JPH09304531A - レーザ測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にレーザ測距装置の任意目標，瞬時測距と
いう特徴を持ちながら、測距対象物だけを測距するレー
ザ測距装置を提供すること。 【解決手段】 直線偏光レーザ光Ｌａを発すると共にこ
の直線偏向レーザ光Ｌａを測距対象物８に照射するレー
ザ光源１ａと、このレーザ光源１ａと測距対象物８との
相互間に配設され直線偏向レーザ光Ｌａの偏光方向を変
化させる波長板９と、この波長板９を通過すると共に測
距対象物８から反射するレーザ光を受光する受光器５と
を備えている。そして、前記波長板９を測距対象物に配
設すると共に、測距対象物８と前記受光器５の相互間に
変化後偏光レーザ光のみ透過する偏光器３を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ測距装置にか
かり、特に任意の測距対象物にレーザ光を照射して、こ
のレーザ光の往復時間を測定することで距離を測定する
レーザ測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レーザ測距装置としては以下
のようなものがあった。即ち、測距対象物にパルスレー
ザ光を照射し、この測距対象物によって反射する散乱光
を受光し、その照射と受光との時間差を距離として測定
するものである。この方法によれば、レーザ光の往復時
間の計測によるため、瞬時に非接触で距離測定が可能と
なるという特徴がある。

【０００３】また、測距対象物の存在する範囲が広い場
合には、レーザ光の照射範囲を拡張したり、レーザ光を
繰り返して発射しスキャニングにより広い領域を照射す
ることで、広い範囲に対し測距することも提案されてい
る。この方法によれば、特に測距対象物に照準を合わせ
なくても測距することができることを意味する。例え
ば、測距対象物が高速で移動するものである場合は照準
を合わせることが困難なため、測距対象物だけにレーザ
光を照射して測距することは難しいが、高繰り返しレー
ザ測距装置をスキャニングして使用すればスキャニング
角と距離データから移動物体の位置、即ち測距対象物ま
での距離を知ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にかかるレーザ測距装置には以下のような不都合が
あった。即ち、広い測距可能範囲内に測距対象物に加え
て、測距対象物でない物体等が散在する場合には、任意
対象物が測距できるという特徴ゆえに、レーザ光を照射
されて散乱光を発生するすべての対象物について測距し
てしまう、という不都合を生じていた。即ち、得られた
測距値が測距対象物までの距離であるか、他の意図しな
い物体までの距離か区別を付けることができない、とい
う欠点があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、かかる従来の有する不都合を
改善し、特にレーザ測距装置の任意目標，瞬時測距とい
う特徴を持ちながら、測距対象物だけを測距するレーザ
測距装置を提供することを、その目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、レーザ測距装置に、直線
偏光レーザ光を発すると共にこの直線偏向レーザ光を測
距対象物に照射するレーザ光源と、このレーザ光源と測
距対象物との相互間に配設され直線偏向レーザ光の偏光
方向を変化させる波長板と、この波長板を通過すると共
に測距対象物から反射するレーザ光を受光する受光器と
を装備し、前記波長板を測距対象物に配設すると共に、
測距対象物と前記受光器の相互間に変化後偏光レーザ光
のみ透過する偏光器を備える、という構成を採ってい
る。

【０００７】レーザ測距装置のレーザ光源から発生した
パルス状の直線偏光レーザ光は、意図した目標（測距対
象物）及び意図しない物体のいずれにも当たり、各々散
乱光を発する。意図しない物体に当たって反射したレー
ザ光はそのままの偏光方向状態を維持したままで散乱す
る。一方、意図した目標（測距対象物）には所定の波長
板が取り付けられており、この波長板を通った散乱光は
偏光の向きが変化する。

【０００８】そして、散乱光はレーザ測距装置の散乱光
を集める受光器側に反射する。そして、測距対象物と受
光器との相互間には変化後偏光レーザ光のみを透過させ
る偏光器が配設されている。このため、意図しない物体
から直接反射して偏光方向が変化していないレーザ光は
この偏光器を透過しない。一方、測距対象物から反射し
て波長板を通過したレーザ光の内、変化後偏光レーザ光
は偏光器を透過して受光器に入射される。この結果、意
図した目標（測距対象物）についてのみ測距できる。

【０００９】また、請求項２記載の発明では、前記レー
ザ光源はパルスレーザ光を発生するという構成を採り、
その他の構成は請求項１記載の発明と同様である。以上
のように構成したので、出力の大きいレーザ光を測距対
象物に照射できる。

【００１０】更に、請求項３記載の発明では、前記波長
板を１／４波長板とするという構成を採り、その他の構
成は請求項１または２記載の発明と同様である。以上の
ように構成したので、レーザ光源から発生した直線偏光
レーザ光は、１／４波長板を透過することで測距対象物
に当たる直前に円偏光に変化する。そして測距対象物に
当たる。測距対象物に当たって反射した散乱光は反射前
と同じ円偏光である。しかし、更に１／４波長板を透過
することで再び直線偏光レーザ光となる。このとき、発
生したレーザ光と反射したレーザ光との間には９０°の
差があり、例えば、レーザ光源のレーザ光が直線偏光レ
ーザ光である場合には、反射するレーザ光は水平方向の
直線偏光となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明を、図面に基づいて説
明する。先ず図１は、本発明の一実施形態を示す図であ
る。この図１に示すように、レーザ測距装置１は、直線
偏光レーザ光Ｌａを発すると共にこの直線偏向レーザ光
Ｌａを測距対象物８に照射するレーザ光源１ａと、この
レーザ光源１ａと測距対象物８との相互間に配設され直
線偏向レーザ光Ｌａの偏光方向を変化させる波長板９
と、この波長板９を通過すると共に測距対象物８から反
射するレーザ光を受光する受光器５とを備えている。そ
して、前記波長板９を測距対象物に配設すると共に、測
距対象物８と前記受光器５の相互間に変化後偏光レーザ
光のみ透過する偏光器３を備えている。

【００１２】以上を詳細に説明すると、レーザ光源１は
垂直方向の直線偏光レーザ光（パルス状）を連続的に発
生するレーザ発振器よりなる。そして、このレーザ光源
１ａの近傍で測距対象物８側には所定の送信光学系２が
配設されている。この送信光学系２は、凸レンズからな
り、レーザ光源１ａで発生した放射状の直線偏光レーザ
光Ｌａを平行光にするようになっている。

【００１３】また、レーザ測距装置１には、測距対象物
８から反射したレーザ光を受光する受光器５が設けられ
ている。この受光器５は、受けたレーザ光を電気信号に
変換する機能を有している。そして、受光器５の近傍で
測距対象物８側には、所定の受信光学系４が設けられて
いる。この受信光学系４も上記した送信光学系２と同様
に凸レンズからなり、測距対象物８から反射したレーザ
光を収束させて受光器５に集める機能を有している。

【００１４】受信光学系４の近傍で測距対象物８側に
は、所定の偏光器３が配設されている。この偏光器３
は、ある所定方向の直線偏光レーザ光のみを透過させる
機能を有したものであり、本実施形態においては、水平
方向の直線偏光レーザ光（変化後偏光レーザ光Ｌｂ）の
みを透過させるように設置されている。

【００１５】また、上記したレーザ光源１ａ及び受光器
５には、所定の測距回路６が接続されている。この測距
回路６は、レーザ光源１ａからのレーザ光の発射と、こ
のレーザ光が測距対象物８で反射して受光器５に戻るま
での時間を計測するものである。

【００１６】更に、測距対象物８には、所定の波長板９
が配設されている。この波長板９は、通過する直線偏光
レーザ光Ｌａの偏光方向を変化させる機能を有してお
り、具体的には、１／４波長板（λ／４波長板）で構成
されている。

【００１７】次に、以上のように構成されているレーザ
測距装置１の動作について説明する。先ず、図１に示す
ように、レーザ光源１ａで発生したパルス状の直線偏光
レーザ光Ｌａは、送信光学系２により測距対象物８の方
向に照射される。照射された直線偏光レーザ光Ｌａは、
測距対象物８及び意図しない物体７ａ，７ｂに当たって
散乱する。これらの散乱したレーザ光の一部は、レーザ
測距装置１側に戻り、偏光器３が装備された受信光学系
４に入ることになる。

【００１８】ここで、発射された直線偏光レーザ光Ｌａ
は垂直方向の直線偏光であり、意図しない物体７ａ，７
ｂに当たったレーザ光は偏光の方向を垂直に維持したま
ま散乱するので、散乱後のレーザ光も垂直方向の直線偏
光レーザ光としてレーザ測距装置１側に戻る。

【００１９】一方、測距対象物８には、１／４波長板で
ある波長板９が取り付けられているので、レーザ光源１
ａから入射してきた垂直方向の直線偏光レーザ光Ｌａ
は、波長板９を透過することで測距対象物８に当たる直
前で円偏光に変化して測距対象物８に当たる。測距対象
物８に当たって散乱した直後のレーザ光は、当たる直前
と同じ円偏光であるが、さらにもう一度、波長板９を透
過することで水平方向の変化後偏光レーザ光Ｌｂにな
る。即ち、測距対象物にからの散乱光は、水平方向の直
線偏光でレーザ測距装置１側に戻る。これにより、測距
対象物及びその他の物体に当たって反射したレーザ光は
垂直方向及び水平方向の偏光レーザ光が混在したものと
なる。

【００２０】そして、受光器５側に戻ってきたレーザ光
は偏光器３，受信光学系４に入射するが、偏光器３は水
平方向の変化後偏光レーザ光Ｌｂのみ透過するように設
置されているので、測距対象物８以外の意図しない物体
７ａ，７ｂからの垂直方向の直線偏光レーザ光Ｌａの散
乱光は透過しない。一方、測距対象物８から反射した水
平方向の変化後偏光レーザ光Ｌｂはそのまま偏光器３を
透過して受信光学系４によって受光器５に入る。即ち、
意図しない物体７ａ，７ｂからの散乱光は受光器５に到
達せず、測距対象物８からの散乱光のみ受光器５によっ
て検知され、測距回路６によって距離が計測される。

【００２１】ここで、図１において、偏光器３を機械的
に９０度回転させ、または電気光学素子として電気的に
偏光方向を９０度回転するような使用方法を採れば、逆
に測距対象物８以外の物体７ａ，７ｂのみの測距ができ
ることは言うまでもない。即ち、これらを切り替えてレ
ーザ測距を行うことにより、意図しない物体と意図した
目標の相対的な位置関係を適宜知ることができることと
なる。

【００２２】また、本実施形態においてはレーザ光源の
照射方向が所定方向に固定されているが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、レーザ光源の照射方向を所
定のアクチュエータ等で変化させ、広い範囲の測距対象
物を検出するようにしても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、レーザ測
距装置からパルス状の直線偏光レーザ光を発射し、測距
対象物に所定の波長板を取り付け散乱光の偏光の方向を
変化させ、且つ受光器の近傍に偏光器を設けた。このた
め、測距対象物の近傍に他の物体が混在していても、測
距対象物から反射した変化後偏光レーザ光のみ受光器に
到達するので、意図した目標のみを識別した距離測定が
可能となる、という優れた効果を生じる。

【００２４】また、波長板を１／４波長板とすることに
よって、直線偏光レーザ光の偏光方向を９０°回転させ
ることができ、測距対象物からの変化後偏光レーザ光と
その他の意図しない物体から反射したレーザ光とを容易
に分離でき、測距対象物までの距離を確実に測定でき
る、という優れた効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかるレーザ測距装置の
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ レーザ測距装置 １ａ レーザ光源 ３ 偏光器 ４ 受信光学系 ５ 受光器 ６ 測距回路 ７ａ，７ｂ 意図しない物体 ８ 測距対象物 ９ 波長板（１／４波長板）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線偏光レーザ光を発すると共にこの直
   線偏向レーザ光を測距対象物に照射するレーザ光源と、
   このレーザ光源と測距対象物との相互間に配設され直線
   偏向レーザ光の偏光方向を変化させる波長板と、この波
   長板を通過すると共に測距対象物から反射するレーザ光
   を受光する受光器とを備え、 前記波長板を測距対象物に配設すると共に、測距対象物
   と前記受光器の相互間に偏光方向の変化した変化後偏光
   レーザ光のみ透過する偏光器を備えることを特徴とした
   レーザ測距装置。
2. 【請求項２】 前記レーザ光源はパルスレーザ光を発生
   することを特徴とした請求項１記載のレーザ測距装置。
3. 【請求項３】 前記波長板を１／４波長板とすることを
   特徴とした請求項１または２記載のレーザ測距装置。