(57)【要約】【課題】素子温度の変化に対して光検出器の増倍率を精度よく安定化させることができ、以って、高い測距精度を安定して維持できる光測距装置を提供する。【解決手段】測距用光源２からのレーザ光を、ビームスプリッタ６，７を介して発光モニタ用光検出器（フォトダイオードＰＤ）９に受光させ、更に、ビームスプリッタ６，７及び反射ミラー１１を介して測距用光検出器（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）４に受光させる。そして、発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９の出力Ｖｏと測距用光検出器（ＡＰＤ）４の出力Ｖｘとの比（増倍率）Ｍｘを求め、前記比（増倍率）Ｍｘが目標値Ｍに近づくように、測距用光検出器（ＡＰＤ）４のバイアス電圧を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス電圧を印加することにより増倍作用を持つ測距用光検出器と、測定対象物に向けて光を放射する測距用光源とを備え、前記測距用光源から前記測定対象物に向けた光の放射タイミングと、前記測定対象物からの反射光を前記測距用光検出器が受光した受光タイミングとの時間差に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定する光測距装置において、
前記測距用光検出器に対して一定強度の基準光を受光させる基準光モニタ手段と、
前記基準光の受光時における前記測距用光検出器の出力が目標値になるように、前記バイアス電圧を補正するバイアス電圧補正手段と、
を設けたことを特徴とする光測距装置。
【請求項２】
前記基準光モニタ手段が、前記測距用光源から測定対象物に向けて放射される光を分岐させて前記測距用光検出器に対し前記基準光として受光させることを特徴とする請求項１記載の光測距装置。
【請求項３】
前記測距用光源から放射される光の強度を一定に調整する光強度調整手段を備えることを特徴とする請求項２記載の光測距装置。
【請求項４】
前記測距用光源から放射された光を検出する発光モニタ用光検出器を備え、該発光モニタ用光検出器の出力に基づいて、前記光の放射タイミングを示す計時スタートパルスを生成する構成であって、
前記光強度調整手段が、前記発光モニタ用光検出器で検出される光の強度が一定になるように、前記測距用光源の駆動信号を補正することを特徴とする請求項３記載の光測距装置。
【請求項５】
前記測距用光源から放射された光を検出する発光モニタ用光検出器を備え、該発光モニタ用光検出器の出力に基づいて、前記光の放射タイミングを示す計時スタートパルスを生成する構成であって、
前記バイアス電圧補正手段が、前記発光モニタ用光検出器の出力と、前記測距用光検出器の出力との比が目標値になるように、前記バイアス電圧を補正することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の光測距装置。
【請求項６】
前記測距用光源とは別に、増倍モニタ用光源を備え、
前記基準光モニタ手段が、前記増倍モニタ用光源から放射された光を前記基準光として前記測距用光検出器に受光させることを特徴とする請求項１記載の光測距装置。
【請求項７】
前記基準光モニタ手段が、前記測定用光源からの光が前記測距用光検出器に受光される時間帯以外において、前記増倍モニタ用光源からの光を前記測距用光検出器に受光させ、前記バイアス電圧補正手段が、時間帯に基づいて、前記測距用光検出器の出力を、前記増倍モニタ用光源からの光の検出出力と、前記測定対象物から反射した光の検出出力とに分離することを特徴とする請求項６記載の光測距装置。
【請求項８】
前記基準光モニタ手段が、前記測距用光源における発光パターンと相関のない発光パターンに前記増倍モニタ用光源を変調し、前記バイアス電圧補正手段が、前記発光パターンの違いに基づいて、前記測距用光検出器の出力を、前記増倍モニタ用光源からの光の検出出力と、前記測定対象物から反射した光の検出出力とに分離することを特徴とする請求項６記載の光測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物から反射した光を、バイアス電圧を印加することにより増倍作用を持つ光検出器で検出する光測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光測距装置として、特許文献１に開示されるように、測定対象物に向けてレーザ光を放射し、レーザ光を放射したタイミングと、測定対象物から反射したレーザ光が受光されたタイミングとの時間差を測定することにより、測定対象物までの距離を測定する装置が知られている。前記光測距装置では、測定対象物から反射した微弱な光を高感度で検出する光検出器として、バイアス電圧を印加することにより増倍作用を持つ光検出器（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３０９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記光検出器（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）における増倍率は、素子温度によって変化するため、素子温度の変化が発生すると、反射光強度に依存せずに光検出器の出力レベルが変化し、これによって受光判定のタイミングにずれが生じ、測定誤差を生じることがあった。ここで、例えば、素子温度と増倍率を一定にするためのバイアス電圧との相関を予めテーブル化しておき、前記テーブルを参照してそのときの素子温度に対応するバイアス電圧を決定するようにすれば、前記増倍率を安定化させることが可能である。
【０００５】
しかし、素子温度と増倍率との相関は光検出器毎に固体差があるため、共通のテーブルに基づいてバイアス電圧を設定させると、増倍率を精度よく安定化させることができず、光検出器毎に前記テーブルを設定する必要が生じる。また、増倍率に相関する素子温度を高精度に検出することは難しく、素子温度の検出誤差によってバイアス電圧が適正値からずれて設定され、増倍率が変化してしまうという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記問題点に着目してなされたものであり、素子温度の変化に対して光検出器の増倍率を精度よく安定化させることができ、以って、高い測距精度を安定して維持できる光測距装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、請求項１に係る発明は、バイアス電圧を印加することにより増倍作用を持つ測距用光検出器と、測定対象物に向けて光を放射する測距用光源とを備え、前記測距用光源から前記測定対象物に向けた光の放射タイミングと、前記測定対象物からの反射光を前記測距用光検出器が受光した受光タイミングとの時間差に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定する光測距装置において、前記測距用光検出器に対して一定強度の基準光を受光させる基準光モニタ手段と、前記基準光の受光時における前記測距用光検出器の出力が目標値になるように、前記バイアス電圧を補正するバイアス電圧補正手段と、を設ける構成とした。
【０００８】
かかる構成では、測距用光検出器に対して一定強度の基準光を受光させることで、所望の増倍率での検出出力が一義的に決まり、この検出出力を目標値として、実際の検出出力が前記目標値になるようにバイアス電圧を補正すれば、前記所望の増倍率が得られるバイアス電圧に補正されることになる。従って、素子温度の変化による増倍率の変動が、基準光の受光させたときの検出出力に基づいて修正され、増倍率が安定化する。
【０００９】
請求項１の構成において、請求項２のように、前記基準光モニタ手段が、前記測距用光源から測定対象物に向けて放射される光を分岐させて前記測距用光検出器に対し前記基準光として受光させることができる。この場合、測距用光源から放射される光を、基準光として測距用光検出器に受光させ、そのときの検出出力が目標値になるようにバイアス電圧を補正するから、基準光を放射させるための専用の光源を必要とせずに、適正なバイアス電圧に補正させることができる。
【００１０】
請求項２の構成において、請求項３のように、前記測距用光源から放射される光の強度を一定に調整する光強度調整手段を備えるとよい。この場合、測距用光源から放射される光の強度が変化すると、この光強度の変化による検出出力の変化を、温度変化による増倍率の変化として誤検出することになるので、測距用光源から放射される光の強度を一定に調整し、測距用光検出器の検出出力が、測距用光源から放射される光の強度変化で変化することなく、温度変化による増倍率の変化で変動するようにする。
【００１１】
請求項３の構成において、請求項４のように、前記測距用光源から放射された光を検出する発光モニタ用光検出器を備え、該発光モニタ用光検出器の出力に基づいて、前記光の放射タイミングを示す計時スタートパルスを生成する構成であって、前記光強度調整手段が、前記発光モニタ用光検出器で検出される光の強度が一定になるように、前記測距用光源の駆動信号を補正するとよい。
【００１２】
この場合、発光モニタ用光検出器が、測距用光源から放射された光を検出すると、これに基づいて光の放射タイミングを示す計時スタートパルスを生成され、この計時スタートパルスに基づいて、測定対象物から反射した光が受光されるタイミングまでの時間計測がなされるが、発光モニタ用光検出器では、測距用光源から放射された光の強度も検出するので、発光モニタ用光検出器で検出された光強度に基づいて、測距用光源の駆動信号を補正し、測距用光源から測定対象物に向けて放射される光の強度を一定とする。
【００１３】
また、請求項２〜４のいずれか１つに記載の構成において、請求項５のように、前記測距用光源から放射された光を検出する発光モニタ用光検出器を備え、該発光モニタ用光検出器の出力に基づいて、前記光の放射タイミングを示す計時スタートパルスを生成する構成であって、前記バイアス電圧補正手段が、前記発光モニタ用光検出器の出力と、前記測距用光検出器の出力との比が目標値になるように、前記バイアス電圧を補正するとよい。
【００１４】
この場合、発光モニタ用光検出器と測距用光検出器とは、共に測距用光源から放射された光を検出するから、両検出器における出力の違いは、測距用光検出器が増倍作用を持つことによって発生し、検出出力の比は、測距用光検出器における増倍率を示すことになるので、検出出力の比に基づいてバイアス電圧を補正することで、増倍率を安定化させることができる。
【００１５】
また、請求項１の構成において、請求項６のように、前記測距用光源とは別に、増倍モニタ用光源を備え、前記基準光モニタ手段が、前記増倍モニタ用光源から放射された光を前記基準光として前記測距用光検出器に受光させるようにしてもよい。この場合、測距用光源とは別に、増倍モニタ用光源を備え、この増倍モニタ用光源から放射された光を前記測距用光検出器に受光させ、そのときの前記測距用光検出器の出力が目標値になるように、バイアス電圧を補正する。
【００１６】
請求項６の構成において、請求項７のように、前記基準光モニタ手段が、前記測定用光源からの光が前記測距用光検出器に受光される時間帯以外において、前記増倍モニタ用光源からの光を前記測距用光検出器に受光させ、前記バイアス電圧補正手段が、時間帯に基づいて、前記測距用光検出器の出力を、前記増倍モニタ用光源からの光の検出出力と、前記測定対象物から反射した光の検出出力とに分離することができる。
【００１７】
この場合、測定対象物から反射した光が測距用光検出器に受光される時間帯と、増倍モニタ用光源からの光が測距用光検出器に受光される時間帯とが異なるので、そのときの時間が、いずれの光を受光するタイミングであるかによって、測距用光検出器の出力が、測定対象物から反射した光を検出したものであるのか、増倍モニタ用光源からの光を検出したものであるのかを判別する。
【００１８】
また、請求項６の構成において、請求項８のように、前記基準光モニタ手段が、前記測距用光源における発光パターンと相関のない発光パターンに前記増倍モニタ用光源を変調し、前記バイアス電圧補正手段が、前記発光パターンの違いに基づいて、前記測距用光検出器の出力を、前記増倍モニタ用光源からの光の検出出力と、前記測定対象物から反射した光の検出出力とに分離することができる。この場合、測距用光源の発光パターンと、増倍モニタ用光源の発光パターンとが異なるので、この発光パターンの違いから、測距用光検出器の出力が、測定対象物から反射した光を検出したものであるのか、増倍モニタ用光源からの光を検出したものであるのかを判別する。
【発明の効果】
【００１９】
かかる光測距装置によると、素子温度の検出結果を用いることなく、そのときの温度条件で所期の増倍率が得られるバイアス電圧に補正することができ、温度変化があっても測距用光検出器における増倍率を安定化でき、高い測距精度を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の光測距装置を示すブロック図
【図２】同上第１実施形態の測距用光検出器（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）においてバイアス電圧を一定にした場合の素子温度と増倍率との相関を示す図
【図３】同上第１実施形態の測距用光検出器（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）において増倍率を一定にするためのバイアス電圧を素子温度毎に示す図
【図４】同上第１実施形態におけるバイアス電圧の補正処理の流れを示すフローチャート
【図５】本発明の第２実施形態の光測距装置を示すブロック図
【図６】本発明の第３実施形態の光測距装置を示すブロック図
【図７】同上第３実施形態におけるバイアス電圧の補正処理の流れを示すフローチャート
【図８】同上第３実施形態における検出出力の分離方法の一例としての時分割多重方式を示す図
【図９】同上第３実施形態における検出出力の分離方法の一例としての周波数分割多重方式を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る光測距装置の第１実施形態を示す。図１に示す光測距装置１は、測距用光源（半導体レーザ）２と、測定対象物３から反射したレーザ光を検出する測距用光検出器（受光素子）４とを備え、前記測定対象物３に向けたレーザ光の放射タイミングと前記測距用光検出器４における受光タイミングとの時間差に基づいて、前記測定対象物３までの距離を測定する装置である。
【００２２】
前記測距用光源２から周期的に放射されるレーザ光は、投光光学系（レンズ・スキャナなどを含む）５を介した後、ビームスプリッタ６で２方向に分岐し、一方（プローブ光）が測定対象物３に向けて投光され、他方（モニタ光）がビームスプリッタ７に入射する。前記ビームスプリッタ７で２方向に分岐されるレーザ光のうちの一方は、発光モニタ光学系８を介して、発光モニタ用光検出器（受光素子）９に受光される。
【００２３】
前記発光モニタ用光検出器９は、光起電力効果を有する光電子デバイスであるフォトダイオードＰＤを備え、受光したレーザ光強度に応じた電圧を検出出力として発生する。前記発光モニタ用光検出器９でレーザ光を検出したタイミングが、測定対象物３に向けたレーザ光の放射タイミングとして判定され、該判定に基づいて計時スタートパルスが生成される。一方、前記測定対象物３で反射したレーザ光は、受光光学系１０を介して測距用光検出器４に受光される。
【００２４】
前記測距用光検出器４は、バイアス電圧を印加することにより増倍作用を持つアバランシェフォトダイオードＡＰＤを備え、測定対象物３で反射したレーザ光（プローブ光）の強度に応じた電圧を検出出力として発生する。そして、測距用光検出器（ＡＰＤ）４が測定対象物３で反射したレーザ光を検出すると、この受光タイミングにおいて計時ストップパルスが生成され、前記計時スタートパルスから計時ストップパルスまでの時間が、前記測定対象物３に向けたレーザ光の放射タイミングと前記測距用光検出器（ＡＰＤ）４における反射光の受光タイミングとの時間差として計測され、前記時間とレーザ光の伝播速度とに基づいて測定対象物（被測定物）３までの距離が検出される。
【００２５】
前記ビームスプリッタ７で分岐されるレーザ光のうち一方は、前述のように、発光モニタ用光検出器９に受光され、他方は、反射ミラー１１で反射して前記受光光学系１０に入射し、測距用光検出器（ＡＰＤ）４に受光される。即ち、測距用光検出器（ＡＰＤ）４には、ビームスプリッタ６，７及び反射ミラー１１によって、測距用光源２から放射された一定強度のレーザ光が一定の飛行時間（飛行距離）で直接的に受光され、また、測定対象物３で反射したレーザ光が受光される。
【００２６】
ここで、前記測定対象物３で反射して測距用光検出器（ＡＰＤ）４に受光されるレーザ光の強度は、測定対象物３までの距離が長くなるほど弱くなり、この微弱な反射光を高感度で検出する必要があるため、前述のように、測距用光検出器４を構成する受光素子として、バイアス電圧を印加することにより増倍作用を持つアバランシェフォトダイオードＡＰＤを用いている。
【００２７】
しかし、前記アバランシェフォトダイオードＡＰＤは、一定のバイアス電圧を印加した場合、図２に示すように、そのときの素子温度に応じて増倍率が変化する。図２は、バイアス電圧を一定とした場合のアバランシェフォトダイオードＡＰＤの素子温度と増倍率との相関の一例を示し、素子温度の上昇に応じて増倍率が低下する特性を示している。温度変化によってアバランシェフォトダイオードＡＰＤの増倍率が変化することで、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の出力電圧の大きさが変化すると、例えば、出力電圧と閾値との比較に基づいて受光タイミングを検出する場合に、検出される受光タイミングにずれが生じ、測距結果にばらつきが生じてしまう。
【００２８】
そこで、第１実施形態では、前述のように、測距用光源２から放射されたレーザ光を、ビームスプリッタ６，７及び反射ミラー１１によって測距用光検出器（ＡＰＤ）４に直接的に受光させ、このときの測距用光検出器（ＡＰＤ）４の出力と、同じく測距用光源２から放射されたレーザ光を直接的に受光する発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９の出力とを対比させることで、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の増倍率を求め、この増倍率が目標値になるように、前記アバランシェフォトダイオードＡＰＤのバイアス電圧を補正する（バイアス電圧補正手段）。
【００２９】
即ち、測距用光源２から放射されたレーザ光を、ビームスプリッタ６，７及び反射ミラー１１を介して、一定強度の基準光として測距用光検出器（ＡＰＤ）４に受光させるものであり、前記測距用光源２，ビームスプリッタ６，７及び反射ミラー１１によって、測距用光検出器（ＡＰＤ）４に対して一定強度の基準光を受光させる基準光モニタ手段が構成される。
【００３０】
上記バイアス電圧の補正を行うための構成（バイアス電圧補正手段）として、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の出力電圧Ｖｘと、発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９の出力電圧Ｖｏとの比率（増倍率）Ｍｘを演算する比率演算部１２、前記比率（増倍率）Ｍｘの目標値Ｍを記憶する目標値記憶部１３、前記比率演算部１２で演算された比率（増倍率）Ｍｘと、前記目標値記憶部１３に記憶されている目標値Ｍとを比較し、バイアス電圧の増減要求信号（エラー信号）を出力する比較部１４と、該比較部１４から出力されるバイアス電圧の増減要求信号に基づいて、前記測距用光検出器（ＡＰＤ）４に印加するバイアス電圧を変更するバイアス回路１５と、を備えている。前記目標値Ｍとしては、測距用光検出器（ＡＰＤ）４におけるＳＮ比が最大になる値を設定することが好ましい。
【００３１】
尚、前記測距用光検出器（ＡＰＤ）４には、ビームスプリッタ６，７及び反射ミラー１１によって導かれる、測距用光源２から放射されたレーザ光（基準光）と、測定対象物３から反射してきたレーザ光（測定光）とが受光されるが、ビームスプリッタ６，７及び反射ミラー１１によって直接的に導かれるレーザ光は、測定対象物３から反射してきたレーザ光よりも早いタイミングで測距用光検出器（ＡＰＤ）４に受光され、かつ、放射タイミングから一定時間後に測距用光検出器（ＡＰＤ）４に受光される。
【００３２】
このため、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の出力電圧が、ビームスプリッタ６，７及び反射ミラー１１によって導かれたレーザ光（基準光）を検出した出力であるのか、測定対象物３から反射してきたレーザ光を検出した出力であるかは、放射タイミングからの時間差に基づいて判別できる。従って、前記比率演算部１２では、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の出力電圧から、ビームスプリッタ６，７及び反射ミラー１１によって導かれたレーザ光（基準光）を検出した出力電圧Ｖｘを抽出し、この出力電圧Ｖｘと発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９の出力電圧Ｖｏとの比率を演算する。前記出力電圧Ｖｘは、一定強度のレーザ光（基準光）を検出した値であるから、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの増倍率が一定であれば一定値になる。
【００３３】
アバランシェフォトダイオードＡＰＤの内部増倍作用による高い受光感度によって、発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９の出力電圧Ｖｏに対し、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の出力電圧Ｖｘはより高い値となり、両者の比Ｍｘ＝Ｖｘ／Ｖｏは、発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９の受光感度を基準とした場合の測距用光検出器（ＡＰＤ）４の受光感度、換言すれば、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の増倍率Ｍｘを示すことになる。そして、前記測距用光検出器（ＡＰＤ）４の増倍率Ｍｘは、素子温度の変化に応じて変化するので、目標値記憶部１３に記憶されている目標の増倍率Ｍと、前記出力電圧比として求めた増倍率Ｍｘとを、前記比較部１４で比較させる。
【００３４】
図２に示したように、例えば、バイアス電圧一定の状態で測距用光検出器（ＡＰＤ）４の素子温度が上昇すると、増倍率Ｍｘは低下し、また、増倍率Ｍｘはバイアス電圧を高くすることで増大する。従って、素子温度の上昇による増倍率Ｍｘの低下を抑制して増倍率Ｍｘを目標値Ｍ付近に維持するためには、図３に示すように、素子温度の上昇に対してバイアス電圧を増大変化させればよく、逆に、素子温度の低下による増倍率Ｍｘの増大変化に対しては、バイアス電圧を減少変化させればよい。
【００３５】
そこで、前記比較部１４は、そのときの増倍率Ｍｘが目標値Ｍよりも低いと判断した場合、前記バイアス回路１５に対して増倍率の増大要求信号（バイアス電圧の増大要求信号）を出力し、逆に、そのときの増倍率Ｍｘが目標値Ｍよりも高いと判断した場合、前記バイアス回路１５に対して増倍率の減少要求信号（バイアス電圧の減少要求信号）を出力し、更に、そのときの増倍率Ｍｘが目標値Ｍに略一致していると判断した場合、前記バイアス回路１５に対して増倍率の維持要求信号（バイアス電圧の維持要求信号）を出力する。
【００３６】
そして、バイアス回路１５では、増倍率の増大要求信号（バイアス電圧の増大要求信号）を受けると、バイアス電圧を一定値だけ増大変化させる処理を行い、増倍率の減少要求信号（バイアス電圧の減少要求信号）を受けた場合には、バイアス電圧を一定値だけ減少変化させる処理を行い、更に、増倍率の維持要求信号（バイアス電圧の維持要求信号）を受けた場合には、バイアス電圧を現状値に維持させる。前記増倍率（バイアス電圧）の増減要求信号に対しては、出力電圧Ｖｘが検出される毎、即ち、測距用光源２からレーザ光が放射される毎に、バイアス電圧の増減を繰り返し、増倍率Ｍｘが目標値Ｍに略一致するようになった時点で、バイアス電圧の変更を停止し、バイアス電圧を一定に維持させる。
【００３７】
尚、増倍率Ｍｘの検出及びバイアス電圧の変更は、測距用光源２からレーザ光が放射される毎に行わせる必要はなく、例えば、複数の放射回数に対して１回の割合で行わせることができ、また、増倍率Ｍｘと目標値Ｍとの偏差が大きいほど、１回当たりのバイアス電圧の変更幅を大きくしたり、バイアス電圧の更新周期を短くしたりすることができる。また、前記バイアス電圧を増減変化させる一定値は、増倍率を許容ばらつき幅内で変化させるような値として予め設定し、前記許容ばらつき幅内であれば、バイアス電圧の維持要求が発生するように増倍率の判定を行わせ、増倍率が目標値付近でハンチングすることを抑制するとよい。
【００３８】
図４は、上記バイアス電圧の補正処理の流れを示すフローチャートである。まず、測距用光源２からレーザ光が放射されると（ステップＳ１０１）、該レーザ光がビームスプリッタ６，７によって発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９に受光され、前記レーザ光の検出出力Ｖｏが求められる（ステップＳ１０２）。また、前記測距用光源２から放射されたレーザ光は、ビームスプリッタ６，７及び反射ミラー１１によって測距用光検出器（ＡＰＤ）４にも受光され、ＡＰＤの増倍作用によってより高い検出出力Ｖｘが求められる（ステップＳ１０３）。
【００３９】
そして、前記検出出力Ｖｏと検出出力Ｖｘとの比は、発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９の受光感度を基準にした測距用光検出器（ＡＰＤ）４の受光感度（増倍率）を示すので、比率（増倍率）Ｍｘ＝Ｖｘ／Ｖｏを算出する（ステップＳ１０４）。次いで、前記比率（増倍率）Ｍｘと目標値Ｍとを比較し（ステップＳ１０５）、比率（増倍率）Ｍｘが目標値Ｍよりも小さい場合には、測距用光検出器（ＡＰＤ）４のバイアス電圧を増大補正する（ステップＳ１０６）。
【００４０】
一方、比率（増倍率）Ｍｘが目標値Ｍ以上である場合には、比率（増倍率）Ｍｘが目標値Ｍよりも大きいか否かを判断し（ステップＳ１０７）、比率（増倍率）Ｍｘが目標値Ｍよりも大きい場合には、測距用光検出器（ＡＰＤ）４のバイアス電圧を減少補正する（ステップＳ１０８）。また、比率（増倍率）Ｍｘが目標値Ｍ以上ではなく、比率（増倍率）Ｍｘが目標値Ｍに略一致していると判断される場合には、そのときのバイアス電圧を維持させる（ステップＳ１０９）。
【００４１】
上記の第１実施形態によると、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の素子温度が変化することによる増倍率の変化を、実際の増倍率Ｍｘの検出結果に基づきバイアス電圧を補正することで抑制し、増倍率を目標値付近に安定化させることができるので、高い測距精度を安定して維持できる。また、上記バイアス電圧の補正は、光測距装置１毎（測距用光検出器（ＡＰＤ）４毎）に個別に実施されるので、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の特性ばらつきによる増倍率のばらつきも補正されることになる。更に、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の素子温度を検出してバイアス電圧を補正する構成ではないので、素子温度とバイアス電圧との相関を予めテーブル化しておく必要はなく、また、素子温度の検出誤差によってバイアス電圧が誤って補正され、目標（所期値）とは異なる増倍率に補正されてしまうことがない。
【００４２】
ところで、測距用光源２から放射されるレーザ光を、測距用光検出器（ＡＰＤ）４に基準光として直接的に受光させ、そのときの出力からバイアス電圧を補正させる場合、測距用光源２から放射されるレーザ光の強度が既知の一定強度であることが要求され、測距用光源２の製品ばらつきなどによって光強度がばらつくと、バイアス電圧の補正精度が低下する。そこで、バイアス電圧の補正精度を維持するために、図５に示す第２実施形態のように、測距用光源２から放射されるレーザ光の強度を一定値に制御する回路を付加するとよい。
【００４３】
尚、第２実施形態を示す図５において、第１実施形態の図１と同一要素には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。図５に示す第２実施形態では、前記発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９の検出出力に基づいて、測距用光源２の駆動電流を制御する駆動電流制御回路２１（光強度調整手段）を備えて構成される。
【００４４】
そして、前記駆動電流制御回路２１は、前記発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９の検出出力が、レーザ光の基準強度に対応する基準出力よりも低く、測距用光源２から放射されるレーザ光の強度が前記基準強度よりも弱い場合には、駆動電流を所定値だけ増大変化させ、逆に、前記発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９の検出出力が、レーザ光の基準強度に対応する基準出力よりも高く、測距用光源２から放射されるレーザ光の強度が前記基準強度よりも強い場合には、駆動電流を所定値だけ減少変化させ、更に、前記発光モニタ用光検出器（ＰＤ）９の検出出力が、レーザ光の基準強度に対応する基準出力に略一致する場合には、そのときの駆動電流を維持させる。
【００４５】
上記の第２実施形態によると、測距用光源２から放射されるレーザ光の強度ばらつきが抑制されるから、測距用光検出器（ＡＰＤ）４に一定強度のレーザ光を安定的に受光させることができ、これによって、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の実際の増倍率を高精度に求めることができる。従って、検出された実際の増倍率に基づいてバイアス電圧を補正することで、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の実際の増倍率Ｍｘを目標値Ｍに高精度に近づけることができる。
【００４６】
尚、第１，第２実施形態において、測距用光源２から放射されるレーザ光を直接受光したときの測距用光検出器（ＡＰＤ）４の出力電圧Ｖｘが、所期の増倍率に見合う目標出力電圧Ｖｘｔになるようにバイアス電圧を補正することで、測距用の光検出器（ＡＰＤ）４の増倍率を前記所期値に補正できる。また、増倍率検出のための第２の光源（増倍モニタ用光源）を、前記測距用光源２とは別に備え、この第２光源から放射されるレーザ光を、基準光として測距用光検出器（ＡＰＤ）４に受光させ、そのときの検出出力に基づいてバイアス電圧を補正することができる。
【００４７】
図６は、前記第２光源を備えた第３実施形態を示し、第１実施形態の図１と同一要素には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。図６において、前記第２光源（増倍モニタ用光源）としてのモニタ用光源（半導体レーザ）３１を設け、このモニタ用光源３１から放射された一定強度のレーザ光（基準光）を、モニタ用光学系３２を介して反射ミラー３３に入射させ、前記反射ミラー３３での反射光を、前記受光光学系１０を介して測距用光検出器（ＡＰＤ）４に受光させる。即ち、前記モニタ用光源３１，モニタ用光学系３２，反射ミラー３３及び受光光学系１０によって、測距用光検出器（ＡＰＤ）４に一定強度の基準光を受光させる基準光モニタ手段が構成される。
【００４８】
尚、測距用光源２から放射されるレーザ光は、第１，第２実施形態と同様に、ビームスプリッタ６で分岐され、一方は測定対象物３に向けて放射され、他方は、反射ミラー３９で反射した後、発光モニタ光学系８を介して、発光モニタ用光検出器（受光素子）９に受光され、測距用光源２から放射されるレーザ光が直接的に（測定対象物３で反射せずに）測距用光検出器（ＡＰＤ）４に受光されることはない。
【００４９】
前記測距用光検出器（ＡＰＤ）４の検出出力Ｖｘは比較部３４に出力され、比較部３４では、目標値設定部３６で設定される目標値Ｖｘｔと、実際の検出出力Ｖｘとが比較される。前記目標値Ｖｘｔは、モニタ用光源３１から放射される一定強度のレーザ光（基準光）を受光した場合に、所期の増倍率で得られる検出出力である。
【００５０】
そして、実際の検出出力Ｖｘが目標値Ｖｘｔよりも低く、測距用光検出器（ＡＰＤ）４での増倍率が所期値（目標値）よりも低いと判断される場合、前記比較部３４は、バイアス電圧の増大要求信号（増倍率の増大要求信号）を出力し、逆に、実際の検出出力Ｖｘが目標値Ｖｘｔよりも高く、測距用光検出器（ＡＰＤ）４での増倍率が所期値（目標値）よりも高いと判断される場合、前記比較部３４は、バイアス電圧の減少要求信号（増倍率の減少要求信号）を出力し、更に、実際の検出出力Ｖｘが目標値Ｖｘｔに略一致している場合には、バイアス電圧の維持要求信号（増倍率の維持要求信号）を出力する。
【００５１】
前記比較部３４からの要求信号が入力されるバイアス回路３５では、バイアス電圧の増大要求信号を受けると、バイアス電圧を一定値だけ増大変化させる処理を行い、バイアス電圧の減少要求信号を受けた場合には、バイアス電圧を一定値だけ減少変化させる処理を行い、更に、バイアス電圧の維持要求信号を受けた場合には、バイアス電圧を現状値に維持させる。
【００５２】
図７のフローチャートは、モニタ用光源３１を備える第３実施形態におけるバイアス電圧の補正処理の流れを示す。まず、モニタ用光源３１からレーザ光が放射されると（ステップＳ２０１）、該レーザ光が、モニタ用光学系３２，反射ミラー３３及び受光光学系１０を介して、測距用光検出器（ＡＰＤ）４に受光され、モニタ用光源３１からのレーザ光の検出出力Ｖｘが求められる（ステップＳ２０２）。一方、前記モニタ用光源３１からのレーザ光を測距用の光検出器（ＡＰＤ）４が受光したときに、所期の増倍率で得られる検出出力が、目標値Ｖｘｔとして設定される（ステップＳ２０３）。
【００５３】
そして、前記モニタ用光源３１からのレーザ光の検出出力Ｖｘと、前記目標値Ｖｘｔとを比較し（ステップＳ２０４）、実際の検出出力Ｖｘが目標値Ｖｘｔよりも小さい場合には、測距用光検出器（ＡＰＤ）４のバイアス電圧を増大補正する（ステップＳ２０５）。一方、実際の検出出力Ｖｘが目標値Ｖｘｔ以上である場合には、実際の検出出力Ｖｘが目標値Ｖｘｔよりも大きいか否かを判断し（ステップＳ２０６）、実際の検出出力Ｖｘが目標値Ｖｘｔよりも大きい場合には、測距用光検出器（ＡＰＤ）４のバイアス電圧を減少補正する（ステップＳ２０７）。また、実際の検出出力Ｖｘが目標値Ｖｘｔに略一致している場合には、そのときのバイアス電圧を維持させる（ステップＳ２０８）。
【００５４】
上記バイアス電圧の補正制御により、モニタ用光源（半導体レーザ）３１から放射されたレーザ光（基準光）を受光したときの測距用光検出器（ＡＰＤ）４の検出出力Ｖｘが目標値Ｖｘｔに近づくようにバイアス電圧が補正され、その結果、測距用光検出器（ＡＰＤ）４での増倍率が所期値（目標値）に補正される。従って、第１，第２実施形態と同様に、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の検出出力Ｖｘに基づき、受光タイミングの検出を高精度に行えるようになり、以って、高い測距精度を維持することができる。
【００５５】
また、測距用光源２とは別にモニタ用光源３１を設けるから、測距用光検出器（ＡＰＤ）４の増倍率の検出に用いる基準光の強度を、測距動作とは無関係に、増倍率の検出に最適な値に設定することができ、更に、測距のためのレーザ光の放射とは個別のタイミングで、測距用光検出器（ＡＰＤ）４に基準光を受光させることができる。但し、上記第３実施形態においては、測距用光源２からのレーザ光を受光した検出出力Ｖｘと、モニタ用光源３１からのレーザ光を受光した検出出力Ｖｘとを分離する必要がある。
【００５６】
図８は、前記分離の方法を示し、測距用光源２から放射されたレーザ光が測定対象物３で反射して測距用光検出器（ＡＰＤ）４で受光される期間である測距期間の終期から次の測距期間の始期までの期間を、モニタ用光源３１から放射されたレーザ光を測距用光検出器（ＡＰＤ）４に受光させるモニタ期間として設定する。そして、前記モニタ期間においてモニタ用光源３１から放射されたレーザ光が測距用光検出器（ＡＰＤ）４に受光されるように、前記モニタ期間に同期させてモニタ用光源３１から周期的にレーザ光を放射させる。
【００５７】
これにより、前記モニタ期間における前記測距用光検出器（ＡＰＤ）４の検出出力Ｖｘは、モニタ用光源３１から放射されたレーザ光の検出出力であり、前記測距期間における前記測距用光検出器（ＡＰＤ）４の検出出力Ｖｘは、測距用光源２から放射され測定対象物３で反射したレーザ光の検出出力であると区別することができる。即ち、図８に示す検出出力の分離方法は、測定対象物３で反射したレーザ光の検出と、モニタ用光源３１から放射されたレーザ光の検出とを時間的に分離して行わせる方法であり、換言すれば、光多重変調方式として時分割多重方式を採用するものである。
【００５８】
従って、前記モニタ期間における検出出力Ｖｘが目標値Ｖｘｔに近づくようにバイアス電圧を補正すれば、モニタ用光源３１からのレーザ光（基準光）を受光した検出出力Ｖｘを目標値Ｖｘｔに近づけることになり、これにより、測距用の光検出器（ＡＰＤ）４の増倍率を、温度変化があっても目標値付近に維持させることができる。
【００５９】
図９は、前記分離方法の別の例を示し、測距用光源２におけるレーザ光の発光パターンと相関のない発光パターンでモニタ用光源３１からのレーザ光を変調させ、前記発光パターンの違いによって、測定対象物３からの反射レーザ光の検出出力とモニタ用光源３１からレーザ光の検出出力とを分離する方法である。詳細には、図９は、測距用光源２とモニタ用光源３１とで相互に異なる変調周波数で周期的に発光させ、各光源の変調周波数が異なることを利用して、光源毎（周波数毎）の検出出力（光強度）を求める、周波数分割多重方式の例を示す。
【００６０】
また、変調（発光パターンの違い）によって、光源毎の検出出力（光強度）を求める方法としては、モニタ用光源３１を測距用光源２とは異なる乱数によって変調し、乱数コードが異なることを利用して光源毎の検出出力（光強度）を求める、スペクトラム拡散変調方式などを採用することもできる。
【００６１】
尚、測距用光検出器（ＡＰＤ）４に基準光（測距用光源２から直接的に導いたレーザ光又はモニタ用光源３１から放射されたレーザ光）が受光される毎に、基準光に対する検出出力を求め、バイアス電圧の補正処理（現状維持判断を含む）を実行させることができる他、基準光の複数回の受光に対して１回の割合でバイアス電圧の補正処理を実行させてもよく、また、複数回にわたる基準光の受光で得られた複数の検出出力を平均化処理し、該平均化処理後の検出出力に基づいてバイアス電圧の補正を行わせることができる。
【００６２】
また、モニタ用光源３１を用いる構成においては、測距動作とは無関係にモニタ用の光源３１からレーザ光を放射させることができるので、例えば測距用光源２の１走査に対して所定回（＞１回）の割合でモニタ用の光源３１を発光させたり、所定時間毎にモニタ用光源３１を発光させたりして、そのときの測距用光検出器（ＡＰＤ）４の検出出力から、バイアス電圧を補正させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１    光測距装置
２    測距用光源
３    測定対象物
４    測距用光検出器（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）
５    投光光学系
６，７    ビームスプリッタ
８    発光モニタ光学系
９    発光モニタ用光検出器（フォトダイオードＰＤ）
１０    受光光学系
１１    反射ミラー
１２    比率演算部
１３    目標値記憶部
１４    比較部
１５    バイアス回路（バイアス電圧補正手段）
２１    駆動電流制御回路（光強度調整手段）
３１    モニタ用光源（増倍モニタ用光源）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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