JP6460445B2 - Laser range finder - Google Patents

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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
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Description

本発明は、対象物までの距離を測定するレーザレンジファインダに関する。   The present invention relates to a laser range finder for measuring a distance to an object.

ロボットが自律移動する時の障害物を検知するためのセンサ、あるいは、人物を検知するためのセンサには、例えば、レーザレンジファインダ(Laser Range Finder、LRF)がある。   As a sensor for detecting an obstacle when the robot moves autonomously, or a sensor for detecting a person, for example, there is a laser range finder (LRF).

レーザレンジファインダは、レーザ光が出射されてから、レーザ光が対象物に当たって反射した反射光が返ってくるまでの時間の測定を行い、測定結果から対象物までの距離を算出する。レーザレンジファインダは、レーザ光を出射する方向を水平方向および垂直方向に変化させることで、距離の測定を行う範囲(以下、「走査範囲」と称する)の全体において対象物までの距離の測定を行う。   The laser range finder measures the time from when the laser light is emitted until the reflected light reflected by the laser light hits the object, and calculates the distance to the object from the measurement result. The laser range finder measures the distance to an object in the entire range for measuring distance (hereinafter referred to as “scanning range”) by changing the direction in which the laser beam is emitted in the horizontal direction and the vertical direction. Do.

このようなレーザレンジファインダとして、光源から出射されたレーザ光をレーザレンジファインダから出射するための出射光学系と、対象物からの反射光を受光する受光光学系とが一体化された構造をモータで回転駆動させる構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。レーザレンジファインダは、対象物からの反射光と出射光の位相差から距離情報を取得する。また、レーザレンジファインダは、さらに、所定の間隔で複数のスリットが形成されたスリット板を当該モータで回転させて、スリット板の回転経路上に配置したフォトインタラプタによって検出されたパルス数を用いて回転角情報を取得する。これにより、レーザレンジファインダは、2次元の距離情報を算出することができる。   As such a laser range finder, a motor has a structure in which an emission optical system for emitting laser light emitted from a light source from the laser range finder and a light receiving optical system for receiving reflected light from an object are integrated. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The laser range finder acquires distance information from the phase difference between the reflected light from the object and the emitted light. In addition, the laser range finder further rotates a slit plate in which a plurality of slits are formed at predetermined intervals with the motor, and uses the number of pulses detected by a photo interrupter arranged on the rotation path of the slit plate. Get rotation angle information. Thereby, the laser range finder can calculate two-dimensional distance information.

特開2009−63339号公報JP 2009-63339 A

しかしながら、このようなモータを用いた構成の場合、モータのサイズは当該モータによって回転駆動される光学系の重量に依存する。したがって、レーザレンジファインダの小型化が困難であるという問題がある。   However, in the case of a configuration using such a motor, the size of the motor depends on the weight of the optical system that is rotationally driven by the motor. Therefore, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the laser range finder.

また、モータを用いた構成に代わり、レーザ光の出射方向を調整するスキャナミラー(マイクロミラーとも呼ぶ)を用いる構成が提案されている。   In addition, a configuration using a scanner mirror (also referred to as a micromirror) that adjusts the emission direction of laser light has been proposed instead of a configuration using a motor.

しかしながら、小型で且つ高速に駆動するスキャナミラーの場合、有効径は1〜3mm程度と小さく、当該スキャナミラーにおいて入光量が制限されることにより受光素子で受光できる光量が微弱となる。よって、当該場合には、モータを用いた構成と比較して、遠方の対象物から十分な測定光の強度を得ることが難しい。一方、遠方の対象物から十分な測定光の強度を得るためには、スキャナミラーの有効径を例えば数十mmレベル程度にすることが要求される。よって、レーザレンジファインダの小型化が困難となる。   However, in the case of a scanner mirror that is small and driven at high speed, the effective diameter is as small as about 1 to 3 mm, and the amount of light that can be received by the light receiving element becomes weak because the amount of incident light is limited in the scanner mirror. Therefore, in this case, it is difficult to obtain sufficient measurement light intensity from a distant object as compared with a configuration using a motor. On the other hand, in order to obtain sufficient intensity of measurement light from a distant object, it is required that the effective diameter of the scanner mirror be, for example, on the order of several tens of mm. Therefore, it is difficult to reduce the size of the laser range finder.

本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、小型、かつ、遠方の対象物の距離計測を行うことができるレーザレンジファインダを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a laser range finder that is small and can measure the distance of a far object.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るレーザレンジファインダは、対象物までの距離を測定するレーザレンジファインダであって、レーザ光を出射する光源と、所定方向に延びる揺動軸を中心に揺動することにより、前記光源からのレーザ光を走査する揺動ミラーと、前記揺動ミラーからのレーザ光の前記対象物からの反射光である第1反射光の光路上に配置され、当該第1反射光を前記揺動ミラーに集光する第1光学部材と、前記第1光学部材によって集光された前記第1反射光の前記揺動ミラーからの反射光である第2反射光の光路上に配置され、当該第2反射光を集光する第2光学部材と、前記第2光学部材によって集光された前記第2反射光を受光する受光素子とを備え、前記第1光学部材及び前記第2光学部材は、前記光源から出力された前記レーザ光が前記レーザレンジファインダの外部に出射されるまでの光路と異なる位置に配置されている。   In order to achieve the above object, a laser range finder according to an aspect of the present invention is a laser range finder that measures a distance to an object, and includes a light source that emits laser light, and a swing shaft that extends in a predetermined direction. Is arranged on the optical path of the first reflected light, which is the reflected light from the object of the laser light from the oscillating mirror, and the oscillating mirror that scans the laser light from the light source. A first optical member that condenses the first reflected light on the oscillating mirror, and a second reflected light from the oscillating mirror of the first reflected light collected by the first optical member. A second optical member that is disposed on the optical path of the reflected light and collects the second reflected light; and a light receiving element that receives the second reflected light collected by the second optical member, 1 optical member and the second optical member The laser light output from the light source is disposed on the optical path and different positions until it is emitted to the outside of the laser range finder.

これにより、対象物からの反射光を受光素子に集光するための第1光学部材及び第2光学部材による、対象物へ照射されない透過光又は反射光の一部の戻り光の発生を抑制することができるので、遠方の対象物の距離計測を行うことができる。さらに、揺動ミラーによってレーザ光を走査することにより、小型化を実現できる。つまり、本態様に係るレーザレンジファインダは、小型、かつ、遠方の対象物の距離計測を行うことができる。   Accordingly, the first optical member and the second optical member for condensing the reflected light from the object on the light receiving element are prevented from generating a part of the transmitted light or the reflected light that is not irradiated to the object. Therefore, it is possible to measure the distance of a distant object. Further, the laser beam can be scanned by the oscillating mirror to realize a reduction in size. That is, the laser range finder according to this aspect is small and can measure the distance of a far object.

例えば、前記光源から出射されたレーザ光は、透過型の光学部材を通ることなく前記レーザレンジファインダの外部に出射されてもよい。   For example, the laser light emitted from the light source may be emitted outside the laser range finder without passing through a transmissive optical member.

これにより、対象物へ照射されない透過光又は反射光の一部の戻り光を、より確実に低減することができる。   As a result, it is possible to more reliably reduce the return light that is part of the transmitted light or reflected light that is not irradiated onto the object.

また、前記第1光学部材と前記第2光学部材とは、前記所定方向において、前記揺動ミラーからのレーザ光の光路に対して互いに反対側に配置されていてもよい。   The first optical member and the second optical member may be disposed on opposite sides of the optical path of the laser light from the oscillating mirror in the predetermined direction.

また、前記第1光学部材と前記第2光学部材とは、前記所定方向の異なる位置に配置され、前記揺動ミラーからのレーザ光は、前記第1光学部材と前記第2光学部材との間に形成された空隙を通過して前記レーザレンジファインダの外部に出射されてもよい。   In addition, the first optical member and the second optical member are disposed at different positions in the predetermined direction, and laser light from the oscillating mirror is between the first optical member and the second optical member. And may be emitted to the outside of the laser range finder through the gap formed in

これにより、レーザレンジファインダを一層小型化することができる。つまり、揺動ミラーから光源、第1光学部材及び第2光学部材の各々を見た方向を、所定方向から見て略同一とすることができるので、これらが当該方向から見て互いに異なる方向に配置されている場合と比較して、レーザレンジファインダを一層小型化することができる。   Thereby, the laser range finder can be further downsized. In other words, the direction in which each of the light source, the first optical member, and the second optical member is viewed from the oscillating mirror can be substantially the same when viewed from the predetermined direction. The laser range finder can be further downsized as compared with the case where it is arranged.

また、前記光源からのレーザ光は、前記空隙を通過して前記揺動ミラーに到達してもよい。   The laser beam from the light source may pass through the gap and reach the oscillating mirror.

また、前記第2光学部材は、前記光源からのレーザ光を通過させて前記揺動ミラーに到達させる貫通孔を有してもよい。   The second optical member may have a through hole through which the laser light from the light source passes and reaches the oscillating mirror.

これにより、所定方向においてレーザ光の光路よりも第1集光部材側の光を集光することができる。つまり、広範囲の光を集光することで受光素子に導く反射光の光量を大きくすることができる。したがって、一層遠方に位置された対象物の距離計測を行うことができる。   Thereby, the light of the 1st condensing member side can be condensed rather than the optical path of a laser beam in a predetermined direction. That is, the amount of reflected light guided to the light receiving element can be increased by collecting a wide range of light. Therefore, the distance measurement of the object located farther can be performed.

また、前記揺動ミラーから前記第1光学部材を見た方向と、前記揺動ミラーから前記第2光学部材を見た方向とは、前記所定方向から見て互いに異なり、前記レーザレンジファインダは、前記第1光学部材と前記第2光学部材とからなる組を複数組備え、当該複数組のうち第1の組と第2の組とは、前記所定方向において、前記揺動ミラーの反射面の法線を中心とした線対称に配置されていてもよい。   In addition, the direction in which the first optical member is viewed from the oscillating mirror and the direction in which the second optical member is viewed from the oscillating mirror are different from each other when viewed from the predetermined direction. A plurality of sets of the first optical member and the second optical member are provided, and the first set and the second set of the plurality of sets are defined by the reflection surface of the oscillating mirror in the predetermined direction. You may arrange | position symmetrically about the normal line.

このように、同一光学系を対象に複数組配置することにより、対象物からの反射光を一層大きく受光できる。よって、一層遠方に位置する対象物の距離計測を行うことができる。   As described above, by arranging a plurality of sets of the same optical system as a target, the reflected light from the target can be received more greatly. Therefore, the distance measurement of the object located farther can be performed.

また、例えば、前記第2光学部材は、前記第2反射光を透過することにより集光する第2集光レンズであってもよい。   For example, the second optical member may be a second condensing lens that condenses light by transmitting the second reflected light.

また、例えば、前記第2光学部材は、前記第2反射光を反射することにより集光する反射ミラーであってもよい。   Further, for example, the second optical member may be a reflection mirror that collects light by reflecting the second reflected light.

また、前記第2光学部材は、前記所定方向において、前記第2反射光を正の作用で屈折させることにより平行光を出射し、前記レーザレンジファインダは、さらに、前記第2光学部材から出射された平行光を前記受光素子に集光する第3光学部材を備えてもよい。   The second optical member emits parallel light in the predetermined direction by refracting the second reflected light by a positive action, and the laser range finder is further emitted from the second optical member. A third optical member for condensing the parallel light on the light receiving element may be provided.

これにより、第2光学部材と第3光学部材との間に、光源から出射されたレーザ光の波長を含む狭帯域の波長の光を透過し、他の光を抑制するバンドパスフィルタ(BPF:Band Pass Filter)を設けることができる。よって、本態様では、外乱光の影響を抑制して高い測距精度を確保できる。ここで、誘電体多層膜により構成されたBPFでは、透過率が入射角依存性を有する。そこで、第2光学部材が平行光を出射することにより、誘電体多層膜により構成されたBPFを用いた場合であっても、透過率を同等にすることができるので、外乱光の影響を抑制して高い測距精度を確保できる。   As a result, a bandpass filter (BPF :) that transmits light of a narrow band including the wavelength of laser light emitted from the light source and suppresses other light between the second optical member and the third optical member. Band Pass Filter) can be provided. Therefore, in this aspect, high ranging accuracy can be ensured by suppressing the influence of disturbance light. Here, in the BPF composed of the dielectric multilayer film, the transmittance has an incident angle dependency. Therefore, since the second optical member emits parallel light, the transmittance can be made equal even when a BPF composed of a dielectric multilayer film is used, thereby suppressing the influence of disturbance light. Thus, high ranging accuracy can be secured.

また、例えば、前記第1光学部材は、前記所定方向、及び、当該所定方向に直交する直交方向のうち、前記所定方向のみに集光作用を有するトロイダルレンズであってもよい。   Further, for example, the first optical member may be a toroidal lens having a condensing function only in the predetermined direction among the predetermined direction and an orthogonal direction orthogonal to the predetermined direction.

本発明によると、小型、かつ、遠方の対象物の距離計測を行うことができる。   According to the present invention, it is possible to measure the distance of a small and distant object.

実施の形態1に係るレーザレンジファインダの概略構成の一例を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of a laser range finder according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るレーザレンジファインダの対象物からの反射光の受光光路を示す光路図である。3 is an optical path diagram showing a light receiving optical path of reflected light from an object of the laser range finder according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るレーザレンジファインダのYZ平面における光路図である。6 is an optical path diagram in the YZ plane of the laser range finder according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における第1集光レンズの構成を示す上面図である。3 is a top view illustrating a configuration of a first condenser lens in Embodiment 1. FIG. 図4AのA−A’断面及びB−B’断面における第1集光レンズの光路図である。FIG. 4B is an optical path diagram of the first condenser lens in the A-A ′ section and the B-B ′ section in FIG. 4A. 実施の形態1における第2集光レンズのYZ平面における光路図である。FIG. 6 is an optical path diagram on the YZ plane of the second condenser lens in the first embodiment. 実施の形態1における第3集光レンズのYZ平面における光路図である。FIG. 6 is an optical path diagram on the YZ plane of the third condenser lens in the first embodiment. 実施の形態1の変形例1に係るレーザレンジファインダの概略構成の一例を示す斜視図である。7 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of a laser range finder according to Modification 1 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の変形例1における、スキャナミラー、第1集光レンズ及び第2集光レンズの配置を示す上面図である。FIG. 10 is a top view showing an arrangement of a scanner mirror, a first condenser lens, and a second condenser lens in Modification 1 of Embodiment 1. 実施の形態1の変形例2に係るレーザレンジファインダの概略構成の一例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of a laser range finder according to Modification 2 of Embodiment 1. 実施の形態1の変形例2における、スキャナミラー、第1集光レンズ及び第2集光レンズの配置と、光路とを示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of a scanner mirror, a 1st condensing lens, and a 2nd condensing lens, and an optical path in the modification 2 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係るレーザレンジファインダの概略構成の一例を示す斜視図である。6 is a perspective view illustrating an example of a schematic configuration of a laser range finder according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における集光ミラーの構成を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a condensing mirror in a second embodiment. 実施の形態2に係るレーザレンジファインダのYZ平面における光路図である。6 is an optical path diagram in the YZ plane of the laser range finder according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係るレーザレンジファインダが奏する効果について説明する図である。It is a figure explaining the effect which the laser range finder concerning Embodiment 2 shows.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。各図は、必ずしも各寸法または各寸法比等を厳密に図示したものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims are described as arbitrary constituent elements. Each drawing does not necessarily show exactly each dimension or each dimension ratio.

(実施の形態1)
以下、実施の形態1に係るレーザレンジファインダについて、図1〜図6を用いて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the laser range finder according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

[1.レーザレンジファインダの全体構成]
まず、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ1の構成について、図1を用いて説明する。
[1. Overall configuration of laser range finder]
First, the configuration of the laser range finder 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図1は、実施の形態1に係るレーザレンジファインダ1の概略構成の一例を示す斜視図である。なお、図1にはレーザレンジファインダ1によって、当該レーザレンジファインダ1からの距離が測定される対象物2も示されている。また、図1は、レーザレンジファインダ1の筐体11を透視して筐体11内方を示した図となっている。また、図1では、Z軸方向をレーザレンジファインダ1の走査軸(基準方向)に平行な軸として示しており、Y軸を垂直方向(設置状態での重力の作用する方向)として示している。以下ではY軸方向を垂直方向として説明するが、使用態様によってはY軸方向が垂直方向にならない場合も考えられるため、Y軸方向は垂直方向となることには限定されない。以下の図においても、同様である。   FIG. 1 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of a laser range finder 1 according to the first embodiment. FIG. 1 also shows an object 2 whose distance from the laser range finder 1 is measured by the laser range finder 1. FIG. 1 shows the inside of the housing 11 through the housing 11 of the laser range finder 1. In FIG. 1, the Z-axis direction is shown as an axis parallel to the scanning axis (reference direction) of the laser range finder 1, and the Y-axis is shown as a vertical direction (direction in which gravity acts in the installed state). . In the following description, the Y-axis direction is assumed to be the vertical direction. However, depending on the use mode, the Y-axis direction may not be the vertical direction, so the Y-axis direction is not limited to the vertical direction. The same applies to the following drawings.

また、以下において、例えば、X軸方向プラス側とは、X軸の矢印方向側を示しており、X軸方向マイナス側とは、X軸方向プラス側とは反対側を示す。Y軸方向やZ軸方向についても同様である。   In the following, for example, the X axis direction plus side indicates the arrow direction side of the X axis, and the X axis direction minus side indicates the opposite side to the X axis direction plus side. The same applies to the Y-axis direction and the Z-axis direction.

図1に示すように、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ1は、筐体11の内部に配置された次の構成部材を備える。具体的には、レーザレンジファインダ1は、光源10と、スキャナミラー20と、第1集光レンズ30と、第2集光レンズ40と、固定ミラー50と、第3集光レンズ60と、受光素子70とを備える。また、図示しないが、レーザレンジファインダ1は、さらに、光源10から出射されたレーザ光と受光素子70で受光された光との位相差を用いて、対象物2までの距離を求める信号処理部を備える。   As shown in FIG. 1, the laser range finder 1 according to the present embodiment includes the following constituent members arranged inside a housing 11. Specifically, the laser range finder 1 includes a light source 10, a scanner mirror 20, a first condenser lens 30, a second condenser lens 40, a fixed mirror 50, a third condenser lens 60, and light reception. And an element 70. Although not shown, the laser range finder 1 further uses a phase difference between the laser light emitted from the light source 10 and the light received by the light receiving element 70 to obtain a distance to the object 2. Is provided.

光源10は、レーザ光101を出射する、例えば、レーザダイオード(LD:(Laser Diode))である。この光源10は、具体的には、出射するレーザ光101の光軸が、スキャナミラー20の揺動軸Jに垂直な面に対して傾くように配置され、レーザ光101をスキャナミラー20へ向けて出射する。また、光源10は、さらに、LDから出射された発散光をコリメート光(平行光)に変換するコリメートレンズを備え、平行光であるレーザ光101を出射する。   The light source 10 is, for example, a laser diode (LD: (Laser Diode)) that emits laser light 101. Specifically, the light source 10 is arranged so that the optical axis of the emitted laser beam 101 is inclined with respect to a plane perpendicular to the swing axis J of the scanner mirror 20, and the laser beam 101 is directed toward the scanner mirror 20. And exit. The light source 10 further includes a collimating lens that converts divergent light emitted from the LD into collimated light (parallel light), and emits laser light 101 that is parallel light.

スキャナミラー20は、図1に示すように、所定方向(本実施の形態では垂直方向)に延びる揺動軸Jを中心に揺動することにより、光源10からのレーザ光101を走査する揺動ミラーの一例である。つまり、スキャナミラー20は、光源10からのレーザ光101を、レーザレンジファインダ1のスキャン用のレーザ光102として反射する。これにより、レーザ光102はスキャンエリアを走査される。このスキャナミラー20は、例えば、電子回路を形成するシリコン基板上に、微小な機械部品であるミラーを形成して構成されるMEMSミラーである。   As shown in FIG. 1, the scanner mirror 20 swings around the swing axis J extending in a predetermined direction (vertical direction in the present embodiment) to scan the laser light 101 from the light source 10. It is an example of a mirror. That is, the scanner mirror 20 reflects the laser light 101 from the light source 10 as the scanning laser light 102 of the laser range finder 1. Thereby, the laser beam 102 is scanned in the scan area. The scanner mirror 20 is, for example, a MEMS mirror configured by forming a mirror, which is a minute mechanical component, on a silicon substrate on which an electronic circuit is formed.

第1集光レンズ30は、スキャナミラー20からのレーザ光102の対象物2からの反射光である第1反射光(本実施の形態では反射光103)の光路上に配置され、当該第1反射光(反射光103)をスキャナミラー20に集光する第1光学部材の一例である。この第1集光レンズ30は、光源10から出射されたレーザ光101がレーザレンジファインダ1の外部に出射されるまで(筐体11外部に出射されるまで)の光路と異なる位置に配置されている。第1集光レンズ30の詳細については、後述する。   The first condenser lens 30 is arranged on the optical path of the first reflected light (the reflected light 103 in the present embodiment) that is the reflected light from the object 2 of the laser light 102 from the scanner mirror 20, and the first 2 is an example of a first optical member that focuses reflected light (reflected light 103) on a scanner mirror 20; The first condenser lens 30 is disposed at a position different from the optical path until the laser beam 101 emitted from the light source 10 is emitted to the outside of the laser range finder 1 (until it is emitted to the outside of the housing 11). Yes. Details of the first condenser lens 30 will be described later.

第2集光レンズ40は、第1集光レンズ30によって集光された第1反射光(本実施の形態では反射光104)のスキャナミラー20からの反射光である第2反射光(本実施の形態では、反射光105)の光路上に配置され、当該第2反射光(反射光105)を集光する第2光学部材の一例である。この第2集光レンズ40は、上記第1集光レンズ30と同様に、光源10から出射されたレーザ光101がレーザレンジファインダ1の外部に出射されるまでの光路と異なる位置に配置されている。第2集光レンズ40の詳細については、後述する。   The second condenser lens 40 is a second reflected light (this embodiment) that is a reflected light from the scanner mirror 20 of the first reflected light (the reflected light 104 in this embodiment) collected by the first condenser lens 30. Is an example of a second optical member that is disposed on the optical path of the reflected light 105) and collects the second reflected light (reflected light 105). Similar to the first condenser lens 30, the second condenser lens 40 is disposed at a position different from the optical path until the laser light 101 emitted from the light source 10 is emitted to the outside of the laser range finder 1. Yes. Details of the second condenser lens 40 will be described later.

ここで、「集光する」とは、正のパワーを有する光学部材で屈折させる、又は、反射させることを示す。つまり、集光作用を有する光学部材とは、正のパワーを有する光学部材である。具体的には、上記第1集光レンズ30は、平行光又は発散光である対象物2からの反射光103を集光することによりスキャナミラー20に集光する反射光104を出射するのに対し、上記第2集光レンズ40は、スキャナミラー20からの発散光である反射光105を集光することにより平行光106を出射する。   Here, “condensation” indicates that the light is refracted or reflected by an optical member having a positive power. That is, the optical member having a condensing function is an optical member having a positive power. Specifically, the first condensing lens 30 emits the reflected light 104 condensed on the scanner mirror 20 by condensing the reflected light 103 from the object 2 which is parallel light or divergent light. On the other hand, the second condensing lens 40 condenses the reflected light 105 which is diverging light from the scanner mirror 20 to emit parallel light 106.

固定ミラー50は、平行光106の光路上に配置され、当該平行光106を反射することにより平行光107を出射する略平板状のミラーである。   The fixed mirror 50 is a substantially flat mirror that is arranged on the optical path of the parallel light 106 and emits the parallel light 107 by reflecting the parallel light 106.

第3集光レンズ60は、第2集光レンズ40から出射された平行光106を受光素子70に集光する第3光学部材の一例である。具体的には、当該第3集光レンズは、平行光107の光路上に配置され、固定ミラー50から出射された平行光107を受光素子70に集光することにより、平行光106を受光素子70に集光する。第3集光レンズ60の詳細については、後述する。   The third condenser lens 60 is an example of a third optical member that condenses the parallel light 106 emitted from the second condenser lens 40 onto the light receiving element 70. Specifically, the third condensing lens is disposed on the optical path of the parallel light 107, and condenses the parallel light 106 emitted from the fixed mirror 50 onto the light receiving element 70, whereby the parallel light 106 is received by the light receiving element. Condensed to 70. Details of the third condenser lens 60 will be described later.

受光素子70は、第2集光レンズ40によって集光された反射光105を受光する、例えば、フォトダイオード(PD;Photodiode)、又は、当該フォトダイオードよりも高感度なアバランシェフォトダイオード(APD:Avalanche Photo Diode)で構成されている。具体的には、受光素子70は、第2集光レンズ40によって集光された反射光105である平行光106を、固定ミラー50及び第3集光レンズ60を介して受光する。   The light receiving element 70 receives the reflected light 105 collected by the second condenser lens 40, for example, a photodiode (PD) or an avalanche photodiode (APD: Avalanche) having higher sensitivity than the photodiode. (Photo Diode). Specifically, the light receiving element 70 receives the parallel light 106 that is the reflected light 105 collected by the second condenser lens 40 via the fixed mirror 50 and the third condenser lens 60.

信号処理部(図示せず)は、光源10から出射されたレーザ光に含まれた変調信号と、受光素子70が受光した光に含まれる変調信号との位相差を用いて、レーザレンジファインダ1から対象物2までの距離を算出する。つまり、信号処理部は、当該位相差を用いて、レーザ光が光源10から出射されてから受光素子70で受光されるまでの時間を算出する。この時間は、レーザ光が光源10から測定対象物までを往復するのにかかる時間である。したがって、信号処理部は、当該時間の1/2に光の速さを乗算することにより、当該距離を求めることができる。   The signal processing unit (not shown) uses the phase difference between the modulation signal included in the laser light emitted from the light source 10 and the modulation signal included in the light received by the light receiving element 70 to use the laser range finder 1. To the object 2 is calculated. That is, the signal processing unit uses the phase difference to calculate the time from when the laser light is emitted from the light source 10 until it is received by the light receiving element 70. This time is the time required for the laser light to reciprocate from the light source 10 to the measurement object. Therefore, the signal processing unit can obtain the distance by multiplying 1/2 of the time by the speed of light.

以上、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ1の構成について説明した。   The configuration of the laser range finder 1 according to the present embodiment has been described above.

ここで、レーザ光101、102は、光強度が比較的大きな直線偏光の光である。これに対し、対象物2からの反射光103は、レーザ光102が対象物2によって拡散反射されることにより、光強度の非常に小さな拡散光となる。   Here, the laser beams 101 and 102 are linearly polarized light having a relatively large light intensity. On the other hand, the reflected light 103 from the object 2 becomes diffused light having a very small light intensity when the laser light 102 is diffusely reflected by the object 2.

そこで、本実施の形態では、拡散光である反射光103を、第1集光レンズ30によって反射光104としてスキャナミラー20に集光する。また、スキャナミラー20によって反射光104が反射された光、つまり当該スキャナミラー20から発散する反射光105を、第2集光レンズ40によって集光して受光素子70に導く。これにより、本実施の形態では、受光素子70が検知できるだけの十分な光量を確保することができる。   Therefore, in the present embodiment, the reflected light 103 that is diffused light is condensed on the scanner mirror 20 as reflected light 104 by the first condenser lens 30. Further, the light reflected by the scanner mirror 20, that is, the reflected light 105 emanating from the scanner mirror 20 is condensed by the second condenser lens 40 and guided to the light receiving element 70. Thereby, in this Embodiment, sufficient light quantity which the light receiving element 70 can detect can be ensured.

さらに、本実施の形態では、第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40を、光源10から出力されたレーザ光101がレーザレンジファインダ1の外部に出射されるまでの光路(以下、出射光の光路と記載する場合あり)と異なる位置に配置することにより、受光素子70が検知できるだけの十分な光量を確実に確保することができる。つまり、対象物2が遠方に位置することにより、当該対象物2からの反射光103の光強度が非常に小さい場合であっても、距離計測を行うことができる。   Furthermore, in the present embodiment, the first condensing lens 30 and the second condensing lens 40 pass through the optical path (hereinafter referred to as the output beam) until the laser beam 101 output from the light source 10 is emitted to the outside of the laser range finder 1. By arranging at a position different from the case where it is described as an optical path of light emission, a sufficient amount of light that can be detected by the light receiving element 70 can be ensured. That is, distance measurement can be performed even when the light intensity of the reflected light 103 from the target object 2 is very small because the target object 2 is located far away.

具体的には、第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40が出射光の光路上に配置されている場合、光源10から出射されたレーザ光101の一部が第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40によって反射される場合がある。つまり、第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40による、対象物2へ照射されない透過光又は反射光の一部の戻り光の発生により、レーザレンジファインダから出射されるレーザ光102の光強度が光源10から出射されたレーザ光101の光強度よりも小さくなる場合がある。このような場合には、対象物2からの反射光103も小さくなってしまうため、遠方の対象物2の距離計測ができなくなる恐れがある。   Specifically, when the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 are arranged on the optical path of the emitted light, a part of the laser light 101 emitted from the light source 10 is part of the first condenser lens 30. And may be reflected by the second condenser lens 40. That is, the light of the laser beam 102 emitted from the laser range finder when the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 generate the return light of the transmitted light or the reflected light that is not irradiated to the object 2. The intensity may be smaller than the light intensity of the laser beam 101 emitted from the light source 10. In such a case, since the reflected light 103 from the object 2 is also reduced, there is a possibility that distance measurement of the distant object 2 cannot be performed.

これに対して、本実施の形態では、第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40を出射光の光路と異なる位置に配置することにより、戻り光の発生を抑制することができるので、遠方の対象物2の距離計測を行うことができる。   In contrast, in the present embodiment, by arranging the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 at positions different from the optical path of the emitted light, it is possible to suppress the generation of return light. The distance measurement of the distant object 2 can be performed.

[2.光学系]
次に、上記説明した本実施の形態に係るレーザレンジファインダ1の光路、及び、光学系の部品の構成について、図2〜図6を用いて詳細に説明する。なお、以下では、当該レーザレンジファインダ1の光学系の部品のうち、第1集光レンズ30、第2集光レンズ40、及び、第3集光レンズ60の構成について詳述し、他の光学系の部品については説明を省略する。
[2. Optical system]
Next, the optical path of the laser range finder 1 according to this embodiment described above and the configuration of the components of the optical system will be described in detail with reference to FIGS. In the following, among the components of the optical system of the laser range finder 1, the configurations of the first condenser lens 30, the second condenser lens 40, and the third condenser lens 60 will be described in detail. Description of the system parts is omitted.

[2−1.受光光路]
まず、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ1の対象物2からの反射光103の受光光路について、図2を用いて説明する。図2は、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ1の対象物2からの反射光103の受光光路を示す光路図である。なお、同図では、説明の都合上、スキャナミラー20に入射するまでの反射光(反射光103、104)の光路と、スキャナミラー20で反射されてからの反射光(反射光105、平行光106、及び、平行光107)の光路とを、スキャナミラー20を中心に反転させて示している。
[2-1. Light receiving optical path]
First, the light receiving optical path of the reflected light 103 from the object 2 of the laser range finder 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an optical path diagram showing a light receiving optical path of the reflected light 103 from the object 2 of the laser range finder 1 according to the present embodiment. In the figure, for convenience of explanation, the optical path of the reflected light (reflected light 103, 104) until it enters the scanner mirror 20 and the reflected light (reflected light 105, parallel light) after being reflected by the scanner mirror 20 are shown. 106 and the optical path of the parallel light 107) are shown inverted around the scanner mirror 20.

同図に示すように、対象物2からの反射光103は、第1集光レンズ30によってスキャナミラー20に集光する反射光104となる。したがって、スキャナミラー20によって反射された反射光104は、当該スキャナミラー20から発散する光である反射光105となる。反射光105は、第2集光レンズ40によって集光されて平行光106となって当該第2集光レンズ40から出射される。その後、平行光106は、固定ミラー50によって反射されることで平行光107となって第3集光レンズ60へ導かれた後に第3集光レンズ60によって受光素子70に集光される。   As shown in the figure, the reflected light 103 from the object 2 becomes reflected light 104 condensed on the scanner mirror 20 by the first condenser lens 30. Therefore, the reflected light 104 reflected by the scanner mirror 20 becomes reflected light 105 that is light that diverges from the scanner mirror 20. The reflected light 105 is condensed by the second condenser lens 40 to become parallel light 106 and is emitted from the second condenser lens 40. Thereafter, the parallel light 106 is reflected by the fixed mirror 50, becomes parallel light 107, is guided to the third condenser lens 60, and is then condensed on the light receiving element 70 by the third condenser lens 60.

このような受光光路を構成するために、各レンズ(第1集光レンズ30、第2集光レンズ40及び第3集光レンズ60)は次のような機能を有することが求められる。   In order to configure such a light receiving optical path, each lens (the first condenser lens 30, the second condenser lens 40, and the third condenser lens 60) is required to have the following functions.

すなわち、第1集光レンズ30は、スキャナミラー20の走査角度範囲において、当該スキャナミラー20の揺動軸Jと平行な方向(本実施の形態では垂直方向)に正のパワーを有することが求められる。また、第2集光レンズ40は、当該揺動軸Jと平行な方向に正のパワーを有することが求められる。また、第3集光レンズ60は、正のパワーを有することが求められる。   That is, the first condenser lens 30 is required to have positive power in a direction parallel to the swing axis J of the scanner mirror 20 (in the vertical direction in the present embodiment) in the scanning angle range of the scanner mirror 20. It is done. The second condenser lens 40 is required to have a positive power in a direction parallel to the swing axis J. The third condenser lens 60 is required to have positive power.

このような機能を実現する各レンズの面形状としては、垂直方向に平行な断面において、次のように構成されていることが好ましい。具体的には、第1集光レンズ30では、反射光103の入射側面が凸面、かつ、反射光104の出射面が平面で構成され、第2集光レンズ40では、反射光105の入射面が平面、かつ、平行光106の出射面が凸面で構成され、第3集光レンズ60では、平行光107の入射面が凸面、かつ、出射面が平面又は凸面であることが好ましい。なお、以下では、各レンズの面形状をこのように説明するが、この面形状は、比較的少ないレンズ枚数(例えば、3枚のレンズ)で収差を良好に補正するための一例であり、上述したような機能を有するパワー配置を実現できる構成であれば、各レンズの面形状はこれに限定されない。   The surface shape of each lens that realizes such a function is preferably configured as follows in a cross section parallel to the vertical direction. Specifically, in the first condenser lens 30, the incident side surface of the reflected light 103 is a convex surface and the exit surface of the reflected light 104 is a flat surface. In the second condenser lens 40, the incident surface of the reflected light 105 is formed. Are parallel and the exit surface of the parallel light 106 is a convex surface. In the third condenser lens 60, the entrance surface of the parallel light 107 is preferably a convex surface, and the exit surface is preferably a flat surface or a convex surface. In the following, the surface shape of each lens will be described in this way. This surface shape is an example for satisfactorily correcting aberrations with a relatively small number of lenses (for example, three lenses). The surface shape of each lens is not limited to this as long as the power arrangement having such a function can be realized.

[2−2.配置]
次に、上述したような機能を有する第1集光レンズ30と第2集光レンズ40との配置について、図3を用いて説明する。図3は、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ1のYZ平面における光路図である。
[2-2. Arrangement]
Next, the arrangement of the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 having the functions as described above will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an optical path diagram in the YZ plane of the laser range finder 1 according to the present embodiment.

同図に示すように、第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40は、光源10から出射されたレーザ光101がレーザレンジファインダ1の外部に出射されるまでの光路と異なる位置に配置されている。すなわち、光源10から出射されたレーザ光101は、透過型の光学部材を通ることなくレーザレンジファインダ1の外部に出射される。   As shown in the figure, the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 are arranged at positions different from the optical path until the laser light 101 emitted from the light source 10 is emitted to the outside of the laser range finder 1. Has been. That is, the laser beam 101 emitted from the light source 10 is emitted outside the laser range finder 1 without passing through the transmissive optical member.

具体的には、図1及び図3に示すように、第1集光レンズ30と第2集光レンズ40とは、垂直方向の異なる位置に配置されている。ここで、光源10からのレーザ光101及びスキャナミラー20からのレーザ光102は、第1集光レンズ30と第2集光レンズ40との間に形成された空隙を通過して、レーザレンジファインダ1の外部に出射される。   Specifically, as shown in FIGS. 1 and 3, the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 are arranged at different positions in the vertical direction. Here, the laser beam 101 from the light source 10 and the laser beam 102 from the scanner mirror 20 pass through a gap formed between the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40, and then are laser range finder. 1 is emitted to the outside.

ここで、図3に示すように、反射光103の光路a1、a2は、スキャナミラー20に入射する前では光路a1の高さ(Y軸方向プラス側の位置)が光路a2の高さよりも高いが、スキャナミラー20で反射された後では光路a1の高さが光路a2の高さよりも低くなる。   Here, as shown in FIG. 3, in the optical paths a1 and a2 of the reflected light 103, the height of the optical path a1 (position on the plus side in the Y-axis direction) is higher than the height of the optical path a2 before entering the scanner mirror 20. However, after being reflected by the scanner mirror 20, the height of the optical path a1 becomes lower than the height of the optical path a2.

[2−3.構成]
次に、本実施の形態における各レンズ(第1集光レンズ30、第2集光レンズ40、及び、第3集光レンズ60)の構成について、説明する。
[2-3. Constitution]
Next, the structure of each lens (the 1st condensing lens 30, the 2nd condensing lens 40, and the 3rd condensing lens 60) in this Embodiment is demonstrated.

[2−3−1.第1集光レンズ]
まず、第1集光レンズ30の構成について、図4A及び図4Bを用いて説明する。図4Aは、本実施の形態における第1集光レンズ30の構成を示す上面図である。具体的には、同図は、当該第1集光レンズ30をY軸方向プラス側から見た構成を示す上面図である。図4Bは、図4AのA−A’断面及びB−B’断面における第1集光レンズ30の光路図である。なお、図4A及び図4Bには、説明の都合上、スキャナミラー20も図示されている。
[2-3-1. First condenser lens]
First, the configuration of the first condenser lens 30 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. FIG. 4A is a top view showing the configuration of the first condenser lens 30 in the present embodiment. Specifically, FIG. 3 is a top view showing a configuration of the first condenser lens 30 viewed from the Y axis direction plus side. 4B is an optical path diagram of the first condenser lens 30 in the AA ′ section and the BB ′ section in FIG. 4A. 4A and 4B also show the scanner mirror 20 for convenience of explanation.

図4Aに示すように、第1集光レンズ30は、水平方向(XZ平面に平行な方向)については、集光作用を有していない。具体的には、第1集光レンズ30は、水平方向において、厚みが略同等である。   As shown in FIG. 4A, the first condenser lens 30 does not have a condensing function in the horizontal direction (direction parallel to the XZ plane). Specifically, the first condenser lens 30 has substantially the same thickness in the horizontal direction.

また、図4Bに示すように、第1集光レンズ30は、垂直方向に集光作用を有し、入射した反射光103をスキャナミラー20の中心付近に集光する。ここで、図4AのA−A’断面で切断した場合の断面形状と、図4AのB−B’断面で切断した場合の断面形状とは、略同一となっている。なお、図4AのA−A’断面及びB−B’断面以外の第1集光レンズ30の断面形状も、図4Bと略同一である。   As shown in FIG. 4B, the first condenser lens 30 has a condensing function in the vertical direction and condenses the incident reflected light 103 near the center of the scanner mirror 20. Here, the cross-sectional shape when cut along the A-A ′ cross section in FIG. 4A and the cross-sectional shape when cut along the B-B ′ cross section in FIG. 4A are substantially the same. The cross-sectional shape of the first condenser lens 30 other than the A-A ′ cross section and the B-B ′ cross section of FIG. 4A is also substantially the same as FIG. 4B.

第1集光レンズ30は、レーザ光102の光路の上方(Y軸方向プラス側)に配置され、当該第1集光レンズ30の光軸上に、当該第1集光レンズ30と第2集光レンズ40とで形成される空隙が位置するように形成されている。   The first condenser lens 30 is disposed above the optical path of the laser beam 102 (Y-axis direction plus side), and the first condenser lens 30 and the second condenser are disposed on the optical axis of the first condenser lens 30. A gap formed by the optical lens 40 is located.

このような第1集光レンズ30としては、例えば、垂直方向及び水平方向(XZ平面に平行な方向)のうち、垂直方向のみに集光作用を有するトロイダルレンズを用いることができる。このトロイダルレンズは、具体的には、円をその中心を通らない直線を軸として回転したときに生ずる曲面であるトロイダル面を有し、XZ平面で切断した場合の断面形状の曲率と、YZ平面で切断した場合の断面形状の曲率とが互いに異なっている。   As such a 1st condensing lens 30, the toroidal lens which has a condensing effect | action only to a perpendicular | vertical direction can be used, for example among a perpendicular direction and a horizontal direction (direction parallel to XZ plane). Specifically, this toroidal lens has a toroidal surface which is a curved surface generated when a circle is rotated about a straight line that does not pass through the center thereof, the curvature of the cross-sectional shape when cut by the XZ plane, and the YZ plane. The curvatures of the cross-sectional shapes when cut at are different from each other.

[2−3−2.第2集光レンズ]
次に、第2集光レンズ40の構成について、図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態における第2集光レンズ40のYZ平面における光路図である。なお、同図には、説明の都合上、スキャナミラー20も図示されている。
[2-3-2. Second condenser lens]
Next, the configuration of the second condenser lens 40 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an optical path diagram in the YZ plane of the second condenser lens 40 in the present embodiment. For convenience of explanation, the scanner mirror 20 is also shown in FIG.

同図に示すように、第2集光レンズ40は、垂直方向に集光作用を有し、スキャナミラー20から拡がり角を有して当該第2集光レンズ40に入射された反射光105を集光することにより、平行光106を出射する。   As shown in the figure, the second condensing lens 40 has a condensing action in the vertical direction, and has reflected light 105 incident on the second condensing lens 40 having an divergence angle from the scanner mirror 20. By condensing, parallel light 106 is emitted.

第2集光レンズ40は、レーザ光101の光路の下方(Y軸方向マイナス側)に配置され、当該第2集光レンズ40の光軸上に、第1集光レンズ30と当該第2集光レンズ40とで形成される空隙が位置するように形成されている。   The second condenser lens 40 is disposed below the optical path of the laser beam 101 (minus side in the Y-axis direction), and the first condenser lens 30 and the second condenser are disposed on the optical axis of the second condenser lens 40. A gap formed by the optical lens 40 is located.

このような第2集光レンズ40としては、例えば、垂直方向に集光作用を有するシリンドリカルレンズを用いることができる。このシリンドリカルレンズは、具体的には、X軸方向と平行な回転軸を有する円柱がX軸方向と平行な平面で分割された形状を有する。   As such a 2nd condensing lens 40, the cylindrical lens which has a condensing effect | action in a perpendicular | vertical direction can be used, for example. Specifically, this cylindrical lens has a shape in which a cylinder having a rotation axis parallel to the X-axis direction is divided by a plane parallel to the X-axis direction.

このような第2集光レンズ40から出射された平行光106は、固定ミラー50で反射されることにより、当該反射光105と光軸が異なる平行光107となって第3集光レンズ60に入射される。   The parallel light 106 emitted from the second condenser lens 40 is reflected by the fixed mirror 50, thereby becoming parallel light 107 having an optical axis different from that of the reflected light 105 and entering the third condenser lens 60. Incident.

[2−3−3.第3集光レンズ]
次に、第3集光レンズ60の構成について、図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態における第3集光レンズ60のYZ平面における光路図である。なお、同図には、説明の都合上、受光素子70も図示されている。
[2-3-3. Third condenser lens]
Next, the configuration of the third condenser lens 60 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an optical path diagram in the YZ plane of the third condenser lens 60 in the present embodiment. In the figure, the light receiving element 70 is also shown for convenience of explanation.

第3集光レンズ60は、X軸方向及びZ軸方向のいずれにも集光作用を有し、固定ミラー50から入射した平行光107を受光素子70の受光面の中心付近に集光する。なお、図6は、YZ平面で切断した場合の第3集光レンズ60の断面形状が図示されているが、XY平面で切断した場合の第3集光レンズ60の断面形状も、図6と略同一である。   The third condenser lens 60 has a condensing function in both the X-axis direction and the Z-axis direction, and condenses the parallel light 107 incident from the fixed mirror 50 near the center of the light-receiving surface of the light-receiving element 70. 6 shows the cross-sectional shape of the third condenser lens 60 when cut along the YZ plane, the cross-sectional shape of the third condenser lens 60 when cut along the XY plane is also shown in FIG. It is almost the same.

このような第3集光レンズ60としては、例えば、一般的な光軸回転対称の凸レンズを用いることができる。   As such a 3rd condensing lens 60, a general convex lens symmetrical with an optical axis can be used, for example.

[3.効果等]
以上説明したように、本実施の形態では、光源10からのレーザ光101を走査するスキャナミラー20を備え、第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40は、出射光の光路と異なる位置に配置されている。
[3. Effect]
As described above, in the present embodiment, the scanner mirror 20 that scans the laser light 101 from the light source 10 is provided, and the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 are located at positions different from the optical path of the emitted light. Is arranged.

これにより、対象物2からの反射光103を受光素子70に集光するための第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40による、対象物2へ照射されない透過光又は反射光の一部の戻り光の発生を抑制することができるので、遠方の対象物2の距離計測を行うことができる。さらに、スキャナミラー20によってレーザ光102を走査することにより、小型化を実現できる。つまり、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ1は、小型、かつ、遠方の対象物2の距離計測を行うことができる。   Thereby, a part of transmitted light or reflected light that is not irradiated on the object 2 by the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 for condensing the reflected light 103 from the object 2 on the light receiving element 70. Since the generation of the return light can be suppressed, the distance measurement of the far object 2 can be performed. Further, by scanning the laser beam 102 with the scanner mirror 20, it is possible to reduce the size. That is, the laser range finder 1 according to the present embodiment can measure the distance of the object 2 that is small and far away.

また、本実施の形態では、光源10から出射されたレーザ光101は、透過型の光学部材を通ることなくレーザレンジファインダ1の外部に出射されている。   In the present embodiment, the laser beam 101 emitted from the light source 10 is emitted outside the laser range finder 1 without passing through the transmissive optical member.

これにより、光源10から出射されたレーザ光101の戻り光の発生を、より確実に抑制することができる。   Thereby, generation | occurrence | production of the return light of the laser beam 101 radiate | emitted from the light source 10 can be suppressed more reliably.

また、本実施の形態では、第1集光レンズ30と第2集光レンズ40とは、垂直方向において、スキャナミラー20からのレーザ光101の光路に対して互いに反対側に配置されている。具体的には、第1集光レンズ30と第2集光レンズ40とは、所定方向の異なる位置に配置され、スキャナミラー20からのレーザ光101は、第1集光レンズ30と第2集光レンズ40との間に形成された空隙を通過してレーザレンジファインダ1の外部に出射される。   In the present embodiment, the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 are arranged on the opposite sides with respect to the optical path of the laser beam 101 from the scanner mirror 20 in the vertical direction. Specifically, the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 are arranged at different positions in a predetermined direction, and the laser light 101 from the scanner mirror 20 is transmitted to the first condenser lens 30 and the second condenser lens. The light passes through a gap formed between the optical lens 40 and is emitted to the outside of the laser range finder 1.

これにより、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ1を一層小型化することができる。つまり、スキャナミラー20から光源10、第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40の各々を見た方向を、垂直方向(Y軸方向プラス側)から見て略同一とすることができるので、これらが当該方向から見て互いに異なる方向に配置されている場合と比較して、レーザレンジファインダ1を一層小型化することができる。   Thereby, the laser range finder 1 according to the present embodiment can be further downsized. That is, the direction of viewing the light source 10, the first condenser lens 30, and the second condenser lens 40 from the scanner mirror 20 can be made substantially the same when viewed from the vertical direction (Y axis direction plus side). The laser range finder 1 can be further downsized as compared with the case where these are arranged in different directions as viewed from the direction.

また、本実施の形態では、第2集光レンズ40は、反射光105を正の作用で屈折させることにより平行光を出射し、レーザレンジファインダ1は、さらに、第2集光レンズ40から出射された平行光を受光素子70に集光する第3集光レンズ60を備える。   Further, in the present embodiment, the second condenser lens 40 emits parallel light by refracting the reflected light 105 by a positive action, and the laser range finder 1 further emits from the second condenser lens 40. A third condenser lens 60 that condenses the collimated light to the light receiving element 70 is provided.

これにより、第2集光レンズ40と第3集光レンズ60との間に、光源10から出射されたレーザ光101の波長を含む狭帯域の波長の光を透過し、他の光を抑制するBPFを設けることができる。よって、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ1は、外乱光の影響を抑制して高い測距精度を確保できる。ここで、誘電体多層膜により構成されたBPFでは、透過率が入射角依存性を有する。そこで、第2集光レンズ40が平行光を出射することにより、誘電体多層膜により構成されたBPFを用いた場合であっても、透過率を同等にすることができるので、外乱光の影響を抑制して高い測距精度を確保できる。   Accordingly, light having a narrow band wavelength including the wavelength of the laser light 101 emitted from the light source 10 is transmitted between the second condenser lens 40 and the third condenser lens 60, and other light is suppressed. A BPF can be provided. Therefore, the laser range finder 1 according to the present embodiment can secure high ranging accuracy by suppressing the influence of disturbance light. Here, in the BPF composed of the dielectric multilayer film, the transmittance has an incident angle dependency. Therefore, since the second condenser lens 40 emits parallel light, the transmittance can be made equal even when a BPF formed of a dielectric multilayer film is used. It is possible to secure high distance measurement accuracy by suppressing.

(実施の形態1の変形例1)
以下、実施の形態1の変形例1に係るレーザレンジファインダについて、図7及び図8を用いて説明する。
(Modification 1 of Embodiment 1)
Hereinafter, the laser range finder according to the first modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図7は、実施の形態1の変形例1に係るレーザレンジファインダ1Aの概略構成の一例を示す斜視図である。なお、図7は、レーザレンジファインダ1Aの筐体11を透視して筐体11内方を示した図となっている。同図では、固定ミラー50、第3集光レンズ60及び受光素子70については、図示を省略している。図8は、実施の形態1の変形例1における、スキャナミラー20、第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40の配置を示す上面図である。具体的には、同図は、垂直方向(Y軸方向プラス側)から見た場合のスキャナミラー20、第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40の配置が示されている。   FIG. 7 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of a laser range finder 1A according to the first modification of the first embodiment. FIG. 7 shows the inside of the housing 11 through the housing 11 of the laser range finder 1A. In the figure, the fixed mirror 50, the third condenser lens 60, and the light receiving element 70 are not shown. FIG. 8 is a top view showing the arrangement of the scanner mirror 20, the first condenser lens 30, and the second condenser lens 40 in the first modification of the first embodiment. Specifically, the drawing shows the arrangement of the scanner mirror 20, the first condenser lens 30, and the second condenser lens 40 when viewed from the vertical direction (the Y axis direction plus side).

本変形例に係るレーザレンジファインダ1Aは、実施の形態1に係るレーザレンジファインダ1とほぼ同様であるが、次の点で異なる。   The laser range finder 1A according to the present modification is substantially the same as the laser range finder 1 according to the first embodiment, but differs in the following points.

具体的には、上記実施の形態1では、スキャナミラー20から第1集光レンズ30を見た方向と、スキャナミラー20から第2集光レンズ40を見た方向とが、垂直方向(Y軸方向プラス側)から見て実質的に同一であった。つまり、上記実施の形態1では、第1集光レンズ30の光軸と第2集光レンズ40の光軸とは、当該垂直方向(Y軸方向プラス側)から見て実質的に同一であった。   Specifically, in the first embodiment, the direction in which the first condenser lens 30 is viewed from the scanner mirror 20 and the direction in which the second condenser lens 40 is viewed from the scanner mirror 20 are the vertical direction (Y-axis). It was substantially the same as seen from the direction plus side). That is, in the first embodiment, the optical axis of the first condenser lens 30 and the optical axis of the second condenser lens 40 are substantially the same as viewed from the vertical direction (Y-axis direction plus side). It was.

これに対して、本変形例では、図7及び図8に示すように、スキャナミラー20から第1集光レンズ30を見た方向と、スキャナミラー20から第2集光レンズ40を見た方向とが、垂直方向(Y軸方向プラス側)から見て互いに異なる。つまり、本変形例では、第1集光レンズ30の光軸と第2集光レンズ40の光軸とは、当該垂直方向から見て互いに異なっている。   On the other hand, in this modification, as shown in FIGS. 7 and 8, the direction when the first condenser lens 30 is viewed from the scanner mirror 20 and the direction when the second condenser lens 40 is viewed from the scanner mirror 20. Are different from each other when viewed from the vertical direction (Y-axis direction plus side). That is, in the present modification, the optical axis of the first condenser lens 30 and the optical axis of the second condenser lens 40 are different from each other when viewed from the vertical direction.

以上のように構成された本変形例に係るレーザレンジファインダ1Aも、上記実施の形態1と同様に、第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40が、光源10から出射されたレーザ光101がレーザレンジファインダ1Aの外部に出射されるまでの光路と異なる位置に配置されていることにより、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。   In the laser range finder 1A according to this modification configured as described above, the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 are also emitted from the light source 10 as in the first embodiment. Since 101 is arranged at a position different from the optical path until the laser beam is emitted to the outside of the laser range finder 1A, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

また、スキャナミラー20から第1集光レンズ30を見た方向と、スキャナミラー20から第2集光レンズ40を見た方向とが、垂直方向(Y軸方向プラス側)から見て互いに異なることにより、第1集光レンズ30及び第2集光レンズ40の配置の自由度が向上する。   In addition, the direction in which the first condenser lens 30 is viewed from the scanner mirror 20 and the direction in which the second condenser lens 40 is viewed from the scanner mirror 20 are different from each other when viewed from the vertical direction (Y axis direction plus side). Thereby, the freedom degree of arrangement | positioning of the 1st condensing lens 30 and the 2nd condensing lens 40 improves.

(実施の形態1の変形例2)
以下、実施の形態1の変形例2に係るレーザレンジファインダについて、図9及び図10を用いて説明する。
(Modification 2 of Embodiment 1)
Hereinafter, a laser range finder according to Modification 2 of Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

図9は、実施の形態1の変形例2に係るレーザレンジファインダ1Bの概略構成の一例を示す斜視図である。なお、同図は、レーザレンジファインダ1Bの筐体11を透視して筐体11内方を示した図となっている。また、同図では、光源10、固定ミラー50、第3集光レンズ60及び受光素子70については、図示を省略している。図10は、実施の形態1の変形例2における、スキャナミラー20、第1集光レンズ30A、30B及び第2集光レンズ40A、40Bの配置と、光路a1〜a4とを示す図である。なお、同図では、説明の都合上、スキャナミラー20に入射する光の光路とスキャナミラー20で反射されて出射される光の光路とを、スキャナミラー20を中心に反転させて示している。また、第1集光レンズ30A、30Bについては、レーザ光101の光路を含む垂直方向に切断した場合の断面形状を示し、第2集光レンズ40A、40Bについては、レーザ光102の光路を含む垂直方向に切断した場合の断面形状を示している。   FIG. 9 is a perspective view illustrating an example of a schematic configuration of a laser range finder 1B according to the second modification of the first embodiment. This figure shows the inside of the housing 11 through the housing 11 of the laser range finder 1B. Further, in the same figure, the light source 10, the fixed mirror 50, the third condenser lens 60, and the light receiving element 70 are not shown. FIG. 10 is a diagram illustrating the arrangement of the scanner mirror 20, the first condenser lenses 30A and 30B, the second condenser lenses 40A and 40B, and the optical paths a1 to a4 in the second modification of the first embodiment. In the figure, for convenience of explanation, the optical path of the light incident on the scanner mirror 20 and the optical path of the light reflected and emitted from the scanner mirror 20 are inverted with respect to the scanner mirror 20. In addition, the first condensing lenses 30A and 30B show a cross-sectional shape when cut in the vertical direction including the optical path of the laser light 101, and the second condensing lenses 40A and 40B include the optical path of the laser light 102. The cross-sectional shape when cut in the vertical direction is shown.

図9及び図10に示すように、本変形例に係るレーザレンジファインダ1Bは、実施の形態1の変形例1における第1集光レンズ30と第2集光レンズ40とを2組備えた構成である。なお、本実施の形態における第1集光レンズ30A、30Bは、上記実施の形態1の変形例1における第1集光レンズ30に相当し、第2集光レンズ40A、40Bは、上記実施の形態1の変形例1における第2集光レンズ40に相当する。   As shown in FIGS. 9 and 10, the laser range finder 1 </ b> B according to the present modification includes two sets of the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 in the first modification of the first embodiment. It is. The first condenser lenses 30A and 30B in the present embodiment correspond to the first condenser lens 30 in the first modification of the first embodiment, and the second condenser lenses 40A and 40B are the same as those in the first embodiment. This corresponds to the second condenser lens 40 in the first modification of the first embodiment.

つまり、本変形例では、垂直方向(Y軸方向プラス側)から見て、スキャナミラー20から見た方向が互いに異なる第1集光レンズ30と第2集光レンズ40とからなる組を複数組(本変形例では2組)備える。具体的には、本変形例に係るレーザレンジファインダ1Bは、第1集光レンズ30Aと第2集光レンズ40Aとからなる第1の組と、第1集光レンズ30Bと第2集光レンズ40Bとからなる第2の組とを備える。   In other words, in the present modification, a plurality of sets of the first condenser lens 30 and the second condenser lens 40 having different directions viewed from the scanner mirror 20 as viewed from the vertical direction (Y-axis direction plus side). (Two sets in this modification) are provided. Specifically, the laser range finder 1B according to this modification includes a first set of a first condenser lens 30A and a second condenser lens 40A, a first condenser lens 30B, and a second condenser lens. And a second set of 40B.

ここで、当該第1の組と当該第2の組とは、垂直方向において、スキャナミラー20の反射面の法線を中心とした線対称に配置されている。言い換えると、本変形例に係るレーザレンジファインダ1Bは、同一光学系を上下対象に配置した構成を有する。具体的には、対象物2からの反射光103A、103Bは、各組(第1の組及び第2の組)の第1集光レンズ30A、30Bによってスキャナミラー20に集光される。スキャナミラー20で反射されることによりスキャナミラー20から拡がり角を有して出射された光は、各組(第1の組及び第2の組)の第2集光レンズ40A、40Bで集光されることにより、平行光106A、106Bとなって当該第2集光レンズ40A、40Bから出射されて、固定ミラー(図示せず)及び第3集光ミラー(図示せず)を介して受光素子(図示せず)に導かれる。   Here, the first set and the second set are arranged symmetrically about the normal line of the reflecting surface of the scanner mirror 20 in the vertical direction. In other words, the laser range finder 1B according to this modification has a configuration in which the same optical system is arranged vertically. Specifically, the reflected lights 103A and 103B from the object 2 are condensed on the scanner mirror 20 by the first condenser lenses 30A and 30B of each group (first group and second group). The light emitted from the scanner mirror 20 with a divergence angle by being reflected by the scanner mirror 20 is condensed by the second condenser lenses 40A and 40B of each group (first group and second group). As a result, parallel light 106A, 106B is emitted from the second condenser lenses 40A, 40B, and the light receiving element is passed through a fixed mirror (not shown) and a third condenser mirror (not shown). (Not shown).

このように、本変形例では、同一光学系を上下対象に複数組配置することにより、対象物2からの反射光を一層大きく受光できる。よって、一層遠方に位置する対象物2の距離計測を行うことができる。   Thus, in this modification, the reflected light from the target object 2 can be received more greatly by arranging a plurality of sets of the same optical system on the upper and lower targets. Therefore, the distance measurement of the object 2 located farther can be performed.

ここで、図3に示すように、反射光103Aの光路a1、a2及び反射光103Bの光路a3、a4の高さ(Y軸方向プラス側の位置)は、スキャナミラー20に入射する前では高い順に光路a1、光路a2、光路a3、及び、光路a4となっているが、スキャナミラー20で反射された後では、高い順に光路a4、光路a3、光路a2、及び、光路a1となっている。   Here, as shown in FIG. 3, the heights (positions on the Y axis direction plus side) of the optical paths a1 and a2 of the reflected light 103A and the optical paths a3 and a4 of the reflected light 103B are high before entering the scanner mirror 20. The optical path a1, the optical path a2, the optical path a3, and the optical path a4 are sequentially arranged.

以上のように構成された本変形例に係るレーザレンジファインダ1Bも、上記実施の形態1と同様に、第1集光レンズ30A、30B及び第2集光レンズ40A、40Bが、光源10から出射されたレーザ光101がレーザレンジファインダ1Bの外部に出射されるまでの光路と異なる位置に配置されていることにより、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。   In the laser range finder 1B according to this modified example configured as described above, the first condenser lenses 30A and 30B and the second condenser lenses 40A and 40B are emitted from the light source 10 as in the first embodiment. Since the laser beam 101 thus arranged is arranged at a position different from the optical path until the laser beam 101 is emitted to the outside of the laser range finder 1B, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

なお、本変形例では、同一光学系を2組配置した構成を例に説明したが、これに限らず、同一光学系を3組以上配置した構成であってもよい。   In the present modification, the configuration in which two sets of the same optical system are arranged has been described as an example. However, the configuration is not limited thereto, and a configuration in which three or more sets of the same optical system are arranged may be used.

(実施の形態2)
以下、実施の形態2に係るレーザレンジファインダについて、図11〜図14を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the laser range finder according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.

図11は、実施の形態2に係るレーザレンジファインダ201の概略構成の一例を示す斜視図である。なお、図11にはレーザレンジファインダ201による対象物2も示されている。また、図11は、レーザレンジファインダ201の筐体11を透視して筐体11内方を示した図となっている。図12は、実施の形態2における集光ミラー240(後述する)の構成を示す斜視図である。   FIG. 11 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of the laser range finder 201 according to the second embodiment. In addition, the target object 2 by the laser range finder 201 is also shown in FIG. FIG. 11 shows the inside of the housing 11 through the housing 11 of the laser range finder 201. FIG. 12 is a perspective view showing a configuration of a condenser mirror 240 (described later) in the second embodiment.

図11に示すように、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ201は、実施の形態1に係るレーザレンジファインダ1とほぼ同様であるが、第2集光レンズ40に代わり集光ミラー240を備える点が異なる。以下、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ201について、実施の形態1に係るレーザレンジファインダ1と異なる点を中心に説明する。   As shown in FIG. 11, the laser range finder 201 according to the present embodiment is substantially the same as the laser range finder 1 according to the first embodiment, but includes a condensing mirror 240 instead of the second condensing lens 40. The point is different. Hereinafter, the laser range finder 201 according to the present embodiment will be described focusing on differences from the laser range finder 1 according to the first embodiment.

集光ミラー240は、第1集光レンズ30によって集光された第1反射光(本実施の形態では反射光104)のスキャナミラー20からの反射光である第2反射光(本実施の形態では、反射光105)の光路上に配置され、当該第2反射光(反射光105)を集光する第2光学部材の一例である。この集光ミラー240は、図11及び図12に示すように、光源10からのレーザ光101を通過させてスキャナミラー20に到達させる貫通孔241を有する。集光ミラー240としては、例えば、垂直方向に集光作用を有するシリンドリカル凹面ミラーに貫通孔241が形成された構成を用いることができる。   The condensing mirror 240 is a second reflected light (this embodiment) that is a reflected light from the scanner mirror 20 of the first reflected light (the reflected light 104 in this embodiment) collected by the first condenser lens 30. Then, it is an example of the 2nd optical member which is arrange | positioned on the optical path of the reflected light 105), and condenses the said 2nd reflected light (reflected light 105). As shown in FIGS. 11 and 12, the condensing mirror 240 has a through hole 241 through which the laser light 101 from the light source 10 passes and reaches the scanner mirror 20. As the condensing mirror 240, for example, a configuration in which a through hole 241 is formed in a cylindrical concave mirror having a condensing function in the vertical direction can be used.

次に、第1集光レンズ30と集光ミラー240との配置について、図11及び図13を用いて説明する。図13は、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ201のYZ平面における光路図である。   Next, the arrangement of the first condenser lens 30 and the condenser mirror 240 will be described with reference to FIGS. 11 and 13. FIG. 13 is an optical path diagram in the YZ plane of the laser range finder 201 according to the present embodiment.

図11及び図13に示すように、第1集光レンズ30及び集光ミラー240は、光源10から出射されたレーザ光101がレーザレンジファインダ201の外部に出射されるまでの光路と異なる位置に配置されている。すなわち、光源10から出射されたレーザ光101は、透過型の光学部材を通ることなくレーザレンジファインダ201の外部に出射される。   As shown in FIGS. 11 and 13, the first condenser lens 30 and the condenser mirror 240 are located at positions different from the optical path until the laser light 101 emitted from the light source 10 is emitted to the outside of the laser range finder 201. Has been placed. That is, the laser beam 101 emitted from the light source 10 is emitted to the outside of the laser range finder 201 without passing through the transmissive optical member.

具体的には、図11及び図13に示すように、第1集光レンズ30と集光ミラー240とは、垂直方向の異なる位置に配置されている。ここで、光源10からのレーザ光101は、実施の形態1と異なり、集光ミラー240に形成された貫通孔241を通過してスキャナミラー20に到達する。一方、スキャナミラー20からのレーザ光102は、実施の形態1と同様に、第1集光レンズ30と集光ミラー240との間に形成された空隙を通過して、レーザレンジファインダ201の外部に出射される。   Specifically, as shown in FIGS. 11 and 13, the first condenser lens 30 and the condenser mirror 240 are arranged at different positions in the vertical direction. Here, unlike the first embodiment, the laser beam 101 from the light source 10 passes through the through-hole 241 formed in the condensing mirror 240 and reaches the scanner mirror 20. On the other hand, the laser beam 102 from the scanner mirror 20 passes through the gap formed between the first condenser lens 30 and the condenser mirror 240 in the same manner as in the first embodiment, and is outside the laser range finder 201. Is emitted.

また、集光ミラー240は、垂直方向に集光作用を有し、スキャナミラー20から拡がり角を有して当該第2集光レンズ40に入射された反射光105を集光することにより、平行光206を出射する。   Further, the condensing mirror 240 has a condensing action in the vertical direction, and has a divergence angle from the scanner mirror 20 and condenses the reflected light 105 incident on the second condensing lens 40, thereby being parallel. Light 206 is emitted.

以上説明したように、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ201によれば、第1集光レンズ30及び集光ミラー240が、光源10から出射されたレーザ光101がレーザレンジファインダ201の外部に出射されるまでの光路と異なる位置に配置されていることにより、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。   As described above, according to the laser range finder 201 according to the present embodiment, the first condenser lens 30 and the condenser mirror 240 cause the laser light 101 emitted from the light source 10 to be outside the laser range finder 201. By being arranged at a position different from the optical path until the light is emitted, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

また、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ201によれば、集光ミラー240が、光源10からのレーザ光101を通過させてスキャナミラー20に到達させる貫通孔241を有する。これにより奏される効果について、図14を用いて説明する。図14は、実施の形態2に係るレーザレンジファインダ201が奏する効果について説明する図である。具体的には、同図は、本実施の形態における集光ミラー240のYZ平面における光路図である。   Further, according to the laser range finder 201 according to the present embodiment, the condensing mirror 240 has the through hole 241 through which the laser light 101 from the light source 10 passes and reaches the scanner mirror 20. The effect produced by this will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a diagram for explaining an effect produced by the laser range finder 201 according to the second embodiment. Specifically, this figure is an optical path diagram in the YZ plane of the condensing mirror 240 in the present embodiment.

同図に示すように、集光ミラー240は、スキャナミラー20からの反射光105のうち、レーザ光101の光路よりも下方(Y軸方向マイナス側)の光路a1、a2を通る反射光に加え、さらに、レーザ光101の光路よりも上方(Y軸方向プラス側)の光路a3を通る反射光を集光することができる。つまり、受光素子70に導く平行光206の光量を大きくすることができる。したがって、本実施の形態に係るレーザレンジファインダ201によれば、一層遠方に位置された対象物2の距離計測を行うことができる。   As shown in the figure, the condensing mirror 240 adds to the reflected light passing through the optical paths a1 and a2 below the optical path of the laser light 101 (minus side in the Y-axis direction) out of the reflected light 105 from the scanner mirror 20. Further, the reflected light passing through the optical path a3 above (Y axis direction plus side) above the optical path of the laser beam 101 can be collected. That is, the amount of parallel light 206 guided to the light receiving element 70 can be increased. Therefore, according to the laser range finder 201 according to the present embodiment, it is possible to measure the distance of the object 2 located farther away.

なお、集光ミラー240の第1集光レンズ30側の端部は、レーザ光102の走査領域に近接した水平面であってもよい。つまり、集光ミラー240の第1集光レンズ30側の端面は、水平面(YZ平面に平行な面)によって形成されていてもよい。   Note that the end of the condensing mirror 240 on the first condensing lens 30 side may be a horizontal plane close to the scanning region of the laser light 102. That is, the end surface of the condensing mirror 240 on the first condensing lens 30 side may be formed by a horizontal plane (a plane parallel to the YZ plane).

(他の実施の形態)
以上、本発明の実施の形態に係るレーザレンジファインダについて説明したが、本発明は、これら実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
(Other embodiments)
Although the laser range finder according to the embodiments of the present invention has been described above, the present invention is not limited to these embodiments and modifications.

例えば、上記説明では、光源10から出射されたレーザ光101を、スキャナミラー20に直接到達させたが、当該レーザ光101を、ミラー及びプリズム等の光学部材を介してスキャナミラー20に到達させてもよい。つまり、レーザ光101をスキャナミラー20に間接的に到達させてもよい。   For example, in the above description, the laser beam 101 emitted from the light source 10 directly reaches the scanner mirror 20, but the laser beam 101 reaches the scanner mirror 20 via an optical member such as a mirror and a prism. Also good. That is, the laser beam 101 may reach the scanner mirror 20 indirectly.

ただし、レーザ光101をスキャナミラー20に直接到達させることにより、測距信号のノイズの要因となる光学部品の表面反射による迷光を抑えることができる。   However, by causing the laser beam 101 to reach the scanner mirror 20 directly, stray light due to surface reflection of the optical component that causes noise in the distance measurement signal can be suppressed.

また、上記説明では、反射光103をスキャナミラー20に集光する第1光学部材として第1集光レンズを例に説明したが、当該第1光学部材はこれに限らない。例えば、第1光学部材として、上述したトロイダル面を反射面とするミラーを用いる、或いは、複数枚のミラーを組み合わせても構わない。   In the above description, the first condensing lens is described as an example of the first optical member that condenses the reflected light 103 on the scanner mirror 20, but the first optical member is not limited thereto. For example, as the first optical member, a mirror having the above-described toroidal surface as a reflection surface may be used, or a plurality of mirrors may be combined.

また、上記説明では、平行光107を集光する第3光学部材として第3集光レンズ60を例に説明したが、当該第3光学部材はこれに限らない。例えば、第3光学部材として、平行光を反射することにより受光素子70に集光するミラーを用いても構わない。  In the above description, the third condensing lens 60 is described as an example of the third optical member that condenses the parallel light 107, but the third optical member is not limited thereto. For example, as the third optical member, a mirror that focuses the light receiving element 70 by reflecting parallel light may be used.

また、上記説明では、反射光105を第2光学部材で正のパワーで屈折させることにより平行光106とした後に第3集光レンズ60によって受光素子70に集光したが、第3集光レンズ60を設けずに、第2光学部材によって、受光素子70に集光してもよい。   In the above description, the reflected light 105 is refracted with positive power by the second optical member to be converted into the parallel light 106 and then condensed on the light receiving element 70 by the third condenser lens 60. Instead of providing 60, the light may be condensed on the light receiving element 70 by the second optical member.

さらに、上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。   Furthermore, the above embodiment and the above modification examples may be combined.

本発明は、物体の距離を測定するレーザレンジファインダ、及び、物体の距離を測定することにより当該物体の形状を測定する形状測定装置等に適用可能である。   The present invention is applicable to a laser range finder that measures the distance of an object, a shape measuring device that measures the shape of the object by measuring the distance of the object, and the like.

1、1A、1B、201 レーザレンジファインダ
2 対象物
10 光源
11 筐体
20 スキャナミラー(揺動ミラー)
30、30A、30B 第1集光レンズ(第1光学部材)
40、40A、40B 第2集光レンズ(第2光学部材)
50 固定ミラー
60 第3集光レンズ(第3光学部材)
70 受光素子
240 集光ミラー(第1光学部材)
241 貫通孔
J 揺動軸
101、102 レーザ光
103〜105 反射光
106、106A、106B、107、206 平行光
1, 1A, 1B, 201 Laser range finder 2 Object 10 Light source 11 Housing 20 Scanner mirror (oscillating mirror)
30, 30A, 30B First condenser lens (first optical member)
40, 40A, 40B Second condenser lens (second optical member)
50 Fixed mirror 60 Third condenser lens (third optical member)
70 light receiving element 240 condensing mirror (first optical member)
241 Through hole J Oscillating shaft 101, 102 Laser light 103-105 Reflected light 106, 106A, 106B, 107, 206 Parallel light

Claims (7)

対象物までの距離を測定するレーザレンジファインダであって、
レーザ光を出射する光源と、
所定方向に延びる揺動軸を中心に揺動することにより、前記光源からのレーザ光を走査する揺動ミラーと、
前記揺動ミラーからのレーザ光の前記対象物からの反射光である第1反射光の光路上に配置され、当該第1反射光を前記揺動ミラーに集光する第1光学部材と、
前記第1光学部材によって集光された前記第1反射光の前記揺動ミラーからの反射光である第2反射光の光路上に配置され、当該第2反射光を集光する第2光学部材と、
前記第2光学部材によって集光された前記第2反射光を受光する受光素子とを備え、
前記第1光学部材及び前記第2光学部材は、前記光源から出力された前記レーザ光が前記レーザレンジファインダの外部に出射されるまでの光路と異なる位置に配置され、
前記第1光学部材と前記第2光学部材とは、前記所定方向において、前記揺動ミラーからのレーザ光の光路に対して互いに反対側に配置され、
前記第1光学部材と前記第2光学部材とは、前記所定方向の異なる位置に配置され、
前記揺動ミラーからのレーザ光は、前記第1光学部材と前記第2光学部材との間に形成された空隙を通過して前記レーザレンジファインダの外部に出射され、
前記第2光学部材は、前記光源からのレーザ光を通過させて前記揺動ミラーに到達させる貫通孔を有する
レーザレンジファインダ。
A laser range finder that measures the distance to an object,
A light source that emits laser light;
A swing mirror that scans the laser light from the light source by swinging about a swing shaft extending in a predetermined direction;
A first optical member that is disposed on an optical path of first reflected light that is reflected light from the object of the laser light from the oscillating mirror and condenses the first reflected light on the oscillating mirror;
The second optical member that is disposed on the optical path of the second reflected light that is the reflected light from the oscillating mirror of the first reflected light collected by the first optical member and collects the second reflected light. When,
A light receiving element that receives the second reflected light collected by the second optical member,
The first optical member and the second optical member are disposed at a position different from an optical path until the laser light output from the light source is emitted to the outside of the laser range finder,
The first optical member and the second optical member are arranged on opposite sides of the optical path of the laser light from the oscillating mirror in the predetermined direction,
The first optical member and the second optical member are arranged at different positions in the predetermined direction,
Laser light from the oscillating mirror passes through a gap formed between the first optical member and the second optical member and is emitted to the outside of the laser range finder.
The second optical member has a through-hole through which laser light from the light source passes and reaches the oscillating mirror. Laser range finder.
前記光源から出射されたレーザ光は、透過型の光学部材を通ることなく前記レーザレンジファインダの外部に出射される
請求項1に記載のレーザレンジファインダ。
The laser range finder according to claim 1, wherein the laser light emitted from the light source is emitted to the outside of the laser range finder without passing through a transmissive optical member.
対象物までの距離を測定するレーザレンジファインダであって、
レーザ光を出射する光源と、
所定方向に延びる揺動軸を中心に揺動することにより、前記光源からのレーザ光を走査する揺動ミラーと、
前記揺動ミラーからのレーザ光の前記対象物からの反射光である第1反射光の光路上に配置され、当該第1反射光を前記揺動ミラーに集光する第1光学部材と、
前記第1光学部材によって集光された前記第1反射光の前記揺動ミラーからの反射光である第2反射光の光路上に配置され、当該第2反射光を集光する第2光学部材と、
前記第2光学部材によって集光された前記第2反射光を受光する受光素子とを備え、
前記第1光学部材及び前記第2光学部材は、前記光源から出力された前記レーザ光が前記レーザレンジファインダの外部に出射されるまでの光路と異なる位置に配置され、
前記第1光学部材と前記第2光学部材とは、前記所定方向において、前記揺動ミラーからのレーザ光の光路に対して互いに反対側に配置され、
前記揺動ミラーから前記第1光学部材を見た方向と、前記揺動ミラーから前記第2光学部材を見た方向とは、前記所定方向から見て互いに異なり、
前記レーザレンジファインダは、前記第1光学部材と前記第2光学部材とからなる組を複数組備え、
当該複数組のうち第1の組と第2の組とは、前記所定方向において、前記揺動ミラーの反射面の法線を中心とした線対称に配置されている
レーザレンジファインダ。
A laser range finder that measures the distance to an object,
A light source that emits laser light;
A swing mirror that scans the laser light from the light source by swinging about a swing shaft extending in a predetermined direction;
A first optical member that is disposed on an optical path of first reflected light that is reflected light from the object of the laser light from the oscillating mirror and condenses the first reflected light on the oscillating mirror;
The second optical member that is disposed on the optical path of the second reflected light that is the reflected light from the oscillating mirror of the first reflected light collected by the first optical member and collects the second reflected light. When,
A light receiving element that receives the second reflected light collected by the second optical member,
The first optical member and the second optical member are disposed at a position different from an optical path until the laser light output from the light source is emitted to the outside of the laser range finder,
The first optical member and the second optical member are arranged on opposite sides of the optical path of the laser light from the oscillating mirror in the predetermined direction,
The direction in which the first optical member is viewed from the oscillating mirror and the direction in which the second optical member is viewed from the oscillating mirror are different from each other when viewed from the predetermined direction.
The laser range finder includes a plurality of sets each including the first optical member and the second optical member,
Of the plurality of sets, the first set and the second set are arranged symmetrically about the normal line of the reflecting surface of the oscillating mirror in the predetermined direction.
前記第2光学部材は、前記第2反射光を透過することにより集光する第2集光レンズである
請求項1〜のいずれか1項に記載のレーザレンジファインダ。
The second optical member, the laser range finder according to any one of claims 1 to 3 as a second condensing lens for focusing transmitted through the second reflection light.
前記第2光学部材は、前記第2反射光を反射することにより集光する反射ミラーである
請求項1〜のいずれか1項に記載のレーザレンジファインダ。
The second optical member, the laser range finder according to any one of claims 1 to 3, which is a reflecting mirror for condensing light by reflecting the second reflected light.
前記第2光学部材は、前記所定方向において、前記第2反射光を正の作用で屈折させることにより平行光を出射し、
前記レーザレンジファインダは、さらに、前記第2光学部材から出射された平行光を前記受光素子に集光する第3光学部材を備える
請求項1〜のいずれか1項に記載のレーザレンジファインダ。
The second optical member emits parallel light in the predetermined direction by refracting the second reflected light by a positive action;
The laser range finder according to any one of claims 1 to 5 , wherein the laser range finder further includes a third optical member that condenses the parallel light emitted from the second optical member on the light receiving element.
前記第1光学部材は、前記所定方向、及び、当該所定方向に直交する直交方向のうち、前記所定方向のみに集光作用を有するトロイダルレンズである
請求項1〜のいずれか1項に記載のレーザレンジファインダ。
Wherein the first optical member, the predetermined direction, and, among the direction orthogonal to the predetermined direction, according to any one of claim 1 to 6, which is a toroidal lens having a condensing effect only in the predetermined direction Laser range finder.
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