(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光の特徴である可干渉性を利用しながら、光学系に機械的手段を用いずに被測定物に関する測距を高精度に行う測距方法及びレーザ測距装置を提供する。【解決手段】反射部１４を所定の角度θだけ傾けて設置することで、参照光の光路長を光路内で連続的に変化させることができる。これにより、受光部１８が受光する測定光と参照光による干渉光には干渉縞が形成され、この受光部１８の各受光器の光強度データに基づいて明暗データを作成することができる。そして、この明暗データに基づいて測距を行うため、光学系に機械的手段を用いずに被測定物に関する測距を高精度に行うことができる。【選択図】図１
2012078269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長の第１レーザ光と第２レーザ光とを分割部で参照光と測定光とにそれぞれ分割し、
傾けて設置された反射部がそれぞれの参照光を所定の反射角で反射し、
複数の受光器で構成された受光部が反射部で反射した参照光と被測定物で反射した測定光とを受光して各受光器の光強度データを演算部に出力する光強度出力ステップと、
前記光強度データに基づいて明暗データを作成する明暗データ作成ステップと、
作成された明暗データにフーリエ変換を施して当該明暗データに含まれる第１レーザ光の測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、第２レーザ光の測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、を取得するフーリエ変換ステップと、
取得された干渉光の周期、位相、振幅から各干渉光の明部の位置を取得する明部取得ステップと、
取得された明部の位置のうち、第１レーザ光の測定光と参照光による干渉光と第２レーザ光の測定光と参照光による干渉光とが同一位置で明部を取り、且つ当該明部の位置前後で他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記明暗データの任意の起点から当該明部の位置までの距離データを取得する距離データ取得ステップと、
前記距離データに基づいて予め求められた基準点から被測定物までの距離を算出する測距ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項２】
異なる波長の第１レーザ光と第２レーザ光とを分割部で参照光と測定光とにそれぞれ分割し、
測定光をさらに測定光分割部で第１測定光と第２測定光とに分割し、
傾けて設置された反射部が前記それぞれの参照光を所定の反射角で反射し、
第１レーザ光及び第２レーザ光の第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１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光を第２測定点で反射させ、
複数の受光器で構成された受光部が反射部で反射した参照光と第１測定点で反射した各レーザ光の第１測定光と第２測定点で反射した各レーザ光の第２測定光とを受光して各受光器の光強度データを演算部に出力する光強度出力ステップと、
前記光強度データに基づいて明暗データを作成する明暗データ作成ステップと、
作成された明暗データにフーリエ変換を施して前記明暗データに含まれる第１レーザ光の第１測定光と参照光による第１干渉光の周期、位相、振幅と、第１レーザ光の第２測定光と参照光による第２干渉光の周期、位相、振幅と、第２レーザ光の第１測定光と参照光による第３干渉光の周期、位相、振幅と、第２レーザ光の第２測定光と参照光による第４干渉光の周期、位相、振幅と、をそれぞれ取得するフーリエ変換ステップと、
取得された各干渉光の振幅に基づいて、第１測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、第２測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、を判別する判別ステップと、
取得された各干渉光の周期、位相、振幅から各干渉光の明部の位置を取得する明部取得ステップと、
取得された明部の位置のうち、第１干渉光と第３干渉光とが同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で第１干渉光及び第３干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記明暗データの任意の起点から当該明部の位置までの第１距離データを取得するとともに、第２干渉光と第４干渉光とが同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で第２干渉光及び第４干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記起点から当該明部の位置までの第２距離データを取得する距離データ取得ステップと、
第１距離データと第２距離データとに基づいて被測定物の第１測定点から第２測定点までの厚み方向の距離を算出する測距ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項３】
無測定物状態における前記起点からの測定光の光路長を取得する光路長取得ステップをさらに有し
第２測定点が第１測定点の裏面に位置し、
第２測定光が第２測定点で反射することで、
測距ステップが第１距離データと第２距離データと前記測定光の光路長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２記載の測距方法。
【請求項４】
異なる波長の第１レーザ光と第２レーザ光とを分割部で参照光と測定光とにそれぞれ分割し、
傾けて設置された反射部が前記それぞれの参照光を所定の反射角で反射し、
前記測定光をさらにＸ軸方向の第１測定光とＸ軸方向の第２測定光とＹ軸方向の第１測定光とＹ軸方向の第２測定光とＺ軸方向の測定光とに分割し、
第１レーザ光及び第２レーザ光のＸ軸方向の第１測定光を被測定物のＸ軸方向の第１測定点で反射させ、第１レーザ光及び第２レーザ光のＸ軸方向の第２測定光をＸ軸方向の第１測定点の裏面に位置するＸ軸方向の第２測定点で反射させ、第１レーザ光及び第２レーザ光のＹ軸方向の第１測定光を被測定物のＹ軸方向の第１測定点で反射させ、第１レーザ光及び第２レーザ光のＹ軸方向の第２測定光をＹ軸方向の第１測定点の裏面に位置するＹ軸方向の第２測定点で反射させ、第１レーザ光及び第２レーザ光のＺ軸方向の測定光を被測定物のＺ軸方向の測定点で反射させ、
無測定物状態における任意の起点からのＸ軸方向の測定光の光路長とＹ軸方向の測定光の光路長とＺ軸方向の測定光の光路長とを取得する光路長取得ステップと、
複数の受光器で構成された受光部が反射部で反射した参照光と各測定点で反射した各測定光とを受光して、各受光器の光強度データを演算部に出力する光強度出力ステップと、
前記光強度データから明暗データを作成する明暗データ作成ステップと、
作成された明暗データにフーリエ変換を施して前記明暗データに含まれる各干渉光の干渉縞の周期、位相、振幅を取得するフーリエ変換ステップと、
取得された各干渉光の振幅に基づいて、Ｘ軸方向の第１測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、Ｘ軸方向の第２測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、Ｙ軸方向の第１測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、Ｙ軸方向の第２測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、Ｚ軸の測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、をそれぞれ判別する判別ステップと、
取得された各干渉光の周期、位相、振幅から各干渉光の明部の位置を取得する明部取得ステップと、
Ｘ軸方向の第１測定光と参照光による第１レーザ光及び第２レーザ光の干渉光が同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で当該Ｘ軸方向の第１測定光と参照光による干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記明暗データの前記起点から当該明部の位置までのＸ軸方向の第１距離データを取得し、Ｘ軸方向の第２測定光と参照光による第１レーザ光及び第２レーザ光の干渉光が同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で当該Ｘ軸方向の第２測定光と参照光による干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記起点から当該明部の位置までのＸ軸方向の第２距離データを取得し、Ｙ軸方向の第１測定光と参照光による第１レーザ光及び第２レーザ光の干渉光が同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で当該Ｙ軸方向の第１測定光と参照光による干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記起点から当該明部の位置までのＹ軸方向の第１距離データを取得し、Ｙ軸方向の第２測定光と参照光による第１レーザ光及び第２レーザ光の干渉光が同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で当該Ｙ軸方向の第２測定光と参照光による干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記起点から当該明部の位置までのＹ軸方向の第２距離データを取得し、Ｚ軸方向の測定光と参照光による第１レーザ光及び第２レーザ光の干渉光が同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で当該Ｚ軸方向の測定光と参照光による干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記起点から当該明部の位置までのＺ軸方向の距離データを取得する距離データ取得ステップと、
Ｘ軸方向の第１距離データと第２距離データとＸ軸方向の測定光の光路長とに基づいて被測定物のＸ軸方向の厚みを算出し、Ｙ軸方向の第１距離データと第２距離データとＹ軸方向の測定光の光路長とに基づいて被測定物のＹ軸方向の厚みを算出し、Ｚ軸方向の距離データとＺ軸方向の測定光の光路長とに基づいて被測定物のＺ軸方向の厚みを算出する測距ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項５】
波長の異なる２つの第１レーザ光と第２レーザ光とを出射する第１レーザ照射手段と第２レーザ照射手段と、
第１レーザ光と第２レーザ光とを参照光と測定光とにそれぞれ分割する分割部と、
それぞれの参照光を所定の反射角で反射する反射部と、
複数の受光器で構成され反射部で反射した参照光と被測定物で反射した測定光とを受光して各受光器の光強度データを出力する受光部と、
各受光器の光強度データが入力する演算部と、を有し、
請求項１記載の光強度出力ステップと明暗データ作成ステップとフーリエ変換ステップと明部取得ステップと距離データ取得ステップと測距ステップとを行って、予め求められた基準点から被測定物までの距離を算出することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項６】
波長の異なる２つの第１レーザ光と第２レーザ光とを出射する第１レーザ照射手段と第２レーザ照射手段と、
第１レーザ光と第２レーザ光とを参照光と測定光とにそれぞれ分割する分割部と、
それぞれの参照光を所定の反射角で反射する反射部と、
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、
複数の受光器で構成され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各受光器の光強度データを出力する受光部と、
各受光器の光強度データが入力する演算部と、を有し、
請求項２記載の光強度出力ステップと明暗データ作成ステップとフーリエ変換ステップと判別ステップと明部取得ステップと距離データ取得ステップと測距ステップとを行って、被測定物の第１測定点から第２測定点までの厚み方向の距離を算出することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項７】
波長の異なる２つの第１レーザ光と第２レーザ光とを出射する第１レーザ照射手段と第２レーザ照射手段と、
第１レーザ光と第２レーザ光とを参照光と測定光とにそれぞれ分割する分割部と、
それぞれの参照光を所定の反射角で反射する反射部と、
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、当該第１出射口と対向する位置に設けられ第２測定光を出射する第２出射口と、
複数の受光器で構成され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測定光と当該第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各受光器の光強度データを出力する受光部と、
各受光器の光強度データが入力する演算部と、を有し、
請求項３記載の光路長取得ステップと光強度出力ステップと明暗データ作成ステップとフーリエ変換ステップと判別ステップと明部取得ステップと距離データ取得ステップと測距ステップとを行って、被測定物の厚みを算出することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項８】
波長の異なる２つの第１レーザ光と第２レーザ光とを出射する第１レーザ照射手段と第２レーザ照射手段と、
第１レーザ光と第２レーザ光とを参照光と測定光とにそれぞれ分割する分割部と、
それぞれの参照光を所定の反射角で反射する反射部と、
前記測定光をＸ軸方向の第１測定光とＸ軸方向の第２測定光とＹ軸方向の第１測定光とＹ軸方向の第２測定光とＺ軸方向の測定光とに分割する測定光分割部と、
Ｘ軸方向の第１測定光を被測定物のＸ軸方向の第１測定点（Ｓｘ１）で反射させ、Ｘ軸方向の第２測定光を当該第１測定点（Ｓｘ１）の裏面に位置する第２測定点で反射させ、Ｙ軸方向の第１測定光を被測定物のＹ軸方向の第１測定点（Ｓｙ１）で反射させ、Ｙ軸方向の第２測定光を当該第１測定点（Ｓｙ１）の裏面に位置する第２測定点で反射させ、Ｚ軸方向の測定光を被測定物のＺ軸方向の測定点で反射させ、
複数の受光器で構成され反射部で反射した参照光と各測定点で反射した各測定光とを受光して各受光器の光強度データを出力する受光部と、
各受光器の光強度データが入力する演算部と、を有し、
請求項４記載の光路長取得ステップと光強度出力ステップと明暗データ作成ステップとフーリエ変換ステップと判別ステップと明部取得ステップと距離データ取得ステップと測距ステップとを行って、被測定物のＸ軸方向の厚みとＹ軸方向の厚みとＺ軸方向の厚みとを算出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厚み方向の距離もしくは厚みを高精度に測定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そのレーザ測距方法を行う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］の発明では光路差の変化をモータ等の機械的手段により行っている。よって、高精度の測距には位置精度の高い高価な機械的手段が必要となり、コストが増大するという問題点がある。また、いかに位置精度の高い機械的手段であってもバックラッシュ（逆動作）などにより誤差が生じる可能性があり、この点で更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、レーザ光の特徴である可干渉性を利用しながら、光学系に機械的手段を用いずに被測定物までの距離もしくは厚み方向の距離もしくは厚みを高精度に測距する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）異なる波長の第１レーザ光と第２レーザ光とを分割部１２で参照光と測定光とにそれぞれ分割し、傾けて設置された反射部１４がそれぞれの参照光を所定の反射角で反射し、
複数の受光器２２で構成された受光部１８が反射部１４で反射した参照光と被測定物６で反射した測定光とを受光して各受光器２２の光強度データを演算部２０に出力する光強度出力ステップと、
前記光強度データに基づいて明暗データを作成する明暗データ作成ステップと、
作成された明暗データにフーリエ変換を施して当該明暗データに含まれる第１レーザ光の測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、第２レーザ光の測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、を取得するフーリエ変換ステップと、
取得された干渉光の周期、位相、振幅から各干渉光の明部の位置を取得する明部取得ステップと、
取得された明部の位置のうち、第１レーザ光の測定光と参照光による干渉光と第２レーザ光の測定光と参照光による干渉光とが同一位置で明部を取り、且つ当該明部の位置前後で他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記明暗データの任意の起点から当該明部の位置までの距離データＬａ’（Ｌａ）を取得する距離データ取得ステップと、
前記距離データＬａ’（Ｌａ）に基づいて予め求められた基準点から被測定物６までの距離Ｌを算出する測距ステップと、
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）異なる波長の第１レーザ光と第２レーザ光とを分割部１２で参照光と測定光とにそれぞれ分割し、測定光をさらに測定光分割部２８で第１測定光と第２測定光とに分割し、傾けて設置された反射部１４が前記それぞれの参照光を所定の反射角で反射し、第１レーザ光及び第２レーザ光の第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１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光を第２測定点Ｓ２で反射させ、
複数の受光器２２で構成された受光部１８が反射部１４で反射した参照光と第１測定点Ｓ１で反射した各レーザ光の第１測定光と第２測定点Ｓ２で反射した各レーザ光の第２測定光とを受光して各受光器２２の光強度データを演算部２０に出力する光強度出力ステップと、
前記光強度データに基づいて明暗データを作成する明暗データ作成ステップと、
作成された明暗データにフーリエ変換を施して前記明暗データに含まれる第１レーザ光の第１測定光と参照光による第１干渉光の周期、位相、振幅と、第１レーザ光の第２測定光と参照光による第２干渉光の周期、位相、振幅と、第２レーザ光の第１測定光と参照光による第３干渉光の周期、位相、振幅と、第２レーザ光の第２測定光と参照光による第４干渉光の周期、位相、振幅と、をそれぞれ取得するフーリエ変換ステップと、
取得された各干渉光の振幅に基づいて、第１測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、第２測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、を判別する判別ステップと、
取得された各干渉光の周期、位相、振幅から各干渉光の明部の位置を取得する明部取得ステップと、
取得された明部の位置のうち、第１干渉光と第３干渉光とが同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で第１干渉光及び第３干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記明暗データの任意の起点から当該明部の位置までの第１距離データＬ１’（Ｌ１）を取得するとともに、第２干渉光と第４干渉光とが同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で第２干渉光及び第４干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記起点から当該明部の位置までの第２距離データＬ２’（Ｌ２）を取得する距離データ取得ステップと、
第１距離データＬ１’（Ｌ１）と第２距離データＬ２’（Ｌ２）とに基づいて被測定物６の第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの厚み方向の距離Ｌを算出する測距ステップと、
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。
（３）無測定物状態における前記起点からの測定光の光路長Ｌｏ’（Ｌｏ）を取得する光路長取得ステップをさらに有し
第２測定点Ｓ２が第１測定点Ｓ１の裏面に位置し、
第２測定光が第２測定点Ｓ２で反射することで、
測距ステップが第１距離データＬ１’（Ｌ１）と第２距離データＬ２’（Ｌ２）と前記測定光の光路長Ｌｏ’（Ｌｏ）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（２）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。
（４）異なる波長の第１レーザ光と第２レーザ光とを分割部１２で参照光と測定光とにそれぞれ分割し、傾けて設置された反射部１４が前記それぞれの参照光を所定の反射角で反射し、前記測定光をさらにＸ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）とＸ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）とＹ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）とＹ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）とＺ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）とに分割し、
第１レーザ光及び第２レーザ光のＸ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）を被測定物のＸ軸方向の第１測定点Ｓｘ１で反射させ、第１レーザ光及び第２レーザ光のＸ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）をＸ軸方向の第１測定点Ｓｘ１の裏面に位置するＸ軸方向の第２測定点Ｓｘ２で反射させ、第１レーザ光及び第２レーザ光のＹ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）を被測定物のＹ軸方向の第１測定点Ｓｙ１で反射させ、第１レーザ光及び第２レーザ光のＹ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）をＹ軸方向の第１測定点Ｓｙ１の裏面に位置するＹ軸方向の第２測定点Ｓｙ２で反射させ、第１レーザ光及び第２レーザ光のＺ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）を被測定物のＺ軸方向の測定点Ｓｚで反射させ、
無測定物状態における任意の起点からのＸ軸方向の測定光の光路長Ｌｏｘ’（Ｌｏｘ）とＹ軸方向の測定光の光路長Ｌｏｙ’（Ｌｏｙ）とＺ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）の光路長Ｌｏｚ’（Ｌｏｚ）とを取得する光路長取得ステップと、
複数の受光器２２で構成された受光部１８が反射部１４で反射した参照光と各測定点で反射した各測定光とを受光して、各受光器２２の光強度データを演算部２０に出力する光強度出力ステップと、
前記光強度データから明暗データを作成する明暗データ作成ステップと、
作成された明暗データにフーリエ変換を施して前記明暗データに含まれる各干渉光の干渉縞の周期、位相、振幅を取得するフーリエ変換ステップと、
取得された各干渉光の振幅に基づいて、Ｘ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、Ｘ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、Ｙ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、Ｙ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、Ｚ軸の測定光ＬＺ（Ｚ）と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、をそれぞれ判別する判別ステップと、
取得された各干渉光の周期、位相、振幅から各干渉光の明部の位置を取得する明部取得ステップと、
Ｘ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）と参照光による第１レーザ光及び第２レーザ光の干渉光が同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で当該Ｘ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）と参照光による干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記明暗データの前記起点から当該明部の位置までのＸ軸方向の第１距離データＬｘ１’（Ｌｘ１）を取得し、Ｘ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）と参照光による第１レーザ光及び第２レーザ光の干渉光が同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で当該Ｘ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）と参照光による干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記起点から当該明部の位置までのＸ軸方向の第２距離データＬｘ２’（Ｌｘ２）を取得し、Ｙ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）と参照光による第１レーザ光及び第２レーザ光の干渉光が同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で当該Ｙ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）と参照光による干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記起点から当該明部の位置までのＹ軸方向の第１距離データＬｙ１’（Ｌｙ１）を取得し、Ｙ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）と参照光による第１レーザ光及び第２レーザ光の干渉光が同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で当該Ｙ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）と参照光による干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記起点から当該明部の位置までのＹ軸方向の第２距離データＬｙ２’（Ｌｙ２）を取得し、Ｚ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）と参照光による第１レーザ光及び第２レーザ光の干渉光が同一位置で明部を取り且つ当該明部の位置前後で当該Ｚ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）と参照光による干渉光の他の明部の位置が対称となる位置を検出し、前記起点から当該明部の位置までのＺ軸方向の距離データＬｚ’（Ｌｚ）を取得する距離データ取得ステップと、
Ｘ軸方向の第１距離データＬｘ１’（Ｌｘ１）と第２距離データＬｘ２’（Ｌｘ２）とＸ軸方向の測定光の光路長Ｌｏｘ’（Ｌｏｘ）とに基づいて被測定物６のＸ軸方向の厚みｔｘを算出し、Ｙ軸方向の第１距離データＬｙ１’（Ｌｙ１）と第２距離データＬｙ２’（Ｌｙ２）とＹ軸方向の測定光の光路長Ｌｏｙ’（Ｌｏｙ）とに基づいて被測定物６のＹ軸方向の厚みｔｙを算出し、Ｚ軸方向の距離データＬｚ’（Ｌｚ）とＺ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）の光路長Ｌｏｚ’（Ｌｏｚ）とに基づいて被測定物６のＺ軸方向の厚みｔｚを算出する測距ステップと、
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。
（５）波長の異なる２つの第１レーザ光と第２レーザ光とを出射する第１レーザ照射手段１０ａと第２レーザ照射手段１０ｂと、第１レーザ光と第２レーザ光とを参照光と測定光とにそれぞれ分割する分割部１２と、それぞれの参照光を所定の反射角で反射する反射部１４と、複数の受光器２２で構成され反射部１４で反射した参照光と被測定物６で反射した測定光とを受光して各受光器２２の光強度データを出力する受光部１８と、各受光器２２の光強度データが入力する演算部２０と、を有し、
上記（１）記載の光強度出力ステップと明暗データ作成ステップとフーリエ変換ステップと明部取得ステップと距離データ取得ステップと測距ステップとを行って、予め求められた基準点から被測定物６までの距離Ｌを算出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。
（６）波長の異なる２つの第１レーザ光と第２レーザ光とを出射する第１レーザ照射手段１０ａと第２レーザ照射手段１０ｂと、第１レーザ光と第２レーザ光とを参照光と測定光とにそれぞれ分割する分割部１２と、それぞれの参照光を所定の反射角で反射する反射部１４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、複数の受光器２２で構成され反射部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各受光器２２の光強度データを出力する受光部１８と、各受光器２２の光強度データが入力する演算部２０と、を有し、
上記（２）記載の光強度出力ステップと明暗データ作成ステップとフーリエ変換ステップと判別ステップと明部取得ステップと距離データ取得ステップと測距ステップとを行って、被測定物６の第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの厚み方向の距離Ｌを算出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。
（７）波長の異なる２つの第１レーザ光と第２レーザ光とを出射する第１レーザ照射手段１０ａと第２レーザ照射手段１０ｂと、第１レーザ光と第２レーザ光とを参照光と測定光とにそれぞれ分割する分割部１２と、それぞれの参照光を所定の反射角で反射する反射部１４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、当該第１出射口１６ａと対向する位置に設けられ第２測定光を出射する第２出射口１６ｂと、複数の受光器２２で構成され反射部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測定光と当該第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各受光器２２の光強度データを出力する受光部１８と、各受光器２２の光強度データが入力する演算部２０と、を有し、
上記（３）記載の光路長取得ステップと光強度出力ステップと明暗データ作成ステップとフーリエ変換ステップと判別ステップと明部取得ステップと距離データ取得ステップと測距ステップとを行って、被測定物６の厚みｔを算出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。
（８）波長の異なる２つの第１レーザ光と第２レーザ光とを出射する第１レーザ照射手段１０ａと第２レーザ照射手段１０ｂと、第１レーザ光と第２レーザ光とを参照光と測定光とにそれぞれ分割する分割部１２と、それぞれの参照光を所定の反射角で反射する反射部１４と、前記測定光をＸ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）とＸ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）とＹ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）とＹ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）とＺ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）とに分割する測定光分割部（第１測定光分割部２８ａ〜第４測定光分割部２８ｄ）と、
Ｘ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）を被測定物６のＸ軸方向の第１測定点Ｓｘ１で反射させ、Ｘ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）を当該第１測定点Ｓｘ１の裏面に位置する第２測定点Ｓｘ２で反射させ、Ｙ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）を被測定物６のＹ軸方向の第１測定点Ｓｙ１で反射させ、Ｙ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）を当該第１測定点Ｓｙ１の裏面に位置する第２測定点Ｓｙ２で反射させ、Ｚ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）を被測定物のＺ軸方向の測定点Ｓｚで反射させ、複数の受光器２２で構成され反射部１４で反射した参照光と各測定点で反射した各測定光とを受光して各受光器２２の光強度データを出力する受光部１８と、
各受光器２２の光強度データが入力する演算部２０と、を有し、
上記（４）記載の光路長取得ステップと光強度出力ステップと明暗データ作成ステップとフーリエ変換ステップと判別ステップと明部取得ステップと距離データ取得ステップと測距ステップとを行って、被測定物６のＸ軸方向の厚みｔｘとＹ軸方向の厚みｔｙとＺ軸方向の厚みｔｚとを算出することを特徴とするレーザ測距装置５０ｄ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、光学系に機械的手段を用いずに被測定物までの距離もしくは厚み方向の距離もしくは厚みを高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る第１のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の参照光と測定光の光路差を説明する図である。
【図３】本発明の受光部と明暗データの作成を説明する図である。
【図４】本発明に係る第１のレーザ測距装置の他の測定例を示す図である。
【図５】本発明に係る第２のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明に係る第３のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図７】本発明に係る第４のレーザ測距装置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及び後述の図４〜図８中の破線はレーザ光の光路を示す。
【００１１】
先ず、本発明に係るレーザ測距装置に共通する構成を図１の第１のレーザ測距装置５０ａを用いて説明する。
【００１２】
本発明に係るレーザ測距装置は、波長の異なる２つのレーザ光（第１レーザ光、第２レーザ光）をそれぞれ出射する第１レーザ照射手段１０ａと第２レーザ照射手段１０ｂとを有している。第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂとしてはコヒーレンス長の比較的長い、ヘリウムネオンレーザや半導体励起固体レーザ、半導体ＤＦＢレーザ、などを用いることが好ましい。尚、第１レーザ光と第２レーザ光とは、第１レーザ光の波長をλａ、第２レーザ光の波長をλｂとしたときに、
０．９λａ＞λｂ  程度の波長の差を有していることが好ましい。
【００１３】
そして、第１レーザ照射手段１０ａから出射した第１レーザ光は、第１レーザ光の光路上に設けられたミラー４ａで反射され分割部１２に向う。また、第２レーザ照射手段１０ｂから出射した第２レーザ光は、第２レーザ光の光路上に設けられたハーフミラー４ｂで反射され第１レーザ光と同一光路上を通り分割部１２に向う。
【００１４】
分割部１２としてはハーフミラーやビームスプリッタ等が用いられ、分割部１２に到達した第１レーザ光及び第２レーザ光は分割部１２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。
【００１５】
分割部１２で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射部１４にて反射される。このとき、反射部１４を分割部１２からの参照光の入射方向に垂直に設置するのではなく、所定の角度θだけ傾けて設置する。よって、参照光は図２に示すように、所定の反射角（入射方向から見て２θ）で反射する。そして、所定の反射角で反射した参照光は分割部１２を通過して受光部１８に到達する。
【００１６】
また、分割部１２で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光は被測定物６に照射される。尚、後述の第２〜第４の測距方法では第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光はさらに複数に分割され、被測定物６のそれぞれの測定点で反射される。被測定物６の測定点で反射された測定光は分割部１２を経由して受光部１８に到達する。
【００１７】
受光部１８は例えばＣＣＤやＣＭＯＳのように複数の受光器２２で構成され、受光器２２毎に光強度データを出力可能なものが用いられる。ここで、受光部１８が受光する参照光と測定光とを図２を用いて説明する。前述のように反射部１４は参照光の入射方向に垂直な方向から所定の角度θだけ傾けて設置されている。このため、図２の反射部１４上の点ａで反射した参照光の点ａ−ａ’間の光路長をＬｒａとし、点ａから距離Ｄだけ離れた反射部１４上の点ｂで反射した参照光の点ｂ−ｂ’間の光路長をＬｒｂとし、受光部１８上の点ａ’−ｂ’間の距離をＤ’とすると、光路長Ｌｒｂと光路長Ｌｒａとの光路差（Ｌｒｂ−Ｌｒａ）は
（Ｌｒｂ−Ｌｒａ）＝Ｄ’ｓｉｎ２θ  となる。
よって、参照光の光路長は反射点としての点ａから点ｂ（受光点における点ａ’から点ｂ’）に向うに従って、即ち、反射部１４上の距離Ｄ（受光部１８上の距離Ｄ’）が大きくなるに伴って増加する。これに対し、受光部１８に受光する測定光の光路長は全て等しい。よって、受光部１８での測定光と参照光との光路差は、受光部１８上の点ａ’から点ｂ’に向うにつれ大きくなる。そして、レーザ光が１つの場合、測定光と参照光とが干渉した干渉光の強度は測定光と参照光の光路差によって周期的に変化する。このため、受光部１８には点ａ’から点ｂ’に向って干渉縞が生じる。ここで仮に、図３（ａ）に示すように、受光部１８を構成する複数の受光器２２の縦の列が干渉縞に沿うように受光部１８を設置した場合を考える。尚、図３においては説明の都合上、照射するレーザ光が１つの場合を示している。また、干渉縞の暗部をＢとして示している。この場合、例えば受光器２２の任意の横列ｎ及び横列ｎ−１の光強度データを縦列ａ’から縦列ｂ’に向けて結ぶと、図３（ｂ）に示すように干渉光の明暗データが得られる。以上が受光器２２の光強度データから明暗データを作成する原理である。
【００１８】
ただし実際には、図３（ｃ）に示すように、受光器２２の列が干渉縞の方向と一致しないように設置することが好ましい。この設置方向を最適化すれば、図３（ｃ）、図３（ｄ）に示すように、多数の横列の受光器２２の光強度データを明暗データの作成に用いることができる。これにより、第１レーザ光と第２レーザ光の両方の干渉光が受光しても後述の演算を行うに十分詳細な明暗データを作成することができる。尚、明暗データには受光部１８を構成する全ての受光器２２の光強度データを使用する必要はなく、明暗データの作成に十分な領域の受光器２２の光強度データを用いれば良い。受光器２２の使用領域及び、明暗データ作成時の光強度データの配列等は、レーザ測距装置５０ａ〜５０ｄの出荷前に予め取得しておき、レーザ測距装置５０ａ〜５０ｄ内のメモリ等に記憶しておくことが好ましい。また、上記の光強度データの配列等の取得時には、使用するレーザ光を一つとし、明瞭な干渉縞で行うことが好ましい。
【００１９】
尚、上記の手法により得られる明暗データの長さは明暗データの基となる受光器２２のデータ数、もしくは、明暗データを作成する際の受光部１８の長さ、即ち、図２における距離Ｄ’となり、実際の長さ（Ｌｒｂ−Ｌｒａ）とは異なっている。尚、この受光器２２に基づく長さを、以後、ピクセル長さと記述する。
【００２０】
ここで、例えばレーザ光の波長をλとすると、このレーザ光の干渉光の波長λ１、即ち干渉縞の波長λ１は
λ１＝λ／２  となる。
そして、この波長λのレーザ光を用いたときの明暗データ上の干渉縞の波長（周期）がピクセル長さでλ２である場合、あるピクセル長さの距離Ｌ’と実際の距離Ｌとは
Ｌ＝Ｌ’×（λ１／λ２）＝Ｌ’λ／（２×λ２）  の関係が成立する。
よって、受光器２２の使用領域の測定時に、使用するレーザ光（第１レーザ光もしくは第２レーザ光）の波長λと、ピクセル長さでの干渉縞の波長λ２とを取得すれば、上の換算式によりピクセル長さから実際の長さを算出することができる。尚、ピクセル長さから実際の長さへの換算は明暗データの作成時に行っても良いが、途中の演算をピクセル長さで行い測距ステップの最終段階においてピクセル長さから実際の長さに換算することが誤差低減の観点から好ましい。尚、本例では途中の演算をピクセル長さで行い測距ステップの最終段階において実際の長さに換算する例を説明するものとする。
【００２１】
レーザ測距装置の説明に戻り、受光部１８は各受光器２２の光強度データを演算部２０に出力する。演算部２０は受光部１８からの各受光器２２の光強度データを用いて、前述の説明のように明暗データを作成する。そして、この明暗データに基づいて目的の距離を算出する。
【００２２】
次に、本発明に係る第１の測距方法及び第１のレーザ測距装置５０ａの動作を説明する。本発明に係る第１の測距方法では、予め基準点の距離データＬｂ（ピクセル長さの距離データＬｂ’が好ましい）を取得する必要がある。レーザ測距装置５０ａに好適な基準点の距離データＬｂ’の取得方法は後述する。
【００２３】
先ず、図１（ａ）に示すように、被測定物６を設置する。次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。照射された第１レーザ光及び第２レーザ光は分割部１２で参照光と測定光とに２分割される。
【００２４】
分割部１２で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射部１４にて反射され、分割部１２を通過して受光部１８に到達する。また、分割部１２で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光は出射口１６から出射し、被測定物６の測定点Ｓで反射した後、分割部１２で反射して受光部１８に到達する。尚、測距時等に参照光と測定光との光路差がコヒーレンス長の範囲内となるようにし、測定光の光路長と参照光の光路長とは略同等とすることが好ましい。
【００２５】
受光部１８は反射部１４で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光と被測定物６の測定点Ｓで反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光とを受光する。このとき、第１レーザ光の参照光と第１レーザ光の測定光とは干渉し干渉光を形成する。また、第２レーザ光の参照光と第２レーザ光の測定光とは干渉し干渉光を形成する。尚、第１レーザ光と第２レーザ光の干渉は“うなり”となり、時間平均すると一定値となる。そして、前述のように反射部１４で反射した参照光はその反射した位置によって光路長が異なるから、第１レーザ光の測定光と参照光による干渉光と第２レーザ光の測定光と参照光による干渉光とは、明暗が周期的に生じる干渉縞を受光部１８にそれぞれ形成する。ただし、第１レーザ光と第２レーザ光とは波長が異なっているため明暗の周期は異なる。そして、受光部１８は各受光器２２の光強度データを演算部２０に出力する（第１の測距方法における光強度出力ステップ）。
【００２６】
演算部２０は各受光器２２の光強度データから第１レーザ光の測定光と参照光による干渉光と第２レーザ光の測定光と参照光による干渉光が含まれた明暗データを作成する（第１の測距方法における明暗データ作成ステップ）。
【００２７】
次に演算部２０は、この明暗データに対してフーリエ変換を施す。これにより、第１レーザ光の測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、第２レーザ光の測定光と参照光による干渉光の周期、位相、振幅とが取得される（第１の測距方法におけるフーリエ変換ステップ）。
【００２８】
次に演算部２０は、第１レーザ光の測定光と参照光による干渉光の周期、位相に基づき、任意の起点からの明部の位置を所定の範囲に亘って取得する。また、第２レーザ光の測定光と参照光による干渉光の周期、位相に基づき、前記起点からの明部の位置を所定の範囲に亘って取得する（第１の測距方法における明部取得ステップ）。尚、上記の起点は、明暗データにおける特定の受光器２２の強度データの位置とすることが好ましい。
【００２９】
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、どのような発振波長を有するレーザ光であってもその参照光と測定光とは強め合いその干渉光は明部をとる。反対に参照光と測定光とに光路差が存在する場合には、異なる発振波長を有するレーザ光の干渉光が同一位置で明部を取るような光路差の値は現実には存在しない。よって、第１レーザ光の測定光と参照光による干渉光と第２レーザ光の測定光と参照光による干渉光とが同一位置で明部を取る点は明暗データ中に一点しか存在しない。さらに、双方の干渉光の他の明部の位置は、同一位置で明部をとる上記位置の前後で対称性を示す。
【００３０】
よって演算部２０は、取得された第１レーザ光の測定光と参照光による干渉光の明部の位置と第２レーザ光の測定光と参照光による干渉光の明部の位置とを比較して、同一の位置で双方の干渉光が明部を取る位置を検出する。そして、この明部の位置の前後で双方の干渉光の他の明部の位置が対称となることを確認する。これらの条件を満たした場合、演算部２０は前記起点からこの明部の位置までの距離データＬａ’（ピクセル長さ）を取得する。この距離データＬａ’は測定光の光路上の起点（ここでの起点は特定の受光器２２と対応する位置なので、正確に図示することはできない。）と測定点Ｓ間の往復の測定光の光路長と対応する（第１の測距方法における距離データ取得ステップ）。
【００３１】
ここで、基準点の距離データＬｂ’（ピクセル長さ）を取得する方法を説明する。尚、以下に示す基準点の距離データＬｂ’の取得方法は本発明に係るレーザ測距装置５０ａ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。
【００３２】
先ず、図１（ｂ）に示すように、出射口１６を平板５で塞ぎ、第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光を平板５の反射点Ｓ’で反射させる。そして、第１の測距方法における光強度出力ステップ〜距離データ取得ステップを行う。このとき、これらステップにおける起点は前述の距離データＬａ’の取得時と同一点とする。これにより、起点から基準点までの距離データＬｂ’が取得される。尚、この基準点の距離データＬｂ’は測定光の光路上の起点と平板５の反射点Ｓ’間の往復の測定光の光路長と対応する。以上がレーザ測距装置５０ａに好適な基準点の距離データＬｂ’を取得する方法である。
【００３３】
次に演算部２０は、距離データ取得ステップで得られた距離データＬａ’から、先に得られた基準点の距離データＬｂ’を減算した上で２で割ることで、基準点（Ｓ’）から被測定物６の測定点Ｓまでの距離Ｌ’（ピクセル長さ）を算出する。そして、距離Ｌ’のピクセル長さを実際の長さに換算することで、基準点（Ｓ’）から被測定物６の測定点Ｓまでの実際の距離Ｌを算出する（第１の測距方法における測距ステップ）。
【００３４】
尚、基準点を平板５の内面とせずに、図４（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の距離データＬｂ’取得後にレーザ測距装置５０ａもしくは被測定物６を平行移動させ、図４（ｂ）に示すように、測定光を被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射させて第２測定点Ｓ２の距離データＬａ’を取得するようにすれば、得られる距離は第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２の厚み方向の距離Ｌとなる。
【００３５】
次に、本発明に係る第２測距方法及び第２のレーザ測距装置５０ｂの動作を図５を用いて説明する。尚、本発明に係る第２の測距方法では、レーザ測距装置５０ｂの装置内部において第１測定光と第２測定光とに光路差が存在する場合、予めその光路差を取得しておく必要がある。ここでは先ず、装置内部において第１測定光と第２測定光とに光路差が存在しない例を説明する。
【００３６】
先ず始めに、図５（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。
【００３７】
次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。
【００３８】
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。尚、測定光分割部２８は透過光量と反射光量との比が５０：５０以外のものを用いる。このようにすることで、第１測定光の光量と第２測定光の光量とに差が生じ、後述の判別ステップにおいて第１測定光の干渉光の周期、位相、振幅と第２測定光の干渉光の周期、位相、振幅とをその光量、即ち振幅の値から判別することができる。
【００３９】
そして、測定光分割部２８にて分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光は、ミラー８ａ、ミラー８ｂで反射され第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１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光はミラー８ｃ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。第１出射口１６ａから出射した第１測定光は被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射され、ミラー８ｂ、ミラー８ａ、測定光分割部２８、分割部１２を経由して受光部１８に到達する。また、第２出射口１６ｂから出射した第２測定光は被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射され、ミラー８ｃ、測定光分割部２８、分割部１２を経由して受光部１８に到達する。
【００４０】
これにより、受光部１８は反射部１４で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光と、被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光と、被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光と、を受光する。このとき、第１レーザ光の参照光と第１レーザ光の第１測定光とは干渉し第１干渉光を形成する。また、第１レーザ光の参照光と第１レーザ光の第２測定光とは干渉し第２干渉光を形成する。また、第２レーザ光の参照光と第２レーザ光の第１測定光とは干渉し第３干渉光を形成する。また、第２レーザ光の参照光と第２レーザ光の第２測定光とは干渉し第４干渉光を形成する。尚、反射部１４で反射した参照光はその反射した位置によって光路長が異なるから、各干渉光は受光部１８に干渉縞をそれぞれ形成する。そして、受光部１８は各受光器２２の光強度データを演算部２０に出力する（第２の測距方法における光強度出力ステップ）。
【００４１】
演算部２０は各受光器２２の光強度データから第１干渉光と第２干渉光と第３干渉光と第４干渉光とが含まれた明暗データを作成する（第２の測距方法における明暗データ作成ステップ）。
【００４２】
次に演算部２０は、この明暗データに対してフーリエ変換を施す。これにより、第１干渉光の周期、位相、振幅と、第２干渉光の周期、位相、振幅と、第３干渉光の周期、位相、振幅と、第４干渉光の周期、位相、振幅とが取得される（第２の測距方法におけるフーリエ変換ステップ）。尚、第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光と第２測定光とは光路差が一定のため、測定光同士の干渉光には干渉縞は形成されずフーリエ変換により一定値となる。また、第１レーザ光と第２レーザ光の干渉は“うなり”となり、時間平均によりこれも一定値となる。
【００４３】
ここで、前述のように測定光分割部２８は透過光量と反射光量との比が５０：５０以外のものが用いられる。仮に測定光分割部２８の透過光量と反射光量との比を７０：３０とし、分割部１２の透過光量と反射光量との比を５０：５０とし、第１レーザ光及び第２レーザ光の強度をＩとした時に、第１測定光が干渉した第１干渉光及び第３干渉光の振幅（強度）は約３１×１０−３×Ｉ  となる。また、第２測定光が干渉した第２干渉光及び第４干渉光の振幅は約６×１０−３×Ｉ  となる。よって、この振幅の値から第１測定光による干渉光（第１干渉光、第３干渉光）の周期、位相、振幅と、第２測定光による干渉光（第２干渉光、第４干渉光）の周期、位相、振幅と、を判別することができる。
【００４４】
演算部２０はフーリエ変換ステップで得られた振幅の値により、第１測定光による干渉光（第１干渉光、第３干渉光）の周期、位相、振幅と、第２測定光による干渉光（第２干渉光、第４干渉光）の周期、位相、振幅と、を判別する（第２の測距方法における判別ステップ）。尚、第１干渉光の周期、位相、振幅と第３干渉光の周期、位相、振幅、ならびに、第２干渉光の周期、位相、振幅と第４干渉光の周期、位相、振幅とは、第１レーザ光による干渉光の縞間隔（＝周期）と第２レーザ光による干渉光の縞間隔（＝周期）とから判別が可能である。また、第１レーザ光と第２レーザ光の出力強度を異なるものとすれば、各干渉光の振幅の値からそれぞれの干渉光を特定することができる。このことは、後述の第３の測距方法、第４の測距方法でも同様である。ただし、必ずしも各干渉光の周期、位相、振幅を全て特定する必要は無い。
【００４５】
次に演算部２０は、各干渉光の周期、位相に基づき、明暗データ上の任意の起点からの第１干渉光、第２干渉光、第３干渉光、第４干渉光の明部の位置を所定の範囲に亘ってそれぞれ取得する。（第２の測距方法における明部取得ステップ）。
【００４６】
次に演算部２０は、第１干渉光及び第３干渉光の明部の位置を比較して、同一の位置で第１干渉光も第３干渉光も明部を取る位置を検出する。そして、この明部の位置の前後で第１干渉光と第３干渉光の他の明部の位置が対称となることを確認する。これらの条件を満たした場合、演算部２０はこの明部の起点からの距離を第１距離データＬ１’（ピクセル長さ）として取得する。尚、この第１距離データＬ１’は第１測定光の光路上の起点と第１測定点Ｓ１間の往復の第１測定光の光路長と対応する。
【００４７】
また、演算部２０は、第２干渉光及び第４干渉光の明部の位置を比較して、同一の位置で第２干渉光も第４干渉光も明部を取る位置を取得する。そして、この明部の位置の前後で第２干渉光と第４干渉光の他の明部の位置が対称となることを確認する。これらの条件を満たした場合、演算部２０はこの明部の起点からの距離を第２距離データＬ２’（ピクセル長さ）として取得する。尚、この第２距離データＬ２’は第２測定光の光路上の起点と第２測定点Ｓ２間の往復の第２測定光の光路長と対応する（第２の測距方法における距離データ取得ステップ）。
【００４８】
上記のように、第１距離データＬ１’は起点と第１測定点Ｓ１間の往復の第１測定光の光路長と対応し、第２距離データＬ２’は起点と第２測定点Ｓ２間の往復の第２測定光の光路長と対応する。よって、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’（ピクセル長さ）は
Ｌ’＝|Ｌ２’−Ｌ１’|／２  となる。
【００４９】
よって演算部２０は、第２距離データＬ２’の値から第１距離データＬ１’の値を減算しその絶対値をとる。そして、２で割ることで、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。そして、距離Ｌ’のピクセル長さを実際の長さに換算することで、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（第２の測距方法における測距ステップ）。
【００５０】
尚、レーザ測距装置５０ｂの装置内部において第１測定光と第２測定光とに光路差が存在する場合には、予めその光路差Ｌｄ（ピクセル長さの光路差Ｌｄ’が好ましい）を取得する。ここで、レーザ測距装置５０ｂに好適な光路差Ｌｄ’（ピクセル長さ）の取得方法を説明する。
【００５１】
先ず、図５（ｂ）に示すように、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとを表面が平滑な平板５で塞ぐ。このとき、第１出射口１６ａから平板５までの距離と第２出射口１６ｂから平板５までの距離とは等しい。そして、第１測定光を平板５の第１測定点Ｓ１’で反射させ第２測定光を平板５の第２測定点Ｓ２’で反射させた上で、第２の測距方法における光強度出力ステップ〜距離データ取得ステップを行う。これにより得られる第１距離データＬ１’は起点と平板５の第１測定点Ｓ１’間の往復の測定光の光路長と対応する。また、第２距離データＬ２’は起点と平板５の第２測定点Ｓ２’間の往復の測定光の光路長と対応する。ここで、第１測定点Ｓ１’と第２測定点Ｓ２’とは第１出射口１６ａ、第２出射口１６ｂから等距離にあるから、よって、第２距離データＬ２’と第１距離データＬ１’との差の絶対値|Ｌ２’−Ｌ１’|は、第１測定光と第２測定光との装置内部における光路差Ｌｄ’に相当する。以上が測距装置５０ｂに好適な光路差Ｌｄ’の取得方法である。尚、光路差Ｌｄは、図５（ｂ）においては測定光分割部２８とミラー８ｃとの間の距離の２倍に相当する。
【００５２】
そして、第１測定光と第２測定光とに光路差が存在する場合には、測距ステップにおいて、被測定物６の測距時の第１距離データＬ１’と第２距離データＬ２’と光路差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、図５（ｂ）に示す測距装置５０ｂの場合には、
Ｌ’＝|Ｌ２’−Ｌ１’−Ｌｄ’|／２  の式で算出し、
図５（ｂ）に示す測距装置５０ｂとは逆に、装置内部において第１測定光の光路長の方が第２測定光の光路長より長い場合、即ち、第２距離データＬ２’よりも第１距離データＬ１’の方が大きい場合には、
Ｌ’＝|Ｌ１’−Ｌ２’−Ｌｄ’|／２  の式で算出する。
そして、距離Ｌ’のピクセル長さを実際の長さに換算することで、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。
【００５３】
次に、本発明に係る第３の測距方法及び第３のレーザ測距装置５０ｃの動作を図６を用いて説明する。尚、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、当該第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。また、本発明に係る第３の測距方法では、予め光路長取得ステップを行って無測定物状態における測定光の（起点からの）光路長Ｌｏ（ピクセル長さの光路長Ｌｏ’が好ましい）を取得する必要がある。レーザ測距装置５０ｃに好適な光路長Ｌｏ’の取得方法は後述する。
【００５４】
第３の形態のレーザ測距装置５０ｃでは、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８ｄ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８ｃ、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、測定光分割部２８は第２の形態のレーザ測距装置５０ｂと同様、透過光量と反射光量との比が５０：５０以外のものを用いる。
【００５５】
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、図６（ａ）に示されるように、この第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に配置される。尚、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、図６（ｂ）に示すように、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８ｃ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８ｄ、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Ｌｏは等しくなる。尚、測距時等に参照光と各測定光との光路差がコヒーレンス長の範囲内となるようにし、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測定光の光路長とを略同等とし、さらに参照光の光路長と測定光の光路長Ｌｏとを略同等とすることが好ましい。
【００５６】
次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射部１４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レーザ光及び第２レーザ光の第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８ｄ、ミラー８ｂ、ミラー８ａ、測定光分割部２８、分割部１２を経由して受光部１８に到達する。また、第１レーザ光及び第２レーザ光の第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１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２で反射され、ミラー８ｅ、ミラー８ｃ、測定光分割部２８、分割部１２を経由して受光部１８に到達する。受光部１８は、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光とを受光する。このとき、第１レーザ光の参照光と第１レーザ光の第１測定光とは干渉し第１干渉光を形成する。また、第１レーザ光の参照光と第１レーザ光の第２測定光とは干渉し第２干渉光を形成する。また、第２レーザ光の参照光と第２レーザ光の第１測定光とは干渉し第３干渉光を形成する。また、第２レーザ光の参照光と第２レーザ光の第２測定光とは干渉し第４干渉光を形成する。そして、受光部１８は各受光器２２の光強度データを演算部２０に出力する（第３の測距方法における光強度出力ステップ）。
【００５７】
次に、演算部２０は第２の測距方法と同様の明暗データ作成ステップとフーリエ変換ステップと判別ステップと明部取得ステップと距離データ取得ステップとを行う。これにより第１測定点Ｓ１に関する第１距離データＬ１’（ピクセル長さ）と第２測定点Ｓ２に関する第２距離データＬ２’（ピクセル長さ）とが取得される。
【００５８】
このときの第１距離データＬ１’は、起点から第１測定点Ｓ１までの第１測定光の往復の光路長に対応する。また、このときの第２距離データＬ２’は、起点から第２測定点Ｓ２までの第２測定光の往復の光路長に対応する。よって、演算部２０は、第１距離データＬ１’と第２距離データＬ２’と、予め取得されている第１測定光（＝第２測定光）の起点から当該起点までの光路長Ｌｏ’（ピクセル長さ）とから、以下の式により第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’（ピクセル長さ）を算出する。
ｔ’＝（２Ｌｏ’−Ｌ１’−Ｌ２’）／２
そして、厚みｔ’のピクセル長さを実際の長さに換算することで、被測定物６の厚みｔを算出する（第３の測距方法における測距ステップ）。
【００５９】
次に、光路長Ｌｏ’を取得する方法を説明する。光路長Ｌｏ’の取得は、図６（ｂ）に示すように、無測定物状態において第３の測距方法における光強度出力ステップ〜距離データ取得ステップを行う。これにより得られる第１距離データＬ１’、第２距離データＬ２’は双方とも測定光（＝第１測定光＝第２測定光）の起点から当該起点までの光路長Ｌｏ’に相当する。以上がレーザ測距装置５０ｃに好適な光路長Ｌｏ’（ピクセル長さ）の取得方法である（光路長取得ステップ）。尚、この光路長Ｌｏ’の取得方法は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。さらに、光路長Ｌｏ’の取得は測定毎に行う必要は無く、レーザ測距装置の出荷時等に行ってメモリ等に記録しておいても良い。
【００６０】
次に、図７に本発明に係る第４の形態のレーザ測距装置５０ｄを示す。第４の形態のレーザ測距装置５０ｄは、第３の形態のレーザ測距装置５０ｃの測定光の光学系をＸ軸方向に一基、Ｙ軸方向に一基設け、さらに、第１の形態のレーザ測距装置５０ａの測定光の光学系をＺ軸方向に一基設けたものである。
【００６１】
従って、レーザ測距装置５０ｄでは、分割部１２で分割された測定光は第１測定光分割部２８ａ、第２測定光分割部２８ｂ、第３測定光分割部２８ｃ、第４測定光分割部２８ｄによって、Ｘ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）とＸ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）とＹ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）とＹ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）とＺ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）とに分割される。尚、図７に示すレーザ測距装置５０ｄの例では、分割部１２で分割された測定光は、先ず第１測定光分割部２８ａによってＺ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）とその他の測定光とに分割される。その他の測定光は第２測定光分割部２８ｂによってＸ軸方向の測定光とＹ軸方向の測定光とに分割される。Ｘ軸方向の測定光は第３測定光分割部２８ｃによってＸ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）とＸ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）とに分割される。また、Ｙ軸方向の測定光は第４測定光分割部２８ｄによってＹ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）とＹ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）とに分割される。尚、第１〜第４測定光分割部２８ａ〜２８ｄは、レーザ測距装置５０ｃと同様、透過光量と反射光量との比が５０：５０以外のものを用いる。また、測距時等に参照光と各測定光との光路差がコヒーレンス長の範囲内となるようにし、後述の各測定光の光路長と参照光の光路長とは略同等とすることが好ましい。
【００６２】
そして、分割されたＸ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）は、Ｘ軸方向の第１出射口１６ａｘからＸ軸方向の第２出射口１６ｂｘに向けて出射する。また、Ｘ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）は、Ｘ軸方向の第２出射口１６ｂｘからＸ軸方向の第１出射口１６ａｘに向けて出射する。また、Ｙ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）は、Ｙ軸方向の第１出射口１６ａｙからＹ軸方向の第２出射口１６ｂｙに向けて出射する。また、Ｙ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）は、Ｙ軸方向の第２出射口１６ｂｙからＹ軸方向の第１出射口１６ａｙに向けて出射する。また、Ｚ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）はＺ軸方向の出射口１６ｚから被測定物６を載置する定盤１１に向けて出射する。尚、Ｘ軸方向の第１出射口１６ａｘと第２出射口１６ｂｘとは対向する位置に設けられ、Ｙ軸方向の第１出射口１６ａｙと第２出射口１６ｂｙとは対向する位置に設けられる。よって、被測定物６が定盤１１に載置されると、被測定物６はＸ軸方向の第１出射口１６ａｘと第２出射口１６ｂｘとの間に位置し、且つＹ軸方向の第１出射口１６ａｙと第２出射口１６ｂｙとの間に位置する。そして、図７（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）は被測定物６のＸ軸方向の第１測定点Ｓｘ１で反射された後、光路を逆に辿って受光部１８に到達する。また、Ｘ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）は第１測定点Ｓｘ１の裏面に位置する第２測定点Ｓｘ２で反射された後、光路を逆に辿って受光部１８に到達する。また、Ｙ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）は被測定物６のＹ軸方向の第１測定点Ｓｙ１で反射された後、光路を逆に辿って受光部１８に到達する。また、Ｙ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）は第１測定点Ｓｙ１の裏面に位置する第２測定点Ｓｙ２で反射された後、光路を逆に辿って受光部１８に到達する。また、Ｚ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）は被測定物６のＺ軸方向の測定点Ｓｚで反射された後、光路を逆に辿って受光部１８に到達する。尚、無測定物状態の場合には、Ｘ軸方向の第１出射口１６ａｘから出射したＸ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）は、第２出射口１６ｂｘから再度レーザ測距装置５０ｄ内に入射して受光部１８に到達する。また、Ｘ軸方向の第２出射口１６ｂｘから出射したＸ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）は、第１出射口１６ａｘから再度レーザ測距装置５０ｄ内に入射して受光部１８に到達する。また、Ｙ軸方向の第１出射口１６ａｙから出射したＹ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）は、第２出射口１６ｂｙから再度レーザ測距装置５０ｄ内に入射して受光部１８に到達する。また、Ｙ軸方向の第２出射口１６ｂｙから出射したＹ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）は、第１出射口１６ａｙから再度レーザ測距装置５０ｄ内に入射して受光部１８に到達する。
【００６３】
次に、本発明に係る第４の測距方法を図７を用いて説明する。本発明に係る第４の測距方法では、予め無測定物状態で後述の各ステップを行い、Ｘ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）（＝第２測定光ＬＺ（Ｘ２））の起点からの光路長Ｌｏｘ’（ピクセル長さ）と、Ｙ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）（＝第２測定光ＬＺ（Ｙ２））の起点からの光路長Ｌｏｙ’（ピクセル長さ）と、Ｚ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）の起点から定盤１１までの往復の光路長Ｌｏｚ’（ピクセル長さ）と、を取得する（第４の測距方法における光路長取得ステップ）。尚、上記の光路長Ｌｏｘ’、光路長Ｌｏｙ’、光路長Ｌｏｚ’の取得方法は本発明に係るレーザ測距装置５０ｄ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。さらに、光路長Ｌｏｘ’、光路長Ｌｏｙ’、光路長Ｌｏｚ’の取得は測定毎に行う必要は無く、レーザ測距装置の出荷時等に行ってメモリ等に記録しておいても良い。
【００６４】
次に、定盤１１上に被測定物６を載置する。このとき被測定物６の各軸がレーザ測距装置５０ｄの各測定光の光軸と一致するようにする。
【００６５】
次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、受光部１８は反射部１４で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光と、被測定物６のＸ軸方向の第１測定点Ｓｘ１で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）と、Ｘ軸方向の第２測定点Ｓｘ２で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）と、Ｙ軸方向の第１測定点Ｓｙ１で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）と、Ｙ軸方向の第２測定点Ｓｙ２で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）と、Ｚ軸方向の測定点Ｓｚで反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光ＬＺ（Ｚ）と、を受光する。そして、受光部１８は各受光器２２の光強度データを演算部２０に出力する（第４の測距方法における光強度出力ステップ）。
【００６６】
演算部２０は各受光器２２の光強度データから参照光と各測定光とが干渉した干渉光を全て含む明暗データを作成する（第４の測距方法における明暗データ作成ステップ）。
【００６７】
次に演算部２０は、この明暗データに対してフーリエ変換を施す。これにより、全ての干渉光の周期、位相、振幅が取得される（第４の測距方法におけるフーリエ変換ステップ）。
【００６８】
ここで、仮に第１測定光分割部２８ａの透過光量と反射光量との比を８０：２０とし、第２測定光分割部２８ｂの透過光量と反射光量との比を６０：４０とし、第３測定光分割部２８ｃの透過光量と反射光量との比を６０：４０とし、第４測定光分割部２８ｄの透過光量と反射光量との比を７０：３０とし、第１レーザ光及び第２レーザ光の強度をＩとすると、Ｘ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）による干渉光の振幅（強度）は約２．３×１０−３×Ｉ  となる。また、Ｘ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）による干渉光の振幅（強度）は約５．２×１０−３×Ｉ  となる。また、Ｙ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）による干渉光の振幅（強度）は約０．６×１０−３×Ｉ  となる。また、Ｙ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）による干渉光の振幅（強度）は約３．１×１０−３×Ｉ  となる。また、Ｚ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）による干渉光の振幅（強度）は約２．５×１０−３×Ｉ  となる。
【００６９】
よって、演算部２０は上記の振幅の値により、第１レーザ光及び第２レーザ光のＸ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、第１レーザ光及び第２レーザ光のＸ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、第１レーザ光及び第２レーザ光のＹ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、第１レーザ光及び第２レーザ光のＹ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、第１レーザ光及び第２レーザ光のＺ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）と参照光による干渉光の周期、位相、振幅と、をそれぞれ判別する（第４の測距方法における判別ステップ）。尚、第１レーザ光と第２レーザ光による干渉は“うなり”となり時間平均で一定値となり、第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光同士の干渉光は光路差が一定のため干渉縞が形成されずフーリエ変換により一定値となる。
【００７０】
次に演算部２０は、第１測定光ＬＺ（Ｘ１）と参照光による干渉光、第２測定光ＬＺ（Ｘ２）と参照光による干渉光、第１測定光ＬＺ（Ｙ１）と参照光による干渉光、第２測定光ＬＺ（Ｙ２）と参照光による干渉光、測定光ＬＺ（Ｚ）と参照光による干渉光のそれぞれの周期、位相に基づき起点からの各干渉光の明部の位置を所定の範囲に亘ってそれぞれ取得する。（第４の測距方法における明部取得ステップ）。
【００７１】
次に演算部２０は、第１レーザ光及び第２レーザ光のＸ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）と参照光による干渉光の明部の位置を比較して、同一の位置で双方の干渉光が明部を取る位置を検出する。そして、この明部の位置の前後で双方の干渉光の他の明部の位置が対称となることを確認する。これらの条件を満たした場合、演算部２０はこの明部の起点からの距離をＸ軸方向の第１距離データＬｘ１’（ピクセル長さ）として取得する。尚、このＸ軸方向の第１距離データＬｘ１’はＸ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｘ１）の起点からＸ軸方向の第１測定点Ｓｘ１までの往復の光路長と対応する。また、演算部２０は、第１レーザ光及び第２レーザ光のＸ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）と参照光による干渉光の明部の位置を比較して、同一の位置で双方の干渉光が明部を取る位置を検出する。そして、この明部の位置の前後で双方の干渉光の他の明部の位置が対称となることを確認する。これらの条件を満たした場合、演算部２０はこの明部の起点からの距離をＸ軸方向の第２距離データＬｘ２’（ピクセル長さ）として取得する。尚、このＸ軸方向の第２距離データＬｘ２’はＸ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｘ２）の起点からＸ軸方向の第２測定点Ｓｘ２までの往復の光路長と対応する。また、演算部２０は、第１レーザ光及び第２レーザ光のＹ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）と参照光による干渉光の明部の位置を比較して、同一の位置で双方の干渉光が明部を取る位置を検出する。そして、この明部の位置の前後で双方の干渉光の他の明部の位置が対称となることを確認する。これらの条件を満たした場合、演算部２０はこの明部の起点からの距離をＹ軸方向の第１距離データＬｙ１’（ピクセル長さ）として取得する。尚、このＹ軸方向の第１距離データＬｙ１’はＹ軸方向の第１測定光ＬＺ（Ｙ１）の起点からＹ軸方向の第１測定点Ｓｙ１までの往復の光路長と対応する。また、演算部２０は、第１レーザ光及び第２レーザ光のＹ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）と参照光による干渉光の明部の位置を比較して、同一の位置で双方の干渉光が明部を取る位置を検出する。そして、この明部の位置の前後で双方の干渉光の他の明部の位置が対称となることを確認する。これらの条件を満たした場合、演算部２０はこの明部の起点からの距離をＹ軸方向の第２距離データＬｙ２’（ピクセル長さ）として取得する。尚、このＹ軸方向の第２距離データＬｙ２’はＹ軸方向の第２測定光ＬＺ（Ｙ２）の起点からＹ軸方向の第２測定点Ｓｙ２までの往復の光路長と対応する。また、演算部２０は、第１レーザ光及び第２レーザ光のＺ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）と参照光による干渉光の明部の位置を比較して、同一の位置で双方の干渉光が明部を取る位置を検出する。そして、この明部の位置の前後で双方の干渉光の他の明部の位置が対称となることを確認する。これらの条件を満たした場合、演算部２０はこの明部の起点からの距離をＺ軸方向の距離データＬｚ’（ピクセル長さ）として取得する。尚、この距離データＬｚ’はＺ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）の起点からＺ軸方向の測定点Ｓｚまでの往復の光路長と対応する（第４の測距方法における距離データ取得ステップ）。
【００７２】
次に、演算部２０は第３の測距方法における測距ステップと同様に、Ｘ軸方向の第１距離データＬｘ１’とＸ軸方向の第２距離データＬｘ２’とＸ軸方向の測定光の光路長Ｌｏｘ’とから、被測定物６のＸ軸方向の厚みｔｘ’（ピクセル長さ）を、
ｔｘ’＝（２Ｌｏｘ’−Ｌｘ１’−Ｌｘ２’）／２  の式で算出する。
また、演算部２０はＹ軸方向の第１距離データＬｙ１’とＹ軸方向の第２距離データＬｙ２’とＹ軸方向の測定光の光路長Ｌｏｙ’とから、被測定物６のＹ軸方向の厚みｔｙ’（ピクセル長さ）を、
ｔｙ’＝（２Ｌｏｙ’−Ｌｙ１’−Ｌｙ２’）／２  の式で算出する。
また、演算部２０はＺ軸方向の距離データＬｚ’とＺ軸方向の定盤１１で反射された測定光の光路長Ｌｏｚ’とから、被測定物６のＺ軸方向の厚みｔｚ’（ピクセル長さ）を、
ｔｚ’＝（Ｌｏｚ’−Ｌｚ’）／２  の式で算出する。
そして、Ｘ軸方向の厚みｔｘ’、Ｙ軸方向の厚みｔｙ’、Ｚ軸方向の厚みｔｚ’のピクセル長さを実際の長さに換算することで、被測定物６のＸ軸方向の厚みｔｘ、Ｙ軸方向の厚みｔｙ、Ｚ軸方向の厚みｔｚをそれぞれ算出する。以上が、第４の測距方法における測距ステップに相当する。
【００７３】
尚、レーザ測距装置５０ｄでは定盤１１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動可能としても良い。この構成において、例えば図７（ｂ）の状態で被測定物６を定盤１１ごとＹ軸方向に（図中左手前から右奥側に）移動させたとする。この場合、Ｙ軸方向の第１距離データＬｙ１は増加し、その分だけ第２距離データＬｙ２が減少する。そして、被測定物６の段差の位置においてＺ軸方向の距離データＬｚがｔｚ１の分だけ増加する。これにより、被測定物６のＺ軸方向の厚みは、変化前の厚みｔｚからｔｚ１減算したｔｚ２となる。ここで、このＺ軸方向の厚みが変化したときのＹ軸方向の第１距離データをＬｙ１（ａ）として記録する。そして、被測定物６をさらに移動させると、Ｚ軸方向の測定光ＬＺ（Ｚ）が被測定物６から外れる位置においてＺ軸方向の距離データＬｚがさらにｔｚ２増加して光路長Ｌｏｚと等しくなる。このときのＹ軸方向の第１距離データをＬｙ１（ｂ）として記録する。この場合、演算部２０は、被測定物６のＺ軸方向の厚みがｔｚ２からｔｚに変化するＹ軸方向の厚みｔｙ１を第１距離データＬｙ１（ａ）及びＬｙ１（ｂ）とから
ｔｙ１＝（Ｌｙ１（ａ）−Ｌｙ１（ｂ））／２  の式で算出することができる。
【００７４】
このように、レーザ測距装置５０ｄでは定盤１１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動して、被測定物６を走査するように測距することで、被測定物６を３次元的に測距することができる。このとき、定盤１１の移動に機械的手段を用いても、被測定物６のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の距離データは光学的な手法に基づき算出されるため、高精度な３次元測定を行うことができる。尚、レーザ測距装置５０ｄでは全範囲を走査するように測距しても良いし、測定者の指示した範囲を走査するようにしても良い。
【００７５】
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によれば、反射部１４を所定の角度θだけ傾けて設置することで、参照光の光路長を光路内で連続的に変化させることができる。これにより、受光部１８が受光する測定光と参照光による干渉光には干渉縞が形成され、この受光部１８の各受光器２２の光強度データに基づいて明暗データを作成することができる。そして、この明暗データに基づいて測距を行うため、光学系に機械的手段を用いずに被測定物までの距離もしくは厚み方向の距離もしくは厚みを高精度に測距することができる。また、本発明に係る第４の測距方法及び第４の形態のレーザ測距装置５０ｄによれば、定盤１１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動して、被測定物６を走査するように測距することで、被測定物６を３次元的に測距することができる。このとき、定盤１１の移動に機械的手段を用いても、被測定物６のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の距離データは光学的な手法に基づき算出されるため、高精度な３次元測定を行うことができる。
【００７６】
尚、上記のレーザ測距装置５０ａ〜５０ｄの光路は一例であるから、図１、図５〜図７に限定されるものではない。また、レーザ測距装置５０ａ〜５０ｄの参照光の光路長と各測定光の光路長とは略同等とすることが好ましいが、これに限定されるものではない。さらに、レーザ測距装置５０ａ〜５０ｄの各部の構成等は、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】
【００７７】
６      被測定物
１０ａ  第１レーザ照射手段
１０ｂ  第２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
２２    受光器
２８    測定光分割部
５０ａ〜５０ｄ    レーザ測距装置
Ｓ１    第１測定点
Ｓ２    第２測定点
ｔ      （被測定物の）厚み
【図１】
2012078269.tif 000003
【図２】
2012078269.tif 000004
【図３】
2012078269.tif 000005
【図４】
2012078269.tif 000006
【図５】
2012078269.tif 000007
【図６】
2012078269.tif 000008
【図７】
2012078269.tif 000009