ホーム > 特許ランキング > ミネベアミツミ株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024112701
(43)【公開日】2024-08-21
(54)【発明の名称】測距装置
(51)【国際特許分類】
G01S 7/481 20060101AFI20240814BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20240814BHJP
G02B 26/12 20060101ALI20240814BHJP
G01S 17/42 20060101ALI20240814BHJP
【ＦＩ】
G01S7/481 A
G01C3/06 120Q
G02B26/12
G01S17/42
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023017931
(22)【出願日】2023-02-08
(71)【出願人】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】椋本 英
(72)【発明者】
【氏名】安達 剛
(72)【発明者】
【氏名】大石 健太
(72)【発明者】
【氏名】西山 隆彦
(72)【発明者】
【氏名】田中 豊樹
【テーマコード（参考）】
2F112
2H045
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F112AD01
2F112BA01
2F112CA04
2F112DA04
2F112DA06
2F112DA09
2F112DA10
2F112DA11
2F112DA15
2F112DA21
2F112DA26
2F112DA28
2F112DA32
2F112EA05
2H045AA01
2H045AA03
2H045AA13
2H045DA02
2H045DA04
5J084AA05
5J084AA10
5J084AC01
5J084AC07
5J084AD01
5J084BA04
5J084BA20
5J084BA36
5J084BA38
5J084BA50
5J084BB02
5J084BB04
5J084BB07
5J084BB11
5J084BB25
5J084BB26
5J084BB28
5J084CA03
5J084DA01
5J084DA02
5J084EA22
5J084EA29
(57)【要約】 （修正有）
【課題】受光面への戻り光の入射効率が高い測距装置を提供する。
【解決手段】光源３からの光Ｌ０を透過する第１レンズ４ａと、反射または散乱された光である戻り光Ｒを透過する第２レンズ７と、受光面８００に入射した戻り光Ｒの光強度に応じた受光信号を出力する受光部８と、物体までの距離に関する情報を出力する出力部と、を有し、第１レンズ４ａは、第１方向にのみ曲率を有し、光源３からの光Ｌ０を透過する第１シリンドリカルレンズＳＬ１と、第１方向と直交する第２方向にのみ曲率を有し、第１シリンドリカルレンズＳＬ１からの光を透過する第２シリンドリカルレンズＳＬ２と、を含み、第２レンズ７から受光面８００へ入射する戻り光Ｒの最大入射角度をθ、受光面８００の最小幅をｄ、第２レンズ７の焦点距離をｆ、とした場合に、第１レンズ４ａを出射する光の最大広がり角度は、θ＝ｔａｎ－１｛ｄ／（２×ｆ）｝を満足するように定められている。
【選択図】図１８
【解決手段】光源３からの光Ｌ０を透過する第１レンズ４ａと、反射または散乱された光である戻り光Ｒを透過する第２レンズ７と、受光面８００に入射した戻り光Ｒの光強度に応じた受光信号を出力する受光部８と、物体までの距離に関する情報を出力する出力部と、を有し、第１レンズ４ａは、第１方向にのみ曲率を有し、光源３からの光Ｌ０を透過する第１シリンドリカルレンズＳＬ１と、第１方向と直交する第２方向にのみ曲率を有し、第１シリンドリカルレンズＳＬ１からの光を透過する第２シリンドリカルレンズＳＬ２と、を含み、第２レンズ７から受光面８００へ入射する戻り光Ｒの最大入射角度をθ、受光面８００の最小幅をｄ、第２レンズ７の焦点距離をｆ、とした場合に、第１レンズ４ａを出射する光の最大広がり角度は、θ＝ｔａｎ－１｛ｄ／（２×ｆ）｝を満足するように定められている。
【選択図】図１８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、
前記光源からの光を透過する第１レンズと、
前記第１レンズを透過した光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された光が物体により反射または散乱された光である戻り光を透過する第２レンズと、
前記第２レンズを透過した前記戻り光が入射する受光面を含み、前記受光面に入射した前記戻り光の光強度に応じた受光信号を出力する受光部と、
前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報を出力する出力部と、を有し、
前記第１レンズは、
第１方向にのみ曲率を有し、前記光源からの光を透過する第１シリンドリカルレンズと、
前記第１方向と直交する第２方向にのみ曲率を有し、前記第１シリンドリカルレンズからの光を透過する第２シリンドリカルレンズと、を含み、
前記第２レンズから前記受光面へ入射する前記戻り光の最大入射角度をθ、前記受光面の最小幅をｄ、前記第２レンズの焦点距離をｆ、とした場合に、前記第１レンズを出射する光の最大広がり角度は、θ＝ｔａｎ－１｛ｄ／（２×ｆ）｝を満足するように定められている、測距装置。
前記光源からの光を透過する第１レンズと、
前記第１レンズを透過した光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された光が物体により反射または散乱された光である戻り光を透過する第２レンズと、
前記第２レンズを透過した前記戻り光が入射する受光面を含み、前記受光面に入射した前記戻り光の光強度に応じた受光信号を出力する受光部と、
前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報を出力する出力部と、を有し、
前記第１レンズは、
第１方向にのみ曲率を有し、前記光源からの光を透過する第１シリンドリカルレンズと、
前記第１方向と直交する第２方向にのみ曲率を有し、前記第１シリンドリカルレンズからの光を透過する第２シリンドリカルレンズと、を含み、
前記第２レンズから前記受光面へ入射する前記戻り光の最大入射角度をθ、前記受光面の最小幅をｄ、前記第２レンズの焦点距離をｆ、とした場合に、前記第１レンズを出射する光の最大広がり角度は、θ＝ｔａｎ－１｛ｄ／（２×ｆ）｝を満足するように定められている、測距装置。
【請求項2】
前記第１シリンドリカルレンズと前記第２シリンドリカルレンズの間において、前記第１シリンドリカルレンズおよび前記第２シリンドリカルレンズのそれぞれに接触して配置されるスペーサ部材を有する、請求項１に記載の測距装置。
【請求項3】
上面視において、前記第１シリンドリカルレンズ、前記第２シリンドリカルレンズ、および前記スペーサ部材を内側に支持する第１支持部材を有し、
前記第１シリンドリカルレンズは、前記光源からの光が入射する側に配置される第１面と、前記光源からの光が出射する側に配置される第２面と、を含み、
前記第２シリンドリカルレンズは、前記第１シリンドリカルレンズからの光が入射する側に配置される第３面と、前記第１シリンドリカルレンズからの光が出射する側に配置される第４面と、を含み、
前記第１面、前記第２面、前記第３面および前記第４面のそれぞれは、前記第１レンズの光軸に直交する平面部を少なくとも一部に含む、請求項２に記載の測距装置。
前記第１シリンドリカルレンズは、前記光源からの光が入射する側に配置される第１面と、前記光源からの光が出射する側に配置される第２面と、を含み、
前記第２シリンドリカルレンズは、前記第１シリンドリカルレンズからの光が入射する側に配置される第３面と、前記第１シリンドリカルレンズからの光が出射する側に配置される第４面と、を含み、
前記第１面、前記第２面、前記第３面および前記第４面のそれぞれは、前記第１レンズの光軸に直交する平面部を少なくとも一部に含む、請求項２に記載の測距装置。
【請求項4】
前記第１支持部材は、内壁に形成され、前記光軸に沿う方向に延びる溝を含み、上面視において、前記第１シリンドリカルレンズおよび前記第２シリンドリカルレンズのそれぞれにおける１つの側面が、前記第１支持部材の内壁における前記溝以外の部分に接触した状態で、前記第１シリンドリカルレンズおよび前記第２シリンドリカルレンズを支持する、請求項３に記載の測距装置。
【請求項5】
前記溝の内部に配置され、前記第１シリンドリカルレンズおよび前記第２シリンドリカルレンズのそれぞれを前記第１支持部材に固定する接着部材を有する、請求項４に記載の測距装置。
【請求項6】
前記第１シリンドリカルレンズおよび前記第２シリンドリカルレンズの少なくとも一方は、上面視において、その円筒軸およびその光軸のそれぞれに直交する方向を長手とする長方形形状を有し、ゲートを通して金型に充填される樹脂を射出成形することにより加工され、
前記第１シリンドリカルレンズおよび前記第２シリンドリカルレンズの少なくとも一方における前記長手に沿う軸と直交する２つの側面のうち一方の側面は、前記金型を用いて射出成形を行う際に前記ゲートが位置する側に配置される、請求項３に記載の測距装置。
前記第１シリンドリカルレンズおよび前記第２シリンドリカルレンズの少なくとも一方における前記長手に沿う軸と直交する２つの側面のうち一方の側面は、前記金型を用いて射出成形を行う際に前記ゲートが位置する側に配置される、請求項３に記載の測距装置。
【請求項7】
前記第１支持部材は、上面視において、第１のネジ部を外側に含み、前記第１レンズを内側に支持する円筒状の部材であり、円周方向における異なる位置に設けられた複数の突起を外側に含み、
上面視において、第２のネジ部を内側に含み、前記第１のネジ部と前記第２のネジ部を結合させることで、前記第１支持部材を前記第１レンズの光軸に沿う方向に移動させる円環状部材と、
前記第１支持部材を支持するとともに、前記第１のネジ部と前記第２のネジ部との結合による前記第１支持部材の前記光軸回りの回転を規制する第２支持部材と、を有し、
前記第２支持部材は、貫通孔の内部に前記第１支持部材を配置することで、前記第１支持部材を支持するとともに、前記貫通孔の内壁に形成された複数の窪みと前記複数の突起とを嵌合させることにより、前記第１支持部材の前記光軸回りの回転を規制する、請求項３に記載の測距装置。
上面視において、第２のネジ部を内側に含み、前記第１のネジ部と前記第２のネジ部を結合させることで、前記第１支持部材を前記第１レンズの光軸に沿う方向に移動させる円環状部材と、
前記第１支持部材を支持するとともに、前記第１のネジ部と前記第２のネジ部との結合による前記第１支持部材の前記光軸回りの回転を規制する第２支持部材と、を有し、
前記第２支持部材は、貫通孔の内部に前記第１支持部材を配置することで、前記第１支持部材を支持するとともに、前記貫通孔の内壁に形成された複数の窪みと前記複数の突起とを嵌合させることにより、前記第１支持部材の前記光軸回りの回転を規制する、請求項３に記載の測距装置。
【請求項8】
前記第２シリンドリカルレンズに対し、前記第１レンズから光が出射される側に離隔して配置され、前記第２シリンドリカルレンズを透過した光の一部を通過させる開口を有する、請求項１または請求項２に記載の測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測距装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、照射した光が物体により反射または散乱された光である戻り光を受光部により受光し、該戻り光の光強度に応じた受光信号に基づき、該物体までの距離を測定する測距装置が知られている。この測距装置は、ロボット、自動車、飛行体等の移動体に搭載され、移動体の周囲に存在する物体を認識する用途等において使用される。
【0003】
上記測距装置には、投受光部と、投受光部から投光された光を走査させる第１偏向機構および第２偏向機構と、を備え、投光された光の投光時期と、該光の物体による反射光の受光時期との時間差から、物体までの距離を測定するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１４－１０９６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の測距装置では、受光部が有する受光面への戻り光の入射効率が低くなることで、測距精度が低下する場合がある。
【0006】
本発明は、受光面への戻り光の入射効率が高い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】
本測距装置（１００）は、光源（３）と、光源（３）からの光（Ｌ０）を透過する第１レンズ（４ａ）と、第１レンズ（４ａ）を透過した光（Ｌ０）を照射する照射部（１２０）と、照射部（１２０）から照射された光（Ｌ２）が物体により反射または散乱された光である戻り光（Ｒ）を透過する第２レンズ（７）と、第２レンズ（７）を透過した戻り光（Ｒ）が入射する受光面（８００）を含み、受光面（８００）に入射した戻り光（Ｒ）の光強度に応じた受光信号（Ｓ）を出力する受光部（８）と、受光信号（Ｓ）に基づいて得られる物体までの距離に関する情報を出力する出力部（４０５）と、を有し、第１レンズ（４ａ）は、第１方向にのみ曲率を有し、光源（３）からの光（Ｌ０）を透過する第１シリンドリカルレンズ（ＳＬ１）と、第１方向と直交する第２方向にのみ曲率を有し、第１シリンドリカルレンズ（ＳＬ１）からの光を透過する第２シリンドリカルレンズ（ＳＬ２）と、を含み、第２レンズ（７）から受光面（８００）へ入射する戻り光（Ｒ）の最大入射角度をθ、受光面（８００）の最小幅をｄ、第２レンズ（７）の焦点距離をｆ、とした場合に、第１レンズ（４ａ）を出射する光の最大広がり角度は、θ＝ｔａｎ－１｛ｄ／（２×ｆ）｝を満足するように定められている。
【0008】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、受光面への戻り光の入射効率が高い測距装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係る測距装置の一例を示す斜視図である。
【図11】第１実施形態に係る発光ブロックの構成例を示す断面図である。
【図12】第１実施形態に係る発光ブロックの構成例を示す分解斜視図である。
【図14】第１実施形態に係る第１支持部材の外観の一例を示す斜視図である。
【図17】第１シリンドリカルレンズを射出成形する際の金型における第１シリンドリカルレンズの側面とゲートとの位置関係の一例を説明する図である。
【図18】第１レンズと第２レンズの関係を説明する図である。
【図19】第２実施形態に係る発光ブロックの構成例を示す断面図である。
【図20】第２実施形態に係る発光ブロックの構成例を示す斜視図である。
【図26】第３組立工程における固定部材の挿入前の状態を示す図である。
【図27】第３組立工程における固定部材の挿入後の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
【0012】
以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための測距装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。
【0013】
以下に示す図でＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸により方向を示す場合がある。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に交差する。Ｚ軸に沿うＺ方向は、実施形態に係る測距装置が備える回転ステージの回転軸に沿う方向を示す。Ｘ軸に沿うＸ方向は、実施形態に係る測距装置が備える回転反射体の回転軸に沿う方向を示す。
【0014】
また、Ｘ方向で矢印が向いている方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向の反対方向を－Ｘ方向と表記し、Ｙ方向で矢印が向いている方向を＋Ｙ方向、＋Ｙ方向の反対方向を－Ｙ方向と表記し、Ｚ方向で矢印が向いている方向を＋Ｚ方向、＋Ｚ方向の反対方向を－Ｚ方向と表記する。本明細書における「上面視」とは、図ごとで特に定義した場合を除き、鉛直上方に対応する－Ｚ方向から対象を視ることをいう。－Ｚ方向側が上面側に対応する。但し、これらは測距装置の使用時における向きを制限するものではなく、測距装置は任意の向きに配置可能である。
【0015】
以下、サービスロボットに搭載され、サービスロボットの進行方向または周囲に存在する物体との間の距離を測定する測距装置を、実施形態に係る測距装置の一例として詳細に説明する。ここで、サービスロボットとは、工場内での資材運搬、接客施設での商品運搬および案内業務、施設内警備、或いは清掃等の主に役務の目的で使用される自律移動型の移動体をいう。サービスロボットに搭載される測距装置は、サービスロボットの進行方向または周囲に存在する物体を検出したり、サービスロボットが動作する施設の施設内地図等を作成したりするために使用される。
【0016】
［実施形態］
＜測距装置１００の全体構成例＞
図１～４を参照して、実施形態に係る測距装置１００の構成の一例を説明する。図１は、測距装置１００の全体構成を例示する斜視図である。図２は、測距装置１００における光源および受光部の周辺を例示する斜視図である。図３は、光分割部材４１による光分割の様子の一例を示す図である。図３（ａ）は光分割部材４１の側面図、図３（ｂ）は光の入射方向側から視た光分割部材４１の斜視図、図３（ｃ）は光分割部材４１の正面図である。図４は測距装置１００における照射部１２０を例示する斜視図である。
＜測距装置１００の全体構成例＞
図１～４を参照して、実施形態に係る測距装置１００の構成の一例を説明する。図１は、測距装置１００の全体構成を例示する斜視図である。図２は、測距装置１００における光源および受光部の周辺を例示する斜視図である。図３は、光分割部材４１による光分割の様子の一例を示す図である。図３（ａ）は光分割部材４１の側面図、図３（ｂ）は光の入射方向側から視た光分割部材４１の斜視図、図３（ｃ）は光分割部材４１の正面図である。図４は測距装置１００における照射部１２０を例示する斜視図である。
【0017】
図１～４に示すように、測距装置１００は、台部１と、保持部２と、光源３と、第１レンズ４と、穴あきミラー６と、第２レンズ７と、５つの受光部８と、イケール９と、光分割部材４１と、照射部１２０と、を有する。なお、台部１、保持部２、第１レンズ４、第２レンズ７、イケール９および照射部１２０のそれぞれは、測距装置１００の必須構成部ではない。
【0018】
図１に示すように、台部１は、保持部２と回転ステージ１０が設けられた平板状の部材である。台部１は、－Ｚ方向側の面上における相互に異なる領域に、保持部２と回転ステージ１０とを固定している。回転ステージ１０は、台部１の＋Ｙ方向側の領域にネジ部材等により固定されている。保持部２は、台部１における回転ステージ１０の－Ｙ方向側の領域に、結合部材１１を介してネジ部材等により固定されている。
【0019】
台部１は、回転ステージ１０は重量が大きい場合があるため、金属材料等の剛性が高い材料を含んで構成されることが好ましい。台部１は、平板状の部材に限られず、回転ステージ１０と保持部２を設置可能であれば如何なるものであってもよい。例えばサービスロボットの筐体に保持部２と回転ステージ１０が設置される場合には、サービスロボットの筐体が台部に対応する。
【0020】
保持部２は、天井パネル２１と背面パネル２２とが結合して構成された部材である。天井パネル２１および背面パネル２２は、それぞれ平板状の部材である。天井パネル２１および背面パネル２２は、その材質に特段の制限はなく、例えば金属材料または樹脂材料等を適用可能である。
【0021】
図１および図２に示すように、天井パネル２１の＋Ｚ方向側の面には、光源３、第１レンズ４および穴あきミラー６が設けられている。背面パネル２２の＋Ｙ方向側の面には、第２レンズ７および５つの受光部８が設けられている。
【0022】
光源３は、光Ｌ０を発する。光源３は、例えばＬＤ（Laser Diode：半導体レーザ）である。光Ｌ０は、パルス状のレーザ光である。光源３は、光Ｌ０を＋Ｚ方向側に発する。但し、光源３は、ＬＥＤ（light emitting diode：発光ダイオード）等であってもよい。また光Ｌ０は、パルス状のレーザ光に限らず、連続波状のレーザ光であってもよい。光Ｌ０の波長は、近赤外波長領域等の非可視の波長領域の光であってもよい。非可視の波長領域の光を用いることで、測距装置１００は、照射する光を人間に視認させずに測距を行うことができる。
【0023】
第１レンズ４は、光源３からの光Ｌ０を透過する。例えば、第１レンズ４は、光Ｌ０を略コリメート（略平行化）する。第１レンズ４によりコリメートされた光Ｌ０は、光分割部材４１に入射する。
【0024】
光分割部材４１は、光源３からの光Ｌ０を複数の光に分割する。図３に示すように、光分割部材４１は、平面視において略円形の形状を有し、光Ｌ０の波長に対して光透過性を有する平板状の部材である。なお、ここでの平面視は、光分割部材４１をその法線方向（Ｚ方向）から視ることをいう。光分割部材４１は、ガラス、樹脂等の材料を含んで構成される。光分割部材４１は、例えば回折素子である。但し、光分割部材４１は、回折素子に限定されず、プリズム等であってもよい。
【0025】
光分割部材４１の－Ｚ方向側の面、＋Ｚ方向の面、またはその両方には、周期構造が形成されている。光分割部材４１は、入射される光Ｌ０を、周期構造を用いて回折させることにより５つの光Ｌ１に分割する。５つの光Ｌ１は、分割光Ｌ１１～Ｌ１５を含む。分割光Ｌ１１は、光分割部材４１の０次光（透過光）である。分割光Ｌ１２～Ｌ１５は、光分割部材４１の１次回折光である。但し、光Ｌ０が光分割部材４１により分割される数は、５つに限らず、要求される空間分解能等に応じて適宜選択可能である。
【0026】
分割光Ｌ１１～Ｌ１５は、伝搬方向が相互に異なる平行光束である。分割光Ｌ１１～Ｌ１５は、照射部１２０により走査される。分割光Ｌ１１～Ｌ１５のそれぞれが走査された光である５つの走査光Ｌ２は、それぞれ照射領域における異なる位置に照射される。
【0027】
図３（ａ）に示す光分割部材４１による分割角度θＬは、２．１度以上であってもよい。分割角度θＬとは、光分割部材４１により分割された５つの光Ｌ１それぞれの、伝搬方向に沿う中心軸同士がなす角度をいう。光分割部材４１として回折素子を用いた場合には、分割角度θＬは、回折素子による回折光の、伝搬方向に沿う中心軸同士がなす角度である回折角に対応する。
【0028】
ここで、ＩＥＣ６０８２５－１規格では、レーザ光出射する機器から１００ｍｍ離れた位置において、直径７ｍｍの受光面を有するセンサにより検出した場合の光強度によってレーザ光に対する安全性を規定している。分割角度θＬを２．１度以上とすると、測距装置１００から１００ｍｍ離れた位置の直径７ｍｍの受光面内に、光分割部材４１により分割した５つの光Ｌ１のうち３つ以下が入射する状態になる。これにより、測距装置１００は、ＩＥＣ６０８２５－１規格に準拠しやすくなる。
【0029】
人の目の瞳径および焦点距離に基づくと、５つの光Ｌ１のうちの同一直線上に並ぶ３つが並行して人の目に入射し得る角度は、±２．０度よりも小さい角度である。測距装置１００では、光分割部材４１による分割角度θＬを２．１度以上とすることにより、５つの光Ｌ１のうちの同一直線上の３つ以上が並行して人の目に入射することを防止し、人の目に対する安全性を意味するアイセーフを実現できる。また、分割角度θＬを２．１度以上のできるだけ小さい角度にすることにより、アイセーフを実現しつつ、測距の空間分解能を向上させることができる。
【0030】
平面視における光分割部材４１の外形形状は、略円形に限らず、略矩形、略楕円形、略多角形等であってもよい。また、光分割部材４１による分割光の方向は、分割光Ｌ１１～Ｌ１５の各方向に限定されず、適宜選択可能である。
【0031】
図１および図２に示すように、穴あきミラー６は、光分割部材４１と照射部１２０との間に配置される。穴あきミラー６は、ミラー面６２と、ミラー面６２に形成され、光源３からの光Ｌ０を通過させる貫通孔６１と、を含む。穴あきミラー６は、金属、ガラス、樹脂等の材料を含んで構成される。ミラー面６２には、アルミニウム等の金属からなる反射膜が形成されている。
【0032】
光源３からの光Ｌ０は、第１レンズ４を透過した後、光分割部材４１により５つの光Ｌ１に分割され、穴あきミラー６の貫通孔６１を通過する。貫通孔６１を通過した５つの光Ｌ１は、照射部１２０により走査される。照射部１２０による５つの走査光Ｌ２が物体により反射または散乱された５つの戻り光Ｒは、照射部１２０における光反射面５１およびミラー面６２により反射された後、第２レンズ７を透過し、５つの受光部８に入射する。
【0033】
図１および図４において、照射部１２０は、第１レンズ４を透過した光Ｌ０を照射する。本明細書に示す例では、照射部１２０は、５つの光Ｌ１がＸ方向およびＺ方向へ走査される光である走査光Ｌ２を照射する。測距装置１００は、走査光Ｌ２を照射することで、広い範囲に存在する１以上の物体それぞれまでの距離を測定できる。
【0034】
図１では、図を簡素化するため、５つの光Ｌ１のうちの１つのみと、５つの走査光Ｌ２のうちの１つのみと、を表示している。また図１では、５つの走査光Ｌ２のうちの１つを、任意のタイミングに＋Ｙ方向側に照射される１つのレーザビームとして表示している。なお、照射部１２０は、回転反射体５に限らず、揺動ミラー（往復ミラー）等により、５つの光Ｌ１のそれぞれを走査してもよい。
【0035】
回転反射体５は、６つの光反射面５１を有し、第１軸Ａ１回りに回転する回転体である。回転反射体５は、回転により光反射面５１の角度を変化させることによって、５つの光Ｌ１のそれぞれを走査する。回転反射体５は、例えばポリゴンミラーである。第１軸Ａ１方向から視た回転反射体５の形状は略正六角形である。回転反射体５は、正六角形の各辺に対応する外周面に６つの光反射面５１を有する。回転反射体５は、アルミニウム等の金属材料で形成した略正六角柱状の部材の外周面を、切削または鏡面研磨することにより製作できる。但し、回転反射体５は、金属材料または樹脂材料等で形成された回転体の外周面にアルミニウム等を鏡面蒸着することにより製作されてもよい。
【0036】
光反射面５１の数は、６つに限定されず、１以上であればよい。ここで、回転反射体５による光の走査角度範囲は、光反射面５１の数に応じて異なる。具体的には、光反射面５１の数が多いほど走査角度範囲は狭くなり、光反射面５１の数が少ないほど走査角度範囲は広くなる。光反射面５１の数は、要求される走査角度範囲に応じて適宜決定可能である。
【0037】
回転反射体５には、回転反射体５の中心軸と回転軸が略一致するように第１軸モータが取り付けられている。回転反射体５は、第１軸モータを駆動源にして第１軸Ａ１周りに回転する。５つの光Ｌ１は、第１軸Ａ１を中心にした円の円周方向に走査されるということもできる。回転反射体５の回転方向は一定である。例えば、回転反射体５は図１における第１軸回転方向Ａ１１に沿って連続回転する。但し、回転反射体５は、第１軸回転方向Ａ１１とは反対方向に連続回転してもよい。
【0038】
図１において、測距装置１００からの走査光Ｌ２が照射される範囲に物体が存在すると、物体からの戻り光Ｒが測距装置１００に戻り、回転反射体５の光反射面５１で－Ｚ方向側に、また穴あきミラー６のミラー面６２で－Ｙ方向側に反射され、５つの受光部８に到達する。本明細書に示す例では、５つの光Ｌ１が反射される光反射面５１と戻り光Ｒが反射される光反射面５１は同じ面である。なお、図１は、ある時刻に＋Ｙ方向に照射される走査光Ｌ２を示している。走査光Ｌ２は時々刻々と照射される方向が変化するため、走査光Ｌ２が照射される方向は、ある時刻とは別の時刻には、＋Ｙ方向とは異なる方向となる。但し、戻り光Ｒが測距装置１００に戻り、光反射面５１により－Ｚ方向側に反射される点は、走査光Ｌ２が照射される方向によらずほぼ同じである。
【0039】
第２レンズ７は、物体からの戻り光Ｒを透過する。例えば第２レンズ７は、５つの戻り光Ｒを透過し、５つの戻り光Ｒに１対１で対応する５つの受光部８に向けて集束させる。本明細書に示す例では、第２レンズ７は平凸単レンズである。但し、第２レンズ７は、両凸単レンズ、メニスカス単レンズ、複数のレンズからなる組レンズ等であってもよい。第２レンズ７の材質には、樹脂またはガラスを使用できる。
【0040】
５つの受光部８のそれぞれは、第２レンズ７を透過した戻り光Ｒを受光し、戻り光Ｒの光強度に応じた第１信号を出力する。この第１信号は、受光信号に対応する。５つの受光部８は、５つの走査光Ｌ２それぞれの走査角度ごとでの第１信号を出力する。なお、「走査角度ごと」は、「単位時間当たりに走査光が走査される角度ごと」を意味する。また、受光部８の数は５つに限定されず、光分割部材４１による分割数に合わせて適宜変更可能である。
【0041】
５つの受光部８は、受光部８１～８５を含む。受光部８１～８５のそれぞれは、例えばＡＰＤ（Avalanche Photodiode：アバランシェフォトダイオード）を含む。但し、受光部８１～８５のそれぞれは、フォトダイオード（Photodiode）や光電子増倍管等を含んでもよい。
【0042】
図４において、イケール９は、屈曲部を含み、回転反射体５を支持する部材である。イケール９は、－Ｚ方向側の面が回転ステージ１０の載置面１０１に接触し、ネジ部材等により載置面１０１上に固定されている。イケール９は、＋Ｘ方向側の面に、基板９１を介して回転反射体５を支持する。イケール９は、剛性を高くするために、金属等の高剛性の材料を含んで構成されることが好ましい。
【0043】
回転ステージ１０は、回転反射体５を支持するイケール９を第２軸Ａ２周りに回転させることにより、回転反射体５を第２軸Ａ２周りに回転させる。回転反射体５によりＺ方向に走査される５つの走査光Ｌ２のそれぞれは、回転ステージ１０の回転によりＸ方向に走査される。なお、第１軸Ａ１と第２軸Ａ２が傾くように、回転反射体５と回転ステージ１０が配置されてもよい。
【0044】
回転ステージ１０は、台部１上において、保持部２が設けられた領域とは異なる領域に設けられている。従って回転ステージ１０が回転しても、保持部２、並びに保持部２が保持する光源３および５つの受光部８はそれぞれ不動であり、台部１に固定された状態が維持される。回転ステージ１０は、載置面１０１と、ベアリング１０２と、マグネット１０３と、モータコア１０４と、を有する。
【0045】
載置面１０１は、第２軸Ａ２に略直交し、第２軸Ａ２周りに回転可能である。載置面１０１はイケール９を載置する。ベアリング１０２は、載置面１０１の回転を滑らかにするために使用される。ベアリング１０２には、ボールベアリング、クロスローラベアリング等を適用できる。
【0046】
マグネット１０３は永久磁石からなる。モータコア１０４はモータを構成するステータの鉄心に該当する部材である。マグネット１０３とモータコア１０４とを含んでモータが構成されている。電流に応じてマグネット１０３が回転することにより、ベアリング１０２を介して載置面１０１が回転する。
【0047】
回転ステージ１０の回転方向は一定である。回転ステージ１０の回転方向は、例えば図１における第２軸回転方向Ａ２１に対応する。但し、回転ステージ１０は、第２軸回転方向Ａ２１とは反対方向に連続回転してもよい。
【0048】
測距装置１００は、光Ｌ０の中心軸と第２軸Ａ２とが同軸になるように構成されている。光Ｌ０の中心軸は、光Ｌ０の伝搬方向に沿う光Ｌ０の中心を通る軸を意味する。また同軸とは、複数の軸が略一致していることを意味する。
【0049】
測距装置１００は、光源３、回転反射体５、５つの受光部８、回転ステージ１０等の構成部の一部または全部を覆うための外装カバーを備えてもよい。外装カバーを備えることで、測距装置１００の内部へのゴミや埃等の侵入を防ぎ、回転反射体５等にゴミや埃等が付着することを防止できる。また回転反射体５や回転ステージ１０が高速回転すると、回転に伴う風切り音が大きくなる場合がある。外装カバーを設けることにより音が周囲に伝わることを抑制できる。外装カバーの材質には、金属または樹脂材料等を適用可能である。
【0050】
一方、外装カバーを設けると、外装カバーにおける走査光Ｌ２が出射する窓以外の部分が走査光Ｌ２を遮るため、走査角度範囲が制限され、測距装置１００による物体２００の検出範囲または測距範囲が制限される場合がある。走査光Ｌ２の波長に対して光透過性を有する透明な樹脂材料で外装カバーを構成すると、このような走査角度範囲の制限を緩和できる。
【0051】
図５は、測距装置１００の構成を例示するブロック図である。なお、図５における実線で示した矢印は光の流れを示し、破線で示した矢印は電気信号の流れを示している。測距装置１００は、駆動部１５０と、受発光部１１０と、出射窓１３０と、制御部１４０と、を有する。
【0052】
駆動部１５０は、回転反射体５および回転ステージ１０それぞれを回転させる。駆動部１５０は、第１軸モータ１５１と、第２軸モータ１５２と、同期検出部１５３と、回転制御部４０２と、給電部１５５と、を有する。駆動部１５０は、同期検出部１５３から出力される回転反射体５の回転周期に対応する同期信号Ｓｎに基づき、回転制御部４０２の制御下で、第２軸モータ１５２を回転させる。
【0053】
同期検出部１５３は、第１軸エンコーダ５３１と、周期光発光部５３２と、周期光受光部５３３と、を有する。同期検出部１５３は、第１軸エンコーダ５３１から出力される第１角度検出信号Ｅｎ１に基づいて周期光発光部５３２に発光させ、周期光発光部５３２からの光を受光した周期光受光部５３３により同期信号Ｓｎを出力させる。第１角度検出信号Ｅｎ１は、回転反射体５の回転角度の検出信号である。
【0054】
周期光発光部５３２は、ＬＥＤ等を含んで構成される。周期光発光部５３２は、第１角度検出信号Ｅｎ１に基づき、例えば第１軸エンコーダ５３１が回転反射体５の回転原点に対応する角度を検出したタイミングにパルス光Ｏｐを発する。
【0055】
周期光受光部５３３は、フォトダイオード（Photo Diode）等を含んで構成され、周期光発光部５３２により発生されたパルス光Ｏｐを受光したタイミングに、第２軸ドライバ基板１７３を介して同期信号Ｓｎを回転制御部４０２に出力する。
【0056】
給電部１５５は、発電コイル５５１と、給電コイル５５２と、を有する。給電部１５５は、電磁誘導により第１軸モータ１５１等に非接触給電する。
【0057】
発電コイル５５１は、電磁誘導により逆起電力を発生し、第１軸モータ１５１、第１軸エンコーダ５３１および第１軸ドライバ基板１６３のそれぞれに給電する。給電コイル５５２は、発電コイル５５１に対向配置され、第２軸ドライバ基板１７３から流れる電流に応じて、電磁誘導により発電コイル５５１に逆起電力を発生させる。
【0058】
給電部１５５は、電磁誘導による非接触給電に限定されず、回転接点により接触給電してもよい。回転接点とは、回転体に配置された金属製リングとブラシを介して、回転体に電気的に接続する構成をいう。
【0059】
基板９１には、回転反射体５、第１軸モータ１５１、第１軸エンコーダ５３１、第１軸ドライバ基板１６３、周期光発光部５３２および発電コイル５５１等が設けられている。回転ステージ１０には、第２軸モータ１５２、第２軸エンコーダ１７２、第２軸ドライバ基板１７３、周期光受光部５３３、給電コイル５５２等が設けられている。
【0060】
第１軸モータ１５１は、回転反射体５を回転させる。第１軸モータ１５１には、ＤＣ（Direct Current）モータまたはＡＣ（Alternating Current）モータ等を適用できる。第１軸エンコーダ５３１は、第１角度検出信号Ｅｎ１を出力する。第１軸エンコーダ５３１は、例えばロータリエンコーダである。
【0061】
第１軸ドライバ基板１６３は、第１軸モータ１５１に駆動信号を供給する電気回路等を含む基板である。第１軸ドライバ基板１６３は、第１角度検出信号Ｅｎ１に基づき、回転反射体５が所定の第１周波数（回転数）で回転するように制御できる。なお、第１周波数は、第１軸ドライバ基板１６３により制御されるため、回転制御部４０２の制御対象ではない。第１軸ドライバ基板１６３は、給電部１５５による給電が開始された場合に、第１軸モータ１５１により回転反射体５の回転を開始させ、給電部１５５による給電が停止された場合に、第１軸モータ１５１により回転反射体５の回転を停止させることができる。
【0062】
第２軸モータ１５２は、ＤＣモータ、ＡＣモータまたはステッピングモータ等の各種モータにより構成できる。第２軸エンコーダ１７２は、ロータリエンコーダ等により構成され、回転ステージ１０の回転角度を検出する。
【0063】
第２軸ドライバ基板１７３は、第２軸モータ１５２に駆動信号を供給する電気回路等を含む実装基板である。第２軸ドライバ基板１７３は、回転制御部４０２からの第２軸制御信号Ｄｒ２に基づき、回転ステージ１０を回転させる。また、第２軸ドライバ基板１７３は、第２軸エンコーダ１７２により検出された回転ステージ１０の第２角度検出信号Ｅｎ２を回転制御部４０２に出力する。
【0064】
回転制御部４０２は、第２角度検出信号Ｅｎ２に基づき、回転ステージ１０の回転を制御する。ここで、回転ステージ１０の回転数である第２周波数は、回転制御部４０２の制御対象である。
【0065】
受発光部１１０は、光源基板１１１と、発光ブロック１１２と、穴あきミラー６と、穴あきミラーホルダ６３と、受光ブロック１１３と、受光部基板１１４と、を含む。
【0066】
光源基板１１１は、制御部１４０からの発光制御信号Ｄｒ１に応じて光源３を発光させる電気回路を含む実装基板である。発光ブロック１１２は、光源３と、光源ホルダ３１と、第１レンズ４と、第１支持部材４０と、を含む。光源ホルダ３１は光源３を保持する部材である。第１支持部材４０は、第１レンズ４を支持する部材である。穴あきミラーホルダ６３は、穴あきミラー６を支持する部材である。
【0067】
受光ブロック１１３は、第２レンズ７と、第２レンズホルダ７１と、５つの受光部８と、受光部ホルダ８０と、を含む。第２レンズホルダ７１は第２レンズ７を保持する部材である。受光部ホルダ８０は５つの受光部８を保持する部材である。
【0068】
受光部基板１１４は、５つの受光部８から得られる第１信号Ｓに所定の処理を実行した後の第２信号Ｕを制御部１４０に出力する電気回路を含む実装基板である。受光部基板１１４は、第１信号Ｓに所定の処理を実行することにより、第１信号Ｓから後段の制御部１４０によるデータ処理が可能な第２信号Ｕを得ることができる。但し、第１信号Ｓ自体が、後段の制御部１４０によるデータ処理が可能な信号であってもよい。
【0069】
制御部１４０は、測距装置１００全体の動作を制御する。制御部１４０は、電気回路または電子回路等を有する制御回路基板を含む。制御部１４０は、例えば背面パネル２２等に設置される。この制御回路基板は、回転反射体５および回転ステージ１０が回転しても動かない。
【0070】
制御部１４０は、受発光部１１０および照射部１２０のそれぞれに電気的に接続しており、信号およびデータを相互に送受可能である。また制御部１４０は、サービスロボットを制御可能な外部装置３００に通信可能に接続している。本実施形態では、回転制御部４０２は、制御部１４０内に限らず、制御部１４０の外部に設けられていてもよい。
【0071】
制御部１４０は、例えば外部装置３００からの測距制御信号Ｃｔに応じて発光制御信号Ｄｒ１を出力し、光源基板１１１に実装された光源３を発光させる。５つの光Ｌ１それぞれが走査される５つの走査光Ｌ２は、出射窓１３０を透過して、測距装置１００から外部に向けて照射される。
【0072】
出射窓１３０は、光Ｌ０の波長に対して光透過性を有するガラス材料または樹脂材料を含んで構成されている。出射窓１３０は、測距装置１００が装置全体を覆う不透明な外装カバーを備える場合に、走査光Ｌ２を透過して出射させる窓として機能する。
【0073】
走査光Ｌ２が物体２００により反射または散乱された５つの戻り光Ｒは、出射窓１３０を透過して回転反射体５の光反射面５１に入射する。５つの戻り光Ｒは、光反射面５１により反射され、穴あきミラー６のミラー面により５つの受光部８に向けて反射される。
【0074】
５つの戻り光Ｒは、第２レンズ７により集光されながら５つの受光部８にそれぞれ入射する。５つの受光部８は、５つの戻り光Ｒに基づいて、５つの走査光Ｌ２の走査角度ごとでの第１信号Ｓを出力する。受光部基板１１４は、５つの受光部８から入力した５つの第１信号Ｓに所定の処理を実行した後の第２信号Ｕを制御部１４０に出力する。
【0075】
測距装置１００は、例えば、サービスロボットが搭載するバッテリから供給される電力により駆動される。但し、測距装置１００は、測距装置１００自身が搭載するバッテリから電力供給されてもよい。またサービスロボットは、商用電源からケーブルを用いて給電されてもよい。
【0076】
【0077】
図６に示すように、回転ステージ１０は、回転可能な回転部１０ａと、回転不能な固定部１０ｂと、を含んで構成される。周期光発光部５３２は、回転部１０ａにおける載置面１０１に設けられた発光基板５３２ａに実装される。周期光受光部５３３は、固定部１０ｂに設けられた受光基板５３３ａに実装される。
【0078】
周期光発光部５３２は、発光基板５３２ａに入力される第１角度検出信号Ｅｎ１に応じて、周期光発光部５３２に対向配置された周期光受光部５３３に向けてパルス光Ｏｐを発する。周期光受光部５３３によるパルス光Ｏｐの受光信号は、受光基板５３３ａにより二値信号に変換され、同期信号Ｓｎとして回転制御部４０２に出力される。
【0079】
＜制御部１４０のハードウェア構成例＞
図７は、制御部１４０のハードウェア構成を例示するブロック図である。なお、図７において、破線のブロックで示した構成部は、アナログ電気回路を含むＰＷＢ（Printed Wired Board）を表している。
図７は、制御部１４０のハードウェア構成を例示するブロック図である。なお、図７において、破線のブロックで示した構成部は、アナログ電気回路を含むＰＷＢ（Printed Wired Board）を表している。
【0080】
図７に示すように、制御部１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４１と、Ｄｉｇｉｐｏｔ（Digital potentiometer）１４２と、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１４３と、電力生成回路１４４と、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｘ１４５と、回転角検出回路１４６と、メモリ１４７と、を有する。これらは、システムバスを介して相互に通信可能に接続している。
【0081】
ＣＰＵ１４１は、測距装置１００全体の動作を制御するプロセッサである。ＣＰＵ１４１は、Ｄｉｇｉｐｏｔ１４２を介して、受光部基板１１４へのバイアス電圧供給と、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）１１５への電力供給と、をそれぞれ制御する。ＣＰＵ１４１は、光源基板１１１から入力されるＡＰＣ（Automatic Power Control）信号ＡＰＣ Ｓｉｇ．に基づいて制御信号Ｓ／Ｈ／Ｒｅｓｅｔを、ＦＰＧＡ１４３を介して光源基板１１１に出力する。ＣＰＵ１４１は、制御信号Ｓ／Ｈ／Ｒｅｓｅｔを出力することで、光源基板１１１に実装された光源３の発光を制御する。
【0082】
Ｄｉｇｉｐｏｔ１４２は、デジタル制御のポテンショメータである。
【0083】
ＦＰＧＡ１４３は、主に、受光部基板１１４から入力される５つの第２信号Ｕに基づき、物体までの距離に関する情報（以下、距離情報という）を演算により取得する。また、ＦＰＧＡ１４３は、制御信号ＦＩＲＥをＰＬＤ１１５に出力することにより、ＰＬＤ１１５の動作を制御できる。
【0084】
電力生成回路１４４は、外部電源からＰＯＷＥＲ Ｉ／Ｆ（Interface）３０１を介して入力される電力から発電コイル５５１に供給するための一次電力を生成する電気回路である。電力生成回路１４４により生成された一次電力は、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｘ１４５を介して発電コイル５５１に供給される。
【0085】
Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｘ１４５は、発電コイル５５１に一次電力を無線供給する送信器である。Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｘ１４５から供給される一次電力に応じて発電コイル５５１および給電コイル５５２で発生される電力は、受信器であるＷｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｘ１４５を介して第１軸モータ１５１に供給される。
【0086】
回転角検出回路１４６は、第１軸エンコーダ５３１から出力される第１角度検出信号Ｅｎ１から第１軸モータ１５１の回転角度を検出する。また回転角検出回路１４６は、第２軸エンコーダ１７２から出力される第２角度検出信号Ｅｎ２から第２軸モータ１５２の回転角度を検出する。
【0087】
メモリ１４７は、ＲＯＭ（Read Only Memor）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性メモリ、またはＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリを含む。メモリ１４７は、プログラム、データ等を格納できる。
【0088】
＜受光部基板１１４のハードウェア構成例＞
図８は、受光部基板１１４のハードウェア構成を例示するブロック図である。受光部基板１１４には、受光部８と、処理回路４１１と、温度センサ４１２と、が実装されている。
図８は、受光部基板１１４のハードウェア構成を例示するブロック図である。受光部基板１１４には、受光部８と、処理回路４１１と、温度センサ４１２と、が実装されている。
【0089】
受光部８には、電力生成回路１４４から駆動電圧が供給される。電力生成回路１４４は、ＤＣＤＣ（Direct Current to Direct Current）ブーストコンバータ４４１と、Ｄｉｇｉｐｏｔ４４２と、を含む。電力生成回路１４４は、外部電源から供給される例えば１２Ｖの直流電圧をＤＣＤＣブーストコンバータ４４１により所定の直流電圧に変換し、Ｄｉｇｉｐｏｔ４４２を介して受光部８に供給する。
【0090】
処理回路４１１は、過負荷回復機能を有し、受光部８からの第１信号Ｓに所定の処理を実行した後の第２信号Ｕを出力する電気回路である。処理回路４１１は、Ｔ／Ｉアンプ（Transimpedance Amplifier）８１１と、ゲインアンプ８１２と、コンパレータ８１３と、を含む。
【0091】
Ｔ／Ｉアンプ８１１は、受光部８が受光した戻り光の光強度に応じた電流信号である第１信号Ｓを電圧信号に変換し、ゲインアンプ８１２に出力する。ゲインアンプ８１２は、Ｔ／Ｉアンプ８１１から入力される電圧信号を所定の電圧に増幅し、コンパレータ８１３に出力する。コンパレータ８１３は、ゲインアンプ８１２から入力される電圧信号を閾値ｔｈと比較することで二値化処理し、二値化処理結果に対応する第２信号ＵをＦＰＧＡ１４３に出力する。Ｔ／Ｉアンプ８１１、ゲインアンプ８１２およびコンパレータ８１３それぞれにより実行される処理、並びにこれらの２以上の組合せにより実行される処理は、第１信号Ｓから第２信号Ｕを得るための所定の処理に対応する。但し、この所定の処理は、これらに限定されるものではなく、Ｔ／Ｉアンプ８１１、ゲインアンプ８１２およびコンパレータ８１３による処理以外の処理が追加または置換されてもよい。
【0092】
温度センサ４１２は、受光部基板１１４上の温度を検出し、検出値をＦＰＧＡ１４３に出力する。温度センサ４１２による温度の検出値は、測距装置１００による測距結果の補正等に用いられる。
【0093】
ＦＰＧＡ１４３は、ＴＤＣ（Time-to-Digital Converter）コントローラ４３１を含む。ＴＤＣコントローラ４３１は、第２信号Ｕを受光時刻に関するデジタル信号に変換する電気回路を含む。ＦＰＧＡ１４３は、ＴＤＣコントローラ４３１による第２信号Ｕの変換値と、照射部１２０による走査光Ｌ２の照射時刻に関する照射信号Ｍと、ＴＤＣコントローラ４３１から入力される受光時刻に関するデジタル信号と、を用いて、物体までの距離情報を演算により取得できる。
【0094】
＜制御部１４０の機能構成例＞
図９は、制御部１４０の機能構成の一例を説明するブロック図である。制御部１４０は、可変部４０１と、回転制御部４０２と、発光制御部４０３と、距離情報取得部４０４と、出力部４０５と、を有する。回転制御部４０２は、第１軸回転制御部４２１と、第２軸回転制御部４２２と、停止制御部４２３と、を有する。
図９は、制御部１４０の機能構成の一例を説明するブロック図である。制御部１４０は、可変部４０１と、回転制御部４０２と、発光制御部４０３と、距離情報取得部４０４と、出力部４０５と、を有する。回転制御部４０２は、第１軸回転制御部４２１と、第２軸回転制御部４２２と、停止制御部４２３と、を有する。
【0095】
可変部４０１、回転制御部４０２、発光制御部４０３、距離情報取得部４０４および出力部４０５の各機能は、図７に示したＦＰＧＡ１４３等により実現される。あるいは、これら各機能の少なくとも一部は、図７に示したＣＰＵ１４１がメモリ１４７に格納されたプログラムに規定された処理を実行することにより実現されてもよい。また、これら各機能の少なくとも一部は、複数の回路または複数のソフトウェアによって実現されてもよい。これら各機能の少なくとも一部は、外部装置３００等の制御部１４０以外の構成部により実現されてもよいし、制御部１４０と制御部１４０以外の構成部との分散処理により実現されてもよい。
【0096】
可変部４０１は、以下の式（１）および式（２）における定数αを変更することにより、回転ステージ１０の回転周波数である第２周波数ｆｈを変化させる。
ｆｈ＝Ｍ×ｆｖ／（Ｎ＋α） ・・・（１）
０＜｜α｜＜１ ・・・（２）
ｆｈ＝Ｍ×ｆｖ／（Ｎ＋α） ・・・（１）
０＜｜α｜＜１ ・・・（２）
【0097】
式（１）において、Ｎは、回転ステージ１０の１回転中に第１軸Ａ１と交差する方向に走査される５つの走査光Ｌ２によって形成される走査線の数を表す。ｆｖは回転反射体５の回転周波数である第１周波数を表す。Ｍは、回転反射体５の一回転周期中に、Ｚ方向に走査される５つの走査光Ｌ２によって形成される走査線の数を表す。ｍ面の回転反射体５であればＭ＝ｍである。回転反射体５に代えて揺動ミラー（往復ミラー）を用いる場合にはＭ＝２となる。
【0098】
可変部４０１は、測距装置１００に設けられた操作部等の外部からの設定入力情報Ｓｅに応じて定数αを変更することができる。
【0099】
第１軸回転制御部４２１は、給電部１５５に給電制御信号Ｓｔを出力し、給電部１５５から第１軸モータ１５１への給電を開始させることにより、第１軸モータ１５１に回転を開始させる。また第１軸回転制御部４２１は、給電部１５５に給電制御信号Ｓｔを出力し、給電部１５５から第１軸モータ１５１への給電を停止させることにより、第１軸モータ１５１に回転を停止させる。第１軸回転制御部４２１は、第１軸モータ１５１の回転の開始および停止のみを制御し、第１軸モータ１５１の回転速度等の制御は行わない。
【0100】
第２軸回転制御部４２２は、同期検出部１５３からの同期信号Ｓｎと、第２軸エンコーダ１７２からの第２角度検出信号Ｅｎ２と、に基づき、第２軸ドライバ基板１７３を用いて回転ステージ１０の回転を制御する。
【0101】
停止制御部４２３は、同期検出部１５３から所定期間、同期信号Ｓｎが出力されない場合に、第２軸モータ１５２による回転ステージ１０の回転を停止させる。
【0102】
発光制御部４０３は、光源基板１１１を用いて光源３に発光制御信号Ｄｒ１を出力することにより、光源３の発光を制御する。また発光制御部４０３は、光源３が発光し、照射部１２０が走査光Ｌ２を照射した時刻に対応する照射信号Ｍを距離情報取得部４０４に出力する。
【0103】
距離情報取得部４０４は、５つの受光部８により受光される５つの戻り光Ｒから得られる５つの第２信号Ｕに基づいて、物体２００との間の距離に関する情報である５つの距離情報Ｄｔを演算により取得する。具体的には、距離情報取得部４０４は、光源３により光Ｌ０が発せられた照射信号Ｍを発光制御部４０３から入力し、この照射信号Ｍから照射時刻ｔ０を取得する。また距離情報取得部４０４は、受光部基板１１４から入力した５つの第２信号Ｕから５つの受光時刻ｔ１を取得する。距離情報取得部４０４は、照射時刻ｔ０と受光時刻ｔ１を用いて５つの時間差Δｔを演算により取得する。距離情報取得部４０４は、以下の式（３）を演算することによって５つの距離情報Ｄｔを取得できる。
Ｄｔ（ｎ）＝ｃ×Δｔ（ｎ）／２ ・・・（３）
Ｄｔ（ｎ）＝ｃ×Δｔ（ｎ）／２ ・・・（３）
【0104】
式（３）において、ｎは、分割光Ｌ１１～Ｌ１５それぞれに対応する自然数である。例えば、Ｄｔ（１）は分割光Ｌ１１に基づき得られる距離情報、Ｄｔ（２）は分割光Ｌ１２に基づき得られる距離情報、Ｄｔ（３）は分割光Ｌ１３に基づき得られる距離情報、Ｄｔ（４）は分割光Ｌ１４に基づき得られる距離情報、Ｄｔ（５）は分割光Ｌ１５に基づき得られる距離情報である。ｃは光速（約３×１０８ｍ／ｓ）を表す。時間差Δｔ（ｎ）は、分割光Ｌ１１～Ｌ１５それぞれに対応する時間差を表している。
【0105】
分割光Ｌ１１～Ｌ１５は、光源３から同時に発せられた光Ｌ０を分割したものであるため、照射時刻ｔ０はいずれも等しい。一方、分割光Ｌ１１～Ｌ１５に基づく５つの戻り光Ｒそれぞれの受光時刻ｔ１は異なる。距離情報取得部４０４は、分割光Ｌ１１～Ｌ１５それぞれに基づく距離情報Ｄｔを並行して演算により取得できる。距離情報取得部４０４は、５つの距離情報Ｄｔを出力部４０５に出力する。
【0106】
出力部４０５は、第１信号Ｓに基づいて得られる物体２００（図５参照）までの距離情報Ｄｔを出力する。本明細書に示す例では、出力部４０５は外部装置３００に距離情報Ｄｔを出力できる。
【0107】
＜制御部１４０による処理例＞
図１０は、制御部１４０による処理の一例を示すフローチャートである。例えば制御部１４０は、測距装置１００に電源が投入され、測距装置１００が起動したタイミングで図１０の処理を開始する。
図１０は、制御部１４０による処理の一例を示すフローチャートである。例えば制御部１４０は、測距装置１００に電源が投入され、測距装置１００が起動したタイミングで図１０の処理を開始する。
【0108】
まず、ステップＳ１１において、制御部１４０は、可変部４０１により、走査線間隔またはリフレッシュレートを変更するか否かを判定する。例えば可変部４０１は、測距装置１００の操作部を用いた測距装置１００の操作者による設定入力に基づき、走査線間隔またはリフレッシュレートを変更するか否かを判定できる。
【0109】
ステップＳ１１において、変更しないと判定された場合には（ステップＳ１１、ＮＯ）、制御部１４０は、ステップＳ１４に処理を移行する。一方、変更すると判定された場合には（ステップＳ１１、ＹＥＳ）、制御部１４０は、ステップＳ１２において、可変部４０１により、設定入力情報Ｓｅを受け付ける。
【0110】
続いて、ステップＳ１３において、制御部１４０は、可変部４０１により設定入力情報Ｓｅに応じて定数αを変更する。これにより、上記の式（１）に応じて、第２周波数ｆｈが変化し、走査線間隔およびリフレッシュレートが変更される。
【0111】
続いて、ステップＳ１４において、制御部１４０は、第１軸回転制御部４２１により、給電部１５５から第１軸モータ１５１への給電を開始する。第１軸モータ１５１は、給電部１５５による給電開始に応じて回転を開始することにより、回転反射体５の回転を開始させる。
【0112】
続いて、ステップＳ１５において、制御部１４０は、第２軸回転制御部４２２により、同期検出部１５３からの同期信号Ｓｎと、第２軸エンコーダ１７２からの第２角度検出信号Ｅｎ２と、に基づき、回転ステージ１０の回転を開始させる。以降、回転ステージ１０は、第２軸回転制御部４２２による制御下において回転を続ける。
【0113】
続いて、ステップＳ１６において、制御部１４０は、発光制御部４０３により、光源３に発光制御信号Ｄｒ１を出力することによって、光源３に光Ｌ０を発光させる。以降、光源３は、発光制御部４０３により光源３の発光を停止するまで、所定の発光周期でパルス状の光Ｌ０の発光を継続して行う。
【0114】
続いて、ステップＳ１７において、制御部１４０は、受光部基板１１４から出力される５つの第２信号Ｕを入力する。
【0115】
続いて、ステップＳ１８において、制御部１４０は、距離情報取得部４０４により、光源３により光Ｌ０が発せられたことを示す照射信号Ｍを発光制御部４０３から入力し、照射信号Ｍから照射時刻ｔ０を取得する。また制御部１４０は、距離情報取得部４０４により、受光部基板１１４から入力した５つの第２信号Ｕから５つの受光時刻ｔ１を取得する。距離情報取得部４０４は、照射時刻ｔ０と５つの受光時刻ｔ１を用いて５つの時間差Δｔを演算により取得する。
【0116】
続いて、ステップＳ１９において、制御部１４０は、距離情報取得部４０４により、５つの時間差Δｔを用いて上記の式（３）を演算することによって、５つの距離情報Ｄｔを取得する。
【0117】
続いて、ステップＳ２０において、制御部１４０は、出力部４０５により、距離情報取得部４０４により取得された距離情報Ｄｔを外部装置３００に出力する。
【0118】
続いて、ステップＳ２１において、制御部１４０は、停止制御部４２３により、同期検出部１５３からの同期信号Ｓｎが出力されない期間が所定の期間閾値以下であるか否かを判定する。
【0119】
ステップＳ２１において、期間閾値以下ではないと判定された場合には（ステップＳ２１、ＮＯ）、制御部１４０は、ステップＳ２３に処理を移行する。一方、期間閾値以下であると判定された場合には（ステップＳ２１、ＹＥＳ）、制御部１４０は、ステップＳ２２において、測距装置１００による測距を終了するか否かを判定する。例えば、制御部１４０は、測距装置１００の操作部を用いた操作者の操作入力に基づき測距を終了するか否かを判定できる。
【0120】
ステップＳ２２において、終了しないと判定した場合には（ステップＳ２２、ＮＯ）、制御部１４０は、ステップＳ１６以降の処理を再度行う。一方、終了すると判定した場合には（ステップＳ２２、ＹＥＳ）、制御部１４０は、ステップＳ２３において、第２軸回転制御部４２２により回転ステージ１０の回転を停止させるとともに、発光制御部４０３により光源３の発光を停止させる。
【0121】
続いて、ステップＳ２３において、制御部１４０は、第１軸回転制御部４２１により、給電部１５５から第１軸モータ１５１への給電を停止させることにより、第１軸モータ１５１に回転を停止させる。第１軸モータ１５１は、給電部１５５による給電停止に応答して回転を停止し、回転反射体５の回転を停止させる。
【0122】
以上のようにして、制御部１４０は、測距装置１００の動作を制御し、測距処理を行うことができる。
【0123】
［第１実施形態］
次に、第１実施形態に係る測距装置について説明する。なお、上述した実施形態と同じ構成部には同じ符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この点は、以降における他の実施形態においても同様とする。
次に、第１実施形態に係る測距装置について説明する。なお、上述した実施形態と同じ構成部には同じ符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この点は、以降における他の実施形態においても同様とする。
【0124】
測距装置では、測距精度を高くするために、測距装置が照射する光の平行度を高くすることが求められる。照射光の平行度を高くすることで、例えば照射光が広がることを低減して遠方まで光を照射でき、遠方に存在する物体からの戻り光の光量を大きくすることができる。戻り光の光量が大きくなることで、戻り光に基づく信号のＳＮ（Signal-Noise）比を高くし、測距装置の測距精度を高くすることができる。照射光の平行度を高くする観点では、第１レンズからの出射光の広がり角度を調整するために、光源と、該光源からの光を透過する第１レンズと、の間の距離を高精度に調整可能であることが求められる。本実施形態に係る測距装置は、光源と、該光源からの光を透過する第１レンズと、の間の距離を高精度に調整可能である点が、上述した実施形態に係る測距装置１００と主に異なる。
【0125】
また、測距装置の大型化を防ぎつつ、照射光の光強度を高くする観点では、測距装置の光源として半導体レーザを用いることが好ましい。しかしながら、半導体レーザは、出射光の広がり角度が大きく、かつ出射光の広がり角度が出射光の光軸と直交する複数の方向ごとで異なる広がり角度の異方性を有する。特に、光強度が高い光を出射可能な高出力レーザ光源では、高出力レーザ光源を点光源として扱えないほど、広がり角度の異方性が顕著になる。本実施形態に係る測距装置は、光源からの出射光における広がり角度の異方性を高精度に補正可能である点が、上述した実施形態に係る測距装置１００と主に異なる。
【0126】
＜発光ブロック１１２の構成例＞
図１１～１６を参照して、本実施形態に係る測距装置１００ａが有する発光ブロック１１２ａの構成について説明する。図１１～１３は、発光ブロック１１２ａの構成の一例を示す図である。図１１は断面図、図１２は分解斜視図、図１３は図１２における領域XIIIの拡大斜視図である。図１１の断面図は、発光ブロック１１２ａが有する第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１を含み、ＹＺ平面に沿った仮想平面で切断した発光ブロック１１２ａの断面を示している。図１４～１６は、第１支持部材４０ａの構成の一例を示す図である。図１４は、第１支持部材４０ａの外観の一例を示す斜視図である。図１５は、図１４の第１支持部材４０ａの分解斜視図である。図１６は、リング部材ＲＧを取り除いた状態における図１４の第１支持部材４０ａの上面図である。
図１１～１６を参照して、本実施形態に係る測距装置１００ａが有する発光ブロック１１２ａの構成について説明する。図１１～１３は、発光ブロック１１２ａの構成の一例を示す図である。図１１は断面図、図１２は分解斜視図、図１３は図１２における領域XIIIの拡大斜視図である。図１１の断面図は、発光ブロック１１２ａが有する第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１を含み、ＹＺ平面に沿った仮想平面で切断した発光ブロック１１２ａの断面を示している。図１４～１６は、第１支持部材４０ａの構成の一例を示す図である。図１４は、第１支持部材４０ａの外観の一例を示す斜視図である。図１５は、図１４の第１支持部材４０ａの分解斜視図である。図１６は、リング部材ＲＧを取り除いた状態における図１４の第１支持部材４０ａの上面図である。
【0127】
図１１～１３に示すように、発光ブロック１１２ａは、光源３と、第１レンズ４ａと、第１支持部材４０ａと、円環状部材４０１０と、第２支持部材４０２０と、距離規定部材４０３０と、第３支持部材４０４０と、を有する。
【0128】
第１レンズ４ａは、光源ホルダ３１により支持された光源３からの光を透過する。第１支持部材４０ａは、第１のネジ部４００１を外側に含み、第１レンズ４ａを内側に支持する筒状の部材である。円環状部材４０１０は、上面視において、第２のネジ部４０１１を内側に含み、第１のネジ部４００１と第２のネジ部４０１１を結合させることで、第１支持部材４０ａを第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１に沿う方向に移動させる。円環状部材４０１０は、その外周面に、円周方向に沿って複数の凹部４０１３が形成されている（図１２を参照）。第２支持部材４０２０は、第１支持部材４０ａを支持するとともに、第１のネジ部４００１と第２のネジ部４０１１との結合による第１支持部材４０ａの光軸ＬＡ１回りの回転を規制する。図１１に示す例では、第２支持部材４０２０は、第１支持部材４０ａを内側に支持する。
【0129】
距離規定部材４０３０は、第２支持部材４０２０と円環状部材４０１０との間に配置され、第２支持部材４０２０と円環状部材４０１０との間の距離を所定の距離にするために用いられる。第３支持部材４０４０は、円環状部材４０１０を支持するために用いられる。
【0130】
第１支持部材４０ａおよび円環状部材４０１０は、光源３からの光のピーク波長に対して光吸収性を有する樹脂材料等を含んで構成される。なお、本明細書において、光吸収性は、９０％以上の光吸収率を有すること、換言すると１０％未満の光透過率を有することをいう。
【0131】
光源３と第１レンズ４ａとの間の距離の調整は、例えば、調整作業者が円環状部材４０１０を利用して、第１支持部材４０ａを第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１に沿う方向に移動させることにより行われる。調整作業者は、図１２に示す円環状部材４０１０の凹部４０１３に嵌合可能な突起を含む治具を用い、該突起を凹部４０１３に嵌合させた状態で、治具を円環状部材４０１０の円周方向に動かす。治具の動きに応じて、円環状部材４０１０は、その円環軸回りに回転する。第１のネジ部４００１が円環状部材４０１０の第２のネジ部４０１１と結合（例えば螺合）している第１支持部材４０ａは、円環状部材４０１０の回転に応じて、第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１に沿う方向に移動する。この移動により、第１支持部材４０ａにより支持された第１レンズ４ａは、光軸ＬＡ１に沿う方向に移動する。
【0132】
調整作業者は、第１支持部材４０ａを第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１に沿う方向に移動させることで、光源３と第１レンズ４ａとの間の距離を微調整し、第１レンズ４ａからの出射光の広がり角度を微調整できる。この結果、本実施形態では、平行度が高い出射光を照射可能な測距装置１００ａを提供することができる。なお、上記の調整作業者による手動の調整作業は、回転機構および該回転機構を駆動させる駆動部等を用いて自動で行われてもよい。
【0133】
また、本実施形態では、図１３に示すように、第１支持部材４０ａは、円周方向の異なる位置に設けられた２つの突起４００２（複数の突起）を外側に含む。第２支持部材４０２０は、２つの窪み４０２２（複数の窪み）が内壁に形成された貫通孔４０２１を含む。第２支持部材４０２０は、貫通孔４０２１の内部に第１支持部材４０ａを配置することで第１支持部材４０ａを支持するとともに、２つの窪み４０２２と２つの突起４００２とを嵌合させることにより、第１支持部材４０ａの光軸ＬＡ１回りの回転を規制する。これにより、本実施形態では、第１支持部材４０ａに支持された第１レンズ４ａを光軸ＬＡ１回りに回転させることなく、第１レンズ４ａを光軸ＬＡ１に沿う方向に移動させ、光源３と第１レンズ４ａとの間の距離を微調整することができる。
【0134】
また、本実施形態では、第１支持部材４０ａは突起４００２を２つ含み、第２支持部材は窪み４０２２を２つ含む。２つの突起４００２および２つの窪み４０２２を嵌合させることで、本実施形態では、１つの突起および１つの窪みを嵌合させる場合と比較して、第１レンズ４ａを光軸ＬＡ１回りに回転させることなく、第１レンズ４ａを光軸ＬＡ１に沿う方向に移動させる動作を、安定して行うことができる。なお、突起４００２および窪み４０２２それぞれの数は、２つに限らず、３つ以上であってもよい。また、第１支持部材４０ａの円周方向における突起４００２の位置と、貫通孔４０２１の内壁の円周方向における窪み４０２２の位置は、突起４００２と貫通孔４０２１とが嵌合可能であれば、特に制限されない。
【0135】
図１１、図１４および図１５に示すように、本実施形態では、第１レンズ４ａは、第１シリンドリカルレンズＳＬ１と、第２シリンドリカルレンズＳＬ２と、スペーサ部材ＳＰと、を含む。第１支持部材４０ａは、上面視において、第１シリンドリカルレンズＳＬ１、第２シリンドリカルレンズＳＬ２、およびスペーサ部材ＳＰを内側に支持する。リング部材ＲＧは、第１支持部材４０ａにおける、光源３が位置する側に結合（例えば螺合）し、第１支持部材４０ａにより支持された第１シリンドリカルレンズＳＬ１、第２シリンドリカルレンズＳＬ２、およびスペーサ部材ＳＰを光軸ＬＡ１に沿う方向に押圧することで、これらを第１支持部材４０ａに固定する。
【0136】
第１シリンドリカルレンズＳＬ１は、第１方向の一例であるＸ方向にのみ曲率を有し、光源３からの光を透過する。第２シリンドリカルレンズＳＬ２は、第１方向と直交する第２方向の一例であるＹ方向にのみ曲率を有し、第１シリンドリカルレンズＳＬからの光を透過する。第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２のそれぞれは、光源３からの光のピーク波長に対して透光性を有する樹脂材料またはガラス材料等を含んで構成される。なお、本明細書における透光性は、６０％以上の光透過率を有することをいう。
【0137】
スペーサ部材ＳＰは、第１シリンドリカルレンズＳＬ１と第２シリンドリカルレンズＳＬ２の間において、第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２のそれぞれに接触して配置される。スペーサ部材ＳＰは、光源３からの光のピーク波長に対して光吸収性を有する樹脂材料等を含んで構成される。スペーサ部材ＳＰは、第１シリンドリカルレンズＳＬ１からの光を通過させる通過孔４００３を含むことで、第１シリンドリカルレンズＳＬ１の光を遮ることなく、第２シリンドリカルレンズＳＬ２に到達させることができる。但し、スペーサ部材ＳＰは、光源３からの光のピーク波長に対して透光性を有する樹脂材料またはガラス材料等を含んで構成されてもよい。スペーサ部材ＳＰが透光性を有する場合には、第１シリンドリカルレンズＳＬ１と第２シリンドリカルレンズＳＬ２との間の光路において、光がスペーサ部材ＳＰにより遮られることがないため、スペーサ部材ＳＰは、必ずしも通過孔４００３を含まなくてもよい。
【0138】
本実施形態では、第１シリンドリカルレンズＳＬ１により、光源３からの光をＸ方向にのみ集束または発散させ、第２シリンドリカルレンズＳＬ２により、第１シリンドリカルレンズＳＬ１からの光をＹ方向にのみ集束または発散させる。これにより、本実施形態では、第１レンズ４ａからの出射光におけるＸ方向およびＹ方向それぞれの広がり角度を個別に定めることができるため、光源３からの出射光における広がり角度の異方性を高精度に補正することができる。
【0139】
スペーサ部材ＳＰは、第１シリンドリカルレンズＳＬ１と第２シリンドリカルレンズＳＬ２との間の距離を、簡単な構成で高精度に規定するために用いられる。第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１に沿う方向におけるスペーサ部材ＳＰの厚みは、第１シリンドリカルレンズＳＬ１と第２シリンドリカルレンズＳＬ２との間の距離を規定するために定められている。但し、第１支持部材４０ａによる第１シリンドリカルレンズＳＬ１と第２シリンドリカルレンズＳＬ２の支持方法等により、第１シリンドリカルレンズＳＬ１と第２シリンドリカルレンズＳＬ２との間の距離を規定できれば、測距装置１００ａはスペーサ部材ＳＰを必ずしも有さなくてもよい。
【0140】
図１１に示すように、本実施形態では、測距装置１００ａは、第２シリンドリカルレンズＳＬ２に対し、第１レンズ４ａから光が出射される側に離隔して配置され、第２シリンドリカルレンズを透過する光の一部を通過させる開口４０１２を有する。本実施形態では、開口４０１２により、第１レンズ４ａを透過する光の一部を通過させ、他を遮光することで、第１レンズ４ａから出射された後にグレア光等の迷光となる光を低減できる。第１レンズ４ａを透過する光のうち開口４０１２により遮光される光は、例えば光軸ＬＡ１と略直交する方向に光軸ＬＡ１から所定距離以上離れた位置を通る光である。
【0141】
図１５に示すように、本実施形態では、第１シリンドリカルレンズＳＬ１は、光源３からの光が入射する側に配置される第１面Ｓ１ａと、光源３からの光が出射する側に配置される第２面Ｓ１ｂと、を含む。第２シリンドリカルレンズＳＬ２は、第１シリンドリカルレンズＳＬ１からの光が入射する側に配置される第３面Ｓ２ａと、第１シリンドリカルレンズＳＬ１からの光が出射する側に配置される第４面Ｓ２ｂと、を含む。第１面Ｓ１ａ、第２面Ｓ１ｂ、第３面Ｓ２ａおよび第４面Ｓ２ｂのそれぞれは、第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１に直交する平面部を少なくとも一部に含む。
【0142】
より具体的には、第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２のそれぞれは、光源３が位置する側（－Ｚ方向側）が平坦面であり、光源３が位置する側とは反対側（＋Ｚ方向側）が凸面である、平凸単レンズである。第１シリンドリカルレンズＳＬ１の第１面Ｓ１ａおよび第２シリンドリカルレンズＳＬ２の第３面Ｓ２ａのそれぞれは、ほぼ全体が第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１に直交する平面部である。また、第１シリンドリカルレンズＳＬ１は、Ｘ方向における第２面Ｓ１ｂの両端付近に第１平面部４００４－１を含む。第２シリンドリカルレンズＳＬ２は、Ｙ方向における第４面Ｓ１ｂの両端付近に第２平面部４００４－２を含む。第１平面部４００４－１および第２平面部４００４－２のそれぞれは、第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１に直交する、一部の平面部に対応する。
【0143】
第１面Ｓ１ａ、第２面Ｓ１ｂ、第３面Ｓ２ａおよび第４面Ｓ２ｂのそれぞれに含まれる平面部は、第１支持部材４０ａにより第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２を支持する際に、第１支持部材４０ａにおける平坦な部分に押し当てられる。第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２は、このように押し当てられた状態でリング部材ＲＧにより押圧されることで、その位置および姿勢の変動を低減して、第１支持部材４０ａに支持されることができる。この結果、本実施形態では、第１支持部材４０ａが第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２を安定して支持することができる。
【0144】
図１６に示すように、本実施形態では、第１支持部材４０ａは、内壁４００５に形成され、光軸ＬＡ１に沿う方向に延びる溝４００６を含む。第１支持部材４０ａは、上面視において、第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２のそれぞれにおける１つの側面ＳＳが、第１支持部材４０ａの内壁４００５における溝４００６以外の部分に接触した状態で、第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２を支持する。
【0145】
図１６に示す例では、第１支持部材４０ａは、上面視において、略円形の外形形状を有する。また、第１支持部材４０ａの内壁４００５は、上面視において、第１シリンドリカルレンズＳＬ１の外形形状に応じた略矩形の内壁形状と、第２シリンドリカルレンズＳＬ２の外形形状に応じた略矩形の内壁形状と、を有する。第１シリンドリカルレンズＳＬ１の外形形状に応じた略矩形の内壁形状と、第２シリンドリカルレンズＳＬ２の外形形状に応じた略矩形の内壁形状は、上面視において、それぞれの中心位置が重なるように形成されている。なお、上面視における第１支持部材４０ａの内壁形状は、第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２それぞれの外形形状に合わせて適宜変更できる。
【0146】
溝４００６は、第１シリンドリカルレンズＳＬ１の側面ＳＳに向き合う溝４００６ａと、第２シリンドリカルレンズＳＬ２の側面ＳＳに向き合う溝４００６ｂと、を含む。溝４００６ａは、上面視において、第１シリンドリカルレンズＳＬ１の外形形状に応じた略矩形の内壁形状の４つの角部に対応して４つ形成されている。溝４００６ｂは、上面視において、第２シリンドリカルレンズＳＬ２の外形形状に応じた略矩形の内壁形状の４つの角部に対応して４つ形成されている。
【0147】
溝４００６ａは、光軸ＬＡ１に沿う方向（Ｚ方向）において、第１支持部材４０ａの上面側から、第１シリンドリカルレンズＳＬ１の第１平面部４００４－１が配置される位置までの範囲に形成されている。なお、溝４００６ａの始点位置は、第１支持部材４０ａの上面側の領域において適宜選択できる。光軸ＬＡ１に沿う方向における溝４００６ａの終端に位置して光軸ＬＡ１と略直交する平坦部分に、第１平面部４００４－１が突き当たることで、第１シリンドリカルレンズＳＬ１は、光軸ＬＡ１に沿う方向において位置決めされる。
【0148】
溝４００６ｂは、光軸ＬＡ１に沿う方向において、第１支持部材４０ａの上面側から、第２シリンドリカルレンズＳＬ２の第２平面部４００４－２が配置される位置までの範囲に形成されている。なお、溝４００６ｂの始点位置は、第１支持部材４０ａの上面側の領域において適宜選択できる。光軸ＬＡ１に沿う方向における溝４００６ｂの終端に位置して光軸ＬＡ１と略直交する平坦部分に、第２平面部４００４－２が突き当たることで、第２シリンドリカルレンズＳＬ２は、光軸ＬＡ１に沿う方向において位置決めされる。
【0149】
平面度を高くしにくい内壁４００５の角部の近傍に溝４００６を形成することにより、内壁４００５において、溝４００６以外の部分であって平面度が高い部分に、第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２の側面ＳＳを押し当てることができる。これにより、光軸ＬＡ１と略直交する方向における第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２の位置決めを、高精度に行うことができる。なお、第１シリンドリカルレンズＳＬ１は、４つの側面ＳＳのうちの１つまたは２つの側面ＳＳが、内壁４００５における溝４００６以外の部分に押し当てられてもよい。同様に、第２シリンドリカルレンズＳＬ２は、４つの側面ＳＳのうちの１つまたは２つの側面ＳＳが、内壁４００５における溝４００６以外の部分に押し当てられてもよい。
【0150】
図１６に示すように、本実施形態では、測距装置１００ａは、溝４００６の内部に配置され、第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２のそれぞれを第１支持部材４０ａに固定する接着部材４００７を有する。図１６において、接着部材４００７は、ドットハッチングで示されている。接着部材４００７は、第１シリンドリカルレンズＳＬ１の４つの側面ＳＳのそれぞれに接触するように、４つの溝４００６それぞれの内部に配置される。また、接着部材４００７は、第２シリンドリカルレンズＳＬ２の４つの側面ＳＳのそれぞれに接触するように、４つの溝４００６それぞれの内部に配置される。本実施形態では、接着部材４００７を溝４００６の内部に配置することで、接着部材４００７が濡れ広がることを低減し、第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２のそれぞれを第１支持部材４０ａに安定して固定することができる。
【0151】
また、第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２は、例えば樹脂を射出成形することで製作される。ここで、図１７は、第１シリンドリカルレンズＳＬ１を射出成形する際の金型ＫＧにおける第１シリンドリカルレンズＳＬ１の側面ＳＳとゲートＧＴとの位置関係の一例を説明する図である。図１７は、射出成形時における第１シリンドリカルレンズＳＬ１を、その光軸ＬＡ１１に沿う方向から視た状態を示している。なお、図１７において、上面視とは、第１シリンドリカルレンズＳＬ１をその光軸ＬＡ１１に沿う方向から視ることをいう。
【0152】
図１７において、射出成形の際、金型ＫＧの成形部ＫＧａには、加熱溶融状態にある樹脂がゲートＧＴを通して流し込まれる。成形部ＫＧａに流し込まれた樹脂が冷却されることで、第１シリンドリカルレンズＳＬ１が所定形状に成形される。射出成形終了後に、第１シリンドリカルレンズＳＬ１は金型ＫＧから取り出され、ゲートＧＴに繋がる成形部分が切断される。
【0153】
本実施形態では、第１シリンドリカルレンズＳＬ１は、上面視において、その円筒軸Ｂ１１およびその光軸ＬＡ１１のそれぞれに直交する方向を長手とする長方形形状を有し、ゲートＧＴを通して金型に充填される樹脂を射出成形することにより加工される。第１シリンドリカルレンズＳＬ１における長手に沿う軸である長手軸Ｃ１１と直交する２つの側面ＳＳ１およびＳＳ２のうち一方の側面ＳＳ１は、金型ＫＧを用いて射出成形を行う際にゲートＧＴが位置する側に配置される。
【0154】
成形後の第１シリンドリカルレンズＳＬ１における側面ＳＳ１には、ゲートＧＴに繋がっていた成形部分の凸部が存在する。第１支持部材４０ａにより第１シリンドリカルレンズＳＬ１が支持された際に、この凸部が第１支持部材４０ａの内壁４００５（図１６を参照）に突き当たるように第１シリンドリカルレンズＳＬ１が配置されると、光軸ＬＡ１と略直交する方向において、第１シリンドリカルレンズＳＬ１を高精度に位置決めできない場合がある。
【0155】
本実施形態では、金型ＫＧを用いて射出成形を行う際に、ゲートＧＴが位置する側に側面ＳＳ１が配置されるようにすることで、他方の側面ＳＳ２に凸部を生じさせることなく平坦にして第１シリンドリカルレンズＳＬ１を加工できる。第１支持部材４０ａの内壁４００５に側面ＳＳ２が突き当たるように、第１支持部材４０ａによって第１シリンドリカルレンズＳＬ１を支持することで、本実施形態では、第１シリンドリカルレンズＳＬ１を高精度に位置決めできる。なお、図１６に示した構成および配置は、第２シリンドリカルレンズＳＬ２にも適用でき、同様の作用効果を得ることができる。
【0156】
＜第１レンズ４と第２レンズ７の関係＞
図１８は、本実施形態における第１レンズ４と第２レンズ７の関係を説明する図である。図１８は、測距装置１００ａにおいて、第１レンズ４周辺の構成と第２レンズ７周辺の構成を抜き出して示している。
図１８は、本実施形態における第１レンズ４と第２レンズ７の関係を説明する図である。図１８は、測距装置１００ａにおいて、第１レンズ４周辺の構成と第２レンズ７周辺の構成を抜き出して示している。
【0157】
図１８において、光源３からの光Ｌ０は、第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２を透過した後、物体が存在し得る方向に照射される。物体からの戻り光Ｒは、第２レンズ７を透過して受光部８の受光面８００に入射する。光軸ＬＡ２は、第２レンズ７の光軸を表している。
【0158】
本実施形態では、第２レンズ７から受光面８００へ入射する戻り光Ｒの最大入射角度をθ、受光面８００の最小幅をｄ、第２レンズ７の焦点距離をｆ、とした場合に、第１レンズ４ａを出射する光の最大広がり角度は、次の式（４）を満足するように定められている。
θ＝ｔａｎ－１｛ｄ／（２×ｆ）｝ ・・・ （４）
θ＝ｔａｎ－１｛ｄ／（２×ｆ）｝ ・・・ （４）
【0159】
第１レンズ４ａを出射する光の最大広がり角度は、例えば、第１シリンドリカルレンズＳＬ１および第２シリンドリカルレンズＳＬ２の形状や、第１シリンドリカルレンズＳＬ１と第２シリンドリカルレンズＳＬ２との間の距離等によって決定される。
【0160】
本実施形態では、上記式（４）を満足するように、第１レンズ４ａを出射する光の最大広がり角度を定めることで、戻り光Ｒのうち、受光面８００に入射せずに損失となる光を低減できる。これにより、本実施形態では、受光面８００への戻り光Ｒの入射効率が高い測距装置１００ａを提供することができる。なお、上面視における受光面８００の形状が略円形である場合には、受光面８００の最小幅ｄは、受光面８００の直径である。上面視における受光面８００の形状が略楕円形である場合には、受光面８００の最小幅ｄは、受光面８００の短軸の長さである。上面視における受光面８００の形状が略正方形である場合には、受光面８００の最小幅ｄは、受光面８００の一辺の長さである。上面視における受光面８００の形状が長辺と短辺とを含む略長方形である場合には、受光面８００の最小幅ｄは、受光面８００における短辺の長さである。なお、ここでの上面視は、受光面８００の法線方向から受光面８００を視ることをいう。
【0161】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る測距装置について説明する。本実施形態に係る測距装置は、弾性部を含み、円環状部材に接触して配置される固定部材を有する。第２支持部材は、第１支持部材により支持された第１レンズの光軸と交差する方向に円環状部材および固定部材を挿入可能に形成された穴部を含む。固定部材および円環状部材は、穴部に挿入された固定部材における弾性部の弾性を利用して第２支持部材に固定される。これらの点が第１実施形態に係る測距装置１００ａと異なる。
次に、第２実施形態に係る測距装置について説明する。本実施形態に係る測距装置は、弾性部を含み、円環状部材に接触して配置される固定部材を有する。第２支持部材は、第１支持部材により支持された第１レンズの光軸と交差する方向に円環状部材および固定部材を挿入可能に形成された穴部を含む。固定部材および円環状部材は、穴部に挿入された固定部材における弾性部の弾性を利用して第２支持部材に固定される。これらの点が第１実施形態に係る測距装置１００ａと異なる。
【0162】
＜発光ブロック１１２ｂの構成例＞
図１９および図２０は、本実施形態に係る測距装置１００ｂが有する発光ブロック１１２ｂの構成の一例を示す図である。図１９は断面図、図２０は斜視図である。図１９の断面図は、発光ブロック１１２ｂが有する第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１を含み、ＹＺ平面に沿った仮想平面で切断した発光ブロック１１２ｂの断面を示している。
図１９および図２０は、本実施形態に係る測距装置１００ｂが有する発光ブロック１１２ｂの構成の一例を示す図である。図１９は断面図、図２０は斜視図である。図１９の断面図は、発光ブロック１１２ｂが有する第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１を含み、ＹＺ平面に沿った仮想平面で切断した発光ブロック１１２ｂの断面を示している。
【0163】
図１９および図２０に示すように、測距装置１００ｂは、固定部材４０５０と、第２支持部材４０２０ｂと、を有する点が第１実施形態と異なる。固定部材４０５０は、円環状部材４０１０に接触して配置される。固定部材４０５０は、第２支持部材４０２０ｂと円環状部材４０１０との間の距離を所定の距離にするために用いられる。また固定部材４０５０は、円環状部材４０１０を第２支持部材４０２０ｂに固定するために用いられる。第２支持部材４０２０ｂは、円環状部材４０１０と固定部材４０５０とを支持する。図１９において、光源３は、光源基板１１１に実装された状態で、光源ホルダ３１に支持されている。光源ホルダ３１は、光源３からの光が第１レンズ４ａに入射できるように、第２支持部材４０２０ｂに固定されている。
【0164】
図２０に示すように、第２支持部材４０２０ｂは、穴部４０２３と、下方開口４０２４と、を含む。穴部４０２３は、第１支持部材４０ａにより支持された第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１と交差する方向に円環状部材４０１０および固定部材４０５０を挿入可能に形成されている。図２０に示す例では、第１支持部材４０ａにより支持された第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１と交差する方向は、Ｘ方向に対応する。下方開口４０２４は、第１支持部材４０ａに支持された第１レンズ４ａを透過した光が通過する部分である。第１レンズ４ａを透過した光は、下方開口４０２４を通って第２支持部材４０２０ｂから出射する。
【0165】
＜発光ブロック１１２ｂの組立方法例＞
図２１～２７は、発光ブロック１１２ｂの組立方法の一例を示す図である。図２１は発光ブロック１１２ｂの組立前の状態を示す図である。図２２は第１工程、図２３は第２工程、図２４は第３工程、図２５は第４工程、をそれぞれ示す図である。図２６は、第３組立工程における固定部材４０５０の挿入前の状態を示す図である。図２７は、第３組立工程における固定部材４０５０の挿入後の状態を示す図である。
図２１～２７は、発光ブロック１１２ｂの組立方法の一例を示す図である。図２１は発光ブロック１１２ｂの組立前の状態を示す図である。図２２は第１工程、図２３は第２工程、図２４は第３工程、図２５は第４工程、をそれぞれ示す図である。図２６は、第３組立工程における固定部材４０５０の挿入前の状態を示す図である。図２７は、第３組立工程における固定部材４０５０の挿入後の状態を示す図である。
【0166】
まず、組立前の状態では、図２１に示すように、光源３、第１支持部材４０ａ、固定部材４０５０、円環状部材４０１０、第２支持部材４０２０ｂは、それぞれ離隔している。
【0167】
続いて、第１組立工程では、図２２に示すように、円環状部材４０１０は、第２支持部材４０２０ｂの穴部４０２３の内部に挿入される。
【0168】
続いて、第２組立工程では、図２３に示すように、円環状部材４０１０は、第１レンズ４ａを透過した光が下方開口４０２４を通って第２支持部材４０２０ｂから出射できるように位置決めされる。
【0169】
続いて、第３組立工程では、図２４に示すように、固定部材４０５０は、第２支持部材４０２０ｂの穴部４０２３の内部に挿入される。図２６および図２７に示すように、固定部材４０５０は、弾性部４０５１を含む。穴部４０２３の内部に挿入された固定部材４０５０は、弾性部４０５１がその弾性により穴部４０２３の内壁を押すことで、第２支持部材４０２０ｂに固定される。また固定部材４０５０は円環状部材４０１０に接触している。このため、固定部材４０５０は、自身が穴部４０２３に固定されることで、円環状部材４０１０を第２支持部材４０２０ｂに固定することができる。換言すると、固定部材４０５０および円環状部材４０１０は、穴部４０２３に挿入された固定部材４０５０の弾性を利用して第２支持部材４０２０ｂに固定される。円環状部材４０１０は、第１レンズ４ａを透過した光が下方開口４０２４を通って第２支持部材４０２０ｂから出射できるように位置決めされた状態で、固定部材４０５０により第２支持部材４０２０ｂに固定される。
【0170】
続いて、第４組立工程では、図２５に示すように、第１支持部材４０ａは、第２支持部材４０２０ｂに固定される。その後、光源３を保持した光源ホルダ３１が第２支持部材４０２０ｂに固定されることで、発光ブロック１１２ｂの組立が完了する。
【0171】
＜測距装置１００ｂの作用効果＞
以上説明したように、測距装置１００ｂでは、円環状部材４０１０と固定部材４０５０を、第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１と交差する方向に第２支持部材４０２０ｂの穴部４０２３に挿入し、円環状部材４０１０の弾性を利用して、第２支持部材４０２０ｂに固定できる。これにより、発光ブロック１１２ｂの組立が行いやすくなり、測距装置１００ｂの生産性を向上させることができる。
以上説明したように、測距装置１００ｂでは、円環状部材４０１０と固定部材４０５０を、第１レンズ４ａの光軸ＬＡ１と交差する方向に第２支持部材４０２０ｂの穴部４０２３に挿入し、円環状部材４０１０の弾性を利用して、第２支持部材４０２０ｂに固定できる。これにより、発光ブロック１１２ｂの組立が行いやすくなり、測距装置１００ｂの生産性を向上させることができる。
【0172】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形または変更が可能である。
【0173】
実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係をこれに限定するものではない。
【0174】
実施形態に係る測距装置は、サービスロボットに限らず、自動車、飛行体等の移動体に搭載され、移動体の周囲に存在する物体を認識する用途等において使用可能である。
【符号の説明】
【0175】
１…台部、２…保持部、３…光源、４、４ａ…第１レンズ、５…回転反射体、６…穴あきミラー、７…第２レンズ、８…５つの受光部、８１、８２、８３、８４、８５…受光部、８００…受光面、９…イケール、１０…回転ステージ、１０ａ…回転部、１０ｂ…固定部、１１…結合部材、２１…天井パネル、２２…背面パネル、３１…光源ホルダ、４０、４０ａ…第１支持部材、４１…光分割部材、５１…光反射面、６１…貫通孔、６２…ミラー面、６３…穴あきミラーホルダ、７１…第２レンズホルダ、９１…基板、１００、１００ａ、１００ｂ…測距装置、１０１…載置面、１０２…ベアリング、１０３…マグネット、１０４…モータコア、１１０…受発光部、１１１…光源基板、１１２、１１２ａ、１１２ｂ…発光ブロック、１１３…受光ブロック、１１４…受光部基板、１１５…ＰＬＤ、１２０…照射部、１３０…出射窓、１４０…制御部、１４１…ＣＰＵ、１４２…Ｄｉｇｉｐｏｔ、１４３…ＦＰＧＡ、１４４…電力生成回路、１４５…Ｗｉｒｗｌｅｓｓ Ｔｘ、１４６…回転角検出回路、１４７…メモリ、３０１…ＰＯＷＥＲ Ｉ／Ｆ、４０１…可変部、４０２…回転制御部、４０３…発光制御部、４０４…距離情報取得部、４０５…出力部、４１１…処理回路、４１２…温度センサ、４２１…第１軸回転制御部、４２２…第２軸回転制御部、４２３…停止制御部、４３１…ＴＤＣコントローラ、４４１…ＤＣＤＣブーストコンバータ、４４２…Ｄｉｇｉｐｏｔ、１５０…駆動部、１５１…第１軸モータ、１５２…第２軸モータ、１５３…同期検出部、１５５…給電部、１６３…第１軸ドライバ基板、１７２…第２軸エンコーダ、１７３…第２軸ドライバ基板、２００…物体、３００…外部装置、５３１…第１軸エンコーダ、５３２…周期光発光部、５３２ａ…発光基板、５３３…周期光受光部、５３３ａ…受光基板、５５１…発電コイル、５５２…給電コイル、５５３…Ｗｉｒｅｌｅｓｓ、８１１…Ｔ／Ｉアンプ、８１２…ゲインアンプ、８１３…コンパレータ、４００１…第１のネジ部、４００２…突起、４００３…通過孔、４００４－１…第１平面部、４００４－２…第２平面部、４００５…内壁、４００６…溝、４００７…接着部材、４０１０…円環状部材、４０１１…第２のネジ部、４０１２…開口、４０１３…凹部、４０２０、４０２０ｂ…第２支持部材、４０２１…貫通孔、４０２２…窪み、４０２３…穴部、４０２４…下方開口、４０３０…距離規定部材、４０４０…第３支持部材、４０５０…固定部材、４０５１…弾性部、Ｒｘ、Ａ１…第１軸、Ａ１１…第１軸回転方向、Ａ２…第２軸、Ａ２１…第２軸回転方向、Ｌ０…光、Ｌ１…５つの光、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５…分割光、Ｌ２…走査光、Ｒ…戻り光、Ｄｒ１…発光制御信号、Ｄｒ２…第２軸制御信号、Ｃｔ…測距制御信号、Ｄｔ…距離情報、Ｇ１～Ｇ５…グラフ、Ｍ…照射信号、Ｓ…第１信号、Ｕ…第２信号、Ｓｎ…同期信号、Ｓｔ…給電制御信号、Ｅｎ１…第１角度検出信号、Ｅｎ２…第２角度検出信号、Ｏｐ…パルス光、ｔ０…照射時刻、ｔ１…受光時刻、Δｔ…時間差、ＳＬ１…第１シリンドリカルレンズ、Ｓ１ａ…第１面、Ｓ１ｂ…第２面、ＳＬ２…第２シリンドリカルレンズ、Ｓ２ａ…第３面、Ｓ２ｂ…第４面、ＳＳ、ＳＳ１、ＳＳ２…側面、ＳＰ…スペーサ部材、ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ１１…光軸、ＲＧ…リング部材、ＫＧ…金型、ＫＧａ…成形部、ＧＴ…ゲート、Ｂ１１…円筒軸、Ｃ１１…長手に沿う軸、θ…最大広がり角度、ｄ…最小幅、ｆ…焦点距離
【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16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】