(57)【要約】【課題】距離測定装置において、比較的小型の構成で受光効率を向上して比較的広い距離検出範囲で距離を測定可能とすることを目的とする。【解決手段】２次元スキャナおよび投光角拡大レンズを含み投光ビームを前方に投光する投光系と、投光系のビーム走査角度と同等以上の受光視野角を有すると共に受光に関する第１の光路が投光角拡大レンズの投光に関する第２の光路と独立しており投光角拡大レンズより前方、且つ、投光ビームの投光領域より後方に配置された受光レンズを含む受光系とを備えるように構成する。【選択図】図２
2013113684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元スキャナおよび投光角拡大レンズを含み、投光ビームを前方に投光する投光系と、
前記投光系のビーム走査角度と同等以上の受光視野角を有すると共に、受光に関する第１の光路が前記投光角拡大レンズの投光に関する第２の光路と独立しており、前記投光角拡大レンズより前方、且つ、前記投光ビームの投光領域より後方に配置された受光レンズを含む受光系とを備えたことを特徴とする、距離測定装置。
【請求項２】
前記投光系のビーム走査角度は、水平方向と垂直方向で検出角度範囲が異なることを特徴とする、請求項１記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記受光レンズで受光したビームを検出する受光部と、
前記受光部の検出信号を増幅する増幅回路と、
前記投光角拡大レンズの投光角度に応じて前記増幅回路の利得を制御する制御回路
を更に備えたことを特徴とする、請求項２記載の距離測定装置。
【請求項４】
光ビームを出射する光源と、
前記投光角拡大レンズの投光角度に応じて前記光源の光出射パワーを制御する制御回路
を更に備えたことを特徴とする、請求項２又は３の距離測定装置。
【請求項５】
前記投光系及び前記受光系を収納する筐体
を更に備え、
前記受光レンズは前記投光角拡大レンズより前記筐体の上方、且つ、前記筐体の後方に配置されていることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか１項記載の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ：Laser Range Finder）などの距離測定装置は、対象物までの距離の計測に限らず、例えば自動車などにおける障害物の検知、鉄道のホームにおける車両と開閉扉間の人検知などの周辺監視の目的にも利用されている。
【０００３】
また、自動車などの車両の運転者の視認性向上のため、車載カメラシステムも提案されている。車載カメラシステムのカメラの撮像範囲は、超広角レンズの効果により例えば水平１８０度、垂直１４０度程度である。このようなカメラで取得した周囲画像データに、距離測定装置で測定した距離情報を加えることで、例えば周囲画像データの歪みを補正するなどして周辺監視の精度を向上することができる。例えば、車両の後退時に周囲の人や物を確実に検出して、車両を安全に後退させることが可能となる。しかし、撮像範囲内の各部位までの距離情報を得ようとした場合、現在市販されている距離測定装置の監視対象領域が比較的狭いことから、距離検出範囲がカメラの画角と比べて非常に狭い。このため、カメラの画角にも対応できるような広検出角度を有する距離測定装置が望まれている。
【０００４】
距離測定装置の検出角度を向上させるため、走査ミラーと走査拡大レンズの組み合わせを用いて走査角度を大きくする構成が提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、この提案されている構成では、投光と受光を同じレンズ系を介して（即ち、同軸で）行うため、ビームスプリッタを利用する必要があり、光の利用効率が低い。また、投光系は可能な限り平行光を出射するように設計されるが、受光系は対象物から戻ってくる微弱光をできる限り取り込むように設計されるので、両者の設計方針は異なる。このため、投光角拡大レンズと受光レンズは、設計方針を考慮すると別々のレンズ系で形成される方が好ましい。一方、受光効率を向上するには受光レンズのレンズ径を大きくすれば良いが、距離測定装置全体の装置サイズが大きくなってしまうため、装置サイズを考慮すると受光レンズのレンズ径の増大は好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５８３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の距離測定装置では、比較的小型の構成で受光効率を向上して比較的広い距離検出範囲で距離を測定することは難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、比較的小型の構成で受光効率を向上して比較的広い距離検出範囲で距離を測定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】
本発明の一観点によれば、２次元スキャナおよび投光角拡大レンズを含み、投光ビームを前方に投光する投光系と、前記投光系のビーム走査角度と同等以上の受光視野角を有すると共に、受光に関する第１の光路が前記投光角拡大レンズの投光に関する第２の光路と独立しており、前記投光角拡大レンズより前方、且つ、前記投光ビームの投光領域より後方に配置された受光レンズを含む受光系とを備えたことを特徴とする距離測定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の距離測定装置によれば、比較的小型の構成で受光効率を向上して比較的広い距離検出範囲で距離を測定可能することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施例における光学系を示す斜視図である。
【図２】第１実施例における光学系を示す側面図である。
【図３】第１実施例における制御系および光学系を示す図である。
【図４】第１実施例における筐体を示す斜視図である。
【図５】受光光量増加量と距離Ｌ１との関係を示す図である。
【図６】２次元スキャナの例を説明する図である。
【図７】第２実施例の動作を説明する図である。
【図８】第２実施例の制御系の構成の一例を示すブロック図である。
【図９】第２実施例で用いるテーブルの一例を説明する図である。
【図１０】第３実施例の動作を説明する図である。
【図１１】第３実施例の制御系の構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】第３実施例で用いるテーブルの一例を説明する図である。
【図１３】第４実施例の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
開示の距離測定装置は、２次元スキャナおよび投光角拡大レンズを含む投光系と、投光系のビーム走査角度と同等以上の受光視野角を有すると共に、受光に関する第１の光路が投光角拡大レンズの投光に関する第２の光路と独立しており、投光角拡大レンズより前方、且つ、投光ビームの投光領域より後方に配置された受光レンズを含む受光系とを備える。
【００１２】
以下に、開示の距離測定装置の各実施例を図面と共に説明する。
【実施例】
【００１３】
（第１実施例）
図１は、第１実施例における光学系を示す斜視図であり、図２は、第１実施例における光学系を示す側面図である。図１および図２に示すように、距離測定装置１は、光源の一例であるレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）１０、コリメータレンズ１１、走査ミラー１２、投光角拡大レンズ１３、受光レンズ１４、および受光部の一例であるフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）１５を有する。図１および図２では、説明の便宜上、ＬＤ１０および走査ミラー１２の制御系の図示は省略する。ＬＤ１０、コリメータレンズ１１、走査ミラー１２、および投光角拡大レンズ１３は、投光系を形成する。投光系は、水平走査範囲２１と垂直走査範囲２２でＬＤ１０からのレーザビームを走査させることで、投光領域２３内の測定対象物にレーザビーム（即ち、投光ビーム）を照射する。一方、受光レンズ１４およびＰＤ１５は、受光系を形成する。走査ミラー１２および図１および図２では図示を省略するミラー制御回路（または、駆動回路）は、２次元スキャナの一例を形成する。２次元スキャナは、例えば２軸のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）で形成可能である。図５と共に後述するように、２次元スキャナの構成は特に限定されない。
【００１４】
例えば車載カメラシステム（図示せず）のカメラの場合、水平方向の検出角度は１８０度と比較的広くする必要があるが、垂直方向に関しては、検出範囲を広げても路面または空を検出することになるため、１４０度程度とある程度狭くても良い。つまり、水平方向と垂直方向で検出角度範囲が異なるものであっても、同じであるものであっても良い。距離測定装置１は、例えばこのような車載カメラシステムと組み合わせて使用することで、カメラで取得した周囲画像データに距離測定装置１で測定した距離情報を加えることで、例えば周囲画像データの歪みを補正するなどして周辺監視の精度を向上することができる。
【００１５】
本実施例では、２次元スキャナと投光角拡大レンズ１３を含む投光系を有する距離測定装置１において、受光系は投光ビームの走査角度と同等以上の受光視野角を有し、受光レンズ１４のが投光角拡大レンズ１３の光軸１３Ａに重ならないように配置している。受光レンズ１４の検出角度が投光角拡大レンズ１３の投光角度と異なるので、図２に示すように、受光レンズ１４を投光角拡大レンズ１３より距離Ｌ１だけ前方に配置できる。また、受光レンズ１４を投光ビームの投光領域２３より後方に配置して、受光効率を向上させることが可能となる。図２において、Ｌ２は、受光レンズ１４の光軸１４Ａと投光角拡大レンズ１３の光軸１３Ａとの間の光軸間距離を示す。尚、検出範囲を規定する方向については、わかりやすくするため垂直方向および水平方向としたが、この限りではない。
【００１６】
図３は、第１実施例における制御系および光学系を示す図である。図３において、制御系は、システム制御回路３１、ＬＤ制御回路３２、ミラー制御回路３３、及びＰＤ信号処理回路３４を含む。システム制御回路３１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサで形成可能であり、距離測定装置１全体の制御を司る。ＣＰＵが実行するプログラムを格納する記憶部（図示せず）は、システム制御回路３１内でＣＰＵに接続されていても、システム制御回路３１に外部接続されていても良い。ＬＤ制御回路３２は、システム制御回路３１の制御下でＬＤ１０のオン、オフ、光出射パワーなどを制御する。ミラー制御回路３３は、システム制御回路３１の制御下で走査ミラー１２の位置を検出する回路部、走査ミラー１２の位置の検出結果に基づいて走査ミラー１２を駆動する制御信号を生成する回路部、および制御信号に基づいて走査ミラー１２を駆動する回路部を有する。ＰＤ信号処理回路３４は、システム制御回路３１の制御下でＰＤ１５からの検出信号に所定の信号処理を施してシステム制御回路３１などに出力する。システム制御回路３１は、ＰＤ信号処理回路３４からの所定の信号処理を施された信号に基づいて距離情報を生成する。上記の如き制御系自体の構成および動作は周知であるため、本明細書ではその詳細な説明は省略する。尚、システム制御回路３１を形成するＣＰＵは、ＬＤ制御回路３２、ミラー制御回路３３、及びＰＤ信号処理回路３４の少なくとも一部の機能を実現しても良い。
【００１７】
図４は、第１実施例における筐体を示す斜視図である。図４に示すように、図３に示す制御系及び光学系は、筐体３０に収納されている。筐体３０の形状は特に限定されないが、図４に示す例では平行六面体の箱形である。投光角拡大レンズ１３と受光レンズ１４の位置関係は、図２に示した通りである。図４の例では、ＸＹＺ座標系で表すと、水平方向はＸＺ平面と平行な方向であり、垂直方向はＸＹ軸と平行な方向である。
【００１８】
図４は、受光レンズ１４が投光角拡大レンズ１３よりＹ方向に沿って筐体３０の上方、且つ、Ｘ方向に沿って筐体３０の後方に配置されている場合を示すが、レンズ１３，１４の配置はこの例の配置に限定されるものではない。
【００１９】
例えば、本実施例では投光角度が水平１８０度（水平走査範囲２１）、垂直１４０度（垂直走査範囲２２）、投光角拡大レンズ１３のレンズ径が４０ｍｍである。また、受光レンズ１４のレンズ視野が水平１８０度、垂直１８０度、受光レンズ１４のレンズ径が４０ｍｍである。さらに、距離Ｌ１は２０ｍｍ、光軸間距離Ｌ２は７５ｍｍである。投光角拡大レンズ１３の光軸に沿って投光角拡大レンズ１３から例えば５０ｃｍ離れた測定対象物からの受光光量は、受光レンズ１４が距離Ｌ１だけ前方にない場合（即ち、Ｌ１＝０の場合）と比較すると、例えば１０％向上され、距離の検出精度が向上することが確認された。
【００２０】
同様に、例えば光軸間距離Ｌ２が７５ｍｍであり、光学系の他の条件が上記の場合と同様であると、投光角拡大レンズ１３の光軸に沿って投光角拡大レンズ１３から例えば４５ｃｍ離れた測定対象物からの受光光量は、受光レンズ１４が距離Ｌ１だけ前方にない場合と比較すると、例えば２０％向上され、距離の検出精度が向上することが確認された。図５は、この場合のＰＤ１５の受光光量増加量（％）と距離Ｌ１との関係を示す図である。図５からもわかるように、距離Ｌ１が増加するにつれて、受光光量増加量も増加する。
【００２１】
水平走査範囲２１が１８０度、垂直走査範囲２２が１４０度、各レンズ１３，１４のレンズ径が１０ｍｍ、距離Ｌ１が３．６ｍｍ、光軸間距離Ｌ２が２０ｍｍの場合、受光レンズ１４が距離Ｌ１だけ前方にない場合と比較すると、例えば１０％向上され、距離の検出精度が向上することが確認された。
【００２２】
図６は、２次元スキャナの例を説明する図である。図６において、（ａ）は走査ミラー１２が２軸のＭＥＭＳ１２Ａで形成された例、（ｂ）は走査ミラー１２がＭＥＭＳミラーまたはガルバノミラー１２Ｂ−１と１軸ポリゴンミラー１２Ｂ−２で形成された例、（ｃ）は走査ミラー１２が１軸のＭＥＭＳ１２Ｃ−１，１２Ｃ−２で形成された例、（ｄ）は走査ミラー１２が１軸のＭＥＭＳミラー１２Ｄ−１と１軸のガルバノミラー１２Ｄ−２で形成された例を夫々示す。図６（ａ）乃至（ｄ）の各ミラー１２自体の構成、駆動および制御は周知であるため、本明細書ではその詳細な説明は省略する。
【００２３】
（第２実施例）
次に、受光ゲインの補正を行う第２実施例について、図７乃至図９と共に説明する。本実施例における光学系の構成は、上記第１実施例の場合と同様で良い。図７は、第２実施例の動作を説明する図であり、図８は、第２実施例の制御系の構成の一例を示すブロック図である。また、図９は、第２実施例で用いるテーブルの一例を説明する図である。
【００２４】
図７において、（ａ）はＬＤ１０の投光レーザパワー（任意単位）と投光角度の関係を示し、（ｂ）はＰＤ１５の受光感度（任意単位）と投光角度の関係を示す。図７（ａ），（ｂ）からもわかるように、投光角度が大きくなり±９０度に近づくと、投光レーザパワーおよび受光感度が低下する。そこで、本実施例の距離測定装置１では、図７（ｃ）のようなゲイン（任意単位）と投光角度の補正データを用いて、同じ距離の測定対象物から戻ってくるレーザビームをＰＤ１５で検出してアンプ回路３４−１で増幅した後の受光振幅（任意単位）が図７（ｄ）に示すように一定となるように補正する。
【００２５】
図８において、（ａ）は直接検出された走査ミラー１２の位置に応じて受光振幅を補正する場合の制御系を示し、（ｂ）は時間に基づいて検出された走査ミラー１２の位置に応じて受光振幅を補正する場合の制御系を示す。また、図９において、（ａ）は図８（ａ）で用いるゲイン設定テーブルを示し、（ｂ）は図８（ｂ）で用いるゲインタイムテーブルを示す。
【００２６】
図８（ａ）において、制御系のシステム制御回路３１はゲイン（または、利得）制御回路３１−１を有し、ミラー制御回路３３はミラー位置検出回路３３−１を有し、ＰＤ信号処理回路３４はアンプ（または、増幅）回路３４−１を有する。ＰＤ１５は、検出信号をアンプ回路３４−１に出力する。ミラー位置検出回路３３−１は、周知の方法で走査ミラー１２の角度位置（即ち、水平方向のミラー角度と垂直方向のミラー角度）を検出し、角度位置を示す位置信号をゲイン制御回路３１−１に出力する。ゲイン制御回路３１−１は、例えばシステム制御回路３１内の記憶部に格納された図９（ａ）に示す如きゲイン設定テーブルＴ１を参照し、位置信号が示す水平方向のミラー角度及び垂直方向のミラー角度に基づいてゲイン（相対値）を読み出す。ゲイン制御回路３１−１は、読み出したゲインを示すゲイン設定信号をアンプ回路３４−１に出力し、アンプ回路３４−１のゲインを制御する。
【００２７】
図９（ａ）のゲイン設定テーブルＴ１は、水平走査範囲２１が１８０度、垂直走査範囲２２が１４０度、投光角拡大レンズ１３の倍率が５倍、投光角度が５×（ミラー角度×２）である場合のゲインを示す。この場合、水平方向の投光角度Ａｈは−９０度≦Ａｈ≦９０度、水平方向のミラー角度Ｍｈは−９度≦Ｍｈ≦９度である。また、垂直方向の投光角度Ａｖは−７０度≦Ａｖ≦７０度、垂直方向のミラー角度Ｍｖは−７度≦Ｍｖ≦７度である。
【００２８】
投光角度は走査ミラー１２の角度で決まるので、ミラー位置検出回路３３−１を設け、ゲイン制御回路３１−１において位置信号に基づいてゲイン設定テーブルＴ１を参照しながらアンプ回路３４−１のゲインの設定を繰り返し、ＰＤ１５による受光を行う。これにより、投光領域２３内で同じ測定対象物が投光角拡大レンズ１３から同じ距離に位置する場合、測定対象物が互いに異なる角度位置に存在しても、アンプ回路３４−１からは同じ受光振幅を得ることができ、位置測定精度を向上することができる。
【００２９】
このように、投光方向（または、受光角度）による受光感度の変化（広角側ほど感度が低下しやすい）、および単位面積当たりの投光レーザパワーの変動（広角側のレーザビームの形状は広がりやすいか、あるいは、強度が低下しやすい）を補正するため、走査ミラー１２の角度（即ち、投光角度）に基づいてゲイン設定テーブルＴ１を参照する。ゲイン設定テーブルＴ１から読み出したゲインに基づいてアンプ回路３４−１のゲインを可変制御することで、アンプ回路３４−１から出力される受光振幅を適切に補正することが可能となる。
【００３０】
一方、図８（ｂ）において、制御系のシステム制御回路３１はゲイン制御回路３１−１を有し、ミラー制御回路３３は時間カウンタ３３−３を有し、ＰＤ信号処理回路３４はアンプ回路３４−１を有する。ＰＤ１５は、検出信号をアンプ回路３４−１に出力する。時間カウンタ３３−３は、周知の方法で求めた２次元スキャナのスキャン原点（または、基準点）を示すスキャナ原点信号が得られた時点からの経過時間をカウントすることで走査ミラー１２の時間位置を示す位置信号を生成してゲイン制御回路３１−１に出力する。ゲイン制御回路３１−１は、例えばシステム制御回路３１内の記憶部に格納された図９（ｂ）に示す如きゲインタイムテーブルＴ２を参照し、走査ミラー１２の時間位置ｔ１，...，ｔｎに基づいてゲイン（相対値）を読み出す。時間位置ｔｎは、スキャン終点を示す。ゲイン制御回路３１−１は、読み出したゲインを示すゲイン設定信号をアンプ回路３４−１に出力し、アンプ回路３４−１のゲインを制御する。尚、走査ミラー１２の時間位置から走査ミラー１２の角度位置を求めることができるので、時間カウンタ３３−３が走査ミラー１２の角度位置を示す位置信号を出力する場合には、ゲインタイムテーブルＴ２の代わりに上記ゲイン設定テーブルＴ１を用いるようにしても良い。
【００３１】
図９（ｂ）のゲインタイムテーブルＴ２は、水平走査範囲２１が１８０度、垂直走査範囲２２が１４０度、投光角拡大レンズ１３の倍率が５倍、投光角度が５×（ミラー角度×２）である場合のゲインを示す。この場合、水平方向の投光角度Ａｈは−９０度≦Ａｈ≦９０度、水平方向のミラー角度Ｍｈ−９度≦Ｍｈ≦９度である。また、垂直方向の投光角度Ａｖは−７０度≦Ａｖ≦７０度、垂直方向のミラー角度Ｍｖ−７度≦Ｍｖ≦７度である。
【００３２】
投光角度は走査ミラー１２の角度で決まるので、時間カウンタ３３−３を設け、ゲイン制御回路３１−１において位置信号に基づいてゲインタイムテーブルＴ２を参照しながらアンプ回路３４−１のゲインの設定を繰り返し、ＰＤ１５による受光を行う。これにより、投光領域２３内で同じ測定対象物が投光角拡大レンズ１３から同じ距離に位置する場合、測定対象物が互いに異なる角度位置に存在しても、アンプ回路３４−１からは同じ受光振幅を得ることができ、位置測定精度を向上することができる。
【００３３】
このように、投光方向（または、受光角度）による受光感度の変化（広角側ほど感度が低下しやすい）、および単位面積当たりの投光レーザパワーの変動（広角側のレーザビームの形状は広がりやすいか、あるいは、強度が低下しやすい）を補正するため、走査ミラー１２の角度（即ち、投光角度）に依存する時間位置に基づいてゲインタイムテーブルＴ２を参照する。ゲインタイムテーブルＴ２から読み出したゲインに基づいてアンプ回路３４−１のゲインを可変制御することで、アンプ回路３４−１から出力される受光振幅を適切に補正することが可能となる。
【００３４】
（第３実施例）
次に、投光レーザパワーの補正を行う第３実施例について、図１０乃至図１２と共に説明する。本実施例における光学系の構成は、上記第１実施例の場合と同様で良い。図１０は、第３実施例の動作を説明する図であり、図１１は、第３実施例の制御系の構成の一例を示すブロック図である。また、図１２は、第３実施例で用いるテーブルの一例を説明する図である。
【００３５】
図１０において、（ａ）はＬＤ１０の投光レーザパワー（任意単位）と投光角度の関係を示し、（ｂ）はＰＤ１５の受光感度（任意単位）と投光角度の関係を示す。図１０（ａ），（ｂ）からもわかるように、投光角度が大きくなり±９０度に近づくと、投光レーザパワーおよび受光感度が低下する。そこで、本実施例の距離測定装置１では、図１０（ｃ）のような光出射パワー（任意単位）と投光角度の補正データを用いて、同じ距離の測定対象物から戻ってくるレーザビームをＰＤ１５で検出した受光振幅（任意単位）が図１０（ｄ）に示すように一定となるように、ＬＤ１０の光出射パワーを投光角に応じて補正する。
【００３６】
図１１において、（ａ）は直接検出された走査ミラー１２の位置に応じてＬＤ１０の光出射パワーを補正する場合の制御系を示し、（ｂ）は時間に基づいて検出された走査ミラー１２の位置に応じてＬＤ１０の光出射パワーを補正する場合の制御系を示す。また、図１２において、（ａ）は図１１（ａ）で用いるパワー設定テーブルを示し、（ｂ）は図１１（ｂ）で用いるパワータイムテーブルを示す。
【００３７】
図１１（ａ）において、制御系のシステム制御回路３１はタイミング制御回路３１−３とＬＤ制御回路３１−４を有し、ＬＤ制御回路３２はＬＤ駆動回路３２−１を有し、ミラー制御回路３３はミラー位置検出回路３３−１を有する。ミラー位置検出回路３３−１は、周知の方法で走査ミラー１２の角度位置（即ち、水平方向のミラー角度と垂直方向のミラー角度）を検出し、角度位置を示す位置信号をＬＤ制御回路３１−４に出力する。ＬＤ制御回路３１−４は、例えばシステム制御回路３１内の記憶部に格納された図１２（ａ）に示す如きパワー設定テーブルＴ３を参照し、位置信号が示す水平方向のミラー角度及び垂直方向のミラー角度に基づいて光出射パワー（相対値）を読み出す。ＬＤ制御回路３１−４は、読み出した光出射パワーを示す駆動回路設定信号をＬＤ駆動回路３２−１に出力し、ＬＤ１０の光出射パワーを制御する。一方、タイミング制御回路３１−３は、予め決められているか、あるいは、システム制御回路３１に入力されたＬＤ１０のレーザ出射タイミングを示すＬＤ出射タイミング信号をＬＤ駆動回路３２−１に出力し、ＬＤ１０のレーザ出射タイミングを制御する。これにより、ＬＤ駆動回路３２−１は、駆動回路設定信号で設定された光出射パワーのレーザビームを、ＬＤ出射タイミング信号で示されたレーザ出射タイミングで出射するための駆動電流をＬＤ１０に出力する。
【００３８】
図１２（ａ）のパワー設定テーブルＴ３は、水平走査範囲２１が１８０度、垂直走査範囲２２が１４０度、投光角拡大レンズ１３の倍率が５倍、投光角度が５×（ミラー角度×２）である場合の光出射パワーを示す。この場合、水平方向の投光角度Ａｈは−９０度≦Ａｈ≦９０度、水平方向のミラー角度Ｍｈは−９度≦Ｍｈ≦９度である。また、垂直方向の投光角度Ａｖは−７０度≦Ａｖ≦７０度、垂直方向のミラー角度Ｍｖは−７度≦Ｍｖ≦７度である。
【００３９】
投光角度は走査ミラー１２の角度で決まるので、ミラー位置検出回路３３−１を設け、ＬＤ制御回路３１−４において位置信号に基づいてパワー設定テーブルＴ３を参照しながらＬＤ１０の光出射パワーの設定を繰り返し、ＬＤ１０によるレーザビームの出射を行う。これにより、投光領域２３内で同じ測定対象物が投光角拡大レンズ１３から同じ距離に位置する場合、測定対象物が互いに異なる角度位置に存在しても、ＰＤ１５からは同じ受光振幅を得ることができ、位置測定精度を向上することができる。
【００４０】
このように、投光方向（または、受光角度）による受光感度の変化（広角側ほど感度が低下しやすい）、および単位面積当たりの投光レーザパワーの変動（広角側のレーザビームの形状は広がりやすいか、あるいは、強度が低下しやすい）を補正するため、走査ミラー１２の角度（即ち、投光角度）に基づいてパワー設定テーブルＴ３を参照する。パワー設定テーブルＴ３から読み出した光出射パワーに基づいてＬＤ１０の駆動電流を可変制御することで、ＬＤ１０から出射されるレーザビームの光出射パワーを適切に補正してＰＤ１５からは同じ受光振幅が得られるようにすることが可能となる。
【００４１】
一方、図１１（ｂ）において、制御系のシステム制御回路３１はＬＤ制御回路３１−４を有し、ＬＤ制御回路３２はＬＤ駆動回路３２−１を有し、ミラー制御回路３３は時間カウンタ３３−３を有する。ＰＤ１５は、検出信号をＬＤ駆動回路３２−２に出力する。時間カウンタ３３−３は、周知の方法で求めた２次元スキャナのスキャン原点（または、基準点）を示すスキャナ原点信号が得られた時点からの経過時間をカウントすることで走査ミラー１２の時間位置を示す位置信号を生成してＬＤ制御回路３１−４に出力する。ＬＤ制御回路３１−４は、例えばシステム制御回路３１内の記憶部に格納された図１２（ｂ）に示す如きパワータイムテーブルＴ４を参照し、走査ミラー１２の時間位置ｔ１，...，ｔｎに基づいて光出射パワー（相対値）を読み出す。ＬＤ制御回路３１−４は、読み出した光出射パワーを示す駆動回路設定信号をＬＤ駆動回路３２−１に出力し、ＬＤ１０の光出射パワーを制御する。これにより、ＬＤ駆動回路３２−１は、駆動回路設定信号で設定された光出射パワーのレーザビームを、検出信号で示されたレーザ出射タイミングで出射するための駆動電流をＬＤ１０に出力する。尚、走査ミラー１２の時間位置から走査ミラー１２の角度位置を求めることができるので、時間カウンタ３３−３が走査ミラー１２の角度位置を示す位置信号を出力する場合には、パワータイムテーブルＴ４の代わりに上記パワー設定テーブルＴ３を用いるようにしても良い。
【００４２】
図１２（ｂ）のパワータイムテーブルＴ４は、水平走査範囲２１が１８０度、垂直走査範囲２２が１４０度、投光角拡大レンズ１３の倍率が５倍、投光角度が５×（ミラー角度×２）である場合の光出射パワーを示す。この場合、水平方向の投光角度Ａｈは−９０度≦Ａｈ≦９０度、水平方向のミラー角度Ｍｈ−９度≦Ｍｈ≦９度である。また、垂直方向の投光角度Ａｖは−７０度≦Ａｖ≦７０度、垂直方向のミラー角度Ｍｖ−７度≦Ｍｖ≦７度である。
【００４３】
投光角度は走査ミラー１２の角度で決まるので、時間カウンタ３３−３を設け、ＬＤ制御回路３１−４において位置信号に基づいてパワータイムテーブルＴ４を参照しながらＬＤ１０の光出射パワーの設定を繰り返し、ＬＤ１０によるレーザビームの出射を行う。これにより、投光領域２３内で同じ測定対象物が投光角拡大レンズ１３から同じ距離に位置する場合、測定対象物が互いに異なる角度位置に存在しても、ＰＤ１５からは同じ受光振幅を得ることができ、位置測定精度を向上することができる。
【００４４】
このように、投光方向（または、受光角度）による受光感度の変化（広角側ほど感度が低下しやすい）、および単位面積当たりの投光レーザパワーの変動（広角側のレーザビームの形状は広がりやすいか、あるいは、強度が低下しやすい）を補正するため、走査ミラー１２の角度（即ち、投光角度）に依存する時間位置に基づいてパワータイムテーブルＴ４を参照する。パワータイムテーブルＴ４から読み出した光出射パワーに基づいてＬＤ１０の駆動電流を可変制御することで、ＬＤ１０から出射されるレーザビームの光出射パワーを適切に補正してＰＤ１５からは同じ受光振幅が得られるようにすることが可能となる。
【００４５】
（第４実施例）
次に、投光レーザパワーの補正を行う第４実施例について、図１３と共に説明する。本実施例における光学系の構成は、上記第１実施例の場合と同様で良い。又、制御系の構成は、図８及び図１１に示す第２実施例および第３実施例の場合と同様で良い。図１３は、第４実施例の動作を説明する図である。
【００４６】
本実施例では、上記第２実施例および上記第３実施例を組み合わせる。図１３において、（ａ）はＬＤ１０の投光レーザパワー（任意単位）と投光角度の関係を示し、（ｂ）はＰＤ１５の受光感度（任意単位）と投光角度の関係を示す。図１３（ａ），（ｂ）からもわかるように、投光角度が大きくなり±９０度に近づくと、投光レーザパワーおよび受光感度が低下する。そこで、本実施例の距離測定装置１では、図１３（ｃ）のような光出射パワー（任意単位）と投光角度の補正データを用いて、同じ距離の測定対象物から戻ってくるレーザビームをＰＤ１５で検出した受光振幅（任意単位）が図１３（ｅ）に示すように一定となるように、ＬＤ１０の光出射パワーを投光角に応じて補正すると共に、図１３（ｄ）のようなゲイン（任意単位）と投光角度の補正データを用いて、同じ距離の測定対象物から戻ってくるレーザビームをＰＤ１５で検出してアンプ回路３４−１で増幅した後の受光振幅（任意単位）が図１３（ｅ）に示すように一定となるように補正する。
【００４７】
これにより、投光領域２３内で同じ測定対象物が投光角拡大レンズ１３から同じ距離に位置する場合、測定対象物が互いに異なる角度位置に存在しても、ＰＤ１５からは同じ受光振幅を得ることができると共に、アンプ回路３４−１からは同じ受光振幅を得ることができ、位置測定精度を向上することができる。
【００４８】
尚、図８（ａ）の制御系および図１１（ａ）の制御系を組み合わせた場合、ミラー位置検出回路３３−１を共用できるので、回路構成を簡略化することができる。同様に、図８（ｂ）の制御系および図１１（ｂ）の制御系を組み合わせた場合、時間カウンタ３３−３を共用できるので、回路構成を簡略化することができる。言うまでもなく、図８（ａ）および図１１（ｂ）に示す制御系を組み合わせても良く、図８（ｂ）および図１１（ａ）に示す制御系を組み合わせても良い。
【００４９】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
２次元スキャナおよび投光角拡大レンズを含み、投光ビームを前方に投光する投光系と、
前記投光系のビーム走査角度と同等以上の受光視野角を有すると共に、受光に関する第１の光路が前記投光角拡大レンズの投光に関する第２の光路と独立しており、前記投光角拡大レンズより前方、且つ、前記投光ビームの投光領域より後方に配置された受光レンズを含む受光系とを備えたことを特徴とする、距離測定装置。
（付記２）
前記投光系のビーム走査角度は、水平方向と垂直方向で検出角度範囲が異なることを特徴とする、付記１記載の距離測定装置。
（付記３）
前記投光系のビーム走査角度は、水平方向の検出角度範囲が垂直方向の検出角度範囲より広いことを特徴とする、付記１記載の距離測定装置。
（付記４）
前記受光レンズで受光したビームを検出する受光部と、
前記受光部の検出信号を増幅する増幅回路と、
前記投光角拡大レンズの投光角度に応じて前記増幅回路の利得を制御する制御回路
を更に備えたことを特徴とする、付記２または３記載の距離測定装置。
（付記５）
前記制御回路は、前記投光角度に対する利得が予め格納されたテーブルを用いて前記増幅回路の利得を制御することを特徴とする、付記４記載の距離測定装置。
（付記６）
前記２次元スキャナ内の走査ミラーのミラー角度を検出して角度位置を示す位置信号を出力する検出回路
を更に備え、
前記制御回路は、前記位置信号に基づいて前記投光角度に対する利得を前記テーブルから読み出すことを特徴とする、付記５記載の距離測定装置。
（付記７）
前記制御回路は、スキャン原点からスキャン終点までの時間に対する利得が予め格納されたテーブルを用いて前記増幅回路の利得を制御することを特徴とする、付記４記載の距離測定装置。
（付記８）
前記スキャン原点から前記スキャン終点までの時間をカウントして前記２次元スキャナ内の走査ミラーの時間位置を示す位置信号を出力するカウンタ
を更に備え、
前記制御回路は、前記位置信号に基づいて前記走査ミラーの時間位置に対する利得を前記テーブルから読み出すことを特徴とする、付記７記載の距離測定装置。
（付記９）
光ビームを出射する光源と、
前記投光角拡大レンズの投光角度に応じて前記光源の光出射パワーを制御する制御回路
を更に備えたことを特徴とする、付記２乃至８のいずれか１項記載の距離測定装置。
（付記１０）
前記制御回路は、前記投光角度に対する光出射パワーが予め格納されたテーブルを用いて前記光源の光出射パワーを制御することを特徴とする、付記９記載の距離測定装置。
（付記１１）
前記２次元スキャナ内の走査ミラーのミラー角度を検出して角度位置を示す位置信号を出力する検出回路
を更に備え、
前記制御回路は、前記位置信号に基づいて前記投光角度に対する光出射パワーを前記テーブルから読み出すことを特徴とする、付記１０記載の距離測定装置。
（付記１２）
前記制御回路は、スキャン原点からスキャン終点までの時間に対する光出射パワーが予め格納されたテーブルを用いて前記光源の光出射パワーを制御することを特徴とする、付記９記載の距離測定装置。
（付記１３）
前記スキャン原点から前記スキャン終点までの時間をカウントして前記２次元スキャナ内の走査ミラーの時間位置を示す位置信号を出力するカウンタ
を更に備え、
前記制御回路は、前記位置信号に基づいて前記走査ミラーの時間位置に対する光出射パワーを前記テーブルから読み出すことを特徴とする、付記１２記載の距離測定装置。
（付記１４）
前記投光系及び前記受光系を収納する筐体
を更に備え、
前記受光レンズは前記投光角拡大レンズより前記筐体の上方、且つ、前記筐体の後方に配置されていることを特徴とする、付記２乃至１３のいずれか１項記載の距離測定装置。
【００５０】
以上、開示の距離測定装置を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形および改良が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５１】
１      距離測定装置
１０      ＬＤ
１２      走査ミラー
１３      投光角拡大レンズ
１４      受光レンズ
１５      ＰＤ
３１      システム制御回路
３２      ＬＤ制御回路
３３      ミラー制御回路
３４      ＰＤ信号処理回路
【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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