(57)【要約】【課題】  レーザ光を二次元に走査するスキャン走査領域および画角を任意に選択することができると共に、小型化が可能で組み立および調整が容易なレーザ距離測定装置を提供する。【解決手段】  レーザ光を投射する発光部１０と光学的に対峙する光軸上に受光部２０を配置し、光軸上に配置されて回転駆動されるポリゴンミラー１により発光部１０から投射されたレーザ光をミラー面の一つで反射して対象物に照射し、対象物により反射されたレーザ光を前記ミラー面と異なるミラー面で反射して受光部２０に導く。そして、ポリゴンミラー１の回転に同期して発光部１０からのレーザ光の投射を制御する投射制御部１１が出力する投射許可信号と受光部２０が受光した受光信号との伝搬遅延時間から対象物までの距離を算出する距離演算部５０を具備する。【選択図】      図８
2005069975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を投射する発光部と、
この発光部と光学的に対峙する光軸上に配置された受光部と、
回転軸に対して所定の角度に位置づけられた複数のミラー面を有し、前記光軸上に配置されて回転駆動され、前記発光部から投射された前記レーザ光を前記ミラー面の一つで反射して対象物に照射すると共に、対象物によって反射されたレーザ光を前記ミラー面と異なるミラー面で反射して前記受光部に導くポリゴンミラーと、
前記光軸を軸として所定方向に前記ポリゴンミラーの回転軸を揺動させる揺動部と、
前記ポリゴンミラーの回転に同期して前記発光部からのレーザ光の投射を制御する投射制御部と、
この投射制御部が前記発光部に与える投射許可信号と前記受光部が受光した受光信号との伝搬遅延時間から対象物までの距離を算出する距離演算部と
を具備したことを特徴とするレーザ距離測定装置。
【請求項２】
前記ポリゴンミラーは、９０度ずつミラー面を異ならせた少なくとも４面体を有する多面体からなるものである請求項１に記載のレーザ距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ距離測定装置に係り、レーザ光の照射方向と同一方向にある対象物からの反射光を受光して距離を測定するレーザ距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からレーザ光を利用したレーザ距離測定装置が知られている。このレーザ距離測定装置は、例えば図１２に示すように多面体ミラー（ポリゴンミラー）１を一定速度で回転駆動する主走査モータ２と、この主走査モータ２に対してその回転軸を直交するように設けられて、上記ポリゴンミラー１の回転軸を所定の角度範囲内で傾動させて該ポリゴンミラー１の回転面を所定速度で揺動させる副走査モータ３とを備えた光学系を有している。
【０００３】
レーザ光源４から射出されたレーザパルス光は、ハーフミラー５を介してポリゴンミラー１に投射される。このレーザパルス光は、ポリゴンミラー１の回転に応じてレーザ光源４から射出されると共に、副走査モータ３によって所定速度でポリゴンミラー１のミラー面が揺動されて所定の測定範囲に照射される。そして、レーザ光の照射範囲内に存在する対象物からの反射光をポリゴンミラー１によって集光レンズ６に導き、この集光レンズ６によって集光された該反射光を受光素子７が受光する。
【０００４】
レーザ距離測定装置は、基本的には上述したように構成された光学系が該レーザ距離測定装置の筐体（図示せず）に組み込まれ、この筐体に設けられた例えばガラス窓により形成された窓部を介して対象物との間でレーザ光の照射・反射が行われて該対象物との距離を計測する。
或いは、レーザ光源４から射出されたレーザ光が前述した窓部において反射されて受光素子７に到達する所謂、ノイズを低減して検出精度を向上させる目的で、図１３に示すように同一の面構成をなす二つのポリゴンミラー１，１を同一回転軸に取り付けたレーザ距離測定装置もある。これはレーザ光源４から射出され、投光レンズ８を介して投射されたレーザパルス光を一方のポリゴンミラー１の一つで反射して対象物に照射すると共に、該対象物からの反射光を前記ポリゴンミラー１とは異なるポリゴンミラー１で反射して集光レンズ６を介し、受光素子７に導くようにしたものである。このように構成されたレーザ距離測定装置は、上述したレーザ距離測定装置とは異なり、レーザ光源４が射出したレーザ光がガラス窓等で形成された窓部に反射して受光素子７へ到達することがなく、より精度の高い距離測定を行うことができる。
【０００５】
ちなみに、上述した動作原理に基づいたレーザ距離測定装置が種々提唱されている（例えば、特許文献１〜４を参照）。
【特許文献１】特開平８−１２２４２６号公報
【特許文献２】特開平９−３３６５５号公報
【特許文献３】特開平９−１５３３３号公報
【特許文献４】特開平１１−３２６４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したように窓部に設けられた例えばガラスによって、レーザ光源４から射出されたレーザ光の一部が反射されて受光素子７へ到達することが否めない。このため、この反射光によって検出精度が低下するという問題があった。またこの方式のレーザ距離測定装置において、レーザ光源４が射出するレーザビーム径を大きくする場合、受光レンズ径をこのレーザビーム径より大きくする必要があり、装置が大型になるという問題もある。
【０００７】
一方、投光用と受光用とに別々のポリゴンミラーを備えたレーザ距離測定装置にあっては、レーザ光源４から射出したレーザ光がレーザ距離測定装置の窓部で反射して受光素子７に戻ってくるという懸念はないものの、ポリゴンミラー１の形状が大きくなってしまう。このため、該ポリゴンミラー１を回転軸に対して所定の範囲で揺動させてレーザ光を二次元に走査する揺動機構が大型で複雑な機構となり、レーザ距離測定装置の小型化が困難であるという問題もあった。
【０００８】
また、レーザ距離測定装置が発するレーザ光を二次元に走査する場合、走査領域がポリゴンミラー１の走査機構（揺動機構）の制約を受けるため、走査領域を大きくとることができないという問題もある。勿論、走査領域を拡大するためにはポリゴンミラー１を大型にすればよい反面、ポリゴンミラーの走査機構（揺動機構）も大きくなるという問題もある。更にはポリゴンミラーの寸法が長くなるため、回転速度の安定性が犠牲になるという懸念があると共に、このポリゴンミラーを稼働させるモータを含む稼働機構が大がかりなものとなってしまい、レーザ距離測定装置の組み立てや調整に時間がかかるという問題もあった。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、レーザ光を二次元に走査するスキャン走査領域および画角を任意に選択することが可能であり、小型化が可能で組み立および調整が容易なレーザ距離測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明に係るレーザ距離測定装置は、レーザ光を投射する発光部と、この発光部と光学的に対峙する光軸上に配置された受光部と、回転軸に対して所定の角度に位置づけられた複数のミラー面を有し、前記光軸上に配置されて回転駆動され、前記発光部から投射された前記レーザ光を前記ミラー面の一つで反射して対象物に照射すると共に、対象物によって反射されたレーザ光を前記ミラー面と異なるミラー面で反射して前記受光部に導くポリゴンミラーと、前記光軸を軸として所定方向に前記ポリゴンミラーの回転軸を揺動させる揺動部と、前記ポリゴンミラーの回転に同期して前記発光部からのレーザ光の投射を制御する投射制御部と、この投射制御部が前記発光部に与える投射許可信号と前記受光部が受光した受光信号との伝搬遅延時間から対象物までの距離を算出する距離演算部とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記ポリゴンミラーは、９０度ずつミラー面を異ならせた少なくとも４面体を有する多面体から構成される。具体的には、例えば４面体、８面体、１２面体等の多角形状の多面体として構成される。
【発明の効果】
【００１２】
上述したレーザ距離測定装置にあっては、発光部と光学的に対峙する光軸上に受光部を配置すると共に、この光軸中に配置した複数のミラー面を有するポリゴンミラーの一つミラーで、発光部から投射されたレーザ光を反射して対象物に照射し、対象物によって反射されたレーザ光を前記ミラー面と異なるミラー面で反射して前記受光部に導いている。そして、前記光軸を軸として所定方向に前記ポリゴンミラーの回転軸を揺動部により揺動させている。このため、レーザ光を二次元に走査するスキャン走査領域および画角を任意に選択することができる。
【００１３】
また前記このポリゴンミラーは、９０度ずつミラー面を異ならせた少なくとも４面体を有する多面体からなっているので、発光部から投射されたレーザ光が例えばレーザ距離測定装置に設けられた窓（ガラス窓）によって反射する所謂、ノイズが受光部に入り込むことがなく、高精度の距離測定を行うことが可能であると共に、小型化が可能で組み立および調整が容易なレーザ距離測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係るレーザ距離測定装置に関し、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係るレーザ距離測定装置を示す概略構成図である。この図において、１０は、パルス状のレーザ光を射出して測定対象物に該レーザ光を照射する発光部であり、レーザ光を射出するレーザ光源（発光素子）４と、この発光素子４が射出したパルスレーザ光をビーム状にして測定対象物（図示せず）に効率よくレーザ光を投射する投光レンズ８を備えている。
【００１５】
一方、このレーザ発光部１０と光学的に対峙する光軸上には、受光部２０が設けられている。この受光部２０は、測定対象物から反射されるレーザ光を後述するポリゴンミラー１のミラー面によって反射された光を受光して電気信号に変換する受光素子７を備えている。この受光部２０には、ポリゴンミラー１のミラー面によって反射された光を効率よく受光素子７に与える集光レンズ６および外乱光の影響を低減させる光学フィルタ９が設けられている。
【００１６】
また本発明に係るレーザ距離測定装置には、回転軸に対して所定の角度に位置づけられた複数のミラー面を有するポリゴンミラー１が設けられている。このポリゴンミラー１は、前述した発光部１０と受光部２０とが光学的に対峙する光軸上に配置されて主走査モータ２により回転駆動される。そして、発光部１０から投射されたレーザ光を、ポリゴンミラー１の一つのミラー面で反射して対象物に照射すると共に、この対象物によって反射されたレーザ光を前記ミラー面と異なるミラー面で反射して受光部２０に導くようになっている。
【００１７】
そして詳細は後述するが、このレーザ距離測定装置には、前述した発光部１０と受光部２０とで形成されたレーザ光の光軸を中心軸として所定方向に前記ポリゴンミラー１の回転軸を揺動させる揺動部が設けられている（図１には図示せず）。この揺動部は、発光部１０から投射され、ポリゴンミラー１によって対象物に照射されるレーザ光を揺動部の揺動方向に走査する役割を担っている。
【００１８】
また、このレーザ距離測定装置には、駆動部４０によって回転駆動されるポリゴンミラー１の回転に同期して発光部１０から投射されるレーザ光の射出タイミングを制御する投射制御部１１が設けられている。一方、受光部２０には、対象物から反射されたレーザ光のレベルに応じて受光素子７が出力する電気信号を増幅する増幅部２１が設けられている。そして、このレーザ距離測定装置には、投射制御部１１が発光部１０に与えた投射許可信号および受光部２０が受光して増幅部２１によって増幅された受光信号をそれぞれ受けて、その伝搬遅延時間から対象物までの距離を算出する距離演算部５０が設けられている。
【００１９】
ここに本発明に係るレーザ距離測定装置が特徴とするところは、発光部１０と光学的に対峙する光軸上に配置された受光部２０とで形成される光軸中に複数のミラー面を有するポリゴンミラー１を配置し、そのポリゴンミラー１の一つのミラー面によって上記発光部１０から投射されたレーザ光を反射して対象物に照射すると共に、該対象物によって反射されたレーザ光を前記ミラー面と異なるミラー面で反射して上記受光部２０に導く点にある。
【００２０】
このような特徴を有するレーザ距離測定装置に関し、図面を参照しながらより詳細に説明する。図２（ａ）は、発光部１０と受光部２０とで形成された光軸上に配置されたポリゴンミラー１を示す図である。この図に示すように、発光部１０と光学的に対峙する光軸上に受光部２０を配置すると共に、この光軸中に、ポリゴンミラー１を配置する。詳しくは、このポリゴンミラー１は、該ポリゴンミラー１の回転軸（中心軸）Ｏと前記光軸との間に所定のオフセットｄだけ離して位置づけられる。このポリゴンミラー１は、上述したように駆動部４０によって制御される主走査モータ２によって所定の回転速度で回転駆動される。
【００２１】
いま、ポリゴンミラー１が四面体で形成されたものとして、その中心軸Ｏと、該ポリゴンミラー１のミラー面の一辺とでなす線分が、投光部１０と受光部２０とで形成される光軸と直交する位置にあるときポリゴンミラー１は基準角［０°］にあると定義する。つまり発光部１０と受光部２０とで形成される光軸と、ポリゴンミラー１のミラー面の一辺とでなす線分が、［９０°］の角度をなしているとき基準角［０°］にあるものとする。
【００２２】
さてポリゴンミラー１が主走査モータ２によって回転駆動され、ミラー面の一辺の角度が、基準角［０°］に到達する前でその角度（回転角）が［α°］の位置にあったとする。このとき、発光部１０からレーザ光が投射されたとすると、このレーザ光は、ポリゴンミラー１の一つのミラー面に入射角［α°］で入射する共に、この入射角［α°］でもって対象物に照射される。そして、対象物から反射されたレーザ光は、ポリゴンミラー１の別のミラー面に到達する。このときミラー面に入射する反射レーザ光は、［９０°−α°］の角度でミラー面に入射すると共に、［９０°−α°］の角度で該ミラー面を反射されて受光部２０に導かれる。
【００２３】
或いは、図２（ｂ）に示すようにポリゴンミラー１が回転駆動され、そのミラー面の一辺部の角度が、基準角［０°］を過ぎた角度（回転角）［−β°］の位置にあったとき、発光部１０からレーザ光が投射されたとする。このレーザ光は、ポリゴンミラー１の一つのミラー面に入射角［９０°−β°］で入射すると共に、入射角［９０°−β°］でもって対象物に照射される。
【００２４】
そして、対象物によって反射されたレーザ光は、ポリゴンミラー１の別のミラー面に到達する。このミラー面に入射する反射レーザ光は、［β°］の角度でミラー面に入射すると共に、［β°］の角度で該ミラー面を反射されて受光部２０に導かれる。
つまり、ポリゴンミラー１の回転に応じて発光部１０から投射されるパルス状のレーザ光を制御することによって、ポリゴンミラー１の回転角と等しい位置にある対象物にレーザ光を照射することができる。そして、駆動部４０、主走査モータ２によって回転されるポリゴンミラー１の回転角に応じた所定のタイミングで発光部１０からパルス状のレーザ光を投射することで、該対象物までの距離を測定することができる。
【００２５】
ちなみにポリゴンミラー１の寸法は、測定対象とする対象物に応じた必要な走査角（回転角）が得られるよう決定すればよい。つまり発光部１０から投射されるレーザ光（レーザビーム）の一部が欠けることなく測定対象物に照射されると共に、測定対象物からの反射レーザ光を受光できるようミラーの寸法を決定すればよい。例えば、発光部１０および受光部２０の各レーザビーム径をφ３５mmとし、ポリゴンミラー１の反射によって測定対象物にレーザ光を照射する範囲を、上述したポリゴンミラー１の基準回転角［０°］を基準としてその前後の回転角［±３０°］の範囲とした場合、ポリゴンミラー１の一辺の長さは、［３５／ｓｉｎ３０°＝７０mm］となる。したがって、ポリゴンミラー１のミラー寸法を、高さ［３５mm］、幅［７０mm］とすればよい。
【００２６】
尚、上述したポリゴンミラー１は、理解を容易にするため四面体としたが、例えば、図３に示すように［４５°］ずつミラー面を異ならせた８面体の他、図示しないが１２面体、４ｎ面体（ただしｎ≧４）としてもかまわない。要は発光部１０と受光部２０とで形成される光軸中にポリゴンミラー１を設けて、発光部１０から投射されたレーザ光を該ポリゴンミラー１のミラー面の一つで反射して対象物に照射し、対象物によって反射されたレーザ光を前記ミラー面と異なるミラー面で反射して受光部２０に導くと共に、これら一対のミラー面に発光部１０から入射するレーザ光の入射角と、受光部２０に出射される出射角との和が９０°になるように構成すればよい。
【００２７】
また、このレーザ光は、後述する揺動部によってレーザ光の光軸を中心軸として所定方向に前記ポリゴンミラー１の回転軸が揺動（副走査）されるので、該レーザ光が二次元に走査されて、二次元配置された対象物までの距離を測定することができる。基本的にこの揺動の角度（副走査角）は、本発明のレーザ距離測定装置において任意に設定することが可能である。つまり全周方向（３６０°）に亘って副走査を行うことも可能である。
【００２８】
このように発光部１０と光学的に対峙する光軸上に配置された受光部２０との光軸中に複数のミラー面を有するポリゴンミラー１を配置し、そのポリゴンミラー１の一つのミラー面によって発光部１０から投射されたレーザ光を反射して対象物に照射すると共に、該対象物によって反射されたレーザ光を前記ミラー面と異なるミラー面で反射して受光部２０に導いているので、発光部１０が投射したレーザ光がレーザ距離測定装置の筐体（図示せず）に設けられた窓部（例えばガラス窓）で反射されて受光部２０にノイズを与えることがなく、高精度の距離測定が可能となる。
【００２９】
また、発光部１０が投射するレーザ光のパルス周期（タイミング）とポリゴンミラー１を主走査する回転速度および該ポリゴンミラーを揺動する副走査の揺動速度（回転速度）によって計測の対象とする領域およびその分解能を任意に設定することが可能である。つまり、計測対象の範囲は、発光部１０が投射するレーザ光のパルス周期（タイミング）とポリゴンミラー１を主走査する回転速度および該ポリゴンミラーを揺動させる副走査の揺動速度（回転速度）によってメッシュ状に任意に決定することができる。例えば発光部１０から投射されるレーザ光のパルス周期が一定であるとすれば、メッシュの粗い計測を行う場合には、主走査モータ２の回転速度および副走査モータ３の揺動速度（回転速度）を速くすればよく、逆にメッシュの細かい計測を行う場合には、主走査モータ２の回転速度および副走査モータ３の揺動速度（回転速度）を遅くすればよい。このように本発明に係るレーザ距離測定装置は、要求される分解能に応じた計測が可能である。
【００３０】
さて上述した本発明に係るレーザ距離測定装置の揺動部３０の具体的な構成について図４を参照しながらより詳細に説明する。この図において図１に示したレーザ距離測定装置の構成と同一部材は図１と同一の番号を付してその説明を略述する。ちなみにこの図は、揺動部３０を示したものであり、発光部１０、ポリゴンミラー１および揺動部３０だけを描いたものであって、その他の構成部位を省略している。
【００３１】
ポリゴンミラー１は、コの字状の把持具３１によって回動自在となるよう把持されている。この把持具３１の開口部３２の一方の側面には、壁面部３３が設けられて、該把持具３１に保持されたポリゴンミラー１に発光部１０から投射されたレーザ光を与える貫通孔３４が設けられている。この貫通孔３４は、発光部１０から投射されたレーザ光のビーム径より略大きな孔として壁面部３３に設けられている。
【００３２】
また、この把持具３１は、貫通孔３４を貫くレーザ光の光軸を中心軸として所定の角度でポリゴンミラー１を揺動させる揺動機構３５に取り付けられる。この揺動機構３５は、副走査モータ３と、この副走査モータ３の回転を減速させる減速ギヤ３６および副走査モータ３の回転角を検出して例えばパルス状の信号を出力するエンコーダ３７を備えて構成される。そして副走査モータ３の回転に伴って変化するエンコーダ３７の出力信号を受けて、副走査モータ３を制御すると共に、揺動機構３５に設けられた例えばギヤによって減速して、把持具３１を所定の角度範囲で往復揺動させるようになっている。
【００３３】
具体的にこの揺動機構３５は、例えば図５にその原理的な構成図を示すように副走査モータ３の回転速度を減速させた減速ギヤ３６の出力軸３ａに、クランク３８ａとコンロッド３８ｂとからなるリンク機構３８を把持具３１に取り付けて構成される。そして副走査モータ３の回転に伴ってクランク３８ａが回動すると共に、このクランク３８ａに取り付けられたコンロッド３８ｂが往復運動する。すると、コンロッド３８ｂの他端部に取り付けられた把持具３１が、レーザ光の光軸を中心軸として所定の角度範囲で往復揺動する。
【００３４】
或いは、揺動機構３５は、例えば図６にその原理的な構成図を示すように副走査モータ３の回転速度を減速して出力する減速ギヤ３６の出力軸３ａに取り付けたピニオンギヤ３９ａおよび一端を把持具３１に取り付けて該ピニオンギヤにより往復駆動されるラックギヤ３９ｂとを用いて構成してもよい。この場合、副走査モータ３を所定の範囲で往復回動させることで、ピニオンギヤ３９ａを介してラックギヤ３９ｂが往復駆動される。すると把持具３１は、レーザ光の光軸を中心軸として所定の角度範囲で往復揺動する。
【００３５】
尚、詳細は後述するが、上述した揺動機構３５は、所定の角度範囲内だけに限られることなく、発光部１０と受光部２０とで形成されるレーザ光の光軸を中心軸として把持具３１を３６０°回転するように構成してもかまわない。
このように構成した本発明に係るレーザ距離測定装置は、ポリゴンミラー１の一つのミラー面によって発光部１０から投射されたレーザ光を反射して対象物に照射すると共に、該対象物によって反射されたレーザ光を前記ミラー面と異なるミラー面で反射して受光部２０に導いているので、発光部１０が投射したレーザ光がレーザ距離測定装置の図示しない筐体に設けた窓部（図示せず）で反射することなく、高精度の距離測定が可能となる。
【００３６】
また揺動機構３５は、例えば図７にその原理的な構成図を示すように、回転軸方向に中空の貫通孔をそれぞれ備えた副走査モータ３、減速ギヤ３６およびエンコーダ３７を把持具３１の壁面部３３に設けた貫通孔３４に取り付けた構成としてもよい。この場合は、それぞれの貫通孔を介して発光部１０から投射されたレーザ光が把持具３１に取り付けられたポリゴンミラー１のミラー面に到達して、該把持具３１の開口部から対象物にレーザ光を照射することが可能である。このように構成することによって、発光部１０と受光部２０とで形成されるレーザ光の光軸を中心軸として把持具３１が３６０°回転することができる。
【００３７】
つまり把持具３１を発光部１０および受光部２０とで形成されるレーザ光の光軸を中心軸として３６０°回転させることが可能となる。このため後述するように該レーザ光の光軸が対象物（例えば地面）と鉛直になるように配置すれば、レーザ距離測定装置を配置した周囲の［３６０°］全周にわたって測定対象物との距離を測定することが可能となる。この場合であっても、ポリゴンミラー１の一つのミラー面によって発光部１０から投射されたレーザ光を反射して対象物に照射すると共に、該対象物によって反射されたレーザ光を前記ミラー面と異なるミラー面で反射して受光部２０に導いているので、発光部１０が投射したレーザ光がレーザ距離測定装置の筐体に設けた窓部で反射されることがなく、高精度の距離測定が可能となる。
【００３８】
次に、本発明に係るレーザ距離測定装置の揺動部３０の別な構成例について図８を参照しながら詳細に説明する。この図において図１のレーザ距離測定装置と同一部材は図１と同一の番号を付してその説明を略述する。
この図に示すレーザ距離測定装置は、発光部１０と受光部２０とを近接させて光軸方向の長さが短くなるように構成したものである。このレーザ距離測定装置には、発光部１０から投射されたレーザ光を反射して該ポリゴンミラー１に与える反射鏡５ａ，５ｂが設けられたものとなっている。ちなみにこの反射鏡５ａ，５ｂは、図示しない固定治具によって固定されて後述する揺動機構３５によってなされるポリゴンミラー１の揺動によっても揺動しないようになっている。そして、前述したように発光部１０と光学的に対峙する光軸上に受光部２０を配置すると共に、この光軸中にポリゴンミラー１を配置する。
【００３９】
このポリゴンミラー１は、コの字状の把持具３１によって把持され、発光部１０から投射されたレーザ光を把持具３１の開口部３２から対象物に照射するようになっている。また把持具３１の開口部３２の一方の側面には、壁面部３３が設けられて、該壁面部３３にポリゴンミラー１から受光部２０に至る光軸を軸として揺動させる揺動部３０が取り付けられている。この揺動部３０は、副走査モータ３と、この副走査モータ３の回転を減速させる減速ギヤ３６および副走査モータ３の回転角を検出するエンコーダ３７を備えて同軸配置されて、所定の角度範囲で把持具３０を往復揺動させる。
【００４０】
このように構成したレーザ距離測定装置にあっても、ポリゴンミラー１の一つのミラー面によって発光部１０から投射されたレーザ光を反射して対象物に照射すると共に、該対象物によって反射されたレーザ光を前記ミラー面と異なるミラー面で反射して受光部２０に導いているので、発光部１０が投射したレーザ光がレーザ距離測定装置の窓部で反射することがなく、高精度の距離測定が可能となる。
【００４１】
さて、上述したように構成されたレーザ距離測定装置が対象物に照射するレーザパルス光について図９を参照しながら説明する。この図に示すレーザ距離測定装置は、発光部１０と受光部２０（図９ではそれぞれ省略）とで形成される光軸を、例えば地表面等の測定対象部位の面と平行になるように位置づけたものである。そして、主走査モータ２の回転にあわせて発光部１０から投射されるパルス状のレーザの照射タイミングを制御することで、走査方向（ｘ軸方向）に対して等間隔（一定ピッチ）でレーザパルス光が照射される。ちなみに、光軸と地表面とが垂設するｘ軸基準角［０°］の位置からｘ軸方向に離れた点については、厳密にはレーザパルスの間隔が狭くなるものの、レーザ距離測定装置とｘ軸基準角［０°］の点との距離が大きければ無視してよい。
【００４２】
そして、副走査モータ３によって、発光部１０と受光部２０とで形成される光軸を中心軸としてポリゴンミラー１を所定角度範囲内で揺動させることで、ｙ軸方向にレーザパルス光が照射される（横方向スキャン）。ちなみに副走査モータ３によって揺動されるポリゴンミラー１の揺動速度が、例えば正弦波状に変化するものとすれば、ｙ軸基準角［０°］の近傍では揺動速度が速いためｙ軸方向のピッチは広くなる一方、揺動の端部においては揺動速度が遅くなるためｙ軸方向のピッチが狭くなる。
【００４３】
或いは、図１０に示すように発光部１０と受光部２０（図１０ではそれぞれ省略）とで形成される光軸を、例えば地表面等の測定対象部位の面に対して垂設するように位置づけてもよい。この場合、主走査モータ２の回転にあわせて発光部１０から投射されるパルス状のレーザ光の投射タイミングを制御することで、走査方向（ｘ軸方向）に対して等間隔（一定ピッチ）でレーザパルス光が照射される。そして、副走査モータ３によって、光軸を中心軸としてポリゴンミラー１を所定角度範囲内で揺動させることで、ｙ軸方向にレーザパルス光が照射される（縦方向スキャン）。ちなみに副走査モータ３によって揺動されるポリゴンミラー１の揺動速度が、例えば正弦波状に変化するものとすれば、ｙ軸基準角［０°］の近傍では揺動速度が速いためｙ軸方向のピッチは広くなる一方、揺動の端部においては揺動速度が遅くなるためｙ軸方向のピッチが狭くなる。これは、前述した横方向スキャンを行うレーザ距離測定装置と同様である。
【００４４】
このように主走査モータ２で駆動されるポリゴンミラー１の回転にあわせて発光部１０からパルス状のレーザを対象物に照射することによって、二次元領域の計測を行うことが可能である。
また本発明に係るレーザ距離測定装置は、図１１に示すように発光部１０と受光部２０（図１１ではそれぞれ省略）とで形成される光軸が測定対象部位の面（例えば地表面）に対して垂設するように位置づけた場合、発光部１０と受光部２０とで形成される光軸を中心として［３６０°］の全域にわたって対象物にパルス状のレーザを照射することができる。つまり主走査モータ２の回転にあわせてパルス状のレーザ光を発光部１０が投射することによって、光軸と測定面との交点を中心とした半径方向にレーザ光が照射される一方、副走査モータ３によってポリゴンミラー１が回転駆動されるので、前記光軸と測定面との交点を中心とした同心円状にパルス状のレーザ光を照射することが可能となる。したがって、広範囲にわたる距離測定が可能となり、実用上極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ距離測定装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係るレーザ距離測定装置のポリゴンミラーの回転角とレーザ光の入射角および出射角との関係を示す図。
【図３】本発明の別の実施形態に係るレーザ距離測定装置のポリゴンミラーの形状を示す図。
【図４】図１に示すレーザ距離測定装置の揺動機構の一例を示す斜視図。
【図５】図１に示すレーザ距離測定装置の別の揺動機構の一例を示す斜視図。
【図６】図１に示すレーザ距離測定装置の揺動機構の一例を示す斜視図。
【図７】図１に示すレーザ距離測定装置の揺動機構の一例を示す斜視図。
【図８】本発明の別の実施形態に係るレーザ距離測定装置の概略構成を示す斜視図。
【図９】本発明の一実施形態に係るレーザ距離測定装置のレーザ走査方法を示す図。
【図１０】本発明の一実施形態に係るレーザ距離測定装置の別のレーザ走査方法を示す図。
【図１１】本発明の一実施形態に係るレーザ距離測定装置の別のレーザ走査方法を示す図。
【図１２】従来のレーザ距離測定装置の原理を示す斜視図。
【図１３】従来のレーザ距離測定装置の原理を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４６】
１      ポリゴンミラー
２      主走査モータ
３      副走査モータ
４      レーザ光源（発光素子）
５ａ，５ｂ      反射鏡
６      集光レンズ
７      受光素子
８      投光レンズ
９      光学フィルタ
１０      発光部
１１      投射制御部
２０      受光部
２１      増幅部
３０      揺動部
３１      把持具
３２      開口部
３３      壁面部
３５      揺動機構
３６      減速ギヤ
３７      エンコーダ
４０      駆動部
５０      距離演算部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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