(57)【要約】【課題】一つのレーザ照射手段を用いて高精度の測距が可能な測距方法及びレーザ測距装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置は、波長の異なる複数のレーザ照射手段を用いるのではなく、スペクトル線幅が比較的広く多縦モード発振するレーザ照射手段を利用して測距を行う。このため、高精度の測距が可能でありながらレーザ照射手段が一つで良く、レーザ測距装置の光学系の作製をより容易に行うことができる。【選択図】図１
2011226938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を参照光と測定光に分割し、
参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに測定光を被測定物の測定点で反射させ、
反射点で反射した参照光と測定点で反射した測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物の測定点までの距離を測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら前記レーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データが最大強度のピークを取る反射点の位置情報、もしくは、当該強度データがその前後で対称性を示す反射点の位置情報、もしくは、当該強度データが略最大強度のピークを取り且つその前後で対称性を示す反射点の位置情報、を記録する記録ステップと、
当該位置情報と予め取得されている基準点の位置情報とに基づいて基準点から測定点までの距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項２】
取得ステップで取得した合成光の強度データをフーリエ変換して、合成光に含まれるそれぞれ異なる周波数のレーザ光の個々の干渉光の振幅、位相、周期を取得し、さらに取得した個々の干渉光の振幅、位相、周期に基づいて個々の干渉光の必要な範囲の強度データを作成し、作成した個々の干渉光の必要な範囲の強度データを全て合成することで必要な範囲の合成光の強度データを算出するフーリエ変換ステップをさらに有し、
記録ステップがフーリエ変換ステップで算出された強度データを基に反射点の位置情報を記録することを特徴とする請求項１記載の測距方法。
【請求項３】
スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を参照光と測定光に分割し、
測定光をさらに第１測定光と第２測定光とに分割し、
参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに第１測定光を被測定物の第１測定点で反射させ、さらに第２測定光を被測定物の第２測定点で反射させ、
反射点で反射した参照光と第１測定点で反射した第１測定光と第２測定点で反射した第２測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物の第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら前記レーザ光を照射して反射点の位置と対応し参照光と第１測定光との干渉光を含む合成光の第１強度データを取得する第１取得ステップと、
第１強度データが最大強度のピークを取る反射点の位置情報、もしくは、第１強度データがその前後で対称性を示す反射点の位置情報、もしくは、第１強度データが略最大強度のピークを取り且つその前後で対称性を示す反射点の位置情報、を第１位置情報として記録する第１記録ステップと、
反射点の位置をさらに移動して反射点の位置と対応し参照光と第２測定光との干渉光を含む合成光の第２強度データを取得する第２取得ステップと、
第２強度データが最大強度のピークを取る反射点の位置情報、もしくは、第２強度データがその前後で対称性を示す反射点の位置情報、もしくは、第２強度データが略最大強度のピークを取り且つその前後で対称性を示す反射点の位置情報、を第２位置情報として記録する第２記録ステップと、
第１位置情報と第２位置情報とに基づいて第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項４】
第１取得ステップで取得した合成光の部分的な第１強度データをフーリエ変換して、合成光に含まれるそれぞれ異なる周波数のレーザ光の個々の干渉光の振幅、位相、周期を取得し、さらに取得した個々の干渉光の振幅、位相、周期に基づいて個々の干渉光の必要な範囲の強度データを作成し、作成した個々の干渉光の必要な範囲の強度データを全て合成することで必要な範囲の合成光の第１強度データを算出する第１フーリエ変換ステップと、
第２取得ステップで取得した合成光の部分的な第２強度データをフーリエ変換して、合成光に含まれるそれぞれ異なる周波数のレーザ光の個々の干渉光の振幅、位相、周期を取得し、さらに取得した個々の干渉光の振幅、位相、周期に基づいて個々の干渉光の必要な範囲の強度データを作成し、作成した個々の干渉光の必要な範囲の強度データを全て合成することで必要な範囲の合成光の第２強度データを算出する第２フーリエ変換ステップと、をさらに有し、
第１記録ステップが第１フーリエ変換ステップで算出された第１強度データを基に第１位置情報を記録するとともに、第２記録ステップが第２フーリエ変換ステップで算出された第２強度データを基に第２位置情報を記録することを特徴とする請求項３記載の測距方法。
【請求項５】
無測定物状態で第１測定光の光路長及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置を原点位置情報として記録する原点取得ステップをさらに有し、
第１測定光を被測定物の第１測定点で反射させるとともに第２測定光を第１測定点の裏面に位置する第２測定点で反射させ、
測定ステップが第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とに基づいて被測定物の厚みを算出することを特徴とする請求項３又は請求項４記載の測距方法。
【請求項６】
スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を参照光と測定光に分割し、
参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに測定光を被測定物の測定点で反射させ、
反射点で反射した参照光と測定点で反射した測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物の測定点までの距離を測定する測距方法であって、
予め参照光と測定光との光路長が等しい等位位置を含んで前後所定範囲の合成光の標準強度データを取得した上で、
反射点の位置を移動させながら前記レーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データと標準強度データとが一致する範囲を特定して両者を合致させた上で標準強度データの位置情報と強度データの位置情報とを対応させ、参照光と測定光との光路長が等しくなる位置の位置情報を等位位置の位置情報から算出する算出ステップと、
算出ステップで算出された位置情報と予め取得されている基準点の位置情報とに基づいて基準点から測定点までの距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項７】
スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を参照光と測定光に分割し、
測定光をさらに第１測定光と第２測定光とに分割し、
参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに第１測定光を被測定物の第１測定点で反射させ、さらに第２測定光を被測定物の第２測定点で反射させ、
反射点で反射した参照光と第１測定点で反射した第１測定光と第２測定点で反射した第２測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物の第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を測定する測距方法であって、
予め参照光と測定光との光路長が等しい等位位置を含んで前後所定範囲の合成光の標準強度データを取得した上で、
反射点の位置を移動させながら前記レーザ光を照射して反射点の位置と対応し参照光と第１測定光との干渉光を含む合成光の第１強度データを取得する第１取得ステップと、
第１取得ステップで取得した第１強度データと標準強度データとが一致する範囲を特定して両者を合致させた上で標準強度データの位置情報と第１強度データの位置情報とを対応させ、参照光と第１測定光との光路長が等しくなる第１位置情報を等位位置の位置情報から算出する第１算出ステップと、
反射点の位置をさらに移動して反射点の位置と対応し参照光と第２測定光との干渉光を含む合成光の第２強度データを取得する第２取得ステップと、
第２取得ステップで取得した第２強度データと標準強度データとが一致する範囲を特定して両者を合致させた上で標準強度データの位置情報と第２強度データの位置情報とを対応させ、参照光と第２測定光との光路長が等しくなる第２位置情報を等位位置の位置情報から算出する第２算出ステップと、
第１位置情報と第２位置情報とに基づいて第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項８】
無測定物状態で第１測定光の光路長及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置を原点位置情報として記録する原点取得ステップをさらに有し、
第１測定光を被測定物の第１測定点で反射させるとともに第２測定光を第１測定点の裏面に位置する第２測定点で反射させ、
測定ステップが第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とに基づいて被測定物の厚みを算出することを特徴とする請求項７記載の測距方法。
【請求項９】
スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を出射するレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射したレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
反射部で反射した参照光と被測定物の測定点で反射した測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部と、
当該強度のデータと前記位置情報取得部からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
請求項１又は請求項２又は請求項６記載の測距方法を行い、予め設定されている基準点から測定点までの距離を測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項１０】
スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を出射するレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射したレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部と、
第１測定光を出射する第１出射口と第２測定光を出射する第２出射口と、
反射部で反射した参照光と被測定物の第１測定点で反射した第１測定光と被測定物の第２測定点で反射した第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部と、
当該強度のデータと前記位置情報取得部からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
請求項３又は請求項４又は請求項７記載の測距方法を行い第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項１１】
スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を出射するレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射したレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部と、
被測定物の配置位置を挟んで対向する位置に設けられ第１測定光を出射する第１出射口と第２測定光を出射する第２出射口と、
反射部で反射した参照光と被測定物の第１測定点で反射した第１測定光と第１測定点の裏面に位置する第２測定点で反射した第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部と、
当該強度のデータと前記位置情報取得部からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
請求項５又は請求項８記載の測距方法を行い被測定物の厚みを測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の干渉を用いて被測定物までの距離もしくは被測定物の測定点間の厚み方向の距離を測距する測距方法及びレーザ測距装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ光を用いたレーザ測距方法は、例えばレーザ光を参照光と測定光とに分割し、その参照光と被測定物で反射された測定光との時間差から両者の光路差を求めることで被測定物までの距離を測定する。このような参照光と測定光との時間差から測距を行う従来のレーザ測距方法では、その測距精度はレーザ光の波長レベル、即ちｎｍ（ナノメートル）オーダーには遠く及ばない。
【０００３】
そこで本願発明者は下記［特許文献１］に示すように、波長の異なる複数のレーザ光を用い、さらにその光路差を変化させることでレーザ光の特徴である可干渉性を利用した高精度のレーザ測距方法及びレーザ測距装置に関する発明を行った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公報第２００８／０９９７８８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［特許文献１］に開示された発明により被測定物までの距離を高精度に測距することが可能となった。しかしながら、［特許文献１］に開示された発明では複数のレーザ照射手段を用いるため、それらから出射する複数のレーザ光の光路を完全に一致させる必要がある。このため、レーザ測距装置の光学系の作製に極めて高い精度を要するという問題点があり、さらなる改善が望まれる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、一つのレーザ照射手段を用いて高精度の測距が可能な測距方法及びレーザ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】
本発明は、
（１）スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を参照光と測定光に分割し、参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに測定光を被測定物６の測定点Ｓで反射させ、反射点で反射した参照光と測定点で反射した測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物６の測定点Ｓまでの距離を測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら前記レーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データが最大強度のピークを取る反射点の位置情報、もしくは、当該強度データがその前後で対称性を示す反射点の位置情報、もしくは、当該強度データが略最大強度のピークを取り且つその前後で対称性を示す反射点の位置情報、を記録する記録ステップと、
当該位置情報と予め取得されている基準点の位置情報とに基づいて基準点から測定点までの距離Ｌを算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）取得ステップで取得した合成光の強度データをフーリエ変換して、合成光に含まれるそれぞれ異なる周波数のレーザ光の個々の干渉光の振幅、位相、周期を取得し、さらに取得した個々の干渉光の振幅、位相、周期に基づいて個々の干渉光の必要な範囲の強度データを作成し、作成した個々の干渉光の必要な範囲の強度データを全て合成することで必要な範囲の合成光の強度データを算出するフーリエ変換ステップをさらに有し、
記録ステップがフーリエ変換ステップで算出された強度データを基に反射点の位置情報を記録することを特徴とする上記（１）記載の測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を参照光と測定光に分割し、測定光をさらに第１測定光と第２測定光とに分割し、参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射させ、さらに第２測定光を被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射させ、
反射点で反射した参照光と第１測定点Ｓ１で反射した第１測定光と第２測定点Ｓ２で反射した第２測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら前記レーザ光を照射して反射点の位置と対応し参照光と第１測定光との干渉光を含む合成光の第１強度データを取得する第１取得ステップと、
第１強度データが最大強度のピークを取る反射点の位置情報、もしくは、第１強度データがその前後で対称性を示す反射点の位置情報、もしくは、第１強度データが略最大強度のピークを取り且つその前後で対称性を示す反射点の位置情報、を第１位置情報として記録する第１記録ステップと、
反射点の位置をさらに移動して反射点の位置と対応し参照光と第２測定光との干渉光を含む合成光の第２強度データを取得する第２取得ステップと、
第２強度データが最大強度のピークを取る反射点の位置情報、もしくは、第２強度データがその前後で対称性を示す反射点の位置情報、もしくは、第２強度データが略最大強度のピークを取り且つその前後で対称性を示す反射点の位置情報、を第２位置情報として記録する第２記録ステップと、
第１位置情報と第２位置情報とに基づいて第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）第１取得ステップで取得した合成光の部分的な第１強度データをフーリエ変換して、合成光に含まれるそれぞれ異なる周波数のレーザ光の個々の干渉光の振幅、位相、周期を取得し、さらに取得した個々の干渉光の振幅、位相、周期に基づいて個々の干渉光の必要な範囲の強度データを作成し、作成した個々の干渉光の必要な範囲の強度データを全て合成することで必要な範囲の合成光の第１強度データを算出する第１フーリエ変換ステップと、
第２取得ステップで取得した合成光の部分的な第２強度データをフーリエ変換して、合成光に含まれるそれぞれ異なる周波数のレーザ光の個々の干渉光の振幅、位相、周期を取得し、さらに取得した個々の干渉光の振幅、位相、周期に基づいて個々の干渉光の必要な範囲の強度データを作成し、作成した個々の干渉光の必要な範囲の強度データを全て合成することで必要な範囲の合成光の第２強度データを算出する第２フーリエ変換ステップと、をさらに有し、
第１記録ステップが第１フーリエ変換ステップで算出された第１強度データを基に第１位置情報を記録するとともに、第２記録ステップが第２フーリエ変換ステップで算出された第２強度データを基に第２位置情報を記録することを特徴とする上記（３）記載の測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（５）無測定物状態で第１測定光の光路長及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置を原点位置情報として記録する原点取得ステップをさらに有し、第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射させるとともに第２測定光を第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２で反射させ、
測定ステップが第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とに基づいて被測定物６の厚みｔを算出することを特徴とする上記（３）又は（４）記載の測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（６）スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を参照光と測定光に分割し、
参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに測定光を被測定物６の測定点Ｓで反射させ、
反射点で反射した参照光と測定点Ｓで反射した測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物６の測定点Ｓまでの距離を測定する測距方法であって、
予め参照光と測定光との光路長が等しい等位位置を含んで前後所定範囲の合成光の標準強度データを取得した上で、
反射点の位置を移動させながら前記レーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データと標準強度データとが一致する範囲を特定して両者を合致させた上で標準強度データの位置情報と強度データの位置情報とを対応させ、参照光と測定光との光路長が等しくなる位置の位置情報を等位位置の位置情報から算出する算出ステップと、
算出ステップで算出された位置情報と予め取得されている基準点の位置情報とに基づいて基準点から測定点までの距離Ｌを算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（７）スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を参照光と測定光に分割し、
測定光をさらに第１測定光と第２測定光とに分割し、
参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射させ、さらに第２測定光を被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射させ、
反射点で反射した参照光と第１測定点Ｓ１で反射した第１測定光と第２測定点Ｓ２で反射した第２測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを測定する測距方法であって、
予め参照光と測定光との光路長が等しい等位位置を含んで前後所定範囲の合成光の標準強度データを取得した上で、
反射点の位置を移動させながら前記レーザ光を照射して反射点の位置と対応し参照光と第１測定光との干渉光を含む合成光の第１強度データを取得する第１取得ステップと、
第１取得ステップで取得した第１強度データと標準強度データとが一致する範囲を特定して両者を合致させた上で標準強度データの位置情報と第１強度データの位置情報とを対応させ、参照光と第１測定光との光路長が等しくなる第１位置情報を等位位置の位置情報から算出する第１算出ステップと、
反射点の位置をさらに移動して反射点の位置と対応し参照光と第２測定光との干渉光を含む合成光の第２強度データを取得する第２取得ステップと、
第２取得ステップで取得した第２強度データと標準強度データとが一致する範囲を特定して両者を合致させた上で標準強度データの位置情報と第２強度データの位置情報とを対応させ、参照光と第２測定光との光路長が等しくなる第２位置情報を等位位置の位置情報から算出する第２算出ステップと、
第１位置情報と第２位置情報とに基づいて第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（８）無測定物状態で第１測定光の光路長及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置を原点位置情報として記録する原点取得ステップをさらに有し、
第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射させるとともに第２測定光を第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２で反射させ、
測定ステップが第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とに基づいて被測定物６の厚みｔを算出することを特徴とする上記（７）記載の測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（９）スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を出射するレーザ照射手段１０と、当該レーザ照射手段１０から出射したレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、反射部１４で反射した参照光と被測定物６の測定点Ｓで反射した測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部１８と、当該強度のデータと前記位置情報取得部２４からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
上記（１）又は（２）又は（６）記載の測距方法を行い、予め設定されている基準点から測定点Ｓまでの距離Ｌを測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ａを提供することにより、上記課題を解決する。
（１０）スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を出射するレーザ照射手段１０と、当該レーザ照射手段１０から出射したレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８と、第１測定光を出射する第１出射口１６ａと第２測定光を出射する第２出射口１６ｂと、反射部１４で反射した参照光と被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射した第１測定光と被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射した第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部１８と、当該強度のデータと前記位置情報取得部２４からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
上記（３）又は（４）又は（７）記載の測距方法を行い第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ｂを提供することにより、上記課題を解決する。
（１１）スペクトル線幅が比較的広く周波数の異なる複数の縦モードレーザが混在したレーザ光を出射するレーザ照射手段１０と、当該レーザ照射手段１０から出射したレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８と、被測定物６の配置位置を挟んで対向する位置に設けられ第１測定光を出射する第１出射口１６ａと第２測定光を出射する第２出射口１６ｂと、反射部１４で反射した参照光と被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射した第１測定光と第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２で反射した第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部１８と、当該強度のデータと前記位置情報取得部２４からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
上記（５）又は（８）記載の測距方法を行い被測定物６の厚みｔを測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ｃを提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置によれば、レーザ照射手段が一つであるため装置の光学系の作製にさほどの精度を必要としない。よって、レーザ測距装置の製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置の使用例を示す図である。
【図３】本発明に係る第２の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置の変形例の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。尚、図１〜図５中の破線はレーザ光の光路を示す。
【００１１】
図１に示す本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置５０ａのレーザ照射手段１０は、中心周波数のレーザ光とこれと周波数の異なる複数の縦モードレーザとが混在したレーザ光を出射する。尚、中心周波数のレーザ光及びこれと周波数の異なる複数の縦モードレーザのスペクトル線幅は比較的広いものが好ましく、特に、個々のスペクトル線の中心波長をλとし、その半値幅をΔλとした時に、
Δλ≒λ／５００
程度のもので構成されることが好ましい。このようなレーザ照射手段１０の例としては、多縦モード発振のレーザ照射手段が挙げられる。また、一般的なレーザ照射手段は出射するレーザ光に縦モードレーザをある程度有しており、これらのレーザ照射手段も本願のレーザ照射手段１０として適用が可能である。尚、レーザ照射手段１０が出射する縦モードレーザを含むレーザ光の分布（周波数分布）は広いほうが好ましいが、その分布自体は如何なるものでも良い。これには、製造時のバラつき等により結果として周波数分布が広がっているものも含むものとする。ただし、出射するレーザ光の各周波数はある程度安定している必要がある。周波数を安定させる手法としては、周波数安定性の高いレーザ照射手段１０を用いることの他に、レーザ照射手段１０の温度を一定とする例えばペルチェ素子を利用した温度制御装置等を用いるなど、装置側の構成により出射するレーザ光の周波数を安定化させても良い。これらの条件を満たしていればレーザ照射手段１０に特に限定はないが、中でも特に安価な半導体レーザを用いることが材料コストの面から好ましい。
【００１２】
このレーザ照射手段１０から出射したレーザ光は、ハーフミラーやビームスプリッタ等の分割部１２の分割点で２分割される。そして、一方は参照光として反射部１４に向かい、もう一方は測定光として被測定物６の側に向う。
【００１３】
分割部１２で分割された参照光は反射部１４の反射点にて反射され、分割部１２を通過して受光部１８に到達する。尚、反射部１４には移動手段２２が設置されており、移動手段２２の動作により反射部１４は反射点から分割点までの距離が変化する方向、即ち参照光の光路長が変化する方向に移動する。
【００１４】
位置情報取得部２４は、図示しない装置制御部からの信号を受けて移動手段２２を動作させるとともに、移動手段２２の動作によって変化する反射点の位置情報を演算部２０に出力する。尚、移動手段２２としては１ステップで５〜１０ｎｍ程度移動する摺動型超音波モータ等を用いることが好ましい。また、反射部１４と反射点とは固定であり、本願では反射点の絶対位置よりも相対位置が重要であるから、反射点の位置情報は反射部１４の位置情報で間接的に代用することも可能である。
【００１５】
また、分割部１２で分割された測定光は出射口１６から出射する。そして、図１（ｂ）に示すように、出射口１６から出射した測定光は被測定物６の測定点Ｓで反射され分割部１２を経由して受光部１８に到達する。
【００１６】
受光部１８は、測定点Ｓで反射した測定光と反射点で反射した参照光とを受光して、これらの光が合成もしくは干渉した合成光の強度のデータを電気信号に変換し演算部２０に出力する。
【００１７】
このとき、位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点の位置を参照光の光路長が変化する方向に移動させる。参照光の光路長が変化すると参照光と測定光との光路差に変化が生じ、特に参照光と測定光とが干渉している場合には、光路差の変化に伴って受光部１８が出力する合成光の強度のデータも変化する。
【００１８】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度のデータと位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成し、さらにこの強度データに基づいて後述の演算を行う。尚、以後は受光部１８が出力するある一点での合成光の強度のデータを単に“強度”と記述し、演算部２０が作成する反射点の位置と対応した一連の合成光の強度データを“強度データ”と記述して、両者を区別する。
【００１９】
ここで、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しく光路差が存在しない場合には、どのような発振波長（周波数）を有するレーザ光であってもその参照光と測定光とは干渉して強め合いその合成光（干渉光）は明部のピークをとる。反対に参照光と測定光とに光路差が存在する場合には、異なる周波数を有するレーザ光の干渉光が同時に明部のピークをとる光路差の値は現実には存在しない。
【００２０】
よって、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しくなる位置Ｏに反射点がある場合、どのような周波数のレーザ光の干渉光も全て明部のピークをとる。ここで、レーザ照射手段１０は中心周波数のレーザ光とその他の縦モードレーザが混在したレーザ光を出射する。しかしながら、レーザ照射手段１０が出射する全てのレーザ光（中心周波数のレーザ光とその他の縦モードレーザ）のそれぞれの参照光と測定光とが各々干渉した干渉光は、位置Ｏにおいて全て明部のピークをとる。よって、この位置Ｏにおいては、これら全ての干渉光の明部のピーク強度が合算され、位置Ｏにおける合成光の強度データは最大強度のピークを取る。従って、合成光の強度データのうち最大強度のピークをとる反射点の位置を特定すれば、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しい反射点の位置Ｏを求めることができる。
【００２１】
また、位置Ｏではその前後において合成光の強度データが対称性を示すという特徴を有している。上記の最大強度のピークから位置Ｏを求める手法では、位置Ｏ以外の位置において明部のピークが集中する場合があるので、このような位置でのピーク強度は見かけ上、最大強度のピークと同レベルとなる虞があり、装置側での判別が困難となる場合がある。これに対して、強度データが対称性を示すのは位置Ｏのみであり、よって、合成光の強度データがその前後で対称性を示す反射点の位置を特定すれば位置Ｏをより確実に求めることができる。
【００２２】
次に、本発明に係る第１の測距方法をレーザ測距装置５０ａの動作とともに説明する。本発明に係る第１の測距方法では、予め基準点の位置情報を取得する必要がある。よって、ここでは先ずシャッタ５の反射点Ｓ’を基準点としてこの基準点の位置情報を取得する方法を説明する。尚、ここでの基準点の位置情報の取得方法は、基本的に第１の測距方法及びレーザ測距装置５０ａの動作と同等である。
【００２３】
先ず、図１（ａ）に示すように、出射口１６をシャッタ５で塞ぐ。次に、反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から出射口１６までの距離より若干短い反射点の位置とすることが好ましい。次に、レーザ照射手段１０を動作させ縦モードレーザが複数混在したレーザ光を出射する。これにより、受光部１８は反射点で反射した参照光とシャッタ５の反射点Ｓ’で反射した測定光とを受光して、これらの合成光の強度を演算部２０に出力する。また、位置情報取得部２４は移動手段２２を動作させ、反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が増加する方向に移動させる。また、位置情報取得部２４は、移動手段２２の動作によって変化する反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【００２４】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成する。
【００２５】
ここで、反射点が移動して距離Ｌｒ（ｓ’）が距離Ｌｍ（ｓ’）と等しい位置Ｏ（ｓ’）となると、測定光の光路長２×Ｌｍ（ｓ’）と参照光の光路長２×Ｌｒ（ｓ’）とが等しくなる。前述のように、この位置Ｏ（ｓ’）では全ての周波数のレーザ光の干渉光が全て明部のピークをとる。従って、この位置Ｏ（ｓ’）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ’）前後において対称性を示す。
【００２６】
演算部２０は合成光の強度データをモニタして、判定基準（例えば、既知の最大ピーク強度の９０％）を超える略最大強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離、反射点を移動させて当該ピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データを取得する。次に、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置情報を基準点の位置情報として記録する。この基準点の位置は、図１（ａ）においては位置Ｏ（ｓ’）に相当する。
【００２７】
尚、最大強度のピークがその他のピークの強度と十分に判別可能な値を有している場合、判定基準を最適化して最大強度のピークを示す反射点の位置情報を直接、基準点の位置情報として記録しても良い。また、演算部２０が強度データを随時モニタして、前後で対称性が確認されたピークの位置情報を基準点の位置情報として記録するようにしても良い。
【００２８】
次に、被測定物６の測定点Ｓまでの距離を測定する。先ず、シャッタ５を除くとともに被測定物６を設置して測定光を被測定物６の測定点Ｓで反射させる。これにより、受光部１８は反射点で反射した参照光と被測定物６の測定点Ｓで反射した測定光とを受光して、これらの合成光の強度を演算部２０に出力する。また、位置情報取得部２４は移動手段２２を動作させ、反射点を参照光の光路長が増加する方向にさらに移動させるとともに、移動手段２２の動作によって変化する反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【００２９】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成する。以上が第１の測距方法の取得ステップに相当する。
【００３０】
そして、反射点が移動して参照光と測定光との光路差がレーザ光のコヒーレンス長よりも短くなると参照光と測定光とが干渉し、合成光には参照光と測定光とによる干渉光の干渉縞が出現する。そしてさらに反射点が移動して分割点から反射点までの距離Ｌｒ（ｓ）が分割点から測定点Ｓまでの距離を距離Ｌｍ（ｓ）と等しい位置Ｏ（ｓ）に到達した時に、測定光の光路長２×Ｌｍ（ｓ）と参照光の光路長２×Ｌｒ（ｓ）とが等しくなる。従って、この位置Ｏ（ｓ）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ）前後において対称性を示す。
【００３１】
演算部２０は取得ステップと並行して、得られた強度データをモニタし、判定基準を超える略最大強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離、反射点を移動させて当該ピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データを取得する。次に、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置情報を記録する。このとき記録される位置情報は位置Ｏ（ｓ）の位置情報に相当する。以上が第１の測距方法の記録ステップに相当する。
【００３２】
尚、基準点の位置情報取得時と同様、最大強度のピークがその他のピークの強度と十分に判別可能な値を有している場合、判定基準を最適化して最大強度のピークを示す反射点の位置情報を位置Ｏ（ｓ）の位置情報として記録しても良い。また、演算部２０が強度データを随時モニタして、前後で対称性が確認されたピークの位置情報を位置Ｏ（ｓ）の位置情報として記録するようにしても良い。
【００３３】
次に、演算部２０は、基準点である位置Ｏ（ｓ’）の位置情報と記録ステップで得られた位置Ｏ（ｓ）の位置情報とから、基準点である出射口１６の出射点（シャッタ５の反射点Ｓ’に相当）から被測定物６の測定点Ｓまでの距離Ｌを算出する。距離Ｌの算出方法は、例えば、基準点の位置情報の値をＰＯｓ’、位置Ｏ（ｓ）の位置情報をＰＯｓとし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌ＝Ｌｍ（ｓ）−Ｌｍ（ｓ’）＝Ｌｒ（ｓ）−Ｌｒ（ｓ’）＝ＰＯｓ−ＰＯｓ’
となる。以上が第１の測距方法の測定ステップに相当する。
【００３４】
尚、移動手段２２はモータ等の機械的なものであるから、移動手段２２の精度によっては反射点を各位置、特にピーク位置に完全に位置させることが困難な場合がある。このような場合、得られた強度のデータから不足している位置の強度のデータを算出により補い、最大の強度をとる反射点の位置の取得と強度データの対称性の確認とを行うようにしても良い。このことは、後述の測距方法においても同様である。
【００３５】
また、基準点をシャッタ５の内面とせずに、図２（ａ）に示すように、被測定物６の第１測定点Ｓ１とし、第１測定点Ｓ１の位置情報取得後に図２（ｂ）に示すように、レーザ測距装置５０ａもしくは被測定物６を平行移動させて測定光を被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射させるようにすれば、得られる距離Ｌは第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２の厚み方向の距離となる。尚、この場合、第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２の位置関係を予め把握しておき、レーザ測距装置５０ａに近い側（図２の例では第１測定点Ｓ１）を基準点とし、遠い側（図２の例では第２測定点Ｓ２）を測定点とすることが好ましい。また、移動手段２２の動作方向を参照光の光路長が減少する方向とする場合には、逆にレーザ測距装置５０ａから遠い側（図２の例では第２測定点Ｓ２）を基準点とし、近い側（図２の例では第１測定点Ｓ１）を測定点とすることが好ましい。
【００３６】
次に、本発明に係る第２の測距方法を説明する。尚、本発明に係る第２の測距方法は演算部２０による強度データの取得方法が異なるのみで、レーザ測距装置５０ａの動作は基本的に同じである。
【００３７】
先ず、基準点の位置情報を取得する。基準点の位置情報の取得は、第１の測距方法と同様に行っても良いし、以下の第２の測距方法に準じて行っても、後述する標準強度データを用いた手法により行っても良い。
【００３８】
次に、シャッタ５を除くとともに被測定物６を設置して測定光を被測定物６の測定点Ｓで反射させる。そして、第１の測距方法の取得ステップと同様にして、反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する。この際、第２の測距方法の取得ステップで取得する強度データは、参照光と測定光とによる干渉光の明部のピーク（干渉縞）が出現している干渉部分を所定の長さ含んでいればよい。つまり、第１の測距方法の取得ステップのように位置Ｏ（ｓ）が出現するまで強度データを取得する必要はない。ここで必要な干渉部分の長さは、後述のフーリエ変換により干渉光の周期、振幅、位相が十分に算出可能な長さである。以上が第２の測距方法における取得ステップに相当する。
【００３９】
次に、演算部２０は取得ステップで実測された合成光の強度データのうちの干渉部分の強度データに対してフーリエ変換処理を施す。ここで、レーザ照射手段１０から出射するレーザ光には、中心周波数のレーザ光とそれと異なる周波数の縦モードレーザが混在しているから、干渉部分の強度データには各周波数のレーザ光の参照光と測定光とが干渉した干渉光（以後、個々の干渉光とし、合成光と区別する）が含まれている。よって、干渉部分の強度データをフーリエ変換することにより、個々の干渉光の周期、振幅、位相がそれぞれ取得される。
【００４０】
次に、演算部２０は所得された個々の干渉光の周期、振幅、位相から位置Ｏ（ｓ）を特定するに必要な範囲に亘って振幅を含む明部のピーク位置を算出する。即ち、本例においては例えば基準点Ｏ（ｓ’）から距離Ｌを超えた範囲の個々の干渉光の振幅を含む明部のピーク位置を算出する。次に、算出された個々の干渉光の振幅を含めた明部のピーク位置を全て合成することで必要な範囲の合成光の明部のピーク位置を振幅を含めて算出する。算出された振幅を含めた合成光の明部のピーク位置のデータは、合成光の強度データと同等の特徴を備えている。よって、第２の測距方法においては、この合成光の明部のピーク位置のデータを合成光の強度データとみなすことができる。以上が第２の測距方法におけるフーリエ変換ステップに相当する。
【００４１】
次に、演算部２０はフーリエ変換ステップで算出された必要な範囲の合成光の強度データを確認して、強度データが最大強度のピークを取る反射点の位置情報を記録する。または、強度データがその前後で対称性を示す反射点の位置情報を記録する。または、強度データが略最大強度のピークを取り且つその前後で対称性を示す反射点の位置情報を記録する。これら記録された反射点の位置情報はいずれの手法をとっても全て位置Ｏ（ｓ）の位置情報に相当する。以上が第２の測距方法における記録ステップに相当する。
【００４２】
次に、演算部２０は第１の測距方法の測定ステップと同様にして、基準点の位置情報と記録ステップで得られた位置Ｏ（ｓ）の位置情報とから、基準点から被測定物６の測定点Ｓまでの距離Ｌを算出する。
【００４３】
この第２の測距方法によれば、一部の実測した強度データから必要な範囲の強度データを演算により作成するため、第１の測距方法と比較して実測の測定範囲を狭めることができる。
【００４４】
次に、本発明に係る第３の測距方法を説明する。尚、本発明に係る第３の測距方法は、予め合成光の標準強度データを取得しておき、この標準強度データを用いて位置情報の取得を行うものであり、レーザ測距装置５０ａの動作は基本的に同じである。
【００４５】
ここで、標準強度データに関して説明する。上記の強度データ及び後述の第１強度データ、第２強度データは、参照光と測定光（第１測定光、第２測定光）との光路差の変化に伴って変化するものであるから、光路差が同じであれば得られる波形は全て同一となる。つまり、広範囲に亘って標準強度データを取得しておけば、上記の強度データは標準強度データのいずれかの部分と一致する。ただし、強度データ取得時の測定点の位置によって、強度データの位置情報と標準強度データの位置情報とは大きく乖離する。
【００４６】
よって、第３の測距方法では任意の測定点において、第１の測距方法の取得ステップと同様にして、参照光と測定光との光路長が等しい等位位置を含んで前後所定範囲の反射点の位置と対応した標準強度データを予め取得する。このときの前後所定範囲とは、参照光と測定光との光路差が使用するレーザ光のコヒーレンス長を超えるまでとすることが好ましい。尚、等位位置では参照光と測定光との光路差が等しいため、この等位位置において標準強度データは最大強度のピークを取るとともにその前後で対称となる。よって、標準強度データにおける等位位置の特定はピーク強度と波形の対称性とから行うことができる。また、標準強度データにおける位置情報は絶対的な値を得ることを目的とするのではなく、等位位置からの距離を得るため相対的なものとして用いられる。さらに、標準強度データは一度取得してメモリ等に記録しておけば良い。
【００４７】
本発明に係る第３の測距方法でも、第１の測距方法、第２の測距方法と同様にして先ず基準点の位置情報を取得する。
【００４８】
次に、第２の測距方法における取得ステップと同様のステップを行い、干渉部分を所定の長さ含んだ強度データを取得する。以上が、第３の測距方法の取得ステップに相当する。
【００４９】
次に、取得ステップで取得した強度データと標準強度データとを、波形のみに着目して両者が一致する範囲を特定する。前述のように、強度データと標準強度データとは位置情報と取得範囲とが異なるのみで基本的な波形は等しいから、取得範囲の狭い上記の強度データはより広範囲の標準強度データのどこかの部位と必ず一致する。次に、強度データと標準強度データとが一致する部位を合致させた上で、例えば、強度データの位置情報に連続するように標準強度データの位置情報を書き換えて対応させる。これにより、この位置情報の書き換えられた標準強度データは参照光と測定光との光路長が等しい位置Ｏ（ｓ）に相当する位置を含んだ必要な範囲の合成光の強度データと同じものとなる。尚、参照光と測定光との光路長が等しい位置Ｏ（ｓ）は、標準強度データの等位位置と対応する。
【００５０】
演算部２０は、例えばこの位置情報の書き換えられた標準強度データの位置Ｏ（ｓ）に相当する等位位置の位置情報を算出して記録する。以上が、第３の測距方法の算出ステップに相当する。
【００５１】
次に、演算部２０は第１の測距方法の測定ステップと同様にして、基準点の位置情報と算出ステップで得られた位置Ｏ（ｓ）の位置情報とから、基準点から被測定物６の測定点Ｓまでの距離Ｌを算出する。
【００５２】
この第３の測距方法によれば、一部の実測した強度データと標準強度データとから必要な範囲の強度データを作成するため、第１の測距方法と比較して実測の測定範囲を狭めることができる。また、フーリエ変換を行う必要が無いため第２の測距方法と比較して、演算部２０の負荷を軽減することができる。
【００５３】
次に、本発明に係る第２の形態のレーザ測距装置５０ｂを説明する。図３に示す本発明に係るレーザ測距装置５０ｂは、第１の形態のレーザ測距装置５０ａに加えて、測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８を有している。そして、測定光分割部２８にて分割された第１測定光は第１出射口１６ａから被測定物６の側に出射する。また、測定光分割部２８で分割された第２測定光はミラー８で反射され第２出射口１６ｂから被測定物６の側に出射する。尚、第１測定光と第２測定光との装置内部における光路差（２×Ｌｄ）は、レーザ光のコヒーレンス長よりも長い距離とする。よって、距離Ｌｄはレーザ光のコヒーレンス長の１／２よりも長い距離となる。
【００５４】
次に、本発明に係る第４の測距方法をレーザ測距装置５０ｂの動作とともに説明する。本発明に係るレーザ測距装置５０ｂでは、予め第１測定光と第２測定光との装置内部における光路差の１／２の値である距離Ｌｄを取得する必要がある。レーザ測距装置５０ｂに好適な距離Ｌｄの取得方法は後述する。尚、距離Ｌｄの取得は測定毎に行う必要は無く、レーザ測距装置５０ｂの出荷時等に行ってメモリ等に記録しておいても良い。
【００５５】
本発明に係る第４の測距方法では、先ず、図３（ａ）に示すように、被測定物６をその第１測定点Ｓ１に第１測定光が、第２測定点Ｓ２に第２測定光が垂直に照射するように設置する。次に、反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から第１出射口１６ａまでの距離と等しい反射点の位置とすることが好ましい。
【００５６】
次に、レーザ照射手段１０を動作させレーザ光を照射する。これにより、参照光は反射点で反射され受光部１８に到達する。また、測定光分割部２８で分割された第１測定光は第１出射口１６ａから出射した後、被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射され、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。また、第２測定光は第２出射口１６ｂから出射した後、被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射され、ミラー８、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。受光部１８は、参照光と第１測定光と第２測定光とを受光し、それらの光が合成もしくは干渉した合成光の強度を演算部２０に出力する。そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が増加する方向に移動させる。また、位置情報取得部２４は反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【００５７】
ここで、反射点が移動して参照光と第１測定光との光路差がレーザ光のコヒーレンス長よりも短くなると参照光と第１測定光とが干渉する。そして、合成光の強度データには参照光と第１測定光とによる明部のピークが出現する。ここで、この参照光と第１測定光との干渉光を含む合成光の強度データを第１強度データとする。このとき、距離２×Ｌｄはコヒーレンス長よりも長いから、この領域では第１測定光と参照光とは干渉するものの、光路差がコヒーレンス長を超えている第２測定光と参照光及び第２測定光と第１測定光とは干渉することはない。従って、第２測定光は一定強度の光として受光部１８に受光され、第１強度データには第２測定光による干渉光が存在することはない。
【００５８】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応した合成光の第１強度データを作成する。以上が第４の測距方法における第１取得ステップに相当する。
【００５９】
そして、さらに反射点が移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第１測定点Ｓ１までの距離と等しい位置Ｏ（ｓ１）に到達すると、第１測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ１）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。また、第１強度データはこの位置Ｏ（ｓ１）前後において対称性を示す。
【００６０】
演算部２０は第１取得ステップと並行して、得られた第１強度データをモニタし、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離、反射点を移動させて当該ピーク位置を過ぎた所定範囲の第１強度データを取得する。次に、演算部２０はピーク位置前後の第１強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置（＝位置Ｏ（ｓ１））を第１位置情報として記録する。
【００６１】
このとき、第１の測距方法と同様、最大強度のピークがその他のピークの強度と十分に判別可能な値を有している場合、判定基準を最適化して最大強度のピークを示す反射点の位置情報を第１位置情報として記録しても良い。また、演算部２０が第１強度データを随時モニタして、前後で対称性が確認されたピークの位置情報を第１位置情報として記録するようにしても良い。以上が第４の測距方法における第１記録ステップに相当する。
【００６２】
次に、さらに反射点が移動して参照光と第１測定光との光路差がレーザ光のコヒーレンス長よりも長くなると参照光と第１測定光とは干渉しなくなり合成光の明部のピークは消滅する。そしてさらに、反射点が移動すると今度は参照光と第２測定光との光路差がレーザ光のコヒーレンス長よりも短くなり、参照光と第２測定光とが干渉する。そして、合成光の強度データには参照光と第２測定光とによる明部のピークが出現する。ここで、この参照光と第２測定光との干渉光を含む合成光の強度データを第２強度データとする。このとき、距離２×Ｌｄはコヒーレンス長よりも長いから、この領域では第２測定光と参照光とは干渉するものの、光路差がコヒーレンス長を超えている第１測定光と参照光及び第２測定光と第１測定光とは干渉することはない。従って、第１測定光は一定強度の光として受光部１８に受光され、第２強度データには第１測定光による干渉光が存在することはない。
【００６３】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応した合成光の第２強度データを作成する。以上が第４の測距方法における第２取得ステップに相当する。
【００６４】
そして、反射点がさらに移動して分割点から反射点までの距離が分割点→測定光分割部２８→ミラー８→第２測定点Ｓ２までの距離と等しい位置Ｏ（ｓ２）に到達すると、今度は第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ２）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。また、第２強度データはこの位置Ｏ（ｓ２）前後において対称性を示す。
【００６５】
演算部２０は第２取得ステップと並行して、得られた第２強度データをモニタし、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離、反射点を移動させて当該ピーク位置を過ぎた所定範囲の第２強度データを取得する。次に、演算部２０はピーク位置前後の第２強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置（＝位置Ｏ（ｓ２））を第２位置情報として記録する。
【００６６】
このとき、最大強度のピークがその他のピークの強度と十分に判別可能な値を有している場合、判定基準を最適化して最大強度のピークを示す反射点の位置情報を位置Ｏ（ｓ２）の位置情報として記録しても良い。また、演算部２０が第２強度データを随時モニタして、前後で対称性が確認されたピークの位置情報を位置Ｏ（ｓ２）の位置情報として記録するようにしても良い。以上が第４の測距方法における第２記録ステップに相当する。
【００６７】
次に、演算部２０は、第１位置情報と第２位置情報と予め取得されている距離Ｌｄの値とから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを算出する。距離Ｌの算出方法は、例えば、第１位置情報の値をＰｓ１、第２位置情報をＰｓ２とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌ＝Ｐｓ２−Ｐｓ１−Ｌｄ
となる。以上が第４の測距方法の測定ステップに相当する。
【００６８】
次に、第１測定光と第２測定光との装置内部における距離Ｌｄを取得する方法を説明する。尚、以下に示す距離Ｌｄの取得方法は、基本的に本発明に係る第４の測距方法及びレーザ測距装置５０ｂの動作と同等である。また、以下に示す距離Ｌｄの取得方法は本発明に係るレーザ測距装置５０ｂに好適なものであるが、必ずしもこの方法を用いる必要は無い。
【００６９】
先ず、図３（ｂ）に示すように、表面が平滑な平板５を、その第１測定点Ｓ１’に第１測定光が、第２測定点Ｓ２’に第２測定光が垂直に照射するように設置する。このとき、第１出射口１６ａから第１測定点Ｓ１’までの距離と、第２出射口１６ｂから第２測定点Ｓ２’までの距離とを等しくする。次に、反射部１４の反射点を分割点から第１出射口１６ａまでの距離と等しい起点位置よりも参照光の光路長が若干短くなる位置に位置させる。
【００７０】
そして、上記の第１取得ステップと第１記録ステップを行い、分割点から平板５の第１測定点Ｓ１’までの距離と分割点から反射点までの距離とが等しくなる反射点の位置Ｏ（ｓ１’）の第１位置情報を記録する。次に、上記の第２取得ステップと第２記録ステップを行い、分割点→測定光分割部２８→ミラー８→第２測定点Ｓ２’までの距離と分割点から反射点までの距離とが等しくなる反射点の位置Ｏ（ｓ２’）の第２位置情報を記録する。
【００７１】
次に、演算部２０は、得られた第１位置情報と第２位置情報とから、距離Ｌｄを算出する。距離Ｌｄの算出方法は、例えば、第１位置情報の値をＰｓ１’、第２位置情報をＰｓ２’とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌｄ＝Ｐｓ２’−Ｐｓ１’
となる。
【００７２】
次に、本発明に係る第５の測距方法を説明する。尚、本発明に係る第５の測距方法は演算部２０による強度データの取得を第２の測距方法と同様の手法で行うのみで、レーザ測距装置５０ｂの動作は基本的に同じである。
【００７３】
先ず、第４の測距方法と同様、距離Ｌｄを取得する。距離Ｌｄの取得は、第４の測距方法と同様に行っても良いし、以下の第５の測距方法に準じて行っても、標準強度データを用いた手法により行っても良い。
【００７４】
次に、第４の測距方法の第１取得ステップと同様にして合成光の第１強度データを取得する。この際、第５の測距方法の第１取得ステップでは、第１強度データを部分的に取得すれば良い。この部分の長さは後述のフーリエ変換により干渉光の周期、振幅、位相が十分に算出可能な長さである。以上が第５の測距方法における第１取得ステップに相当する。
【００７５】
次に、演算部２０は、第１取得ステップで取得された部分的な第１強度データにフーリエ変換処理を施す。これにより、合成光のうち参照光と第１測定光による干渉光を構成する個々の干渉光の周期、振幅、位相が全て取得される。尚、第２測定光の強度はフーリエ変換により定数となる。
【００７６】
次に、演算部２０は所得された個々の干渉光の周期、振幅、位相から位置Ｏ（ｓ１）を特定するに必要な範囲に亘って個々の干渉光の振幅を含む明部のピーク位置を算出する。次に、算出された個々の干渉光の振幅を含めた明部のピーク位置を全て合成することで必要な範囲の合成光の明部のピーク位置を振幅を含めて算出する。第５の測距方法においては、この合成光の明部のピーク位置のデータを合成光の第１強度データとみなす。以上が第５の測距方法における第１フーリエ変換ステップに相当する。
【００７７】
次に、演算部２０は第１フーリエ変換ステップで算出された必要な範囲の第１強度データを確認して、第１強度データが最大強度のピークを取る反射点の位置情報を第１位置情報として記録する。または、第１強度データがその前後で対称性を示す反射点の位置情報を第１位置情報として記録する。または、第１強度データが略最大強度のピークを取り且つその前後で対称性を示す反射点の位置情報を第１位置情報として記録する。これら記録された第１位置情報はいずれの手法をとっても全て位置Ｏ（ｓ１）の位置情報に相当する。以上が第５の測距方法における第１記録ステップに相当する。
【００７８】
次に、第４の測距方法の第２取得ステップと同様にして合成光の第２強度データを取得する。このときも、第２強度データを後述のフーリエ変換により干渉光の周期、振幅、位相が十分に算出可能な範囲で部分的に取得すれば良い。以上が第５の測距方法における第２取得ステップに相当する。
【００７９】
次に、演算部２０は、第２取得ステップで取得された部分的な第２強度データにフーリエ変換処理を施す。これにより、合成光のうち参照光と第２測定光による干渉光を構成する個々の干渉光の周期、振幅、位相が全て取得される。尚、第１測定光の強度はフーリエ変換により定数となる。
【００８０】
次に、演算部２０は所得された個々の干渉光の周期、振幅、位相から位置Ｏ（ｓ２）を特定するに必要な範囲に亘って個々の干渉光の振幅を含む明部のピーク位置を算出する。次に、算出された個々の干渉光の振幅を含めた明部のピーク位置を全て合成することで必要な範囲の合成光の明部のピーク位置を振幅を含めて算出する。第５の測距方法においては、この合成光の明部のピーク位置のデータを合成光の第２強度データとみなす。以上が第５の測距方法における第２フーリエ変換ステップに相当する。
【００８１】
次に、演算部２０は第２フーリエ変換ステップで算出された必要な範囲の第２強度データを確認して、第２強度データが最大強度のピークを取る反射点の位置情報を第２位置情報として記録する。または、第２強度データがその前後で対称性を示す反射点の位置情報を第２位置情報として記録する。または、第２強度データが略最大強度のピークを取り且つその前後で対称性を示す反射点の位置情報を第２位置情報として記録する。これら記録された第２位置情報はいずれの手法をとっても全て位置Ｏ（ｓ２）の位置情報に相当する。以上が第５の測距方法における第２記録ステップに相当する。
【００８２】
次に、演算部２０は第４の測距方法の測定ステップと同様にして、第１記録ステップで得られた第１位置情報と第２記録ステップで得られた第２位置情報と距離Ｌｄとから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを算出する。
【００８３】
この第５の測距方法によれば、第２の測距方法と同様、一部の実測した強度データから必要な範囲の強度データを演算により作成するため、第４の測距方法と比較して実測の測定範囲を狭めることができる。
【００８４】
次に、本発明に係る第６の測距方法を説明する。尚、本発明に係る第６の測距方法は、第１位置情報、第２位置情報の取得を第３の測距方法と同様に標準強度データを用いて行うものであり、レーザ測距装置５０ｂの動作は基本的に同じである。
【００８５】
先ず、第３の測距方法と同様にして、任意の測定点で予め標準強度データを取得する。前述のようにレーザ照射手段１０が同一であれば標準強度データの波形は全て同じであり、また標準強度データの位置情報は相対的なものとして使用するから、標準強度データは第１測定光と参照光とが干渉したものでも、第２測定光と参照光とが干渉したものでも良い。
【００８６】
次に、第４の測距方法、第５の測距方法と同様にして距離Ｌｄの値を取得する。
【００８７】
次に、第５の測距方法における第１取得ステップと同様にして、干渉部分を所定の長さ含んだ第１強度データを取得する。以上が、第６の測距方法の第１取得ステップに相当する。
【００８８】
次に、第１強度データと標準強度データとを、波形のみに着目して両者が一致する範囲を特定する。次に、第１強度データと標準強度データとが一致する部位を合致させた上で、例えば、第１強度データの位置情報に連続するように標準強度データの位置情報を書き換えて対応させる。これにより、この位置情報の書き換えられた標準強度データは参照光と第１測定光との光路長が等しい位置Ｏ（ｓ１）に相当する位置を含んだ必要な範囲の第１強度データと同じものとなる。尚、参照光と第１測定光との光路長が等しい位置Ｏ（ｓ１）は、標準強度データの等位位置と対応する。
【００８９】
演算部２０は、例えばこの位置情報の書き換えられた標準強度データの位置Ｏ（ｓ１）に相当する等位位置の位置情報を算出して第１位置情報として記録する。以上が、第６の測距方法の第１算出ステップに相当する。
【００９０】
次に、第５の測距方法における第２取得ステップと同様にして、干渉部分を所定の長さ含んだ第２強度データを取得する。以上が、第６の測距方法の第２取得ステップに相当する。
【００９１】
次に、第２強度データと標準強度データとを、波形のみに着目して両者が一致する範囲を特定する。次に、第２強度データと標準強度データとが一致する部位を合致させた上で、例えば、第２強度データの位置情報に連続するように標準強度データの位置情報を書き換えて対応させる。これにより、この位置情報の書き換えられた標準強度データは参照光と第２測定光との光路長が等しい位置Ｏ（ｓ２）に相当する位置を含んだ必要な範囲の第２強度データと同じものとなる。尚、参照光と第２測定光との光路長が等しい位置Ｏ（ｓ２）は、標準強度データの等位位置と対応する。
【００９２】
演算部２０は、例えばこの位置情報の書き換えられた標準強度データの位置Ｏ（ｓ２）に相当する等位位置の位置情報を算出して第２位置情報として記録する。以上が、第６の測距方法の第２算出ステップに相当する。
【００９３】
次に、演算部２０は第４の測距方法の測定ステップと同様にして、第１算出ステップで得られた第１位置情報と第２算出ステップで得られた第２位置情報と距離Ｌｄとから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを算出する。
【００９４】
この第６の測距方法によれば、一部の実測した強度データと標準強度データとから必要な範囲の強度データを作成するため、第４の測距方法と比較して実測の測定範囲を狭めることができる。また、フーリエ変換を行う必要が無いため第５の測距方法と比較して、演算部２０の負荷を軽減することができる。
【００９５】
次に、図４に本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置５０ｃを示す。第３の形態のレーザ測距装置５０ｃは被測定物６の一面側に位置する第１測定点Ｓ１と、第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離を測距することで、被測定物６の厚みｔを測距するものである。従って、その構成は第１測定光と第２測定光との光学経路が異なる以外、第２の形態のレーザ測距装置５０ｂと基本的に同等である。
【００９６】
そして、レーザ測距装置５０ｃにおいては、測定光分割部２８にて分割された第１測定光は、ミラー８ａ、ミラー８ｂ、ミラー８ｃで反射され第１出射口１６ａから第２出射口１６ｂに向けて出射する。また、測定光分割部２８で分割された第２測定光はミラー８ｄ、ミラー８ｅで反射され第２出射口１６ｂから第１出射口１６ａに向けて出射する。尚、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとは対向する位置に設けられ、被測定物６はこの第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に配置される。そして、図４（ａ）に示すように、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に何も存在しない無測定物状態の場合には、第１出射口１６ａから出射した第１測定光は、第２出射口１６ｂから再度レーザ測距装置５０ｃ内に入射してミラー８ｅ、ミラー８ｄで反射され測定光分割部２８に帰還する。また、第２出射口１６ｂから出射した第２測定光は第１出射口１６ａから再度レーザ測距装置５０ｃ内に入射してミラー８ｃ、ミラー８ｂ、ミラー８ａで反射され測定光分割部２８に帰還する。よって、無測定物状態においては第１測定光と第２測定光とは同じ光路を互いに逆方向に進んで測定光分割部２８に帰還することとなる。従って、このときの第１測定光と第２測定光との光路長は等しくなる。尚、測定光分割部２８から第１出射口１６ａまでの第１測定光の光路長と測定光分割部２８から第２出射口１６ｂまでの第２測定光の光路長とは完全に等しくする必要は無いが、略同等として無測定物状態における第１測定光及び第２測定光の測定光分割部２８から測定光分割部２８に帰還するまでの光路（即ち、第１測定光における測定光分割部２８→ミラー８ａ→ミラー８ｂ→ミラー８ｃ→ミラー８ｅ→ミラー８ｄ→測定光分割部２８までの光路）の中間地点Ｐ０を、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間の中間位置近傍とすることが好ましい。
【００９７】
次に、本発明に係る第７の測距方法をレーザ測距装置５０ｃの動作とともに説明する。本発明に係る第７の測距方法では、先ず、第１測定光及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置（原点位置Ｏ）を取得して原点位置情報として記録する原点取得ステップを行う。尚、原点位置情報の取得は以下のようにして行うことが好ましい。
【００９８】
先ず、無測定物状態で反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から中間地点Ｐ０までの測定光の光学経路よりも若干長くなるような反射点の位置とすることが好ましい。
【００９９】
次に、この状態でレーザ照射手段１０を動作させレーザ光を照射する。これにより、参照光は分割点→反射点→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。また、第１測定光は分割点→測定光分割部２８→ミラー８ａ→ミラー８ｂ→ミラー８ｃ→第１出射口１６ａ→第２出射口１６ｂ→ミラー８ｅ→ミラー８ｄ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。また、第２測定光は分割点→測定光分割部２８→ミラー８ｄ→ミラー８ｅ→第２出射口１６ｂ→第１出射口１６ａ→ミラー８ｃ→ミラー８ｂ→ミラー８ａ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。
【０１００】
そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が減少する方向に移動させる。また、位置情報取得部２４は反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【０１０１】
反射点が移動して参照光の光路長と第１測定光及び第２測定光の光路長とが等しくなる原点位置Ｏに到達すると、この原点位置Ｏでは参照光と第１測定光とによる干渉光と参照光と第２測定光とによる干渉光とが明部のピークを取る。よって、合成光の強度はこの原点位置Ｏにおいて最大ピーク強度をとる。また、強度データはこの原点位置Ｏの前後において対称性を示す。尚、原点取得ステップにおける最大ピーク強度と後述の第１記録ステップ、第２記録ステップにおける最大ピーク強度とは値が異なり、原点取得ステップにおける最大ピーク強度のほうが大きい。よって、原点取得ステップにおける判定基準と第１記録ステップ、第２記録ステップにおける判定基準とは異なる。
【０１０２】
演算部２０は合成光の強度データをモニタして、原点取得ステップの判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離、反射点を移動させて当該ピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データを取得する。次に、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置を原点位置Ｏの原点位置情報として記録する。以上が、原点取得ステップに相当する。尚、参照光の光路上の原点位置Ｏは、図４中の測定光の光路上では中間地点Ｐ０と対応する。
【０１０３】
上記の原点位置情報の取得方法は最も高精度であり本発明に係るレーザ測距装置５０ｃに好適なものであるが、必ずしもこの方法を用いる必要は無い。尚、原点位置情報の取得は測定毎に行うことが好ましいが、さほど高精度の測定値を必要としない場合にはこの限りではない。
【０１０４】
次に、図４（ｂ）に示すように被測定物６を第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に配置する。このとき、被測定物６を中間地点Ｐ０と重なり、且つ中間地点Ｐ０から第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１と中間地点Ｐ０から第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２との差がレーザ光のコヒーレンス長の１／２の値よりも長い距離となるように配置することが好ましい。
【０１０５】
ここで、被測定物６を中間地点Ｐ０と重ならないように配置すると、測定時の第１測定光の光路長もしくは第２測定光の光路長のいずれか一方が原点位置における参照光の光路長より長くなり他方が短くなる。このような場合、本願の測距方法においては移動手段２２を測定中に逆動作させて参照光の光路長を増加させる方向と減少させる方向とに移動させる必要が生じる。移動手段２２であるモータ等の機械は、一定方向に動作させる場合においては位置情報と実際の位置とに大きな差は生じないが、逆動作させるとバックラッシュが発生し位置情報と実際の位置とに誤差が生じる。被測定物６を中間地点Ｐ０と重なるように配置すれば、測定時の第１測定光の光路長と第２測定光の光路長とはいずれも原点位置における参照光の光路長より短くなり、反射部１４は原点位置から参照光の光路長を減少させる方向のみに移動すればよく、移動手段２２が逆動作する必要は無い。よって、高精度の厚み測定を行うことができる。
【０１０６】
また、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差をコヒーレンス長の１／２よりも長い距離になるように配置すれば、後述の第１測定光による第１測定点Ｓ１の測定時には第２測定光は干渉せず、また第２測定光による第２測定点Ｓ２の測定時には第１測定光は干渉することがない。従って、レーザ測距装置５０ｃによる被測定物６の厚みｔの測距を効率良く行うことができる。尚、被測定物６の厚みｔがコヒーレンス長の１／２よりも薄く上記の条件を満たすことができない場合、被測定物６を中間地点Ｐ０からずらして第１測定光と第２測定光との光路差をコヒーレンス長の値以上とする。この場合、移動手段２２は逆動作が必要でバックラッシュに伴う誤差が生じるが、移動手段２２に高精度のアクチュエータを用いればバックラッシュを含む繰り返し位置精度は約２０ｎｍ程度であり、要求される測定精度によっては十分に使用可能である。
【０１０７】
尚、レーザ測距装置５０ｃは測定光の光学経路を図５に示すようにしても良い。この構成によれば、装置内部における第１測定光と第２測定光との光路差が既にコヒーレンス長よりも長く設定されているから、被測定物６の設置位置によらず被測定物６の厚みｔの測距を行うことができる。ただしこの場合、移動手段２２の逆動作が必要となる。
【０１０８】
次に、レーザ照射手段１０を動作させレーザ光を照射する。これにより、参照光は反射点で反射され受光部１８に到達する。また、測定光分割部２８で分割された第１測定光は第１出射口１６ａから出射した後、被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射され、ミラー８ｃ、ミラー８ｂ、ミラー８ａ、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。また、第２測定光は第２出射口１６ｂから出射した後、被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射され、ミラー８ｅ、ミラー８ｄ、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。受光部１８は、参照光と第１測定光と第２測定光とを受光し、それらの光が合成もしくは干渉した合成光の強度を演算部２０に出力する。
【０１０９】
そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が減少する方向に移動させる。
【０１１０】
ここで、反射点が移動して参照光と第１測定光との光路差がレーザ光のコヒーレンス長よりも短くなると参照光と第１測定光とが干渉して明部のピークを有する第１強度データとなる。演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、この第１強度データを取得する。以上が第７の測距方法における第１取得ステップに相当する。
【０１１１】
そして、反射点をさらに移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第１測定点Ｓ１までの第１測定光の片道分の光路長と等しい位置Ｏ（ｓ１）に到達すると、第１測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ１）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。また、第１強度データはこの位置Ｏ（ｓ１）前後において対称性を示す。
【０１１２】
演算部２０は第１取得ステップと並行して、得られた第１強度データをモニタし、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離、反射点を移動させて当該ピーク位置を過ぎた所定範囲の第１強度データを取得する。次に、演算部２０はピーク位置前後の第１強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置（＝位置Ｏ（ｓ１））を第１位置情報として記録する。
【０１１３】
また、最大強度のピークがその他のピークの強度と十分に判別可能な値を有している場合、判定基準を最適化して最大強度のピークを示す反射点の位置情報を第１位置情報として記録しても良い。また、演算部２０が第１強度データを随時モニタして、前後で対称性が確認されたピークの位置情報を第１位置情報として記録するようにしても良い。以上が第７の測距方法における第１記録ステップに相当する。尚ここでの、原点位置Ｏから位置Ｏ（ｓ１）までの距離は距離Ｌ１に相当する。
【０１１４】
次に、さらに反射点が移動して参照光と第１測定光との光路差がレーザ光のコヒーレンス長よりも長くなると参照光と第１測定光とは干渉しなくなり合成光の明部のピークは消滅する。そしてさらに、反射点が移動すると今度は参照光と第２測定光との光路差がレーザ光のコヒーレンス長よりも短くなり、参照光と第２測定光とが干渉して明部のピークを有する第２強度データとなる。演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、この第２強度データを取得する。以上が第７の測距方法における第２取得ステップに相当する。
【０１１５】
そして、反射点がさらに移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第２測定点Ｓ２までの第２測定光の片道分の光路長と等しい位置Ｏ（ｓ２）に到達すると、今度は第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ２）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。また、第２強度データはこの位置Ｏ（ｓ２）前後において対称性を示す。
【０１１６】
演算部２０は第２取得ステップと並行して、第２強度データをモニタし、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離、反射点を移動させて当該ピーク位置を過ぎた所定範囲の第２強度データを取得する。次に、演算部２０はピーク位置前後の第２強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置（＝位置Ｏ（ｓ２））を第２位置情報として記録する。
【０１１７】
また、最大強度のピークがその他のピークの強度と十分に判別可能な値を有している場合、判定基準を最適化して最大強度のピークを示す反射点の位置情報を第２位置情報として記録しても良い。また、演算部２０が第２強度データを随時モニタして、前後で対称性が確認されたピークの位置情報を第２位置情報として記録するようにしても良い。以上が第７の測距方法における第２記録ステップに相当する。尚ここでの、原点位置Ｏから位置Ｏ（ｓ２）までの距離は距離Ｌ２に相当する。
【０１１８】
次に、演算部２０は、第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離、即ち被測定物６の厚みｔを算出する。厚みｔの算出方法は、例えば、原点位置情報をＰｏ、第１位置情報の値をＰｓ１、第２位置情報をＰｓ２とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
ｔ＝（Ｐｏ−Ｐｓ１）＋（Ｐｏ−Ｐｓ２）＝２Ｐｏ−Ｐｓ１−Ｐｓ２
となる。以上が第７の測距方法の測定ステップに相当する。
【０１１９】
次に、本発明に係る第８の測距方法を説明する。尚、本発明に係る第８の測距方法は演算部２０による強度データの取得を第２の測距方法と同様の手法で行うのみで、レーザ測距装置５０ｃの動作は基本的に同じである。
【０１２０】
先ず、原点取得ステップを行い原点位置情報を取得する。原点位置情報の取得は、第７の測距方法と同様に行っても良いし、以下の第８の測距方法に準じて行っても、標準強度データを用いた手法により行っても良い。
【０１２１】
次に、第７の測距方法の第１取得ステップと同様にして合成光の第１強度データを取得する。ここで取得する第１強度データは、後述のフーリエ変換ステップにより干渉光の周期、振幅、位相が十分に算出可能な範囲の部分的なもので良い。以上が第８の測距方法における第１取得ステップに相当する。
【０１２２】
次に、演算部２０は、第１取得ステップで取得された部分的な第１強度データに対し、第５の測距方法における第１フーリエ変換ステップと同様のステップを行う。これにより、必要な範囲の合成光の第１強度データが算出される。
【０１２３】
次に、演算部２０は第５の測距方法における第１記録ステップと同様のステップを行う。これにより、位置Ｏ（ｓ１）の位置情報が記録される。
【０１２４】
次に、第７の測距方法の第２取得ステップと同様にして合成光の第２強度データを取得する。ここで取得する第２強度データも、後述のフーリエ変換ステップにより干渉光の周期、振幅、位相が十分に算出可能な範囲の部分的なもので良い。以上が第８の測距方法における第２取得ステップに相当する。
【０１２５】
次に、演算部２０は、第２取得ステップで取得された部分的な第２強度データに対し、第５の測距方法における第２フーリエ変換ステップと同様のステップを行う。これにより、必要な範囲の合成光の第２強度データが算出される。
【０１２６】
次に、演算部２０は第５の測距方法における第２記録ステップと同様のステップを行う。これにより、位置Ｏ（ｓ２）の位置情報が記録される。
【０１２７】
次に、演算部２０は第７の測距方法の測定ステップと同様にして、第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離、即ち被測定物６の厚みｔを算出する。
【０１２８】
この第８の測距方法によれば、第２の測距方法と同様、一部の実測した強度データから必要な範囲の強度データを演算により作成するため、第７の測距方法と比較して実測の測定範囲を狭めることができる。
【０１２９】
次に、本発明に係る第９の測距方法を説明する。尚、本発明に係る第９の測距方法は、第１位置情報、第２位置情報の取得を第３の測距方法と同様に標準強度データを用いて行うものであり、レーザ測距装置５０ｃの動作は基本的に同じである。
【０１３０】
先ず、第３の測距方法と同様にして、任意の測定点で予め標準強度データを取得する。尚、標準強度データは第１測定光と参照光とが干渉したものでも、第２測定光と参照光とが干渉したものでも良い。
【０１３１】
次に、第７の測距方法、第８の測距方法と同様にして原点位置情報を取得する。
【０１３２】
次に、第８の測距方法における第１取得ステップと同様にして、干渉部分を所定の長さ含んだ第１強度データを取得する。以上が、第６の測距方法の第１取得ステップに相当する。
【０１３３】
次に、第６の測距方法の第１算出ステップと同様、第１強度データと標準強度データとを、波形のみに着目して両者が一致する範囲を特定する。次に、第１強度データと標準強度データとが一致する部位を合致させた上で、例えば、第１強度データの位置情報に連続するように標準強度データの位置情報を書き換えて対応させる。そして、演算部２０は、例えばこの位置情報の書き換えられた標準強度データの位置Ｏ（ｓ１）に相当する等位位置の位置情報を算出して第１位置情報として記録する。以上が、第９の測距方法の第１算出ステップに相当する。
【０１３４】
次に、第８の測距方法における第２取得ステップと同様にして、干渉部分を所定の長さ含んだ第２強度データを取得する。以上が、第９の測距方法の第２取得ステップに相当する。
【０１３５】
次に、第６の測距方法の第２算出ステップと同様、第２強度データと標準強度データとを、波形のみに着目して両者が一致する範囲を特定する。次に、第２強度データと標準強度データとが一致する部位を合致させた上で、例えば、第２強度データの位置情報に連続するように標準強度データの位置情報を書き換えて対応させる。そして、演算部２０は、例えばこの位置情報の書き換えられた標準強度データの位置Ｏ（ｓ２）に相当する等位位置の位置情報を算出して第２位置情報として記録する。以上が、第６の測距方法の第２算出ステップに相当する。
【０１３６】
次に、演算部２０は第７の測距方法の測定ステップと同様にして、第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離、即ち被測定物６の厚みｔを算出する。
【０１３７】
この第９の測距方法によれば、一部の実測した強度データと標準強度データとから必要な範囲の強度データを作成するため、第７の測距方法と比較して実測の測定範囲を狭めることができる。また、フーリエ変換を行う必要が無いため第８の測距方法と比較して、演算部２０の負荷を軽減することができる。
【０１３８】
以上のように、本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置は、波長の異なる複数のレーザ照射手段を用いるのではなく、スペクトル線幅が比較的広く多縦モード発振するレーザ照射手段を利用して測距を行う。このため、レーザ照射手段が一つで良く、レーザ測距装置の光学系の作製をより容易に行うことができる。よって、レーザ測距装置の製造コストを削減することができる。また、縦モードのレーザ光が複数混在したレーザ光であれば特に周波数分布は問わないため、特殊なレーザ照射手段を必ずしも必要とせず、安価なレーザ照射手段を使用することができる。さらに、本発明に係る第２、第５、第８の測距方法は、一部の実測した強度データから必要な範囲の強度データを演算により作成するため、実測の測定範囲を狭めることができる。これにより、実測にかかる測定時間を短縮することができる。またさらに、本発明に係る第３、第６、第９の測距方法は、一部の実測した強度データと標準強度データとから必要な範囲の強度データを作成することに加え、フーリエ変換を行う必要が無いため実測にかかる測定時間を短縮しながら演算部２０の負荷を軽減することができる。
【０１３９】
尚、上記で示したレーザ測距装置５０ａ〜５０ｃは本発明に好適な例であるから、参照光、測定光、第１測定光、第２測定光の光路は部分的に光ファイバで置き換えても良い他、各部の構成及び各光路等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１４０】
６      被測定物
１０    レーザ照射手段
１２    分割部
１４    反射部
１６ａ  第１出射口
１６ｂ  第２出射口
１８    受光部
２０    演算部
２４    位置情報取得部
２８    測定光分割部
５０ａ〜５０ｃ    レーザ測距装置
Ｓ      測定点
Ｓ１    第１測定点
Ｓ２    第２測定点
Ｌ      距離
ｔ      （被測定物の）厚み
【図１】
2011226938.tif 000003
【図２】
2011226938.tif 000004
【図３】
2011226938.tif 000005
【図４】
2011226938.tif 000006
【図５】
2011226938.tif 000007