距離測定装置および距離測定方法
【課題】光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置および距離測定方法において、光ビームの照射ができない範囲が無く、従来に比べて捜査範囲を広くする。
【解決手段】光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定するとき、距離測定装置は、向きの異なる複数の光ビームのそれぞれをビーム出射部から出射する。このとき、距離測定装置は、反射面上に沿って回転軸を持ち、前記回転軸の周りに軸回転する１つまたは複数の反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置で前記複数の光ビームを反射させることにより、測定対象物に前記光ビームのそれぞれを照射させる。距離測定装置は、前記光ビームの照射により測定対象物で反射して戻ってきた反射ビームを前記反射ミラーで反射させて受光し、受光した前記反射ビームを用いて、測定対象物までの距離情報を求める。
【解決手段】光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定するとき、距離測定装置は、向きの異なる複数の光ビームのそれぞれをビーム出射部から出射する。このとき、距離測定装置は、反射面上に沿って回転軸を持ち、前記回転軸の周りに軸回転する１つまたは複数の反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置で前記複数の光ビームを反射させることにより、測定対象物に前記光ビームのそれぞれを照射させる。距離測定装置は、前記光ビームの照射により測定対象物で反射して戻ってきた反射ビームを前記反射ミラーで反射させて受光し、受光した前記反射ビームを用いて、測定対象物までの距離情報を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置および距離測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、走行車両の安全性向上のために、走行車両間の車間距離を一定に保つために車間距離を計測し、あるいは、走行車両の前方の障害物までの距離を計測し、危険をドライバに知らせることのできるシステムの開発が進んでいる。例えば、走行車両前方に位置する別の走行車両や障害物等の測定対象物までの距離を測定するために、ポリゴンミラーを利用してレーザを走査することで、車両前方の測定対象物の距離を計測する距離測定装置が種々提案されている。
【０００３】
図１３に示されるように、上記距離測定装置１００では、レーザ光源１０２がパルス状のレーザビームＬを走行車両の前方に向けて照射し、レーザビームＬが照射されて測定対象物１０４から帰ってきた散乱光である反射ビームＲを受光器１０６が受光し、レーザビームＬの出射から反射ビームＲの受光までの時間Ｔを計測することにより、測定対象物１０４の距離情報を求める。
このとき、図１４に示されるように、レーザ光源１０２から出射されるレーザビームＬをポリゴンミラー１０８を利用してレーザビームＬの照射方向を偏向させて走行車両の前方を走査する。これにより、距離測定装置１００は、レーザビームＬの走査範囲がポリゴンミラー１０８の周りの数１０度の範囲となる。
【０００４】
一方、最近、走行車両の前方あるいは後方に位置する車両や障害物等の測定対象物の情報をドライバに提供するカメラシステムが多くの車両に搭載されつつある。この車載カメラシステムでは、図１５に示されるように、走行車両１１０の前方の撮影される視野範囲は、超広角レンズを用いることにより１８０度を超える範囲となっている場合が多い。このような車両や障害物等の測定対象物に関する画像の情報をドライバに提供する他、上記測定対象物までの距離情報をドライバに提供することは、ドライバにとって好ましい。
【０００５】
このような状況下、空間領域における対象の位置の決定のためにパルス移動時間方法を利用するレーザ範囲検知装置が知られている。当該レーザ範囲検知装置は、光パルスを制御しつつ測定領域へ送るパルスレーザと、測定領域内に配された測定対象物から反射して戻る光パルスを受ける光検出部と、光束を考慮しつつ、光パルスの伝送及び受光間の時間から、パルスレーザから対象物までの距離に対する距離信号特性を決定する評価回路とを有する。このとき、レーザの走査のために、回転ミラーを用いるが、回転ミラーの反射表面は、回転軸に対し４５度の角度をなすように傾斜している。
【０００６】
また、監視コストの上昇を少なく抑えつつ、境界に沿った広範囲な監視が可能であるレーザレーダ及びレーザレーダによる境界監視方法が知られている。
当該レーザレーダでは、二つの投光部から発したレーザ光を走査する走査部と、計測対象領域で反射して戻った反射レーザ光を受ける二つの受光部を備え、走査部は、ポリゴンミラーと、ポリゴンミラーで反射した二つの投光部からのレーザ光を走査すると共に、測定対象物で反射して戻った反射レーザ光をポリゴンミラーを介して個々に受光部に戻す揺動ミラーを備える。一方の投光部及び受光部と、他方の投光部及び受光部とをポリゴンミラーを挟んでそれぞれ配置し、各光軸が成す角度を鋭角に設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２１４０２７号公報
【特許文献２】特開２０１０−７１７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したレーザ範囲検知装置では、レーザ光源から回転ミラーへ向かうレーザの入射光路は回転軸方向に平行であり、走査されるレーザの照射方向と直交するため、例えばレーザを水平方向に照射する場合、レーザ光源は、回転ミラーに対して鉛直方向上方あるいは鉛直下方の位置に設けられる。この結果、レーザ範囲検知装置は、嵩高く占有体積が大きくなり、レーザ範囲検知装置を車両の前方あるいは後方にコンパクトに搭載することができない場合がある。
また、上述した境界監視方法で用いるレーザレーダはポリゴンミラーを用いるため、一部の領域にレーザが照射されず測定できない範囲が発生し、さらには、ポリゴンミラーの回転軸周りに１８０度を超える広い範囲をレーザの光ビームは走査できない。
【０００９】
そこで、本発明は、光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置および距離測定方法であって、従来に比べて光ビームの走査範囲を広くすることができる距離測定装置および距離測定方法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】
【００１０】
本発明の一態様は、光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置である。
当該距離測定装置は、
測定対象物に照射するために、お互いに向きの異なる複数の光ビームを出射するビーム出射部と、
測定対象物から反射して戻ってきた反射ビームを受光する受光部と、
前記受光部で受光した反射ビームを用いて、測定対象物の距離情報を求めるデータ処理部と、
前記ビーム出射部から出射された複数の光ビームのそれぞれを走査するビーム走査部と、を有する。
前記ビーム走査部は、１つまたは複数の反射ミラーと、前記反射ミラーの反射面上に沿って回転軸を持つように反射ミラーを軸回転させる回転駆動部と、を備え、前記複数の光ビームは前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に互いに異なる方向から入射する。
【００１１】
本発明の他の一態様は、光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定方法である。
当該距離測定方法は、
向きの異なる複数の光ビームのそれぞれをビーム出射部から出射し、
反射面上に沿って回転軸を持ち、前記回転軸の周りに軸回転する１つまたは複数の反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置で前記複数の光ビームを反射させることにより、測定対象物に前記光ビームのそれぞれを照射させ、
前記光ビームの照射により測定対象物で反射して戻ってきた反射ビームを前記反射ミラーで反射させて受光し、
受光した前記反射ビームを用いて、測定対象物までの距離情報を求める、ステップを有する。
【発明の効果】
【００１２】
上述の態様の距離測定装置および距離測定方法によれば、従来に比べて光ビームの走査範囲を広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の距離測定装置を乗用車に搭載した形態を示す図である。
【図２】第1実施形態の距離測定装置の構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、反射ミラーと、レーザビームの入射および反射を説明する図である。
【図４】第１実施形態のレーザビームの走査可能範囲を説明する図である。
【図５】第１実施形態の距離測定装置において行われる距離測定方法のフローを示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、第１実施形態の変形例の、ビーム走査部の反射ミラーについて説明する図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、第１実施形態の変形例を説明する図である。
【図８】第２実施形態の距離測定装置の概略の構成を示す図である。
【図９】第２実施形態の距離測定装置における距離測定方法のフローを示す図である。
【図１０】第３実施形態の距離測定装置の概略の構成を示す図である。
【図１１】第３実施形態のレーザビームおよび反射ビームの偏光状態を説明する図である。
【図１２】第３実施形態の距離測定装置における距離測定方法のフローを示す図である。
【図１３】従来の距離測定装置の距離測定を説明する図である。
【図１４】従来の距離測定装置におけるレーザビームの走査方法を説明する図である。
【図１５】従来の距離測定装置における走査範囲と車載カメラシステムの視野範囲を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の距離測定装置および距離測定方法について説明する。
図１は、距離測定装置１０を乗用車１に搭載した形態を示す図である。本実施形態の距
離測定装置１０は、乗用車１の前方に搭載され、乗用車１の前方に位置する他の乗用車や障害物等の測定対象物の距離情報を求める装置である。距離測定装置１０は、求めた距離情報を、図示されない車載カメラシステムのデータ処理装置に出力する。この距離情報は、車載カメラシステムで撮影された画像内にある撮影対象物までの距離として用いられ、測定対象物に接近しすぎている等の注意喚起あるいは警報をドライバへ発するために用いられる。
【００１５】
距離測定装置１０は、従来の距離測定装置と同様に、パルス状のレーザビームを出射して測定対象物に照射し、この測定対象物で反射して戻った反射ビームを受光する。このとき、距離測定装置１０は、図１３に示す従来の距離測定装置１００と同様に、レーザビームの出射と反射ビームの受光の時間差を用いて測定対象物の距離を測定する。距離測定装置１０は、車両前方の広い範囲に位置する測定対象物の距離を計測するために、レーザビームを、距離測定装置１０の周りに、乗用車１の前方方向Ｘを中心として１８０度を超える範囲に走査する。この走査範囲は、従来のポリゴンミラーを用いたときの走査範囲に比べて広く、車載カメラシステムで撮像された画像の視野範囲と同等である。このため、車載カメラシステムで撮像された画像内の測定対象物の実際の距離情報をドライバに提供することができ、ドライバへの注意喚起及び警報を確実に行うことができる。
以下に説明する各実施形態では、レーザビームを用いるが、レーザビームに限定されず、ＬＥＤ等の各種光源から出射する、赤外線や紫外線を含む光ビームであってもよい。
【００１６】
（第１実施形態）
図２は、第1実施形態の距離測定装置１０の構成を示す斜視図である。距離測定装置１０は、従来の距離測定装置１００に比べて広範囲にレーザビームを走査する。距離測定装置１０は、ビーム出射部１２と、受光部１４と、データ処理・制御部１６と、ビーム走査部１８と、を有する。
ビーム出射部１２は、パルス状のレーザビーム（以降、ビームという）Ｌ１を出射するレーザ光源１２ａと、パルス状のビームＬ2を出射するレーザ光源１２bと、を備える。レーザ光源１２ａおよびレーザ光源１２ｂは、お互いに向きの異なる方向にビームを断続的に出射する。ビーム出射部１２におけるレーザビームの出射は、データ処理・制御部１６から供給される制御信号に従って行われる。
レーザ光源１２ａ，１２ｂは、例えば、波長７８０ｎｍ〜９５０ｎｍの近赤外領域のレーザ光を発する半導体レーザ光源が用いられる。
【００１７】
受光部１４は、ハーフミラー１４ａ，１４ｂと、フォトダイオード１５ａ，１５ｂと、を有する。ハーフミラー１４ａ，１４ｂは、到来した光の略半分を透過させ、他の略半分を反射させる光学素子である。ハーフミラー１４ａ，１４ｂは、ビーム出射部１２とビーム走査部１８との間に設けられ、測定対象物でビームが反射されて測定対象物から到来する反射ビームを反射する。レーザ光源１２ａ，１２ｂから出射したビームＬ１，Ｌ2は、ハーフミラー１４ａ，１４ｂを透過してビーム走査部１８へ導かれる。図２では、ビームＬ１がレーザ光源１２ａから出射され、ビームＬ2がレーザ光源１２ｂから出射されていない状態を示している。
フォトダイオード１５ａ，１５ｂは、パルス状のビームＬ１，Ｌ2が測定対象物で反射されることにより得られるパルス状の反射ビームを受光し、受光信号を出力する素子である。本実施形態では、受光部１４において、フォトダイオード１５ａ，１５ｂを受光センサとして用いるが、この他に、公知の光電変換素子を用いることができる。
【００１８】
データ処理・制御部１６は、受光部１４で受光した反射ビームを用いて、距離測定装置１０から測定対象物までの距離情報を求める。さらに、データ処理・制御部１６は、レーザビームの出射のオン、オフの制御信号を生成し、レーザ光源１２ａ，１２ｂに供給する。具体的には、データ処理・制御部１６は、後述する回転駆動部２０から提供される反射ミラー１８ａ，１８ｂ（図２参照）の位置情報に応じて、ビームＬ１，Ｌ2を断続的に出射させるように、ビームＬ１，Ｌ2の出射のオン、オフの制御信号を生成する。
データ処理・制御部１６は、測定対象物までの距離情報を求めるとき、フォトダイオード１５ａ，１５ｂで受光して得られるパルス状の受光信号の提供を受け、パルス状のビームＬ１, Ｌ2の出射のタイミングに対するパルス状の受光信号の遅れ時間を算出する。データ処理・制御部１６は、レーザビームの出射のオン、オフの制御信号を生成するので、ビームＬ１, Ｌ2の出射のタイミングの情報を取得している。さらに、データ処理・制御部１６は、算出した遅れ時間に光速を乗算することにより、距離測定装置１０から測定対象物までの距離情報を算出し、この距離情報を、図示されない車載カメラシステムのデータ処理装置へ提供する。
【００１９】
ビーム走査部１８は、２つの反射ミラー１８ａ，１８ｂと、回転駆動部２０と、回転体ステージ２１と、を有する。反射ミラー１８ａ，１８ｂが軸回転する回転駆動部２０から延びる回転軸１９は、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上に当該反射面に沿って設けられている。図３（ａ）〜（ｃ）は、反射ミラー１８ａ，１８ｂと、ビームＬ１，Ｌ2の入射および反射を説明する図である。
具体的には、ビーム走査部１８の反射ミラー１８ａ，１８ｂは、回転体ステージ２１に載置されて固定されている。回転体ステージ２１は、回転駆動部２０と図示されない回転シャフトにより固定され、回転体ステージ２１および反射ミラー１８ａ，１８ｂが軸回転する。反射ミラー１８ａ，１８ｂは、回転体ステージ２１上に、回転軸１９の軸方向に多段配列し、反射面の向きがお互いに異なるように配置された配列ミラーである。反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上の回転軸１９の位置に、図３（ｃ）に示されるように、ビームＬ１，Ｌ2が入射する。
【００２０】
また、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面の向きに応じて、ビームＬ１及びビームＬ2が使い分けられる。具体的には、後述するように、前方方向Ｘを正面に見て前方方向Ｘから左側の範囲をビームＬ１が走査し、前方方向Ｘを正面に見て前方方向Ｘから右側の範囲をビームＬ2が走査する。また、回転軸１９の方向を高さ方向Ｚとしたとき、ビーム出射部１２とビーム走査部１８と間のビームＬ１およびビームＬ2の光路が、高さ方向Ｚに直交する平面上に形成されている。すなわち、レーザ光源１２ａ，１２ｂの高さ方向Ｚにおける位置が、反射ミラー１８ａ，１８ｂ上のビームの入射点２２ａ，２２ｂの高さ方向Ｚの位置と同じになるように、レーザ光源１２ａ，１２ｂが設けられている。図２に示す例では、反射ミラー１８ｂは反射ミラー１８ａに比べて高さ方向Ｚの位置が高いので、レーザ光源１２ｂは、レーザ光源１２ａに比べて高さ方向Ｚの位置が高くなっている。
こうして、反射ミラー１８ａの反射面の向きが図３（ａ）に示されるような場合、反射ミラー１８ａは回転軸１９上の反射面上で光ビームＬ１の入射を受け、反射ミラー１８ｂの反射面の向きが図３（ｂ）に示されるような場合、反射ミラー１８ｂは回転軸１９上の反射面上で光ビームＬ2の入射を受ける。
【００２１】
回転駆動部２０は、一定の速度で回転する図示されない駆動モータと、反射ミラー１８ａ，１８ｂの向きを検出するための図示されない回転角度検出器、例えばロータリエンコーダと、を備える。回転角度検出器から出力されるパルス信号は、データ処理・制御部１６に送られて、反射ミラー１８ａ，１８ｂの向きの検出に用いられる。
【００２２】
図４は、ビームＬ１，Ｌ2の走査可能範囲を説明する図である。
ビーム走査部１８によるビームＬ１, Ｌ2による走査範囲は、前方方向Ｘを中心とする、回転軸１９の周りの範囲であり、ビーム出射部１２のレーザ光源１２ａ，１２ｂは、ビームＬ１，Ｌ2のそれぞれを、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上の回転軸１９の位置に向けて、前方方向Ｘに対して後方の側から出射する。これにより、反射ミラー１８ａによって反射されたビームＬ１は、図４に示すように、θ＝θin1から１８０度＋θin1の範囲、すなわち、範囲Ａを走査することができる。図４では、図中の左右方向のうち右方向の軸をθ＝０度としている。
一方、反射ミラー１８ｂによって反射されたビームＬ2は、図４に示すように、θ＝−θin2から１８０度−θin2の範囲、すなわち範囲Ｂを走査することができる。ここで、θin1は、図４中のθ＝１８０度の方向に対するビームＬ１の入射角度を表し、θin2は、図４中のθ＝０度の方向に対するビームＬ2の入射角度を表す。
【００２３】
距離測定装置１０は、ビームＬ１の範囲ＡとビームＬ2の範囲Ｂとにより、１８０度を超える範囲を走査可能範囲とするが、この走査可能範囲のうち、互いに重なっている部分は、いずれか一方のビームを出射させる。より具体的には、θ＝９０度以下の場合ビームＬ2が出射され、θ＝９０度を越える場合ビームＬ１が出射される、このように、レーザ光源１２ａ，１２ｂの出射のオン、オフは、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面の向きに応じて切り替えられる。本実施形態では、ビームＬ１, Ｌ2が同時に出射されないが、ビームＬ１, Ｌ2を同時に出射して、距離情報を同時に算出することもできる。
【００２４】
図５は、距離測定装置１０において行われる距離測定方法のフローを示す図である。
距離測定装置１０では、データ処理・制御部１６による駆動指示により、回転駆動部２０のモータは駆動を開始する（ステップＳ１０）。これに伴って、データ処理・制御部１６は、ロータリエンコーダ等の回転角度検出器から出力されるパルス信号を受信し、モータの回転角度の情報を取得する（ステップＳ２０）。回転角度検出器から出力されるパルス信号は、回転軸１９の１回転中に数千のパルス信号を出力するので、パルスをカウントすることにより、回転角度の情報を精密に得ることができる。
データ処理・制御部１６は、取得した回転角度の情報を用いて、反射ミラー１８ａ，１８ｂのそれぞれの反射面の向きを求め、さらに、反射面の向きから、ビームＬ１, Ｌ2を出射したときの想定される走査位置を表す測定角度を算出する（ステップＳ３０）。あるいは、ビームＬ１, Ｌ2の測定角度は、回転軸１９の回転角度とレーザビームの測定角度との関係を予め参照テーブルとして記録したものを用いて、回転角度検出器から得られた回転角度の情報から測定角度を求めることもできる。
【００２５】
次に、データ処理・制御部１６は、ビームＬ１を出射したときビームＬ１の測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内であるか、否かを判定する（ステップＳ４０）。
上記判定において、測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内である場合（ステップＳ４０のＹｅｓの場合）、レーザ光源１２ａがビームＬ１を出射するようにレーザ光源１２ａに制御信号を提供する。これによりビームＬ１がレーザ光源１２ａから出射する（ステップＳ５０）。ビームＬ１はハーフミラー１４ａを透過し、反射ミラー１８ａで反射し、測定角度θ1の方向に照射される。測定角度θ1に位置する測定対象物におけるビームＬ１の反射光である反射ビームは、反射ミラー１８ａに戻り、ビームＬ１と同じ光路を通ってハーフミラー１４ａに戻る。ハーフミラー１４ａで反射された反射ビームは、フォトダイオード１５ａで受光され受光信号が出力される（ステップＳ６０）。
【００２６】
一方、上記判定において、測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内の範囲にない場合（ステップＳ４０のＮｏの場合）、データ処理・制御部１６は、ビームＬ2を出射したときビームＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内であるか、否かを判定する（ステップＳ７０）。上記判定において、測定角度θ2が−θin2から９０度以内の範囲にある場合（ステップＳ７０のＹｅｓの場合）、レーザ光源１２ｂがビームＬ2を出射するように、データ処理・制御部１６は、レーザ光源１２ｂに制御信号を提供する。これによりビームＬ2がレーザ光源１２ｂから出射する（ステップＳ８０）。ビームＬ2はハーフミラー１４ｂを透過し、反射ミラー１８ｂで反射し、測定角度θ2の方向に照射される。測定対象物におけるビームＬ2の反射光である反射ビームは、反射ミラー１８ｂに戻り、ビームＬ2と同じ光路を通ってハーフミラー１４ｂに戻る。ハーフミラー１４ｂで反射された反射ビームは、フォトダイオード１５ｂで受光され受光信号が出力される（ステップＳ９０）。
【００２７】
一方、ステップＳ７０における判定において、ビームＬ2を出射したときビームＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内の範囲内にない場合（ステップＳ７０のＮｏの場合）、ビームＬ１およびビームＬ2のいずれも出射されず、ステップＳ２０に戻り、ステップＳ４０あるいはステップＳ７０の判定が肯定されるまでビームＬ１，Ｌ2は出射されない。
【００２８】
次に、データ処理・制御部１６は、測定対象物の距離測定を行う（ステップＳ１００）。具体的には、フォトダイオード１５ａあるいはフォトダイオード１５ｂから出力されたパルス状の受光信号を用いて、パルス状のビームＬ１あるいはビームＬ2の出射のタイミングに対する遅れ時間を算出し、この遅れ時間に光速を乗算し、２を除算することにより、距離測定装置１０から測定対象物までの距離情報を求める。求めた距離情報のデータは、図示されない車載カメラシステムのデータ処理装置に出力される（ステップＳ１１０）。なお、上記遅れ時間は、ビームＬ１およびビームＬ2の出射のための制御信号や受光信号の伝送による遅延時間や装置内の応答遅れ時間等の補正を行うことによって求められる。以上のステップＳ２０〜Ｓ１００は、モータの駆動開始後、継続的に行われ、距離測定がビームＬ１およびビームＬ2の出射のたびに行われるので、距離情報のデータがリアルタイムで出力される。
【００２９】
以上のように、距離測定装置１０の反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上に、反射面上に沿って、反射ミラー１８ａ，１８ｂの回転軸１９が設けられ、ビームＬ１，Ｌ2は反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上の回転軸１９の位置に互いに異なる方向から入射される。このため、距離測定装置１０は、−θin2から１８０度＋θin1の範囲を、死角なしにビームＬ１，Ｌ2を走査させることができる。すなわち、従来に比べてレーザビームの走査範囲を広くすることができる。
ビーム光走査部１９は、回転軸１９の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーを、反射ミラー１８ａ，１８ｂとして備え、この配列ミラーのそれぞれが、ビームＬ１，Ｌ2のうちの１つのビームの入射を受ける。このため、ビームＬ１，Ｌ2により、走査範囲を別々に制御でき、２つのビームを用いて効率よく走査することができる。
ビーム出射部１２は、ビームＬ１，Ｌ2それぞれの出射のオン及びオフを、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面の向きに応じて切り替えて、ビームＬ１，Ｌ2のいずれか１つを断続的に出射するので、所望の走査範囲にある測定対象物の距離を測定することができる。
また、ビーム出射部１２とビーム走査部１８との間の光路は、回転軸１９に沿った高さ方向Ｚに対して直交する平面上に形成されるので、距離測定装置１０は、従来に比べて嵩高くない装置とすることができ、乗用車１の前方の空きスペースに配置固定することができる。
ビーム出射部１２は、ビームＬ１，Ｌ2のそれぞれを、回転軸１９の位置に向けて、前方方向Ｘに対して後方の側から出射するので、距離測定装置１０は、ビームＬ１，Ｌ2を、回転軸周りに１８０度以上の範囲を走査することができる。
距離測定装置１０は、ビーム出射部１２とビーム走査部１８との間に設けられ、測定対象物からの反射ビームを反射するハーフミラー１４ａ，１４ｂと、ハーフミラー１４ａ，１４ｂで反射した前記反射ビームを受光するフォトダイオード１５ａ，１５ｂと、を備える。このため、反射ミラーの光路をビームＬ１，Ｌ2の光路と共有することができ、距離測定装置１０をコンパクトにすることができる。
【００３０】
図６（ａ），（ｂ）は、第１実施形態の変形例である、ビーム走査部１８の反射ミラーの構成について説明する図である。
図６（ａ），（ｂ）は、第１実施形態と異なり、反射ミラー１８ａ，１８ｂが２つ設けられず、反射ミラー１８ａの１つが回転ステージ２１上に設けられている。反射ミラー１８ａ以外の構成は、第１実施形態の構成と同じであるので、反射ミラー１８ａ以外の構成の説明は省略する。
反射ミラー１８ａが回転する回転軸１９は、ビーム走査部１８の反射ミラー１８ａの反射面上に、この反射面上に沿って設けられ、ビームＬ１，Ｌ2が反射ミラー１８ａの反射面上の回転軸１９の位置に互いに異なる方向から入射する。
したがって、図６（ａ）に示すように、回転する反射ミラー１８ａが所定の向きになるとき、ビームＬ１をレーザ光源１２ａが出射し、ビームＬ１の測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内となるように走査する。また、図６（ｂ）に示すように、回転する反射ミラー１８ａが所定の向きになるとき、ビームＬ2をレーザ光源１２ｂが出射し、ビームＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内となるように走査する。
【００３１】
このように、レーザ光源１２ａ，１２ｂは、ビームＬ１，Ｌ2それぞれの出射のオン及びオフを、反射ミラー１８ａの反射面の向きに応じて切り替えて、ビームＬ１，Ｌ2のいずれか１つを断続的に出射するので、1つの反射ミラー１８ａを有効に用いて走査することができる。
このとき、レーザ光源１２ａ，１２ｂとビーム走査部１８との間の光路は、回転軸１９に対して直交する平面上に形成されるので、距離測定装置１０は、嵩高くない装置とすることができ、乗用車１の前方の空きスペースに配置固定することができる。
【００３２】
図７（ａ）は、第1実施形態の変形例を説明する図である。図７（ａ）に示すビーム走査部１８は、回転ステージ２１上に透明体２４が設けられて固定されている。透明体２４は、例えば石英からなる。透明体２４内には、金属薄膜層からなる反射ミラー１８ａ，１８ｂが形成されている。反射ミラー１８ａ，１８ｂは、回転軸１９の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーである。反射ミラー１８ａがビームＬ１の入射を受け、反射ミラー１８ｂがビームＬ2の入射を受ける。
この反射ミラー１８ａ，１８ｂは、図２に示す反射ミラー１８ａ，１８ｂに対して、透明体２４に設けられている点が異なるだけであり、透明体２４以外は同じ構成であるので、透明体２４以外の装置についての説明及び作用については省略する。
【００３３】
図７（ｂ）は、更に別の、第１実施形態の変形例を説明する図である。図７（ｂ）に示すビーム走査部１８は、回転ステージ２１上に透明体２４が設けられて固定されている。透明体２４内には、金属薄膜層により一方の面に反射ミラー１８ａが形成され、他方の面に反射ミラー１８ｂが形成されている。金属薄膜は薄いので、反射ミラー１８ａおよび反射ミラー１８ｂのそれぞれの反射面上に、これらの反射面に沿って回転軸１９が設けられている。
反射ミラー１８ａがビームＬ１の入射を受け、反射ミラー１８ｂがビームＬ2の入射を受ける。この反射ミラー１８ａ，１８ｂは、図２に示す反射ミラー１８ａ，１８ｂと異なり、透明体２４内に設けられ、反射ミラー１８ａと反射ミラー１８ｂの、回転軸１９に沿った高さ方向Ｚの位置がお互いに同じである。このため、レーサ光源１２ａ，１２ｂと、ハーフミラー１４ａ，１４ｂと、フォトダイオード１５ａ，１５ｂを同じ高さ方向Ｚの位置に設け、高さ方向Ｚの嵩を低くすることができ、距離測定装置１０をよりコンパクトにすることができる。透明体２４以外の構成は、図２に示す距離測定装置１０と同じであるので、透明体２４以外の装置についての説明及び作用については省略する。
また、本変形例では、反射ミラー１８ａがビームＬ１の入射を受け、反射ミラー１８ｂがビームＬ2の入射を受けるが、反射ミラー１８ａ，１８ｂのいずれも、ビームＬ１，Ｌ2が入射されてもよい。この場合、ビーム走査部１８は、反射ミラー１８ａ，１８ｂが半回転する間に、−θin2から１８０度＋θin1の範囲を走査することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
図８（ａ），（ｂ）は、第２実施形態の距離測定装置１０の概略の構成を示す図である。図８（ａ），（ｂ）に示す第２実施形態では、ビーム出射部１２は、1つのレーザ光源１２ａがコリメータレンズ１３とともに用いられる。また、第２実施形態では、ビーム出射部１２とビーム走査部１８との間の光路上に、シャッター２５ａ，２５ｂと、調整ミラー２６ａ，２６ｂとが設けられる。
コリメータレンズ１３は、レーザ光源１２ａから出射したレーザビームを平行光とする。レーザ光源１２ａの前面には、ハーフミラー２８が設けられる。ハーフミラー２８は、１つのレーザ光源１２ａから出射した１つのビームの反射および透過により２つのビームＬ１，Ｌ2に分離する光学素子である。
【００３５】
ビーム走査部１８の反射ミラー１８ａ，１８ｂのいずれの反射面上にも、反射ミラー１８ａ，１８ｂが回転する回転軸１９が、これらの反射面上に沿って設けられている。反射ミラー１８ａ，１８ｂは、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上の回転軸１９の位置において、お互いに異なる方向からビームＬ１，Ｌ2の入射を受ける。
反射ミラー１８ａ，１８ｂとして、図３（ａ）に示す第１実施形態の他に、図６（ａ），（ｂ）に示す変形例や図７（ａ）あるいは図７（ｂ）に示す変形例の各形態が用いられ得る。
図８（ａ）に示すように、ビームＬ１がビーム走査部１８に入射するとき、シャッター２５ａは開き、調整ミラー２６ａで反射されて、ビームＬ１はビーム走査部１８に導かれる。ビームＬ１の反射ミラー１８ａへの入射は、ビームＬ１を出射したときビームＬ１の測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内である場合に行われる。図８（ｂ）に示すように、ビームＬ2がビーム走査部１８に入射するとき、シャッター２５ｂは開き、調整ミラー２６ｂで反射されて、ビームＬ2はビーム走査部１８に導かれる。ビームＬ2の反射ミラー１８ｂへの入射は、ビームＬ2を出射したときビームＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内である場合行われる。なお、ビームＬ2は、ビームＬ１と同じレーザ光源１２ａから出射し、回転軸１９の高さ方向Ｚの位置が反射ミラー１８ａと異なる反射ミラー１８ｂに入射するが、ビームＬ2は、調整ミラー２６ｂにおいて反射ミラー１８ｂに入射するように反射される。したがって、ビームＬ2の光路は、厳密には回転軸１９に対して直交する平面上に形成されず、反射ミラー１８ａ，１８ｂの高さ方向Ｚの位置ずれ分だけ上記平面に対して傾斜している。しかし、反射ミラー１８ａ，１８ｂの高さ方向Ｚの位置のずれ分は、光路長に比べて十分に小さいため、実質上、ビームＬ2の光路は、回転軸１９に対して直交する平面上に形成される、といえる。
【００３６】
図９は、第２実施形態の距離測定装置１０における距離測定方法のフローを示す図である。第２実施形態における距離測定方法のうち、図９に示すステップＳ１０〜Ｓ４０，Ｓ６０，Ｓ７０，Ｓ９０〜Ｓ１１０は、図５に示すステップＳ１０〜Ｓ４０，Ｓ６０，Ｓ７０，Ｓ９０〜Ｓ１１０と同様であるので、その説明を省略する。図９に示すフローでは、ステップＳ４５とステップＳ７５が設けられている。
ステップＳ４５では、ビームＬ１を出射したときビームＬ１の測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内である場合（ステップＳ４０のＹｅｓの場合）、シャッター２５ａが開き、シャッター２５ｂが閉じる（ステップＳ４５）。この状態で、レーザ光源１２ａからパルス状のレーザビームが出射され（ステップＳ５０）、コリメータレンズ１３を通して平行光とされて、ハーフミラー２８でビームＬ１とビームＬ2に分離される。ビームＬ2は、シャッター２５ｂが閉じられることによりビーム走査部１８への進行が阻止され、ビームＬ１のみが、開いたシャッター２５ａを通過してビーム走査部１８へ導かれる。
同様に、ステップＳ７５では、ビームＬ2を出射したときビームＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内である場合（ステップＳ７０のＹｅｓの場合）、シャッター２５ｂが開き、シャッター２５ａが閉じる（ステップＳ７５）。この状態で、レーザ光源１２ａからパルス状のレーザビームが出射され（ステップＳ８０）、コリメータレンズ１３を通して平行光とされて、ハーフミラー２８でビームＬ１とビームＬ2に分離される。ビームＬ１は、シャッター２５ａが閉じられることによりビーム走査部１８への進行が阻止され、ビームＬ2のみが、開いたシャッター２５ｂを通過してビーム走査部１８へ導かれる。
このようにして、距離測定装置１０は、パルス状のビームＬ１，Ｌ2を断続的にビーム走査部１８から測定対象物に照射することによって、測定対象物の距離を測定する。
図９中のステップＳ２０〜Ｓ１００は、モータの駆動開始後、継続的に行われ、距離測定がビームＬ１およびビームＬ2の出射のたびに行われるので、距離情報のデータがリアルタイムで出力される（ステップＳ１１０）。
【００３７】
したがって、第２実施形態の距離測定装置１０においても第１実施形態の距離測定装置１０と同様の効果を有する。さらに、第２実施形態の距離測定装置１０は、レーザ光源１２ａから出射したビームを、ハーフミラー２８を用いて反射および透過を行って、ビームＬ１，Ｌ2に分離するので、用いるレーザ光源は1つで済ませることができ、コンパクトな距離測定装置１０を提供することができる。
【００３８】
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態の距離測定装置１０の概略の構成を示す図である。図１０に示す第３実施形態では、ビーム出射部１２は、第２実施形態と同様に、1つのレーザ光源１２ａがコリメータレンズ１３とともに用いられる。また、受光部１４は、測定対象物から到来したビームＬ１の反射ビームと、測定対象物から到来したビームＬ2の反射ビームとを１つのフォトダイオード１４で受光する。
具体的には、ビーム出射部１２は、レーザ光源１２ａと、コリメータレンズ１３と、偏光ビームスプリッタ２９と、液晶板３０と，を備える。ビーム出射部１２とビーム走査部１８との間のビームＬ１，Ｌ2の光路上には、４分の１波長板３２ａ，３２ｂが設けられる。受光部１４は反射ビームを受光するフォトダイオード１５ａを備える。
コリメータレンズ１３は、レーザ光源１２ａから出射したレーザビームを平行光とする。液晶板３０は、ビーム出射部１２から出射した直線偏光した１つのレーザビームの偏光状態を制御する偏光回転素子である。液晶板３０は、レーザビームの偏光状態の制御のために、測定対象物を測定するための第1実施形態と同様のデータ処理・制御部１８（図２参照）と接続されており、データ処理・制御部１８からの指示により、レーザビームの偏光状態を制御する。偏光ビームスプリッタ２９は、液晶板３０により偏光状態が制御されたレーザビームを、反射または透過させて、お互いに偏光状態が異なる直線偏光のビームＬ１とビームＬ2に分離し、かつ、測定対象物からの反射ビームを偏光状態に応じて透過または反射させる光学素子である。偏光ビームスプリッタ２９を透過した反射ビームのみが、フォトダイオード１５ａで受光される。
４分の１波長板３２ａ，３２ｂは、液晶板３０で偏光されたビームＬ１，Ｌ2の直線偏光を円偏光にし、測定対象物から到来した円偏光の反射ビームを直線偏光にする。
フォトダイオード１５ａは、ビーム走査部１８の反射ミラー１８ａ，１８ｂ及び４分の１波長板３２ａ，３２ｂを通り、偏光ビームスプリッタ２９で透過あるいは反射した測定対象物からの反射ビームを受光する。
【００３９】
図１１は、レーザ光源１２ａが９０度の直線偏光でレーザビームを出射した後、フォトダイオード１５ａで反射ビームを受光するまでのビームの偏光状態を説明している。
ビームＬ１，Ｌ2は、第１実施形態と同様に、ビームＬ１の測定角度θ1、ビームＬ2の測定角度θ2によって、ビーム走査部１８の反射ミラー１８ａ，１８ｂへの入射が制御される。具体的には、ビームＬ１が出射されたときビームＬ１の測定角度θ1が、９０度を越えて１８０度＋θin1以内である場合、ビームＬ１がビーム走査部１８に入射するように、液晶板３０は制御される。同様に、ビームＬ１が出射されたときビームＬ2の測定角度θ2が、−θin2から９０度以内で場合、ビームＬ2がビーム走査部１８に入射するように、液晶板３０は制御される。
【００４０】
すなわち、ビームＬ１が利用されるとき、９０度の直線偏光のレーザビームが液晶板３０で偏光状態を維持して透過する。偏光ビームスプリッタ２９では、９０度の直線偏光のレーザビームは反射され、ビームＬ１として分離される。このビームＬ１は４分の１波長板３２ａにおいて円偏光状態になる。この状態で、ビームＬ１は調整ミラー２６ａを介して反射ミラー１８ａで投射され、測定対象物に照射される。ビームＬ１が照射された測定対象物から到来する反射ビームは、円偏光状態を維持し、４分の１波長板３２ａを通過するとき、偏光状態の位相が４５度ずれて０度の直線偏光になる。このため、偏光ビームスプリッタ２９に入射した反射ビームは、偏光ビームスプリッタ２９を透過して、フォトダイオード１５ａで受光される。
【００４１】
同様に、ビームＬ2が利用されるとき、液晶板３０が制御されて、９０度の直線偏光のレーザビームが液晶板３０により０度の偏光状態に変更される。偏光ビームスプリッタ２９では、０度の直線偏光のレーザビームは透過され、ビームＬ2として分離される。このビームＬ2は４分の１波長板３２ｂにおいて円偏光になる。この状態で、ビームＬ2は、調整ミラー２６ｂを介して反射ミラー１８ｂで投射され、測定対象物に照射される。ビームＬ2が照射された測定対象物から到来する反射ビームは、円偏光状態を維持し、４分の１波長板３２ｂを通過するとき、偏光状態の位相が４５度ずれて９０度の直線偏光になる。このため、偏光ビームスプリッタ２９に入射した反射ビームは、偏光ビームスプリッタ２９で反射されて、フォトダイオード１５ａで受光される。
【００４２】
図１２は、第３実施形態の距離測定装置における距離測定方法のフローを示す図である。第３実施形態における距離測定方法のうち図１２に示すステップＳ１０〜Ｓ４０，Ｓ７０，Ｓ１００，Ｓ１１０は、図５に示すステップＳ１０〜Ｓ４０，Ｓ７０，Ｓ１００，Ｓ１１０と同様であるので説明を省略する。図１２に示すフローでは、ステップＳ４５とステップＳ７５が設けられている。
【００４３】
ステップＳ４５は、ビームＬ１を出射したときビームＬ１の測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内である場合（ステップＳ４０のＹｅｓの場合）に行われる。具体的には、第１実施形態のデータ処理・制御部１６と同様の図示されないデータ処理・制御部が、９０度の直線偏光のレーザビームが９０度に維持されるように液晶板３０へ電圧の印加を行う（ステップＳ４５）。この状態で、レーザビームがレーザ光源１２ａから出射され（ステップＳ５０）、図１１に示すように偏光状態が調整されて円偏光のビームＬ１が測定対象物に照射される。
ステップＳ７５は、ビームＬ2を出射したとき反射ミラーＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内である場合（ステップＳ７０のＹｅｓの場合）に行われる。具体的には、第１実施形態のデータ処理・制御部１６と同様の図示されないデータ処理・制御部が、９０度の直線偏光のレーザビームの偏光状態が０度の直線偏光になるように液晶板３０へ電圧の印加を行う（ステップＳ７５）。この状態で、９０度の直線偏光のレーザビームがレーザ光源１２ａから出射され（ステップＳ５０）、図１１に示すように偏光状態が調整されて円偏光のビームＬ2が測定対象物に照射される。
【００４４】
照射された測定対象物から反射光として到来する反射ビームは、偏光ビームスプリッタ２９を通して透過あるいは反射されて、フォトダイオード１５ａに受光される（ステップＳ６０）。
このようにして、距離測定装置１０は、パルス状のビームＬ１，Ｌ2を断続的にビーム走査部１８から測定対象物に照射し、測定対象物の距離が測定される。
図１２中のステップＳ２０〜Ｓ１００は、モータの駆動開始後、継続的に行われ、距離測定がビームＬ１およびビームＬ2の出射のたびに行われるので、距離情報のデータがリアルタイムで出力される（ステップＳ１１０）。
【００４５】
したがって、第３実施形態の距離測定装置１０においても第１実施形態の距離測定装置１０と同様の効果を有する。さらに、第３実施形態の距離測定装置１０は、レーザ光源１２ａから出射したレーザビームの偏光状態を、液晶板２９を用いて調整することにより、レーザビームを偏光ビームスプリッタ２９において反射または透過させて、ビームＬ１，Ｌ2を生成する。第３実施形態の距離測定装置１０は、さらに、４分の１波長板３２ａ，３２ｂを用いて反射ビームの偏光状態を調整して偏光ビームスプリッタ３０において反射または透過させて、反射ビームをフォトダイオード１５ａにおいて受光する。このため、第３実施形態の距離測定装置１０は、レーザ光源およびフォトダイオードをそれぞれ1つで済ませることができ、コンパクトな距離測定装置１０を提供することができる。また、第２実施形態のようにハーフミラー２８を用いて一部分のレーザビームを測定対象物に照射し、ハーフミラー１４ａ，１４ｂを用いて反射ビームの一部分を受光する場合に比べて、受光する反射ビームの光強度は低下しないので、第３実施形態では、レーザ光源１２ａのレーザビームの光強度を抑えることができる。
【００４６】
上記実施形態は、以下に示す内容を開示する。
（付記１）
光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置（１０）であって、
測定対象物に照射するために、お互いに向きの異なる複数の光ビームを出射するビーム出射部と、
測定対象物から反射して戻ってきた反射ビームを受光する受光部と、
前記受光部で受光した反射ビームを用いて、測定対象物の距離情報を求めるデータ処理部と、
前記ビーム出射部から出射された複数の光ビームのそれぞれを走査するビーム走査部と、を有し、
前記ビーム走査部は、１つまたは複数の反射ミラーと、前記反射ミラーの反射面上に沿って回転軸を持つように反射ミラーを軸回転させる回転駆動部と、を備え、前記複数の光ビームは前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に互いに異なる方向から入射する、ことを特徴とする距離測定装置。
【００４７】
（付記２）
前記ビーム光走査部は、前記回転軸の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーを、前記反射ミラーとして備え、
前記配列ミラーのそれぞれが、前記複数の光ビームのうちの１つのビームの入射を受ける、付記１に記載の距離測定装置。
【００４８】
（付記３）
前記ビーム出射部は、前記複数の光ビームそれぞれの出射のオン及びオフを、前記反射ミラーの反射面の向きに応じて切り替えて、前記複数の光ビームのいずれか１つを断続的に出射する、付記１または２に記載の距離測定装置。
【００４９】
（付記４）
前記ビーム出射部と前記ビーム走査部との間の光路は、前記回転軸に対して直交する平面上に形成される、付記１〜３のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【００５０】
（付記５）
前記ビーム走査部による前記複数の光ビームによる走査範囲は、第１の方向を中心とする、前記回転軸の周りの範囲であり、
前記ビーム出射部は、前記複数の光ビームのそれぞれを、前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に向けて、前記第１の方向に対して後方の側から出射する、付記１〜４のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【００５１】
（付記６）
前記ビーム出射部は、１つのビーム光源と、前記ビーム出射部から出射した１つの光ビームの反射および透過により２つの光ビームに分離する第１光学素子を備える光学系と、を有する付記１〜５のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【００５２】
（付記７）
前記受光部は、前記ビーム出射部と前記ビーム走査部との間に設けられ、測定対象物からの反射ビームを反射する第２光学素子と、前記第２光学素子で反射した前記反射ビームを受光する受光センサと、を備える、付記１〜６のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【００５３】
（付記８）
前記ビーム出射部は、１つのビーム光源と、前記ビーム出射部から出射した１つの光ビームの偏光状態を制御する偏光制御素子と、偏光状態が制御された光ビームを、前記光ビームの偏光状態に応じて反射または透過させ、かつ、測定対象物からの反射ビームを、前記反射ビームの偏光状態に応じて透過または反射させる第３光学素子と、を備え、
前記ビーム出射部と前記ビーム走査部との間には、４分の１波長板が設けられ、
前記受光部は、前記反射ミラー及び前記４分の１波長板を通り、前記第３光学素子で透過または反射した測定対象物からの前記反射ビームを受光する受光センサを備える、付記１〜５のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【００５４】
（付記９）
光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、
向きの異なる複数の光ビームのそれぞれをビーム出射部から出射し、
反射面上に沿って回転軸を持ち、前記回転軸の周りに軸回転する１つまたは複数の反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置で前記複数の光ビームを反射させることにより、測定対象物に前記光ビームのそれぞれを照射させ、
前記光ビームの照射により測定対象物で反射して戻ってきた反射ビームを前記反射ミラーで反射させて受光し、
受光した前記反射ビームを用いて、測定対象物までの距離情報を求める、ことを特徴とする距離測定方法。
【００５５】
（付記１０）
測定対象物の距離を測定するとき、前記反射ミラーの反射面の向きに応じて、前記複数の光ビームの照射のオンおよびオフを切り替えて、前記複数の光ビームのいずれか１つを断続的に出射する、付記９に記載の距離測定方法。
【００５６】
（付記１１）
前記回転軸の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーのそれぞれが、前記複数の光ビームの１つの入射を受けることにより、前記配列ミラーのそれぞれが前記反射ミラーとして用いられる、付記９に記載の距離測定方法。
【００５７】
（付記１２）
前記複数の光ビームそれぞれの走査範囲は、第１の方向を中心とする、前記回転軸の周りの範囲であり、
前記複数の光ビームのそれぞれは、前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に向けて、前記第１の方向に対して後方の側から出射される、付記９〜１１のいずれか１項に記載の距離測定方法。
【００５８】
（付記１３）
前記複数の光ビームは、第１光学素子を用いて１つの光ビームを透過および反射させることにより形成される、付記９〜１２のいずれか１項に記載の距離測定方法。
【００５９】
（付記１４）
測定対象物からの前記反射ビームは、前記反射ミラーと前記ビーム出射部との間の前記複数の光ビームそれぞれの光路を逆方向に進み、前記光路上に設けられる第２光学素子を用いて前記反射ビームが反射されることにより、前記反射ビームは前記光路から外れた位置で受光センサにより受光される、付記９〜１３のいずれか１項に記載の距離測定方法。
【００６０】
（付記１５）
前記複数の光ビームのそれぞれは、偏光制御素子を用いて偏光状態が制御され、さらに、第３光学素子を用いて前記偏光状態に応じて反射または透過させることにより、前記ビーム出射部から異なるタイミングで出射し、
偏光した前記複数の光ビームのそれぞれは４分の１波長板を用いて円偏光状態に調整されて、前記反射ミラーに入射され、
測定対象物からの前記反射ビームは、前記反射ミラーおよび前記４分の１波長板を通って前記第３光学素子に導かれ、前記第３光学素子により、前記反射ビームの偏光状態に応じて反射または透過されて、受光センサにより受光される、付記９〜１２のいずれか１項に記載の距離測定方法。
【００６１】
以上、本発明の距離測定装置および距離測定方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 乗用車
１０，１００ 距離測定装置
１２ ビーム出射部
１２ａ，１２ｂ，１０２ レーザ光源
１３ コリメータレンズ
１４，１０６ 受光部
１４ａ，１４ｂ，２８ ハーフミラー
１５ａ，１５ｂ フォトダイオード
１６ データ処理・制御部
１８ ビーム走査部
１８ａ，１８ｂ 反射ミラー
１９ 回転軸
２０ 回転駆動部
２１ 回転体ステージ
２２ａ，２２ｂ 入射点
２４ 透明体
２５ａ，２５ｂ シャッター
２６ａ，２６ｂ 調整ミラー
２９ 偏光ビームスプリッタ
３０ 液晶板
３２ａ，３２ｂ ４分の１波長板
１０４ 測定対象物
１０８ ポリゴンミラー
１１０ 走行車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置および距離測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、走行車両の安全性向上のために、走行車両間の車間距離を一定に保つために車間距離を計測し、あるいは、走行車両の前方の障害物までの距離を計測し、危険をドライバに知らせることのできるシステムの開発が進んでいる。例えば、走行車両前方に位置する別の走行車両や障害物等の測定対象物までの距離を測定するために、ポリゴンミラーを利用してレーザを走査することで、車両前方の測定対象物の距離を計測する距離測定装置が種々提案されている。
【０００３】
図１３に示されるように、上記距離測定装置１００では、レーザ光源１０２がパルス状のレーザビームＬを走行車両の前方に向けて照射し、レーザビームＬが照射されて測定対象物１０４から帰ってきた散乱光である反射ビームＲを受光器１０６が受光し、レーザビームＬの出射から反射ビームＲの受光までの時間Ｔを計測することにより、測定対象物１０４の距離情報を求める。
このとき、図１４に示されるように、レーザ光源１０２から出射されるレーザビームＬをポリゴンミラー１０８を利用してレーザビームＬの照射方向を偏向させて走行車両の前方を走査する。これにより、距離測定装置１００は、レーザビームＬの走査範囲がポリゴンミラー１０８の周りの数１０度の範囲となる。
【０００４】
一方、最近、走行車両の前方あるいは後方に位置する車両や障害物等の測定対象物の情報をドライバに提供するカメラシステムが多くの車両に搭載されつつある。この車載カメラシステムでは、図１５に示されるように、走行車両１１０の前方の撮影される視野範囲は、超広角レンズを用いることにより１８０度を超える範囲となっている場合が多い。このような車両や障害物等の測定対象物に関する画像の情報をドライバに提供する他、上記測定対象物までの距離情報をドライバに提供することは、ドライバにとって好ましい。
【０００５】
このような状況下、空間領域における対象の位置の決定のためにパルス移動時間方法を利用するレーザ範囲検知装置が知られている。当該レーザ範囲検知装置は、光パルスを制御しつつ測定領域へ送るパルスレーザと、測定領域内に配された測定対象物から反射して戻る光パルスを受ける光検出部と、光束を考慮しつつ、光パルスの伝送及び受光間の時間から、パルスレーザから対象物までの距離に対する距離信号特性を決定する評価回路とを有する。このとき、レーザの走査のために、回転ミラーを用いるが、回転ミラーの反射表面は、回転軸に対し４５度の角度をなすように傾斜している。
【０００６】
また、監視コストの上昇を少なく抑えつつ、境界に沿った広範囲な監視が可能であるレーザレーダ及びレーザレーダによる境界監視方法が知られている。
当該レーザレーダでは、二つの投光部から発したレーザ光を走査する走査部と、計測対象領域で反射して戻った反射レーザ光を受ける二つの受光部を備え、走査部は、ポリゴンミラーと、ポリゴンミラーで反射した二つの投光部からのレーザ光を走査すると共に、測定対象物で反射して戻った反射レーザ光をポリゴンミラーを介して個々に受光部に戻す揺動ミラーを備える。一方の投光部及び受光部と、他方の投光部及び受光部とをポリゴンミラーを挟んでそれぞれ配置し、各光軸が成す角度を鋭角に設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２１４０２７号公報
【特許文献２】特開２０１０−７１７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したレーザ範囲検知装置では、レーザ光源から回転ミラーへ向かうレーザの入射光路は回転軸方向に平行であり、走査されるレーザの照射方向と直交するため、例えばレーザを水平方向に照射する場合、レーザ光源は、回転ミラーに対して鉛直方向上方あるいは鉛直下方の位置に設けられる。この結果、レーザ範囲検知装置は、嵩高く占有体積が大きくなり、レーザ範囲検知装置を車両の前方あるいは後方にコンパクトに搭載することができない場合がある。
また、上述した境界監視方法で用いるレーザレーダはポリゴンミラーを用いるため、一部の領域にレーザが照射されず測定できない範囲が発生し、さらには、ポリゴンミラーの回転軸周りに１８０度を超える広い範囲をレーザの光ビームは走査できない。
【０００９】
そこで、本発明は、光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置および距離測定方法であって、従来に比べて光ビームの走査範囲を広くすることができる距離測定装置および距離測定方法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】
【００１０】
本発明の一態様は、光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置である。
当該距離測定装置は、
測定対象物に照射するために、お互いに向きの異なる複数の光ビームを出射するビーム出射部と、
測定対象物から反射して戻ってきた反射ビームを受光する受光部と、
前記受光部で受光した反射ビームを用いて、測定対象物の距離情報を求めるデータ処理部と、
前記ビーム出射部から出射された複数の光ビームのそれぞれを走査するビーム走査部と、を有する。
前記ビーム走査部は、１つまたは複数の反射ミラーと、前記反射ミラーの反射面上に沿って回転軸を持つように反射ミラーを軸回転させる回転駆動部と、を備え、前記複数の光ビームは前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に互いに異なる方向から入射する。
【００１１】
本発明の他の一態様は、光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定方法である。
当該距離測定方法は、
向きの異なる複数の光ビームのそれぞれをビーム出射部から出射し、
反射面上に沿って回転軸を持ち、前記回転軸の周りに軸回転する１つまたは複数の反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置で前記複数の光ビームを反射させることにより、測定対象物に前記光ビームのそれぞれを照射させ、
前記光ビームの照射により測定対象物で反射して戻ってきた反射ビームを前記反射ミラーで反射させて受光し、
受光した前記反射ビームを用いて、測定対象物までの距離情報を求める、ステップを有する。
【発明の効果】
【００１２】
上述の態様の距離測定装置および距離測定方法によれば、従来に比べて光ビームの走査範囲を広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の距離測定装置を乗用車に搭載した形態を示す図である。
【図２】第1実施形態の距離測定装置の構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、反射ミラーと、レーザビームの入射および反射を説明する図である。
【図４】第１実施形態のレーザビームの走査可能範囲を説明する図である。
【図５】第１実施形態の距離測定装置において行われる距離測定方法のフローを示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、第１実施形態の変形例の、ビーム走査部の反射ミラーについて説明する図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、第１実施形態の変形例を説明する図である。
【図８】第２実施形態の距離測定装置の概略の構成を示す図である。
【図９】第２実施形態の距離測定装置における距離測定方法のフローを示す図である。
【図１０】第３実施形態の距離測定装置の概略の構成を示す図である。
【図１１】第３実施形態のレーザビームおよび反射ビームの偏光状態を説明する図である。
【図１２】第３実施形態の距離測定装置における距離測定方法のフローを示す図である。
【図１３】従来の距離測定装置の距離測定を説明する図である。
【図１４】従来の距離測定装置におけるレーザビームの走査方法を説明する図である。
【図１５】従来の距離測定装置における走査範囲と車載カメラシステムの視野範囲を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の距離測定装置および距離測定方法について説明する。
図１は、距離測定装置１０を乗用車１に搭載した形態を示す図である。本実施形態の距
離測定装置１０は、乗用車１の前方に搭載され、乗用車１の前方に位置する他の乗用車や障害物等の測定対象物の距離情報を求める装置である。距離測定装置１０は、求めた距離情報を、図示されない車載カメラシステムのデータ処理装置に出力する。この距離情報は、車載カメラシステムで撮影された画像内にある撮影対象物までの距離として用いられ、測定対象物に接近しすぎている等の注意喚起あるいは警報をドライバへ発するために用いられる。
【００１５】
距離測定装置１０は、従来の距離測定装置と同様に、パルス状のレーザビームを出射して測定対象物に照射し、この測定対象物で反射して戻った反射ビームを受光する。このとき、距離測定装置１０は、図１３に示す従来の距離測定装置１００と同様に、レーザビームの出射と反射ビームの受光の時間差を用いて測定対象物の距離を測定する。距離測定装置１０は、車両前方の広い範囲に位置する測定対象物の距離を計測するために、レーザビームを、距離測定装置１０の周りに、乗用車１の前方方向Ｘを中心として１８０度を超える範囲に走査する。この走査範囲は、従来のポリゴンミラーを用いたときの走査範囲に比べて広く、車載カメラシステムで撮像された画像の視野範囲と同等である。このため、車載カメラシステムで撮像された画像内の測定対象物の実際の距離情報をドライバに提供することができ、ドライバへの注意喚起及び警報を確実に行うことができる。
以下に説明する各実施形態では、レーザビームを用いるが、レーザビームに限定されず、ＬＥＤ等の各種光源から出射する、赤外線や紫外線を含む光ビームであってもよい。
【００１６】
（第１実施形態）
図２は、第1実施形態の距離測定装置１０の構成を示す斜視図である。距離測定装置１０は、従来の距離測定装置１００に比べて広範囲にレーザビームを走査する。距離測定装置１０は、ビーム出射部１２と、受光部１４と、データ処理・制御部１６と、ビーム走査部１８と、を有する。
ビーム出射部１２は、パルス状のレーザビーム（以降、ビームという）Ｌ１を出射するレーザ光源１２ａと、パルス状のビームＬ2を出射するレーザ光源１２bと、を備える。レーザ光源１２ａおよびレーザ光源１２ｂは、お互いに向きの異なる方向にビームを断続的に出射する。ビーム出射部１２におけるレーザビームの出射は、データ処理・制御部１６から供給される制御信号に従って行われる。
レーザ光源１２ａ，１２ｂは、例えば、波長７８０ｎｍ〜９５０ｎｍの近赤外領域のレーザ光を発する半導体レーザ光源が用いられる。
【００１７】
受光部１４は、ハーフミラー１４ａ，１４ｂと、フォトダイオード１５ａ，１５ｂと、を有する。ハーフミラー１４ａ，１４ｂは、到来した光の略半分を透過させ、他の略半分を反射させる光学素子である。ハーフミラー１４ａ，１４ｂは、ビーム出射部１２とビーム走査部１８との間に設けられ、測定対象物でビームが反射されて測定対象物から到来する反射ビームを反射する。レーザ光源１２ａ，１２ｂから出射したビームＬ１，Ｌ2は、ハーフミラー１４ａ，１４ｂを透過してビーム走査部１８へ導かれる。図２では、ビームＬ１がレーザ光源１２ａから出射され、ビームＬ2がレーザ光源１２ｂから出射されていない状態を示している。
フォトダイオード１５ａ，１５ｂは、パルス状のビームＬ１，Ｌ2が測定対象物で反射されることにより得られるパルス状の反射ビームを受光し、受光信号を出力する素子である。本実施形態では、受光部１４において、フォトダイオード１５ａ，１５ｂを受光センサとして用いるが、この他に、公知の光電変換素子を用いることができる。
【００１８】
データ処理・制御部１６は、受光部１４で受光した反射ビームを用いて、距離測定装置１０から測定対象物までの距離情報を求める。さらに、データ処理・制御部１６は、レーザビームの出射のオン、オフの制御信号を生成し、レーザ光源１２ａ，１２ｂに供給する。具体的には、データ処理・制御部１６は、後述する回転駆動部２０から提供される反射ミラー１８ａ，１８ｂ（図２参照）の位置情報に応じて、ビームＬ１，Ｌ2を断続的に出射させるように、ビームＬ１，Ｌ2の出射のオン、オフの制御信号を生成する。
データ処理・制御部１６は、測定対象物までの距離情報を求めるとき、フォトダイオード１５ａ，１５ｂで受光して得られるパルス状の受光信号の提供を受け、パルス状のビームＬ１, Ｌ2の出射のタイミングに対するパルス状の受光信号の遅れ時間を算出する。データ処理・制御部１６は、レーザビームの出射のオン、オフの制御信号を生成するので、ビームＬ１, Ｌ2の出射のタイミングの情報を取得している。さらに、データ処理・制御部１６は、算出した遅れ時間に光速を乗算することにより、距離測定装置１０から測定対象物までの距離情報を算出し、この距離情報を、図示されない車載カメラシステムのデータ処理装置へ提供する。
【００１９】
ビーム走査部１８は、２つの反射ミラー１８ａ，１８ｂと、回転駆動部２０と、回転体ステージ２１と、を有する。反射ミラー１８ａ，１８ｂが軸回転する回転駆動部２０から延びる回転軸１９は、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上に当該反射面に沿って設けられている。図３（ａ）〜（ｃ）は、反射ミラー１８ａ，１８ｂと、ビームＬ１，Ｌ2の入射および反射を説明する図である。
具体的には、ビーム走査部１８の反射ミラー１８ａ，１８ｂは、回転体ステージ２１に載置されて固定されている。回転体ステージ２１は、回転駆動部２０と図示されない回転シャフトにより固定され、回転体ステージ２１および反射ミラー１８ａ，１８ｂが軸回転する。反射ミラー１８ａ，１８ｂは、回転体ステージ２１上に、回転軸１９の軸方向に多段配列し、反射面の向きがお互いに異なるように配置された配列ミラーである。反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上の回転軸１９の位置に、図３（ｃ）に示されるように、ビームＬ１，Ｌ2が入射する。
【００２０】
また、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面の向きに応じて、ビームＬ１及びビームＬ2が使い分けられる。具体的には、後述するように、前方方向Ｘを正面に見て前方方向Ｘから左側の範囲をビームＬ１が走査し、前方方向Ｘを正面に見て前方方向Ｘから右側の範囲をビームＬ2が走査する。また、回転軸１９の方向を高さ方向Ｚとしたとき、ビーム出射部１２とビーム走査部１８と間のビームＬ１およびビームＬ2の光路が、高さ方向Ｚに直交する平面上に形成されている。すなわち、レーザ光源１２ａ，１２ｂの高さ方向Ｚにおける位置が、反射ミラー１８ａ，１８ｂ上のビームの入射点２２ａ，２２ｂの高さ方向Ｚの位置と同じになるように、レーザ光源１２ａ，１２ｂが設けられている。図２に示す例では、反射ミラー１８ｂは反射ミラー１８ａに比べて高さ方向Ｚの位置が高いので、レーザ光源１２ｂは、レーザ光源１２ａに比べて高さ方向Ｚの位置が高くなっている。
こうして、反射ミラー１８ａの反射面の向きが図３（ａ）に示されるような場合、反射ミラー１８ａは回転軸１９上の反射面上で光ビームＬ１の入射を受け、反射ミラー１８ｂの反射面の向きが図３（ｂ）に示されるような場合、反射ミラー１８ｂは回転軸１９上の反射面上で光ビームＬ2の入射を受ける。
【００２１】
回転駆動部２０は、一定の速度で回転する図示されない駆動モータと、反射ミラー１８ａ，１８ｂの向きを検出するための図示されない回転角度検出器、例えばロータリエンコーダと、を備える。回転角度検出器から出力されるパルス信号は、データ処理・制御部１６に送られて、反射ミラー１８ａ，１８ｂの向きの検出に用いられる。
【００２２】
図４は、ビームＬ１，Ｌ2の走査可能範囲を説明する図である。
ビーム走査部１８によるビームＬ１, Ｌ2による走査範囲は、前方方向Ｘを中心とする、回転軸１９の周りの範囲であり、ビーム出射部１２のレーザ光源１２ａ，１２ｂは、ビームＬ１，Ｌ2のそれぞれを、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上の回転軸１９の位置に向けて、前方方向Ｘに対して後方の側から出射する。これにより、反射ミラー１８ａによって反射されたビームＬ１は、図４に示すように、θ＝θin1から１８０度＋θin1の範囲、すなわち、範囲Ａを走査することができる。図４では、図中の左右方向のうち右方向の軸をθ＝０度としている。
一方、反射ミラー１８ｂによって反射されたビームＬ2は、図４に示すように、θ＝−θin2から１８０度−θin2の範囲、すなわち範囲Ｂを走査することができる。ここで、θin1は、図４中のθ＝１８０度の方向に対するビームＬ１の入射角度を表し、θin2は、図４中のθ＝０度の方向に対するビームＬ2の入射角度を表す。
【００２３】
距離測定装置１０は、ビームＬ１の範囲ＡとビームＬ2の範囲Ｂとにより、１８０度を超える範囲を走査可能範囲とするが、この走査可能範囲のうち、互いに重なっている部分は、いずれか一方のビームを出射させる。より具体的には、θ＝９０度以下の場合ビームＬ2が出射され、θ＝９０度を越える場合ビームＬ１が出射される、このように、レーザ光源１２ａ，１２ｂの出射のオン、オフは、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面の向きに応じて切り替えられる。本実施形態では、ビームＬ１, Ｌ2が同時に出射されないが、ビームＬ１, Ｌ2を同時に出射して、距離情報を同時に算出することもできる。
【００２４】
図５は、距離測定装置１０において行われる距離測定方法のフローを示す図である。
距離測定装置１０では、データ処理・制御部１６による駆動指示により、回転駆動部２０のモータは駆動を開始する（ステップＳ１０）。これに伴って、データ処理・制御部１６は、ロータリエンコーダ等の回転角度検出器から出力されるパルス信号を受信し、モータの回転角度の情報を取得する（ステップＳ２０）。回転角度検出器から出力されるパルス信号は、回転軸１９の１回転中に数千のパルス信号を出力するので、パルスをカウントすることにより、回転角度の情報を精密に得ることができる。
データ処理・制御部１６は、取得した回転角度の情報を用いて、反射ミラー１８ａ，１８ｂのそれぞれの反射面の向きを求め、さらに、反射面の向きから、ビームＬ１, Ｌ2を出射したときの想定される走査位置を表す測定角度を算出する（ステップＳ３０）。あるいは、ビームＬ１, Ｌ2の測定角度は、回転軸１９の回転角度とレーザビームの測定角度との関係を予め参照テーブルとして記録したものを用いて、回転角度検出器から得られた回転角度の情報から測定角度を求めることもできる。
【００２５】
次に、データ処理・制御部１６は、ビームＬ１を出射したときビームＬ１の測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内であるか、否かを判定する（ステップＳ４０）。
上記判定において、測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内である場合（ステップＳ４０のＹｅｓの場合）、レーザ光源１２ａがビームＬ１を出射するようにレーザ光源１２ａに制御信号を提供する。これによりビームＬ１がレーザ光源１２ａから出射する（ステップＳ５０）。ビームＬ１はハーフミラー１４ａを透過し、反射ミラー１８ａで反射し、測定角度θ1の方向に照射される。測定角度θ1に位置する測定対象物におけるビームＬ１の反射光である反射ビームは、反射ミラー１８ａに戻り、ビームＬ１と同じ光路を通ってハーフミラー１４ａに戻る。ハーフミラー１４ａで反射された反射ビームは、フォトダイオード１５ａで受光され受光信号が出力される（ステップＳ６０）。
【００２６】
一方、上記判定において、測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内の範囲にない場合（ステップＳ４０のＮｏの場合）、データ処理・制御部１６は、ビームＬ2を出射したときビームＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内であるか、否かを判定する（ステップＳ７０）。上記判定において、測定角度θ2が−θin2から９０度以内の範囲にある場合（ステップＳ７０のＹｅｓの場合）、レーザ光源１２ｂがビームＬ2を出射するように、データ処理・制御部１６は、レーザ光源１２ｂに制御信号を提供する。これによりビームＬ2がレーザ光源１２ｂから出射する（ステップＳ８０）。ビームＬ2はハーフミラー１４ｂを透過し、反射ミラー１８ｂで反射し、測定角度θ2の方向に照射される。測定対象物におけるビームＬ2の反射光である反射ビームは、反射ミラー１８ｂに戻り、ビームＬ2と同じ光路を通ってハーフミラー１４ｂに戻る。ハーフミラー１４ｂで反射された反射ビームは、フォトダイオード１５ｂで受光され受光信号が出力される（ステップＳ９０）。
【００２７】
一方、ステップＳ７０における判定において、ビームＬ2を出射したときビームＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内の範囲内にない場合（ステップＳ７０のＮｏの場合）、ビームＬ１およびビームＬ2のいずれも出射されず、ステップＳ２０に戻り、ステップＳ４０あるいはステップＳ７０の判定が肯定されるまでビームＬ１，Ｌ2は出射されない。
【００２８】
次に、データ処理・制御部１６は、測定対象物の距離測定を行う（ステップＳ１００）。具体的には、フォトダイオード１５ａあるいはフォトダイオード１５ｂから出力されたパルス状の受光信号を用いて、パルス状のビームＬ１あるいはビームＬ2の出射のタイミングに対する遅れ時間を算出し、この遅れ時間に光速を乗算し、２を除算することにより、距離測定装置１０から測定対象物までの距離情報を求める。求めた距離情報のデータは、図示されない車載カメラシステムのデータ処理装置に出力される（ステップＳ１１０）。なお、上記遅れ時間は、ビームＬ１およびビームＬ2の出射のための制御信号や受光信号の伝送による遅延時間や装置内の応答遅れ時間等の補正を行うことによって求められる。以上のステップＳ２０〜Ｓ１００は、モータの駆動開始後、継続的に行われ、距離測定がビームＬ１およびビームＬ2の出射のたびに行われるので、距離情報のデータがリアルタイムで出力される。
【００２９】
以上のように、距離測定装置１０の反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上に、反射面上に沿って、反射ミラー１８ａ，１８ｂの回転軸１９が設けられ、ビームＬ１，Ｌ2は反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上の回転軸１９の位置に互いに異なる方向から入射される。このため、距離測定装置１０は、−θin2から１８０度＋θin1の範囲を、死角なしにビームＬ１，Ｌ2を走査させることができる。すなわち、従来に比べてレーザビームの走査範囲を広くすることができる。
ビーム光走査部１９は、回転軸１９の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーを、反射ミラー１８ａ，１８ｂとして備え、この配列ミラーのそれぞれが、ビームＬ１，Ｌ2のうちの１つのビームの入射を受ける。このため、ビームＬ１，Ｌ2により、走査範囲を別々に制御でき、２つのビームを用いて効率よく走査することができる。
ビーム出射部１２は、ビームＬ１，Ｌ2それぞれの出射のオン及びオフを、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面の向きに応じて切り替えて、ビームＬ１，Ｌ2のいずれか１つを断続的に出射するので、所望の走査範囲にある測定対象物の距離を測定することができる。
また、ビーム出射部１２とビーム走査部１８との間の光路は、回転軸１９に沿った高さ方向Ｚに対して直交する平面上に形成されるので、距離測定装置１０は、従来に比べて嵩高くない装置とすることができ、乗用車１の前方の空きスペースに配置固定することができる。
ビーム出射部１２は、ビームＬ１，Ｌ2のそれぞれを、回転軸１９の位置に向けて、前方方向Ｘに対して後方の側から出射するので、距離測定装置１０は、ビームＬ１，Ｌ2を、回転軸周りに１８０度以上の範囲を走査することができる。
距離測定装置１０は、ビーム出射部１２とビーム走査部１８との間に設けられ、測定対象物からの反射ビームを反射するハーフミラー１４ａ，１４ｂと、ハーフミラー１４ａ，１４ｂで反射した前記反射ビームを受光するフォトダイオード１５ａ，１５ｂと、を備える。このため、反射ミラーの光路をビームＬ１，Ｌ2の光路と共有することができ、距離測定装置１０をコンパクトにすることができる。
【００３０】
図６（ａ），（ｂ）は、第１実施形態の変形例である、ビーム走査部１８の反射ミラーの構成について説明する図である。
図６（ａ），（ｂ）は、第１実施形態と異なり、反射ミラー１８ａ，１８ｂが２つ設けられず、反射ミラー１８ａの１つが回転ステージ２１上に設けられている。反射ミラー１８ａ以外の構成は、第１実施形態の構成と同じであるので、反射ミラー１８ａ以外の構成の説明は省略する。
反射ミラー１８ａが回転する回転軸１９は、ビーム走査部１８の反射ミラー１８ａの反射面上に、この反射面上に沿って設けられ、ビームＬ１，Ｌ2が反射ミラー１８ａの反射面上の回転軸１９の位置に互いに異なる方向から入射する。
したがって、図６（ａ）に示すように、回転する反射ミラー１８ａが所定の向きになるとき、ビームＬ１をレーザ光源１２ａが出射し、ビームＬ１の測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内となるように走査する。また、図６（ｂ）に示すように、回転する反射ミラー１８ａが所定の向きになるとき、ビームＬ2をレーザ光源１２ｂが出射し、ビームＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内となるように走査する。
【００３１】
このように、レーザ光源１２ａ，１２ｂは、ビームＬ１，Ｌ2それぞれの出射のオン及びオフを、反射ミラー１８ａの反射面の向きに応じて切り替えて、ビームＬ１，Ｌ2のいずれか１つを断続的に出射するので、1つの反射ミラー１８ａを有効に用いて走査することができる。
このとき、レーザ光源１２ａ，１２ｂとビーム走査部１８との間の光路は、回転軸１９に対して直交する平面上に形成されるので、距離測定装置１０は、嵩高くない装置とすることができ、乗用車１の前方の空きスペースに配置固定することができる。
【００３２】
図７（ａ）は、第1実施形態の変形例を説明する図である。図７（ａ）に示すビーム走査部１８は、回転ステージ２１上に透明体２４が設けられて固定されている。透明体２４は、例えば石英からなる。透明体２４内には、金属薄膜層からなる反射ミラー１８ａ，１８ｂが形成されている。反射ミラー１８ａ，１８ｂは、回転軸１９の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーである。反射ミラー１８ａがビームＬ１の入射を受け、反射ミラー１８ｂがビームＬ2の入射を受ける。
この反射ミラー１８ａ，１８ｂは、図２に示す反射ミラー１８ａ，１８ｂに対して、透明体２４に設けられている点が異なるだけであり、透明体２４以外は同じ構成であるので、透明体２４以外の装置についての説明及び作用については省略する。
【００３３】
図７（ｂ）は、更に別の、第１実施形態の変形例を説明する図である。図７（ｂ）に示すビーム走査部１８は、回転ステージ２１上に透明体２４が設けられて固定されている。透明体２４内には、金属薄膜層により一方の面に反射ミラー１８ａが形成され、他方の面に反射ミラー１８ｂが形成されている。金属薄膜は薄いので、反射ミラー１８ａおよび反射ミラー１８ｂのそれぞれの反射面上に、これらの反射面に沿って回転軸１９が設けられている。
反射ミラー１８ａがビームＬ１の入射を受け、反射ミラー１８ｂがビームＬ2の入射を受ける。この反射ミラー１８ａ，１８ｂは、図２に示す反射ミラー１８ａ，１８ｂと異なり、透明体２４内に設けられ、反射ミラー１８ａと反射ミラー１８ｂの、回転軸１９に沿った高さ方向Ｚの位置がお互いに同じである。このため、レーサ光源１２ａ，１２ｂと、ハーフミラー１４ａ，１４ｂと、フォトダイオード１５ａ，１５ｂを同じ高さ方向Ｚの位置に設け、高さ方向Ｚの嵩を低くすることができ、距離測定装置１０をよりコンパクトにすることができる。透明体２４以外の構成は、図２に示す距離測定装置１０と同じであるので、透明体２４以外の装置についての説明及び作用については省略する。
また、本変形例では、反射ミラー１８ａがビームＬ１の入射を受け、反射ミラー１８ｂがビームＬ2の入射を受けるが、反射ミラー１８ａ，１８ｂのいずれも、ビームＬ１，Ｌ2が入射されてもよい。この場合、ビーム走査部１８は、反射ミラー１８ａ，１８ｂが半回転する間に、−θin2から１８０度＋θin1の範囲を走査することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
図８（ａ），（ｂ）は、第２実施形態の距離測定装置１０の概略の構成を示す図である。図８（ａ），（ｂ）に示す第２実施形態では、ビーム出射部１２は、1つのレーザ光源１２ａがコリメータレンズ１３とともに用いられる。また、第２実施形態では、ビーム出射部１２とビーム走査部１８との間の光路上に、シャッター２５ａ，２５ｂと、調整ミラー２６ａ，２６ｂとが設けられる。
コリメータレンズ１３は、レーザ光源１２ａから出射したレーザビームを平行光とする。レーザ光源１２ａの前面には、ハーフミラー２８が設けられる。ハーフミラー２８は、１つのレーザ光源１２ａから出射した１つのビームの反射および透過により２つのビームＬ１，Ｌ2に分離する光学素子である。
【００３５】
ビーム走査部１８の反射ミラー１８ａ，１８ｂのいずれの反射面上にも、反射ミラー１８ａ，１８ｂが回転する回転軸１９が、これらの反射面上に沿って設けられている。反射ミラー１８ａ，１８ｂは、反射ミラー１８ａ，１８ｂの反射面上の回転軸１９の位置において、お互いに異なる方向からビームＬ１，Ｌ2の入射を受ける。
反射ミラー１８ａ，１８ｂとして、図３（ａ）に示す第１実施形態の他に、図６（ａ），（ｂ）に示す変形例や図７（ａ）あるいは図７（ｂ）に示す変形例の各形態が用いられ得る。
図８（ａ）に示すように、ビームＬ１がビーム走査部１８に入射するとき、シャッター２５ａは開き、調整ミラー２６ａで反射されて、ビームＬ１はビーム走査部１８に導かれる。ビームＬ１の反射ミラー１８ａへの入射は、ビームＬ１を出射したときビームＬ１の測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内である場合に行われる。図８（ｂ）に示すように、ビームＬ2がビーム走査部１８に入射するとき、シャッター２５ｂは開き、調整ミラー２６ｂで反射されて、ビームＬ2はビーム走査部１８に導かれる。ビームＬ2の反射ミラー１８ｂへの入射は、ビームＬ2を出射したときビームＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内である場合行われる。なお、ビームＬ2は、ビームＬ１と同じレーザ光源１２ａから出射し、回転軸１９の高さ方向Ｚの位置が反射ミラー１８ａと異なる反射ミラー１８ｂに入射するが、ビームＬ2は、調整ミラー２６ｂにおいて反射ミラー１８ｂに入射するように反射される。したがって、ビームＬ2の光路は、厳密には回転軸１９に対して直交する平面上に形成されず、反射ミラー１８ａ，１８ｂの高さ方向Ｚの位置ずれ分だけ上記平面に対して傾斜している。しかし、反射ミラー１８ａ，１８ｂの高さ方向Ｚの位置のずれ分は、光路長に比べて十分に小さいため、実質上、ビームＬ2の光路は、回転軸１９に対して直交する平面上に形成される、といえる。
【００３６】
図９は、第２実施形態の距離測定装置１０における距離測定方法のフローを示す図である。第２実施形態における距離測定方法のうち、図９に示すステップＳ１０〜Ｓ４０，Ｓ６０，Ｓ７０，Ｓ９０〜Ｓ１１０は、図５に示すステップＳ１０〜Ｓ４０，Ｓ６０，Ｓ７０，Ｓ９０〜Ｓ１１０と同様であるので、その説明を省略する。図９に示すフローでは、ステップＳ４５とステップＳ７５が設けられている。
ステップＳ４５では、ビームＬ１を出射したときビームＬ１の測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内である場合（ステップＳ４０のＹｅｓの場合）、シャッター２５ａが開き、シャッター２５ｂが閉じる（ステップＳ４５）。この状態で、レーザ光源１２ａからパルス状のレーザビームが出射され（ステップＳ５０）、コリメータレンズ１３を通して平行光とされて、ハーフミラー２８でビームＬ１とビームＬ2に分離される。ビームＬ2は、シャッター２５ｂが閉じられることによりビーム走査部１８への進行が阻止され、ビームＬ１のみが、開いたシャッター２５ａを通過してビーム走査部１８へ導かれる。
同様に、ステップＳ７５では、ビームＬ2を出射したときビームＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内である場合（ステップＳ７０のＹｅｓの場合）、シャッター２５ｂが開き、シャッター２５ａが閉じる（ステップＳ７５）。この状態で、レーザ光源１２ａからパルス状のレーザビームが出射され（ステップＳ８０）、コリメータレンズ１３を通して平行光とされて、ハーフミラー２８でビームＬ１とビームＬ2に分離される。ビームＬ１は、シャッター２５ａが閉じられることによりビーム走査部１８への進行が阻止され、ビームＬ2のみが、開いたシャッター２５ｂを通過してビーム走査部１８へ導かれる。
このようにして、距離測定装置１０は、パルス状のビームＬ１，Ｌ2を断続的にビーム走査部１８から測定対象物に照射することによって、測定対象物の距離を測定する。
図９中のステップＳ２０〜Ｓ１００は、モータの駆動開始後、継続的に行われ、距離測定がビームＬ１およびビームＬ2の出射のたびに行われるので、距離情報のデータがリアルタイムで出力される（ステップＳ１１０）。
【００３７】
したがって、第２実施形態の距離測定装置１０においても第１実施形態の距離測定装置１０と同様の効果を有する。さらに、第２実施形態の距離測定装置１０は、レーザ光源１２ａから出射したビームを、ハーフミラー２８を用いて反射および透過を行って、ビームＬ１，Ｌ2に分離するので、用いるレーザ光源は1つで済ませることができ、コンパクトな距離測定装置１０を提供することができる。
【００３８】
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態の距離測定装置１０の概略の構成を示す図である。図１０に示す第３実施形態では、ビーム出射部１２は、第２実施形態と同様に、1つのレーザ光源１２ａがコリメータレンズ１３とともに用いられる。また、受光部１４は、測定対象物から到来したビームＬ１の反射ビームと、測定対象物から到来したビームＬ2の反射ビームとを１つのフォトダイオード１４で受光する。
具体的には、ビーム出射部１２は、レーザ光源１２ａと、コリメータレンズ１３と、偏光ビームスプリッタ２９と、液晶板３０と，を備える。ビーム出射部１２とビーム走査部１８との間のビームＬ１，Ｌ2の光路上には、４分の１波長板３２ａ，３２ｂが設けられる。受光部１４は反射ビームを受光するフォトダイオード１５ａを備える。
コリメータレンズ１３は、レーザ光源１２ａから出射したレーザビームを平行光とする。液晶板３０は、ビーム出射部１２から出射した直線偏光した１つのレーザビームの偏光状態を制御する偏光回転素子である。液晶板３０は、レーザビームの偏光状態の制御のために、測定対象物を測定するための第1実施形態と同様のデータ処理・制御部１８（図２参照）と接続されており、データ処理・制御部１８からの指示により、レーザビームの偏光状態を制御する。偏光ビームスプリッタ２９は、液晶板３０により偏光状態が制御されたレーザビームを、反射または透過させて、お互いに偏光状態が異なる直線偏光のビームＬ１とビームＬ2に分離し、かつ、測定対象物からの反射ビームを偏光状態に応じて透過または反射させる光学素子である。偏光ビームスプリッタ２９を透過した反射ビームのみが、フォトダイオード１５ａで受光される。
４分の１波長板３２ａ，３２ｂは、液晶板３０で偏光されたビームＬ１，Ｌ2の直線偏光を円偏光にし、測定対象物から到来した円偏光の反射ビームを直線偏光にする。
フォトダイオード１５ａは、ビーム走査部１８の反射ミラー１８ａ，１８ｂ及び４分の１波長板３２ａ，３２ｂを通り、偏光ビームスプリッタ２９で透過あるいは反射した測定対象物からの反射ビームを受光する。
【００３９】
図１１は、レーザ光源１２ａが９０度の直線偏光でレーザビームを出射した後、フォトダイオード１５ａで反射ビームを受光するまでのビームの偏光状態を説明している。
ビームＬ１，Ｌ2は、第１実施形態と同様に、ビームＬ１の測定角度θ1、ビームＬ2の測定角度θ2によって、ビーム走査部１８の反射ミラー１８ａ，１８ｂへの入射が制御される。具体的には、ビームＬ１が出射されたときビームＬ１の測定角度θ1が、９０度を越えて１８０度＋θin1以内である場合、ビームＬ１がビーム走査部１８に入射するように、液晶板３０は制御される。同様に、ビームＬ１が出射されたときビームＬ2の測定角度θ2が、−θin2から９０度以内で場合、ビームＬ2がビーム走査部１８に入射するように、液晶板３０は制御される。
【００４０】
すなわち、ビームＬ１が利用されるとき、９０度の直線偏光のレーザビームが液晶板３０で偏光状態を維持して透過する。偏光ビームスプリッタ２９では、９０度の直線偏光のレーザビームは反射され、ビームＬ１として分離される。このビームＬ１は４分の１波長板３２ａにおいて円偏光状態になる。この状態で、ビームＬ１は調整ミラー２６ａを介して反射ミラー１８ａで投射され、測定対象物に照射される。ビームＬ１が照射された測定対象物から到来する反射ビームは、円偏光状態を維持し、４分の１波長板３２ａを通過するとき、偏光状態の位相が４５度ずれて０度の直線偏光になる。このため、偏光ビームスプリッタ２９に入射した反射ビームは、偏光ビームスプリッタ２９を透過して、フォトダイオード１５ａで受光される。
【００４１】
同様に、ビームＬ2が利用されるとき、液晶板３０が制御されて、９０度の直線偏光のレーザビームが液晶板３０により０度の偏光状態に変更される。偏光ビームスプリッタ２９では、０度の直線偏光のレーザビームは透過され、ビームＬ2として分離される。このビームＬ2は４分の１波長板３２ｂにおいて円偏光になる。この状態で、ビームＬ2は、調整ミラー２６ｂを介して反射ミラー１８ｂで投射され、測定対象物に照射される。ビームＬ2が照射された測定対象物から到来する反射ビームは、円偏光状態を維持し、４分の１波長板３２ｂを通過するとき、偏光状態の位相が４５度ずれて９０度の直線偏光になる。このため、偏光ビームスプリッタ２９に入射した反射ビームは、偏光ビームスプリッタ２９で反射されて、フォトダイオード１５ａで受光される。
【００４２】
図１２は、第３実施形態の距離測定装置における距離測定方法のフローを示す図である。第３実施形態における距離測定方法のうち図１２に示すステップＳ１０〜Ｓ４０，Ｓ７０，Ｓ１００，Ｓ１１０は、図５に示すステップＳ１０〜Ｓ４０，Ｓ７０，Ｓ１００，Ｓ１１０と同様であるので説明を省略する。図１２に示すフローでは、ステップＳ４５とステップＳ７５が設けられている。
【００４３】
ステップＳ４５は、ビームＬ１を出射したときビームＬ１の測定角度θ1が９０度を越えて１８０度＋θin1以内である場合（ステップＳ４０のＹｅｓの場合）に行われる。具体的には、第１実施形態のデータ処理・制御部１６と同様の図示されないデータ処理・制御部が、９０度の直線偏光のレーザビームが９０度に維持されるように液晶板３０へ電圧の印加を行う（ステップＳ４５）。この状態で、レーザビームがレーザ光源１２ａから出射され（ステップＳ５０）、図１１に示すように偏光状態が調整されて円偏光のビームＬ１が測定対象物に照射される。
ステップＳ７５は、ビームＬ2を出射したとき反射ミラーＬ2の測定角度θ2が−θin2から９０度以内である場合（ステップＳ７０のＹｅｓの場合）に行われる。具体的には、第１実施形態のデータ処理・制御部１６と同様の図示されないデータ処理・制御部が、９０度の直線偏光のレーザビームの偏光状態が０度の直線偏光になるように液晶板３０へ電圧の印加を行う（ステップＳ７５）。この状態で、９０度の直線偏光のレーザビームがレーザ光源１２ａから出射され（ステップＳ５０）、図１１に示すように偏光状態が調整されて円偏光のビームＬ2が測定対象物に照射される。
【００４４】
照射された測定対象物から反射光として到来する反射ビームは、偏光ビームスプリッタ２９を通して透過あるいは反射されて、フォトダイオード１５ａに受光される（ステップＳ６０）。
このようにして、距離測定装置１０は、パルス状のビームＬ１，Ｌ2を断続的にビーム走査部１８から測定対象物に照射し、測定対象物の距離が測定される。
図１２中のステップＳ２０〜Ｓ１００は、モータの駆動開始後、継続的に行われ、距離測定がビームＬ１およびビームＬ2の出射のたびに行われるので、距離情報のデータがリアルタイムで出力される（ステップＳ１１０）。
【００４５】
したがって、第３実施形態の距離測定装置１０においても第１実施形態の距離測定装置１０と同様の効果を有する。さらに、第３実施形態の距離測定装置１０は、レーザ光源１２ａから出射したレーザビームの偏光状態を、液晶板２９を用いて調整することにより、レーザビームを偏光ビームスプリッタ２９において反射または透過させて、ビームＬ１，Ｌ2を生成する。第３実施形態の距離測定装置１０は、さらに、４分の１波長板３２ａ，３２ｂを用いて反射ビームの偏光状態を調整して偏光ビームスプリッタ３０において反射または透過させて、反射ビームをフォトダイオード１５ａにおいて受光する。このため、第３実施形態の距離測定装置１０は、レーザ光源およびフォトダイオードをそれぞれ1つで済ませることができ、コンパクトな距離測定装置１０を提供することができる。また、第２実施形態のようにハーフミラー２８を用いて一部分のレーザビームを測定対象物に照射し、ハーフミラー１４ａ，１４ｂを用いて反射ビームの一部分を受光する場合に比べて、受光する反射ビームの光強度は低下しないので、第３実施形態では、レーザ光源１２ａのレーザビームの光強度を抑えることができる。
【００４６】
上記実施形態は、以下に示す内容を開示する。
（付記１）
光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置（１０）であって、
測定対象物に照射するために、お互いに向きの異なる複数の光ビームを出射するビーム出射部と、
測定対象物から反射して戻ってきた反射ビームを受光する受光部と、
前記受光部で受光した反射ビームを用いて、測定対象物の距離情報を求めるデータ処理部と、
前記ビーム出射部から出射された複数の光ビームのそれぞれを走査するビーム走査部と、を有し、
前記ビーム走査部は、１つまたは複数の反射ミラーと、前記反射ミラーの反射面上に沿って回転軸を持つように反射ミラーを軸回転させる回転駆動部と、を備え、前記複数の光ビームは前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に互いに異なる方向から入射する、ことを特徴とする距離測定装置。
【００４７】
（付記２）
前記ビーム光走査部は、前記回転軸の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーを、前記反射ミラーとして備え、
前記配列ミラーのそれぞれが、前記複数の光ビームのうちの１つのビームの入射を受ける、付記１に記載の距離測定装置。
【００４８】
（付記３）
前記ビーム出射部は、前記複数の光ビームそれぞれの出射のオン及びオフを、前記反射ミラーの反射面の向きに応じて切り替えて、前記複数の光ビームのいずれか１つを断続的に出射する、付記１または２に記載の距離測定装置。
【００４９】
（付記４）
前記ビーム出射部と前記ビーム走査部との間の光路は、前記回転軸に対して直交する平面上に形成される、付記１〜３のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【００５０】
（付記５）
前記ビーム走査部による前記複数の光ビームによる走査範囲は、第１の方向を中心とする、前記回転軸の周りの範囲であり、
前記ビーム出射部は、前記複数の光ビームのそれぞれを、前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に向けて、前記第１の方向に対して後方の側から出射する、付記１〜４のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【００５１】
（付記６）
前記ビーム出射部は、１つのビーム光源と、前記ビーム出射部から出射した１つの光ビームの反射および透過により２つの光ビームに分離する第１光学素子を備える光学系と、を有する付記１〜５のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【００５２】
（付記７）
前記受光部は、前記ビーム出射部と前記ビーム走査部との間に設けられ、測定対象物からの反射ビームを反射する第２光学素子と、前記第２光学素子で反射した前記反射ビームを受光する受光センサと、を備える、付記１〜６のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【００５３】
（付記８）
前記ビーム出射部は、１つのビーム光源と、前記ビーム出射部から出射した１つの光ビームの偏光状態を制御する偏光制御素子と、偏光状態が制御された光ビームを、前記光ビームの偏光状態に応じて反射または透過させ、かつ、測定対象物からの反射ビームを、前記反射ビームの偏光状態に応じて透過または反射させる第３光学素子と、を備え、
前記ビーム出射部と前記ビーム走査部との間には、４分の１波長板が設けられ、
前記受光部は、前記反射ミラー及び前記４分の１波長板を通り、前記第３光学素子で透過または反射した測定対象物からの前記反射ビームを受光する受光センサを備える、付記１〜５のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【００５４】
（付記９）
光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、
向きの異なる複数の光ビームのそれぞれをビーム出射部から出射し、
反射面上に沿って回転軸を持ち、前記回転軸の周りに軸回転する１つまたは複数の反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置で前記複数の光ビームを反射させることにより、測定対象物に前記光ビームのそれぞれを照射させ、
前記光ビームの照射により測定対象物で反射して戻ってきた反射ビームを前記反射ミラーで反射させて受光し、
受光した前記反射ビームを用いて、測定対象物までの距離情報を求める、ことを特徴とする距離測定方法。
【００５５】
（付記１０）
測定対象物の距離を測定するとき、前記反射ミラーの反射面の向きに応じて、前記複数の光ビームの照射のオンおよびオフを切り替えて、前記複数の光ビームのいずれか１つを断続的に出射する、付記９に記載の距離測定方法。
【００５６】
（付記１１）
前記回転軸の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーのそれぞれが、前記複数の光ビームの１つの入射を受けることにより、前記配列ミラーのそれぞれが前記反射ミラーとして用いられる、付記９に記載の距離測定方法。
【００５７】
（付記１２）
前記複数の光ビームそれぞれの走査範囲は、第１の方向を中心とする、前記回転軸の周りの範囲であり、
前記複数の光ビームのそれぞれは、前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に向けて、前記第１の方向に対して後方の側から出射される、付記９〜１１のいずれか１項に記載の距離測定方法。
【００５８】
（付記１３）
前記複数の光ビームは、第１光学素子を用いて１つの光ビームを透過および反射させることにより形成される、付記９〜１２のいずれか１項に記載の距離測定方法。
【００５９】
（付記１４）
測定対象物からの前記反射ビームは、前記反射ミラーと前記ビーム出射部との間の前記複数の光ビームそれぞれの光路を逆方向に進み、前記光路上に設けられる第２光学素子を用いて前記反射ビームが反射されることにより、前記反射ビームは前記光路から外れた位置で受光センサにより受光される、付記９〜１３のいずれか１項に記載の距離測定方法。
【００６０】
（付記１５）
前記複数の光ビームのそれぞれは、偏光制御素子を用いて偏光状態が制御され、さらに、第３光学素子を用いて前記偏光状態に応じて反射または透過させることにより、前記ビーム出射部から異なるタイミングで出射し、
偏光した前記複数の光ビームのそれぞれは４分の１波長板を用いて円偏光状態に調整されて、前記反射ミラーに入射され、
測定対象物からの前記反射ビームは、前記反射ミラーおよび前記４分の１波長板を通って前記第３光学素子に導かれ、前記第３光学素子により、前記反射ビームの偏光状態に応じて反射または透過されて、受光センサにより受光される、付記９〜１２のいずれか１項に記載の距離測定方法。
【００６１】
以上、本発明の距離測定装置および距離測定方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 乗用車
１０，１００ 距離測定装置
１２ ビーム出射部
１２ａ，１２ｂ，１０２ レーザ光源
１３ コリメータレンズ
１４，１０６ 受光部
１４ａ，１４ｂ，２８ ハーフミラー
１５ａ，１５ｂ フォトダイオード
１６ データ処理・制御部
１８ ビーム走査部
１８ａ，１８ｂ 反射ミラー
１９ 回転軸
２０ 回転駆動部
２１ 回転体ステージ
２２ａ，２２ｂ 入射点
２４ 透明体
２５ａ，２５ｂ シャッター
２６ａ，２６ｂ 調整ミラー
２９ 偏光ビームスプリッタ
３０ 液晶板
３２ａ，３２ｂ ４分の１波長板
１０４ 測定対象物
１０８ ポリゴンミラー
１１０ 走行車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、
測定対象物に照射するために、お互いに向きの異なる複数の光ビームを出射するビーム出射部と、
測定対象物から反射して戻ってきた反射ビームを受光する受光部と、
前記受光部で受光した反射ビームを用いて、測定対象物の距離情報を求めるデータ処理部と、
前記ビーム出射部から出射された複数の光ビームのそれぞれを走査するビーム走査部と、を有し、
前記ビーム走査部は、１つまたは複数の反射ミラーと、前記反射ミラーの反射面上に沿って回転軸を持つように反射ミラーを軸回転させる回転駆動部と、を備え、前記複数の光ビームは前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に互いに異なる方向から入射する、ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
前記ビーム光走査部は、前記回転軸の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーを、前記反射ミラーとして備え、
前記配列ミラーのそれぞれが、前記複数の光ビームのうちの１つのビームの入射を受ける、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記ビーム出射部は、前記複数の光ビームそれぞれの出射のオン及びオフを、前記反射ミラーの反射面の向きに応じて切り替えて、前記複数の光ビームのいずれか１つを断続的に出射する、請求項１または２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記ビーム出射部と前記ビーム走査部との間の光路は、前記回転軸に対して直交する平面上に形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記ビーム走査部による前記複数の光ビームによる走査範囲は、第１の方向を中心とする、前記回転軸の周りの範囲であり、
前記ビーム出射部は、前記複数の光ビームのそれぞれを、前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に向けて、前記第１の方向に対して後方の側から出射する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項６】
光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、
向きの異なる複数の光ビームのそれぞれをビーム出射部から出射し、
反射面上に沿って回転軸を持ち、前記回転軸の周りに軸回転する１つまたは複数の反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置で前記複数の光ビームを反射させることにより、測定対象物に前記光ビームのそれぞれを照射させ、
前記光ビームの照射により測定対象物で反射して戻ってきた反射ビームを前記反射ミラーで反射させて受光し、
受光した前記反射ビームを用いて、測定対象物までの距離情報を求める、ことを特徴とする距離測定方法。
【請求項７】
測定対象物の距離を測定するとき、前記反射ミラーの反射面の向きに応じて、前記複数の光ビームの照射のオンおよびオフを切り替えて、前記複数の光ビームのいずれか１つを断続的に出射する、請求項６に記載の距離測定方法。
【請求項８】
前記回転軸の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーのそれぞれが、前記複数の光ビームの１つの入射を受けることにより、前記配列ミラーのそれぞれが前記反射ミラーとして用いられる、請求項６に記載の距離測定方法。
【請求項１】
光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、
測定対象物に照射するために、お互いに向きの異なる複数の光ビームを出射するビーム出射部と、
測定対象物から反射して戻ってきた反射ビームを受光する受光部と、
前記受光部で受光した反射ビームを用いて、測定対象物の距離情報を求めるデータ処理部と、
前記ビーム出射部から出射された複数の光ビームのそれぞれを走査するビーム走査部と、を有し、
前記ビーム走査部は、１つまたは複数の反射ミラーと、前記反射ミラーの反射面上に沿って回転軸を持つように反射ミラーを軸回転させる回転駆動部と、を備え、前記複数の光ビームは前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に互いに異なる方向から入射する、ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
前記ビーム光走査部は、前記回転軸の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーを、前記反射ミラーとして備え、
前記配列ミラーのそれぞれが、前記複数の光ビームのうちの１つのビームの入射を受ける、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記ビーム出射部は、前記複数の光ビームそれぞれの出射のオン及びオフを、前記反射ミラーの反射面の向きに応じて切り替えて、前記複数の光ビームのいずれか１つを断続的に出射する、請求項１または２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記ビーム出射部と前記ビーム走査部との間の光路は、前記回転軸に対して直交する平面上に形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記ビーム走査部による前記複数の光ビームによる走査範囲は、第１の方向を中心とする、前記回転軸の周りの範囲であり、
前記ビーム出射部は、前記複数の光ビームのそれぞれを、前記反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置に向けて、前記第１の方向に対して後方の側から出射する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項６】
光ビームを測定対象物に照射して測定対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、
向きの異なる複数の光ビームのそれぞれをビーム出射部から出射し、
反射面上に沿って回転軸を持ち、前記回転軸の周りに軸回転する１つまたは複数の反射ミラーの反射面上の前記回転軸の位置で前記複数の光ビームを反射させることにより、測定対象物に前記光ビームのそれぞれを照射させ、
前記光ビームの照射により測定対象物で反射して戻ってきた反射ビームを前記反射ミラーで反射させて受光し、
受光した前記反射ビームを用いて、測定対象物までの距離情報を求める、ことを特徴とする距離測定方法。
【請求項７】
測定対象物の距離を測定するとき、前記反射ミラーの反射面の向きに応じて、前記複数の光ビームの照射のオンおよびオフを切り替えて、前記複数の光ビームのいずれか１つを断続的に出射する、請求項６に記載の距離測定方法。
【請求項８】
前記回転軸の方向に多段配列した、反射面の向きがお互いに異なる配列ミラーのそれぞれが、前記複数の光ビームの１つの入射を受けることにより、前記配列ミラーのそれぞれが前記反射ミラーとして用いられる、請求項６に記載の距離測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１１７９９６（Ｐ２０１２−１１７９９６Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７００５１（Ｐ２０１０−２７００５１）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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