(57)【要約】【課題】対象物の方向に対する測距精度の一様性を高めた測定装置を提供する。【解決手段】測定物９００へ測定光１２１を出射する光源１２０と、測定物９００から測定光１２１と平行に入射する反射測定光１３１を反射する揺動ミラー１４０と、揺動ミラー１４０で反射した反射光を受光する受光部１３０と、を備え、揺動ミラー１４０は、入射角が増加すると反射率が高くなる反射特性の範囲を有している。揺動ミラー１４０の受光部１３０の方向への投影面積が最大のときと最小のときとで、揺動ミラー１４０の反射測定光１３１に対する反射率と前記投影面積との積は略同一であってもよい。【選択図】図４
2017072418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定物へ測定光を出射する光源と、
前記測定物から前記測定光と平行に入射する反射測定光を反射する揺動ミラーと、
前記揺動ミラーで反射した反射光を受光する受光部と、
を備え、
前記揺動ミラーは、入射角が増加すると反射率が高くなる反射特性の範囲を有している、
測定装置。
【請求項２】
前記揺動ミラーの前記受光部方向への投影面積が最大のときと最小のときとで、前記揺動ミラーの前記測定光と平行に入射する前記反射測定光に対する反射率と前記投影面積との積は略同一である、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記揺動ミラーの前記測定光と平行に入射する前記反射測定光に対する反射率は、前記投影面積に反比例する、
請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記揺動ミラーは、揺動角速度がより小さいときに前記測定光と平行に入射する前記反射測定光に対する反射率がより小さくなる反射特性の範囲を有している、
請求項１から３の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項５】
前記揺動ミラーの前記反射率は、前記揺動ミラーへの前記反射測定光の入射角度をθとし、前記揺動ミラーの揺動角速度をωとするとき、ω／ｃｏｓθに比例する、
請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記揺動ミラーは、基板の主面上に複数の反射率制御層を積層してなり、前記複数の反射率制御層の各々は前記反射測定光に対する屈折率が互いに異なる２つの膜の積層体で構成される、
請求項１から５の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項７】
前記複数の反射率制御層の各々は、前記反射測定光に対する反射率に関して互いに独立した入射角依存性を有し、全ての前記反射率制御層の入射角依存性の合成により、前記揺動ミラーの前記反射測定光に対する反射率の入射角依存性が構成される、
請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記複数の反射率制御層のうち、第１の反射率制御層は前記第１入射角に反射率のピークを有し、積層の順で前記第１の反射率制御層の上方に設けられる第２の反射率制御層は前記第２入射角に反射率のピークを有する、
請求項７に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物までの距離を測定するための測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動ミラーを用いてレーザ光を複数方向に出射し、対象物で反射したレーザ光を、当該可動ミラーを介して受光することで、対象物までの距離を測定する測定装置がある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／１４９８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の測定装置では、受光部に到達する対象物からの反射測定光の光量が、可動ミラーの向きに応じて変化する。その結果、受光部におけるＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ）比が対象物の方向に依存して変化することで、測距精度の一様性が損なわれる。
【０００５】
そこで、本発明は、対象物の方向に対する測距精度の一様性を高めた測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る測定装置は、測定物へ測定光を出射する光源と、前記測定物から前記測定光と平行に入射する反射測定光を反射する揺動ミラーと、前記揺動ミラーで反射した反射光を受光する受光部と、を備え、前記揺動ミラーは、入射角が増加すると反射率が高くなる範囲を有している。
【０００７】
ここで、前記受光部での前記反射光の受光量は、前記揺動ミラーの前記受光部方向への投影面積が大きいほど大きい。ここで、投影面積とは、前記揺動ミラーのミラー面の前記揺動ミラーと前記受光部とを結ぶ直線に直交する平面への投影寸法である。前記投影面積は、例えば、前記揺動ミラーが前記反射測定光を偏向する角度が小さいほど、つまり前記揺動ミラーへの前記反射測定光の入射角が小さいほど大きくなるため、前記受光量は、前記偏向角度が異なる測距方向に応じて変動する。このような受光量の変動が、測距方向に対する測距精度の一様性を阻害する要因になり得る。
【０００８】
これに対し、前記構成によれば、前記揺動ミラーの前記投影面積がより大きいときに前記受光部に到達する前記測定反射光をより小さい反射率で反射することができるので、前記測定反射光の前記受光部での受光量の、前記投影面積の影響による変動が抑制される。その結果、対象物の方向に対する測距精度の一様性が向上する。
【０００９】
また、前記揺動ミラーの前記受光部方向への投影面積が最大のときと最小のときとで、前記揺動ミラーの前記測定光と平行に入射する前記反射測定光に対する反射率と前記投影面積との積は略同一であってもよい。
【００１０】
この構成によれば、前記投影面積の最大端と最小端とにおいて、前記投影面積の影響をキャンセルした受光量を得ることができる。
【００１１】
また、前記投影面積の範囲の全域で、前記揺動ミラー部の前記測定光と平行に入射する前記反射測定光に対する前記反射率は、前記投影面積に反比例してもよい。
【００１２】
この構成によれば、前記投影面積の範囲の全域で、前記投影面積の影響をキャンセルした受光量を得ることができる。
【００１３】
また、前記揺動ミラーは、揺動角速度がより小さい揺動位置で前記測定光と平行に入射する前記反射測定光に対する反射率がより小さくなる範囲を有していてもよい。
【００１４】
この構成によれば、前記投影面積の影響による前記受光部での受光量の変動が抑制されるだけでなく、前記角速度の影響による前記受光量の変動が抑制される。
【００１５】
また、前記揺動ミラーの前記反射率は、前記揺動ミラーへの前記反射測定光の入射角度をθとし、前記揺動ミラーの揺動角速度をωとするとき、ω／ｃｏｓθに比例してもよい。
【００１６】
この構成によれば、前記範囲の全域で、前記投影面積と前記角速度との両方の影響をキャンセルした一様な受光量を得ることができる。
【００１７】
また、前記揺動ミラーは、基板の主面上に複数の反射率制御層を積層してなり、前記複数の反射率制御層の各々は前記反射測定光に対する屈折率が互いに異なる２つの膜の積層体で構成されてもよい。
【００１８】
また、前記複数の反射率制御層の各々は、前記反射測定光に対する反射率に関して互いに独立した入射角依存性を有し、全ての前記反射率制御層の入射角依存性の合成により、前記揺動ミラーの前記反射測定光に対する反射率の入射角依存性が構成されてもよい。
【００１９】
また、前記複数の反射率制御層のうち、第１の反射率制御層は前記第１入射角に反射率のピークを有し、積層の順で前記第１の反射率制御層の上方に設けられる第２の反射率制御層は前記第２入射角に反射率のピークを有してもよい。
【００２０】
これらの構成によれば、多層膜ミラーを用いて、前記ミラー部の反射率の入射角依存性を構成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の測定装置によれば、対象物の方向に対する測距精度の一様性を高めた測定装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１に係る測定装置の正面図である。
【図２】実施の形態１に係る測定装置の断面図である。
【図３】実施の形態１に係る測定装置の断面図である。
【図４】実施の形態１に係る測定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５Ａ】実施の形態１に係る反射測定光の経路の一例を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】実施の形態１に係る反射測定光の経路の一例を模式的に示す図である。
【図５Ｃ】実施の形態１に係る反射測定光の経路の一例を模式的に示す図である。
【図６】実施の形態１に係る第２ミラーの傾きと開口率との関係の一例を示すグラフである。
【図７】一般的な多層膜ミラーの原理を説明する概念図である。
【図８】実施の形態１に係る第２ミラーの構成の一例を示す模式図である。
【図９】実施の形態１に係る第２ミラーの反射率の入射角依存性の構成方法を説明するための概念図である。
【図１０】実施の形態１に係る第２ミラーの傾きと反射率との関係の一例を示すグラフである。
【図１１】実施の形態１に係る第２ミラーの傾きと受光量との関係の一例を示すグラフである。
【図１２】実施の形態２に係る第２ミラーの傾きと反射率との関係の一例を示すグラフである。
【図１３】実施の形態２に係る第２ミラーの傾きと受光量との関係の一例を示すグラフである。
【図１４】実施の形態３に係る第２ミラーの傾きと角速度のそれぞれとの関係の一例を示すグラフである。
【図１５】実施の形態３に係る第２ミラーの傾きと反射率との関係の一例を示すグラフである。
【図１６】実施の形態３に係る第２ミラーの傾きと受光量との関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施の形態１）
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２４】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２５】
また、以下における各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。各図において、実質的に同一の構成に対しては、同一の符号を付し、重複する説明を省略又は簡略化する。
【００２６】
（測定装置の基本的な構造）
まず、本実施の形態に係る測定装置１００の基本的な構造について、図１〜図３を用いて説明する。
【００２７】
図１は、実施の形態１に係る測定装置１００の正面図である。図２及び図３は、実施の形態１に係る測定装置１００の断面図である。具体的には、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ切断線における測定装置１００の断面図である。また、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ切断線における測定装置１００の断面図である。なお、以降の図では、見えない部分を破線で表す。
【００２８】
測定装置１００は、光を用いて対象物９００までの距離を測定する。具体的には、測定装置１００は、測定装置１００の外部の目的範囲を走査する測定光を出射し、当該目的範囲内にある対象物９００からの当該測定光の反射測定光を受光することにより、測定装置１００と対象物９００との間の距離を測定する。
【００２９】
図１〜図３に示すように、測定装置１００は、筐体１１０と、光源１２０と、受光部１３０と、揺動ミラー１４０と、遮光部１５０と、を含む。以下に、測定装置１００が含む各構成要素について詳細に説明する。
【００３０】
筐体１１０は、光源１２０、受光部１３０、揺動ミラー１４０及び遮光部１５０をその内部に収める。筐体１１０には、筐体１１０内から筐体１１０外へ測定光１２１を通過させるための出射窓１１１と、筐体１１０外から筐体１１０内へ反射測定光１３１を通過させるための受光窓１１２とが形成されている。
【００３１】
また、筐体１１０内の空間の一部は、第１通過領域１１０ａと第２通過領域１１０ｂとに仕切られている。第１通過領域１１０ａは、光源１２０からの測定光１２１が通過する領域である。つまり、第１通過領域１１０ａは、光源１２０からの測定光１２１が筐体１１０外に出射されるまでに主として通過する筐体１１０内の領域である。また、第２通過領域１１０ｂは、対象物９００からの反射測定光１３１が通過する領域である。つまり、第２通過領域１１０ｂは、対象物９００からの反射測定光１３１が受光部１３０に受光されるまでに主として通過する筐体１１０内の領域である。
【００３２】
光源１２０は、光（例えばレーザ光）を出射する。光源１２０は、例えばレーザダイオードを含む。また、光源１２０は、光学素子（例えば、コリメートレンズ）を含んでもよい。
【００３３】
図２に示すように、光源１２０からの測定光１２１は、揺動ミラー１４０で反射し、出射窓１１１を通過して、筐体１１０の外部に出射され、対象物９００に到達する。
【００３４】
受光部１３０は、揺動ミラー１４０を介して、対象物９００から測定光１２１と平行に入射する反射測定光１３１を受光する。受光部１３０は、例えばフォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）、又は、当該フォトダイオードよりも高感度なアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）を含む。さらに、受光部１３０は、光学素子（例えば集光レンズ）を含んでもよい。
【００３５】
図３に示すように、対象物９００からの反射測定光１３１は、受光窓１１２を通過し、揺動ミラー１４０で反射して、受光部１３０に到達する。
【００３６】
揺動ミラー１４０は、いわゆるスキャンミラーであり、光源１２０からの測定光１２１で目的範囲Ａを走査する。さらに、揺動ミラー１４０は、範囲Ａ内にある対象物９００からの反射測定光１３１を受光部１３０に向けて反射する。例えば、揺動ミラー１４０は、揺動器（図示せず）によって揺動軸線１４６を中心に少なくとも範囲Ｂで揺動するミラーであり、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）ミラー、ガルバノミラー、又はポリゴンミラーであってもよい。範囲Ｂは、揺動ミラー１４０（特には、第２ミラー１４２）での反射測定光１３１の偏向角度の範囲に対応する。揺動ミラー１４０は、実際には範囲Ｂよりも広い揺動範囲内で揺動し、範囲Ｂの外側の領域は、測距には用いられず、揺動振幅のフィードバック制御のために用いられてもよい。
【００３７】
遮光部１５０は、光源１２０からの測定光１２１が通過する第１通過領域１１０ａと、対象物９００からの反射測定光１３１が通過する第２通過領域１１０ｂとを仕切る。本実施の形態では、遮光部１５０は、揺動軸線１４６に垂直な平面に配置された板状部材であり、第１通過領域１１０ａ及び第２通過領域１１０ｂの間の光の通過を遮る。
【００３８】
ここでは、垂直及び平行は、それぞれ、厳密な垂直及び平行に加えて、実質的な垂直及び平行を含む。つまり、垂直及び平行は、それぞれ、略垂直及び略平行を意味する。なお、特に断りがない限り、以下において、垂直及び平行は、略垂直及び略平行を意味する。
【００３９】
（測定装置の機能構成）
次に、測定装置１００の機能構成について、図４を用いて説明する。
【００４０】
図４は、実施の形態１に係る測定装置１００の機能構成を示すブロック図である。図４に示すように、測定装置１００は、機能的に、光源１２０と、受光部１３０と、第１ミラー１４１及び第２ミラー１４２を含む揺動ミラー１４０と、光源駆動部１６０と、ミラー駆動部１７０と、制御部１８０と、を含む。
【００４１】
光源駆動部１６０は、光源１２０を駆動する。例えば、光源駆動部１６０は、制御部１８０から出力される変調信号に従って光源１２０にレーザ光を出射させる。
【００４２】
ミラー駆動部１７０は、揺動ミラー１４０（つまり、第１ミラー１４１及び第２ミラー１４２）を駆動する。例えば、ミラー駆動部１７０は、制御部１８０からの駆動信号に基づいて、揺動ミラー１４０を駆動するための駆動電流を生成する。ミラー駆動部１７０は、生成した駆動電流を揺動器に出力する。これにより、第１ミラー１４１及び第２ミラー１４２が揺動器によって揺動軸線１４６を中心に一体的に揺動する。
【００４３】
制御部１８０は、測定装置１００を制御するコントローラである。制御部１８０は、例えば、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はマイクロコントローラ等で構成されている。
【００４４】
具体的には、制御部１８０は、光源駆動部１６０及びミラー駆動部１７０を制御する。例えば、制御部１８０は、光源駆動部１６０に変調信号を出力するとともに、ミラー駆動部１７０に駆動信号を出力する。例えば、制御部１８０は、駆動信号を出力する。
【００４５】
さらに、制御部１８０は、光源１２０から出射された光と受光部１３０で受光された光との間の位相差に基づいて、測定装置１００から対象物９００までの距離を算出する。具体的には、制御部１８０は、例えば、光源駆動部１６０に出力した変調信号及び受光部１３０から入力した受光信号に基づいて上記位相差を算出する。それから、制御部１８０は、算出された位相差を用いて光源１２０から出射された光が受光部１３０に到達するまでの時間を算出する。その後、制御部１８０は、算出された時間の１／２に光速を乗算することにより、測定装置１００から対象物９００までの距離を算出する。
【００４６】
また、制御部１８０は、第１ミラー１４１の揺動角を検出することにより、測定装置１００に対する対象物９００の方向を取得する。揺動角とは、第１ミラー１４１の主面が向いている方向を示す角度である。例えば、制御部１８０は、第１ミラー１４１の揺動角が最大であるときに第１ミラー１４１の反射光が入射する位置に設置されたフォトダイオード（図示せず）からの信号に基づいて、第１ミラー１４１の揺動角を検出する。
【００４７】
（測定装置の受光動作）
次に、測定装置１００における受光動作の詳細について、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃを用いて説明する。
【００４８】
図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、それぞれ、第２ミラー１４２が揺動範囲の一端、中央、および他端にあるときに、受光部１３０に到達する反射測定光１３１の経路一例を模式的に示す図である。
【００４９】
以下では、説明の簡明のため、次の前提を設ける。すなわち、第２ミラー１４２の傾きαを、揺動していない第２ミラー１４２の静止位置を基準としかつ時計回りを正として、第２ミラー１４２の揺動軸線１４６周りの回転角度で定義する。前記静止位置が、第２ミラー１４２の揺動範囲の中央であるとする。
【００５０】
図示のための限定的でない具体例として、揺動範囲の一端、中央、および他端にある第２ミラー１４２の傾きを、α１＝−２２．５度（＜０度）、α２＝０度、α３＝＋２２．５度（＞０度）とする。静止位置の第２ミラー１４２から受光部１３０へ向かう光軸と第２ミラー１４２の法線とがなす角度を、第２ミラー１４２の取り付け角度と定義し、同様の具体例として４５度とする。
【００５１】
このような前提の下で、受光部１３０に到達する反射測定光１３１の入射角θは、傾きαが大きいほど小さい。入射角θは、具体的には、第２ミラー１４２の取り付け角度から、第２ミラー１４２の傾きαを減じた角度である。ここで、入射角θの２倍の角度２θが、第２ミラー１４２による反射測定光１３１の偏向角度である。
【００５２】
さて、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃに示されるように、反射測定光１３１が、第２ミラー１４２よりも大きく広がった光束１３１ａであるとする。このとき、光束１３１ａの一部１３１ｂは第２ミラー１４２で反射されて受光部１３０に到達するが、残部１３１ｃは受光部１３０に到達できず失われる。
【００５３】
受光部１３０に到達する光束１３１ａの一部１３１ｂの大きさ、つまり反射測定光１３１の受光部１３０での受光量は、第２ミラー１４２のミラー面の、受光部１３０の方向への投影面積に比例する。投影面積とは、前記ミラー面の、受光部１３０と第２ミラー１４２とを結ぶ受光光軸に垂直な平面への投影形状の面積であり、以下では開口率と呼ぶ。開口率は、入射角θが大きいほど、つまり傾きαが小さいほど小さい。開口率は、例えば、入射角θに対するｃｏｓθの値で定式化されてもよい。
【００５４】
図６は、第２ミラー１４２の傾きと開口率との関係の一例を示すグラフである。図６では、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃの例示に基づき、第２ミラー１４２の開口率を、±２２．５゜の範囲の傾きαについて、傾きαが０のときに受光部１３０に到達する反射測定光１３１の入射角θを４５゜として示している。なお、図６の横軸には、傾きαに対応する入射角θを併記している。入射角θの２倍の角度２θが偏向角度である。
【００５５】
このように、第２ミラー１４２の開口率には、本来的な入射角依存性があるため、対象物９００の方向によって、反射測定光１３１の受光部１３０での受光量が変動する。これが、背景技術の欄で指摘した、対象物の方向に対する測距精度の一様性が損なわれる直接的な要因である。
【００５６】
そこで、本発明者らは、第２ミラー１４２の反射測定光１３１に対する反射率に、開口率の入射角依存性とは逆の入射角依存性を持たせる構成を考案した。これにより、受光部１３０での反射測定光１３１の受光量の変動を低減して、対象物の方向に対する測距精度の一様性の改善を図る。
【００５７】
（第２ミラーの構成の詳細）
第２ミラー１４２は、反射率に所望の入射角依存性を持たせるために、例えば、多層膜ミラーで構成される。
【００５８】
図７は、一般的な多層膜ミラーの原理を説明する概念図である。図７に示されるように、原理的な多層膜ミラー８００は、目的の波長λの光に対する屈折率が互いに異なる膜８０２、８０３を積層してなる反射率制御層８０１で構成される。入射光８０４の波長をλ、反射率制御層８０１への入射角をθとする。また、膜８０３の厚さをｄ、波長λの光に対する屈折率をｎとする。
【００５９】
入射光８０４が入射角θで反射率制御層８０１へ入射すると、膜８０３の表面で反射した入射光８０４と膜８０２と膜８０３との界面で反射した入射光８０４とで構成された反射光８０５が出射される。反射光８０５は、光の干渉により、２ｎｄｃｏｓθ＝（ｍ＋１／２）λなる第１条件が成り立つときに強められ、２ｎｄｃｏｓθ＝ｍλなる第２条件が成り立つときに弱められる。ここで、ｍは０以上の整数である。
【００６０】
したがって、特定の入射角θ０について前記第１条件を満たす屈折率ｎの材料で厚さｄの膜８０３を設けることにより、入射光８０４に対して入射角θ０に反射率のピークを有する反射率制御層８０１を構成することができる。
【００６１】
図８は、第２ミラー１４２の構成の一例を示す模式図である。図８に示される第２ミラー１４２は、一例として、ガラス基板７０４の主面上に、３つの反射率制御層７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃをこの順に積層して構成される。反射測定光１３１は、積層方向での上方から第２ミラー１４２に入射する。
【００６２】
反射率制御層７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃの各々には、図７で説明した反射率制御層８０１が用いられる。反射率制御層７０１ａは、反射測定光１３１に対する屈折率が互いに異なる膜７０２ａ、７０３ａを積層してなる。同様に、反射率制御層７０１ｂは、膜７０２ｂ、７０３ｂを積層してなり、反射率制御層７０１ｃは、膜７０２ｃ、７０３ｃを積層してなる。膜７０２ａ、７０３ａ、７０２ｂ、７０３ｂ、７０２ｃ、および７０３ｃは、例えば誘電体で構成される。
【００６３】
膜７０３ａ、７０３ｂ、７０３ｃの厚さｄ１、ｄ２、ｄ３は独立に設けられる。膜７０３ａ、７０３ｂ、７０３ｃの屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３は、同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。例えば、膜７０３ａ、７０３ｂ、７０３ｃの厚さｄ１、ｄ２、ｄ３を調整することによって、反射率制御層７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃに、反射測定光１３１に対する反射率に関して互いに独立した入射角依存性を持たせることができる。
【００６４】
図９は、第２ミラー１４２の反射率の入射角依存性の構成方法を説明するための概念図である。
【００６５】
図９に示されるように、反射率制御層７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃは、入射角依存性が互いに異なる反射率７０５ａ、７０５ｂ、７０５ｃを有し、互いに異なる傾き（つまり特定の入射角）においてピークを有する。ピークは、上層での減衰のため、反射率７０５ｃ、７０５ｂ、７０５ａの順に小さくなる。
【００６６】
反射率７０５ａ、７０５ｂ、７０５ｃの入射角依存性の合成により、第２ミラー１４２の反射測定光１３１に対する反射率７０６の入射角依存性が構成される。具体的に、反射率７０６は、小さい傾きα（つまり大きい入射角θ）では反射率７０５ｃの寄与により大きい値をとり、中間的な傾きα（つまり中間的な入射角θ）では、反射率７０５ｂの寄与により中間的な値をとり、大きい傾きα（つまり小さい入射角θ）では反射率７０５ａの寄与により小さい値をとる。
【００６７】
このように、反射率７０５ａ、７０５ｂ、７０５ｃの入射角依存性を個別に制御することで、それらの合成により、第２ミラー１４２の反射測定光１３１に対する反射率７０６の所望の入射角依存性を構成できる。
【００６８】
そこで、実施の形態１では、第２ミラー１４２の反射測定光１３１に対する反射率に次のような入射角依存性を持たせる。すなわち、第２ミラー１４２は、入射角が増加すると反射率が高くなる反射特性の範囲を有している。
【００６９】
図１０は、そのような入射角依存性を有する第２ミラー１４２の傾きと反射率との関係の一例を示すグラフである。図１０では、図６に示される範囲内の傾きについて、第２ミラー１４２の反射測定光１３１に対する反射率の一例を示している。図１０の例では、入射角θが２２．５度から６７．５度の範囲が、入射角が増加すると反射率が高くなる反射特性の範囲の一例である。
【００７０】
図１０の反射率は、傾きが大きいほど（つまり、入射角が小さいほど）小さい。
【００７１】
図１０の反射率は、図８および図９で説明した考え方に基づいて、複数の反射制御層の反射率の入射角依存性の合成により構成される。図１０の反射率を構成するために、４以上の反射制御層が用いられてもよい。
【００７２】
（効果）
実施の形態１に係る第２ミラー１４２による効果について説明する。
【００７３】
図１１は、第２ミラー１４２の傾きと反射測定光１３１の受光部１３０での受光量との関係の一例を示すグラフである。図１１には、第２ミラー１４２が図１０の反射率を有する場合の受光量（実施例）と、第２ミラー１４２が入射角依存性のない反射率を有する場合の受光量（比較例）とが示されている。
【００７４】
図１１に見られるように、比較例では、受光量は図６の開口率に比例し、第２ミラー１４２への反射測定光１３１の入射角に応じて変動する。これに対し、実施例では、受光量は図６の開口率と図１０の反射率とを乗じた大きさになるので、入射角による変動が抑制され、その結果、対象物の方向に対する測距精度の一様性が向上する。
【００７５】
（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１と比べて、第２ミラー１４２の反射測定光１３１に対する反射率の入射角依存性が異なる。
【００７６】
実施の形態２に係る第２ミラー１４２の開口率と反射率との積は、第２ミラー１４２の開口率（つまり受光部１３０の方向への投影面積）が最大のときと最小のときとで互いに等しい。つまり、第２ミラー１４２への反射測定光１３１の入射角が最大のときと最小のときとで、第２ミラー１４２の受光部１３０方向への投影面積と反射測定光１３１に対する反射率との積は略同一である。
【００７７】
図１２は、そのような入射角依存性を有する第２ミラー１４２の傾きと反射率との関係の一例を示すグラフである。図１２では、図６に示される範囲内の傾きについて、第２ミラー１４２の反射測定光１３１に対する反射率の一例を示している。図１２では特に、反射率が開口率に反比例する例を示している。すなわち、第２ミラー１４２の開口率と反射率との積は、範囲の全域で略等しくてもよい。
【００７８】
図１２の反射率は、図８および図９で説明した考え方に基づいて、複数の反射制御層の反射率の入射角依存性の合成により構成される。図１２の反射率を構成するために、４以上の反射制御層が用いられてもよい。
【００７９】
（効果）
実施の形態２に係る第２ミラー１４２による効果について説明する。
【００８０】
図１３は、第２ミラー１４２の傾きと反射測定光１３１の受光部１３０での受光量との関係の一例を示すグラフである。図１３には、第２ミラー１４２が図１２の反射率、すなわち、開口率に反比例する反射率を有する場合の受光量（実施例）と、第２ミラー１４２が入射角依存性のない反射率を有する場合の受光量（比較例）とが示されている。
【００８１】
図１３に見られるように、比較例では、受光量は図６の開口率に比例し、範囲内で大きく変動する。これに対し、実施例では、受光量は図６の開口率と図１２の反射率とを乗じた一定の大きさになるので、範囲内での変動が除去され、その結果、対象物の方向に対する測距精度の一様性が向上する。
【００８２】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１と比べて、第２ミラー１４２の反射測定光１３１に対する反射率の入射角依存性が異なる。
【００８３】
第２ミラー１４２が揺動するとき、対象物（特には、特定方向にある静止の対象物）からの反射測定光１３１は、第２ミラー１４２の角速度が大きいほど高速で受光部１３０を横切る。そのため、対象物からの反射測定光１３１を受光部１３０で受光できる時間（以下、受光時間と言う）は、第２ミラー１４２の角速度が大きいときほど短くなる。前記受光時間は、例えば、前記角速度の逆数で定式化されてもよい。
【００８４】
図１４は、第２ミラー１４２の傾きと角速度との関係の一例を示すグラフである。図１４では、図６に示される範囲内の傾きに応じて、第２ミラー１４２が揺動中に前記傾きを通過する角速度が示されている。
【００８５】
図１４に示されるように、第２ミラー１４２の角速度は、範囲の中央で最大値をとり、両端で最小値をとる。図１４では、一例として、範囲内での角速度の最小値を最大値の３分の１としている。角速度が大きい傾きにおいて受光時間が短くなることは、反射測定光１３１の受光量が減少することと実質的に同じであり、対象物の方向に対する測距精度の一様性が損なわれる要因となる。
【００８６】
そこで、実施の形態３では、第２ミラー１４２の反射測定光１３１に対する反射率の入射角依存性を、第２ミラー１４２が揺動するときの角速度を考慮に入れて設定する。具体的には、実施の形態３に係る第２ミラー１４２は、角速度がより小さいときに測定光１２１と平行に入射する反射測定光１３１に対して、反射率がより小さくなる反射特性の範囲を有している。
【００８７】
図１５は、そのような入射角依存性を有する第２ミラー１４２の傾きと反射率との関係の一例を示すグラフである。図１５では、図６に示される範囲内の傾きについて、第２ミラー１４２の反射測定光１３１に対する反射率の一例を示している。
【００８８】
図１５の反射率は、第２ミラー１４２での反射測定光１３１の入射角をθとし、第２ミラー１４２の揺動角速度をωとするとき、ω／ｃｏｓθに比例する。すなわち、第２ミラー１４２の反射率と開口率との積を角速度で除した値は、範囲の全域で等しい。図１５の例では、入射角θが約５１度から６７．５度の範囲及び４５度から２２．５度の範囲が、揺動角速度がより小さいときに反射率がより小さくなる反射特性の範囲の一例である。また、入射角θが２２．５度から約５１度の範囲が、入射角が増加すると反射率が高くなる反射特性の範囲の一例である。
【００８９】
図１５の反射率は、図８および図９で説明した考え方に基づいて、複数の反射制御層の反射率の入射角依存性の合成により構成される。図１５の反射率を構成するために、４以上の反射制御層が用いられてもよい。
【００９０】
（効果）
実施の形態３に係る第２ミラー１４２による効果について説明する。
【００９１】
図１６は、第２ミラー１４２の傾きと反射測定光１３１の受光部１３０での受光量（受光時間を考慮した受光量）との関係の一例を示すグラフである。図１６には、受光部１３０が反射測定光１３１を受光するために図１４の角速度の逆数に対応する受光時間を有する場合における実施例と比較例とが示されている。実施例は、第２ミラー１４２が図１５の反射率、つまり、開口率と角速度の逆数との積に反比例する反射率を有する場合の受光量（実施例）を示す。比較例は、第２ミラー１４２が図１２の反射率、つまり、開口率に反比例し受光時間には依存しない反射率を有する場合の受光量（比較例）を示す。
【００９２】
図１６に見られるように、比較例では、受光量は、受光時間の影響により範囲内で変動する。これに対し、実施例では、受光量は、図６の開口率と図１４の角速度の逆数と図１５の反射率とを乗じた一定の大きさになるので、範囲内での変動が除去され、その結果、対象物の方向に対する測距精度の一様性が改善される。
【００９３】
以上、本発明の実施の形態に係る測定装置について説明したが、本発明は、個々の実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【００９４】
例えば、実施の形態では、第２ミラー１４２の反射率に、開口率の入射角依存性とは逆の入射角依存性を持たせたが、さらに、第１ミラー１４１の反射率にも、第２ミラー１４２と同様に、図１０、図１２、または図１５に示される入射角依存性を持たせてもよい。すなわち、第１ミラー１４１が、入射角が増加すると反射率が高くなる範囲を有している構成も、本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、測定装置に利用できる。
【符号の説明】
【００９６】
１００    測定装置
１１０    筐体
１１０ａ  第１通過領域
１１０ｂ  第２通過領域
１１１    出射窓
１１２    受光窓
１２０    光源
１２１    測定光
１３０    受光部
１３１    反射測定光
１３１ａ  光束
１３１ｂ  光束の一部
１３１ｃ  光束の残部
１４０    揺動ミラー
１４１    第１ミラー
１４２    第２ミラー
１４６    揺動軸線
１５０    遮光部
１６０    光源駆動部
１７０    ミラー駆動部
１８０    制御部
７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃ、８０１  反射率制御層
７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、７０３ａ、７０３ｂ、７０３ｃ、８０２、８０３  膜
７０４    ガラス基板
７０５ａ、７０５ｂ、７０５ｃ、７０６  反射率
８００    多層膜ミラー
８０４    入射光
８０５    反射光
９００    対象物
【図１】
2017072418.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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