回転に応じて測定対象物との距離が変化することとなる。例えば、図10A及び図10Bに示す曲線L1は、制御回路基板180の回転に伴う反射面141の中心の位置の軌跡を示す。図10A及び図10Bに示すように、制御回路基板180の回転に伴って、反射面141の中心の位置が変化することから、測定対象物までの距離が回転に応じて変化することとなる。具体的には、測定対象物までの距離は、角度「φ」に応じて、x方向及びy方向に、以下の式(4)で示すズレが生じることとなる。   Here, when the position of the center of the reflecting surface 141 in the horizontal direction is different from the position of the rotation axis of the control circuit board 180, the distance to the measurement object changes according to the rotation. For example, the curve L1 shown in FIGS. 10A and 10B shows the locus of the center position of the reflective surface 141 accompanying the rotation of the control circuit board 180. As shown in FIGS. 10A and 10B, the position of the center of the reflecting surface 141 changes as the control circuit board 180 rotates, so the distance to the measurement object changes according to the rotation. Specifically, the distance to the measurement object is shifted by the following formula (4) in the x direction and the y direction according to the angle “φ”.

そこで、信号処理回路182は、ウェッジミラー140の反射面141の中心の位置と制御回路基板180の回転軸の位置との距離に基づいて、平行光を反射した物体までの距離を補正する。例えば、信号処理回路182は、TOF方式によって算出した結果から、角度「φ」に応じて、式(4)で示す距離を差し引く処理を行う。これにより、レーザー距離計測装置100cは、正確な距離計測を行うことができる。   Therefore, the signal processing circuit 182 corrects the distance to the object that reflects the parallel light based on the distance between the center position of the reflection surface 141 of the wedge mirror 140 and the position of the rotation axis of the control circuit board 180. For example, the signal processing circuit 182 performs a process of subtracting the distance represented by Expression (4) from the result calculated by the TOF method according to the angle “φ”. Thereby, the laser distance measuring device 100c can perform accurate distance measurement.

上述したように、第2の実施形態に係るレーザー距離計測装置100cにおいても、半球状のレーザー走査を行い、半球状の範囲の測定を可能にする。また、第2の実施形態に係るレーザー距離計測装置100cにおいては、ウェッジミラー140の配置の自由度を向上させることにより、回転する制御回路基板180上のバランスを容易にとることを可能にする。   As described above, also in the laser distance measuring device 100c according to the second embodiment, hemispherical laser scanning is performed to enable measurement of a hemispherical range. Further, in the laser distance measuring device 100c according to the second embodiment, it is possible to easily balance the rotating control circuit board 180 by improving the degree of freedom of the arrangement of the wedge mirror 140.

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。   Further, the present invention is not limited by the above embodiment. What comprised suitably combining each component mentioned above is also contained in this invention. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.

100、100a、100b、100c レーザー距離計測装置
110a 光源
110b 発光回路基板
120 コリメートレンズ
130 ウェッジプリズム(出射部)
140 ウェッジミラー(偏向部)
150 第1モーター
160 集光レンズ
170a 光検出器
170b 受光回路基板
180 制御回路基板
182 信号処理回路(計測部)
191 第2モーター
192 固定部
100, 100a, 100b, 100c Laser distance measuring device 110a Light source 110b Light emitting circuit board 120 Collimate lens 130 Wedge prism (emission part)
140 wedge mirror (deflection part)
150 First Motor 160 Condensing Lens 170a Photodetector 170b Light-Receiving Circuit Board 180 Control Circuit Board 182 Signal Processing Circuit (Measurement Unit)
191 Second motor 192 Fixed part

Claims (7)

光源から出力された出力光を平行光にして出射するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズから前記平行光が入射され、入射された前記平行光を偏向させて出射する出射部と、
前記出射部によって出射された前記平行光の出射方向が前記平行光の入射方向に直交する面の面内方向に変化するように前記平行光を偏向させて出射し、物体に反射された反射光を前記平行光が入射された方向に偏向させて出射する偏向部と、
前記偏向部から出射された前記反射光を検出器に対して集光させる集光レンズと、
鉛直方向を回転軸として、前記光源と、前記コリメートレンズと、前記出射部と、前記偏向部と、前記集光レンズと、前記検出器とを含む光学系を回転させる回転機構と、
前記検出器によって検出された前記反射光に基づいて、前記平行光を反射した物体までの距離を計測する計測部とを備え、
前記光源及び前記コリメートレンズは、前記反射光が前記集光レンズによって前記検出器に集光される光路外に配置され、
前記出射部は、前記集光レンズの面内の前記平行光の光路上に配置されて、前記集光レンズによって支持され、前記コリメートレンズから入射された前記平行光を前記集光レンズの主平面に対して直交する方向に偏向させる、レーザー距離計測装置。
A collimating lens that emits the output light output from the light source as parallel light; and
The parallel light is incident from the collimating lens, and an output part that deflects and emits the incident parallel light;
Reflected light that is emitted by deflecting the parallel light so that the direction of emission of the parallel light emitted by the emission unit changes in an in-plane direction of a plane orthogonal to the incident direction of the parallel light, and reflected by an object A deflecting unit that deflects and emits in the direction in which the parallel light is incident,
A condensing lens for condensing the reflected light emitted from the deflecting unit on a detector;
A rotation mechanism that rotates an optical system including the light source, the collimating lens, the emitting unit, the deflecting unit, the condensing lens, and the detector, with a vertical direction as a rotation axis,
A measurement unit that measures a distance to an object that reflects the parallel light based on the reflected light detected by the detector;
The light source and the collimating lens are disposed outside an optical path where the reflected light is collected on the detector by the condenser lens,
The exit portion is disposed on the optical path of the parallel light in the plane of the condenser lens, is supported by the condenser lens, and converts the parallel light incident from the collimator lens into a main plane of the condenser lens. Laser distance measuring device that deflects in a direction perpendicular to the angle.
光源から出力された出力光を平行光にして出射するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズから前記平行光が入射され、入射された前記平行光を偏向させて出射する出射部と、
前記出射部によって出射された前記平行光の出射方向が前記平行光の入射方向に直交する面の面内方向に変化するように前記平行光を偏向させて出射し、物体に反射された反射光を前記平行光が入射された方向に偏向させて出射する偏向部と、
前記偏向部から出射された前記反射光を検出器に対して集光させる集光レンズと、
鉛直方向を回転軸として、前記光源と、前記コリメートレンズと、前記出射部と、前記偏向部と、前記集光レンズと、前記検出器とを含む光学系を回転させる回転機構と、
前記検出器によって検出された前記反射光に基づいて、前記平行光を反射した物体までの距離を計測する計測部とを備え、
前記光源及び前記コリメートレンズは、前記反射光が前記集光レンズによって前記検出器に集光される光路外に配置され、
前記出射部は、前記集光レンズと前記検出器との間の前記平行光の光路上に配置され、前記コリメートレンズから入射された前記平行光を前記集光レンズの主平面に対して直交する方向に偏向させ、
前記集光レンズは、前記出射部によって偏向された前記平行光の光路上に貫通孔が形成される、レーザー距離計測装置。
A collimating lens that emits the output light output from the light source as parallel light; and
The parallel light is incident from the collimating lens, and an output part that deflects and emits the incident parallel light;
Reflected light that is emitted by deflecting the parallel light so that the direction of emission of the parallel light emitted by the emission unit changes in an in-plane direction of a plane orthogonal to the incident direction of the parallel light, and reflected by an object A deflecting unit that deflects and emits in the direction in which the parallel light is incident,
A condensing lens for condensing the reflected light emitted from the deflecting unit on a detector;
A rotation mechanism that rotates an optical system including the light source, the collimating lens, the emitting unit, the deflecting unit, the condensing lens, and the detector, with a vertical direction as a rotation axis,
A measurement unit that measures a distance to an object that reflects the parallel light based on the reflected light detected by the detector;
The light source and the collimating lens are disposed outside an optical path where the reflected light is collected on the detector by the condenser lens,
The emitting portion is disposed on the optical path of the parallel light between the condenser lens and the detector, and the parallel light incident from the collimator lens is orthogonal to the main plane of the condenser lens. Deflect in the direction,
The condensing lens is a laser distance measuring device in which a through hole is formed on an optical path of the parallel light deflected by the emitting unit.
光源から出力された出力光を平行光にして出射するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズによって出射された前記平行光の出射方向が前記平行光の入射方向に直交する面の面内方向に変化するように前記平行光を偏向させて出射し、物体に反射された反射光を前記平行光が入射された方向に偏向させて出射する偏向部と、
前記偏向部から出射された前記反射光を検出器に対して集光させる集光レンズと、
鉛直方向を回転軸として、前記光源と、前記コリメートレンズと、前記偏向部と、前記集光レンズと、前記検出器とを含む光学系を回転させる回転機構と、
前記検出器によって検出された前記反射光に基づいて、前記平行光を反射した物体までの距離を計測する計測部とを備え、
前記光源は、前記集光レンズと前記検出器との間に配置され、
前記コリメートレンズは、前記集光レンズの面内の前記出力光の光路上に配置されて、前記集光レンズによって支持される、レーザー距離計測装置。
A collimating lens that emits the output light output from the light source as parallel light; and
Reflected light that has been deflected and emitted from the collimated lens so that the direction of emission of the parallel light emitted by the collimator lens changes in an in-plane direction of a plane orthogonal to the incident direction of the parallel light, and is reflected by an object A deflecting unit that deflects and emits in the direction in which the parallel light is incident,
A condensing lens for condensing the reflected light emitted from the deflecting unit on a detector;
A rotation mechanism that rotates an optical system including the light source, the collimator lens, the deflection unit, the condenser lens, and the detector, with a vertical direction as a rotation axis,
A measurement unit that measures a distance to an object that reflects the parallel light based on the reflected light detected by the detector;
The light source is disposed between the condenser lens and the detector;
The collimating lens is a laser distance measuring device that is disposed on an optical path of the output light in a plane of the condenser lens and is supported by the condenser lens.
前記偏向部は、前記平行光を入射方向に直交する方向に反射させ、前記平行光の入射方向を回転軸として回転する偏向ミラーである、請求項1〜3のいずれか一項に記載のレーザー距離計測装置。   The laser according to claim 1, wherein the deflecting unit is a deflecting mirror that reflects the parallel light in a direction orthogonal to an incident direction and rotates the incident direction of the parallel light as a rotation axis. Distance measuring device. 水平方向における前記偏向ミラーの反射面の中心の位置が、前記回転機構の回転軸の位置と一致する、請求項4に記載のレーザー距離計測装置。   The laser distance measuring device according to claim 4, wherein a position of a center of a reflection surface of the deflection mirror in a horizontal direction coincides with a position of a rotation axis of the rotation mechanism. 水平方向における前記偏向ミラーの反射面の中心の位置が、前記回転機構の回転軸の位置と異なる、請求項4に記載のレーザー距離計測装置。   The laser distance measuring device according to claim 4, wherein the position of the center of the reflecting surface of the deflecting mirror in the horizontal direction is different from the position of the rotating shaft of the rotating mechanism. 前記計測部は、前記偏向ミラーの反射面の中心の位置と前記回転機構の回転軸の位置との距離に基づいて、前記平行光を反射した物体までの距離を補正する、請求項6に記載のレーザー距離計測装置。   The said measurement part correct | amends the distance to the object which reflected the said parallel light based on the distance of the position of the center of the reflective surface of the said deflection | deviation mirror, and the position of the rotating shaft of the said rotation mechanism. Laser distance measuring device.
JP2017027916A 2017-02-17 2017-02-17 Laser distance measuring device Pending JP2018132482A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017027916A JP2018132482A (en) 2017-02-17 2017-02-17 Laser distance measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017027916A JP2018132482A (en) 2017-02-17 2017-02-17 Laser distance measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018132482A true JP2018132482A (en) 2018-08-23

Family

ID=63248384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017027916A Pending JP2018132482A (en) 2017-02-17 2017-02-17 Laser distance measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018132482A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022515162A (en) * 2018-12-21 2022-02-17 ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト Reality capture with laser scanner and camera

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022515162A (en) * 2018-12-21 2022-02-17 ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト Reality capture with laser scanner and camera

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10739460B2 (en) Time-of-flight detector with single-axis scan
EP2381272B1 (en) Laser scanner
JP6111617B2 (en) Laser radar equipment
US11662463B2 (en) Lidar apparatus and method
JPS6217610A (en) Method and device for monitoring change of distance
US20230003882A1 (en) Lidar and method for range detection using lidar
GB2429129A (en) Optical range finder having a complex lens for measuring both near and far distance objects
JP2017003391A (en) Laser radar system
JP2018128432A (en) Laser distance measurement device
JP6460445B2 (en) Laser range finder
JP2017110964A (en) Light wave distance-measuring device
EP3237926A1 (en) Distance measurement instrument
JP2018040748A (en) Laser range measuring device
KR20120133238A (en) Device and method for optically scanning 3 dimensional object
CN110531369A (en) A kind of solid-state laser radar
CN205450271U (en) Scanning distance measuring equipment
JP3947159B2 (en) Sensor device for quick optical distance measurement according to the confocal optical imaging principle
CN1306256C (en) Optical characteristic measurer and optical displacement gage
JP2018132482A (en) Laser distance measuring device
US8072662B2 (en) Beam irradiation apparatus
JP2018028484A (en) Laser distance measurement device
EP3919937A1 (en) Lidar and probe apparatus thereof
CN109945805A (en) A kind of high-precision angle sensor
CN108885260B (en) Time-of-flight detector with single axis scanning
WO2022077711A1 (en) Laser radar system and calibration method therefor