JP2022187581A - Distance measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投光素子を備えた投光部と、受光素子および受光レンズを備えた受光部と、投光部から出射された測定光を測定対象空間に向けて走査し、測定光に対する物体からの反射光を受光部に導く走査部と、を備えた測距装置に関する。 The present invention comprises a light projecting section including a light projecting element, a light receiving section including a light receiving element and a light receiving lens, and a measurement light emitted from the light projecting section scanning a space to be measured, and scanning an object with respect to the measurement light. a scanning unit that guides reflected light from the light receiving unit to the light receiving unit.
特許文献1には、上述した測距装置の一例が開示されている。
当該測距装置100は、図11に示すように、投光部103と、受光部104と、偏向ミラー105と、走査部106と、受光レンズ107と、制御基板108などを備えている。
As shown in FIG. 11, the
上部ケーシング100Cの上面内壁に設置されたモータ160と、モータ160の回転状態を検知するエンコーダ161とを備えて走査部106が構成され、モータ160の回転軸160aに45度の傾斜角度で偏向ミラー105が取り付けられている。
A
モータ160の回転軸と同軸心上に投光部103と受光部104とが配置されている。投光部103は、近赤外域の発光波長のレーザダイオードでなる発光素子103aと、投光レンズ103bとを備えている。受光部104は、フォトダイオードでなる受光素子104aと増幅回路104とを備えて構成され、下部ケーシング100Aの底部に配置された制御基板108に搭載されている。
A light projecting portion 103 and a
制御基板108には、エンコーダ161からの信号に基づいてモータ160を駆動制御するとともに、所定時期に発光素子103aを発光制御し、受光素子104aで受光された信号を処理する信号処理部などが設けられている。
The
四本の脚部171を備えたレンズホルダ170の鍔部172に受光レンズ107の周部が固定される。受光レンズ107の光軸中心に形成された円筒状の切欠き部107aに筒状の投光レンズホルダ103Bが挿入される。当該投光レンズホルダ103Bに投光レンズ103bが保持される。投光レンズ103bは、上方からレンズ押え103Cで固定されている。
A peripheral portion of the
投光レンズホルダ103Bの下端部に発光素子103aが配置されるように、発光素子103aが搭載された基板103dの端部が、レンズホルダ170にボルトによって固定されている。
An end portion of the
発光素子103aから出力されたパルス状の測定光は、投光レンズ103bによりビーム整形されて、偏向ミラー105に入射する。当該測定光は、モータ160で回転駆動される偏向ミラー105で偏向され、光学窓100Bを透過する。そして、測定光は、監視エリアへ向けて走査される。
The pulsed measurement light output from the
測定光に対する反射光が、光学窓100Bから偏向ミラー105に入射し、さらに受光レンズ107によって受光素子104aに向けて集光され、受光素子14aで光信号が電気信号に変換されて信号処理部に入力される。
Reflected light with respect to the measurement light is incident on the
特許文献1に記載された測距装置100は、受光レンズ107の下方に発光素子103aが搭載された基板130dが配されている。このため、偏向ミラー105で偏向され受光レンズ107を介して受光素子104aに導かれる反射光の一部が、基板103dで遮られる。そのため、偏向ミラー105の回転位相によって、受光素子104aでの受光光量が変動するという問題があった。
In the distance measuring
図10(a),(b)には、上述した従来の測距装置と同様の構成を備えた測距装置の内部構造が示されている。略円環状に形成された基板103dのうち、周部から中心に向けて延在する突出片130dに発光素子103aと発光素子103aとに対する駆動回路が搭載されるとともに、発光素子103aと駆動回路とに対する給電線や信号線の配線パターンが設けられている。
10(a) and 10(b) show the internal structure of a range finder having the same configuration as the conventional range finder described above. The light-emitting
図9(a)~(c)は、左方から順に偏向ミラー5の回転位相、受光レンズを介して集光される受光素子104aの面上での照度分布、突出片130d、および測定光の位置関係を示す説明図が其々示されている。
9A to 9C show, from the left, the rotational phase of the
図9(a)は、光学窓100Bの左側面から測定光が出射される場合を示す。図9(b)は、光学窓100Bの正面から測定光が出射される場合を示す。図9(c)は、光学窓100Bの右側面から測定光が出射される場合を示す。図8に示すグラフのうち、従来技術に対応する総受光パワーに示すように、光学窓100Bの正面から測定光が出射される場合に比べて、光学窓100Bの左右の側面から測定光が出射される場合、測定光の照度が低くなる。
FIG. 9(a) shows the case where the measurement light is emitted from the left side surface of the
ところで、図10及び図11に示したような従来の測距装置は、たとえば、製造現場等で資材を搬送する搬送車に搭載される。このような搬送車に測距装置が搭載されやすいよう、測距装置の小型化が望まれている。そこで、たとえば、装置に焦点距離の短い受光レンズを採用すると、装置の高さを低減できる。しかしながら、測定光に対する反射光は、発光素子が搭載された基板による遮光の影響を大きく受ける。これにより、受光素子における反射光の感度が低下する。その結果、検出可能距離が短くなるという不都合が生じる。 By the way, the conventional distance measuring device as shown in FIGS. 10 and 11 is mounted, for example, on a transport vehicle for transporting materials at a manufacturing site or the like. It is desired to reduce the size of the distance measuring device so that the distance measuring device can be easily mounted on such a transport vehicle. Therefore, for example, if a light-receiving lens with a short focal length is employed in the device, the height of the device can be reduced. However, reflected light with respect to the measurement light is greatly affected by light shielding by the substrate on which the light emitting element is mounted. This reduces the sensitivity of the light receiving element to reflected light. As a result, there arises a problem that the detectable distance is shortened.
本発明の目的は、上述した問題に鑑み、測定方向によって測距測定の精度にバラツキが生じることを抑制し、さらに、装置の小型化を実現する測距装置を提供する点にある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a distance measuring device that suppresses variations in the accuracy of distance measurement depending on the measurement direction and realizes miniaturization of the device.
上述の目的を達成するため、本発明による測距装置の第一の特徴構成は、投光素子を備えた投光部と、受光素子および受光レンズを備えた受光部と、前記投光部から出射された測定光を測定対象空間に向けて走査し、前記測定光に対する物体からの反射光を前記受光部に導く走査部と、を備え、前記投光部は、前記投光素子の光軸が前記受光レンズの光軸に沿う姿勢で前記受光レンズに支持されている点にある。 In order to achieve the above-mentioned object, a first characteristic configuration of a distance measuring device according to the present invention comprises: a light projecting section having a light projecting element; a light receiving section having a light receiving element and a light receiving lens; a scanning unit that scans the emitted measurement light toward the space to be measured and guides reflected light from an object with respect to the measurement light to the light receiving unit; is supported by the light-receiving lens in a posture along the optical axis of the light-receiving lens.
受光レンズに支持された投光部から出射される測定光が受光レンズの光軸に沿って進むため、走査部を介して測定対象空間に向けて走査された測定光に対する反射光が受光レンズの光軸に沿って受光素子に適正に案内される。これにより、受光素子は反射光を無駄なく取り込めるため、測距測定を適切に行い得る。 Since the measurement light emitted from the light-projecting part supported by the light-receiving lens travels along the optical axis of the light-receiving lens, the reflected light of the measuring light scanned toward the space to be measured via the scanning part reaches the light-receiving lens. It is properly guided to the light receiving element along the optical axis. As a result, the light-receiving element can take in the reflected light without waste, so that distance measurement can be performed appropriately.
そして、投光部が受光レンズに支持されているので、投光部を支持するための別途の基板が不要となり、受光レンズを透過した反射光が基板によって遮光されることが無くなる。これにより、走査部の走査方向(すなわち、測定方向)による受光量のバラツキが抑制される。つまり、走査部による測定光の照射方向に依存することなく、受光素子上での照度分布の変動が抑制される。その結果、測定方向によって測距測定の精度にバラツキが生じることを抑制し、測距測定の精度を向上させることができる。 Further, since the light projecting part is supported by the light receiving lens, a separate substrate for supporting the light projecting part is not required, and the reflected light transmitted through the light receiving lens is not blocked by the substrate. This suppresses variations in the amount of received light depending on the scanning direction (that is, measurement direction) of the scanning unit. In other words, variations in the illuminance distribution on the light receiving element are suppressed regardless of the irradiation direction of the measurement light from the scanning unit. As a result, it is possible to suppress variation in the accuracy of distance measurement depending on the measurement direction, and improve the accuracy of distance measurement.
同第二の特徴構成は、上述の第一の特徴構成に加えて、前記投光部は、前記投光素子の光軸の姿勢を調節する姿勢調節機構を備え、前記姿勢調節機構とともに前記受光レンズに支持されている点にある。 In the second characteristic configuration, in addition to the above-described first characteristic configuration, the light projecting unit includes an attitude adjustment mechanism for adjusting the attitude of the optical axis of the light projecting element, and the attitude adjustment mechanism and the light receiving unit The point is that it is supported by the lens.
投光素子や受光レンズへの支持部材などの部品公差の影響により、投光素子から出射される測定光の光軸が受光レンズの光軸に沿うことなく、ずれが生じる場合がある。そのような場合であっても、姿勢調節機構により投光素子の光軸の姿勢を調節することで、測定光の光軸を受光レンズの光軸に沿わせることができる。 The optical axis of the measurement light emitted from the light projecting element may not be aligned with the optical axis of the light receiving lens due to the influence of component tolerances such as support members for the light projecting element and the light receiving lens. Even in such a case, the optical axis of the measurement light can be aligned with the optical axis of the light receiving lens by adjusting the attitude of the optical axis of the light projecting element with the attitude adjustment mechanism.
これにより、測定光は、受光レンズの光軸に沿って進み、その反射光は受光レンズの光軸に沿って受光素子に適正に案内される。その結果、受光素子は反射光を無駄なく取り込めるため、測距測定が適切に行われ得る。 Thereby, the measuring light travels along the optical axis of the light receiving lens, and the reflected light is properly guided to the light receiving element along the optical axis of the light receiving lens. As a result, the light-receiving element can take in the reflected light without waste, so that distance measurement can be performed appropriately.
同第三の特徴構成は、上述の第二の特徴構成に加えて、前記姿勢調節機構は、前記受光レンズの光軸に沿って前記受光レンズに貫通形成された切欠き部に固定され前記投光素子の収容部を備えたホルダと、前記収容部に収容される前記投光素子を下方から支持する付勢部材と、前記投光素子の上方から前記投光素子を支持する支持部材と、前記支持部材の周囲の複数個所で前記支持部材による前記投光素子の押圧状態を調整する調整部材と、を備えている点にある。 In addition to the above-described second characteristic configuration, the third characteristic configuration is that the attitude adjustment mechanism is fixed to a notch formed through the light receiving lens along the optical axis of the light receiving lens, and the projector is fixed to the notch. a holder having a housing for an optical element, a biasing member that supports the light projecting element housed in the housing from below, and a support member that supports the light projecting element from above; and an adjustment member that adjusts the pressing state of the light projecting element by the support member at a plurality of locations around the support member.
ホルダの収容部に付勢部材を介して収容された投光素子を上方から支持部材で支持し、支持部材の周囲の複数個所に備えた調整部材を用いて投光素子を押圧する。付勢部材から受ける反力に抗して個々の調整部材の押圧力を調整することにより投光素子の光軸の姿勢が調整される。受光レンズに貫通形成された切欠き部に姿勢調節機構を構成するホルダが固定され、ホルダに投光素子が収容されるので、投光部を受光レンズに形成された切欠き部に収まるように配置することができる。 The light projecting element accommodated in the accommodation portion of the holder via the urging member is supported from above by the support member, and the light projecting element is pressed using adjustment members provided at a plurality of locations around the support member. The posture of the optical axis of the light projecting element is adjusted by adjusting the pressing force of each adjusting member against the reaction force received from the biasing member. A holder that constitutes the attitude adjustment mechanism is fixed to a notch formed through the light receiving lens, and the light projecting element is accommodated in the holder, so that the light projecting part can be accommodated in the notch formed in the light receiving lens. can be placed.
同第四の特徴構成は、上述の第三の特徴構成に加えて、前記投光部は前記投光素子を駆動する駆動回路を含み、前記駆動回路は前記切欠き部に収容されている点にある。 The fourth characteristic configuration is, in addition to the third characteristic configuration described above, that the light projecting section includes a drive circuit for driving the light projecting element, and the drive circuit is accommodated in the notch. It is in.
駆動回路を切欠き部に収容することで、投光素子と駆動回路を近接配置することができ、長い信号線を介して接続する場合に問題となる輻射ノイズの発生や信号波形の鈍りを回避することができる。 By housing the drive circuit in the notch, it is possible to place the light emitting element and the drive circuit close to each other, avoiding the generation of radiation noise and dulling of the signal waveform, which are problems when connecting via a long signal line. can do.
同第五の特徴構成は、上述の第三または第四の特徴構成に加えて、前記調整部材は、接着剤で緩み止め固定されている点にある。 The fifth characteristic configuration is that, in addition to the third or fourth characteristic configuration described above, the adjustment member is fixed with an adhesive to prevent it from loosening.
押圧状態の調整後に調整部材が何らかの原因で緩むと、投光素子の光軸の姿勢が変化する。調整後に調整部材を接着剤により固定しておけば、調整部材の緩みを防止することができる。 If the adjustment member is loosened for some reason after the pressing state is adjusted, the posture of the optical axis of the light projecting element changes. By fixing the adjusting member with an adhesive after adjustment, the adjusting member can be prevented from loosening.
同第六の特徴構成は、上述の第三から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記投光部は、前記切欠き部に対応する領域の仮想レンズ面から突出しない領域に収容されている点にある。 In the sixth characteristic configuration, in addition to any one of the third to fifth characteristic configurations described above, the light projecting section is accommodated in a region that does not protrude from the virtual lens surface in the region corresponding to the notch. in the point.
受光レンズの光軸方向に投光部が突出しないので、空間の使用効率を上げて小型化することができる。 Since the light projecting part does not protrude in the direction of the optical axis of the light receiving lens, it is possible to increase the space utilization efficiency and reduce the size.
同第七の特徴構成は、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記受光レンズは、入射面の曲率が出射面の曲率より大となるように構成されている点にある。 The seventh characteristic configuration is, in addition to any one of the first to sixth characteristic configurations, that the light-receiving lens is configured such that the curvature of the entrance surface is larger than the curvature of the exit surface. It is in.
この構成によれば、測定光に対する反射光を効率よく取り込めることができる。このため、受光素子の受光量が低減することなく、測距測定を精度よく行い得る。 With this configuration, it is possible to efficiently capture reflected light with respect to the measurement light. Therefore, distance measurement can be accurately performed without reducing the amount of light received by the light receiving element.
同第八の特徴構成は、上述の第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、前記投光素子は、フォトニック結晶面発光レーザである点にある。 The eighth characteristic configuration is that, in addition to any one of the first to seventh characteristic configurations, the light projecting element is a photonic crystal surface emitting laser.
投光素子にフォトニック結晶面発光レーザを用いると、投光部にビーム整形するための投光レンズを用いる必要がなく、投光部をそれだけコンパクトに構成できる。 When a photonic crystal surface-emitting laser is used as the light projecting element, it is not necessary to use a light projecting lens for beam shaping in the light projecting part, and the light projecting part can be configured more compactly.
以上説明した通り、本発明によれば、測定方向によって測距測定の精度にバラツキが生じることを抑制し、さらに、装置の小型化を実現する測距装置を提供することができるようになった。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a distance measuring device that suppresses variation in the accuracy of distance measurement depending on the direction of measurement and realizes miniaturization of the device. .
以下、本発明による測距装置を図面に基づいて説明する。
図1および図2(a),(b)には、測距装置2の外観が示され、図3(a),(b)および図4には、測距装置2の内部構造が示されている。当該測距装置2は、例えば製造現場などで資材などを搬送する無人搬送車のような移動体に搭載され、走行経路上の障害物を検出するための安全センサとして用いられる。
A distance measuring device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 and FIGS. 2(a) and (b) show the appearance of the
図1および図2(a),(b)に示すように、測距装置2は、略直方体形状の下部ケーシング2Aと、逆円錐台形状の上部ケーシング2Cを備え、上部ケーシング2Cの周壁に測定光が透過する光学窓2Bを備えている。下部ケーシング2Aの背面の一側に、LAN用の通信用ケーブルS1が延出され、反対側に複数本の信号線で構成される入出力ケーブルS2が延出されている。
As shown in FIGS. 1 and 2(a) and (b), the
図3(a),(b)および図4に示すように、測距装置2は、投光素子3aを備えた投光部3と、受光素子4aおよび受光レンズ7を備えた受光部4と、投光部3から出射された測定光を、光学窓2Bを介して測定対象空間に向けて走査し、光学窓2Bを介して入射した測定対象空間に存在する物体からの反射光を、受光部4に導く走査部6とを備えている。
As shown in FIGS. 3A, 3B, and 4, the
上部ケーシング2Cの天面内壁に設置されたモータ60と、モータ60の回転状態を検知するエンコーダ61と、モータ60の回転軸に対して45度の傾斜角度で取り付けられた偏向ミラー5により走査部6が構成されている。エンコーダ61はモータ60と一体に回転する円盤に印刷されたスリットパターンと、スリットパターンを読み取る反射型フォトセンサで構成されている。当該エンコーダ61から出力される信号は、モータ61の回転速度を制御するためのモニタ信号および測定光の走査角度を検出するためのモニタ信号となる。
The scanning unit is composed of a
モータ60の回転軸と同軸心P上に投光素子3aと受光素子4aとが配置されている。投光素子3aとして、円筒形状の金属ケーシングの天面に出射窓が形成され、底面に端子が延出した缶タイプのフォトニック結晶面発光レーザが用いられている。受光素子4aとしては、アバランシェフォトダイオードが用いられている。
A
フォトニック結晶面発光レーザとは、屈折率が周期的に変化するナノ構造体であるフォトニック結晶を活用することで、その光出射面積が大面積であっても、単一モード(ビームの形状が円形であり、パワーがその中心に集中しているモード)の動作を実現した面発光レーザである。フォトニック結晶面発光レーザは、コリメータレンズなどの光学素子を用いなくとも高光出力でビーム品質を劣化させることなく、極めて狭い拡がり角のビームが得られる素子である。 A photonic crystal surface-emitting laser uses a photonic crystal, which is a nanostructure whose refractive index changes periodically. is circular and the power is concentrated at its center). A photonic crystal surface-emitting laser is a device capable of obtaining a beam with an extremely narrow divergence angle without using an optical element such as a collimator lens and without degrading the beam quality at a high optical output.
なお、投光素子3aとして、フォトニック結晶面発光レーザ以外に、汎用の半導体レーザダイオードを用いることも可能であることは言うまでもない。この場合には、投光素子3aからの出射光をコリメートする投光レンズが必要である。
Needless to say, a general-purpose semiconductor laser diode can be used as the
投光素子3aから出射された測定光は、軸心Pに沿って偏向ミラー5に入射し、角度90°偏向されて光学窓2Bから測定対象空間に走査される。測定対象空間に存在する物体からの反射光が光学窓2Bから向ミラー5に入射し、受光レンズ7に向けて90°偏向され、受光レンズ7で集光された後に受光素子4aに入射する。
The measurement light emitted from the
受光レンズ7は、下部ケーシング2Aに備えたレンズホルダ70に鍔部7aが支持され、鍔部7aの上部を覆う固定具71で固定されている。
The light-receiving
物体からの反射光が受光素子4aに入射すると、受光素子4aで光電変換された電気信号が前置増幅器で増幅されて信号処理回路に入力される。信号処理回路では、投光素子3aから測定光が出射された時点から受光素子4aで反射光が検出されるまでの時間に基づいて物体の反射点までの距離が算出され、エンコーダ61からの信号に基づいて物体の反射点の方向(=測定光の出射方向)が算出される測距演算が実行される。
When reflected light from an object is incident on the
上述した測距演算を実行する信号処理回路は、下部ケーシング2Aに収容された回路基板8に搭載されている。エンコーダ61からの信号に基づいてモータ60を駆動制御し、所定時期に投光素子3aを発光制御する測距装置2に対する制御回路も回路基板8に搭載されている。
A signal processing circuit for executing the above-described distance measurement calculation is mounted on a
平面視で上部ケーシング2Cの側方突出部20には、部品公差や経年劣化に起因する測距演算値を補正するための基準反射板20bが設けられている(図3(b)参照)。偏向ミラー5が1回転する度に、測定光が基準反射板20bに照射される。その反射光に対する距離演算値により、測定対象空間からの反射光に基づく距離演算値を補正する補正係数が算出される。
A
図5(a),(b)に示すように、上述した投光素子3aを備えた投光部3は、投光素子3aの光軸が受光レンズ7の光軸P1に沿う姿勢で受光レンズ7に支持されている。投光部3は、投光素子3aの光軸の姿勢を調節する姿勢調節機構30を備え、姿勢調節機構30とともに受光レンズ7に支持されている。
As shown in FIGS. 5(a) and 5(b), the
図6には、姿勢調節機構30の分解斜視図が示されている。姿勢調節機構30は、受光レンズ7の光軸に沿って受光レンズ7に貫通形成された切欠き部7hに固定されている。姿勢調節機構30は、投光素子3aの収容部32を備えたホルダ31と、収容部32に収容される投光素子3aを下方から支持する付勢部材33と、投光素子3aの上方から投光素子3aを支持する支持部材34と、支持部材34の周囲の複数個所で支持部材34による投光素子3aの押圧状態を調整する調整部材35と、を備えている。
FIG. 6 shows an exploded perspective view of the
姿勢調節機構30の構成について、具体的に説明する。切欠き部7hは、受光レンズ7の光軸P1を中心とする断面が円形の貫通孔で構成されている。当該貫通孔は、上部領域7uが下部領域7lに比べて大径に形成されている。上部領域7uに、円筒形状のホルダ31の周部が接するように収容され、上部領域7uと下部領域7lの間に形成される段差部7sでホルダ31の底部が支持されている。ホルダ31の周部には三カ所に凹部38が形成され、凹部38に接着用の接着剤Rが塗布されることで受光レンズ7に固定されている。
A configuration of the
収容部32の底部に、付勢部材33であるウェーブワッシャまたはOリングが配置され、その上部に投光素子3aの金属ケーシングが収容され、さらにその上部に環状に形成された支持部材34が配置されている。付勢部材33として、板バネやコイルスプリングなどを含む弾性部材を好適に用いることができる。
A wave washer or an O-ring, which is an urging
環状の支持部材34には、中心角120°の間隔で、径方向外方に三つの外側突片34O、径方向内方に三つの内側突片34Iが突出形成されている。外側突片34Oには支持部材34をホルダ31に固定するねじ孔36が形成され、内側突片34Iは投光素子3aの金属ケーシングに形成された周部段差部3fに接当している。このように、金属ケーシングは段付き形状を有するため、投光素子3aの姿勢を保持することができる。
The
三カ所のねじ孔36を介してホルダ31に調整部材35として機能するねじ35を締め付けることにより、投光素子3aの金属ケーシングが付勢部材33から反力を受けて姿勢が変化する。其々のねじ35の締め付け程度を調整することにより、投光素子3aの光軸を受光レンズ7の光軸P1と一致させることができる。
By tightening the
なお、投光素子3aの光軸の調整を行うとき、作業者は、投光素子3aを駆動して測定光の出射方向を検知するセンサを備えた治具を用いて、投光素子3aの光軸の姿勢をモニタする。投光素子3aの光軸を調整して調整部材35をホルダ31に締め付けた後に、調整部材35が何らかの原因で緩むと、投光素子3aの光軸の姿勢が変化する虞がある。そこで、作業者は、投光素子3aの光軸の調整の後に、調整部材35を接着剤35rにより固定する。これにより、調整部材35の緩みを防止することができる。
When adjusting the optical axis of the
接着剤35rとして、天然ゴム、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを含む接着剤、あるいは、緩み止め剤を適宜用いることができる。そして、黒色の染料や顔料を混入した接着剤35rを用いると、接着剤35rの表面における光の反射を抑制でき、迷光によるノイズの発生を大きく低減できる。具体的に説明すると、ねじ35の頭部を覆い且つ周辺部材に及ぶ範囲にわたって接着剤35rで被覆すると、後にドライバを用いてねじ35を緩み操作できなくなり、外部から加わる振動によってもねじ35が緩み難くなるので、より確実に固定できる。なお、ねじ35の頭部の縁部と周辺部材とを接着剤35rで被覆すると、ねじ35の固定という所期の目的を達成することができ、後にドライバを用いてねじ35を緩み操作することにより再調整が容易になる。なお、本実施形態では、接着剤として、セメダインスーパーX(登録商標(セメダイン株式会社製))を使用している。
As the adhesive 35r, an adhesive containing natural rubber, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or an anti-loosening agent can be used as appropriate. By using the adhesive 35r mixed with a black dye or pigment, the reflection of light on the surface of the adhesive 35r can be suppressed, and the generation of noise due to stray light can be greatly reduced. Specifically, when the head of the
上述の例では、支持部材34を環状に形成した例を説明したが、環状であることは必須ではなく、支持部材34は、個々に分離された部品として構成されていてもよい。たとえば、支持部材34は、光軸に対して周方向に均等な間隔で配置されてもよい。この場合、支持部材34は、上述した外側突片34O、内側突片34Iと同等の機能を備えていればよい。
In the above example, an example in which the
上述の例では、ホルダ31の三か所に調整部材35が設けられた例を説明したが、少なくともホルダ31の二か所に調整部材35が設けられる構成であればよい。また、この場合、二か所のうち何れか一か所は、調整部材35がホルダ31に固定された態様であってもよい。
In the above example, an example in which the adjusting
投光素子3aを駆動するための駆動回路3eを備えた基板3pが貫通孔の下部領域7lに配置され、収容部32の底部中心に形成された開口32hを介して電線により投光素子3aと電気的に接続されている。また、基板3pから延出する電線Lが回路基板8に接続されている(図3(a)参照)。駆動回路3eの出力を長い信号線を介して投光素子3aに接続する場合に問題となる輻射ノイズの発生や信号波形の鈍りを回避することができる。
A
また、貫通孔の下部領域7lで投光素子3aと基板3pとの接続領域が樹脂39で封止されている。なお、電線Lは受光レンズ7を透過した反射光が大きく遮られることが無いように、例えばAWG20以上の番手の大きな電線や透明樹脂基板に配線パターンが施されたフラットケーブルなどを用いることが好ましい。
A connection region between the light emitting
上述した例では、受光レンズ7の光軸P1を中心とする円筒形状の貫通孔で切欠き部7hが構成されている。しかしながら、受光レンズ7の光軸P1から離隔した位置で光軸P1に沿うように、つまり光軸P1と平行になるように貫通孔が形成されていてもよい。
In the example described above, the
つまり、投光部3は、投光素子3aの光軸が受光レンズ7の光軸P1に沿う姿勢で受光レンズ7に支持されていればよい。受光レンズ7に支持された投光部3から出射される測定光は、受光レンズ7の光軸に沿って進む。このため、走査部6を介して測定対象空間に向けて走査された測定光に対する反射光が、受光レンズ7の光軸に沿って受光素子4aに適正に案内される。
In other words, the
そして、投光部3が受光レンズ7に支持されているので、投光部3を支持するための別途の基板が不要である。そのため、受光レンズ7を透過した反射光が基板によって遮光されることが無くなる。つまり、走査部6による測定光の照射方向に依存することなく、受光素子4a上での反射光の照度分布の変動が抑制される。
Further, since the
図7(a),(b),(c)には、左方から順に偏向ミラー5の回転位相、受光レンズ7を介して集光される受光素子4aの面上での照度分布を示す説明図が其々示されている。
FIGS. 7A, 7B, and 7C show, from the left, the rotation phase of the deflecting
図7(a)は、光学窓2Bの左側面から測定光が出射される場合を示す。図7(b)は、光学窓2Bの正面から測定光が出射される場合を示す。図7(c)は、光学窓2Bの右側面から測定光が出射される場合を示している。何れの場合でも、受光素子4aの面上で中心部の照度はほぼ一定となることが示されている。
FIG. 7(a) shows the case where the measurement light is emitted from the left side surface of the
図8に示すように、投光素子3aを基板で支持する従来構成と比較して、投光素子3aを受光レンズ7で支持する本発明の構成は、光学窓2Bの正面、左右の側面の何れから測定光が出射される場合でも、均一の照度分布が得られ、受光総パワーがほぼ均一となる。
As shown in FIG. 8, in comparison with the conventional structure in which the
投光部3は、受光レンズ7の切欠き部7hに対応する領域の仮想レンズ面(図5(b)中、二点鎖線で示す)から突出しない領域に収容されていることが好ましい。受光レンズ7の光軸方向に投光部3が突出しないので、受光レンズ7の直上に走査部6を設けることができ、空間の使用効率を上げて測距装置2を小型化することができる。
It is preferable that the
仮想レンズ面は、切欠き部7hを形成する前の受光レンズ7の表面をいい、好ましくは切欠き部7hが形成された受光レンズ7の面を延長して形成される滑らかな曲面で規定することができる。受光レンズ7および仮想レンズ面は、直上に設ける走査部6に当接しない範囲で、それらの曲率を設定することができる。なお、投光部3は、その大部分が仮想レンズ面から突出しない領域に収容されていればよく、その一部が仮想レンズ面から突出しても走査部6に当接しなければよい。
The virtual lens surface refers to the surface of the light-receiving
また、受光レンズ7は、入射面の曲率が出射面の曲率より大となるように構成されていることが好ましい。
Moreover, the
受光レンズ7は、光学ガラスやプラスチック素材を用いて構成してもよく、またフレンネルレンズを用いてもよい。
The light-receiving
上述した実施形態は、本発明による測距装置の一例を示すものであり、測距装置1の具体的構造は、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計できることはいうまでもなく、本発明の技術的範囲が上述の例に限定されるものではない。
The above-described embodiment shows an example of the distance measuring device according to the present invention, and it goes without saying that the specific structure of the
2:測距装置
2A:下部ケーシング
2B:光学窓
2C:上部ケーシング
3:投光部
3a:投光素子
3e:駆動回路
3f:段差部
3p:基板
4:受光部
4a:受光素子
5:偏向ミラー
6:走査部
7:受光レンズ
7a:唾部
7h:切欠き部
8:回路基板
30:姿勢調節機構
31:ホルダ
32:収容部
33:付勢部材
34:支持部材
34O:外側突片
34I:内側突片
35:調整部材(ねじ)
36:ねじ孔
38:凹部
39:樹脂
60:モータ
60a:回転軸
61:エンコーダ
70:レンズホルダ
71:固定具
R:接着剤
S1:通信用ケーブル
S2:入出力ケーブル
2:
36: screw hole 38: recess 39: resin 60:
Claims (8)
受光素子および受光レンズを備えた受光部と、
前記投光部から出射された測定光を測定対象空間に向けて走査し、前記測定光に対する物体からの反射光を前記受光部に導く走査部と、
を備え、
前記投光部は、前記投光素子の光軸が前記受光レンズの光軸に沿う姿勢で前記受光レンズに支持されている測距装置。 a light projecting unit including a light projecting element;
a light-receiving unit including a light-receiving element and a light-receiving lens;
a scanning unit that scans the measuring light emitted from the light projecting unit toward the space to be measured and guides the light reflected from the object with respect to the measuring light to the light receiving unit;
with
The light-projecting unit is a distance measuring device supported by the light-receiving lens in a posture in which the optical axis of the light-projecting element is aligned with the optical axis of the light-receiving lens.
前記受光レンズの光軸に沿って前記受光レンズに貫通形成された切欠き部に固定され前記投光素子の収容部を備えたホルダと、
前記収容部に収容される前記投光素子を下方から支持する付勢部材と、
前記投光素子の上方から前記投光素子を支持する支持部材と、
前記支持部材の周囲の複数個所で前記支持部材による前記投光素子の押圧状態を調整する調整部材と、を備えている請求項2記載の測距装置。 The attitude adjustment mechanism is
a holder that is fixed to a notch formed through the light-receiving lens along the optical axis of the light-receiving lens and has a housing for the light projecting element;
a biasing member that supports the light projecting element housed in the housing from below;
a support member that supports the light projecting element from above;
3. The distance measuring device according to claim 2, further comprising an adjustment member for adjusting a pressing state of said light projecting element by said support member at a plurality of positions around said support member.
前記駆動回路は、前記切欠き部に収容されている請求項3記載の測距装置。 The light projecting unit includes a drive circuit that drives the light projecting element,
4. A distance measuring device according to claim 3, wherein said drive circuit is accommodated in said notch.
Priority Applications (1)
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JP2021095642A JP2022187581A (en) | 2021-06-08 | 2021-06-08 | Distance measuring device |
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2021
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