WO2019176749A1 - 走査装置及び測定装置 - Google Patents

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山口　淳
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Definitions

  • the present invention relates to a scanning device that performs optical scanning, and a measuring device that optically detects an object and measures its characteristics.
  • Patent Document 1 discloses an optical radar device that measures a distance to a measurement object based on an elapsed time from when light is emitted from a light projecting unit to when reflected light is received by a light receiving unit. Has been.
  • the scanning device projects pulsed light toward a predetermined area and scans optical information of the target object by receiving light reflected by the target object existing in the predetermined area. Obtain as information. Therefore, in consideration of obtaining accurate scanning information, it is preferable that the light reflected by the object can be reliably received.
  • the scanning device when the scanning device is mounted on a vehicle as an on-vehicle radar, the target object may have various shapes and sizes, or may move. It is preferable that the scanning device can project light that can be reliably received even for such various objects.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a scanning device and a measuring device capable of obtaining accurate optical information from various objects.
  • a light source unit that emits pulsed light
  • a deflection unit that deflects pulsed light in a variable direction and emits it as scanning light
  • an optical path of the scanning light are provided.
  • a scanning device a light receiving unit that receives the reflected light that has passed through the optical system after the scanning light is reflected by an object in a predetermined region, And a measuring unit that measures the characteristics of the object based on the result of receiving the reflected light by the unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a measurement apparatus according to Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a scanning device in the measurement apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a scanning device in the measurement apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a scanning device in a measurement apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a scanning device in a measurement apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a scanning device in a measurement apparatus according to Example 3.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an optical measuring device (hereinafter simply referred to as a measuring device) 10 according to a first embodiment.
  • the measuring apparatus 10 performs optical scanning of a predetermined region (hereinafter referred to as a scanning region) R0, detects an object OB existing in the scanning region R0, and also measures the distance to the object OB.
  • an optical device that measures and analyzes the shape and the like of the object OB.
  • the measuring apparatus 10 includes a scanning unit 20 that scans the scanning region R0 using light, a measuring unit 30 that performs various measurements on the object OB using the scanning information obtained by the scanning unit 20, a scanning unit 20, And a control unit 40 that controls the measurement unit 30.
  • the scanning unit 20 includes a light source unit 21 that generates and emits pulsed light (hereinafter referred to as emission light) L1.
  • the light source unit 21 forms a light emitting element 21A that generates pulsed laser light having a peak wavelength in the infrared region, shapes the laser light, and outputs the shaped laser light as emitted light L1.
  • a shaping lens 21B that emits as follows.
  • the scanning unit 20 includes a deflecting unit 22 that emits the emitted light L1 from the light source unit 21 as scanning light (projection signal) L2 while deflecting the emitted light L1 in a variable direction.
  • the deflecting unit 22 continuously and periodically changes the deflection direction of the emitted light L1.
  • the deflecting unit 22 has a movable light reflecting surface 22A for reflecting the emitted light L1 from the light source unit 21.
  • the deflection unit 22 is a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror configured such that the light reflecting surface 22A swings around at least one axis.
  • the scanning unit 20 includes an optical system 23 that projects the scanning light L2 toward the scanning region R0.
  • the optical system 23 is configured to adjust the light projection direction of the scanning light L2.
  • the scanning light L2 adjusted by the optical system 23 is projected onto the scanning region R0.
  • the scanning region R0 is a virtual three-dimensional space having an angle range corresponding to the range in which the scanning light L2 can be projected by the optical system 23, and a depth corresponding to a distance at which the scanning light L2 can maintain a distance that can be measured. It is. In FIG. 1, a part of the outer edge of the scanning region R0 is indicated by a broken line.
  • the object surface S1 the surface of the object OB on the scanning unit 20 side (hereinafter referred to as the object surface) S1 is scanned.
  • Light L2 is irradiated.
  • the object OB is an object having reflectivity with respect to the scanning light L2
  • the scanning light L2 is reflected by the object OB.
  • the scanning unit 20 includes a light receiving unit 24 that receives light (light reception signal, hereinafter referred to as reflected light) L3 that is reflected by the object OB and passes through the optical system 23.
  • the light receiving unit 24 includes a condenser lens 24A that receives and collects the reflected light L3, and a detection element 24B that detects the reflected light L3.
  • the detection element 24B performs photoelectric conversion on the reflected light L3, and generates an electrical signal corresponding to the reflected light L3 as a detection signal SR.
  • the scanning unit 20 includes a beam splitter BS that is provided between the deflection unit 22 and the light source unit 21 and separates the emitted light L1 and the reflected light L3 and guides the reflected light L3 to the light receiving unit 24.
  • a beam splitter BS that is provided between the deflection unit 22 and the light source unit 21 and separates the emitted light L1 and the reflected light L3 and guides the reflected light L3 to the light receiving unit 24.
  • the emitted light L1 passes through the beam splitter BS and travels toward the deflecting unit 22.
  • the scanning unit 20 functions as a light projecting unit that projects the scanning light L2 and functions as a light receiving unit that receives the reflected light L3.
  • the optical system 23 functions as a light projecting / receiving optical system that projects the scanning light L2 and receives the reflected light L3. Further, the scanning unit 20 generates and outputs a detection signal SR, which is a result of receiving the reflected light L3, as scanning information of the scanning region R0.
  • the measuring unit 30 measures the distance to the target object OB, the shape of the target surface S1 of the target object OB, and the like based on the detection signal SR generated by the scanning unit 20.
  • the measuring unit 30 is a distance measuring unit that measures the distance from the scanning unit 20 to the target surface S1 of the object OB.
  • the measurement unit 30 detects a pulse corresponding to the reflected light L3 in the detection signal SR. Further, for example, the measurement unit 30 measures the distance to the target surface S1 of the object OB by the time-of-flight method based on the time difference from the emission of the emitted light L1 to the reception of the reflected light L3. The measuring unit 30 generates distance data indicating the distance to the object OB.
  • the measurement unit 30 divides the scanning region R0 into a plurality of pixel regions based on the direction in which the scanning light L2 is projected, and displays a map-like image (distance) indicating distance data for each pixel region. Image).
  • the measurement unit 30 uses the change cycle of the deflection direction of the emitted light L1 by the deflection unit 22 or the change cycle of the projection direction of the scanning light L2 by the optical system 23 as a generation cycle of the distance image, and periodically displays the distance image. It may be generated.
  • the measurement part 30 may have a display part (not shown) which displays the said distance image as a moving image along a time series.
  • control unit 40 controls the operation of the scanning unit 20 (the light source unit 21, the deflection unit 22, the optical system 23, and the light receiving unit 24) and the measurement unit 30.
  • the control unit 40 supplies a drive signal to the light source unit 21 to drive and control the light source unit 21.
  • the control unit 40 also supplies a drive signal to the deflecting unit 22 and controls the displacement operation of the light reflecting surface 22A of the deflecting unit 22.
  • the control unit 40 controls the operation of the optical system 23 and controls the direction in which the scanning light L2 is projected.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the optical system 23 and the control unit 40.
  • the optical system 23 includes a telecentric lens 23A on which the scanning light L2 is incident.
  • the telecentric lens 23A is a telecentric f ⁇ lens.
  • the telecentric lens 23A has a configuration capable of moving on the optical path of the scanning light L2 so that the distance D between the deflecting portion 22 (light reflecting surface 22A in the present embodiment) and the telecentric lens 23A changes. .
  • the telecentric lens 23A is configured to be movable between the first position P0 and the second position P1 in the direction along the main optical axis of the scanning light L2.
  • the control unit 40 includes an optical system control unit 41 that controls the position of the telecentric lens 23A.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing each optical path of the scanning light L2 when the telecentric lens 23A is disposed at the first position P0.
  • the light source unit 21 emits the emitted light L2 at a predetermined cycle, for example.
  • the scanning light L ⁇ b> 2 is generated every time the emitted light L ⁇ b> 1 enters the deflecting unit 22. Therefore, in practice, not all scanning light L2 enters the telecentric lens 23A at the same time. Accordingly, the five solid lines shown in FIG. 2 schematically show the principal rays (for example, straight lines connecting the centers of the light beams) of the five scanning lights L2 generated within a predetermined period.
  • the emitted light L1 from the light source 21 has a predetermined beam diameter. Further, the scanning light L2 generated by the deflecting unit 22 is projected toward the scanning region R0 while changing the beam diameter.
  • the optical path range in consideration of the change of the beam diameter in each of the scanning lights L2 is indicated by a broken line.
  • each broken line in FIG. 2 indicates the path of light having a predetermined intensity smaller than the principal ray of the scanning light L2 (for example, an intensity of 1/2), and is hereinafter referred to as a sub-ray.
  • each principal ray of the scanning light L2 is indicated by a solid line, and sub-rays are indicated by a broken line.
  • the scanning light L2 is projected toward the scanning region R0 while being condensed by the telecentric lens 23A.
  • the optical axis of the scanning light L2 refers to the principal ray of the scanning light L2.
  • the light projecting direction of the scanning light L2 refers to a direction along the optical axis or principal ray of the scanning light L2.
  • the scanning light L2 is a telecentric lens. Regardless of the incident angle to 23A, the light is collimated by the telecentric lens 23A. Specifically, the scanning light L2 is incident on various regions on the incident surface of the telecentric lens 23A at various timings and at various angles. On the other hand, when the telecentric lens 23A is disposed at the first position P0, when the scanning light L2 is projected toward the scanning region R0, the light projecting directions are parallel to each other. .
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an optical path of the scanning light L2 when the telecentric lens 23A is disposed at the second position P1, which is a position different from the first position P0.
  • the telecentric lens 23A is arranged at a position where the distance D between the telecentric lens 23A and the deflecting unit 22 is larger than the distance D0 as the second position P1. That is, in the example shown in FIG. 3, the telecentric lens 23A is disposed at a position farther from the deflection unit 22 than the first position P0.
  • each of the scanning lights L2 is projected from the telecentric lens 23A in different directions.
  • the scanning light L2 incident on the telecentric lens 23A is emitted from the telecentric lens 23A so that its optical axes intersect within the scanning region R0.
  • the optical system 23 when the telecentric lens 23A is disposed at the first position P0, the optical system 23 constitutes a telecentric optical system. On the other hand, when the telecentric lens 23A is disposed at the second position P2, the telecentricity of the optical system 23 is lost.
  • the telecentric lens 23A as the optical system 23 adjusts the projection direction of the scanning light L2 so that the optical axes of the scanning light L2 are parallel to each other within a predetermined period.
  • the first light projection mode for example, an operation mode corresponding to the state where the first position P0 is arranged
  • the scanning light L2 so that the optical axis of the scanning light L2 intersects within the scanning region R0 within a predetermined period.
  • a second light projecting mode for adjusting the light projecting direction for example, an operation mode corresponding to the state of being disposed at the second position P1).
  • the object OB1 having the object surface S1A that is convex toward the scanning unit 20 is present on the optical path of the scanning light L2.
  • the scanning light L2 is incident on the wide range of the target surface S1A of the object OB1 while being condensed at an angle close to vertical (while the principal ray and the sub-ray approach each other). Is likely.
  • the light corresponding to the scanning light L2 incident on the target surface S1A at an angle close to the vertical follows an optical path close to the scanning light L2. It will come back to 23. Therefore, the light incident on the wide range of the target surface S1A can be received by the light receiving unit 24.
  • a part of the reflected light L3 is the scanning light L2. It may go in a different direction. Therefore, a part of the reflected light L3 reflected by the target surface S1A may not be received by the light receiving unit 24, and there may be a region where the scanning result on the target surface S1A cannot be obtained.
  • the reflected light L3 is emitted from a wide range of the target surface S1A. It can receive light. Accordingly, a wide range of scanning information of the target surface S1A (target object OB1) can be obtained, and the target object OB1 can be accurately measured.
  • the telecentric lens 23A may be configured to move continuously and periodically in consideration of obtaining scanning information accurately from the target surface S1 having various shapes, for example. Further, for example, by acquiring other information related to the scanning region R0, for example, an image captured by an external imaging device, the optical system control unit 41 of the control unit 40 calculates a position where the telecentric lens 23A should be disposed. Thereby, the position of the telecentric lens 23A may be adjusted.
  • the telecentric lens 23A is projected within the first state in which the optical axes of the scanning lights L2 projected within a predetermined period are parallel to each other and within the predetermined period.
  • the scanning light L2 has the second state in which the optical axes of the scanning light L2 intersect within the scanning region R0.
  • the telecentric lens 23A only needs to be configured to adjust the direction in which the scanning light L2 is projected.
  • the telecentric lens 23A is movable so that the distance D between the deflecting unit 22 and the deflection unit 22 changes. I just need it.
  • the deflection unit 22 is a MEMS mirror.
  • the deflecting unit 22 only needs to be configured to emit the light L1 emitted from the light source unit 21 while deflecting the light in a variable direction.
  • the deflecting unit 22 may be a movable polygon mirror, a galvanometer mirror, or a lens.
  • the scanning unit 20 includes a moving mechanism (not shown) that forms a moving path of the telecentric lens 23A and generates a moving force that moves the telecentric lens 23A.
  • the telecentric lens 23A may be configured to be manually moved by an operator who operates the scanning unit 20.
  • a plurality of housing cases configured to detachably accommodate the telecentric lens 23A in the scanning unit 20 may be provided.
  • a plurality of detachable telecentric lenses 23A may be provided in the optical path of the scanning light L2.
  • the optical system 23 only has to have a telecentric lens 23A on which the scanning light L2 is incident, and can be configured to adjust the light projection direction of the scanning light L2 that has passed through the telecentric lens 23A.
  • the measuring apparatus 10 includes the light source unit 21 that emits the emitted light L1, the deflecting unit 22 that emits the emitted light L1 as the scanning light L2 while deflecting the emitted light L1 in a variable direction, and the scanning light L2.
  • System 23 that projects light toward the scanning region (predetermined region) R0, and a light receiving unit that receives the reflected light L3 that the scanning light L2 reflects from the object OB in the scanning region R0 and passes through the optical system 23 24.
  • the optical system 23 may have a telecentric lens on which the scanning light L2 is incident, and may be configured to adjust the light projection direction of the scanning light L2 that has passed through the telecentric lens 23A. Therefore, it is possible to provide the measuring apparatus 10 that can measure accurate characteristics by obtaining accurate optical information from various objects OB.
  • the measuring apparatus 10 includes the light receiving unit 24 that receives the reflected light L3 that has passed through the optical system 23 .
  • the measuring apparatus 10 may not have the light receiving unit 24.
  • a light receiving unit that directly receives the reflected light L3 that has not passed through the optical system 23 may be provided outside the scanning unit 20 and received by the light receiving unit.
  • the reflected light L3 is used for measuring purposes such as distance measurement.
  • the reflected light L3 can be used for other purposes. That is, the measuring device 10 does not have to include the measuring unit 30.
  • the scanning unit 20 and the control unit 40 function as a scanning device. Further, the scanning unit 20 may operate independently without depending on the control unit 40. Therefore, the scanning unit 20 includes, for example, the light source unit 21, the deflecting unit 22, and the optical system 23, so that the scanning unit 20 can obtain accurate optical information from various objects OB.
  • the use of the measuring device 10 includes, for example, a distance measuring device that is mounted on a moving body such as a vehicle and detects an object near the vehicle and measures a distance to the object.
  • a distance measuring device that is mounted on a moving body such as a vehicle and detects an object near the vehicle and measures a distance to the object.
  • the detection accuracy and distance measurement accuracy of a cylindrical object such as a utility pole are improved.
  • the scanning region R0 can be scanned two-dimensionally. Therefore, it can be considered that the detection accuracy of objects having various surface shapes such as a spherical object is improved.
  • the measurement apparatus 10 uses, for example, a terahertz wave as the scanning light L2 (emitted light L1), and irradiates various objects as the object OB with the terahertz wave, thereby the internal structure and material of the object OB. It can be used as an analysis device for analyzing.
  • the measurement unit 30 may be configured to measure a terahertz wave by time domain spectroscopy, for example. Even in this case, even if the object OB has various surface shapes, it is possible to accurately obtain scanning information and perform an accurate analysis.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the configuration of the scanning unit 20A and the control unit 40A in the measurement apparatus 10A according to the second embodiment.
  • the measurement apparatus 10A has the same configuration as the measurement apparatus 10 except for the configuration of the scanning unit 20A and the control unit 40A.
  • the scanning unit 10 ⁇ / b> A has the same configuration as the scanning unit 20 except for the configuration of the optical system 25.
  • the control unit 40A has the same configuration as the control unit 40 except that the control unit 40A includes the optical system control unit 42.
  • the optical system 25 includes a telecentric lens 25A on which the scanning light L2 is incident and a convex lens 25B on which the scanning light L2 that has passed through the telecentric lens 25A is incident.
  • the optical system 25 is configured such that the distance DA between the convex lens 25B and the telecentric lens 25A can be changed by moving the convex lens 25B on the optical path of the scanning light L2.
  • the control unit 40A includes an optical system control unit 42 that controls the position of the convex lens 25B.
  • the convex lens 25B is configured to be movable between the first position P2 and the second position P3 on the optical path of the scanning light L2 by the optical system control unit 42. As a result, the distance DA between the convex lens 25B and the telecentric lens 25A changes.
  • the telecentric lens 25A has the same configuration as the telecentric lens 23A disposed at the first position P0. Accordingly, each of the scanning lights L2 enters the convex lens 25B along directions parallel to each other. Each of the scanning lights L2 passes through the telecentric lens 25A, and then enters the convex lens 25B while being condensed (the beam diameter is gradually narrowed). On the other hand, after passing through the convex lens 25B, the scanning light L2 is projected toward the scanning region R0 so as to pass through the focal point of the convex lens 25B corresponding to the position of the convex lens 25B.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an optical path of the scanning light L2 when the convex lens 25B is disposed at the first position P2.
  • the scanning light L2 has its respective optical axes intersecting in the scanning region R0 as in the case shown in FIG. Lighted. Therefore, for example, even when the target surface OB1 having the convex target surface S1A exists on the optical path of the scanning light L2, the reflected light L3 can be received from a wide range of the target surface S1A.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an optical path of the scanning light L2 when the convex lens 25B is disposed at the second position P3.
  • the larger the distance DA between the convex lens 25B and the telecentric lens 25A the smaller the beam diameter of the scanning light L2 incident on the convex lens 25B. Therefore, when the convex lens 25B is arranged at the second position P3, which is a position farther from the telecentric lens 25A than the first position P2, the difference in the condensing distance from the convex lens 25B in each of the scanning lights L2 is closer. It will be.
  • the object surface S1B has a wide range.
  • the scanning light L2 can be incident while being condensed in a direction close to vertical. Therefore, the reflected light L3 from the wide range can be received. That is, by adjusting the position of the convex lens 25B, it is possible to accurately obtain the scanning information even for the convex target surface S1 having a different curvature, for example.
  • the position of the telecentric lens 25A is fixed. This suppresses the generation of the scanning light L2 that does not enter the telecentric lens 25A due to the position of the telecentric lens 25A. Accordingly, the scanning light L2 having a stable light quantity passes through the telecentric lens 25A and the convex lens 25B, and is projected toward the object OB. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the light amount of the scanning light L2.
  • the optical system 25 only needs to be configured to adjust the light projection direction of the scanning light L2. Therefore, the convex lens 25B may be fixed, and the telecentric lens 25A may be configured to move. Further, both the telecentric lens 25A and the convex lens 25B may move.
  • the optical system 25 includes the convex lens 25B on which the scanning light L2 having passed through the telecentric lens 25A is incident.
  • the optical system 25 is configured so that the distance between the telecentric lens 25A and the convex lens 25B can be changed. Therefore, it is possible to provide a scanning device (scanning unit 20A) and a measuring device 10A that can obtain accurate optical information from various objects OB.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the configuration of the scanning unit 20B and the control unit 40B of the measurement apparatus 10B according to the third embodiment.
  • the measurement apparatus 10B has the same configuration as the measurement apparatus 10A except for the configuration of the scanning unit 20B and the control unit 40B.
  • the scanning unit 10B has the same configuration as the scanning unit 20A except for the configuration of the optical system 26.
  • the control unit 40B has the same configuration as the control unit 40A except that the control unit 40B includes the optical system control unit 43.
  • the optical system 26 includes a concave lens 26A on which the scanning light L2 that has passed through the telecentric lens 25A is incident instead of the convex lens 25B.
  • the concave lens 26A is configured to be movable between the first position P4 and the second position P5 on the optical path of the scanning light L2. As a result, the distance DB between the concave lens 26A and the telecentric lens 25A changes.
  • the control unit 40B includes an optical system control unit 43 that controls the position of the concave lens 26A.
  • the scanning light L2 is transmitted toward the scanning region R0 while passing through the concave lens 26A and proceeding in the direction of diverging from the optical system 26.
  • the target surface OB3 having the target surface S1C that is concave toward the scanning unit 20B exists on the optical path of the scanning light L2, it is nearly perpendicular to the wide range of the target surface S1C.
  • the scanning light L2 can be incident while being condensed in the direction. Therefore, the reflected light L3 can be received from a wide range of the target surface S1C.
  • the telecentric lens 25A since the telecentric lens 25A is fixed, most of the scanning light L2 passes through the telecentric lens 25A and the concave lens 26A and is projected toward the object OB. Therefore, stable and accurate scanning information can be obtained over a wide range of the target surface S1C.
  • the optical system 26 only needs to have a configuration in which the distance DB between the telecentric lens 25A and the concave lens 26A can be changed. Accordingly, the present invention is not limited to the case where the concave lens 26A moves, and the telecentric lens 25A may move, or both the concave lens 26A and the telecentric lens 25A may move.
  • the optical system 26 has a concave lens on which the scanning light L2 that has passed through the telecentric lens 25A is incident, and the distance DB between the telecentric lens 25A and the concave lens 26A can be changed.
  • a scanning device scanning unit 20B
  • a measuring device 10B that can obtain accurate optical information from various objects OB.

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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

走査装置及び測定装置
　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 (8)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
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