JPH07318309A - レーザ光を用いた距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】距離測定装置において、投光時の不要光を除去
して投光スポットを絞り込む。 【構成】レーザ光源１から出射したレーザ光をコリメー
トレンズ６で平行光線束とした後、グレーティング６に
より偏向してから投光レンズ２に入射させる。グレーテ
ィング６を通過した１次回折光のみが投光レンズ２を通
して投光スポットを形成するから、投光スポットを絞り
込むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体にレーザ光を照射
し、物体上に形成された投光スポットを位置検出素子に
結像させ、位置検出素子上での投光スポットの像の位置
に基づいて物体までの距離を測定するレーザ光を用いた
距離測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の距離測定装置は、フ
ァクトリオートメーションの分野においてロボットの視
覚センサなどとしてよく用いられている。この種の距離
測定装置では、図１１に示すように、半導体レーザより
なるレーザ光源１から出射したレーザ光を投光レンズ２
を通して測定対象となる物体５付近に集光して物体５に
投光スポットを形成する。この投光スポットは、受光レ
ンズ３を通してＰＳＤ、フォトダイオードアレイ、２個
連設したフォトダイオードなどの位置検出素子４の受光
面に結像され、位置検出素子４の受光面上での投光スポ
ットの像の位置に基づいて物体５までの距離が測定され
るのである。ここに、投光レンズ２と受光レンズ３とは
光軸が角度θで交差するように配置してある。

【０００３】距離の測定原理についてさらに詳しく説明
する。いま、位置検出素子４として１次元のＰＳＤを用
い、レーザ光源１および投光レンズ２によってスポット
状（断面が円状）の投光ビームを物体５に照射している
ものとする。位置検出素子４は、受光面の光強度分布の
重心位置に応じて比率の決まる２つの電流信号Ｉ₁ ，Ｉ
₂ を発生する。すなわち、位置検出素子４は長手方向の
両端部にそれぞれ電流信号Ｉ₁ ，Ｉ₂ を出力する２つの
電極を有しており、受光面の有効長をＬとし、受光面上
で光強度分布の重心位置が受光面の長手方向の中央から
電流信号Ｉ₁ を出力する電極側に変位量ｘだけ偏ってい
るとすると、各電極から出力される電流信号Ｉ₁ ，Ｉ₂
は、次式の関係を満たす。 （Ｉ₁ −Ｉ₂ ）／（Ｉ₁ ＋Ｉ₂ ）＝２ｘ／Ｌ 一方、投光レンズ２の光軸から受光レンズ３の中心まで
の距離を基線長ＢＬとし、投光レンズ２の光軸上で投光
レンズ２の光軸と受光レンズ３の光軸との交点から距離
ΔＲだけ離れて物体５が位置しているときには、受光レ
ンズ３の中心を挟んで相似になる三角形を考えることに
よって、次の関係が得られる。 ΔＲ・cos θ＋（sin θ／ＢＬ）：ΔＲ・sin θ＝Ｓ：
ｘ ただし、Ｓは受光レンズ３の中心から位置検出素子４の
受光面までの距離、θは投光レンズ２と受光レンズ３と
の光軸が交差する角度である。上式を変形することによ
って、次式が得られる。 ΔＲ＝ｘ・tan θ／ＢＬ（Ｓ・tan θ−ｘ） したがって、位置検出素子４の受光面の上での変位量ｘ
がわかれば変位ΔＲを求めることができるのである。こ
こで、変位量ｘは電流信号Ｉ₁ ，Ｉ₂ により求められる
から、電流信号Ｉ₁ ，Ｉ₂ に基づいて変位ΔＲを求める
ことができる。また、投光レンズ２の中心から物体５ま
での距離は、投光レンズ２の光軸上で投光レンズ２の中
心から受光レンズ３の光軸との交点までの距離Ｒが既知
であるから、Ｒ＋ΔＲとして求めることができる。

【０００４】上記測定原理を利用して、位置検出素子４
から出力される電流信号Ｉ₁ ，Ｉ₂を処理する回路構成
としては、図１２に示すものが考えられている。すなわ
ち、電流信号Ｉ₁ ，Ｉ₂ は、電流−電圧変換回路１１
ａ，１１ｂによりそれぞれ電圧信号Ｖ₁ ，Ｖ₂ に変換さ
れ、各電圧信号Ｖ₁ ，Ｖ₂ はそれぞれ交流増幅回路１２
ａ，１２ｂにより増幅された後に、両電圧信号α
₁ Ｖ₁ ，α₂ Ｖ₂ （α₁ ，α₂は交流増幅回路１２ａ，
１２ｂの増幅率であり、必要に応じて異なる値に設定さ
れるが、便宜上α₁ ＝α₂ としておく）は、加算回路１
３および減算回路１４で互いの加算値（α₁ Ｖ₁ ＋α₂
Ｖ₂ ）および減算値（α₁ Ｖ₁ −α₂ Ｖ₂ ）が求められ
る。α₁ ＝α₂ としているから、理論上はα₁ Ｖ₁ ＝κ
Ｉ₁ 、α₂ Ｖ₂ ＝κＩ₂ （κは比例定数）が成立する。
そこで、除算回路１５によって、減算回路１４の出力値
を加算回路１３の出力値で除算すると、変位量ｘを求め
ることができる。この変位量ｘを上式に代入すれば、物
体５の変位ΔＲを求めることができるのである。

【０００５】また、変位量ｘは、（Ｉ₁ −Ｉ₂ ）／（Ｉ
₁ ＋Ｉ₂ ）に比例しているが、ＰＳＤよりなる位置検出
素子４ではＩ₁ ＋Ｉ₂ は一定になる。そこで、電流信号
Ｉ₁，Ｉ₂ の信号値の比Ｉ₁ ／Ｉ₂ を求めても変位量ｘ
を求めることが可能である。電流信号Ｉ₁ ，Ｉ₂ の信号
値の比Ｉ₁ ／Ｉ₂ を求める場合には、図１３に示すよう
に、交流増幅回路１２ａ，１２ｂの出力をそれぞれ対数
増幅回路１６ａ，１６ｂにより対数増幅してｌｎ（α₁
Ｖ₁ ），ｌｎ（α₂ Ｖ₂ ）を求め、差動増幅回路１７に
よって両対数増幅回路１６ａ，１６ｂの出力値の差を求
めれば、ｌｎ（α₁ Ｖ₁ ）−ｌｎ（α₂ Ｖ₂ ）＝ｌｎ
（α₁ Ｖ₁ ／α₂ Ｖ₂ ）が得られる。ここで、α₁ Ｖ₁
＝κＩ₁ 、α₂ Ｖ₂ ＝κＩ₂ （κは比例定数）であるか
ら、ｌｎ（α₁ Ｖ₁ ／α₂ Ｖ₂ ）＝ｌｎ（Ｉ₁ ／Ｉ₂ ）
となり、比Ｉ₁ ／Ｉ₂ が求まるのである。

【０００６】ところで、上述した距離測定装置での測定
精度は、位置検出素子４の受光面に結像される投光スポ
ットの像の重心位置に依存する。このことは、ＰＳＤ以
外の位置検出素子４でも同様である。すなわち、投光ス
ポットの像が、図１４（ａ）に示すように広い範囲に分
布するか、図１４（ｂ）に示すように狭い範囲にのみ分
布するかには無関係に、理論上は像の重心位置が同じで
あれば電流信号Ｉ₁ ，Ｉ₂ の比率は同じになる。しか
し、実際には、像が狭い範囲にのみ分布しているほう
が、測定精度が高くなるという結果が得られている。こ
れは、物体５の表面の傾きによる強度分布の歪みや、物
体５の表面の反射率のむらによる強度分布の変化の影響
が生じにくいからである。たとえば、物体５の表面に微
小な凹凸がある場合には、像が広がっていると、図１５
（ａ）のように像の強度分布に複数のピークが生じた
り、図１５（ｂ）のように像の強度分布のピーク位置が
重心位置からずれたりして、本来検出されるべき位置ｐ
に対して重心の位置のずれΔｐを生じることになる。す
なわち、投光ビームを十分に絞って物体５の表面に形成
される投光スポットを狭い範囲に照射するほうが測定精
度が高くなるのである。

【０００７】一方、レーザ光源１は、図１６に示すよう
に、前面の開口部にガラス板２２がはめ込まれたパッケ
ージ２１の内部に、レーザ光を出射する半導体レーザチ
ップ２３と、出射されたレーザ光の強度を検出する監視
用受光素子２４とを納装した構成を有している。監視用
受光素子２４の出力は、ＡＰＣ（自動出力制御）回路に
入力されてレーザ光の出力を安定化させるために用いら
れる（特開平３−６２３３５号公報参照）。この種のレ
ーザ光源１では、図１７に矢印で示すように、パッケー
ジ２１の内面での反射や監視用受光素子２４の表面での
反射により生じた不要光が半導体レーザチップ２３から
直接出射されたレーザ光とともに外部に出射されること
になる。監視用受光素子２４での反射が生じると、図１
８に示すように、レーザチップ２３の虚像２３′が生じ
て、この虚像２３′の位置からもレーザ光が出射された
ことになる（不要光を破線で示す）。また、レーザチッ
プ２３の半値角は、水平方向において略１０度、垂直方
向において略３５度であって、投光レンズ２は両方向の
光をすべて入射させる程度には大きな径に形成していな
いのが普通であるから、図１９に矢印で示すように、投
光レンズ２を支持する光学筒２５によっても反射が生じ
て不要光となる。

【０００８】図１１に示した構成では、これらの不要光
が生じるほか、レーザ光源１と物体５との間に１枚の投
光レンズ２しか存在しないものであるから、投光レンズ
２での収差が大きく、投光スポットを十分に絞り込むこ
とができない。結局、図１１に示した構成では、不要光
によって投光スポットが広がるとともに、投光レンズ２
の収差によっても投光スポットが広がることになり、投
光スポットを十分に絞り込むことができないという問題
がある。

【０００９】これに対して、図２０に示すように、レー
ザ光源１から出射されたレーザ光をコリメートレンズ６
に通して平行光線束とし、その後、投光レンズ２により
集光させる構成が考えられている。すなわち、図１１に
示した投光レンズ２の機能をコリメートレンズ６と投光
レンズ２との２枚のレンズに分担させた形になってい
る。したがって、コリメートレンズ６および投光レンズ
２の厚みを図１１に示した投光レンズ２よりも小さくす
ることができ、結果的に球面収差の影響を小さくして投
光スポットを絞り込むことが可能になるのである。さら
に、図２０に示す構成では、コリメートレンズ６から出
射された平行光線束のみを通し、投光レンズ２の光軸に
平行ではない不要光を遮光するような絞り板７を設けて
ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に絞り板７を用いる場合に、絞り板７の開口径を小さく
すると投光スポットの光量が減少して距離の測定範囲が
制限されることになるものであるから、開口径はあまり
小さくすることができない。一方、不要光を絞り板７で
除去するには、不要光が開口部分を通らないようにしな
ければならないから、投光レンズ２の光軸に対する傾き
の小さい不要光を除去しようとすれば、コリメートレン
ズ６から絞り板７までの距離を大きくすることが必要に
なる。しかも、絞り板７の開口径が大きくなるほどこの
距離も大きくしなければならない。その結果、コリメー
トレンズ６と投光レンズ２との距離が大きくなって、装
置全体の大型化につながるという問題がある。

【００１１】結局、比較的小型の距離測定装置では不要
光を十分に除去することができず、投光スポットの強度
分布は図２１のように裾部分が広がった分布形状にな
り、このような分布形状の投光スポットでは、投光レン
ズ２の光軸方向における変位ΔＲの測定精度を十分に高
めることができないという問題がある。また、投光ビー
ムを走査して物体５の凹凸形状などを測定する場合に
は、投光スポットの径が大きいものであるから、走査方
向における分解能が低くなるという問題もある。

【００１２】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、比較的小型ながらも不要光を除去して測定精
度を高めたレーザ光を用いた距離測定装置を提供しよう
とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、レー
ザ光源より出射されたレーザ光を投光レンズを通して集
光して物体の表面に投光スポットを形成し、投光レンズ
の光軸とは異なる光軸を有する受光レンズを通して位置
検出素子の受光面に結像される投光スポットの像の位置
に基づいて物体までの距離を測定する距離測定装置にお
いて、レーザ光源から出射されたレーザ光を回折により
投光レンズの光軸方向に偏向する回折型光学素子を投光
レンズの入射側に配置して成ることを特徴とする。

【００１４】請求項２の発明は、レーザ光源より出射さ
れたレーザ光を投光レンズを通して集光して物体の表面
に投光スポットを形成し、投光レンズの光軸とは異なる
光軸を有する受光レンズを通して位置検出素子の受光面
に結像される投光スポットの像の位置に基づいて物体ま
での距離を測定する距離測定装置において、レーザ光源
から出射されたレーザ光を回折により投光レンズの光軸
方向に偏向する回折型光学素子を投光レンズの入射面に
一体に設けたことを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明は、レーザ光源より出射さ
れたレーザ光を投光レンズを通して集光して物体の表面
に投光スポットを形成し、投光レンズの光軸とは異なる
光軸を有する受光レンズを通して位置検出素子の受光面
に結像される投光スポットの像の位置に基づいて物体ま
での距離を測定する距離測定装置において、レーザ光源
から出射されたレーザ光を回折により投光レンズの光軸
方向に偏向する回折型光学素子を投光レンズの入射側に
設けるとともに、投光レンズを回折型光学素子により形
成して成ることを特徴とする。

【００１６】

【作用】各請求項の発明の構成によれば、レーザ光源か
らのレーザ光を回折により投光レンズの光軸方向に偏向
する回折型光学素子を投光レンズの入射側に配置してい
ることによって、内部反射等により投光レンズへの入射
前に生じる不要光は、回折型光学素子の角度選択性によ
って投光レンズへの入射光から除外されるか、あるいは
投光レンズに入射しても集光されず、結果的に投光スポ
ットの強度分布を狭い分布とすることができる。すなわ
ち、投光スポットを絞ることによって、変位の測定精度
が高くなり、また投光スポットを走査する場合において
は投光スポットの位置精度が高くなるのである。

【００１７】また、請求項２の発明の構成のように、回
折型光学素子を投光レンズに一体化すれば、部品点数が
削減されて小型化が可能になる。あるいはまた、請求項
３の発明の構成のように、投光レンズを回折型光学素子
により形成すれば、投光レンズを平板状に形成すること
が可能であって、このような平板状の光学素子は保持が
容易になり、保持用の部品が簡単な構成になって製造コ
ストの低減につながるとともに、組立作業が簡単になっ
て組立コストの低減にもなる。

【００１８】

【実施例】

（実施例１）本実施例では、図１に示すように、回折型
光学素子（＝ホログラフィック・オプティカル・エレメ
ント、以下、ＨＯＥという）としてグレーティング８を
用いている。ＨＯＥとしては、グレーティングのほか、
マイクロフレネルレンズ、ホログラフィックレンズが知
られている。マイクロフレネルレンズは、グレーティン
グレンズ（後述する）、マイクロフレネルゾーンプレー
ト、ゾーンプレートの呼称もある。グレーティング８と
しては、透過型であって図２に示すように格子定数を２
ｄとした平面格子を用いている。このグレーティング８
はレーザ光源１から出射されるレーザ光を平行交線束に
するコリメートレンズ６と投光レンズ２との間であって
投光レンズ２の入射面付近に配置される。また、グレー
ティング８は表面が投光レンズ２の光軸に略直交するよ
うに配置される。コリメートレンズ６は、その光軸が投
光レンズ２の光軸に対して所定角度φをなすように配置
される。一般に、グレーティング８に波長λの光を通す
と、入射光に対して光の強度が極大になるｍ次の回折角
φ_m （図３参照）は、次の関係式を満たす。 sin φ_m ＝±ｍλ／２ｄ （ｍ＝０，１，２，……） すなわち、グレーティング８には入射角度と出射角度と
の間に選択性があり、単一波長の光について特定方向に
出射させるには入射方向も特定方向でなければならない
のである。換言すれば、回折光を利用することで入射光
を偏向したことになる。ここに、回折光としては通常は
１次回折光を用いる。

【００１９】しかるに、レーザ光源１において監視用受
光素子２４やパッケージ２１での反射があっても、これ
らの反射により生じる不要光はグレーティング８を通過
することによって分散されて投光レンズ２の光軸方向に
は出射されず、投光スポットの広がりを抑制することが
できるのである。すなわち、ほぼガウス分布となる強度
分布を有し、かつ広がりの小さい投光スポットを物体５
の表面に形成することができ、結果的に高い測定精度が
得られるのである。なお、図１において図２０と同符号
の部材は同様の機能を有する。

【００２０】上述したように、グレーティング８を用い
て偏向することで不要光を除去することができ、投光ス
ポットの広がりを抑えて測定精度を高めることができる
のであって、グレーティング８による１次回折光の回折
角φ₁ は上式により波長および格子定数によって容易に
決めることができるから、本実施例の構成は容易に実現
することができる。また、グレーティング８として平面
格子を用いているから、グレーティング８の作成も容易
である。ここに、レーザ光源１としては単波長のものを
用いるのはいうまでもない。

【００２１】（実施例２）本実施例は、図４に示すよう
に、投光レンズ２の入射面にグレーティング８を一体に
形成したものである。この構成でも実施例１と同様に機
能し、物体５の表面に形成される投光スポットの不要光
による広がりを抑制することができる。また、実施例１
では投光レンズ２とグレーティング８とが別体であった
から、投光レンズ２の光軸とコリメートレンズ６の光軸
とグレーティング８の回折角φ_m との３者の関係を調節
する必要があったが、本実施例ではグレーティング８が
投光レンズ２と一体であるから、投光レンズ２とコリメ
ートレンズ６との光軸を合わせるだけでよく、調節が容
易になるのである。他の構成および動作は実施例１と同
様である。

【００２２】（実施例３）本実施例では、コリメートレ
ンズ６を省略したものであって、図５に示すように、Ｈ
ＯＥとしてグレーティングレンズ（オフアクシス形グレ
ーティングレンズ）９を用い、グレーティングレンズ９
をレーザ光源１と投光レンズ２との間であって、投光レ
ンズ２の入射面付近に配置してある。グレーティングレ
ンズ９は、図６に示すように、弧状に形成された輪帯の
ピッチが次第に変化する（図６の上方ほどピッチが狭く
なる）一種のフレネルレンズであって、コリメートレン
ズとしての機能とグレーティングとしての機能とを併せ
持っている。すなわち、レーザ光源１から出射されたレ
ーザ光はグレーティングレンズ９を通過することによっ
て、平行光線束になるとともに、この平行光線束はグレ
ーティングレンズ９への入射光に対して偏向されること
になる。ここで、グレーティングレンズ９の輪帯の形状
は、レーザ光源１の位置を中心とする球面波と平面波と
の干渉縞として表すことができる。言い換えると、投光
レンズ２の上の一点ｐ（ｘ，ｙ）を通り、集光点に至る
光路長を求め、入射光との光路差がｍλ（ｍは整数）と
なる（ｘ，ｙ）を求めればグレーティングレンズ９の形
状を決定することができる。

【００２３】本実施例の構成を採用すれば、コリメート
レンズ６が不要になるから、部品点数が実施例１よりも
低減して構成が簡単になる。しかも、グレーティングレ
ンズ９は平行光線束を形成するから、投光レンズ２とし
ては収差の少ないものを用いることができる。ここにお
いて、グレーティングレンズ９の入射角と回折角との関
係によっては、図７に示すように、投光レンズ２の光軸
に対してグレーティングレンズ９の表面を斜めに交差さ
せてもよく、図５の構成と図７の構成とは必要に応じて
どちらを採用してもよい。他の構成および機能は実施例
１と同様であるから説明を省略する。

【００２４】（実施例４）本実施例は、図８に示すよう
に、実施例３におけるグレーティングレンズ９を投光レ
ンズ２の入射面に一体に設けたものである。他の構成お
よび動作は実施例３と同様であって、この構成では、グ
レーティングレンズ９が投光レンズ２に一体化され、か
つコリメートレンズ６が不要になっているから、部品点
数が少なく構成が簡単になっている。とくに、投光レン
ズ２とコリメートレンズ６との光軸合わせが不要である
ことから、組立コストの低減につながるものである。

【００２５】（実施例５）本実施例は、図９に示すよう
に、ＨＯＥとして実施例３と同様の形状のグレーティン
グレンズ９を入射面に備えるとともに、出射面に図１０
のような形状のグレーティングレンズ１０を備えた投光
レンズ２を用いたものである。すなわち、投光レンズ２
の出射面は、一般的なフレネルレンズと同様に、輪帯が
同心円状であって中央部から周辺部に向かって輪帯のピ
ッチが小さくなるように形成されており（設計の仕方は
実施例３のグレーティングレンズ９と同様である）、収
束レンズとしての機能を持っている。要するに、実施例
４における投光レンズ２の凸レンズ部分をグレーティン
グレンズ１０に置き換えた構成を有している。他の構成
および機能は実施例４と同様であって、グレーティング
レンズ９で入射光を偏向してグレーティングレンズ１０
で偏向された光を集光することにより、投光スポットの
不要光による広がりを抑制しているのである。本実施例
の構成では、偏向用のグレーティングレンズ９と集光用
のグレーティングレンズ１０とを一体化して平板状に形
成しているから、投光レンズ２の装置への組み込みが容
易になり、構造が簡単になることによって小型化につな
がるのである。他の構成および機能は実施例４と同様で
ある。

【００２６】なお、上記各実施例における投光レンズ２
や受光レンズ３には非球面を用いて球面収差を除去する
ようにしてもよいのはもちろんのことである。また、グ
レーティングレンズ９，１０は平板状ではなく球面ない
し非球面の曲面であってもよい。上記各実施例の構成に
よれば、投光スポット（投光ビーム）を絞ることがで
き、結果的に距離の測定精度および投光スポットを走査
したときの位置精度が高くなるのはもちろんのこと、可
視光領域のレーザ光では不要光の広がりによって測定精
度への不安感が生じるのを防止することができる。しか
も、物体５での反射光がレーザ光源１に戻りにくくなっ
ている。このような戻り光があると、半導体レーザでは
レーザ発振が不安定になるが、戻り光を少なくして発振
を安定させることができるのである。このようにレーザ
発振が安定すれば投光スポットの強度分布の重心位置が
安定し、距離の測定誤差が小さくなるのである。

【００２７】

【発明の効果】各請求項の発明は上述のように、レーザ
光源からのレーザ光を回折により投光レンズの光軸方向
に偏向する回折型光学素子を投光レンズの入射側に配置
しているので、内部反射等により投光レンズへの入射前
に生じる不要光は、回折型光学素子の角度選択性によっ
て投光レンズへの入射光から除外されるか、あるいは投
光レンズに入射しても集光されず、結果的に投光スポッ
トの強度分布を狭い分布とすることができるのであっ
て、投光スポットを絞ることによって、変位の測定精度
が高くなり、また投光スポットを走査する場合において
は投光スポットの位置精度が高くなるという利点を有す
る。

【００２８】請求項２の発明では、回折型光学素子を投
光レンズに一体化しているから、部品点数が削減されて
小型化が可能になるという利点を有する。請求項３の発
明は、投光レンズを回折型光学素子により形成している
から、投光レンズを平板状に形成することが可能であっ
て、このような平板状の光学素子は保持が容易になり、
保持用の部品が簡単な構成になって製造コストの低減に
つながるとともに、組立作業が簡単になって組立コスト
の低減にもなるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の概略構成図である。

【図２】実施例１に用いるグレーティングの正面図であ
る。

【図３】実施例１に用いるグレーティングの動作説明図
である。

【図４】実施例２の概略構成図である。

【図５】実施例３の概略構成図である。

【図６】実施例３に用いるグレーティングレンズの正面
図である。

【図７】実施例３の投光系の他例を示す概略構成図であ
る。

【図８】実施例４の概略構成図である。

【図９】実施例５の概略構成図である。

【図１０】実施例５において投光レンズとして用いるグ
レーティングレンズの正面図である。

【図１１】従来例の概略構成図である。

【図１２】従来例における回路部分を示すブロック図で
ある。

【図１３】従来例における回路部分の他例を示すブロッ
ク図である。

【図１４】従来例における投光スポットの強度分布を示
す動作説明図である。

【図１５】従来例における受光側での強度分布を示す動
作説明図である。

【図１６】従来例で用いるレーザ光源の断面図である。

【図１７】従来例で用いるレーザ光源の問題点を示す動
作説明図である。

【図１８】従来例の問題点を示す動作説明図である。

【図１９】従来例の別の問題点を示す動作説明図であ
る。

【図２０】他の従来例の概略構成図である。

【図２１】従来例による投光スポットの強度分布を示す
動作説明図である。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ２ 投光レンズ ３ 受光レンズ ４ 位置検出素子 ５ 物体 ６ コリメートレンズ ８ グレーティング ９ グレーティングレンズ １０ グレーティングレンズ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源より出射されたレーザ光を投
   光レンズを通して集光して物体の表面に投光スポットを
   形成し、投光レンズの光軸とは異なる光軸を有する受光
   レンズを通して位置検出素子の受光面に結像される投光
   スポットの像の位置に基づいて物体までの距離を測定す
   る距離測定装置において、レーザ光源から出射されたレ
   ーザ光を回折により投光レンズの光軸方向に偏向する回
   折型光学素子を投光レンズの入射側に配置して成ること
   を特徴とするレーザ光を用いた距離測定装置。
2. 【請求項２】 レーザ光源より出射されたレーザ光を投
   光レンズを通して集光して物体の表面に投光スポットを
   形成し、投光レンズの光軸とは異なる光軸を有する受光
   レンズを通して位置検出素子の受光面に結像される投光
   スポットの像の位置に基づいて物体までの距離を測定す
   る距離測定装置において、レーザ光源から出射されたレ
   ーザ光を回折により投光レンズの光軸方向に偏向する回
   折型光学素子を投光レンズの入射面に一体に設けたこと
   を特徴とするレーザ光を用いた距離測定装置。
3. 【請求項３】 レーザ光源より出射されたレーザ光を投
   光レンズを通して集光して物体の表面に投光スポットを
   形成し、投光レンズの光軸とは異なる光軸を有する受光
   レンズを通して位置検出素子の受光面に結像される投光
   スポットの像の位置に基づいて物体までの距離を測定す
   る距離測定装置において、レーザ光源から出射されたレ
   ーザ光を回折により投光レンズの光軸方向に偏向する回
   折型光学素子を投光レンズの入射側に設けるとともに、
   投光レンズを回折型光学素子により形成して成ることを
   特徴とするレーザ光を用いた距離測定装置。