(57)【要約】【課題】レーザ距離測定装置において、投影板の移動を行うことなくキャリブレーション関数算出を実現する。【解決手段】レーザ光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、投光ユニットから照射基準軸に沿って距離（ｄ）離れた位置に原点が設けられ、レーザ光を原点から垂直方向又は水平方向の所定の位置で反射をする反射マークが設けられている投影板を用意する。また、投光ユニットから照射角度を変更しつつレーザ光を投影板に向けて照射し（Ｓ１０）、反射マークの位置に対応する角度と、投影板の当該反射マークで反射されたレーザ光を受光した際に角度調整部が設定していた照射角度から、拡大レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出する（Ｓ１２〜Ｓ１６）。【選択図】図８
2014020978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、
前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、
前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第１方向又は第２方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材と、
前記検出光照射ユニットから照射角度を変更しつつ前記検出光を前記投影部材に向けて照射し、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の当該反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた照射角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出するキャリブレーション部と、を備える照射装置。
【請求項２】
検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、
前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、
前記出射部が検出光を出射した時刻と前記受光ユニットが検出光の反射を受光した時刻との差から検出光を反射させた対象までの距離を求め、前記角度設定部が設定をした前記照射角度を前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数で較正し、該求めた距離と該較正をした照射角度とを出力するデータ処理部と、を備える距離測定装置。
【請求項３】
検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、を備える照射装置のキャリブレーションプログラムであって、
前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第１方向又は第２方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材に対し、前記照射角度を変更しつつ前記検出光を出射するよう前記検出光照射ユニットに指示し、
前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度と、を取得し、
前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出する、処理をコンピュータに実行させる照射装置のキャリブレーションプログラム。
【請求項４】
検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、を備える照射装置のキャリブレーション方法であって、
前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第１方向又は第２方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材に対し、前記照射角度を変更しつつ前記検出光を出射する工程と、
前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度と、を取得する工程と、
前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出する工程と、をコンピュータが実行することを特徴とする照射装置のキャリブレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、照射装置、距離測定装置、照射装置のキャリブレーションプログラム及びキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、対象物までの距離計測に用いられるレーザ距離測定装置（レーザレーダ）は、自動車における障害物検知や、鉄道のホームの開閉扉と車両との間の人検知などの周辺監視等を目的として利用されるようになってきている。これに伴い、レーザ距離測定装置として、２次元スキャナ（ＭＥＭＳミラーやガルバノミラーなど）を利用した広角走査（レーザ照射）による監視範囲の拡大が図られた装置が普及してきている。
【０００３】
また、最近では、更なる監視範囲の拡大のため、２次元スキャナとレーザ光の照射角を拡大するためのレンズ（拡大レンズ）とを組み合せたタイプの装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３２５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、拡大レンズを使用したレーザ距離測定装置では、２次元スキャナのみで広角走査する装置と異なり、測定結果が拡大レンズによる歪の影響を受けるため、この歪を補正するためのキャリブレーションが必要となる。
【０００６】
なお、特許文献１には、レーザ距離測定装置のキャリブレーション方法の一例が開示されている。特許文献１では、投影板に対して投光器からレーザ光を投光し、投影板で反射されたレーザ光の受光結果を用いて変換関数を作成し、当該変換関数を用いてセンサのキャリブレーションを行う。しかるに、特許文献１では、投影板を随時移動して投光器と投影板との距離を変更させなければ変換関数を作成することができない。
【０００７】
１つの側面では、本発明は、投影部材の移動を行うことなくキャリブレーション関数を算出することが可能な照射装置、照射装置のキャリブレーションプログラム及びキャリブレーション方法を提供することを目的とする。また、別の側面では、本発明は、高精度な距離測定が可能な距離測定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】
【０００８】
本明細書に記載の照射装置は、検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第１方向又は第２方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材と、前記検出光照射ユニットから照射角度を変更しつつ前記検出光を前記投影部材に向けて照射し、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の当該反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた照射角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出するキャリブレーション部と、を備えている。
【０００９】
本明細書に記載の距離測定装置は、検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、前記出射部が検出光を出射した時刻と前記受光ユニットが検出光の反射を受光した時刻との差から検出光を反射させた対象までの距離を求め、前記角度設定部が設定をした前記照射角度を前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数で較正し、該求めた距離と該較正をした照射角度とを出力するデータ処理部と、を備えている。
【００１０】
本明細書に記載の照射装置のキャリブレーションプログラムは、検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、を備える照射装置のキャリブレーションプログラムであって、前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第１方向又は第２方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材に対し、前記照射角度を変更しつつ前記検出光を出射するよう前記検出光照射ユニットに指示し、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度と、を取得し、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出する、処理をコンピュータに実行させるプログラムである。
【００１１】
本明細書に記載の照射装置のキャリブレーション方法は、検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、を備える照射装置のキャリブレーション方法であって、前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第１方向又は第２方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材に対し、前記照射角度を変更しつつ前記検出光を出射する工程と、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度と、を取得する工程と、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出する工程と、をコンピュータが実行する。
【発明の効果】
【００１２】
本実施例に記載の照射装置、照射装置のキャリブレーションプログラム及びキャリブレーション方法は、投影部材の移動を行うことなくキャリブレーション関数を算出することができるという効果を奏する。また、本実施例に記載の距離測定装置は、高精度な距離測定ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係るレーザ距離測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】測定部の概略構成図である。
【図３】図３（ａ）は、制御部のハードウェア構成図であり、図３（ｂ）は、制御部の機能ブロック図である。
【図４】反射部材の垂直方向の角度及び水平方向の角度と、レーザ光の照射範囲（走査範囲）との関係を示す図である。
【図５】データ処理部による距離測定原理を説明するための図である。
【図６】投影板の反射マークについて説明するための図である。
【図７】角度テーブルの一例を示す図である。
【図８】キャリブレーション処理を示すフローチャートである。
【図９】投影板の設置場所を説明するための図である。
【図１０】レーザ光の射出におけるスキャン動作を説明するための図である。
【図１１】距離データが取得できた点の集合を描画した図である。
【図１２】図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、ステップＳ１４を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、一実施形態について、図１〜図１２に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１には、一実施形態に係る照射装置及び距離測定装置としてのレーザ距離測定装置１００がブロック図にて示されている。レーザ距離測定装置１００は、距離測定対象の物体（対象物）までの距離をＴＯＦ（Time Of Flight）方式で測定する装置であり、図１に示すように、測定部１０と、制御部５０と、モニタ７０と、を備える。
【００１６】
図２には、測定部１０の概略構成図が示されている。図２に示すように、測定部１０は、投光ユニット１２と、受光ユニット１４と、を有する。
【００１７】
投光ユニット１２は、出射部としてのレーザダイオード２０と、コリメータレンズ２２と、角度設定部としての角度調整部２４と、を有する。レーザダイオード２０は、検出光としてのレーザ光（レーザパルス）を出射する。なお、レーザダイオード２０は、制御部５０（後述する投光指示部５２（図３（ｂ）））の指示の下、レーザ光（レーザパルス）を出射する。コリメータレンズ２２は、レーザダイオード２０から出射されたレーザ光を平行光にする。
【００１８】
角度調整部２４は、レーザ光の出射角度を調整して対象物２００に対して照射するための機構であり、ＭＥＭＳミラーやガルバノミラーを含む反射部材２６と、反射部材２６で反射したレーザ光の出射角度を拡大するレンズ（拡大レンズ）２８と、を有する。反射部材２６は、第１方向（垂直方向）に関する角度、及び当該第１方向に垂直な第２方向（水平方向）に関する角度の調整が可能となっている。すなわち、反射部材２６は、角度調整により、拡大レンズ２８へのレーザ光の出射角を変更することが可能な２次元スキャナである。なお、反射部材２６の駆動制御は、制御部５０（後述する投光指示部５２（図３（ｂ）））により行われる。拡大レンズ２８は、反射部材２６によるレーザ光の出射角を拡大してレーザ光を照射する。
【００１９】
受光ユニット１４は、拡大レンズ３０と、フォトダイオード３２とを有する。拡大レンズ３０は、投光ユニット１２の拡大レンズ２８と同一のレンズであるものとする。フォトダイオード３２は、レーザダイオード２０と等価位置に設けられ、対象物２００で反射され、拡大レンズ３０で屈折されたレーザ光を受光する。なお、フォトダイオード３２による受光結果は、制御部５０（後述するデータ取得部５４（図３（ｂ）））に送信される。
【００２０】
図１に戻り、制御部５０は、測定部１０による測定動作を制御するとともに、測定部１０の測定結果を処理して、当該処理結果をモニタ７０に送信する。また、制御部５０は、測定部１０によるキャリブレーションに関する動作を制御する。図３（ａ）には、制御部５０のハードウェア構成が示されている。この図３（ａ）に示すように、制御部５０は、ＣＰＵ９０、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９４、記憶部（ここではＨＤＤ（Hard Disk Drive））９６、及び可搬型記憶媒体用ドライブ９９等を備えており、制御部５０の構成各部は、バス９８に接続されている。制御部５０では、ＲＯＭ９２あるいはＨＤＤ９６に格納されているプログラム（キャリブレーションプログラムを含む）、或いは可搬型記憶媒体用ドライブ９９が可搬型記憶媒体９１から読み取ったプログラム（キャリブレーションプログラムを含む）をＣＰＵ９０が実行することにより、図３（ｂ）の各部の機能が実現される。
【００２１】
図３（ｂ）には、制御部５０の機能ブロック図が示されている。図３（ｂ）に示すように、制御部５０では、ＣＰＵ９０がプログラムを実行することで、投光指示部５２、データ取得部５４、出力部としてのデータ処理部５６、及びキャリブレーション部５８としての機能が実現されている。
【００２２】
投光指示部５２は、投光ユニット１２のレーザダイオード２０に対して、レーザ光（レーザパルス）の出射指示を出す。また、投光指示部５２は、投光ユニット１２の反射部材２６の角度を調整する。ここで、反射部材２６の垂直方向の角度及び水平方向の角度と、レーザ光の照射領域（走査範囲）との関係が、図４に示されている。図４に示すように、レーザ光は、反射部材２６の角度に応じて、矩形の照射領域内のいずれかに照射される。また、反射部材２６の垂直方向の角度及び水平方向の角度が初期値（０deg）である場合には、照射領域の中心にレーザ光が照射されるようになっている。
【００２３】
データ取得部５４は、受光ユニット１４のフォトダイオード３２による受光結果（受光ユニット１４が受光したときにフォトダイオード３２から発せられる信号）を取得し、データ処理部５６に対して送信する。
【００２４】
データ処理部５６は、データ取得部５４が取得したデータを処理する。具体的には、データ処理部５６は、図５に模式的に示すように、投光ユニット１２からレーザ光が出射（照射）された時刻と、受光ユニット１４においてレーザ光が受光された時刻との間の時間ΔＴを取得する。そして、データ処理部５６は、対象物２００とレーザ距離測定装置１００との間の距離Ｌを、次式（１）を用いて算出する。なお、ｃは、光速（約３０万ｋｍ／ｓ）であるものとする。
Ｌ＝（ｃ×ΔＴ）／２      …（１）
【００２５】
そして、データ処理部５６は、対象物２００までの距離Ｌと、そのときのレーザ光の照射角度とを関連付けたデータ（対象物２００の距離に関する情報）を、モニタ７０に対して出力する。なお、データ処理部５６は、距離Ｌとレーザ光の照射角度とを関連付けたデータを生成する際に、キャリブレーション部５８のキャリブレーション結果を反映させるものとする。
【００２６】
キャリブレーション部５８は、測定部１０のキャリブレーションを行う（キャリブレーション関数を算出する）。なお、キャリブレーション部５８は、投影部材としての投影板３００（図６）を用いたキャリブレーションを実行する。以下、投影板３００の構成について図６に基づいて説明する。
【００２７】
投影板３００は、図６に示すように、レーザ光を反射しない（又はほとんど反射しない）よう加工（着色）された非反射面を有する板状部材３０２と、当該板状部材３０２の非反射面に設けられた、レーザ光を反射する格子状の反射部としての反射マーク３０４と、を有する。
【００２８】
反射マーク３０４は、垂直方向（図６の縦方向）に延びるマークと水平方向（図６の横方向）に延びるマークとを有する。各マークは、キャリブレーションの際に投影板３００を設置する位置（投光ユニット１２（レンズ２８のレンズ面）からの距離ｄ）に応じた配置とされている。具体的には、各マークは、原点（反射部材２６が初期状態にある場合にレーザ光が当たる位置）を基準とし、図７に示す角度テーブルで定義されている角度（θ）を用いて次式（２）で表される距離Ｄだけ離れた位置に配置される。
Ｄ＝ｄ・tanθ      …（２）
【００２９】
すなわち、図６において、原点の右側に位置する垂直方向に延びるマークは、θ＝３０°、４０°、５０°、６０°に対応し、原点の左側に位置する垂直方向に延びるマークは、θ＝−３０°、−４０°、−５０°、−６０°に対応している。同様に、原点（中心の点）の上側に位置する水平方向に延びるマークは、θ＝３０°、４０°、５０°に対応し、原点の下側に位置する垂直方向に延びるマークは、θ＝−３０°、−４０°、−５０°に対応している。なお、キャリブレーション部５８は、図７の角度テーブルを保持しているものとする。
【００３０】
キャリブレーション部５８は、図６の投影板３００を用いて、レーザ距離測定装置１００のキャリブレーション関数を算出し、当該算出したキャリブレーション関数をデータ処理部５６に対して送信する。
【００３１】
図１に戻り、モニタ７０は、データ処理部５６から出力される対象物２００までの距離Ｌとレーザ光の照射角度との関係を表示する。モニタ７０としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等を採用することができる。
【００３２】
（キャリブレーション方法）
次に、本実施形態におけるレーザ距離測定装置１００のキャリブレーション方法について、図８〜図１２に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
なお、キャリブレーションを行う前提として、図９に示すように、投影板３００を、投光ユニット１２からの距離がｄで、かつ反射部材２６を初期状態（垂直方向及び水平方向の角度が０deg）にしたときに投影板３００の原点にレーザ光が照射される位置に設置（固定）しておくものとする。すなわち、投影板３００は、レーザ光の照射基準軸に沿って距離ｄだけ離れた位置に原点が位置するように設置されるものとする。なお、投影板３００は、反射部材２６を初期状態としたときのレーザ光に対して（照射基準軸に対して）板状部材３０２の非反射面（図９の右側の面であり、反射マーク３０４が設けられている面）が垂直になるように設置するものとする。
【００３４】
図８のステップＳ１０では、投光指示部５２が、レーザダイオード２０及び反射部材２６を制御して、投影板３００に対してレーザ光を照射する。なお、この場合、投光指示部５２は、一例として、図１０に示すように、レーザ光を投影板３００の四隅部の一つ（図１０では、右下隅）から、左方向及び上方向にラスタスキャンしつつ（レーザ光の照射角度を変更しつつ）、レーザ光（レーザパルス）を投影板３００に対して順次照射する。また、ステップＳ１０では、データ取得部５４が、受光ユニット１４のフォトダイオード３２による受光結果（データ）を取得し、キャリブレーション部５８に対して送信する。なお、キャリブレーション部５８は、フォトダイオード３２の受光結果からレーザ光が照射された全方向に関する距離データ（実際には、投光ユニット１２からレーザ光が出射（照射）された時刻と、受光ユニット１４において投影板３００の反射マーク３０４で反射されたレーザ光が受光された時刻との間の時間ΔＴに基づく距離データ）を得る。
【００３５】
なお、図１１は、距離データが取得できた点の集合を描画した図である。本実施形態では、測定部１０が拡大レンズ２８を有しているため、レンズによる歪により、距離データが取得できた点の集合（同一の反射マークに起因する点の集合）は、楕円の一部に近似した形状となる。なお、レンズの歪がなければ、図６の反射マーク３０４の形状（格子状）に倣った図形が描画される可能性が高い。
【００３６】
次いで、ステップＳ１２では、キャリブレーション部５８が、補間関数の算出を行う。具体的には、キャリブレーション部５８は、ステップＳ１０で得られた全方向の距離データ（図１１）から、垂直走査角度（図４の水平方向の角度）が０degのデータを抜き出す。そして、キャリブレーション部５８は、水平走査角度（図４の垂直方向の角度）０degから正の方向に沿ってデータを確認する。この場合、キャリブレーション部５８は、距離データが取得できない状態からできる状態に変化した水平走査角度（反射率の変化した水平走査角度）を抽出し、データ番号（Ｐ0，Ｐ1，…Ｐi)を割り振る（図１１ではｉ＝３）。更に、キャリブレーション部５８は、測定部１０の実際の走査角度と、図７の角度テーブルで規定されている「水平正（＋）方向」に関するマークに対応する角度θ（ｒ0，ｒ1，…，ｒi)を対応づけ、中心位置（原点）を用いて、ラグランジュ補間法により、水平正（＋）方向の補間関数ｆpxを算出する。この場合、キャリブレーション部５８は、例えば、次式（３）に基づいて補間関数ｆpxを算出する。なお、以下の式中で用いるｘはキャリブレーション前の走査角度を示す。
【００３７】
【数１】
2014020978.tif 000003
【００３８】
なお、上式（３）において、ｎは、反射率の変化したデータの抽出数を意味するものとする。また、λｉ（ｘ）は、次式（４）で表される。
【００３９】
【数２】
2014020978.tif 000004
【００４０】
なお、上式（４）において、Ｑ1，Ｑ2，…Ｑiは、測定部１０における実際の走査角度を意味する。
【００４１】
なお、キャリブレーション部５８は、水平負（−）方向の補間関数ｆpx’及び垂直正（＋）方向の補間関数ｆpy、垂直負（−）方向の補間関数ｆpy’も、上記と同様の方法（上式（３））により算出する。
【００４２】
次いで、図８のステップＳ１４では、キャリブレーション部５８が、最大振り角の算出を行う。本実施形態の測定部１０では、前述したように、距離データが取得できた点の集合が、拡大レンズによる歪により、楕円の一部に近似した形状となる。したがって、キャリブレーション部５８は、図１２（ａ）に示す楕円を、図１２（ｂ）に示す格子に補正するため、次式（５）の楕円の式よりｘ’＝ａ1、ｙ’＝ｂ2になるように変換する。この結果、次式（６），（７）の補正式がそれぞれ求まる。なお、ａ2，ｂ1は、それぞれｘ方向とｙ方向の最大振り角である。
【００４３】
【数３】
2014020978.tif 000005
【００４４】
【数４】
2014020978.tif 000006
【００４５】
【数５】
2014020978.tif 000007
【００４６】
この場合、キャリブレーション部５８は、補間関数ｆpxと水平方向（正方向）の最大走査角度Ｐxmaxから、補正後の最大振り角ａ2を次式（８）に基づいて算出する。
ａ2＝ｆpx（Ｐxmax）          …（８）
【００４７】
なお、キャリブレーション部５８は、水平負（−）方向の補正後の最大振り角ａ2’、及び垂直正（＋）方向の補正後の最大振り角ｂ1、垂直負（−）方向の補正後の最大振り角ｂ1’も次式（９）〜（１１）に基づいて算出する。
なお、水平方向（正方向）の最大走査角度Ｐxmaのほか、水平方向（負方向）の最大走査角度Ｐxma’、垂直方向（正方向）の最大走査角度Ｐymax、垂直方向（負方向）の最大走査角度Ｐymax’は、予め設定された値であるものとする。
ａ2’＝ｆpx’（Ｐxmax’）         …（９）
ｂ1＝ｆpy（Ｐymax）            …（１０）
ｂ1’＝ｆpy’（Ｐymax’）        …（１１）
【００４８】
次いで、図８のステップＳ１６では、キャリブレーション部５８が、キャリブレーション関数の算出を行う。
【００４９】
キャリブレーション部５８は、ステップＳ１４で算出した最大振り角のうち、上式（８）で表されるａ2と、上式（１０）のｂ1とを、上式（６）、（７）に代入することで、キャリブレーション関数として、次式（１２）を算出する。
【００５０】
【数６】
2014020978.tif 000008
【００５１】
なお、上式（１２）のキャリブレーション関数は、第１象限（垂直正（＋）方向、水平正（＋）方向の領域）で用いることが可能なキャリブレーション関数である。
【００５２】
また、キャリブレーション部５８は、ステップＳ１４で算出した最大振り角のうち、上式（９）で表されるａ2’と上式（１０）のｂ1とを上式（６）、（７）に代入することで、キャリブレーション関数として、次式（１３）を算出する。
【００５３】
【数７】
2014020978.tif 000009
【００５４】
なお、上式（１３）のキャリブレーション関数は、第２象限（垂直正（＋）方向、水平負（−）方向の領域）で用いることが可能なキャリブレーション関数である。
【００５５】
また、キャリブレーション部５８は、ステップＳ１４で算出した最大振り角のうち、上式（９）で表されるａ2’と上式（１１）のｂ1’とを上式（６）、（７）に代入することで、キャリブレーション関数として、次式（１４）を算出する。
【００５６】
【数８】
2014020978.tif 000010
【００５７】
なお、上式（１４）のキャリブレーション関数は、第３象限（垂直負（−）方向、水平負（−）方向の領域）で用いることが可能なキャリブレーション関数である。
【００５８】
更に、キャリブレーション部５８は、ステップＳ１４で算出した最大振り角のうち、上式（８）で表されるａ2と上式（１１）のｂ1’とを上式（６）、（７）に代入することで、キャリブレーション関数として、次式（１５）を算出する。
【００５９】
【数９】
2014020978.tif 000011
【００６０】
なお、上式（１５）のキャリブレーション関数は、第４象限（垂直負（−）方向、水平正（＋）方向の領域）で用いることが可能なキャリブレーション関数である。
【００６１】
以上のようにして算出されたキャリブレーション関数は、キャリブレーション部５８からデータ処理部５６に対して送信される。そして、データ処理部５６では、データ取得部５４で取得されたデータを処理する際に、測定部１０からのレーザ光の走査角度を、キャリブレーション関数を用いて較正する（レーザ光の実際の照射角度を算出する）。これにより、データ処理部５６では、拡大レンズ２８による歪の影響を抑制したデータ処理（距離データのモニタ７０への出力）を行うことが可能となる。
【００６２】
以上詳細に説明したように、本実施形態によると、レーザ光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、照射基準軸に沿って距離ｄだけ離れた位置に原点が設けられ、レーザ光を反射する複数の反射マーク３０４が、距離ｄと予め定めた所定角度θとに応じた距離（ｄ・tanθ）だけ原点から垂直方向又は水平方向に離れた位置に設けられている投影板３００に対し、走査角度を変更しつつレーザ光を照射するとともに、反射マーク３０４それぞれで反射されたレーザ光を受光し（Ｓ１０）、該受光結果と、反射マークそれぞれに対応する所定角度θと、走査角度と、に基づいて、データ処理部５６の出力を較正するためのキャリブレーション関数を算出する（Ｓ１２〜Ｓ１６）。これにより、本実施形態では、従来のように投影板３００を複数回移動することなく（投影板３００とレーザ距離測定装置１００の位置関係を変更することなく）、位置が固定された投影板３００を用いたデータ取得により、キャリブレーション関数（拡大レンズ２８の歪の影響を較正するための関数）を算出することが可能である。また、データ処理部５６が、キャリブレーション関数を用いたデータ処理を行うことで、レーザ距離測定装置１００による対象物２００の距離測定精度を向上することが可能となる。
【００６３】
なお、上記実施形態では、図８のステップＳ１０のレーザ光の照射において、図１０に示すようなスキャン動作を行う場合について説明したが、これに限られるものではない。上記実施形態では、図１１に示す原点から垂直方向及び水平方向に延びる軸上のデータを用いるのみであるので、例えば、レーザ光を原点から垂直方向及び水平方向にのみスキャンして、データを取得するようにしてもよい。このようにすることで、キャリブレーション処理に要する時間を短縮することができる。ただし、上記実施形態のようにスキャンすることで、実際の距離測定動作と同様の動作環境下でのキャリブレーションを実現できるので、高精度なキャリブレーション関数の算出が可能である。また、反射マーク３０４は、格子状でなくてもよく、垂直方向及び水平方向に延びる軸近傍にのみマークが設けられることとしてもよい。
【００６４】
なお、上記実施形態では、第１〜第４象限それぞれに対応するため、各象限に対応するキャリブレーション関数を算出する場合について説明したが、これに限らず、各象限で共通のキャリブレーション関数を算出するようにしてもよい。
【００６５】
なお、上記実施形態では、補間関数の算出方法として、ラグランジュ補間法を用いる場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、最小自乗法や、スプライン補間法、ニュートン補間法などを用いることとしてもよい。
【００６６】
（最小自乗法）
例えば、最小自乗法を用いる場合、キャリブレーション部５８は、一例として、次式（１６）で示す４次式を用いて補間関数を算出する。
【００６７】
【数１０】
2014020978.tif 000012
ここで、係数ａ〜ｅは、次式（１７）にて表される。
【数１１】
2014020978.tif 000013
【００６８】
なお、パラメータｒi、Ｑi、ｎは、上記実施形態で説明したラグランジュ補間法のパラメータと同様の意味である。
【００６９】
（スプライン補間法）
また、スプライン補間法を用いる場合、キャリブレーション部５８は、一例として、次式（１８）で示す式を用いて補間関数を算出する。
【００７０】
【数１２】
2014020978.tif 000014
ここで、Ｎは、次元数を意味する。また、上式（１８）においては、次式（１９）、（２０）を満たす。
【００７１】
ｋNJ＝ｒj      …（１９）
【００７２】
【数１３】
2014020978.tif 000015
【００７３】
（ニュートン補間法）
また、ニュートン補間法を用いる場合、キャリブレーション部５８は、一例として、次式（２１）で示す式を用いて補間関数を算出する。
【００７４】
【数１４】
2014020978.tif 000016
なお、上式（２１）においては、次式（２２）〜（２４）を満たす。
【００７５】
【数１５】
2014020978.tif 000017
【００７６】
【数１６】
2014020978.tif 000018
【００７７】
【数１７】
2014020978.tif 000019
【００７８】
なお、上記実施形態では、投影板３００に複数の反射マーク３０４が設けられている場合について説明したが、これに限らず、反射マーク３０４は１つのみであってもよい。
【００７９】
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、処理装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体（ただし、搬送波は除く）に記録しておくことができる。
【００８０】
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）などの可搬型記録媒体の形態で販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
【００８１】
プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
【００８２】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１２  投光ユニット（検出光照射ユニット）
１４  受光ユニット
２０  レーザダイオード（出射部）
２４  角度調整部（角度設定部）
２８  拡大レンズ（レンズ）
５６  データ処理部
５８  キャリブレーション部
１００  レーザ距離測定装置（照射装置、距離測定装置）
２００  対象物
３００  投影板（投影部材）
３０４  反射マーク（反射部）
【図１】
2014020978.tif 000020
【図２】
2014020978.tif 000021
【図３】
2014020978.tif 000022
【図４】
2014020978.tif 000023
【図５】
2014020978.tif 000024
【図６】
2014020978.tif 000025
【図７】
2014020978.tif 000026
【図８】
2014020978.tif 000027
【図９】
2014020978.tif 000028
【図１０】
2014020978.tif 000029
【図１１】
2014020978.tif 000030
【図１２】
2014020978.tif 000031