(57)【要約】      （修正有）【課題】装置内に留まる光の受光を抑制し、正確な投受光及び測距を行うことが可能な投受光装置及び測距装置を提供する。【解決手段】出射光Ｌ１を投光し、対象物によって反射された出射光Ｌ１を受光する投受光部１１と、出射光Ｌ１の光路上に設けられ、出射光Ｌ１に対して透過性を有する板状の第１及び第２の部分を含む透光部１２と、を有し、第１及び第２の部分は、第１の部分における出射光Ｌ１が入射する入射面と第２の部分における出射光が入射する入射面とがなす投受光部側の角度が１８０°よりも大きくなるように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射光を投光し、対象物によって反射された前記出射光を受光する投受光部と、
前記出射光の光路上に設けられ、前記出射光に対して透過性を有する板状の第１及び第２の部分を含む透光部と、を有し、
前記第１及び第２の部分は、前記第１の部分における前記出射光が入射する入射面と前記第２の部分における前記出射光が入射する入射面とがなす前記投受光部側の角度が１８０°よりも大きくなるように配置されていることを特徴とする投受光装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の部分の各々は、前記第１及び第２の部分の各々の前記入射面の法線が前記出射光の光軸から離れる方向に向かって延びるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の投受光装置。
【請求項３】
第１及び第２の部分の各々は、平板形状を有するか、又は湾曲していることを特徴とする請求項１又は２に記載の投受光装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の部分は、前記出射光を透過させるフィルタ又は波長板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の投受光装置。
【請求項５】
出射光を投光し、対象物によって反射された前記出射光を受光する投受光部と、
前記出射光の光路上に設けられ、前記出射光に対して透過性を有する板状の透光部と、を有し、
前記透光部は、前記出射光の入射面が前記投受光部側に凸形状となるように屈曲していることを特徴とする投受光装置。
【請求項６】
前記透光部は、前記出射光の光軸上の領域に頂部を有するように屈曲していることを特徴とする請求項５に記載の投受光装置。
【請求項７】
前記透光部は、前記透光部の前記頂部に設けられ、前記出射光に対して吸収性を有する吸収部を有することを特徴とする請求項５又は６投受光装置。
【請求項８】
前記透光部は、前記出射光を透過させるフィルタ又は波長板であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１つに記載の投受光装置。
【請求項９】
前記投受光部は、
光源と、
前記光源からの出射光を方向可変に偏向しつつ投光し、かつ前記対象物によって反射された前記出射光光を偏向する偏向素子と、
前記偏向素子を経た前記出射光を受光する受光素子と、を有することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１つに記載の投受光装置。
【請求項１０】
請求項５乃至９のいずれか１つに記載の投受光装置と、
前記投受光部による前記出射光の受光結果に基づいて前記対象物までの距離を測定する測距部と、を有することを特徴とする測距装置。
【請求項１１】
投受光装置が対象物に向けて投光する出射光及び前記対象物によって反射された前記出射光を透過させる透光装置であって、
板状の形状を有し、前記投受光装置側に凸形状となるように屈曲した透光部を有することを特徴とする透光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の投光及び受光を行う投受光装置、光測距を行う測距装置及び光を透過させる透光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、対象物に向けて光を投光して当該対象物までの距離を光学的に測定する測距装置が知られている。当該測距装置は、例えば、光を対象物に向けて投光しかつ対象物からの光を受光する投受光部を有し、当該投受光による光の受光結果に基づいて対象物までの距離を測定する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、物標によって反射されるレーザ光の反射光を検出する検出手段と、を有するレーザレーダ装置が開示されている。特許文献１には、当該レーザレーダ装置がハウジング及び防塵用ガラス板によって保護収納されていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第2789741号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光の投受光によって対象物までの距離を測定する場合、受光される光にはノイズが少ないことが好ましい。ここで、受光される光に含まれるノイズの発生源として、投光されるために投受光部が生成した光が測距装置の外部に出射されることなく投受光部に受光される光の存在が挙げられる。このような測距装置内に留まる光は、意図しない強度、特性及びタイミングで投受光部に受光されることで、大きなノイズとなるおそれがある。
【０００６】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、装置内に留まる光の受光を抑制し、正確な投受光及び測距を行うことが可能な投受光装置及び測距装置を提供することを課題の１つとしている。また、本発明は、投受光装置と対象物との間の光路上に設けられ、光が投光部から投光されて対象物を経由することなく受光部に受光されることを確実に抑制することが可能な透光装置を提供することを課題の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、出射光を投光し、対象物によって反射された出射光を受光する投受光部と、出射光の光路上に設けられ、出射光に対して透過性を有する板状の第１及び第２の部分を含む透光部と、を有し、第１及び第２の部分は、第１の部分における出射光が入射する入射面と第２の部分における出射光が入射する入射面とがなす投受光部側の角度が１８０°よりも大きくなるように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項５に記載の発明は、出射光を投光し、対象物によって反射された出射光を受光する投受光部と、出射光の光路上に設けられ、出射光に対して透過性を有する板状の透光部と、を有し、透光部は、出射光の入射面が投受光部側に凸形状となるように屈曲していることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項５に記載の投受光装置と、投受光部による出射光の受光結果に基づいて対象物までの距離を測定する測距部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項１１に記載の発明は、投受光装置が対象物に向けて投光する出射光及び対象物によって反射された出射光を透過させる透光装置であって、板状の形状を有し、投受光装置側に凸形状となるように屈曲した透光部を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係る測距装置の全体構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る測距装置における投受光部の偏向素子の上面図である。
【図３】実施例１に係る測距装置における投受光部の走査態様を示す図である。
【図４】実施例１に係る測距装置の透光部の構成を示す図である。
【図５】実施例１に係る測距装置の透光部の断面図である。
【図６】実施例１に係る測距装置内の光の進路を示す図である。
【図７】実施例２に係る測距装置の構成を示す図である。
【図８】実施例３に係る測距装置の構成を示す図である。
【図９】実施例４に係る測距装置の構成を示す図である。
【図１０】実施例５に係る測距装置の構成を示す図である。
【図１１】実施例５に係る測距装置の透光部の断面図である。
【図１２】実施例６に係る測距装置の構成を示す図である。
【図１３】実施例７に係る測距装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、実施例１に係る測距装置１０の模式的な配置図である。測距装置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までの距離を測定する走査型の測距装置である。図１を用いて、測距装置１０について説明する。なお、図１には、走査領域Ｒ０及び対象物ＯＢを模式的に示している。
【００１４】
まず、測距装置１０は、光を投光し、対象物ＯＢによって反射された光を受光する投受光部１１を有する。投受光部１１は、光源２１と、光源２１からの出射光Ｌ１を方向可変に偏向して当該偏向された出射光Ｌ１を走査光Ｌ２として投光し、かつ対象部ＯＢによって反射された走査光Ｌ２である反射光Ｌ３を偏向する偏向素子２２と、偏向素子２２を経た当該反射光Ｌ３を受光する受光素子２３と、を有する。
【００１５】
本実施例においては、光源２１は、パルス化された光を出射光Ｌ１として生成及び出射する。また、本実施例においては、光源２１は、出射光Ｌ１として赤外領域にピーク波長を有するレーザ光を生成し、これを断続的に出射する。
【００１６】
また、本実施例においては、偏向素子２２は、周期的な動作を行って出射光Ｌ１の偏向方向を周期的に変化させる。偏向素子２２は、出射光Ｌ１の進行方向を屈曲させつつ出射し、またその屈曲方向を周期的に変化させる。偏向素子２２は、偏向された出射光Ｌ１を走査光Ｌ２として走査領域Ｒ０に向けて投光する。
【００１７】
本実施例においては、偏向素子２２は、２つの揺動軸（以下、第１及び第２の揺動軸と称する）Ｘ１及びＹ１の周りに揺動し、出射光Ｌ１を反射させる揺動ミラーＭＬを有する。本実施例においては、偏向素子２２は、揺動ミラーＭＬが揺動することで、出射光Ｌ１の反射方向を周期的に変化させる。
【００１８】
なお、走査領域Ｒ０は、偏向素子２２から走査光Ｌ２が投光される仮想の３次元空間である。図１においては、走査領域Ｒ０の外縁を破線で模式的に示した。
【００１９】
例えば、走査領域Ｒ０は、揺動ミラーＭＬの第１の揺動軸Ｘ１周りの揺動方向に対応する出射光Ｌ１の偏向方向の可変範囲に対応する方向（以下、第１の方向と称する）Ｄ１に沿った高さ方向の方向範囲と、揺動ミラーＭＬの第２の揺動軸Ｙ１周りの揺動方向に対応する出射光Ｌ１の偏向方向の可変範囲に対応する方向（以下、第２の方向と称する）Ｄ２に沿った幅方向の方向範囲と、走査光Ｌ２が所定の強度を維持できる距離方向の範囲（すなわち奥行範囲）と、を有する錐状の空間として定義されることができる。
【００２０】
また、走査領域Ｒ０内における偏向素子２２から所定の距離だけ離れた仮想の平面を走査面Ｒ１としたとき、走査面Ｒ１は、第１及び第２の方向Ｄ１及びＤ２に沿って広がる２次元的な領域として定義されることができる。走査光Ｌ２は、この走査面Ｒ１を走査するように、走査領域Ｒ０に向けて投光される。
【００２１】
また、図１に示すように、走査領域Ｒ０に対象物ＯＢ（すなわち出射光Ｌ１に対して反射性又は散乱性を有する物体又は物質）が存在する場合、走査光Ｌ２は、対象物ＯＢによって反射又は散乱される。対象物ＯＢによって反射された走査光Ｌ２は、その一部が、反射光Ｌ４として、走査光Ｌ２とほぼ同一の光路を走査光Ｌ２とは反対の方向に向かって進み、偏向素子２２に戻って来る。
【００２２】
反射光Ｌ３は、偏向素子２２によって偏向される。反射光Ｌ３は、偏向素子２２によって偏向された後、出射光Ｌ１とほぼ同一の光路を出射光Ｌ１とは反対の方向に向かって進む。
【００２３】
受光素子２３は、偏向素子２２を経た反射光Ｌ３を受光する。例えば、受光素子２３は、反射光Ｌ３を検出し、反射光Ｌ３に応じた電気信号を生成する少なくとも１つの光電変換素子を含む。
【００２４】
投受光部１１は、受光素子２３によって生成された電気信号を、反射光Ｌ３の受光結果すなわち走査光Ｌ２の投受光結果として生成する。換言すれば、測距装置１０は、受光素子２３によって生成された当該電気信号を走査領域Ｒ０の走査結果として生成する。
【００２５】
なお、本実施例においては、投受光部１１は、光源２１と偏向素子２２との間の出射光Ｌ１の光路上に設けられ、反射光Ｌ３を分離して受光素子２３に導く光分離素子２４を有する。例えば、光分離素子２４は、出射光Ｌ１を透過させかつ反射光Ｌ３を反射させることで出射光Ｌ１及び反射光Ｌ３を分離するビームスプリッタである。
【００２６】
測距装置１０は、走査光Ｌ２及び反射光Ｌ３の光路上に設けられた、走査光Ｌ２及び反射光Ｌ３に対して透過性を有する透光部１２を有する。本実施例においては、透光部１２は、全体として板状の形状を有し、投受光部１１側（本実施例においては偏向素子２２側）に向かって凸形状となるように屈曲している。走査光Ｌ２は、透光部１２を透過した後に、走査領域Ｒ０に向けて投光される。また、反射光Ｌ３は、透光部１２を透過した後に、投受光部１１に受光される。
【００２７】
測距装置１０は、受光素子２３による反射光Ｌ３の受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離を測定する測距部１３を有する。本実施例においては、測距部１３は、当該電気信号から反射光Ｌ３を示すパルスを検出する。また、測距部１３は、走査光Ｌ２の投光タイミングと反射光Ｌ３の受光タイミングとの間の時間差に基づくタイムオブフライト法によって、対象物ＯＢ（又はその一部の表面領域）までの距離を測定する。また、測距部１３は、測定した距離情報を示すデータ（測距データ）を生成する。
【００２８】
また、本実施例においては、測距部１３は、走査領域Ｒ０（走査面Ｒ１）を複数の測距点（走査点）に区別し、当該複数の測距点の各々の測距結果（距離値）を画素として示す走査領域Ｒ０の画像（測距画像）を生成する。本実施例においては、測距部１３は、測距点と揺動ミラーＭＬの変位（揺動位置）とを示す情報とを対応付け、走査領域Ｒ０の２次元マップ又は３次元マップを示す画像データを生成する。
【００２９】
また、測距部１３は、例えば、走査光Ｌ２の投光方向の変化周期、すなわち走査領域Ｒ０を走査する周期である走査周期を測距画像の生成周期とし、当該走査周期毎に１つの測距画像を生成する。
【００３０】
なお、走査周期とは、例えば、測距装置１０が走査領域Ｒ０に対する光走査を周期的に行う場合において、偏向素子２２の揺動ミラーＭＬの任意の変位の状態が、その後に再度当該変位の状態に戻るまでの期間をいう。また、測距部１３は、生成した複数の測距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。
【００３１】
また、測距装置１０は、投受光部１１及び測距部１３の動作制御を行う制御部１４を有する。例えば、本実施例においては、制御部１４は、光源２１に駆動信号を供給し、光源２１による出射光Ｌ１の生成及び出射動作を制御する。また、制御部１４は、偏向素子２２に駆動信号を供給し、揺動ミラーＭＬの各々の揺動動作を制御する。
【００３２】
図２は、投受光部１１における偏向素子２２の上面図である。本実施例においては、偏向素子２２は、揺動ミラーＭＬを有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。まず、本実施例においては、偏向素子２２は、フレーム部２２Ａと、フレーム部２２Ａによって支持され、第１及び第２の揺動軸Ｘ１及びＹ１の周りに揺動する揺動部２２Ｂとを有する。
【００３３】
揺動部２２Ｂは、一端がフレーム部２２Ａの内周部に固定され、第１の揺動軸Ｘ１に沿って延び、かつ第１の揺動軸Ｘ１の周方向の弾性を有する一対のトーションバーＴＸ１を有する。また、揺動部２２Ｂは、一対のトーションバーＴＸ１の内側において第１の揺動軸Ｘ１の周りに揺動可能なように一対のトーションバーＴＸ１の他端に接続された揺動枠ＳＸ１を有する。揺動枠ＳＸ１は、一対のトーションバーＴＸ１が第１の揺動軸Ｘ１の周方向に沿ってねじれることで、第１の揺動軸Ｘ１の周りに揺動する。
【００３４】
また、揺動部２２Ｂは、一端が揺動枠ＳＸ１の内周部に固定され、第２の揺動軸Ｙ１に沿って延び、かつ第２の揺動軸Ｙ１の周方向の弾性を有する一対のトーションバーＴＹ１を有する。また、揺動部２２Ｂは、一対のトーションバーＴＹ１の内側において第２の揺動軸Ｙ１の周りに揺動可能なように一対のトーションバーＴＹ１の他端に接続された揺動板ＳＰ１を有する。
【００３５】
揺動板ＳＰ１は、一対のトーションバーＴＹ１が第２の揺動軸Ｙ１の周方向に沿ってねじれることで、第２の揺動軸Ｙ１の周りに揺動する。また、揺動板ＳＰ１は、揺動枠ＳＸ１が第１の揺動軸Ｘ１の周りに揺動することで、第１及び第２の揺動軸Ｘ１及びＹ１の周りに揺動する。
【００３６】
偏向素子２２は、例えば、電磁気的、静電気的、圧電的又は熱的に揺動板ＳＰ１を揺動させる揺動力（すなわち揺動部２２Ｂの駆動力）を生成する駆動力生成部（図示せず）に接続された端子２２Ｃを有する。制御部１４は、端子２２Ｃに接続されている。偏向素子２２の揺動部２２Ｂは、制御部１４からの駆動信号を受けて揺動する。
【００３７】
また、偏向素子２２は、揺動板ＳＰ１上に形成された光反射膜２２Ｄを有する。光反射膜２２Ｄは、揺動板ＳＰ１の揺動に従って、第１及び第２の揺動軸Ｘ１及びＹ１の周りに揺動する。本実施例においては、光反射膜２２Ｄは、偏向素子２２における揺動ミラーＭＬとして機能する。
【００３８】
図３は、測距装置１０における走査領域Ｒ０の走査態様を模式的に示す図である。図３は、走査面Ｒ１上における走査光Ｌ２の軌跡を模式的に示す図である。図３を用いて、投受光部１１（光源２１及び偏向素子２２）の動作について説明する。
【００３９】
本実施例においては、光源２１は、出射光Ｌ１として、点状のビーム形状のレーザ光を出射するように構成されている。また、偏向素子２２は、揺動ミラーＭＬを、第１の揺動軸Ｘ１の周りには非共振の態様で揺動させ、第２の揺動軸Ｙ１の周りには共振させつつ揺動させる。
【００４０】
例えば、制御部１４は、光源２１に対し、所定の間隔でパルス化された点状のレーザ光を生成させる駆動信号を供給する。また、制御部１４は、偏向素子２２における揺動ミラーＭＬを第１の揺動軸Ｘ１の周りに揺動させる駆動力生成部に対し、揺動部２２Ｂ及び揺動ミラーＭＬの共振周波数とは異なる周波数の駆動信号を供給する。
【００４１】
一方、例えば、制御部１４は、偏向素子２２における揺動ミラーＭＬを第１の揺動軸Ｘ１の周りに揺動させる駆動力生成部に対し、揺動部２２Ｂ及び揺動ミラーＭＬの共振周波数に対応する周波数の駆動信号を供給する。これによって、揺動ミラーＭＬは、第１の揺動軸Ｘ１の周りには低速で（長い揺動周期で）揺動し、第２の揺動軸Ｙ１の周りには高速で（短い揺動周期で）揺動する。
【００４２】
従って、本実施例においては、投受光部１１は、走査領域Ｒ０に対し、偏向素子２２における揺動ミラーＭＬの第２の揺動軸Ｙ１周りの変位方向に対応する方向である第２の方向Ｄ２を主走査方向とし、偏向素子２２における揺動ミラーＭＬの第１の揺動軸Ｘ１周りの変位方向に対応する方向である第１の方向Ｄ１を副走査方向とするラスタースキャンを行う。
【００４３】
従って、偏向素子２２から走査面Ｒ１を見たとき、走査光Ｌ２は、図３に示すような軌跡ＴＲを描くように偏向されつつ投光される。すなわち、投受光部１１は、光源２１によって生成された出射光Ｌ１を第２の方向Ｄ２に沿って順次投光して走査を行い、この走査（投光動作）を第１の方向Ｄ１に沿って繰り返し行うような走査態様を有する。
【００４４】
次に、図４を用いて、透光部１２について説明する。透光部１２は、走査光Ｌ２の光軸（本実施例においては走査面Ｒ１の中心を通る走査光Ｌ２の光軸）ＬＸ上の領域に頂部１２Ｔを有するように屈曲している。
【００４５】
なお、以下においては、第１の方向Ｄ１をｙ軸方向、第２の方向をｘ軸方向、走査光Ｌ２の光軸ＬＸに沿った方向をｚ軸方向と称する場合がある。本実施例においては、ｘ軸方向は主走査方向に対応し、ｙ軸方向は副走査方向に対応する。
【００４６】
本実施例においては、透光部１２の頂部１２Ｔは、走査光Ｌ２の光軸ＬＸ上の１点を通りかつｘ軸方向に沿って延びるように形成されている。従って、透光部１２をｙｚ平面に沿って切断した場合、透光部１２は投受光部１１側に凸形状（本実施例においてはＶ字形状）となるように屈曲した断面形状を有する。
【００４７】
また、本実施例においては、透光部１２は、頂部１２Ｔ上の領域で互いに接合され、各々が板状の形状を有する第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂを有する。第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂは、走査光Ｌ２の互いに異なる投光方向の可変範囲に配置され、反射光Ｌ３の互いに異なる光路上に配置されている。本実施例においては、第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂは、投受光部１１から見たとき、頂部１２Ｔを挟んで、ｙ軸方向に沿って並んで配置されている。
【００４８】
走査光Ｌ２は、揺動ミラーＭＬによって偏向された後、第１の部分１２Ａか第２の部分１２Ｂのいずれか一方を透過し、走査領域Ｒ０に向けて投光される。また、反射光Ｌ３は、第１の部分１２Ａか第２の部分１２Ｂのいずれか一方を透過し、投受光部１１に受光される。
【００４９】
図５は、透光部１２のｙｚ平面に沿った断面図である。図５に示すように、透光部１２の第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂの各々は、複数の板状体（層状体又は膜状体）が積層された構造を有する。
【００５０】
具体的には、本実施例においては、透光部１２の第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂの各々は、走査光Ｌ２を透過させるバンドパスフィルタ（波長選択フィルタ）である。第１の部分１２Ａは、フィルタ機能層３１が２つの支持板３２及び３３によって挟まれた構造を有する。また、第２の部分１２Ｂは、フィルタ機能層３４が２つの支持板３５及び３６によって挟まれた構造を有する。
【００５１】
例えば、フィルタ機能層３１及び３４の各々は、所定の波長の光のみを透過させるファブリペローエタロンを構成する層である。また、支持板３２、３３、３５及び３６は、走査光Ｌ２に対して透過性を有するガラスプレートである。
【００５２】
また、第１の部分１２Ａは、走査光Ｌ２が入射する入射面Ｓ１１及び走査光Ｌ２が出射する出射面Ｓ２１を有する。本実施例においては、第１の部分１２Ａにおける走査光Ｌ２の入射面Ｓ１１は、反射光Ｌ３の出射面として機能する。また、第１の部分１２Ａにおける走査光Ｌ２の出射面Ｓ２１は、反射光Ｌ３の入射面として機能する。
【００５３】
また、本実施例においては、第１の部分１２Ａの走査光Ｌ２の入射面Ｓ１１は、支持板３２におけるフィルタ機能層３１とは反対側の表面である。また、第１の部分１２Ａの走査光Ｌ２の出射面Ｓ２１は、支持板３３におけるフィルタ機能層３１とは反対側の表面である。
【００５４】
同様に、第２の部分１２Ｂは、走査光Ｌ２が入射する入射面Ｓ２１及び走査光Ｌ２が出射する出射面Ｓ２２を有する。本実施例においては、第２の部分１２Ｂにおける走査光Ｌ２の入射面Ｓ２１は、反射光Ｌ３の出射面として機能する。また、第２の部分１２Ｂにおける走査光Ｌ２の出射面Ｓ２２は、反射光Ｌ３の入射面として機能する。
【００５５】
また、本実施例においては、第２の部分１２Ｂの走査光Ｌ２の入射面Ｓ２１は、支持板３５におけるフィルタ機能層３４とは反対側の表面である。また、第２の部分１２Ｂの走査光Ｌ２の出射面Ｓ２２は、支持板３６におけるフィルタ機能層３４とは反対側の表面である。
【００５６】
図５に示すように、透光部１２の第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂは、第１の部分１２Ａにおける走査光Ｌ２（すなわち光源２１からの出射光Ｌ１）の入射面Ｓ１１と第２の部分１２Ｂにおける走査光Ｌ２の入射面Ｓ２１とがなす角度（投受光部１１側の角度）Ａ１が１８０°よりも大きくなるように配置されている。
【００５７】
また、本実施例においては、第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂは、第１の部分１２Ａにおける走査光Ｌ２（すなわち光源２１からの出射光Ｌ１）の出射面Ｓ２１と第２の部分１２Ｂにおける走査光Ｌ２の出射面Ｓ２２とがなす角度（走査領域Ｒ０側の角度）Ａ２が１８０°よりも小さくなるように配置されている。
【００５８】
また、本実施例においては、第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂの各々は、走査光Ｌ２の入射面Ｓ１１及びＳ２１の法線Ｎ１及びＮ２が走査光Ｌ２の光軸ＬＸから離れる方向に向かって延びるように配置されている。
【００５９】
図６は、透光部１２を透過する際の走査光Ｌ２の進路を模式的に示す図である。図６を用いて、透光部１２の作用について説明する。走査光Ｌ２（偏向素子２２によって偏向された光源２１からの出射光Ｌ１）は、その大部分が入射面Ｓ１１及びＳ１２からそれぞれ第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂに入射する。
【００６０】
そして、第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂに入射した走査光Ｌ２の大部分は、出射面Ｓ２１及び２２を経て、それぞれ第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂから出射される。このようにして走査光Ｌ２の大部分は透光部１２を透過する。
【００６１】
一方、走査光Ｌ２の一部は、透光部１２を透過せず、戻り光Ｌ２Ａとなって投受光部１１側に戻って来ることがある。例えば、図６に示すように、戻り光Ｌ２Ａの例としては、第１の部分１２Ａにおける走査光Ｌ２の入射面Ｓ１１によって反射された走査光Ｌ２が挙げられる。また、戻り光Ｌ２Ａの他の例としては、入射面Ｓ１１から第１の部分１２Ａに入射した後、第１の部分１２Ａの内部から出射面Ｓ２１によって反射された後、入射面Ｓ１１を透過した走査光Ｌ２である。
【００６２】
同様に、戻り光Ｌ２Ａの例としては、第２の部分１２Ｂにおける走査光Ｌ２の入射面Ｓ１２によって反射された走査光Ｌ２が挙げられる。また、戻り光Ｌ２Ａの他の例としては、入射面Ｓ１２から第２の部分１２Ｂに入射した後、第２の部分１２Ｂの内部から出射面Ｓ２２によって反射された後、入射面Ｓ１２を透過した走査光Ｌ２である。
【００６３】
これに対し、本実施例においては、透光部１２は、投受光部１１側に凸形状となるように屈曲した板状の形状を有する。従って、図６に示すように、戻り光Ｌ２Ａは、投受光部１１における偏向素子２２の揺動ミラーＭＬから逸れる方向に進む。
【００６４】
従って、戻り光Ｌ２Ａが揺動ミラーＭＬを経て受光素子２３に導かれることが抑制される。これによって、ノイズとなる戻り光Ｌ２Ａを受光することが減少し、対象物ＯＢの誤検出及び検出漏れなどが抑制される。従って、正確な測距を行うことができる。
【００６５】
また、第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂの両方は、その入射面Ｓ１１及びＳ１２の法線Ｎ１及びＮ２が走査光Ｌ２の光軸ＬＸから離れる方向に向かって延びるように配置されている。すなわち、透光部１２における走査光Ｌ２の入射面上のいずれの点から垂線を引いた場合でも、その垂線が揺動ミラーＭＬを通ることがない。従って、戻り光Ｌ２Ａが揺動ミラーＭＬに向かって進むことが確実に抑制される。従って、ノイズの発生が大きく抑制され、測距精度が向上する。
【００６６】
なお、走査光Ｌ２の入射面から引いた垂線が揺動ミラーＭＬを通らないような透光部を構成することを考慮すると、走査光Ｌ２の光軸ＬＸに対してその軸方向にかなり近い方向に傾斜した板状の透光部を構成することが考えられる。
【００６７】
しかし、この場合、当該透光部への走査光Ｌ２の入射角が非常に大きくなることで、透光部を透過した走査光Ｌ２の特性が変化する場合がある。また、透光部がｚ軸方向に大きくなることで、装置が大型化することが考えられる。これに対し、透光部１２は、板状の透光体を折り曲げたような形状を有する。従って、装置の大型化を招くことなく、また走査光Ｌ２の特性を変化させることなく、容易に戻り光Ｌ２の受光によるノイズの発生を抑制することができる。
【００６８】
また、本実施例においては、戻り光Ｌ２Ａのうち、第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂの走査光Ｌ２の入射面Ｓ１１及びＳ１２によって反射された光は、フィルタ機能層３１及び３４を透過していない光である。従って、このような光は、一度もフィルタリングされていないため、大きなノイズとなる可能性が高い。従って、透光部１２がフィルタである場合、透光部１２を設ける効果が大きい。
【００６９】
なお、透光部１２は、走査光Ｌ２を透過させる（素通りさせる）機能のみを有しており、例えば集光作用や偏向作用など、走査光Ｌ２の投光方向及び強度分布などを変化させるような光学作用を有していないことが好ましい。これによって、投受光部１１が生成した走査光Ｌ２の走査に適した特性を崩すことが抑制され、走査精度及び測距精度の低下を抑制することができる。
【００７０】
また、本実施例においては、透光部１２の第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂが波長選択フィルタからなる場合について説明した。しかし、透光部１２の第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂは、波長選択フィルタからなる場合に限定されない。例えば、第１の部分１２Ａ又は１２Ｂは、走査光Ｌ２を透過させるのみのガラスプレート又はプラスチックプレートであってもよい。また、第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂは、互いに異なる透過波長域を有するバンドパスフィルタであってもよい。
【００７１】
また、第１又は第２の部分１２Ａ又は１２Ｂは、波長板であってもよい。この場合、第１又は第２の部分１２Ａ又は１２Ｂは、フィルタ機能層３１又は３４に代えて、偏光機能層を有していればよい。
【００７２】
なお、第１又は第２の部分１２Ａ又は１２Ｂが波長板からなる場合、戻り光Ｌ２Ａのうち、走査光Ｌ２の出射面Ｓ２１及びＳ２２によって反射された走査光Ｌ２、すなわち偏光機能層を２回通過した光は、反射光Ｌ３と同様の偏光特性で投受光部１１に戻って来ることとなる。このような光は、例えば他の光学素子を配置したとしても、反射光Ｌ３（対象物ＯＢとの間を往復した走査光Ｌ２）と切り分けることが難しく、ノイズとして受光されてしまう可能性が高い。
【００７３】
従って、透光部１２、すなわち第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂが走査光Ｌ２を透過させるフィルタ又は波長板である場合、透光部１２を上記したように構成することで大きな効果を得ることができる。
【００７４】
なお、本実施例においては、投受光部１１が走査領域Ｒ０を走査する機能を有する場合について説明した。しかし、投受光部１１の構成はこれに限定されない。投受光部１１は、出射光Ｌ１を投光し、対象物ＯＢによって反射された当該出射光（反射光Ｌ３）を受光するように構成されていればよい。
【００７５】
また、本実施例においては、透光部１２が第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂを有する場合について説明した。しかし、透光部１２の構成はこれに限定されない。また、本実施例においては、透光部１２が走査光Ｌ２（出射光Ｌ１）の光軸ＬＸ上の領域に頂部１２Ｔを有するように屈曲している場合について説明した。透光部１２の頂部１２Ｔの位置は走査光Ｌ２の光軸ＬＸ上に領域に配置されていなくてもよい。
【００７６】
換言すれば、透光部１２は、例えば、走査光Ｌ２（又は出射光Ｌ１）の光路上に設けられ、出射光Ｌ１を透過させる特性を有し、走査光Ｌ２の入射面（例えば入射面Ｓ１１及びＳ１２の全体）が投受光部１１側に凸形状となるように屈曲した板状の形状を有していればよい。
【００７７】
このように、本実施例においては、測距装置１０は、出射光（出射光Ｌ１又は走査光Ｌ２）を投光し、対象物ＯＢによって反射された当該出射光（反射光Ｌ３）を受光する投受光部１１と、当該出射光の光路上に設けられ、当該出射光に対して透過性を有する板状の透光部１２と、投受光部１１による当該出射光の受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離を測定する測距部１３と、を有する。また、透光部１２は、投受光部１１側に凸形状となるように屈曲している。従って、装置内に留まる光の受光を抑制し、正確な投受光及び測距を行うことが可能な測距装置１０を提供することができる。
【００７８】
また、測距装置１０は、測距部１３を有していなくてもよい。例えば、投受光部１１による反射光Ｌ３の受光結果は、測距用途以外の用途、例えば単純な検出用途にも使用されることができる。測距装置１０は、測距部１３を有していない場合、投受光部１１及び透光部１２からなる投受光装置を構成する。
【００７９】
例えば、当該投受光装置は、出射光（出射光Ｌ１又は走査光Ｌ２）を投光し、対象物ＯＢによって反射された当該出射光（反射光Ｌ３）を受光する投受光部１１と、当該出射光の光路上に設けられ、当該出射光に対して透過性を有する板状の透光部１２と、を有し、透光部１２は、投受光部１１側に凸形状となるように屈曲している。従って、装置内に留まる光の受光を抑制し、正確な投受光を行うことが可能な投受光装置を提供することができる。
【００８０】
また、透光部１２は、上記した形状を有し、投受光部１１に対して上記したように配置されることで、投受光部１１は正確な投受光を行うことができる。すなわち、透光部１２は、投受光装置に付加される透光装置を構成することで、当該投受光装置の動作に対して上記したような有益な機能を果たすことができる。
【００８１】
すなわち、例えば、当該透光装置は、投受光装置が対象物ＯＢに向けて投光する出射光Ｌ１及び対象物ＯＢによって反射された当該出射光Ｌ１を透過させる透光装置であって、板状の形状を有し、投受光装置側に凸形状となるように屈曲した透光部１２を有する。これによって、投受光装置と対象物ＯＢとの間の出射光Ｌ１の光路上に設けられ、光が投光部から投光されて対象物ＯＢを経由することなく受光部に受光されることを確実に抑制することが可能な透光装置を提供することができる。
【実施例２】
【００８２】
図７は、実施例２に係る測距装置１０Ａの構成を示す図である。測距装置１０Ａは、投受光部１１Ａの構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。本実施例においては、投受光部１１Ａは、線状の断面形状を有する光を走査光Ｌ２として投光するように構成されている。
【００８３】
本実施例においては、光源２１がｘ軸方向に細長く延びる線状のビーム形状を有するレーザ光を出射光Ｌ１として出射するように構成されている。また、投受光部１１Ａは、線状の出射光Ｌ１をｙ軸方向に沿って偏向しつつ走査光Ｌ２として投光するように構成されている。すなわち、本実施例においては、投受光部１１Ａは、ｙ軸方向に沿ってのみ投光方向を変化させながら走査領域Ｒ０に対して１軸スキャンを行う。
【００８４】
本実施例のように、線状のビーム形状で走査光Ｌ２を投光する場合であっても、透光部１２が投受光部１１Ａと対象物ＯＢとの間の走査光Ｌ２の光路上に設けられていることで、透光部１２によって戻り光Ｌ２Ａを投受光部１１Ａから逸らすことができる。すなわち、種々の態様の出射光Ｌ１に対し、装置内に留まる光の受光を抑制し、正確な投受光及び測距を行うことが可能な測距装置１０Ａ（又は投受光装置）を提供することができる。
【実施例３】
【００８５】
図８は、実施例３に係る測距装置１０Ｂの構成を示す図である。測距装置１０Ｂは、透光部１５の構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。透光部１５は、湾曲した板状の第１及び第２の部分１５Ａ及び１５Ｂを有する。
【００８６】
具体的には、実施例１の測距装置１０においては、透光部１２の第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂの各々は、平板形状を有する場合について説明した。しかし、本実施例に示すように、透光部１５においては、第１及び第２の部分１５Ａ及び１５Ｂの各々は、湾曲している。
【００８７】
また、本実施例においては、第１及び第２の部分１５Ａ及び１５Ｂの各々は、透光部１２の頂部１２Ｔをｚ軸方向において走査領域Ｒ０側（対象物ＯＢ側）に窪ませたような形状を有する。本実施例においては、透光部１２の頂部１２Ｔがｙ軸方向から見たときに走査領域Ｒ０側に凸となるような曲線形状を有する。
【００８８】
透光部１５においても、透光部１２と同様に、ｙｚ平面に沿った断面を見たとき、投受光部１１側に凸形状となるようにＶ字状に屈曲した形状を有する。また、ｙｚ平面に沿った透光部１５の断面を見たとき、第１の部分１５Ａの走査光Ｌ２の入射面と第２の部分１５Ｂの走査光Ｌ２の入射面とがなす角度は１８０°よりも大きい。従って、装置内に留まる光の受光を抑制し、正確な投受光及び測距を行うことが可能な測距装置１０Ｂ（又は投受光装置）を提供することができる。
【実施例４】
【００８９】
図９は、実施例４に係る測距装置１０Ｃの構成を示す図である。測距装置１０Ｃは、透光部１６の構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。透光部１６は、湾曲した板状の第１及び第２の部分１６Ａ及び１６Ｂを有する。
【００９０】
本実施例においては、透光部１６の第１及び第２の部分１６Ａ及び１６Ｂの各々は、ｘ軸方向に沿って延びる円筒の側面をなすように湾曲している。また、第１及び第２の部分１６Ａ及び１６Ｂは、ｘ軸方向から見たときに走査領域Ｒ０側に凸となるような曲面形状を有する。また、透光部１６のｙｚ平面に沿った断面を見たとき、透光部１６は、第１及び第２の部分１６Ａ及び１６Ｂの各々の入射面がなす角度が頂部に向かって徐々に大きくなるように尖った形状を有する。
【００９１】
透光部１６においても、ｙｚ平面に沿った断面を見たとき、投受光部１１側に凸形状となるように屈曲した板状の形状を有する。また、ｙｚ平面に沿った透光部１６の断面を見たとき、第１の部分１６Ａの走査光Ｌ２の入射面と第２の部分１６Ｂの走査光Ｌ２の入射面とがなす角度は１８０°よりも大きい。従って、装置内に留まる光の受光を抑制し、正確な投受光及び測距を行うことが可能な測距装置１０Ｃ（又は投受光装置）を提供することができる。
【実施例５】
【００９２】
図１０は、実施例５に係る測距装置１０Ｄの構成を示す図である。図１１は、測距装置１０Ｄのｙｚ平面に沿った断面図である。測距装置１０Ｄは、透光部１７の構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。透光部１７は、頂部１２Ｔ上に走査光Ｌ２を吸収する吸収部１７Ａを有する。吸収部１７Ａは、例えば、頂部１２Ｔ上に亘って設けられ、走査光Ｌ２（出射光Ｌ１）に対して吸収性を有する膜からなる。
【００９３】
本実施例においては、頂部１２Ｔに向かって進んだ走査光Ｌ２は、吸収部１７Ａによって吸収されるか減衰される。例えば、頂部１２Ｔは、透光部１２の製造工程を考慮すると、わずかに曲面形状を有している場合、わずかに粗面となっている場合、又は尖っている場合がある。この場合、頂部１２Ｔに入射した走査光Ｌ２が散乱又は反射して戻り光Ｌ２Ａとなった後、戻り光Ｌ２Ａは、投受光部１１（揺動ミラーＭＬ）に向かって進む場合がある。
【００９４】
吸収部１７Ａは、この検出素子２３に導かれ得るわずかな戻り光Ｌ２Ａを吸収するように構成されている。従って、戻り光Ｌ２Ａによるノイズの発生を大きく抑制することができる。従って、装置内に留まる光の受光を抑制し、正確な投受光及び測距を行うことが可能な測距装置１０Ｄ（又は投受光装置）を提供することができる。
【実施例６】
【００９５】
図１２は、実施例６に係る測距装置１０Ｅの構成を示す図である。図１２は、測距装置１０Ｅにおける透光部１８のｙｚ平面に沿った断面図である。測距装置１０Ｅは、透光部１８の構成を除いては、測距部１０と同様の構成を有する。
【００９６】
本実施例においては、透光部１８は、ｚ軸方向に沿って互いに分離された第１及び第２の部分１８Ａ及び１８Ｂを有する。本実施例においても、透光部１８は、第１の部分１８Ａにおける走査光Ｌ２の入射面Ｓ１１と、第２の部分１８Ｂにおける走査光Ｌ２の入射面Ｓ１２とがなす投受光部１１側の角度Ａ１は、１８０°よりも大きくなるように配置されている。
【００９７】
なお、透光部１８のように第１及び第２の部分１８Ａ及び１８Ｂが分離されている場合、入射面Ｓ１１及びＳ１２がなす角度Ａ１は、例えば、ｙｚ平面に沿った透光部１８の断面を見たときの入射面Ｓ１１と走査光Ｌ２の光軸ＬＸとがなす投受光部１１側の角度Ａ１１と、入射面Ｓ１２と走査光Ｌ２の光軸ＬＸとがなす投受光部１１側の角度Ａ１２との和として定義することができる。
【００９８】
また、本実施例においても、透光部１８は、第１の部分１８Ａにおける走査光Ｌ２の出射面Ｓ２１と、第２の部分１８Ｂにおける走査光Ｌ２の出射面Ｓ２２とがなす対象物ＯＢ側の角度Ａ２は、１８０°よりも小さくなるように配置されている。
【００９９】
なお、当該角度Ａ２は、例えば、ｙｚ平面に沿った透光部１８の断面を見たときの出射面Ｓ２１と走査光Ｌ２の光軸ＬＸとがなす対象物ＯＢ側の角度Ａ２１と、出射面Ｓ２２と走査光Ｌ２の光軸ＬＸとがなす対象物ＯＢ側の角度Ａ２２との和として定義することができる。
【０１００】
このように、例えば、測距装置１０Ｅ（又は投受光装置）は、出射光Ｌ１を投光し、対象物ＯＢによって反射された当該出射光Ｌ１を受光する投受光部１１と、当該出射光Ｌ１の光路上に設けられ、当該出射光Ｌ１に対して透過性を有する板状の第１及び第２の部分１８Ａ及び１８Ｂを含む透光部１８と、を有する。また、第１及び第２の部分１８Ａ及び１８Ｂは、第１の部分１８Ａにおける当該出射光Ｌ１が入射する入射面Ｓ１１と第２の部分１８Ｂにおける当該出射光Ｌ１が入射する入射面Ｓ１２とがなす投受光部１１側の角度Ａ１が１８０°よりも大きくなるように配置されている。従って、装置内に留まる光の受光を抑制し、正確な投受光及び測距を行うことが可能な測距装置１０Ｅ（又は投受光装置）を提供することができる。
【実施例７】
【０１０１】
図１３は、実施例７に係る測距装置１０Ｆの構成を示す図である。図１３は、測距装置１０Ｆにおけるｙｚ平面に沿った透光部１９の断面図である。測距装置１０Ｆは、透光部１９の構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。透光部１９は、第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂの対象物ＯＢ側に走査光Ｌ２を透過させる第３の部分１９Ａを追加した場合に相当する構成を有する。
【０１０２】
本実施例においては、第３の部分１９Ａは、板状部である第１及び第２の部分１２Ａ及び１２Ｂにおける走査光Ｌ２の出射面Ｓ２１及びＳ２２に接合され、走査光Ｌ２の光軸ＬＸに対して垂直な走査光Ｌ２の出射面Ｓ３を有する。
【０１０３】
本実施例のように、走査光Ｌ２の入射面が投受光部１１側に凸形状となるように屈曲していれば、透光部１９の全体として板状の形状を有していなくてもよい。すなわち、例えば、透光部１９は、出射光Ｌ１の光路上に設けられ、当該出射光Ｌ１に対して透過性を有していればよい。また、透光部１９は、出射光Ｌ１の入射面が入射面Ｓ１１及び入射面Ｓ１２のように投受光部１１側に凸形状となるように屈曲していればよい。
【０１０４】
さらに、透光部１９は、当該凸形状の入射面の外側に、種々の形状及び配置でさらに他の走査光Ｌ２の入射面（図示せず）を有していてもよい。すなわち、透光部１９のうち、走査光Ｌ２の入射面のいずれかの領域、例えば走査光Ｌ２の光軸ＬＸ上又は最も走査光Ｌ２の光軸ＬＸに近い側に設けられた走査光Ｌ２の入射面の領域が投受光部１１側に凸形状となるように屈曲していれば、一定のノイズ低減効果を得ることができる。
【０１０５】
従って、例えば、測距装置１０Ｆ（投受光装置）は、出射光Ｌ１を投光し、対象物ＯＢによって反射された当該出射光Ｌ１を受光する投受光部１１と、出射光Ｌ１の光路上に設けられ、当該出射光Ｌ１に対して透過性を有する透光部１９と、を有し、透光部１９は、出射光Ｌ１の入射面が入射面Ｓ１１及び入射面Ｓ１２のように投受光部１１側に凸形状となるように屈曲していればよい。
【０１０６】
また、透光部１９が複数の走査光Ｌ２の入射面を区別可能に有するような多面体形状を有する場合、当該複数の入射面のうちのいずれか２つの入射面（例えば走査光Ｌ２の光軸ＬＸを挟んで対称的に配置された２つの入射面）を取り出したとき、その２つの入射面がなす投受光部１１側の角度が角度Ａ１のように１８０°よりも大きくなるように透光部１９が構成されていればよい。
【０１０７】
従って、例えば、測距装置１０Ｆ（投受光装置）は、出射光Ｌ１を投光し、対象物ＯＢによって反射された当該出射光Ｌ１を受光する投受光部１１と、出射光Ｌ１の光路上に設けられ、当該出射光Ｌ１に対して透過性を有し、当該出射光Ｌ１が入射する複数の入射面を有する透光部１９と、を有し、透光部１９は、当該複数の入射面のうちの当該出射光Ｌ１の光軸ＬＸを挟んで対称的に配置された２つの入射面がなす投受光部１１側の角度が角度Ａ１のように１８０°よりも大きくなるように配置されていればよい。これによって、装置内に留まる光の受光を抑制し、正確な投受光及び測距を行うことが可能な測距装置１０Ｆ（又は投受光装置）を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ  測距装置
１１、１１Ａ  投受光部
１２、１５〜１９  透光部
【図１】
2020016523.tif 000003
【図２】
2020016523.tif 000004
【図３】
2020016523.tif 000005
【図４】
2020016523.tif 000006
【図５】
2020016523.tif 000007
【図６】
2020016523.tif 000008
【図７】
2020016523.tif 000009
【図８】
2020016523.tif 000010
【図９】
2020016523.tif 000011
【図１０】
2020016523.tif 000012
【図１１】
2020016523.tif 000013
【図１２】
2020016523.tif 000014
【図１３】
2020016523.tif 000015