JP2018514789A - 反射型目標物からの距離を光学的に測定する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、反射型目標物からの距離を光学的に測定する装置に関するものであり、ビーム発生源と、検出器と、出射側光学システム及び受光側光学システムを有するビーム整形システムと、レーザビーム（４１）のビーム経路に配置可能なレーザビーム整形部材（６２）とを備える。レーザビーム整形部材（６２）は、少なくとも１つの出射側開口（６３）を有する出射側開口配置部材として構成され、当該少なくとも１つの出射側開口（６３）は、部分的ビーム（６４）を形成すると共に、部分的ビーム（６４）を、１．０ミリラジアンの下限角度を下回ることのない１つまたは複数の広がり角（α１）で広げる。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載するような、反射型目標物からの距離を光学的に測定する装置に関する。

特許文献１には、反射型目標物からの距離を光学的に測定する公知の装置として、望遠鏡と、距離測定デバイスと、レーザビームの広がりを調整する調整デバイスとからなる装置が開示されている。距離測定デバイスは、レーザビームを発するビーム発生源と、目標物で反射されて生じた受光ビームを受光する検出器と、レーザビームのビーム整形を行う出射側光学システム、及び受光ビームのビーム整形を行う受光側光学システムを有したビーム整形システムとを備える。レーザビームの広がりは、ビーム発生源におけるレーザビームの射出角や、ビーム発生源と出射側光学システムとの間のビーム経路長、またはビーム発生源の前方への付加的な出射側光学システムの配置により調整が可能である。レーザビームの広がりを調整するために提案されている手段は、いずれも距離測定デバイスの内部で行われるものであり、距離測定デバイスの安定性が低下するという欠点がある。

また、反射型目標物からの距離を光学的に測定する装置は、特許文献２によっても公知である。この装置は、距離測定デバイスと、目標物に向けてレーザビームを調整する調整デバイスとを備えている。距離測定デバイスは、１つまたは２つのビーム発生源と、検出器と、出射側光学システム及び受光側光学システムを有したビーム整形システムとを備える。１つまたは２つのビーム発生源は、ビーム広がりが大きい第１レーザビームと、ビーム広がりが小さい第２レーザビームとを生成し、第１レーザビームは、散乱型目標物からの距離測定用に設けられ、第２レーザビームは、反射型目標物からの距離測定用に設けられる。

適切なレーザビームの選択は、ビーム発生源、または検出器で行うことが可能である。一具体例では、第１レーザビーム及び第２レーザビームが同時に発せられて目標物に照射される。受光ビームのビーム経路には、検出器の手前に光学フィルタが配置され、第１レーザビーム及び第２レーザビームの一方のみが、この光学フィルタを通過するようになっている。光学フィルタは、手動操作によって配置され、または個々の光学フィルタを受光ビームのビーム経路に送り込むことが可能な、モータ駆動式のフィルタホイールまたはフィルタスライダにより配置される。異なるビーム広がりを有した２つのレーザビームが必要となるということは、目標物からの距離の測定を調整する上で不利である。様々なビーム広がりを形成するためには、いくつかのビーム経路といくつかのビーム整形用光学システムが必要となり、そのために必要な空間が増大する。

更に、特許文献３も、反射型目標物からの距離を光学的に測定する公知の装置として、距離測定デバイスと、距離測定デバイスの外部に配置された調整デバイスとからなる装置を開示する。距離測定デバイスは、ビーム発生源と、検知器と、出射側光学システム及び受光側光学システムを有したビーム整形システムとを備える。調整デバイスは、レーザビームのビーム経路に配置可能で散乱用光学システムとして構成された、少なくとも１つのレーザビーム整形部材を備える。反射型目標物からの様々な距離の範囲に対してレーザビームを調整可能とするため、散乱用光学部材として構成されて、それぞれが互いに異なる散乱特性を有した複数のレーザビーム整形部材が設けられる。更なる展開として、調整デバイスは、受光ビームのビーム経路に配置可能で散乱用プレートとして構成された、少なくとも１つの受光ビーム整形部材を備える。散乱用プレートを用いることにより、受光ビームを減衰させて、検出器が過剰入力状態となるのを防止することが可能となる。受光ビームを反射型目標物からの様々な距離の範囲に適合させることができるようにするため、散乱用プレートとして構成されて光散乱特性が互いに異なる複数の受光ビーム整形部材が設けられる。

独国特許出願公開第１９７２７９８８号明細書 独国特許出願公開第１９８４００４９号明細書 独国特許出願公開第１０２０１３２０５５８９号明細書

反射型目標物からの距離を光学的に測定する公知の装置は、例えば直接的または間接的に入射する太陽光など、外部光により、固定的な測定時間での距離測定では測定誤差が増大し、そのために測定結果の精度が低下するという欠点があり、また距離測定に必要な測定時間が増大するという欠点がある。レーザビームとは異なり、外部光は方向を特定することができず、様々な方向から入り込む可能性がある。散乱用プレートとして構成された受光ビーム整形部材は、方向が定められた受光ビームに比べ、きわめてわずかしか外部光を減衰させない。リトロリフレクタ面を用いる場合、光学的に距離を測定する公知の装置は、散乱用光学部材が引き起こすビームの拡散に起因した更なる欠点を有する。リトロリフレクタ面が、入射するレーザビームの光軸に直角に配置されない場合には、最短距離がレーザビームの光軸上では測定されず、距離測定デバイスが測定した距離は、実際の距離に対して誤差を有する。このような誤差は、散乱用光学部材によってレーザビームが拡散するほど増大する。

本発明の目的は、反射型目標物からの距離を光学的に測定する装置として、単体のリトロリフレクタ面からの距離の測定に好適であり、簡易な装備で外部光を減衰させることが可能な装置を得ることにある。また、この装置は、リトロリフレクタ面からの距離の光学的な測定にも好適となるものである。

初めに述べた、反射型目標物からの距離を光学的に測定する装置において、このような目的は、独立請求項１に記載の特徴を有した発明によって達成される。有用な更なる態様は、従属請求項に記載されている。

本発明によれば、反射型目標物からの距離を光学的に測定するための装置は、レーザビーム整形部材が、少なくとも１つの出射側開口を有する出射側開口配置部材として構成され、この少なくとも１つの出射側開口は、部分的ビームを生成すると共に、当該部分的ビームを、１．０ミリラジアンの下限角度を下回ることのない１つまたは複数の広がり角で広げる。１．０ミリラジアン以上の広がり角を有した部分的ビームを形成する少なくとも１つの出射側開口を有した、出射側開口配置部材として構成されるレーザビーム整形部材は、単体のリトロリフレクタ体からの距離を光学的に測定するのに好適である。広がり角の下限角度を１．０ミリラジアンとすることにより、単体のリトロリフレクタ体からの距離を計測する際に、レーザビームの大きな広がりが確実に生じる。１．０ミリラジアン以上の広がり角とすることにより、単体のリトロリフレクタ体の中央部分に確実に部分的ビームが当たるような、レーザビームの十分な広がりを確保することができる。部分的ビームが、単体のリトロリフレクタ体の中央部分に当たらなかった場合、反射された受光ビームは、平行にずれることによって受光側光学システムを外れ、距離測定デバイスの検出器から逸れるおそれがある。

出射側開口は、その開口面積と寸法とによって規定される。出射側開口の開口形状により、部分的ビームが１つの広がり角と複数の広がり角とのいずれを有するかが定まる。円形または正方形の開口形状を有した出射側開口は、１つの寸法（円形の径、または正方形の辺の長さ）によって規定され、出射側開口を出た後に、周方向に沿って一定の広がり角となる円形のビーム断面を有した部分的ビームを生成する。楕円形または長方形の開口形状を有した出射側開口は、２つの寸法によって規定され、出射側開口を出た後に、周方向に沿って広がり角が変化する楕円形のビーム断面を有した部分的ビームを生成し、その広がり角は、周方向に沿って、楕円形のビーム断面の長軸における最大広がり角と、楕円形のビーム断面の短軸における最小広がり角との間で変化する。不規則な開口形状を有した出射側開口は、出射側開口を出た後に、最小広がり角と最大広がり角との間にある複数の広がり角を有した部分的ビームを生成する。

出射側開口によって生成される部分的ビームの広がり角は、当該出射側開口の寸法により調整することが可能である。１．０ミリラジアンの下限角度は、部分的ビームの広がり角が１．０ミリラジアンの下限角度を下回ってはならない場合に、出射側開口が上回ってはならない最大寸法に変換することが可能である。出射側開口の寸法が小さくなるほど、出射側開口を出た後のビーム経路における部分的ビームの広がり角が大きくなる。距離測定の際に良好な測定性能を得るため、様々な距離範囲に対応し、様々な寸法の出射側開口を用いて様々な広がり角とするのが有利である。この場合、部分的ビームの広がり角は、距離の増大に伴って減少させる必要があり、即ち、近い距離範囲の場合には、大きな広がり角が有利であり、距離が長い場合には、１．０ミリラジアンの下限角度に近い広がり角が有利である。

好ましい態様として、出射側開口配置部材は、複数の出射側開口を有し、これらの出射側開口が複数の部分的ビームを生成し、部分的ビームのそれぞれは、１．０ミリラジアンの下限角度を下回ることのない１つまたは複数の広がり角で広がる。複数の出射側開口を用いることにより、単体のリトロリフレクタ体にレーザビームを指向させる上で要求される精度を低くすることができる。出射側開口を出た後の部分的ビームは、初めのうちはビーム径が小さいため、数ｍの近接した距離範囲では、単体のリトロリフレクタ体に正確にレーザビームを指向させる必要があることになる。複数の出射側開口の場合、部分的ビームのそれぞれのビーム径が足し合わされることによってビーム径が増大する。単体のリトロリフレクタ体からの距離を測定するための出射側開口配置部材として、例えば、出射側開口配置部材に入る前のレーザビームの光軸と同軸に配置された中央出射側開口を、当該中央出射側開口の周囲に環状に分散配置された更なる出射側開口と共に用いるのが好適である。複数の出射側開口によって生成され、出射側開口配置部材を出た後に互いに合体して１つのレーザビームとなる部分的ビームは、同じ広がり角を有するべきであり、周方向に沿って一定の広がり角とするのが好ましい。出射側開口のそれぞれは、同じ開口形状及び同じ寸法であるのが好ましい。

出射側開口は、レーザビームに対して部分的な透過性を有するように構成するのが特に好ましい。発せられるレーザビームの放射エネルギは、散乱型目標物からの距離の測定用に設定される。散乱型目標物の場合、レーザビームは、大きな角度範囲で散乱され、放射エネルギのわずかな部分のみが受光側光学システムに届き、検出器に送られる。単体のリトロリフレクタ体からの距離測定の場合、レーザビームが目標物で反射され、指向された受光ビームとして検出器に照射される。検出器の過剰入力状態を避けるため、検出器に入射する受光ビームの放射エネルギは、ビーム発生源が発するレーザビームの放射エネルギに比べて大幅に小さなものとする必要がある。放射エネルギの低減は、レーザビームのビーム経路に設けた手段、及び受光ビームのビーム経路に設けた手段の少なくとも一方により行うことが可能である。レーザビームの放射エネルギは、出射側開口配置部材の出射側透過面積、及び出射側開口の透過性によって調整することが可能である。出射側開口配置部材の出射側透過面積は、一般に個々の出射側開口の開口面積の合計で定義される。それぞれの出射側開口の寸法が同じ場合、出射側透過面積は、出射側開口の数と出射側開口の開口面積との積で算出することもできる。出射側開口の透過性は、放射エネルギにのみ影響を及ぼすが、出射側透過面積の変化は、放射エネルギに加えて、部分的ビームの広がり角をも変化させうる。あらゆる開口形状の出射側開口についていえることは、開口面積は出射側開口の寸法に依存するものであるが、出射側開口の寸法により、レーザビームの広がり角も定まるということである。出射側開口の透過性により、部分的ビームの広がり角を変化させずに放射エネルギを調整することが可能となる。

出射側開口の透過性は、例えば、グレイフィルタとも称されるニュートラルフィルタ、またはカラーフィルタとして構成された光学フィルタを用いて調整することができる。カラーフィルタは、狭い波長領域において小さい透過率を有する一方、それより短い波長及び長い波長では、ほとんど全てを通過させる。ニュートラルフィルタは、均一にくすんだ灰色を有して均一の減衰が得られる光学的特性のガラス製またはプラスチック製のプレートである。ニュートラルフィルタの場合は、広い波長領域で減衰が生じるが、カラーフィルタの場合には、ビーム発生源の波長周辺、例えば±１５ｎｍの狭い波長範囲で減衰が生じる。レーザビームの放射エネルギは、光学フィルタの透過率により調整することが可能である。透過率は、入射する放射エネルギに対する、透過可能な放射エネルギの比として定義される。

本発明による装置の好ましい更なる態様として、レーザビームのビーム経路に配置可能であって、少なくとも１つの第１の出射側開口を有する第１の出射側開口配置部材として構成された第１のレーザビーム整形部材と、レーザビームのビーム経路に配置可能であって、少なくとも１つの第２の出射側開口を有する第２の出射側開口配置部材として構成された第２のレーザビーム整形部材とを備え、第１及び第２の出射側開口配置部材は互いに相違する。異なる出射側開口配置部材を用いることで、様々な距離範囲に位置する単体のリトロリフレクタ体や、様々な大きさの単体のリトロリフレクタ体からの距離の光学的な測定に、本発明による装置を適合させることが可能となる。出射側開口の数、出射側開口の開口面積、出射側開口の寸法、及び出射側開口の透過性のうちの少なくとも１つは、単体のリトロリフレクタ体の個々の距離範囲及び大きさの少なくとも一方に本発明の装置を適合させるための調整に好適である。

第１及び第２出射側開口配置部材は、第１の出射側開口の寸法と第２の出射側開口の寸法とが互いに相違するのが特に好ましい。部分的ビームの広がり角は、出射側開口の寸法によって調整することが可能である。異なる寸法を採用することにより、単体のリトロリフレクタ体の様々な距離範囲及び様々な大きさに対応して、出射側開口配置部材を調整することが可能となる。目標物までの距離が増大するほど、部分的ビームの広がり角を小さくする必要があり、いずれの場合も、部分的ビームの広がり角は、１．０ミリラジアンの下限角度を下回ってはならない。

第１及び第２の出射側開口配置部材は、出射側開口の数、出射側開口の開口面積、及び出射側開口の透過性のうちの少なくとも１つが互いに相違するのが特に好ましい。単体のリトロリフレクタ体の場合に必要となる受光ビームの放射エネルギの低減は、出射側開口配置部材の出射側透過面積、及び出射側開口の透過性のうちの少なくとも１つによって行うことが可能である。出射側開口配置部材に入る直前のレーザビームの断面積に対する出射側透過面積の比が小さいほど、通過して出射されるレーザビームの部分が少なくなる。レーザビームの放射エネルギは、出射側透過面積に加え、出射側開口の透過性によって調整することが可能である。これを目的として、出射側開口には光学フィルタを設けることが可能であり、レーザビームの放射エネルギは、この光学フィルタの透過率により調整することができる。

本発明による装置の好ましい更なる態様として、レーザビームのビーム経路に配置可能であって、整形用開口として構成されたもう１つのレーザビーム整形部材を備え、この整形用開口は、レーザビームを、０．３ミリラジアンの上限角度より小さい１つまたは複数の広がり角を有した整形後レーザビームに変換する。整形用開口として構成されて、０．３ミリラジアンより小さい広がり角を有した整形後レーザビームを生成するレーザビーム整形部材は、リトロリフレクタ面からの距離を光学的に測定するのに好適である。広がり角の上限角度を０．３ミリラジアンとすることで、リトロリフレクタ面からの距離測定の際に、レーザビームを確実に均質化する一方、単体のリトロリフレクタ体からの距離測定の際には、広がり角の下限角度を１．０ミリラジアンとすることで、レーザビームを確実に大きく広げることができる。整形後レーザビームの広がり角は、整形用開口の寸法によって調整することが可能である。この場合、整形用開口の寸法を大きくするほど、整形後レーザビームの広がり角は小さくなる。

整形用開口は、その開口面積と寸法とによって規定される。整形用開口の開口形状により、整形後レーザビームが１つの広がり角と複数の広がり角とのいずれを有するのかが決まる。円形または正方形の開口形状を有した整形用開口は、１つの寸法（円形の径、または正方形の辺の長さ）によって規定され、周方向に沿って一定の広がり角となる円形のビーム断面を有したレーザビームを生成する。楕円形または長方形の開口形状を有した整形用開口は、２つの寸法によって規定され、周方向に沿って広がり角が変化する楕円形のビーム断面を有したレーザビームを生成し、その広がり角は、周方向に沿って、楕円形のビーム断面の長軸における最大広がり角と、楕円形のビーム断面の短軸における最小広がり角との間で変化する。

本発明に係る装置の場合、出射側開口と整形用開口とは、その径によって区別される。出射側開口は、単体のリトロリフレクタ体からの距離を測定する場合に用いられ、整形用開口は、リトロリフレクタ面からの距離を測定する場合に用いられる。１．０ミリラジアンの下限角度は、単体のリトロリフレクタ体からの距離の測定用に規定され、０．３ミリラジアンの上限角度は、リトロリフレクタ面からの距離の測定用に規定される。１．０ミリラジアンの下限角度は、出射側開口の寸法が上回ってはならない最大寸法に変換可能であり、０．３ミリラジアンの上限角度は、整形用開口の寸法が下回ってはならない最小寸法に変換可能である。

整形用開口は、レーザビームに対して部分的な透過性を有するように構成されるのが特に好ましい。発せられるレーザビームの放射エネルギは、散乱型目標物からの距離の測定用に設定されており、このとき、放射エネルギのわずかな部分のみが、受光側光学システムに到達し、検出器に送られる。単体のリトロリフレクタ体からの距離の測定では、レーザビームが目標物で反射され、指向された受光ビームとして検出器に照射される。検出器の過剰入力状態を避けるため、検出器に入射する受光ビームの放射エネルギは、ビーム発生源が発するレーザビームの放射エネルギに比べて大幅に小さなものとする必要がある。レーザビームの放射エネルギは、整形用開口の開口面積、及び整形用開口の透過性によって調整することが可能である。整形用開口の透過性は、放射エネルギにのみ影響を及ぼすが、整形用開口の寸法に依存する整形用開口の開口面積は、放射エネルギとレーザビームの広がり角とを変化させる。整形用開口の透過性により、レーザビームの広がり角を変化させずに放射エネルギを調整することが可能となる。整形用開口の透過性は、例えば、ニュートラルフィルタまたはカラーフィルタとして構成された光学フィルタを用いて調整することができる。レーザビームの放射エネルギは、光学フィルタの透過率により調整することが可能である。

本発明による装置の好ましい更なる態様として、レーザビームのビーム経路に配置可能な第１の整形用開口と、レーザビームのビーム経路に配置可能な第２の整形用開口とを備え、第１及び第２の整形用開口は、寸法、開口面積、及び透過性のうちの少なくとも１つが異なる。異なる整形用開口を用いることにより、リトロリフレクタ面が位置する様々な距離範囲や、様々な大きさのリトロリフレクタ面に、本発明による装置を適合させることが可能となる。整形後レーザビームの広がり角は、整形用開口の寸法によって調整することが可能である。整形用開口の寸法が大きくなるほど、整形後レーザビームの広がり角が小さくなり、目標物からの距離測定デバイスの距離が長くなるほど、レーザビームの広がり角を小さくする必要がある。

本発明による装置の好ましい更なる態様として、受光ビームのビーム経路に配置可能であり、少なくとも１つの受光側開口を有する受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材を備える。反射型目標物（単体のリトロリフレクタ体、またはリトロリフレクタ面）を用いる場合に必要となる、入射する受光ビームの放射エネルギの低減は、少なくとも１つの受光側開口を有する受光側開口配置部材により行うことが可能である。受光ビームの放射エネルギは、受光側開口配置部材の受光側透過面積、及び受光側開口の透過性によって調整することが可能である。受光側開口配置部材の受光側透過面積は、一般に個々の受光側開口の開口面積の合計によって定義される。それぞれの受光側開口の寸法が同じ場合、受光側透過面積は、受光側開口の数と受光側開口の開口面積との積で算出することもできる。受光側開口配置部材に入る直前における受光ビームの断面積に対する受光側透過面積の比が小さくなるほど、受光ビームの放射エネルギが小さくなる。受光側透過面積を制限することによる受光ビームの減衰は、ビーム発生源の波長とは無関係であり、例えば広範な波長スペクトルを有した太陽光のような外部光も減衰させることが可能であって、外部光の減衰は、付加的な装備を必要とすることなく行われる。

受光側開口配置部材は、互いに間隔を置いて設けられた複数の受光側開口を有するのが特に好ましい。受光ビームのビーム断面に沿って分散配置された複数の受光側開口を有する受光側開口配置部材を用いることにより、受光ビームの均質化がなされる。均質化は、ビーム断面において不均質に分布する受光ビームに対して特に好適である。受光側透過面積は、受光側開口の数、及び受光側開口の開口面積によって調整することが可能である。

好ましい更なる態様として、受光側開口は、受光ビームに対して部分的な透過性を有するように構成される。受光ビームの放射エネルギは、受光側透過面積に代え、または受光側透過面積に加え、受光側開口の透過性により低減することが可能である。この場合、受光側開口には、光学フィルタを設けるのが特に好ましく、受光ビームの放射エネルギは、この光学フィルタの透過率により調整することができる。広範な波長スペクトルにおいて減衰が生じ、受光ビームだけでなく外部光をも減衰させるニュートラルフィルタが、部分的な透過性を有した受光側開口に用いる光学フィルタとして好適である。ニュートラルフィルタを用いた外部光の減衰は、更なる装備を必要とすることなく行われる。

好ましい更なる態様として、受光ビームのビーム経路に配置可能であって、少なくとも１つの第１の受光側開口を有する第１の受光側開口配置部材として構成された第１の受光側ビーム整形部材と、受光ビームのビーム経路に配置可能であって、少なくとも１つの第２の受光側開口を有する第２の受光側開口配置部材として構成された第２の受光側ビーム整形部材とを備え、第１及び第２の受光側開口配置部材は互いに相違する。異なる受光側開口配置部材を用いることで、反射型目標物が位置する様々な距離範囲、様々な種類の反射型目標物（単体のリトロリフレクタ体、またはリトロリフレクタ面）、及び様々な大きさの反射型目標物に対し、本発明による装置を適合させることが可能となる。受光側開口の数、受光側開口の面積、及び受光側開口の透過性のうちの少なくとも１つが、様々な距離範囲、様々な種類の反射型目標物、及び様々な大きさの反射型目標物に対し、本発明による装置を適合させるための調整に適している。

第１及び第２の受光側開口配置部材は、受光側開口の数、受光側開口の開口面積、及び受光側開口の透過性のうちの少なくとも１つが互いに相違するのが特に好ましい。受光ビームの放射エネルギは、受光側開口配置部材の受光側透過面積、及び受光側開口の透過性によって調整することが可能である。受光側透過面積は、受光側開口の数、及び受光側開口の開口面積の少なくとも一方により調整することができる。受光側開口配置部材に入る直前の受光ビームの断面積に対する受光側透過面積の比が小さいほど、受光ビームの放射エネルギが小さくなる。距離測定デバイスから反射型目標物までの距離の増大に伴い、受光側透過面積を大きくする必要がある。受光側開口配置部材の受光側透過面積に代え、または加えて、受光側開口の透過性により、レーザビームの放射エネルギを調整することが可能である。受光側開口には、ニュートラルフィルタを設けるのが特に好ましく、受光側開口の透過性は、このニュートラルフィルタの透過率により調整することが可能である。受光ビームの減衰にニュートラルフィルタを用いることには、受光ビームに加えて外部光をも減衰させることができるという利点がある。ニュートラルフィルタを用いた外部光の減衰は、更なる装備を必要とすることなく行われる。

本発明による装置の好ましい更なる第１の態様として、出射側開口配置部材として構成されたレーザビーム整形部材と、受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材とが第１の整形部材に設けられ、第１の整形部材は、レーザビームのビーム経路及び受光ビームのビーム経路に配置可能である。第１の整形部材に出射側開口配置部材と受光側開口配置部材とを設ける構成は、出射側開口配置部材と受光側開口配置部材とが連帯し、レーザビーム及び受光ビームのビーム経路にそれぞれ配置されるので、単体のリトロリフレクタ体からの距離の測定に好適であり、構造の複雑さを軽減すると共に、必要な空間を縮小することができる。出射側開口配置部材と受光側開口配置部材とは、互いに同軸状に配置することが可能であり、または交互に配置することが可能であって、出射側開口配置部材と受光側開口配置部材との適切な配置は、レーザビームと受光ビームとの配置によって定まる。

本発明による装置の好ましい更なる第２の態様として、整形用開口として構成されたレーザビーム整形部材と、受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材とが第２の整形部材に設けられ、第２の整形部材は、レーザビームのビーム経路及び受光ビームのビーム経路に配置可能である。第２の整形部材に整形用開口と受光側開口配置部材とを設ける構成は、整形用開口と受光側開口配置部材とが連帯し、レーザビーム及び受光ビームのビーム経路にそれぞれ配置されるので、リトロリフレクタ面からの距離の測定に好適であり、構造の複雑さを軽減すると共に、必要な空間を縮小することができる。整形用開口と受光側開口配置部材とは、互いに同軸状に配置することが可能であり、または互いに隣接して配置することが可能であって、整形用開口と受光側開口配置部材との適切な配置は、レーザビームと受光ビームとの配置によって定まる。

少なくとも１つの第１の整形部材と、少なくとも１つの第２の整形部材とを備えるのが特に好ましい。少なくとも１つの第１の整形部材と、少なくとも１つの第２の整形部材とが設けられる本発明の装置は、単体のリトロリフレクタ体及びリトロリフレクタ面からの距離の光学的な測定に好適である。第１の整形部材は、単体のリトロリフレクタ体からの距離の測定用に構成され、第２の整形部材は、リトロリフレクタ面からの距離の測定用に構成される。

第１の整形部材及び第２の整形部材の少なくとも一方を複数備えるのが特に好ましい。複数の第１の整形部材もしくは複数の第２の整形部材、または複数の第１の整形部材及び複数の第２の整形部材が設けられる本発明の装置は、レーザビーム整形部材及び受光ビーム整形部材のそれぞれのビーム整形特性を、単体のリトロリフレクタ体またはリトロリフレクタ面が位置する様々な距離範囲に対応して調整することが可能である。第１の整形部材は、単体のリトロリフレクタ体からの距離の光学的な測定用に設けられ、第２の整形部材は、リトロリフレクタ面からの距離の光学的な測定用に設けられる。

本発明に係る装置として、距離測定デバイスと、レーザビーム整形部材及び受光ビーム整形部材を有したモータ駆動式の調整デバイスとを備え、反射型目標物からの距離を光学的に測定する装置を示す図である。 本発明に係る装置として、距離測定デバイスと、レーザビーム整形部材及び受光ビーム整形部材を有したモータ駆動式の調整デバイスとを備え、反射型目標物からの距離を光学的に測定する装置を示す図である。 １つの出射側開口を有する出射側開口配置部材を備えた、図１に示す装置による、単体のリトロリフレクタ体からの距離の光学的な測定を示す図である。 複数の出射側開口を有する出射側開口配置部材を備えた、図１に示す装置による、単体のリトロリフレクタ体からの距離の光学的な測定を示す図である。 図１に示す装置による、リトロリフレクタ面からの距離の光学的な測定を示す図である。 様々な距離範囲にある単体のリトロリフレクタ体からの距離を光学的に測定するための、レーザビーム整形部材及び受光ビーム整形部材を有した第１整形部材の第１実施形態を示す図である。 様々な距離範囲にある単体のリトロリフレクタ体からの距離を光学的に測定するための、レーザビーム整形部材及び受光ビーム整形部材を有した第１整形部材の第２実施形態を示す図である。 様々な距離範囲にあるリトロリフレクタ面からの距離を光学的に測定するための、レーザビーム整形部材及び受光ビーム整形部材を有した第２整形部材の第１実施形態を示す図である。 様々な距離範囲にあるリトロリフレクタ面からの距離を光学的に測定するための、レーザビーム整形部材及び受光ビーム整形部材を有した第２整形部材の第２実施形態を示す図である。 単体のリトロリフレクタ体からの距離を光学的に測定するために構成された２つの第１整形部材と、リトロリフレクタ面からの距離を光学的に測定するために構成された３つの第２整形部材とを有する調整デバイスの第１実施形態を示す図である。 第１回転ホイールに配置された複数のレーザビーム整形部材及び複数の受光ビーム整形部材と、第２回転ホイールに配置された複数の減衰部材とを有する調整デバイスの第２実施形態において、第１回転ホイールを示す図である。 第１回転ホイールに配置された複数のレーザビーム整形部材及び複数の受光ビーム整形部材と、第２回転ホイールに配置された複数の減衰部材とを有する調整デバイスの第２実施形態において、第２回転ホイールを示す図である。

図面に基づき、本発明の実施形態を以下に説明する。図面は、実施形態を必ずしも正しい縮尺率で示すものではなく、説明に役立つように、概略で示したり、幾分変形して示したりするものである。

図面から直接的に明らかとなる教示に加え、関連する先行技術も参考とされる。本発明の大要から逸脱することなく、実施形態の形状や詳細な構成に対する様々な調整や変更が可能であることに留意すべきである。明細書、図面、及び特許請求の範囲に記載された本発明の特徴は、本発明の態様において、それぞれが個々に必須となりうるだけでなく、あらゆる組み合わせも必須となりうる。更に、明細書、図面、及び特許請求の範囲の少なくともいずれか１つに記載された本発明の特徴のうちの少なくとも２つの組み合わせは、いずれも本発明の範囲に含まれるものである。本発明の大要は、以下に示して説明する実施形態の厳密な形状及び詳細な構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲の請求項に示す主題に比べて狭められた主題に限定されるものでもない。寸法範囲が示される場合、その範囲内にある値も、限界値として示しうるものであり、任意に請求項に含めうるものである。簡略化のため、同一または類似の機能を有した、同一または類似の部材については、同じ参照符号を用いる。

図１Ａは、本発明に係る装置として、距離測定デバイス１１と、距離測定デバイス１１の外部に設けられたモータ駆動式の調整デバイス１２とを備え、目標物からの距離を光学的に測定する装置１０を示す図である。目標物については、入射したレーザビームが主に反射される反射型目標物と、入射したレーザビームが主に散乱される散乱型目標物とに区別される。

更に、反射型目標物については、単体のリトロリフレクタ体と、リトロリフレクタ面とに区別される。単体のリトロリフレクタ体として定義される反射型目標物は、１つのトリプルプリズムからなり、トリプルプリズムの寸法は、一般的なレーザビームのビーム径より大きくなっていて、入射したレーザビームが、トリプルプリズムの１つの面に当たるようになっている。単体のリトロリフレクタ体の例として、２５ｍｍまたは５０ｍｍの幅を有したトリプルプリズムがある。リトロリフレクタ面として定義される反射型目標物は、平坦面に互いに隣接して配置された複数のプリズムからなり、それぞれのプリズムの寸法は、一般的なレーザビームのビーム径より小さくなっていて、入射したレーザビームが、複数のプリズムに当たるようになっている。リトロリフレクタ面の例として、反射膜やキャッツアイ型リフレクタがある。ここでの適用に関わるキャッツアイ型リフレクタは、レーザビームのビーム径に対するプリズムの寸法の比が、０．１〜１．０のリトロリフレクタ面であり、反射膜は、レーザビームのビーム径に対するプリズムの寸法の比が、０．１未満のリトロリフレクタ面となっている。

距離測定デバイス１１は、光学装置保持部材１３と、結合部材１５を介して光学装置保持部材１３に結合された回路基板１４とを備える。距離測定デバイス１１において生成されたレーザビームは、光学装置保持部材１３の非干渉開口１６を通って、距離測定デバイス１１から出射され、調整デバイス１２に照射される。このレーザビームは、調整デバイス１２により、目標物の特性及び目標物までの距離範囲に対応する調整が行われる。本実施形態の調整デバイス１２の場合、６つの異なる整形部材１７．１〜１７．６を備えており、これら整形部材１７．１〜１７．６は、回転ホイール１８に固定され、モータ駆動機構１９により、回転軸線２０周りに回転移動可能となっている。

調整デバイス１２の整形部材１７．１〜１７．６のそれぞれは、レーザビームを整形するレーザビーム整形部材と、受光ビームを整形する受光ビーム整形部材とを有し、これら整形部材１７．１〜１７．６は、その回折特性及び減衰特性の少なくとも一方が相違しており、様々な距離範囲にある反射型目標物についての距離の測定に用いるために設けられている。回転ホイール１８は、６つの整形部材１７．１〜１７．６のほかに、もう１つの開口部２１を有しており、この開口部２１には整形部材が設けられず、レーザビーム及び受光ビームの少なくとも一方において、回折及び減衰の少なくとも一方が生じないようになっている。

回転ホイール１８は、駆動モータ２３により回転軸線２０周りに回転可能な軸部材２２に固定して連結されており、駆動モータ２３の回転角が、角度センサデバイスを用いて検出される。回転軸線２０周りの回転ホイール１８の回転駆動は、手動式回転機構でも行うことが可能となっている。回転ホイール１８は、回転することにより、回転軸線２０周りの７つの角度位置に位置を定めることができる。６つの角度位置では、６つの整形部材１７．１〜１７．６のうちの１つが、レーザビームのビーム経路に配置され、残る７番目の角度位置では、６つの整形部材１７．１〜１７．６がいずれも、レーザビーム及び受光ビームのビーム経路外に位置する。この７番目の角度位置は、散乱型目標物からの距離の測定のために設けられる。

図１Ｂは、図１Ａに示した、距離を光学的に測定するための、本発明による装置１０における、距離測定デバイス１１及びモータ駆動式の調整デバイス１２の構成を詳細に示している。

距離測定デバイス１１は、ビーム発生源３１として構成された第１電気光学装置、検出器３２として構成された第２電気光学装置、ビーム整形光学システム３３、ビームスプリット光学システム３４、光学装置保持部材１３、及び回路基板１４を備える。ビーム整形光学システム３３は、レーザビームを整形する出射側光学システム３５と、受光ビームを整形する受光側光学システム３６とを備え、一体型のビーム整形光学システム３３にまとめられている。ビーム発生源３１、ビーム整形光学システム３３、及びビームスプリット光学システム３４は、光学装置保持部材１３に固定され、検出器３２は、回路基板１４に固定される。光学装置保持部材１３は、ビーム発生源３１のための第１受容部３７と、ビーム整形光学システム３３のための第２受容部３８と、ビームスプリット光学システム３４のための第３受容部３９とを有する。検出器３２は、回路基板１４に設けられたもう１つの受容部４０に固定される。

ビーム発生源３１は、可視光または赤外線のレーザビーム４１を生成するレーザダイオードで構成される。検出器３２は、目標物で反射または散乱されて生じた受光ビーム４２を受光するフォトダイオードで構成される。ビームスプリット光学システム３４は、レーザビームと同軸状に伝播する受光ビームからレーザビームを分離するものであり、ビーム発生源３１とビーム整形光学システム３３との間のレーザビームのビーム経路で、且つビーム整形光学システム３３と検出器３２との間の受光ビームのビーム経路に配置される。ビームスプリット光学システム３４は、例えば、偏光ビームスプリッタ、孔あきミラー、またはそれ以外のビームスプリット光学素子で構成することができる。ビーム発生源３１及び検出器３２は、制御・分析デバイス４３と接続されており、この制御・分析デバイス４３が、基準ビームと受光ビームとの時間差に基づき、目標物までの距離を求める。

検出器３２は、光学装置保持部材１３の方を向く回路基板１４の表側の面４４に配置され、ハンダ付けにより回路基板１４にしっかりと固定されている。検出器３２は、回路基板１４を製造する際に、例えば、自動的に組み付けてハンダ付けすることが可能である。検出器３２は、回路基板１４のみに機械的に支持されており、検出器３２を光学装置保持部材１３に直接結合するような結合手段は存在しない。光学装置保持部材１３は、検出器３２の方を向く面が開口しており、結合部材１５を介し、接合面が回路基板１４に結合されている。結合部材１５は、距離測定デバイス１１の位置合わせをする際に取り外し可能となっている。

ビーム発生源３１と、一体構造の光学装置保持部材１３に一体的に組み込まれたビームスプリット光学システム３４との間のレーザビーム４１のビーム経路には、開口部４５が配置されている。開口部４５は、ビーム発生源３１の開口角度を制限し、ビームスプリット光学システム３４及びビーム整形光学システム３３に向かうレーザビーム４１の形状を調整するために用いられる。ビーム発生源３１と開口部４５との間には、開口部４５と同じ様に、一体構造の光学装置保持部材１３に一体的に形成された遮光部材４６が配設される。遮光部材４６は、入射光を吸収し、不要な反射を防止するものである。このような目的のため、遮光部材４６は、内側に低反射性の吸収剤コーティングがなされている。開口部４５及び遮光部材４６は、ビーム発生源３１から検出器３２までの部分における光学的及び電気的な雑音だけでなく、レーザビームにおける人為的な乱れを低減する。

単体のリトロリフレクタ体４７として構成された反射型目標物は、図１Ｂの実施形態において、距離測定デバイス１１から短い距離にある目標物として用いられる。レーザビーム４１及び受光ビーム４２のビーム経路には、第１の整形部材１７．１が位置する。第１の整形部材１７．１は、レーザビーム４１用のレーザビーム整形部材４８と、受光ビーム４２用の受光ビーム整形部材４９とを有する。

ビーム発生源３１は、ビームスプリット光学システム３４に向けてレーザビーム４１を発する。レーザビーム４１の最大限可能な部分が、ビームスプリット光学システム３４から出射されて出射側光学システム３５に照射され、この出射側光学システム３５で最初のビーム整形が行われる。出射側光学システム３５は、レーザビーム４１を平行にして、平行レーザビーム５１としてレーザビーム整形部材４８に向かわせるコリメーティングレンズとして構成される。コリメーティングレンズ３５の光学的特性は、散乱型目標物の距離測定に適合したものとされる。平行レーザビーム５１は、レーザビーム整形部材４８に照射され、レーザビーム整形部材４８において、平行レーザビーム５１のビーム整形と減衰とが行われる。整形後レーザビーム５２は、反射型目標物４７に照射される。

目標物４７で反射して生じた受光ビーム４２は、受光ビーム整形部材４９に当たり、この受光ビーム整形部材４９が、受光ビーム４２を整形し、減衰させて、整形後受光ビーム５３として受光側光学システム３６に向かわせる。受光側光学システム３６では、整形後受光ビーム５３の更なるビーム整形が行われる。２回整形後受光ビーム５４は、ビームスプリット光学システム３４に向けられ、当該ビームスプリット光学システム３４で偏向される。偏向後受光ビーム５５は、検出器３２に当たる。ビームスプリット光学システム３４により、偏向後受光ビーム５５の光軸と、発せられたレーザビーム４１の光軸とが、確実に互いに相違したものとなる。

図２Ａ及び図２Ｂは、図１に示す装置１０による、単体のリトロリフレクタ体６１からの距離の光学的な測定を示す概略図である。単体のリトロリフレクタ体６１に対するレーザビームの調整が、１つの出射側開口を有する出射側開口配置部材（図２Ａ）として構成されたレーザビーム整形部材、または複数の出射側開口を有する出射側開口配置部材（図２Ｂ）として構成されたレーザビーム整形部材を用いて行われる。

距離測定デバイス１１は、出射側光学システム３５を用い、平行レーザビーム５１を生成する。平行レーザビーム５１のビーム経路には、単体のリトロリフレクタ体からの距離の測定用に構成された、第１レーザビーム整形部材６２が配置される。単体のリトロリフレクタ体の場合は、反射されて生じた受光ビームが受光側光学システム３６に照射され、検出器３２で検知できるように、レーザビームをリトロリフレクタ体の中央部分に当てる必要がある。レーザビームがリトロリフレクタ体の中央部分に当たらないと、反射されて生じた受光ビームが平行にずれて、受光側光学システム３６から外れてしまう可能性がある。レーザビームを単体のリトロリフレクタ体６１に向けるために要求される精度を低下させてもよいように、レーザビームが広げられる。

第１レーザビーム整形部材６２は、１つの第１出射側開口６３を有した第１出射側開口配置部材として構成される。第１出射側開口６３は、ある径の円形開口形状を有する。第１出射側開口６３は、部分的ビーム６４を形成し、この部分的ビーム６４を、１．０ミリラジアンの下限角度α_ｍｉｎより大きい第１広がり角α_１で広げる。部分的ビーム６４の第１広がり角α_１は、第１出射側開口６３の径で調整可能であり、第１出射側開口６３の径が小さくなるほど、部分的ビーム６４の第１広がり角α_１が大きくなる。また、第１出射側開口６３は、レーザビームの放射エネルギを大幅に減少させる。

出射側開口は、その開口面積と寸法とによって規定される。１．０ミリラジアンの下限角度α_ｍｉｎは、出射側開口が超えてはならない出射側開口の最大寸法に変換することができる。出射側開口の開口形状により、部分的ビームが１つの広がり角と複数の広がり角とのいずれを有するのかが定まる。円形または正方形の開口形状を有した出射側開口は、１つの寸法（円形の径、または正方形の１辺の長さ）によって規定され、出射側開口を出た後に、周方向に沿って一定の広がり角となる円形のビーム断面を有した部分的ビームを生成する。楕円形または長方形の開口形状を有した出射側開口は、２つの寸法によって規定され、出射側開口を出た後に、周方向に沿って広がり角が変化する楕円形のビーム断面を有した部分的ビームを生成し、その広がり角は、周方向に沿って、楕円形のビーム断面の長軸における最大広がり角と、楕円形のビーム断面の短軸における最小広がり角との間で変化する。不規則な開口形状を有した出射側開口は、出射側開口を出た後に、最大広がり角と最小広がり角との間にある複数の広がり角を有した部分的ビームを生成する。

第１出射側開口６３を出た当初、部分的ビーム６４はビーム径が小さく、近接した距離範囲の場合には、単体のリトロリフレクタ体６１への正確な指向が必要となる。部分的ビーム６４を単体のリトロリフレクタ体６１に向ける際に要求される精度を低減するため、図２Ｂに示す第２レーザビーム整形部材６５を用いることが可能である。第２レーザビーム整形部材６５は、３つの第２出射側開口６６．１，６６．２，６６．３を有した第２出射側開口配置部材として構成される。これら第２出射側開口６６．１，６６．２，６６．３は、それぞれ部分的ビーム６７．１，６７．２，６７．３を生成し、これら部分的ビーム６７．１，６７．２，６７．３を、１．０ミリラジアンの下限角度α_ｍｉｎより大きい第２広がり角α_２で広げる。第２出射側開口６６．１，６６．２，６６．３の好適な配置例として、平行レーザビーム５１の光軸と同軸状に中央の第２出射側開口を配置し、中央の第２出射側開口の周囲に、それ以外の第２出射側開口を環状に分散配置してもよい。それぞれの部分的ビーム６７．１，６７．２，６７．３の第２広がり角α_２は、第２出射側開口６６．１，６６．２，６６．３の径で調整することが可能であり、第２出射側開口６６．１，６６．２，６６．３の径が小さくなるほど、部分的ビーム６７．１，６７．２，６７．３の第２広がり角α_２が大きくなる。

出射側開口配置部材を出た後のレーザビームの放射エネルギは、出射側開口配置部材の出射側透過面積と、各出射側開口の透過性とによって調整することが可能である。出射側開口配置部材の出射側透過面積は、一般に個々の出射側開口の開口面積の合計で規定される。各出射側開口が同じ寸法の場合、出射側透過面積は、出射側開口の数と出射側開口の開口面積との積で算出することも可能である。出射側開口配置部材に入る直前のレーザビームの断面積に対する出射側透過面積の比が小さいほど、出射側開口配置部材を出た後のレーザビームの出射部分の放射エネルギが小さくなる。

図３は、図１に示す装置１０による、リトロリフレクタ面７１からの距離の光学的な測定を示す概略図である。距離測定デバイス１１は、出射側光学システム３５を用い、平行レーザビーム５１を生成する。平行レーザビーム５１のビーム経路には、リトロリフレクタ面からの距離の測定用に構成された、レーザビーム整形部材７２が配置される。

レーザビーム整形部材７２は、円形の開口形状の整形用開口として構成される。レーザビーム整形部材（整形用開口）７２は、入射したレーザビーム５１を、広がり角βの整形後レーザビーム７４に変換し、整形後レーザビーム７４の広がり角βは、０．３ミリラジアンの上限角度β_ｍａｘより小さい。整形後レーザビーム７４の広がり角βは、整形用開口７２の径で調整することが可能であり、整形用開口７２の径が大きくなるほど、整形後レーザビーム７４の広がり角βは小さくなる。

整形用開口は、その開口面積と寸法とによって規定される。０．３ミリラジアンの上限角度β_ｍａｘは、整形用開口が下回ってはならない整形用開口の最小寸法に変換することができる。整形用開口の開口形状により、整形後レーザビームが、１つの広がり角と複数の広がり角とのいずれを有するのかが定まる。円形または正方形の開口形状を有した整形用開口は、１つの寸法（円形の径、または正方形の１辺の長さ）によって規定され、周方向に沿って一定の広がり角となる円形のビーム断面を有したレーザビームを生成する。楕円形または長方形の開口形状を有した整形用開口は、２つの寸法によって規定され、周方向に沿って広がり角が変化する楕円形のビーム断面を有したレーザビームを生成し、その広がり角は、周方向に沿って、楕円形のビーム断面の長軸における最大広がり角と、楕円形のビーム断面の短軸における最小広がり角との間で変化する。不規則な開口形状を有した整形用開口は、整形用開口を出た後に、最大広がり角と最小広がり角との間にある複数の広がり角を有したレーザビームを生成する。

図４Ａ及び図４Ｂは、様々な距離範囲にある単体のリトロリフレクタ体からの距離を光学的に測定するために構成された、レーザビーム整形部材及び受光ビーム整形部材を有する第１整形部材の第１実施形態及び第２実施形態を示す図である。距離の測定は、例えば図１に示す装置１０を用いて行われる。

図４Ａは、レーザビーム整形部材８２及び受光ビーム整形部材８３を有した第１整形部材８１の第１実施形態を示している。レーザビーム整形部材８２は、入射したレーザビームを５つの部分的ビームに細分する５つの出射側開口８４，８５．１，８５．２，８５．３，８５．４を有した出射側開口配置部材として構成されている。これらの出射側開口８４，８５．１〜８５．４は、第１径ｄ_１の円形の開口形状を有し、それぞれの部分的ビームを、回折により１．０ミリラジアンの広がり角に広げる。受光ビーム整形部材８３は、レーザビーム整形部材８２の周囲に環状に分散配置された４つの受光側開口８６．１，８６．２，８６．３，８６．４を有した受光側開口配置部材として構成されている。これらの受光側開口８６．１〜８６．４は同一径の円形の開口形状を有する。

発せられるレーザビーム４１の放射エネルギは、散乱型目標物からの距離の測定用に設定される。散乱型目標物の場合、レーザビームは、大きな角度範囲にわたって散乱され、放射エネルギのわずかな部分のみが受光側光学システム３６に届き、検出器３２に送られる。反射型目標物からの距離測定の場合、レーザビームが目標物で反射され、指向された受光ビームとして検出器３２に達する。反射型目標物からの距離測定の際の検出器３２の過剰入力状態を避けるため、検出器３２に入射する受光ビーム４２の放射エネルギは、ビーム発生源３１が発するレーザビーム４１の放射エネルギに比べて大幅に小さなものとする必要がある。放射エネルギの低減は、レーザビーム４１のビーム経路に設けた手段、及び受光ビーム４２のビーム経路に設けた手段の少なくとも一方により行うことが可能である。

レーザビーム４１の放射エネルギは、レーザビーム整形部材（出射側開口配置部材）８２の出射側透過面積、及び出射側開口８４，８５．１〜８５．４の透過性によって調整することが可能である。出射側開口配置部材の出射側透過面積は、一般に個々の出射側開口の開口面積の合計で定義される。本実施形態のように、それぞれの出射側開口の寸法が同じ場合、出射側透過面積は、出射側開口の数と出射側開口の開口面積との積でも算出することができる。出射側開口配置部材８２に入る直前のレーザビーム４１の断面積に対する出射側透過面積の比が小さいほど、出射側開口配置部材８２から出た後のレーザビーム４１の放射エネルギが小さくなる。

レーザビーム４１の放射エネルギは、出射側透過面積に代え、または出射側透過面積に加え、出射側開口８４，８５．１〜８５．４の透過性により調整することが可能である。本実施形態では、出射側開口８４，８５．１〜８５．４が、例えば、ニュートラルフィルタまたはカラーフィルタとして構成された光学フィルタ８７を有する。レーザビームの減衰は、光学フィルタの透過率により調整することが可能であり、この透過率は、入射するレーザビームの放射エネルギに対する、透過が許容された放射エネルギの比として定義される。出射側開口８４，８５．１〜８５．４の透過性は、レーザビーム４１の放射エネルギにのみ影響を及ぼすが、出射側開口８４，８５．１〜８５．４の寸法に依存する出射側透過面積は、放射エネルギに加え、部分的ビームの広がり角も変化させる。出射側開口８４，８５．１〜８５．４の透過性により、部分的ビームの広がり角を変化させずに、レーザビーム４１の放射エネルギを減少させることが可能となる。

受光ビーム４２の放射エネルギは、受光ビーム整形部材（受光側開口配置部材）８３の受光側透過面積、及び受光側開口８６．１〜８６．４の透過性によって調整することが可能である。受光側開口配置部材の受光側透過面積は、一般に個々の受光側開口８６．１〜８６．４の開口面積の合計で定義される。本実施形態のように、それぞれの受光側開口の寸法が同じ場合、受光側透過面積は、受光側開口の数と受光側開口の開口面積との積でも算出することができる。受光側開口配置部材８３に入る直前の受光ビーム４２の断面積に対する受光側透過面積の比が小さいほど、受光側開口配置部材８３から出た後の受光ビーム４２の放射エネルギが小さくなる。受光側透過面積を制限することによる受光ビーム４２の減衰は、ビーム発生源３１の波長とは無関係であり、例えば広範な波長スペクトルを有した太陽光のような外部光も、更なる工夫を要することなく減衰させることが可能である。

受光ビーム４２の放射エネルギは、受光側透過面積に代え、または受光側透過面積に加え、受光側開口８６．１〜８６．４の透過性により調整することが可能である。本実施形態では、例えばニュートラルフィルタまたはカラーフィルタとして構成された光学フィルタ８８が、受光側開口８６．１〜８６．４に設けている。受光ビームの減衰は、光学フィルタの透過率により調整することが可能であり、この透過率は、入射する受光ビームの放射エネルギに対する、透過が許容された放射エネルギの比として定義される。

光学フィルタ８７及び光学フィルタ８８は、ニュートラルフィルタまたはカラーフィルタとして構成される。ニュートラルフィルタの場合、広範な波長領域で減衰が行われるのに対し、カラーフィルタの場合は、ビーム発生源３１の波長周辺の狭い波長領域で減衰が行われる。開口（出射側開口または受光側開口）の透過性による放射エネルギの減衰は、分散されるビームの広がり角を変化させることなく、放射エネルギの調整を可能とするものである。ニュートラルフィルタの適用には、ビーム発生源３１の波長だけでなく、外部光も含まれるような広範な波長領域で減衰が行われるという利点がある。従って、ニュートラルフィルタは、外部光の減衰も必要である場合に、特に好適である。また、ニュートラルフィルタは、プラスチックフィルムとして安価に入手可能であるという利点もある。

図４Ｂは、レーザビーム整形部材９２及び受光ビーム整形部材９３を有した第１整形部材９１の第２実施形態を示している。レーザビーム整形部材９２は、図４Ａの出射側開口８４，８５．１〜８５．４と同様に、平行レーザビーム５１の光軸を中心として配置された５つの円形の出射側開口９４，９５．１，９５．２，９５．３，９５．４を有する出射側開口配置部材として構成される。受光ビーム整形部材９３は、レーザビーム整形部材９２の周囲に環状に配置された６つの円形の受光側開口９６．１，９６．２，９６．３，９６．４，９６．５，９６．６を有した受光側開口配置部材として構成される。

図４Ｂの出射側開口９４，９５．１〜９５．４は、図４Ａの出射側開口８４，８５．１〜８５．４とは径が相違している。本実施形態において、出射側開口９４，９５．１〜９５．４は、径が第２径ｄ_２であり、５つの部分的ビームを、２．０ミリラジアンの広がり角に広げる。図４Ｂの受光側開口９６．１〜９６．６は、図４Ａの受光側開口８６．１〜８６．４よりも径が小さくなっている。出射側開口９４，９５．１〜９５．４、及び受光側開口９６．１〜９６．６は、部分的な透過性を有するように構成される。出射側開口９４，９５．１〜９５．４には光学フィルタ９７が、また受光側開口９６．１〜９６．６には光学フィルタ９８が、それぞれ設けられる。検出器３２に照射される受光ビームの放射エネルギは、これら光学フィルタ９７及び光学フィルタ９８の透過率によって調整することができる。

出射側開口８４，８５．１〜８５．４，９４，９５．１〜９５．４、及び受光側開口８６．１〜８６．４，９６．１〜９６．６は、それぞれ円形の開口形状を有している。円形の出射側開口及び受光側開口は、好ましい開口形状である。図４Ａの出射側開口８４，８５．１〜８５．４は第１径ｄ_１の径を有し、周方向に沿って一定の１．０ミリラジアンの広がり角を有した部分的ビームを生成する。図４Ｂの出射側開口９４，９５．１〜９５．４は、第２径ｄ_２の径を有し、周方向に沿って一定の２．０ミリラジアンの広がり角を有した部分的ビームを生成する。原理的には、円形ではない開口形状の出射側開口及び受光側開口も使用可能である。楕円形または長方形の開口形状の出射側開口及び受光側開口の場合、それぞれの開口配置部材を出た後のビームは、周方向に沿って広がり角が変化する楕円形のビーム断面を有する。

図５Ａ及び図５Ｂは、様々な距離範囲にあるリトロリフレクタ面からの距離を光学的に測定するために構成された、レーザビーム整形部材及び受光ビーム整形部材を有する第２整形部材の第１実施形態及び第２実施形態を示す図である。距離の測定は、例えば図１に示す装置１０を用いて行われる。

図５Ａは、レーザビーム整形部材１０２及び受光ビーム整形部材１０３を有した第２整形部材１０１の第１実施形態を示す。レーザビーム整形部材１０２は、入射したレーザビームを均質化し、第１広がり角β_１を有した整形後レーザビームに変換する第１整形用開口として構成されている。レーザビームの広がりを完全に防止することはできないが、整形後レーザビームの第１広がり角β_１は、０．３ミリラジアンの上限角度β_ｍａｘより小さい。受光ビーム整形部材１０３は、レーザビーム整形部材１０２の周囲に環状に配置された６つの円形の受光側開口１０４．１，１０４．２，１０４．３，１０４．４，１０４．５，１０４．６を有する受光側開口配置部材として構成されている。

リトロリフレクタ面の場合に必要となる受光ビームの放射エネルギの低減は、レーザビーム整形部材（第１整形用開口）１０２及び受光側開口１０４．１〜１０４．６を用いて行うことができる。レーザビーム４１の放射エネルギは、第１整形用開口１０２の開口面積及び透過性によって調整することが可能であり、受光ビーム４２の放射エネルギは、受光ビーム整形部材（受光側開口配置部材）１０３の受光側透過面積及び受光側開口１０４．１〜１０４．６の透過性によって調整することが可能である。本実施形態では、第１整形用開口１０２及び受光側開口１０４．１〜１０４．６が部分的な透過性を有するものとして構成されている。第１整形用開口１０２には、光学フィルタ１０５が設けられ、受光側開口１０４．１〜１０４．６には、光学フィルタ１０６が設けられる。

図５Ｂは、レーザビーム整形部材１１２及び受光ビーム整形部材１１３を有した第２整形部材１１１の第２実施形態を示す。レーザビーム整形部材１１２は、入射したレーザビームを均質化し、第２広がり角β_２を有した整形後レーザビームに変換する第２整形用開口として構成されている。

受光ビーム整形部材１１３は、レーザビーム整形部材１１２の周囲に環状に配置された４つの円形の受光側開口１１４．１，１１４．２，１１４．３，１１４．４を有する受光側開口配置部材として構成されている。図５Ｂの受光側開口１１４．１〜１１４．４は、図５Ａの受光側開口１０４．１〜１０４．６よりも径が大きくなっている。

レーザビーム整形部材（第２整形用開口）１１２は、レーザビームの波長に対して部分的な透過性を有するように構成されている。このため、第２整形用開口１１２には、レーザビームの波長の領域において１００％未満、例えば２０％の透過率を有した光学フィルタ１１５が設けられる。本実施形態の受光側開口１１４．１〜１１４．４は、受光ビームに対して完全な透過性を有するように構成されている。これに代え、受光側開口１１４．１〜１１４．４が、受光ビームに対して部分的な透過性を有するように構成することもできる。検出器３２に照射される受光ビームの放射エネルギは、受光ビーム整形部材（受光側開口配置部材）１１３の受光側透過面積に加え、受光側開口１１４．１〜１１４．４の透過性によって調整することができる。

第１整形用開口１０２、第２整形用開口１１２、及び受光側開口１０４．１〜１０４．６，１１４．１〜１１４．４は、それぞれ円形の開口形状を有する。円形の整形用開口及び受光側開口は、好ましい開口形状である。第１整形用開口１０２、第２整形用開口１１２は、円形であることにより、周方向に沿って一定の広がり角を有した部分的ビームを生成する。原理的には、円形ではない開口形状の整形用開口及び受光側開口も使用可能である。楕円形または長方形の開口形状の整形用開口及び受光側開口の場合、開口を出た後のビームは、周方向に沿って広がり角が変化するようなビーム断面を有する。

図６は、単体のリトロリフレクタ体からの距離を光学的に測定するために構成された２つの第１整形部材１２２，１２３と、リトロリフレクタ面からの距離を光学的に測定するために構成された３つの第２整形部材１２４，１２５，１２６と、散乱型目標物からの距離を光学的に測定するために構成されたビーム通路１２７とを有する調整デバイス１２１の第１実施形態を示す図である。距離の測定は、例えば図１に示す装置１０を用いて行われる。

第１整形部材１２２は、５つの円形の出射側開口１２９を有する出射側開口配置部材として構成されたレーザビーム整形部材１２８と、光学フィルタ１３２が設けられ、受光ビームに対して部分的な透過性を有した４つの円形の受光側開口１３１を有する受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材１３０とを備える。もう一方の、第１整形部材１２３は、５つの円形の出射側開口１３４を有する出射側開口配置部材として構成されたレーザビーム整形部材１３３と、光学フィルタ１３７が設けられ、受光ビームに対して部分的な透過性を有した４つの円形の受光側開口１３６を有する受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材１３５とを備える。

第１整形部材１２２と第１整形部材１２３とは、出射側開口１２９と出射側開口１３４との径、受光側開口１３１と受光側開口１３６との径、及び受光側開口１３１と受光側開口１３６との透過性が、それぞれ互いに相違している。例えば、第１整形部材１２２は、３０ｍ〜１００ｍの距離範囲の距離の測定用に設けられ、第１整形部材１２３は、３０ｍまでの距離範囲の距離の測定用に設けられる。

第２整形部材１２４は、円形の整形用開口として構成されたレーザビーム整形部材１３８と、４つの円形の受光側開口１４０を有し、受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材１３９とを備える。レーザビーム整形部材（整形用開口）１３８は、光学フィルタ１４１を用い、レーザビームに対して部分的な透過性を有するように構成され、受光側開口１４０は、光学フィルタ１４２を用い、受光ビームに対して部分的な透過性を有するように構成される。もう１つの第２整形部材１２５は、円形の整形用開口として構成されたレーザビーム整形部材１４３と、４つの円形の受光側開口１４５を有し、受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材１４４とを備え、レーザビーム整形部材（整形用開口）１４３は、光学フィルタ１４６を用い、レーザビームに対して部分的な透過性を有するように構成される。更にもう１つの第２整形部材１２６は、円形の整形用開口として構成されたレーザビーム整形部材１４７と、７つの円形の受光側開口１４９を有し、受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材１４８とを備え、レーザビーム整形部材（整形用開口）１４７は、レーザビームに対して部分的な透過性を有するように構成され、受光側開口１４９は、受光ビームに対して部分的な透過性を有するように構成される。

３つの第２整形部材１２４，１２５，１２６は、整形用開口１３８，１４３，１４７の径、整形用開口１３８，１４３，１４７の透過性、受光側開口１４０，１４５，１４９の径、受光側開口１４０，１４５，１４９の数、及び受光側開口１４０，１４５，１４９の透過性の少なくとも１つの点で互いに相違する。例えば、第２整形部材１２４は、１０ｍまでの距離範囲にあるキャッツアイ型リフレクタからの距離の測定用に設けられ、第２整形部材１２５は、１０ｍ〜１００ｍの距離範囲にあるキャッツアイ型リフレクタからの距離の測定用に設けられ、第２整形部材１２６は、１００ｍを超える距離範囲にあるキャッツアイ型リフレクタからの距離の測定用に設けられる。提示した距離範囲は、良好な反射性を有したキャッツアイ型リフレクタの場合の一例であって、距離範囲は、リトロリフレクタ面の質に依存する。適用可能な取り決めとしては、レーザビーム及び受光ビームの減衰の程度は、リトロリフレクタ面の質の低下に伴って小さくすべきであるということである。

図７Ａ及び図７Ｂは、第１調整デバイス１５０（図７Ａ）と、第２調整デバイス１５１（図７Ｂ）とを有する調整デバイスの第２実施形態を示しており、第１調整デバイス１５０は、単体のリトロリフレクタ体からの距離を測定するための第１整形部材と、リトロリフレクタ面からの距離を測定するための第２整形部材とを有し、第２調整デバイス１５１は、レーザビーム及び受光ビームの少なくとも一方の放射エネルギを減衰させるための減衰部材を有する。距離の測定は、例えば図１に示す装置１０を用いて行われる。

第１調整デバイス１５０は、単体のリトロリフレクタ体からの距離の光学的な測定用に構成された２つの第１整形部材１５２，１５３と、リトロリフレクタ面からの距離の光学的な測定用に構成された３つの第２整形部材１５４，１５５，１５６と、散乱型目標物からの距離の計測用に構成されたビーム通路１５７とを備える。第１整形部材１５２は、５つの円形の出射側開口１５９を有する出射側開口配置部材として構成されたレーザビーム整形部材１５８と、４つの円形の受光側開口１６１を有する受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材１６０とを備える。もう一方の、第１整形部材１５３は、５つの円形の出射側開口１６４を有する出射側開口配置部材として構成されたレーザビーム整形部材１６３と、４つの円形の受光側開口１６６を有する受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材１６５とを備える。

第１整形部材１５２と第１整形部材１５３とは、出射側開口１５９と出射側開口１６４との径、及び受光側開口１６１と受光側開口１６６との径が、それぞれ互いに相違している。例えば、第１整形部材１５２は、３０ｍ〜１００ｍの距離範囲の距離の測定用に設けられ、第１整形部材１５３は、３０ｍまでの距離範囲の距離の測定用に設けられる。

第２整形部材１５４は、円形の整形用開口として構成されたレーザビーム整形部材１６８と、４つの円形の受光側開口１７０を有する受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材１６９とを備える。もう１つの、第２整形部材１５５は、円形の整形用開口として構成されたレーザビーム整形部材１７３と、４つの円形の受光側開口１７５を有する受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材１７４とを備える。更にもう１つの、第２整形部材１５６は、円形の整形用開口として構成されたレーザビーム整形部材１７７と、７つの円形の受光側開口１７９を有する受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材１７８とを備える。

３つの第２整形部材１５４，１５５，１５６は、レーザビーム整形部材（整形用開口）１６８，１７３，１７７の径、受光側開口１７０，１７５，１７９の径、及び受光側開口１７０，１７５，１７９の数のうちの少なくとも１つの点で互いに相違する。例えば、第２整形部材１５４は、５ｍまでの距離範囲にある反射膜からの距離の測定用に設けられ、第２整形部材１５５は、５ｍ〜３０ｍの距離範囲にある反射膜からの距離の測定用に設けられ、第２整形部材１５６は、３０ｍを超える距離範囲にある反射膜からの距離の測定用に設けられる。距離範囲は、良好な反射性を有した反射膜の場合の一例であって、リトロリフレクタ面の質に依存する。適用可能な取り決めとしては、レーザビーム及び受光ビームの減衰の程度は、リトロリフレクタ面の質の低下に伴って小さくすべきであるということである。

第２調整デバイス１５１は、反射型目標物からの距離の測定用に構成された５つの減衰部材１８２，１８３，１８４，１８５，１８６と、散乱型目標物からの距離の計測用に構成されたビーム通路１８７とを備える。減衰部材１８２〜１８６のそれぞれは、レーザビーム４１のビーム経路に配置可能なレーザビーム減衰部材と、受光ビーム４２のビーム経路に配置可能な受光ビーム減衰部材とを備える。反射型目標物からの距離を測定する際には、第１調整デバイス１５０の整形部材１５２〜１５６と、第２調整デバイス１５１の減衰部材１８２〜１８６とを、互いに組み合わせることが可能である。

第１減衰部材１８２は、完全な透過性を有した第１レーザビーム減衰部材１９１と、第１透過率ＴＥ_１の部分的な透過性を有した第１受光ビーム減衰部材１９２とを備える。第２減衰部材１８３は、完全な透過性を有した第２レーザビーム減衰部材１９３と、第２透過率ＴＥ_２の部分的な透過性を有した第２受光ビーム減衰部材１９４とを備える。第１受光ビーム減衰部材１９２と第２受光ビーム減衰部材１９４とは、第１透過率ＴＥ_１と第２透過率ＴＥ_２とが互いに相違し、例えば、第１受光ビーム減衰部材１９２の第１透過率ＴＥ_１は、第２受光ビーム減衰部材１９４の第２透過率ＴＥ_２の２倍の大きさとする。

第３減衰部材１８４は、部分的な透過性を有した第３レーザビーム減衰部材１９５と、部分的な透過性を有した第３受光ビーム減衰部材１９６とを備えている。本実施形態において、第３レーザビーム減衰部材１９５の第３透過率ＴＳ_３と、第３受光ビーム減衰部材１９６の第３透過率ＴＥ_３とは一致する。これに代えて、第３レーザビーム減衰部材１９５の第３透過率ＴＳ_３と、第３受光ビーム減衰部材１９６の第３透過率ＴＥ_３とを互いに異なるものとすることも可能である。

第４減衰部材１８５は、第４透過率ＴＳ_４の部分的な透過性を有した第４レーザビーム減衰部材１９７と、完全な透過性を有した第４受光ビーム減衰部材１９８とを備える。第４レーザビーム減衰部材１９７の第４透過率ＴＳ_４は、例えば５％である。

第５減衰部材１８６は、第５透過率ＴＳ_５の部分的な透過性を有した第５レーザビーム減衰部材１９９と、第５透過率ＴＥ_５の部分的な透過性を有した第５受光ビーム減衰部材２００とを備えている。本実施形態において、第５レーザビーム減衰部材１９９の第５透過率ＴＳ_５と、第５受光ビーム減衰部材２００の第５透過率ＴＥ_５とは一致する。これに代えて、第５レーザビーム減衰部材１９９の第５透過率ＴＳ_５と、第５受光ビーム減衰部材２００の第５透過率ＴＥ_５とを互いに異なるものとすることも可能である。

Claims (18)

1. 反射型目標物（４７，６１，７１）からの距離を光学的に測定する装置（１０）であって、
   電気光学装置として構成されて、レーザビーム（４１）を発するビーム発生源（３１）と、
   もう１つの電気光学装置として構成されて、目標物（４７，６１，７１）で反射され生成された受光ビーム（４２）を受光する検出器（３２）と、
   前記レーザビーム（４１）を整形する出射側光学システム（３５）、及び前記受光ビーム（４２）を整形する受光側光学システム（３６）を有するビーム整形システム（３３）と、
   前記レーザビーム（４１）のビーム経路に配置可能なレーザビーム整形部材（６２，６５；８２，９２；１２８，１３３；１５８，１６３）とを備え、
   前記レーザビーム整形部材は、少なくとも１つの出射側開口（６３，６６．１〜６６．３；８４，８５．１〜８５．４，９４，９５．１〜９５．４；１２９，１３４；１５９，１６４）を有する出射側開口配置部材（６２，６５；８２，９２；１２８，１３３；１５８，１６３）として構成され、
   前記少なくとも１つの出射側開口は、部分的ビーム（６４，６７．１〜６７．３）を生成すると共に、前記部分的ビーム（６４，６７．１〜６７．３）を、１．０ミリラジアンの下限角度（α_ｍｉｎ）を下回ることのない１つまたは複数の広がり角（α_１，α_２）に広げる
   ことを特徴とする装置。
2. 前記出射側開口配置部材（６５；８２，９２；１２８，１３３；１５８，１６３）は、複数の出射側開口（６６．１〜６６．３；８４，８５．１〜８５．４，９４，９５．１〜９５．４；１２９，１３４；１５９，１６４）を有し、
   前記複数の出射側開口（６６．１〜６６．３）は、複数の部分的ビーム（６７．１〜６７．３）を生成し、
   前記部分的ビーム（６７．１〜６７．３）のそれぞれは、１．０ミリラジアンの下限角度（α_ｍｉｎ）を下回ることのない１つまたは複数の広がり角（α_２）で広がる
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記出射側開口（８４，８５．１〜８５．４，９４，９５．１〜９５．４）は、前記レーザビーム（４１）に対して部分的な透過性を有するように構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記レーザビーム（４１）のビーム経路に配置可能であって、少なくとも１つの第１の出射側開口（６３；８４，８５．１〜８５．４；１２９；１５９）を有する第１の出射側開口配置部材（６２；８２；１２８；１５８）として構成された第１のレーザビーム整形部材（６２；８２；１２８；１５８）と、
   前記レーザビーム（４１）のビーム経路に配置可能であって、少なくとも１つの第２の出射側開口（６６．１〜６６．３；９４，９５．１〜９５．４；１３４；１６４）を有する第２の出射側開口配置部材（６５，９２，１３３，１６３）として構成された第２のレーザビーム整形部材（６５；９２；１３３；１６３）とを備え、
   前記第１及び第２の出射側開口配置部材（６２，６５；８２，９２；１２８，１３３；１５８，１６３）は互いに相違する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 前記第１及び第２の出射側開口配置部材（６２，６５；８２，９２；１２８，１３３；１５８，１６３）は、前記第１の出射側開口（６３；８４，８５．１〜８５．４；１２９；１５９）の寸法と、前記第２の出射側開口（６６．１〜６６．３；９４，９５．１〜９５．４；１３４；１６４）の寸法とが互いに相違することを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記第１及び第２の出射側開口配置部材（６２，６５；８２，９２）は、出射側開口（６３，６６）の数、出射側開口（８４，８５．１〜８５．４，９４，９５．１〜９５．４）の開口面積、及び出射側開口（８４，８５．１〜８５．４，９４，９５．１〜９５．４）の透過性のうちの少なくとも１つが互いに相違することを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
7. 前記レーザビーム（４１）のビーム経路に配置可能であって、整形用開口として構成されたもう１つのレーザビーム整形部材（７２；１０２，１１２；１３８，１４３，１４７；１６８，１７３，１７７）を備え、
   前記整形用開口（７２；１０２，１１２；１３８，１４３，１４７；１６８，１７３，１７７）は、前記レーザビーム（４１）を、０．３ミリラジアンの上限角度（β_ｍａｘ）より小さい１つまたは複数の広がり角（β）を有した整形後レーザビーム（７４）に変換する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
8. 前記整形用開口（１０２，１１２；１３８，１４３）は、前記レーザビームに対して部分的な透過性を有するように構成されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記レーザビーム（４１）のビーム経路に配置可能な第１の整形用開口（１０２；１３８，１４３；１６８，１７３）と、
   前記レーザビーム（４１）のビーム経路に配置可能な第２の整形用開口（１１２；１４３，１４７；１７３，１７７）とを備え、
   前記第１及び第２の整形用開口（１０２，１１２；１３８，１４３，１４７；１６８，１７３，１７７）は、寸法、開口面積、透過性のうちの少なくとも１つが異なる
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
10. 前記受光ビーム（４２）のビーム経路に配置可能であり、少なくとも１つの受光側開口（８６．１〜８６．４，９６．１〜９６．６；１０４．１〜１０４．６，１１４．１〜１１４．４；１３１，１３６，１４０，１４５，１４９；１６１，１６６，１７０，１７５，１７９）を有する受光側開口配置部材として構成された受光ビーム整形部材（８３，９３；１０３，１１３；１３０，１３５，１３９，１４４，１４８；１６０，１６５，１６９，１７４，１７８）を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
11. 前記受光側開口配置部材（８３，９３；１０３，１１３；１３０，１３５，１３９，１４４，１４８；１６０，１６５，１６９，１７４，１７８）は、互いに間隔を置いて設けられた複数の受光側開口（８６．１〜８６．４，９６．１〜９６．６；１０４．１〜１０４．６，１１４．１〜１１４．４；１３１，１３６，１４０，１４５，１４９；１６１，１６６，１７０，１７５，１７９）を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記受光側開口（８６．１〜８６．４，９６．１〜９６．６；１０４．１〜１０４．６；１３１，１３６，１４０，１４５，１４９）は、前記受光ビーム（４２）に対して部分的な透過性を有するように構成されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
13. 前記受光ビーム（４２）のビーム経路に配置可能であって、少なくとも１つの第１の受光側開口（８６．１〜８６．４；１０４．１〜１０４．６；１３１，１３６，１４０，１４５；１６１，１６６，１７０，１７５）を有する第１の受光側開口配置部材として構成された第１の受光側ビーム整形部材（８３；１０３；１３０，１３５，１３９，１４４；１６０，１６５，１６９，１７４）と、
    前記受光ビーム（４２）のビーム経路に配置可能であって、少なくとも１つの第２の受光側開口（９６．１〜９６．６；１１４．１〜１１４．４；１３６，１４０，１４５，１４９；１６６，１７０，１７５，１７９）を有する第２の受光側開口配置部材として構成された第２の受光側ビーム整形部材（９３；１１３；１３５，１３９，１４４，１４８；１６５，１６９，１７４，１７８）とを備え、
    前記第１及び第２の受光側開口配置部材（８３，９３；１０３，１１３；１３０，１３５，１３９，１４４，１４８；１６０，１６５，１６９，１７４，１７８）は互いに相違する
    ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の装置。
14. 前記第１及び第２の受光側開口配置部材（８３，９３；１０３，１１３；１３０，１３５，１３９，１４４，１４８；１６０，１６５，１６９，１７４，１７８）は、受光側開口（８６．１〜８６．４，９６．１〜９６．６；１０４．１〜１０４．６，１１４．１〜１１４．４；１３１，１３６，１４０，１４５，１４９；１６１，１６６，１７０，１７５，１７９）の数、受光側開口（８６．１〜８６．４，９６．１〜９６．６；１０４．１〜１０４．６，１１４．１〜１１４．４；１３１，１３６，１４０，１４５，１４９；１６１，１６６，１７０，１７５，１７９）の開口面積、及び受光側開口（８６．１〜８６．４，９６．１〜９６．６；１０４．１〜１０４．６，１１４．１〜１１４．４；１３１，１３６，１４０，１４５，１４９）の透過性のうちの少なくとも１つが互いに相違することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 出射側開口配置部材（８２，９２；１２８，１３３；１５８，１６３）として構成されたレーザビーム整形部材と、受光側開口配置部材（８３，９３；１３０，１３５；１６０，１６５）として構成された受光ビーム整形部材とが第１の整形部材（８１，９１；１２２，１２３；１５２，１５３）に設けられ、
    前記第１の整形部材（８１，９１；１２２，１２３；１５２，１５３）は、前記レーザビーム（４１）のビーム経路及び前記受光ビーム（４２）のビーム経路に配置可能である
    ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の装置。
16. 整形用開口（１０２，１１２；１３８，１４３，１４７；１６８，１７３，１７７）として構成されたレーザビーム整形部材と、受光側開口配置部材（１０３，１１３；１３９，１４４，１４８；１６９，１７４，１７８）として構成された受光ビーム整形部材とが第２の整形部材（１０１，１１１；１２４，１２５，１２６；１５４，１５５，１５６）に設けられ、
    前記第２の整形部材（１０１，１１１；１２４，１２５，１２６；１５４，１５５，１５６）は、前記レーザビーム（４１）のビーム経路及び前記受光ビーム（４２）のビーム経路に配置可能である
    ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の装置。
17. 少なくとも１つの第１の整形部材（８１，９１；１２２，１２３；１５２，１５３）と、少なくとも１つの第２の整形部材（１０１，１１１；１２４，１２５，１２６；１５４，１５５，１５６）とを備えることを特徴とする請求項１５または１６に記載の装置。
18. 前記第１の整形部材（８１，９１；１２２，１２３；１５２，１５３）と、前記第２の整形部材（１０１，１１１；１２４，１２５，１２６；１５４，１５５，１５６）との少なくとも一方を複数備えることを特徴とする請求項１７に記載の装置。

Images