JPWO2019176749A1

JPWO2019176749A1 - 走査装置及び測定装置

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Publication number: JPWO2019176749A1
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Inventors: 山口　淳; 山口　　淳
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Abstract

本発明は、種々の対象物から正確な光学情報を得ることが可能な走査装置を提供することを課題としている。
本発明の走査装置は、パルス光を出射する光源部（２１）と、パルス光を方向可変に偏向し、走査光（Ｌ２）として出射する偏向部（２２）と、走査光（Ｌ２）の光路上に設けられ、走査光（Ｌ２）を所定の領域に向けて投光する光学系（２３）と、を有し、光学系（２３）は、走査光（Ｌ２）が入射するテレセントリックレンズ（２３Ａ）を含み、かつテレセントリックレンズ（２３Ａ）を通過した走査光（Ｌ２）の投光方向を調節するように構成されている。

Description

本発明は、光走査を行う走査装置、及び光学的に対象物の検出及びその特性を測定する測定装置に関する。

従来から、物体又は領域を走査の対象とし、当該対象を光によって走査する走査装置が知られている。また、当該走査装置によって得られた光学的情報を用いて、当該走査の対象に関する種々の特性を測定する測定装置が知られている。例えば、特許文献１には、投光部から光を照射した時から受光部で反射光を受信した時までの経過時間に基づいて、測定対象物までの距離を計測する光学式レーダ装置が開示されている。

特開2007-85832号公報

当該走査装置は、例えば、所定の領域に向けてパルス光を投光し、当該所定の領域内に存在する対象物によって反射した光を受光することで、当該対象物の光学的な情報を走査情報として取得する。従って、正確な走査情報を得ることを考慮すると、当該対象物によって反射した光を確実に受光できることが好ましい。

例えば、走査装置が車載用レーダとして車両に搭載される場合などにおいては、当該対象物は、種々の形状及びサイズを有している場合があり、また移動している場合がある。走査装置は、このような種々の対象物に対しても、確実に受光できるような光を投光することができることが好ましい。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、種々の対象物から正確な光学情報を得ることが可能な走査装置及び測定装置を提供することを課題の１つとしている。

請求項１に記載の発明は、パルス光を出射する光源部と、パルス光を方向可変に偏向し、走査光として出射する偏向部と、走査光の光路上に設けられ、走査光を所定の領域に向けて投光する光学系と、を有し、光学系は、走査光が入射するテレセントリックレンズを含み、かつテレセントリックレンズを通過した走査光の投光方向を調節するように構成されていることを特徴としている。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の走査装置と、走査光が所定の領域内の対象物によって反射して光学系を通過した反射光を受光する受光部と、受光部による反射光の受光結果に基づいて対象物の特性を測定する測定部と、を有することを特徴としている。

実施例１に係る測定装置の構成を示す図である。実施例１に係る測定装置における走査装置の光学系の構成を示す図である。実施例１に係る測定装置における走査装置の光学系の構成を示す図である。実施例２に係る測定装置における走査装置の光学系の構成を示す図である。実施例２に係る測定装置における走査装置の光学系の構成を示す図である。実施例３に係る測定装置における走査装置の光学系の構成を示す図である。

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。

図１は、実施例１に係る光学測定装置（以下、単に測定装置と称する）１０の構成を模式的に示す図である。図１を用いて、測定装置１０の全体構成について説明する。本実施例においては、測定装置１０は、所定の領域（以下、走査領域と称する）Ｒ０の光走査を行い、走査領域Ｒ０内に存在する対象物ＯＢを検出し、また対象物ＯＢまでの距離及び対象物ＯＢの形状等を測定及び分析する光学装置である。

測定装置１０は、光を用いて走査領域Ｒ０を走査する走査部２０と、走査部２０によって得られた走査情報を用いて対象物ＯＢに関する種々の測定を行う測定部３０と、走査部２０及び測定部３０を制御する制御部４０と、を有する。

走査部２０は、パルス化された光（以下、出射光と称する）Ｌ１を生成及び出射する光源部２１を有する。本実施例においては、光源部２１は、赤外領域にピーク波長を有するパルス化されたレーザ光を生成する発光素子２１Ａと、当該レーザ光を整形し、当該整形されたレーザ光を出射光Ｌ１として出射する整形レンズ２１Ｂとを含む。

また、走査部２０は、光源部２１からの出射光Ｌ１を方向可変に偏向しつつ走査光（投光信号）Ｌ２として出射する偏向部２２を有する。偏向部２２は、出射光Ｌ１の偏向方向を連続的かつ周期的に変化させる。

本実施例においては、偏向部２２は、光源部２１からの出射光Ｌ１を反射させる可動式の光反射面２２Ａを有する。例えば、偏向部２２は、当該光反射面２２Ａが少なくとも１つの軸の周りを揺動するように構成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーである。

また、走査部２０は、走査光Ｌ２を走査領域Ｒ０に向けて投光する光学系２３を有する。光学系２３は、走査光Ｌ２の投光方向を調節するように構成されている。走査領域Ｒ０には、光学系２３によって調節された走査光Ｌ２が投光される。

なお、走査領域Ｒ０は、光学系２３による走査光Ｌ２の投光可能範囲に対応する角度範囲と、走査光Ｌ２が測距可能な強度を維持できる距離に対応する奥行を有する仮想の３次元空間である。図１においては、走査領域Ｒ０の外縁の一部を破線で示した。

例えば、図１に示すように、走査領域Ｒ０内における走査光Ｌ２の光路上に対象物ＯＢが存在する場合、対象物ＯＢの走査部２０側の表面（以下、対象面と称する）Ｓ１に走査光Ｌ２が照射される。また、対象物ＯＢが走査光Ｌ２に対して反射性を有する物体である場合、対象物ＯＢによって走査光Ｌ２が反射する。

走査部２０は、走査光Ｌ２が対象物ＯＢによって反射し、光学系２３を通過した光（受光信号、以下、反射光と称する）Ｌ３を受光する受光部２４を有する。本実施例においては、受光部２４は、反射光Ｌ３を受光して集光する集光レンズ２４Ａと、反射光Ｌ３を検出する検出素子２４Ｂとを有する。検出素子２４Ｂは、反射光Ｌ３に対して光電変換を行い、反射光Ｌ３に応じた電気信号を検出信号ＳＲとして生成する。

本実施例においては、走査部２０は、偏向部２２と光源部２１との間に設けられ、出射光Ｌ１と反射光Ｌ３とを分離して反射光Ｌ３を受光部２４に導くビームスプリッタＢＳを有する。なお、出射光Ｌ１は、ビームスプリッタＢＳを透過して偏向部２２に向かって進む。

換言すれば、本実施例においては、走査部２０は、走査光Ｌ２を投光する投光部として機能し、かつ反射光Ｌ３を受光する受光部として機能する。また、光学系２３は、走査光Ｌ２を投光しかつ反射光Ｌ３を受光する投受光光学系として機能する。また、走査部２０は、反射光Ｌ３の受光結果である検出信号ＳＲを走査領域Ｒ０の走査情報として生成及び出力する。

測定部３０は、走査部２０によって生成された検出信号ＳＲに基づいて、対象物ＯＢまでの距離、及び対象物ＯＢの対象面Ｓ１の形状等を測定する。例えば、本実施例においては、測定部３０は、走査部２０から対象物ＯＢの対象面Ｓ１までの距離を測定する測距部である。

例えば、測定部３０は、検出信号ＳＲ内における反射光Ｌ３に対応するパルスを検出する。また、例えば、測定部３０は、出射光Ｌ１の出射から当該反射光Ｌ３を受光するまでの時間差に基づき、タイムオブフライト法によって対象物ＯＢの対象面Ｓ１までの距離を測定する。測定部３０は、対象物ＯＢまでの距離を示す距離データを生成する。

また、本実施例においては、測定部３０は、走査光Ｌ２の投光方向に基づいて走査領域Ｒ０を複数の画素領域に区画し、当該画素領域毎の距離データを示すマップ状の画像（距離画像）を生成する。

また、測定部３０は、偏向部２２による出射光Ｌ１の偏向方向の変化周期、又は光学系２３による走査光Ｌ２の投光方向の変化周期を距離画像の生成周期とし、周期的に距離画像を生成してもよい。また、測定部３０は、当該距離画像を時系列に沿って動画として表示する表示部（図示せず）を有していてもよい。

また、制御部４０は、走査部２０（光源部２１、偏向部２２、光学系２３及び受光部２４）及び測定部３０の動作制御を行う。例えば、本実施例においては、制御部４０は、光源部２１に駆動信号を供給し、光源部２１の駆動及びその制御を行う。また、制御部４０は、偏向部２２に駆動信号を供給し、偏向部２２の光反射面２２Ａの変位動作を制御する。また、制御部４０は、光学系２３の動作を制御し、走査光Ｌ２の投光方向を制御する。

図２は、光学系２３及び制御部４０の構成を模式的に示す図である。本実施例においては、光学系２３は、走査光Ｌ２が入射するテレセントリックレンズ２３Ａを有する。本実施例においては、テレセントリックレンズ２３Ａは、テレセントリックｆθレンズからなる。

また、テレセントリックレンズ２３Ａは、偏向部２２（本実施例においては光反射面２２Ａ）とテレセントリックレンズ２３Ａとの間の距離Ｄが変化するように、走査光Ｌ２の光路上で移動可能な構成を有する。具体的には、テレセントリックレンズ２３Ａは、走査光Ｌ２の主光軸に沿った方向において、第１の位置Ｐ０と第２の位置Ｐ１との間で移動可能なように構成されている。また、本実施例においては、制御部４０は、テレセントリックレンズ２３Ａの位置を制御する光学系制御部４１を有する。

図２は、テレセントリックレンズ２３Ａが第１の位置Ｐ０に配置されている場合の走査光Ｌ２の各々の光路を模式的に示す図である。なお、光源部２１は、例えば所定の周期で出射光Ｌ２を出射する。また、走査光Ｌ２は、この出射光Ｌ１が偏向部２２に入射する毎に生成される。従って、実際には、全ての走査光Ｌ２が同時にテレセントリックレンズ２３Ａに入射するわけではない。従って、図２に示した５つの実線は、所定の期間内に生成された５つの走査光Ｌ２の各々の主光線（例えば光束の中心を結んだ直線）を模式的に示すものである。

また、実際の測定装置１０では、光源２１からの出射光Ｌ１は、所定のビーム径を有する。また、偏向部２２によって生成された走査光Ｌ２は、当該ビーム径を変化させながら走査領域Ｒ０に向けて投光される。図２には、走査光Ｌ２の各々におけるビーム径の変化を考慮した光路範囲を破線で示した。

例えば、図２の破線の各々は、走査光Ｌ２の主光線よりも所定の強度だけ小さな強度（例えば１／２の強度）の光の進路を示し、以下においては、副光線と称する。また、後述する図３、図４、図５及び図６においても、走査光Ｌ２の各々の主光線を実線で示し、副光線を破線で示している。また、走査光Ｌ２は、テレセントリックレンズ２３Ａによって集光されつつ、走査領域Ｒ０に向けて投光される。

なお、以下においては、特に説明しない場合、走査光Ｌ２の光軸とは、その走査光Ｌ２の主光線をいう。また、走査光Ｌ２の投光方向とは、その走査光Ｌ２の光軸又は主光線に沿った方向をいう。

図２に示すように、テレセントリックレンズ２３Ａが第１の位置Ｐ０（偏向部２２との間の距離Ｄが第１の距離Ｄ０となる位置）に配置されている場合、走査光Ｌ２は、テレセントリックレンズ２３Ａへの入射角に関わらず、テレセントリックレンズ２３Ａによって平行化される。具体的には、走査光Ｌ２は、種々のタイミングでかつ種々の角度で、テレセントリックレンズ２３Ａの入射面における種々の領域に入射する。一方、テレセントリックレンズ２３Ａが第１の位置Ｐ０に配置されている場合、これらの走査光Ｌ２は、走査領域Ｒ０に向けて投光される際には、その投光方向は互いに平行なものとなる。

図３は、テレセントリックレンズ２３Ａが第１の位置Ｐ０とは異なる位置である第２の位置Ｐ１に配置されている場合の走査光Ｌ２の光路を模式的に示す図である。図３に示す例では、テレセントリックレンズ２３Ａは、第２の位置Ｐ１として、偏向部２２との間の距離Ｄが距離Ｄ０よりも大きな距離Ｄ１となる位置に配置されている。すなわち、図３に示す例では、テレセントリックレンズ２３Ａは、第１の位置Ｐ０よりも偏向部２２から離れた位置に配置されている。

図３に示すように、テレセントリックレンズ２３Ａが第２の位置Ｐ１に配置されている場合、走査光Ｌ２の各々は、テレセントリックレンズ２３Ａから、互いに異なる方向に投光される。例えば、テレセントリックレンズ２３Ａに入射した走査光Ｌ２は、その光軸が走査領域Ｒ０内で交わるように、テレセントリックレンズ２３Ａから出射される。

すなわち、本実施例においては、テレセントリックレンズ２３Ａが第１の位置Ｐ０に配置されている場合は、光学系２３はテレセントリック光学系を構成する。一方、テレセントリックレンズ２３Ａが第２の位置Ｐ２に配置されている場合、光学系２３のテレセントリック性が失われる。

換言すれば、本実施例においては、光学系２３としてのテレセントリックレンズ２３Ａは、所定の期間内において走査光Ｌ２の各々の光軸が互いに平行になるように走査光Ｌ２の投光方向を調節する第１の投光モード（例えば第１の位置Ｐ０の配置された状態に対応する動作モード）と、所定の期間内において走査光Ｌ２の光軸が走査領域Ｒ０内で交わるように走査光Ｌ２の投光方向を調節する第２の投光モード（例えば第２の位置Ｐ１に配置された状態に対応する動作モード）と、を有する。

図３に示すように、テレセントリックレンズ２３Ａが第２の位置Ｐ１に配置されている場合において、走査部２０に向かって凸となる対象面Ｓ１Ａを有する対象物ＯＢ１が走査光Ｌ２の光路上に存在する場合を考える。この場合、図３に示すように、対象物ＯＢ１の対象面Ｓ１Ａの広い範囲に対し、走査光Ｌ２が垂直に近い角度で集光されつつ（主光線と副光線とが近づきながら）入射することとなる可能性が高い。

また、対象面Ｓ１Ａによって反射されることとなる反射光Ｌ３のうち、当該垂直に近い角度で対象面Ｓ１Ａに入射した走査光Ｌ２に対応する光は、走査光Ｌ２に近い光路をたどって光学系２３に戻って来ることとなる。従って、対象面Ｓ１Ａの広い範囲に入射した光を受光部２４によって受光することができる。

なお、例えば図２に示すようにテレセントリックレンズ２３Ａが第１の位置Ｐ０に配置されている場合に対象面Ｓ１Ａに走査光Ｌ２が照射された場合、反射光Ｌ３の一部が走査光Ｌ２とは異なる方向に進むこととなる場合がある。従って、対象面Ｓ１Ａによって反射した反射光Ｌ３の一部が受光部２４によって受光されず、対象面Ｓ１Ａにおける走査結果を得ることができない領域が生ずる場合がある。

このように、本実施例においては、テレセントリックレンズ２３Ａの位置を調節することで、例えば凸面形状の対象面Ｓ１Ａが走査領域Ｒ０に存在する場合でも、その対象面Ｓ１Ａの広い範囲から反射光Ｌ３を受光することができる。従って、対象面Ｓ１Ａ（対象物ＯＢ１）の広い範囲の走査情報を得ることができ、正確に対象物ＯＢ１の測定を行うことができる。

なお、例えば、種々の形状の対象面Ｓ１から正確に走査情報を得ることを考慮すると、テレセントリックレンズ２３Ａは、連続的かつ周期的に移動するように構成されていてもよい。また、例えば、走査領域Ｒ０に関する他の情報、例えば外部の撮像装置によって撮像された画像などを取得することで、制御部４０の光学系制御部４１がテレセントリックレンズ２３Ａの配置すべき位置を算出し、これによってテレセントリックレンズ２３Ａの位置が調節されてもよい。

また、本実施例においては、テレセントリックレンズ２３Ａは、所定の期間内に投光される走査光Ｌ２の各々の光軸が平行となるような第１の状態と、所定の期間内に投光される走査光Ｌ２の各々の光軸が走査領域Ｒ０内で交わるような第２の状態とを有する場合について説明した。これによって、走査光Ｌ２の投光方向が変化した場合の検出信号ＳＲの処理が単純化される。しかし、テレセントリックレンズ２３Ａは、走査光Ｌ２の投光方向を調節するように構成されていればよく、例えば本実施例のように偏向部２２との間の距離Ｄが変化するように移動可能であればよい。

また、本実施例においては、偏向部２２がＭＥＭＳミラーである場合について説明した。しかし、偏向部２２は、光源部２１からの出射光Ｌ１を方向可変に偏向しつつ出射するように構成されていればよい。例えば、偏向部２２は、可動式のポリゴンミラー、ガルバノミラー又はレンズであってもよい。

また、本実施例においては、テレセントリックレンズ２３Ａは、制御部４０によって制御されて移動する場合について説明した。すなわち、本実施例においては、例えば、走査部２０は、テレセントリックレンズ２３Ａの移動経路を形成し、かつテレセントリックレンズ２３Ａを移動させる移動力を生成する移動機構（図示せず）を有する。

しかし、テレセントリックレンズ２３Ａは、走査部２０を操作するオペレータによって手動で移動させられるように構成されていてもよい。例えば、走査部２０内にテレセントリックレンズ２３Ａを着脱可能に収容するように構成された複数の収容ケースが設けられていてもよい。また、例えば、走査光Ｌ２の光路内に複数の着脱可能なテレセントリックレンズ２３Ａが設けられていてもよい。換言すれば、光学系２３は、走査光Ｌ２が入射するテレセントリックレンズ２３Ａを有し、テレセントリックレンズ２３Ａを通過した走査光Ｌ２の投光方向を調節することができるように構成されていればよい。

このように、本実施例においては、測定装置１０は、出射光Ｌ１を出射する光源部２１と、出射光Ｌ１を方向可変に偏向しつつ走査光Ｌ２として出射する偏向部２２と、走査光Ｌ２を走査領域（所定の領域）Ｒ０に向けて投光する光学系２３と、走査光Ｌ２が走査領域Ｒ０内の対象物ＯＢで反射し、光学系２３を通過した反射光Ｌ３を受光する受光部２４と、を有する。また、光学系２３は、走査光Ｌ２が入射するテレセントリックレンズを有し、テレセントリックレンズ２３Ａを通過した走査光Ｌ２の投光方向を調節するように構成されていればよい。従って、種々の対象物ＯＢから正確な光学情報を得ることで正確な特性の測定を行うことが可能な測定装置１０を提供することができる。

なお、本実施例においては、測定装置１０が光学系２３を通過した反射光Ｌ３を受光する受光部２４を有する場合について説明した。しかし、測定装置１０は受光部２４を有していなくてもよい。例えば、光学系２３を経ていない反射光Ｌ３を直接受光する受光部が走査部２０の外部に設けられ、当該受光部によって受光されてもよい。

また、本実施例においては、反射光Ｌ３が測距などの測定用途に用いられる場合について説明した。しかし、反射光Ｌ３は、他の用途に用いられることができる。すなわち、測定装置１０は測定部３０を有していなくてもよい。この場合、例えば、走査部２０及び制御部４０は、走査装置として機能する。また、走査部２０は、制御部４０によらず自立的に動作してもよい。従って、走査部２０は、例えば光源部２１、偏向部２２及び光学系２３を有することで、種々の対象物ＯＢから正確な光学情報を得ることが可能な走査装置となる。

なお、測定装置１０の用途としては、例えば、車両などの移動体に搭載され、車両近傍の物体検出及び当該物体までの距離を測定する測距装置が挙げられる。この場合、例えば電柱などの円柱形状の物体の検出精度及び測距精度が向上することが考えられる。また、偏向部２２の光反射面２２Ａが２つの軸の周りを揺動するように構成されることで、走査領域Ｒ０に対して２次元的に走査を行うことができる。従って、球状の物体など、種々の表面形状の物体の検出精度が向上することが考えられる。

しかし、測定装置１０は、例えば、走査光Ｌ２（出射光Ｌ１）としてテラヘルツ波を用い、当該テラヘルツ波を対象物ＯＢとしての種々の物体に照射することで当該対象物ＯＢの内部構造や材料などを分析する分析装置として用いられることができる。この場合、測定部３０は、例えば、テラヘルツ波を時間領域分光法によって測定するように構成されていてもよい。この場合でも、種々の面形状を有する対象物ＯＢであっても正確に走査情報を得て正確な分析を行うことができる。

図４は、実施例２に係る測定装置１０Ａにおける走査部２０Ａ及び制御部４０Ａの構成を模式的に示す図である。測定装置１０Ａは、走査部２０Ａ及び制御部４０Ａの構成を除いては、測定装置１０と同様の構成を有する。また、走査部１０Ａは、光学系２５の構成を除いては、走査部２０と同様の構成を有する。また、制御部４０Ａは、光学系制御部４２を有する点を除いては、制御部４０と同様の構成を有する。

走査部２０Ａにおいては、光学系２５は、走査光Ｌ２が入射するテレセントリックレンズ２５Ａと、テレセントリックレンズ２５Ａを通過した走査光Ｌ２が入射する凸レンズ２５Ｂと、を有する。また、本実施例においては、光学系２５は、凸レンズ２５Ｂが走査光Ｌ２の光路上において移動することで、凸レンズ２５Ｂとテレセントリックレンズ２５Ａとの間の距離ＤＡを変更可能なように構成されている。また、本実施例においては、制御部４０Ａは凸レンズ２５Ｂの位置を制御する光学系制御部４２を有する。

本実施例においては、凸レンズ２５Ｂは、光学系制御部４２によって、走査光Ｌ２の光路上において、第１の位置Ｐ２及び第２の位置Ｐ３との間で移動可能なように構成されている。これによって、凸レンズ２５Ｂとテレセントリックレンズ２５Ａとの間の距離ＤＡが変化する。

また、本実施例においては、テレセントリックレンズ２５Ａは、第１の位置Ｐ０に配置されたテレセントリックレンズ２３Ａと同様の構成を有する。従って、走査光Ｌ２の各々は、凸レンズ２５Ｂに対して、互いに平行な方向に沿って入射する。また、走査光Ｌ２の各々は、テレセントリックレンズ２５Ａを透過した後、集光されつつ（徐々にビーム径が狭まりつつ）凸レンズ２５Ｂに入射する。一方、走査光Ｌ２は、凸レンズ２５Ｂを透過した後、その凸レンズ２５Ｂの位置に応じた凸レンズ２５Ｂの焦点を通るように、走査領域Ｒ０に向けて投光される。

図４は、凸レンズ２５Ｂが第１の位置Ｐ２に配置されている場合の走査光Ｌ２の光路を模式的に示す図である。図４に示すように、凸レンズ２５Ｂが第１の位置Ｐ２に配置されている場合、走査光Ｌ２は、図３に示す場合と同様に、その各々の光軸が走査領域Ｒ０内で交わるように投光される。従って、例えば凸面形状の対象面Ｓ１Ａを有する対象面ＯＢ１が走査光Ｌ２の光路上に存在する場合でも、その対象面Ｓ１Ａの広い範囲から反射光Ｌ３を受光することができる。

図５は、凸レンズ２５Ｂが第２の位置Ｐ３に配置されている場合の走査光Ｌ２の光路を模式的に示す図である。本実施例においては、凸レンズ２５Ｂとテレセントリックレンズ２５Ａとの間の距離ＤＡが大きくなるほど、凸レンズ２５Ｂに入射する走査光Ｌ２のビーム径が小さくなる。従って、第１の位置Ｐ２よりもテレセントリックレンズ２５Ａから離れた位置である第２の位置Ｐ３に凸レンズ２５Ｂが配置されている場合、走査光Ｌ２の各々における凸レンズ２５Ｂからの集光距離の差が近づくこととなる。

従って、図５に示すように、対象物ＯＢ１よりも曲率の小さな凸面形状の対象面Ｓ１Ｂを有する対象物ＯＢ２が走査光Ｌ２の光路上に存在する場合において、その対象面Ｓ１Ｂの広い範囲に対して垂直に近い方向で走査光Ｌ２を集光しつつ入射させることができる。従って、その広い範囲からの反射光Ｌ３を受光することができる。すなわち、凸レンズ２５Ｂの位置を調節することで、例えば曲率が異なる凸面形状の対象面Ｓ１に対しても、正確に走査情報を得ることができる。

また、本実施例においては、テレセントリックレンズ２５Ａの位置が固定されている。これによって、テレセントリックレンズ２５Ａの位置によってテレセントリックレンズ２５Ａに入射しない走査光Ｌ２が生ずることが抑制される。従って、安定した光量の走査光Ｌ２がテレセントリックレンズ２５Ａ及び凸レンズ２５Ｂを通過し、対象物ＯＢに向かって投光される。従って、走査光Ｌ２の光量低下を抑制することができる。

なお、本実施例においては、凸レンズ２５Ｂが移動することでテレセントリックレンズ２５Ａとの間の距離ＤＡを変化させる場合について説明した。しかし、光学系２５は、走査光Ｌ２の投光方向を調節するように構成されていればよい。従って、凸レンズ２５Ｂが固定され、テレセントリックレンズ２５Ａが移動するように構成されていてもよい。また、テレセントリックレンズ２５Ａ及び凸レンズ２５Ｂの両方が移動してもよい。

このように、本実施例においては、光学系２５は、テレセントリックレンズ２５Ａを通過した走査光Ｌ２が入射する凸レンズ２５Ｂを有する。また、光学系２５は、テレセントリックレンズ２５Ａと凸レンズ２５Ｂとの間の距離を変更可能なように構成されている。従って、種々の対象物ＯＢから正確な光学情報を得ることが可能な走査装置（走査部２０Ａ）及び測定装置１０Ａを提供することができる。

図６は、実施例３に係る測定装置１０Ｂの走査部２０Ｂ及び制御部４０Ｂの構成を模式的に示す図である。測定装置１０Ｂは、走査部２０Ｂ及び制御部４０Ｂの構成を除いては、測定装置１０Ａと同様の構成を有する。また、走査部１０Ｂは、光学系２６の構成を除いては、走査部２０Ａと同様の構成を有する。また、制御部４０Ｂは、光学系制御部４３を有する点を除いては、制御部４０Ａと同様の構成を有する。

走査部２０Ｂにおいては、光学系２６は、凸レンズ２５Ｂに代えて、テレセントリックレンズ２５Ａを通過した走査光Ｌ２が入射する凹レンズ２６Ａを有する。また、本実施例においては、凹レンズ２６Ａは、走査光Ｌ２の光路上において、第１の位置Ｐ４及び第２の位置Ｐ５との間で移動可能なように構成されている。これによって、凹レンズ２６Ａとテレセントリックレンズ２５Ａとの間の距離ＤＢが変化する。また、本実施例においては、制御部４０Ｂは凹レンズ２６Ａの位置を制御する光学系制御部４３を有する。

また、本実施例においては、走査光Ｌ２は、凹レンズ２６Ａを透過した後、光学系２６から発散する方向に進みつつ、走査領域Ｒ０に向けて投光される。本実施例においては、例えば走査部２０Ｂに向かって凹となる対象面Ｓ１Ｃを有する対象面ＯＢ３が走査光Ｌ２の光路上に存在する場合に、その対象面Ｓ１Ｃの広い範囲に対して垂直に近い方向で走査光Ｌ２を集光しつつ入射させることができる。従って、その対象面Ｓ１Ｃの広い範囲から反射光Ｌ３を受光することができる。

また、本実施例においても、テレセントリックレンズ２５Ａが固定されていることで、走査光Ｌ２の多くがテレセントリックレンズ２５Ａ及び凹レンズ２６Ａを通過し、対象物ＯＢに向かって投光される。従って、対象面Ｓ１Ｃの広い範囲に対して、安定して正確な走査情報を得ることができる。

また、本実施例においても、光学系２６は、テレセントリックレンズ２５Ａと凹レンズ２６Ａとの間の距離ＤＢが変更可能な構成を有していればよい。従って、凹レンズ２６Ａが移動する場合に限定されず、テレセントリックレンズ２５Ａが移動してもよいし、凹レンズ２６Ａとテレセントリックレンズ２５Ａの両方が移動してもよい。

このように、本実施例においては、光学系２６は、テレセントリックレンズ２５Ａを通過した走査光Ｌ２が入射する凹レンズを有し、テレセントリックレンズ２５Ａと凹レンズ２６Ａとの間の距離ＤＢを変更可能な構成を有する。従って、種々の対象物ＯＢから正確な光学情報を得ることが可能な走査装置（走査部２０Ｂ）及び測定装置１０Ｂを提供することができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ測定装置
２０、２０Ａ、２０Ｂ走査部（走査装置）
２１光源部
２２偏向部
２３、２５、２６光学系

Claims

パルス光を出射する光源部と、
前記パルス光を方向可変に偏向し、走査光として出射する偏向部と、
前記走査光の光路上に設けられ、前記走査光を所定の領域に向けて投光する光学系と、を有し、
前記光学系は、前記走査光が入射するテレセントリックレンズを含み、かつ前記テレセントリックレンズを通過した前記走査光の投光方向を調節するように構成されていることを特徴とする走査装置。
前記テレセントリックレンズは、前記走査光の光路上で移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の走査装置。
前記光学系は、前記テレセントリックレンズを通過した前記走査光が入射する凸レンズを含み、
前記光学系は、前記テレセントリックレンズと前記凸レンズとの間の距離を変更可能なように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の走査装置。
前記凸レンズは、前記走査光の光路上で移動可能であることを特徴とする請求項３に記載の走査装置。
前記光学系は、所定の期間内において投光される前記走査光の各々の光軸が互いに平行になるように前記走査光の投光方向を調節する第１の投光モードと、所定の期間内において投光される前記走査光の光軸が前記所定の領域内で交わるように前記走査光の投光方向を調節する第２の投光モードと、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の走査装置。
前記光学系は、前記テレセントリックレンズを通過した前記走査光が入射する凹レンズを含み、
前記光学系は、前記テレセントリックレンズと前記凹レンズとの間の距離を変更可能なように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の走査装置。
前記凹レンズは、前記走査光の光路上で移動可能であることを特徴とする請求項６に記載の走査装置。
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の走査装置と、
前記走査光が前記所定の領域内の対象物によって反射して前記光学系を通過した反射光を受光する受光部と、
前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて前記対象物の特性を測定する測定部と、を有することを特徴とする測定装置。