JP6879337B2 - 距離測定装置、距離測定方法、距離測定プログラムおよびテーブルの作成方法 - Google Patents
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Description
選択出力アンプ73が参照するテーブルは、図7(a)のテーブルに限られない。例えば、水平角度Hおよび垂直角度Vから、受光素子アレイ60に対するレーザ光の照射範囲の重心位置が予めわかることから、当該重心位置(代表位置)のチャネルと、周辺のチャネルの情報だけが格納されていてもよい。例えば、図8で例示するように、照射範囲の重心位置およびその周辺範囲(有効選択範囲)が格納されていてもよい。このようにすることで、オフするチャネルの情報を格納する必要がなくなるため、テーブルの容量を低減することができる。
または、図9(a)で例示するように、水平角度Hおよび垂直角度Vから求まる重心位置のチャネルと、当該水平角度Hおよび垂直角度Vに対応する照射範囲の形状のパターンとをテーブルに格納してもよい。図9(b)は、各パターンを例示する。このようにすることで、オフするチャネルの情報を格納する必要がなくなるため、テーブルの容量を低減することができる。
または、図10(a)、図10(b)および図11で例示するように、水平角度Hおよび垂直角度Vの代わりに、それぞれに対応する番号(レーザ光出射カウント)を格納してもよい。
各受光素子61の受光面を複数の領域に仮想的に分割し、照射範囲の重心位置が位置する領域に応じて、チャネルを選択してもよい。例えば、図12で例示するように、各受光素子61の受光面が矩形を有する場合に、当該受光面を4つの矩形(領域1〜4)に仮想的に分割してもよい。図12の例では、照射範囲の重心位置がチャネルD(2,2)の領域4に位置する場合、チャネルD(2,3)、チャネルD(3,2)、およびチャネルD(3,3)に照射範囲がまたがることになる。そこで、照射範囲の重心位置がチャネルD(2,2)の領域4に位置する場合、チャネルD(2,2)、チャネルD(2,3)、チャネルD(3,2)、およびチャネルD(3,3)を選択する。なお、照射範囲の重心位置が位置する領域は、光学シミュレータなどを用いて事前に推定することができる。または、実際に発光部10に発光させた場合に、その場合の水平角度Hおよび垂直角度Vと、重心位置とを取得してもよい。
高分解能化のためにデータ点数を増やすことが考えられる。データ点数とは、水平角度Hおよび垂直角度Vの組み合わせの数である。すなわち、データ点数を増やすことは、各パルス光を出射するための水平角度Hおよび垂直角度Bの間隔を小さくすることに相当する。当該間隔が小さくなると、受光素子61間の光不感領域(光電流が得られない領域)にパルス光の照射範囲の重心が位置する場合が生じ得る。この場合、受光素子61が出力する光電流のレベル低下が発生し、所望の光強度を検出できない場合がある。例えば、図13(a)の点線で囲まれた範囲の照射範囲において、信号レベルが低下する場合がある。
続いて、テーブルの作成方法について説明する。例えば、光学シミュレータなどを用いて、各水平角度Hおよび各垂直角度Vに対する、受光素子アレイ60における照射範囲を計算する。次に、当該照射範囲の少なくとも一部を含むチャネルを求める。求まったチャネルを、水平角度Hおよび垂直角度Vに関連付けてテーブルに格納する。照射範囲の計算には、集光レンズ50の収差を考慮する。以上の工程により、テーブルを作成することができる。
図17は、全体制御部75の他のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。図17を参照して、全体制御部75は、CPU101、RAM102、記憶装置103、インタフェース104などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。CPU(Central Processing Unit)101は、中央演算処理装置である。CPU101は、1以上のコアを含む。RAM(Random Access Memory)102は、CPU101が実行するプログラム、CPU101が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置103は、不揮発性記憶装置である。記憶装置103として、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ(SSD)、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。CPU101が距離測定プログラムを実行することによって、距離測定装置100に全体制御部75が実現される。または、CPU101が距離測定プログラムを実行することによって、距離測定装置100に全体制御部75およびテーブル作成部76が実現されてもよい。
20 走査ミラー
30 角度拡大レンズ
40 バンドパスフィルタ
50 集光レンズ
60 受光素子アレイ
70 コントローラ
71 レーザ駆動部
72 ミラー駆動部
73 選択出力アンプ
74 測定部74
75 全体制御部
76 テーブル作成部
100 距離測定装置
Claims (10)
- レーザ光を2軸方向に投光する投光部と、
複数の受光素子が所定面内に2次元配列された受光素子アレイと、
前記受光素子アレイに対して集光する集光レンズと、
前記受光素子アレイの1以上の前記受光素子の出力を検出する検出部と、
前記レーザ光の投光角度に対応する対象物からの反射光の前記集光レンズに対する入射角度に応じて、前記検出部に出力させる前記受光素子を選択する選択部と、を備え、
前記選択部は、前記投光部の投光角度に応じて定まる前記集光レンズへの入射画角が前記2軸方向に大きくなる場合には、前記2軸の各軸について選択する前記受光素子の数を多くし、前記入射画角が前記2軸方向に小さくなる場合には、前記2軸の各軸について選択する前記受光素子の数を少なくすることを特徴とする距離測定装置。 - 前記選択部は、前記受光素子アレイにおける前記レーザ光の照射範囲の重心位置に基づいて、前記選択を行うことを特徴とする請求項1記載の距離測定装置。
- 前記選択部は、前記受光素子の受光面を仮想的に複数の領域に分割し、前記複数の領域のうち前記重心位置が位置する領域に応じて、前記選択を行うことを特徴とする請求項2記載の距離測定装置。
- 前記集光レンズに入射する光のうち、前記レーザ光の波長を選択的に透過するバンドパスフィルタを備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の距離測定装置。
- 前記バンドパスフィルタは、光学的多層膜を備え、前記レーザ光の波長変化に応じて前記光学的多層膜の角度を調整することによって、前記レーザ光の波長を選択的に透過することを特徴とする請求項4記載の距離測定装置。
- 前記選択部は、前記光学的多層膜の角度に応じて、前記選択を行うことを特徴とする請求項5記載の距離測定装置。
- 前記受光素子アレイは、直交する2軸がなす平面において、矩形の受光素子が格子点上に配置された構造を有し、
各軸方向における受光素子間の距離をWvおよびWhとした場合に、前記受光素子アレイに入射する前記レーザ光のビーム径の最小値は、(Wv2+Wh2)の平方根を上回ることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の距離測定装置。 - レーザ光を2軸方向に投光する投光部と、複数の受光素子が所定面内に2次元配列された受光素子アレイと、前記レーザ光の投光角度に対応する対象物からの反射光を前記受光素子アレイに対して集光する集光レンズと、前記受光素子アレイの1以上の前記受光素子の出力を検出する検出部と、を備える距離測定装置において、
前記反射光の前記集光レンズに対する入射角度に応じて、前記検出部に出力させる前記受光素子を選択する際に、前記投光部の投光角度に応じて定まる前記集光レンズへの入射画角が前記2軸方向に大きくなる場合には、前記2軸の各軸について選択する前記受光素子の数を多くし、前記入射画角が前記2軸方向に小さくなる場合には、前記2軸の各軸について選択する前記受光素子の数を少なくする、ことを特徴とする距離測定方法。 - レーザ光を2軸方向に投光する投光部と、複数の受光素子が所定面内に2次元配列された受光素子アレイと、前記レーザ光の投光角度に対応する対象物からの反射光を前記受光素子アレイに対して集光する集光レンズと、前記受光素子アレイの1以上の前記受光素子の出力を検出する検出部と、を備える距離測定装置において、
コンピュータに、
前記反射光の前記集光レンズに対する入射角度に応じて、前記検出部に出力させる前記受光素子を選択する際に、前記投光部の投光角度に応じて定まる前記集光レンズへの入射画角が前記2軸方向に大きくなる場合には、前記2軸の各軸について選択する前記受光素子の数を多くし、前記入射画角が前記2軸方向に小さくなる場合には、前記2軸の各軸について選択する前記受光素子の数を少なくする、処理を実行させることを特徴とする距離測定プログラム。 - レーザ光を2軸方向に投光する投光部と、複数の受光素子が一面に2次元配列された受光素子アレイと、前記レーザ光の投光角度に対応する対象物からの反射光を前記受光素子アレイに対して集光する集光レンズと、を備える距離測定装置において、
前記レーザ光の投光角度を順次変更し、
各投光角度において、前記受光素子アレイに対する前記レーザ光の照射範囲に応じた受光素子を選択する際に、前記投光部の投光角度に応じて定まる前記集光レンズへの入射画角が前記2軸方向に大きくなる場合には、前記2軸の各軸について選択する前記受光素子の数を多くし、前記入射画角が前記2軸方向に小さくなる場合には、前記2軸の各軸について選択する前記受光素子の数を少なくし、前記投光角度と、選択した受光素子とを関連付けてテーブルに格納する、ことを特徴とするテーブルの作成方法。
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