測距方法及びレーザ測距装置
【課題】演算部に対する負荷を抑えながら高精度の測距が可能な測距方法及びレーザ測距装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置は、合成光の強度をモニタして、所定の強度以上のピーク位置の前後における強度データの対称性を確認することで、被測定物の測定点と対応する反射点の位置情報を取得する。そして、その位置情報に基づいて被測定物までの距離もしくは被測定物の２つの測定点間の厚み方向の距離を測距する。従って、強度データに基づく演算量を低減することが可能となり、演算部に対する負荷を抑えながら、レーザ光の可干渉性を利用した高精度な測距を行うことができる。
【解決手段】本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置は、合成光の強度をモニタして、所定の強度以上のピーク位置の前後における強度データの対称性を確認することで、被測定物の測定点と対応する反射点の位置情報を取得する。そして、その位置情報に基づいて被測定物までの距離もしくは被測定物の２つの測定点間の厚み方向の距離を測距する。従って、強度データに基づく演算量を低減することが可能となり、演算部に対する負荷を抑えながら、レーザ光の可干渉性を利用した高精度な測距を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の干渉を用いて被測定物までの距離もしくは被測定物の測定点間の厚み方向の距離を測距する測距方法及びレーザ測距装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ光を用いたレーザ測距方法は、例えばレーザ光を参照光と測定光とに分割し、その参照光と被測定物で反射された測定光との時間差から両者の光路差を求めることで被測定物までの距離を測定する。このような参照光と測定光との時間差から測距を行う従来のレーザ測距方法では、その測距精度はレーザ光の波長レベル、即ちｎｍ（ナノメートル）オーダーには遠く及ばない。
【０００３】
そこで本願発明者は下記［特許文献１］に示すように、波長の異なる複数のレーザ光を用い、さらにその光路差を変化させることでレーザ光の特徴である可干渉性を利用した高精度のレーザ測距方法及びレーザ測距装置に関する発明を行った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公報第２００８／０９９７８８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［特許文献１］に開示された発明により被測定物までの距離を高精度に測距することが可能となったが、［特許文献１］に開示された発明では干渉光の明暗データ（強度データ）を取得してその明暗データに基づく演算により測距を行っており演算部に対する負荷が大きいという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、演算部に対する負荷を抑えながら高精度の測距が可能な測距方法及びレーザ測距装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
（１）異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての測定光を被測定物６の測定点Ｓで反射させ、反射点で反射した各参照光と測定点Ｓで反射した各測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物６の測定点Ｓまでの距離を測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データが所定の値以上の強度のピークを取るとともに、その前後で対称となる反射点の位置情報を記録する記録ステップと、
当該位置情報と予め取得されている基準点の位置情報とに基づいて基準点から測定点までの距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、全ての測定光をさらに第１測定光と第２測定光とに分割し、全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射させ、さらに全ての第２測定光を被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射させ、反射点で反射した各参照光と第１測定点Ｓ１で反射した各第１測定光と第２測定点Ｓ２で反射した各第２測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データが所定の値以上の強度のピークを取るとともに、その前後で対称となる第１位置Ｏ（Ｓ１）の第１位置情報と第２位置Ｏ（Ｓ２）の第２位置情報とを記録する記録ステップと、
第１位置情報と第２位置情報とに基づいて第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）無測定物状態で第１測定光の光路長及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置を原点位置情報として記録する原点取得ステップをさらに有し、
第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射させるとともに第２測定光を第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２で反射させ、
測定ステップが第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とに基づいて被測定物６の厚みｔを算出することを特徴とする上記（２）記載の測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、反射部１４で反射した全ての参照光と被測定物６の測定点Ｓで反射した全ての測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部１８と、当該強度のデータと前記位置情報取得部２４からの位置情報とに基づいて反射点１４の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
上記（１）記載の取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い、予め設定されている基準点から測定点Ｓまでの距離を測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ａ、５１ａを提供することにより、上記課題を解決する。
（５）異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８と、第１測定光を出射する第１出射口１６ａと第２測定光を出射する第２出射口１６ｂと、反射部１４で反射した全ての参照光と被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射した全ての第１測定光と被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部１８と、当該強度のデータと前記位置情報取得部２４からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
上記（２）記載の取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ｂ、５１ｂを提供することにより、上記課題を解決する。
（６）異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８と、被測定物６の配置位置を挟んで対向する位置に設けられ第１測定光を出射する第１出射口１６ａと第２測定光を出射する第２出射口１６ｂと、反射部１４で反射した全ての参照光と被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射した全ての第１測定光と第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部１８と、当該強度のデータと前記位置情報取得部２４からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
上記（３）記載の原点取得ステップと取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い被測定物６の厚みｔを測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ｃ、５１ｃを提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置によれば、演算部の負荷を軽減しながら被測定物までの距離もしくは被測定物の２つの測定点間の厚み方向の距離を高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図２】レーザ照射手段の選定を説明する図である。
【図３】本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図４】本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置の使用例を示す図である。
【図５】本発明に係る第２の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図７】本発明に係るレーザ測距装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図８】本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置の変形例の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置５０ａを示す。尚、図１、図３〜図７中の破線はレーザ光の光路を示す。図１に示す本発明に係るレーザ測距装置５０ａは、異なる中心周波数を有する２つのレーザ光（第１レーザ光、第２レーザ光）をそれぞれ出射する第１レーザ照射手段１０ａと第２レーザ照射手段１０ｂとを有している。
【００１２】
第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂ、及び後述する第３レーザ照射手段１０ｃの種類に関しては特に限定はなく、ヘリウムネオンレーザやアルゴンレーザ、クリプトンイオンレーザ、ヘリウムカドミウムレーザ等のガスレーザ、ルビーレーザやＹＡＧレーザ等の固体レーザ、金属レーザ、半導体レーザ等を用いることができる。この中でも周波数分布が比較的ブロードな多縦モード発振のレーザ照射手段を用いることが好ましい。尚、多縦モード発振のレーザ光とは発振するレーザ光の周波数分布がブロードなものを指し、ここでは性能や安定性、バラつき等により結果として周波数分布が広がっているものもこれに含めるものとする。従って、レーザ測距装置５０ａ、及び後述のレーザ測距装置５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃでは、高い周波数安定性や安定した発光スペクトルを有する高価なレーザ照射手段を必ずしも必要とせず、周波数や発光スペクトルの安定性が比較的劣った安価なレーザ照射手段を使用することができる。よって、使用するレーザ照射手段としては、安価な半導体レーザを用いることが特に好ましい。この半導体レーザを使用することにより、レーザ測距装置５０ａ〜５１ｃの部品コストを削減することが可能となりレーザ測距装置５０ａ〜５１ｃをより安価に提供することができる。尚、使用するレーザ照射手段のうち少なくとも１つのレーザ照射手段を４００ｎｍ〜７５０ｎｍの可視光領域の発振波長を有するものとすれば、レーザ光の照射位置が目視可能となり作業性の向上を図ることができる。
【００１３】
第１レーザ照射手段１０ａから出射した第１レーザ光は、第１レーザ光の光路上に設けられたミラー４ａで反射され分割部１２に向う。また、第２レーザ照射手段１０ｂから出射した第２レーザ光は、第２レーザ光の光路上に設けられたハーフミラー４ｂで反射され第１レーザ光と同一光路上を通り分割部１２に向う。
【００１４】
分割部１２としてはハーフミラーやビームスプリッタ等が用いられ、分割部１２に到達した第１レーザ光及び第２レーザ光は分割部１２の分割点で２分割される。そして、一方は参照光として反射部１４に向かい、もう一方は測定光として被測定物６の側に向う。
【００１５】
分割部１２で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射部１４の反射点にて反射され、分割部１２を通過して受光部１８に到達する。尚、反射部１４には移動手段２２が設置されており、移動手段２２の動作により反射部１４は反射点から分割点までの距離、即ち参照光の光路長が変化する方向に移動する。
【００１６】
位置情報取得部２４は、図示しない装置制御部からの信号を受けて移動手段２２を動作させるとともに、移動手段２２の動作によって変化する反射点の位置情報を演算部２０に出力する。尚、移動手段２２としては１ステップで５〜１０ｎｍ程度移動する摺動型超音波モータ等を用いることが好ましい。また、反射部１４と反射点とは固定であり、本願では反射点の絶対位置よりも相対位置が重要であるから、反射点の位置情報は反射部１４の位置情報で間接的に代用することも可能である。
【００１７】
分割部１２で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光は出射口１６から出射する。そして、図１（ｂ）に示すように、出射口１６から出射した第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光は被測定物６の測定点Ｓで反射され分割部１２を経由して受光部１８に到達する。
【００１８】
受光部１８は、測定点Ｓで反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光と反射点で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光とを受光して、これらの光が全て合わさった合成光の強度のデータを電気信号に変換し演算部２０に出力する。
【００１９】
このとき、位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点の位置を参照光の光路長が変化する方向に移動させる。参照光の光路長が変化すると参照光と測定光の光路差が変化し、これに伴って受光部１８が出力する合成光の強度のデータも変化する。
【００２０】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度のデータと位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応し且つ連続した合成光の強度データを作成し、さらにこの強度データに基づいて後述の演算を行う。尚、以後は受光部１８が出力する合成光の強度のデータを単に“強度”と記述し、演算部２０が作成する反射点の位置と対応し且つ連続した合成光の強度データを“強度データ”と記述して、両者を区別する。
【００２１】
ここで、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しく光路差が存在しない場合には、どのような発振波長を有するレーザ光であってもその参照光と測定光とは強め合いその干渉光は明部のピークをとる。つまり、出力電圧、温度、レーザ照射手段自体のブレなどにより、レーザ照射手段が出射するレーザ光の周波数が変化したとしても、参照光と測定光とに光路差が存在しない点ではその干渉光は明部のピークを常に維持する。反対に参照光と測定光とに光路差が存在する場合には、異なる発振波長を有するレーザ光の干渉光が同時に明部をとるような光路差の値は現実には存在しない。従って、反射点の位置と干渉光の強度との関係を模式的に示した図２にあるように、第１レーザ光の測定光と第１レーザ光の参照光とが干渉して生じる干渉光（図２中の（Ａ））と、第２レーザ光の測定光と第２レーザ光の参照光とが干渉して生じる干渉光（図２中の（Ｂ））とは参照光の光路長と測定光の光路長とが等しい反射点の位置Ｏにおいて双方とも明部のピークを取り、これらの合成光（図２中の（Ｃ））の強度は最大のピーク強度をとる。そして、第１レーザ光による干渉光（Ａ）と第２レーザ光による干渉光（Ｂ）とのピーク位置が完全に一致する点は位置Ｏ以外には存在しない。従って、これらの合成光には位置Ｏ以外に最大ピーク強度以上のピーク強度をとる位置は存在しない。
【００２２】
しかしながら、干渉光のピークの周期はレーザ光の周波数に依存するため、第１レーザ光による干渉光（Ａ）のピークと第２レーザ光による干渉光（Ｂ）のピークとが近接する場合（例えば図２中の位置Ｏ’）が存在する。干渉光（Ａ）のピークと第２レーザ光による干渉光（Ｂ）のピークとが近接している位置では、その合成光のピーク強度が最大ピーク強度に近づく可能性があり、このような場合に両者をピーク強度のみで判別すれば誤認識を招く危険性がある。
【００２３】
しかしながら、位置Ｏではその前後において合成光の強度データが対称性を示すという特徴を有している。これに対して、位置Ｏ’を含むそれ以外のピーク位置ではその前後で対称性を示すことはない。よって、強度データのピーク強度とその位置前後の対称性を確認することで、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しい反射点の位置Ｏを特定することができる。また、干渉光のピークは位置Ｏから離れるに従ってブロードとなり、その分だけピーク強度が減少する。従って、これらのことと第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂの出力変動等を考慮に入れてピーク強度に対する適正な閾値（判断基準）を設定すれば、実質、位置Ｏ近傍のみで上記のピーク強度の判定と対称性の確認とが行われ、全ての範囲の強度データに対して上記の処理を行う必要は無い。また、第１レーザ光もしくは第２レーザ光の長い方のコヒーレンス長をＬｃとした場合に、測定光と参照光との光路差がＬｃ以上あると両者は干渉しなくなるので、ピークは出現しなくなる。
【００２４】
尚、本発明に係るレーザ測距装は、図３（ａ）のレーザ測距装置５１ａ及び図７のレーザ測距装置５１ｂ、５１ｃに示すように、第１レーザ光及び第２レーザ光とは中心周波数の異なる第３レーザ照射手段１０ｃを設けても良い。第３レーザ照射手段１０ｃを設けることにより、第３レーザ光による干渉光が生じ、この第３レーザ光による干渉光は第１レーザ光による干渉光、第２レーザ光による干渉光と同様、位置Ｏで明部のピークをとる。しかしながら、位置Ｏ以外で第３レーザ光による干渉光、第１レーザ光による干渉光、第２レーザ光による干渉光のピークが全て近接する確率は２つのレーザ光を用いたときと比べて著しく低い。よって、位置Ｏでの最大ピーク強度とその他の位置でのピーク強度との差は２つのレーザ光を用いたときよりも開く傾向となる。従って、３つのレーザ光を用いたときの方が、２つのレーザ光を用いたときよりも位置Ｏの特定をより容易に行うことができる。
【００２５】
次に、本発明に係る第１の測距方法をレーザ測距装置５０ａの動作とともに説明する。尚、レーザ照射手段を３つ有するレーザ測距装置５１ａも基本動作は全く同じである。
【００２６】
本発明に係る第１の測距方法では、予め基準点の位置情報を取得する必要がある。よって、ここでは先ずシャッタ５の反射点Ｓ’を基準点としてこの基準点の位置情報を取得する方法を説明する。尚、ここでの基準点の位置情報の取得方法は、基本的に第１の測距方法及びレーザ測距装置５０ａの動作と同等である。
【００２７】
先ず、図１（ａ）に示すように、出射口１６をシャッタ５で塞ぐ。次に、反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から出射口１６までの距離と等しい反射点の位置とすることが好ましい。次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、受光部１８は反射点で反射された各レーザ光の参照光とシャッタ５の反射点Ｓ’で反射された各レーザ光の測定光とを受光して、これらの合成光の強度を演算部２０に出力する。また、位置情報取得部２４は移動手段２２を動作させ、反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が増加する方向に移動させるとともに、移動手段２２の動作によって変化する反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【００２８】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成する。
【００２９】
ここで、反射点が移動して距離Ｌｒ（ｓ’）が距離Ｌｍ（ｓ’）と等しい位置Ｏ（ｓ’）となると、測定光の光路長２×Ｌｍ（ｓ’）と参照光の光路長２×Ｌｒ（ｓ’）とが等しくなる。従って、この位置Ｏ（ｓ’）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ’）前後において対称性を示す。
【００３０】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準（例えば、最大ピーク強度の９０％）を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置情報を基準点の位置情報として記録する。尚、この基準点の位置は、図１（ａ）においては位置Ｏ（ｓ’）に相当する。
【００３１】
次に、被測定物６の測定点Ｓまでの距離を測定する。先ず、シャッタ５を除くとともに被測定物６を設置して第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光を被測定物６の測定点Ｓで反射させる。これにより、受光部１８は反射点で反射された各レーザ光の参照光と被測定物６の測定点Ｓで反射された各レーザ光の測定光とを受光して、これらの合成光の強度を演算部２０に出力する。また、位置情報取得部２４は移動手段２２を動作させ、反射点を参照光の光路長が増加する方向にさらに移動させるとともに、移動手段２２の動作によって変化する反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【００３２】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成する。
【００３３】
ここで、分割点から測定点Ｓまでの距離を距離Ｌｍ（ｓ）とし、分割点から反射点までの距離を距離Ｌｒ（ｓ）とすると、反射点が移動して距離Ｌｒ（ｓ）が距離Ｌｍ（ｓ）と等しい位置Ｏ（ｓ）に到達した時に、測定光の光路長２×Ｌｍ（ｓ）と参照光の光路長２×Ｌｒ（ｓ）とが等しくなる。従って、この位置Ｏ（ｓ）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ）前後において対称性を示す。
【００３４】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置情報を記録する。尚、このとき記録される位置情報は位置Ｏ（ｓ）の位置情報に相当する。以上が取得ステップ及び記録ステップに相当する。
【００３５】
次に、演算部２０は、基準点の位置情報（位置Ｏ（ｓ’）の位置情報）と記録ステップで得られた位置Ｏ（ｓ）の位置情報とから、基準点である出射口１６の出射点（シャッタ５の反射点Ｓ’に相当）から被測定物６の測定点Ｓまでの距離Ｌを算出する。距離Ｌの算出方法は、例えば、基準点の位置情報の値をＰＯｓ’、位置Ｏ（ｓ）の位置情報をＰＯｓとし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌ＝Ｌｍ（ｓ）−Ｌｍ（ｓ’）＝Ｌｒ（ｓ）−Ｌｒ（ｓ’）＝ＰＯｓ−ＰＯｓ’
となる。以上が測定ステップに相当する。
【００３６】
尚、移動手段２２はモータ等の機械的なものであるから、移動手段２２の精度によっては反射点を各位置、特にピーク位置に完全に位置させることが困難な場合がある。このような場合、得られた強度のデータから不足している位置の強度のデータを算出により補い、最大の強度をとる反射点の位置の取得と強度データの対称性の確認とを行うようにしても良い。このことは、後述の第２の測距方法、第３の測距方法でも同様である。
【００３７】
また、基準点をシャッタ５の内面とせずに、図４（ａ）に示すように、被測定物６の第１測定点Ｓ１とし、第１測定点Ｓ１の位置情報取得後に図４（ｂ）に示すように、レーザ測距装置５０ａもしくは被測定物６を平行移動させて測定光を被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射させるようにすれば、得られる距離Ｌは第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２の厚み方向の距離となる。尚、この場合、第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２の位置関係を予め把握しておき、レーザ測距装置５０ａに近い側（図４の例では第１測定点Ｓ１）を基準点とし、遠い側（図４の例では第２測定点Ｓ２）を測定点とすることが好ましい。また、移動手段２２の動作方向を参照光の光路長が減少する方向とする場合には、逆にレーザ測距装置５０ａから遠い側（図４の例では第２測定点Ｓ２）を基準点とし、近い側（図４の例では第１測定点Ｓ１）を測定点とすることが好ましい。
【００３８】
次に、本発明に係る第２の形態のレーザ測距装置５０ｂを説明する。図５に示す本発明に係るレーザ測距装置５０ｂは、第１の形態のレーザ測距装置５０ａに加えて、測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８を有している。そして、測定光分割部２８にて分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光は第１出射口１６ａから被測定物６の側に出射する。また、測定光分割部２８で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光はミラー８で反射され第２出射口１６ｂから被測定物６の側に出射する。尚、第１測定光と第２測定光との装置内部における光路差（２×Ｌｄ）は、第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長よりも長い距離とする。よって、距離Ｌｄは第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長の１／２よりも長い距離となる。
【００３９】
次に、本発明に係る第２の測距方法をレーザ測距装置５０ｂの動作とともに説明する。尚、レーザ照射手段を３つ有する図７（ａ）に示すレーザ測距装置５１ｂも基本動作は全く同じである。
【００４０】
本発明に係るレーザ測距装置５０ｂでは、予め第１測定光と第２測定光との装置内部における光路差の１／２の値である距離Ｌｄを取得する必要がある。レーザ測距装置５０ｂに好適な距離Ｌｄの取得方法は後述する。尚、距離Ｌｄの取得は測定毎に行う必要は無く、レーザ測距装置５０ｂの出荷時等に行ってメモリ等に記録しておいても良い。
【００４１】
本発明に係る第２の測距方法では、先ず、図５（ａ）に示すように、被測定物６をその第１測定点Ｓ１に第１測定光が、第２測定点Ｓ２に第２測定光が垂直に照射するように設置する。次に、反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から第１出射口１６ａまでの距離と等しい反射点の位置とすることが好ましい。
【００４２】
次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射点で反射され受光部１８に到達する。また、測定光分割部２８で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光は第１出射口１６ａから出射した後、被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射され、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。また、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光は第２出射口１６ｂから出射した後、被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射され、ミラー８、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。受光部１８は、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光とを受光し、それらの光が全て合成された合成光の強度を演算部２０に出力する。そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が増加する方向に移動させる。また、位置情報取得部２４は反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【００４３】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成する。
【００４４】
反射点が移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第１測定点Ｓ１までの距離と等しい位置Ｏ（ｓ１）に到達すると、第１測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ１）において合成光の強度は最大ピーク強度と略同等となる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ１）前後において対称性を示す。尚、第２の測距方法及び後述の第３の測距方法での最大ピーク強度は一方の測定光が干渉しない状態のものとする。即ち、第２の測距方法及び第３の測距方法での最大ピーク強度は、第１レーザ光の第１測定光（第２測定光）による干渉光の（図２中の位置Ｏにおける）強度ピークと、第２レーザ光の第１測定光（第２測定光）による干渉光の（図２中の位置Ｏにおける）強度ピークと、後述するように光路差がコヒーレンス長を超えて一定強度となる第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光（第１測定光）の強度とが合わさったものとなる。そして、この最大ピーク強度とレーザ照射手段の出力変動範囲等に応じて判定基準の値が設定される。
【００４５】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置を第１位置（＝位置Ｏ（ｓ１））の第１位置情報として記録する。
【００４６】
尚、参照光と測定光との光路差がコヒーレンス長を超えたレーザ光は干渉することはない。ここで、距離Ｌｄは第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長いから、位置Ｏ（ｓ１）近傍では第１測定光と参照光とは干渉するものの、光路差がコヒーレンス長を超えている第２測定光と参照光及び第２測定光と第１測定光とは干渉することはない。従って、第２測定光は一定強度の光として受光部１８に受光され、第２測定光が第１位置情報の取得に悪影響を及ぼすことはない。
【００４７】
次に、反射点がさらに移動して分割点から反射点までの距離が分割点→測定光分割部２８→ミラー８→第２測定点Ｓ２までの距離と等しい位置Ｏ（ｓ２）に到達すると、今度は第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ２）において合成光の強度は最大ピーク強度と略同等となる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ２）前後において対称性を示す。
【００４８】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置を第２位置（＝位置Ｏ（ｓ２））の第２位置情報として記録する。以上が第２の測距方法の取得ステップ及び記録ステップに相当する。尚、前述のように距離Ｌｄは第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長いから、この位置Ｏ（ｓ２）近傍では第１測定光と参照光との光路差はコヒーレンス長を超え、第１測定光が参照光及び第２測定光と干渉することはない。従って、第１測定光が第２位置情報の取得に悪影響を及ぼすことはない。
【００４９】
次に、演算部２０は、第１位置情報と第２位置情報と予め取得されている距離Ｌｄの値とから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを算出する。距離Ｌの算出方法は、例えば、第１位置情報の値をＰｓ１、第２位置情報をＰｓ２とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌ＝Ｐｓ２−Ｐｓ１−Ｌｄ
となる。以上が第２の測距方法の測定ステップに相当する。
【００５０】
次に、第１測定光と第２測定光との装置内部における距離Ｌｄを取得する方法を説明する。尚、以下に示す距離Ｌｄの取得方法は、基本的に本発明に係る第２の測距方法及びレーザ測距装置５０ｂの動作と同等である。また、以下に示す距離Ｌｄの取得方法は本発明に係るレーザ測距装置５０ｂに好適なものであるが、必ずしもこの方法を用いる必要は無い。
【００５１】
先ず、図５（ｂ）に示すように、表面が平滑な平板５を、その第１測定点Ｓ１’に第１測定光が、第２測定点Ｓ２’に第２測定光が垂直に照射するように設置する。このとき、第１出射口１６ａから第１測定点Ｓ１’までの距離と、第２出射口１６ｂから第２測定点Ｓ２’までの距離とを等しくする。次に、反射部１４の反射点を起点位置よりも参照光の光路長が若干短くなる位置に位置させる。
【００５２】
そして、上記の取得ステップと記録ステップを行い、分割点から平板５の第１測定点Ｓ１’までの距離と分割点から反射点までの距離とが等しくなる反射点の第１位置Ｏ（ｓ１’）の第１位置情報と、分割点→測定光分割部２８→ミラー８→第２測定点Ｓ２’までの距離と分割点から反射点までの距離とが等しくなる反射点の第２位置Ｏ（ｓ２’）の第２位置情報と、を記録する。
【００５３】
次に、演算部２０は、得られた第１位置情報と第２位置情報とから、距離Ｌｄを算出する。距離Ｌｄの算出方法は、例えば、第１位置情報の値をＰｓ１’、第２位置情報をＰｓ２’とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌｄ＝Ｐｓ２’−Ｐｓ１’
となる。
【００５４】
次に、図６に本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置５０ｃを示す。第３の形態のレーザ測距装置５０ｃは被測定物６の一面側に位置する第１測定点Ｓ１と、第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離を測距することで、被測定物６の厚みｔを測距するものである。従って、その構成は第１測定光と第２測定光との光学経路が異なる以外、第２の形態のレーザ測距装置５０ｂと基本的に同等である。
【００５５】
そして、レーザ測距装置５０ｃにおいては、測定光分割部２８にて分割された第１測定光は、ミラー８ａ、ミラー８ｂ、ミラー８ｃで反射され第１出射口１６ａから第２出射口１６ｂに向けて出射する。また、測定光分割部２８で分割された第２測定光はミラー８ｄ、ミラー８ｅで反射され第２出射口１６ｂから第１出射口１６ａに向けて出射する。尚、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとは対向する位置に設けられ、被測定物６はこの第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に配置される。そして、図６（ａ）に示すように、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に何も存在しない無測定物状態の場合には、第１出射口１６ａから出射した第１測定光は、第２出射口１６ｂから再度レーザ測距装置５０ｃ内に入射してミラー８ｅ、ミラー８ｄで反射され測定光分割部２８に帰還する。また、第２出射口１６ｂから出射した第２測定光は第１出射口１６ａから再度レーザ測距装置５０ｃ内に入射してミラー８ｃ、ミラー８ｂ、ミラー８ａで反射され測定光分割部２８に帰還する。よって、無測定物状態においては第１測定光と第２測定光とは同じ光路を互いに逆方向に進んで測定光分割部２８に帰還することとなる。従って、このときの第１測定光と第２測定光との光路長は等しくなる。尚、測定光分割部２８から第１出射口１６ａまでの第１測定光の光路長と測定光分割部２８から第２出射口１６ｂまでの第２測定光の光路長とは完全に等しくする必要は無いが、略同等として無測定物状態における第１測定光及び第２測定光の測定光分割部２８から測定光分割部２８に帰還するまでの光路（即ち、第１測定光における測定光分割部２８→ミラー８ａ→ミラー８ｂ→ミラー８ｃ→ミラー８ｅ→ミラー８ｄ→測定光分割部２８までの光路）の中間地点Ｐ０を、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間の中間位置近傍とすることが好ましい。
【００５６】
次に、本発明に係る第３の測距方法をレーザ測距装置５０ｃの動作とともに説明する。尚、レーザ照射手段を３つ有する図７（ｂ）に示すレーザ測距装置５１ｃも基本動作は全く同じである。
【００５７】
本発明に係る第３の測距方法では、先ず、第１測定光及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置（原点位置Ｏ）を取得して原点位置情報として記録する原点取得ステップを行う。尚、原点位置情報の取得は以下のようにして行うことが好ましい。
【００５８】
先ず、無測定物状態で反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から中間地点Ｐ０までの測定光の光学経路よりも若干長くなるような反射点の位置とすることが好ましい。
【００５９】
次に、この状態で第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、参照光は分割点→反射点→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。また、第１測定光は分割点→測定光分割部２８→ミラー８ａ→ミラー８ｂ→ミラー８ｃ→第１出射口１６ａ→第２出射口１６ｂ→ミラー８ｅ→ミラー８ｄ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。また、第２測定光は分割点→測定光分割部２８→ミラー８ｄ→ミラー８ｅ→第２出射口１６ｂ→第１出射口１６ａ→ミラー８ｃ→ミラー８ｂ→ミラー８ａ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。
【００６０】
そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が減少する方向に移動させる。また、位置情報取得部２４は反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【００６１】
反射点が移動して参照光の光路長と第１測定光及び第２測定光の光路長とが等しくなる原点位置Ｏに到達すると、この原点位置Ｏでは第１レーザ光の参照光と第１レーザ光の第１測定光及び第２測定光とによる干渉光と、第２レーザ光の参照光と第２レーザ光の第１測定光及び第２測定光とによる干渉光とが全て明部のピークを取る。ここで、第３の測距方法での最大ピーク強度は一方の測定光が干渉しない状態のものとしているから、この原点位置Ｏにおける合成光の強度は最大ピーク強度の約２倍のピーク強度をとる。従って、原点位置情報の取得時の判定基準もこれに応じて大きくなる。また、強度データはこの原点位置Ｏの前後において対称性を示す。
【００６２】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、原点位置情報の取得時の判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置を原点位置Ｏの原点位置情報として記録する。以上が、原点取得ステップに相当する。尚、参照光の光路上の原点位置Ｏは、図６中の測定光の光路上では中間地点Ｐ０と対応する。
【００６３】
上記の原点位置情報の取得方法は最も高精度であり本発明に係るレーザ測距装置５０ｃに好適なものであるが、必ずしもこの方法を用いる必要は無い。尚、原点位置情報の取得は測定毎に行うことが好ましいが、さほど高精度の測定値を必要としない場合にはこの限りではない。
【００６４】
次に、図６（ｂ）に示すように被測定物６を第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に配置する。このとき、被測定物６を中間地点Ｐ０と重なり、且つ中間地点Ｐ０から第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１と中間地点Ｐ０から第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２との差が第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長の１／２の値よりも長い距離となるように配置することが好ましい。
【００６５】
ここで、被測定物６を中間地点Ｐ０と重ならないように配置すると、測定時の第１測定光の光路長もしくは第２測定光の光路長のいずれか一方が原点位置における参照光の光路長より長くなり他方が短くなる。このよう場合、本願の測距方法においては移動手段２２を測定中に逆動作させて参照光の光路長を増加させる方向と減少させる方向とに移動させる必要が生じる。移動手段２２であるモータ等の機械は、一定方向に動作させる場合においては位置情報と実際の位置とに大きな差は生じないが、逆動作させるとバックラッシュが発生し位置情報と実際の位置とに誤差が生じる。被測定物６を中間地点Ｐ０と重なるように配置すれば、測定時の第１測定光の光路長と第２測定光の光路長とはいずれも原点位置における参照光の光路長より短くなり、反射部１４は原点位置から参照光の光路長を減少させる方向のみに移動すればよく、移動手段２２が逆動作する必要は無い。よって、高精度の厚み測定を行うことができる。
【００６６】
また、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差をコヒーレンス長の１／２よりも長い距離になるように配置すれば、後述の第１測定光による第１測定点Ｓ１の測定時には第２測定光は干渉せず、第２測定光による第２測定点Ｓ２の測定時には第１測定光は干渉することがない。従って、レーザ測距装置５０ｃによる被測定物６の厚みｔの測距を効率良く行うことができる。尚、被測定物６の厚みｔがコヒーレンス長の１／２よりも薄く上記の条件を満たすことができない場合、被測定物６を中間地点Ｐ０からずらして第１測定光と第２測定光との光路差をコヒーレンス長の値以上とする。この場合、移動手段２２は逆動作が必要でバックラッシュに伴う誤差が生じるが、移動手段２２に高精度のアクチュエータを用いればバックラッシュを含む繰り返し位置精度は約２０ｎｍ程度であり、要求される測定精度によっては十分に使用可能である。
【００６７】
尚、レーザ測距装置５０ｃは測定光の光学経路を図８に示すようにして、第１測定光と第２測定光の装置内部における光路差を第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長よりも長い距離としても良い。この構成によれば、装置内部における第１測定光と第２測定光との光路差が既にコヒーレンス長よりも長く設定されているから、被測定物６の設置位置によらず被測定物６の厚みｔの測距を行うことができる。ただしこの場合、移動手段２２の逆動作が必要となる。
【００６８】
次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射点で反射され受光部１８に到達する。また、測定光分割部２８で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光は第１出射口１６ａから出射した後、被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射され、ミラー８ｃ、ミラー８ｂ、ミラー８ａ、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。また、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光は第２出射口１６ｂから出射した後、被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射され、ミラー８ｅ、ミラー８ｄ、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。受光部１８は、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光とを受光し、それらの光が全て合成された合成光の強度を演算部２０に出力する。
【００６９】
そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が減少する方向に移動させる。
【００７０】
反射点が移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第１測定点Ｓ１までの第１測定光の片道分の光路長と等しい位置Ｏ（ｓ１）に到達すると、第１測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ１）では第１測定光の第１レーザ光による干渉光と第１測定光の第２レーザ光による干渉光とが明部のピークを取り、この位置Ｏ（ｓ１）において合成光の強度は最大ピーク強度と略同等となる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ１）前後において対称性を示す。
【００７１】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置を第１位置（＝位置Ｏ（ｓ１））の第１位置情報として記録する。尚、原点位置Ｏから位置Ｏ（ｓ１）までの距離は距離Ｌ１に相当する。このとき、被測定物６を中間地点Ｐ０から所定量ずらして配置することにより、第１測定光と第２測定光との光路差は第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長くなり、よって、この位置Ｏ（ｓ１）近傍では第２測定光は干渉せず第２測定光が第１位置情報の取得に悪影響を及ぼすことはない。
【００７２】
次に、反射点がさらに移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第２測定点Ｓ２までの第２測定光の片道分の光路長と等しい位置Ｏ（ｓ２）に到達すると、今度は第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。この位置Ｏ（ｓ２）では第２測定光の第１レーザ光による干渉光と第２測定光の第２レーザ光による干渉光とが明部のピークを取り、この位置Ｏ（ｓ２）において合成光の強度は最大ピーク強度と略同等となる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ２）前後において対称性を示す。
【００７３】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置を第２位置（＝位置Ｏ（ｓ２））の第２位置情報として記録する。尚、原点位置Ｏから位置Ｏ（ｓ２）までの距離は距離Ｌ２に相当する。このとき、被測定物６を中間地点Ｐ０から所定量ずらして配置することにより、第１測定光と第２測定光との光路差は第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長くなり、よって、この位置Ｏ（ｓ２）近傍では第１測定光は干渉せず第１測定光が第２位置情報の取得に悪影響を及ぼすこともない。以上が第３の測距方法の取得ステップ及び記録ステップに相当する。
【００７４】
次に、演算部２０は、第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離、即ち被測定物６の厚みｔを算出する。厚みｔの算出方法は、例えば、原点位置情報をＰｏ、第１位置情報の値をＰｓ１、第２位置情報をＰｓ２とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
ｔ＝（Ｐｏ−Ｐｓ１）＋（Ｐｏ−Ｐｓ２）＝２Ｐｏ−Ｐｓ１−Ｐｓ２
となる。以上が第３の測距方法の測定ステップに相当する。
【００７５】
以上のように、本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置は、合成光の強度をモニタして、所定の強度以上のピーク位置の前後における強度データの対称性を確認することで、被測定物の測定点と対応する反射点の位置情報を取得する。そして、その位置情報に基づいて被測定物までの距離もしくは被測定物の２つの測定点間の厚み方向の距離を測距する。従って、強度データに基づく演算量を低減することが可能となり、演算部に対する負荷を抑えながら、レーザ光の可干渉性を利用した高精度な測距を行うことができる。
【００７６】
尚、上記で示したレーザ測距装置５０ａ〜５０ｃ、５１ａ〜５１ｃは本発明に好適な例であるから、参照光、測定光、第１測定光、第２測定光の光路は部分的に光ファイバで置き換えても良い他、各部の構成及び各光路等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
６ 被測定物
１２ 分割部
１４ 反射部
１６ａ 第１出射口
１６ｂ 第２出射口
１８ 受光部
２０ 演算部
２４ 位置情報取得部
２８ 測定光分割部
５０ａ〜５０ｃ、５１ａ〜５１ｃ レーザ測距装置
Ｓ 測定点
Ｓ１ 第１測定点
Ｓ２ 第２測定点
Ｌ 距離
ｔ （被測定物の）厚み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の干渉を用いて被測定物までの距離もしくは被測定物の測定点間の厚み方向の距離を測距する測距方法及びレーザ測距装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ光を用いたレーザ測距方法は、例えばレーザ光を参照光と測定光とに分割し、その参照光と被測定物で反射された測定光との時間差から両者の光路差を求めることで被測定物までの距離を測定する。このような参照光と測定光との時間差から測距を行う従来のレーザ測距方法では、その測距精度はレーザ光の波長レベル、即ちｎｍ（ナノメートル）オーダーには遠く及ばない。
【０００３】
そこで本願発明者は下記［特許文献１］に示すように、波長の異なる複数のレーザ光を用い、さらにその光路差を変化させることでレーザ光の特徴である可干渉性を利用した高精度のレーザ測距方法及びレーザ測距装置に関する発明を行った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公報第２００８／０９９７８８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［特許文献１］に開示された発明により被測定物までの距離を高精度に測距することが可能となったが、［特許文献１］に開示された発明では干渉光の明暗データ（強度データ）を取得してその明暗データに基づく演算により測距を行っており演算部に対する負荷が大きいという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、演算部に対する負荷を抑えながら高精度の測距が可能な測距方法及びレーザ測距装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
（１）異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての測定光を被測定物６の測定点Ｓで反射させ、反射点で反射した各参照光と測定点Ｓで反射した各測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物６の測定点Ｓまでの距離を測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データが所定の値以上の強度のピークを取るとともに、その前後で対称となる反射点の位置情報を記録する記録ステップと、
当該位置情報と予め取得されている基準点の位置情報とに基づいて基準点から測定点までの距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、全ての測定光をさらに第１測定光と第２測定光とに分割し、全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射させ、さらに全ての第２測定光を被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射させ、反射点で反射した各参照光と第１測定点Ｓ１で反射した各第１測定光と第２測定点Ｓ２で反射した各第２測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データが所定の値以上の強度のピークを取るとともに、その前後で対称となる第１位置Ｏ（Ｓ１）の第１位置情報と第２位置Ｏ（Ｓ２）の第２位置情報とを記録する記録ステップと、
第１位置情報と第２位置情報とに基づいて第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）無測定物状態で第１測定光の光路長及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置を原点位置情報として記録する原点取得ステップをさらに有し、
第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射させるとともに第２測定光を第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２で反射させ、
測定ステップが第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とに基づいて被測定物６の厚みｔを算出することを特徴とする上記（２）記載の測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、反射部１４で反射した全ての参照光と被測定物６の測定点Ｓで反射した全ての測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部１８と、当該強度のデータと前記位置情報取得部２４からの位置情報とに基づいて反射点１４の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
上記（１）記載の取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い、予め設定されている基準点から測定点Ｓまでの距離を測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ａ、５１ａを提供することにより、上記課題を解決する。
（５）異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８と、第１測定光を出射する第１出射口１６ａと第２測定光を出射する第２出射口１６ｂと、反射部１４で反射した全ての参照光と被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射した全ての第１測定光と被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部１８と、当該強度のデータと前記位置情報取得部２４からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
上記（２）記載の取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ｂ、５１ｂを提供することにより、上記課題を解決する。
（６）異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８と、被測定物６の配置位置を挟んで対向する位置に設けられ第１測定光を出射する第１出射口１６ａと第２測定光を出射する第２出射口１６ｂと、反射部１４で反射した全ての参照光と被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射した全ての第１測定光と第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部１８と、当該強度のデータと前記位置情報取得部２４からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
上記（３）記載の原点取得ステップと取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い被測定物６の厚みｔを測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ｃ、５１ｃを提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置によれば、演算部の負荷を軽減しながら被測定物までの距離もしくは被測定物の２つの測定点間の厚み方向の距離を高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図２】レーザ照射手段の選定を説明する図である。
【図３】本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図４】本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置の使用例を示す図である。
【図５】本発明に係る第２の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図７】本発明に係るレーザ測距装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図８】本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置の変形例の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置５０ａを示す。尚、図１、図３〜図７中の破線はレーザ光の光路を示す。図１に示す本発明に係るレーザ測距装置５０ａは、異なる中心周波数を有する２つのレーザ光（第１レーザ光、第２レーザ光）をそれぞれ出射する第１レーザ照射手段１０ａと第２レーザ照射手段１０ｂとを有している。
【００１２】
第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂ、及び後述する第３レーザ照射手段１０ｃの種類に関しては特に限定はなく、ヘリウムネオンレーザやアルゴンレーザ、クリプトンイオンレーザ、ヘリウムカドミウムレーザ等のガスレーザ、ルビーレーザやＹＡＧレーザ等の固体レーザ、金属レーザ、半導体レーザ等を用いることができる。この中でも周波数分布が比較的ブロードな多縦モード発振のレーザ照射手段を用いることが好ましい。尚、多縦モード発振のレーザ光とは発振するレーザ光の周波数分布がブロードなものを指し、ここでは性能や安定性、バラつき等により結果として周波数分布が広がっているものもこれに含めるものとする。従って、レーザ測距装置５０ａ、及び後述のレーザ測距装置５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃでは、高い周波数安定性や安定した発光スペクトルを有する高価なレーザ照射手段を必ずしも必要とせず、周波数や発光スペクトルの安定性が比較的劣った安価なレーザ照射手段を使用することができる。よって、使用するレーザ照射手段としては、安価な半導体レーザを用いることが特に好ましい。この半導体レーザを使用することにより、レーザ測距装置５０ａ〜５１ｃの部品コストを削減することが可能となりレーザ測距装置５０ａ〜５１ｃをより安価に提供することができる。尚、使用するレーザ照射手段のうち少なくとも１つのレーザ照射手段を４００ｎｍ〜７５０ｎｍの可視光領域の発振波長を有するものとすれば、レーザ光の照射位置が目視可能となり作業性の向上を図ることができる。
【００１３】
第１レーザ照射手段１０ａから出射した第１レーザ光は、第１レーザ光の光路上に設けられたミラー４ａで反射され分割部１２に向う。また、第２レーザ照射手段１０ｂから出射した第２レーザ光は、第２レーザ光の光路上に設けられたハーフミラー４ｂで反射され第１レーザ光と同一光路上を通り分割部１２に向う。
【００１４】
分割部１２としてはハーフミラーやビームスプリッタ等が用いられ、分割部１２に到達した第１レーザ光及び第２レーザ光は分割部１２の分割点で２分割される。そして、一方は参照光として反射部１４に向かい、もう一方は測定光として被測定物６の側に向う。
【００１５】
分割部１２で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射部１４の反射点にて反射され、分割部１２を通過して受光部１８に到達する。尚、反射部１４には移動手段２２が設置されており、移動手段２２の動作により反射部１４は反射点から分割点までの距離、即ち参照光の光路長が変化する方向に移動する。
【００１６】
位置情報取得部２４は、図示しない装置制御部からの信号を受けて移動手段２２を動作させるとともに、移動手段２２の動作によって変化する反射点の位置情報を演算部２０に出力する。尚、移動手段２２としては１ステップで５〜１０ｎｍ程度移動する摺動型超音波モータ等を用いることが好ましい。また、反射部１４と反射点とは固定であり、本願では反射点の絶対位置よりも相対位置が重要であるから、反射点の位置情報は反射部１４の位置情報で間接的に代用することも可能である。
【００１７】
分割部１２で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光は出射口１６から出射する。そして、図１（ｂ）に示すように、出射口１６から出射した第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光は被測定物６の測定点Ｓで反射され分割部１２を経由して受光部１８に到達する。
【００１８】
受光部１８は、測定点Ｓで反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光と反射点で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光とを受光して、これらの光が全て合わさった合成光の強度のデータを電気信号に変換し演算部２０に出力する。
【００１９】
このとき、位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点の位置を参照光の光路長が変化する方向に移動させる。参照光の光路長が変化すると参照光と測定光の光路差が変化し、これに伴って受光部１８が出力する合成光の強度のデータも変化する。
【００２０】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度のデータと位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応し且つ連続した合成光の強度データを作成し、さらにこの強度データに基づいて後述の演算を行う。尚、以後は受光部１８が出力する合成光の強度のデータを単に“強度”と記述し、演算部２０が作成する反射点の位置と対応し且つ連続した合成光の強度データを“強度データ”と記述して、両者を区別する。
【００２１】
ここで、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しく光路差が存在しない場合には、どのような発振波長を有するレーザ光であってもその参照光と測定光とは強め合いその干渉光は明部のピークをとる。つまり、出力電圧、温度、レーザ照射手段自体のブレなどにより、レーザ照射手段が出射するレーザ光の周波数が変化したとしても、参照光と測定光とに光路差が存在しない点ではその干渉光は明部のピークを常に維持する。反対に参照光と測定光とに光路差が存在する場合には、異なる発振波長を有するレーザ光の干渉光が同時に明部をとるような光路差の値は現実には存在しない。従って、反射点の位置と干渉光の強度との関係を模式的に示した図２にあるように、第１レーザ光の測定光と第１レーザ光の参照光とが干渉して生じる干渉光（図２中の（Ａ））と、第２レーザ光の測定光と第２レーザ光の参照光とが干渉して生じる干渉光（図２中の（Ｂ））とは参照光の光路長と測定光の光路長とが等しい反射点の位置Ｏにおいて双方とも明部のピークを取り、これらの合成光（図２中の（Ｃ））の強度は最大のピーク強度をとる。そして、第１レーザ光による干渉光（Ａ）と第２レーザ光による干渉光（Ｂ）とのピーク位置が完全に一致する点は位置Ｏ以外には存在しない。従って、これらの合成光には位置Ｏ以外に最大ピーク強度以上のピーク強度をとる位置は存在しない。
【００２２】
しかしながら、干渉光のピークの周期はレーザ光の周波数に依存するため、第１レーザ光による干渉光（Ａ）のピークと第２レーザ光による干渉光（Ｂ）のピークとが近接する場合（例えば図２中の位置Ｏ’）が存在する。干渉光（Ａ）のピークと第２レーザ光による干渉光（Ｂ）のピークとが近接している位置では、その合成光のピーク強度が最大ピーク強度に近づく可能性があり、このような場合に両者をピーク強度のみで判別すれば誤認識を招く危険性がある。
【００２３】
しかしながら、位置Ｏではその前後において合成光の強度データが対称性を示すという特徴を有している。これに対して、位置Ｏ’を含むそれ以外のピーク位置ではその前後で対称性を示すことはない。よって、強度データのピーク強度とその位置前後の対称性を確認することで、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しい反射点の位置Ｏを特定することができる。また、干渉光のピークは位置Ｏから離れるに従ってブロードとなり、その分だけピーク強度が減少する。従って、これらのことと第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂの出力変動等を考慮に入れてピーク強度に対する適正な閾値（判断基準）を設定すれば、実質、位置Ｏ近傍のみで上記のピーク強度の判定と対称性の確認とが行われ、全ての範囲の強度データに対して上記の処理を行う必要は無い。また、第１レーザ光もしくは第２レーザ光の長い方のコヒーレンス長をＬｃとした場合に、測定光と参照光との光路差がＬｃ以上あると両者は干渉しなくなるので、ピークは出現しなくなる。
【００２４】
尚、本発明に係るレーザ測距装は、図３（ａ）のレーザ測距装置５１ａ及び図７のレーザ測距装置５１ｂ、５１ｃに示すように、第１レーザ光及び第２レーザ光とは中心周波数の異なる第３レーザ照射手段１０ｃを設けても良い。第３レーザ照射手段１０ｃを設けることにより、第３レーザ光による干渉光が生じ、この第３レーザ光による干渉光は第１レーザ光による干渉光、第２レーザ光による干渉光と同様、位置Ｏで明部のピークをとる。しかしながら、位置Ｏ以外で第３レーザ光による干渉光、第１レーザ光による干渉光、第２レーザ光による干渉光のピークが全て近接する確率は２つのレーザ光を用いたときと比べて著しく低い。よって、位置Ｏでの最大ピーク強度とその他の位置でのピーク強度との差は２つのレーザ光を用いたときよりも開く傾向となる。従って、３つのレーザ光を用いたときの方が、２つのレーザ光を用いたときよりも位置Ｏの特定をより容易に行うことができる。
【００２５】
次に、本発明に係る第１の測距方法をレーザ測距装置５０ａの動作とともに説明する。尚、レーザ照射手段を３つ有するレーザ測距装置５１ａも基本動作は全く同じである。
【００２６】
本発明に係る第１の測距方法では、予め基準点の位置情報を取得する必要がある。よって、ここでは先ずシャッタ５の反射点Ｓ’を基準点としてこの基準点の位置情報を取得する方法を説明する。尚、ここでの基準点の位置情報の取得方法は、基本的に第１の測距方法及びレーザ測距装置５０ａの動作と同等である。
【００２７】
先ず、図１（ａ）に示すように、出射口１６をシャッタ５で塞ぐ。次に、反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から出射口１６までの距離と等しい反射点の位置とすることが好ましい。次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、受光部１８は反射点で反射された各レーザ光の参照光とシャッタ５の反射点Ｓ’で反射された各レーザ光の測定光とを受光して、これらの合成光の強度を演算部２０に出力する。また、位置情報取得部２４は移動手段２２を動作させ、反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が増加する方向に移動させるとともに、移動手段２２の動作によって変化する反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【００２８】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成する。
【００２９】
ここで、反射点が移動して距離Ｌｒ（ｓ’）が距離Ｌｍ（ｓ’）と等しい位置Ｏ（ｓ’）となると、測定光の光路長２×Ｌｍ（ｓ’）と参照光の光路長２×Ｌｒ（ｓ’）とが等しくなる。従って、この位置Ｏ（ｓ’）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ’）前後において対称性を示す。
【００３０】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準（例えば、最大ピーク強度の９０％）を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置情報を基準点の位置情報として記録する。尚、この基準点の位置は、図１（ａ）においては位置Ｏ（ｓ’）に相当する。
【００３１】
次に、被測定物６の測定点Ｓまでの距離を測定する。先ず、シャッタ５を除くとともに被測定物６を設置して第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光を被測定物６の測定点Ｓで反射させる。これにより、受光部１８は反射点で反射された各レーザ光の参照光と被測定物６の測定点Ｓで反射された各レーザ光の測定光とを受光して、これらの合成光の強度を演算部２０に出力する。また、位置情報取得部２４は移動手段２２を動作させ、反射点を参照光の光路長が増加する方向にさらに移動させるとともに、移動手段２２の動作によって変化する反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【００３２】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成する。
【００３３】
ここで、分割点から測定点Ｓまでの距離を距離Ｌｍ（ｓ）とし、分割点から反射点までの距離を距離Ｌｒ（ｓ）とすると、反射点が移動して距離Ｌｒ（ｓ）が距離Ｌｍ（ｓ）と等しい位置Ｏ（ｓ）に到達した時に、測定光の光路長２×Ｌｍ（ｓ）と参照光の光路長２×Ｌｒ（ｓ）とが等しくなる。従って、この位置Ｏ（ｓ）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ）前後において対称性を示す。
【００３４】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置情報を記録する。尚、このとき記録される位置情報は位置Ｏ（ｓ）の位置情報に相当する。以上が取得ステップ及び記録ステップに相当する。
【００３５】
次に、演算部２０は、基準点の位置情報（位置Ｏ（ｓ’）の位置情報）と記録ステップで得られた位置Ｏ（ｓ）の位置情報とから、基準点である出射口１６の出射点（シャッタ５の反射点Ｓ’に相当）から被測定物６の測定点Ｓまでの距離Ｌを算出する。距離Ｌの算出方法は、例えば、基準点の位置情報の値をＰＯｓ’、位置Ｏ（ｓ）の位置情報をＰＯｓとし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌ＝Ｌｍ（ｓ）−Ｌｍ（ｓ’）＝Ｌｒ（ｓ）−Ｌｒ（ｓ’）＝ＰＯｓ−ＰＯｓ’
となる。以上が測定ステップに相当する。
【００３６】
尚、移動手段２２はモータ等の機械的なものであるから、移動手段２２の精度によっては反射点を各位置、特にピーク位置に完全に位置させることが困難な場合がある。このような場合、得られた強度のデータから不足している位置の強度のデータを算出により補い、最大の強度をとる反射点の位置の取得と強度データの対称性の確認とを行うようにしても良い。このことは、後述の第２の測距方法、第３の測距方法でも同様である。
【００３７】
また、基準点をシャッタ５の内面とせずに、図４（ａ）に示すように、被測定物６の第１測定点Ｓ１とし、第１測定点Ｓ１の位置情報取得後に図４（ｂ）に示すように、レーザ測距装置５０ａもしくは被測定物６を平行移動させて測定光を被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射させるようにすれば、得られる距離Ｌは第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２の厚み方向の距離となる。尚、この場合、第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２の位置関係を予め把握しておき、レーザ測距装置５０ａに近い側（図４の例では第１測定点Ｓ１）を基準点とし、遠い側（図４の例では第２測定点Ｓ２）を測定点とすることが好ましい。また、移動手段２２の動作方向を参照光の光路長が減少する方向とする場合には、逆にレーザ測距装置５０ａから遠い側（図４の例では第２測定点Ｓ２）を基準点とし、近い側（図４の例では第１測定点Ｓ１）を測定点とすることが好ましい。
【００３８】
次に、本発明に係る第２の形態のレーザ測距装置５０ｂを説明する。図５に示す本発明に係るレーザ測距装置５０ｂは、第１の形態のレーザ測距装置５０ａに加えて、測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８を有している。そして、測定光分割部２８にて分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光は第１出射口１６ａから被測定物６の側に出射する。また、測定光分割部２８で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光はミラー８で反射され第２出射口１６ｂから被測定物６の側に出射する。尚、第１測定光と第２測定光との装置内部における光路差（２×Ｌｄ）は、第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長よりも長い距離とする。よって、距離Ｌｄは第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長の１／２よりも長い距離となる。
【００３９】
次に、本発明に係る第２の測距方法をレーザ測距装置５０ｂの動作とともに説明する。尚、レーザ照射手段を３つ有する図７（ａ）に示すレーザ測距装置５１ｂも基本動作は全く同じである。
【００４０】
本発明に係るレーザ測距装置５０ｂでは、予め第１測定光と第２測定光との装置内部における光路差の１／２の値である距離Ｌｄを取得する必要がある。レーザ測距装置５０ｂに好適な距離Ｌｄの取得方法は後述する。尚、距離Ｌｄの取得は測定毎に行う必要は無く、レーザ測距装置５０ｂの出荷時等に行ってメモリ等に記録しておいても良い。
【００４１】
本発明に係る第２の測距方法では、先ず、図５（ａ）に示すように、被測定物６をその第１測定点Ｓ１に第１測定光が、第２測定点Ｓ２に第２測定光が垂直に照射するように設置する。次に、反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から第１出射口１６ａまでの距離と等しい反射点の位置とすることが好ましい。
【００４２】
次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射点で反射され受光部１８に到達する。また、測定光分割部２８で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光は第１出射口１６ａから出射した後、被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射され、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。また、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光は第２出射口１６ｂから出射した後、被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射され、ミラー８、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。受光部１８は、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光とを受光し、それらの光が全て合成された合成光の強度を演算部２０に出力する。そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が増加する方向に移動させる。また、位置情報取得部２４は反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【００４３】
演算部２０は、受光部１８からの合成光の強度と位置情報取得部２４からの反射点の位置情報とに基づいて、反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成する。
【００４４】
反射点が移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第１測定点Ｓ１までの距離と等しい位置Ｏ（ｓ１）に到達すると、第１測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ１）において合成光の強度は最大ピーク強度と略同等となる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ１）前後において対称性を示す。尚、第２の測距方法及び後述の第３の測距方法での最大ピーク強度は一方の測定光が干渉しない状態のものとする。即ち、第２の測距方法及び第３の測距方法での最大ピーク強度は、第１レーザ光の第１測定光（第２測定光）による干渉光の（図２中の位置Ｏにおける）強度ピークと、第２レーザ光の第１測定光（第２測定光）による干渉光の（図２中の位置Ｏにおける）強度ピークと、後述するように光路差がコヒーレンス長を超えて一定強度となる第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光（第１測定光）の強度とが合わさったものとなる。そして、この最大ピーク強度とレーザ照射手段の出力変動範囲等に応じて判定基準の値が設定される。
【００４５】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置を第１位置（＝位置Ｏ（ｓ１））の第１位置情報として記録する。
【００４６】
尚、参照光と測定光との光路差がコヒーレンス長を超えたレーザ光は干渉することはない。ここで、距離Ｌｄは第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長いから、位置Ｏ（ｓ１）近傍では第１測定光と参照光とは干渉するものの、光路差がコヒーレンス長を超えている第２測定光と参照光及び第２測定光と第１測定光とは干渉することはない。従って、第２測定光は一定強度の光として受光部１８に受光され、第２測定光が第１位置情報の取得に悪影響を及ぼすことはない。
【００４７】
次に、反射点がさらに移動して分割点から反射点までの距離が分割点→測定光分割部２８→ミラー８→第２測定点Ｓ２までの距離と等しい位置Ｏ（ｓ２）に到達すると、今度は第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ２）において合成光の強度は最大ピーク強度と略同等となる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ２）前後において対称性を示す。
【００４８】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置を第２位置（＝位置Ｏ（ｓ２））の第２位置情報として記録する。以上が第２の測距方法の取得ステップ及び記録ステップに相当する。尚、前述のように距離Ｌｄは第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長いから、この位置Ｏ（ｓ２）近傍では第１測定光と参照光との光路差はコヒーレンス長を超え、第１測定光が参照光及び第２測定光と干渉することはない。従って、第１測定光が第２位置情報の取得に悪影響を及ぼすことはない。
【００４９】
次に、演算部２０は、第１位置情報と第２位置情報と予め取得されている距離Ｌｄの値とから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを算出する。距離Ｌの算出方法は、例えば、第１位置情報の値をＰｓ１、第２位置情報をＰｓ２とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌ＝Ｐｓ２−Ｐｓ１−Ｌｄ
となる。以上が第２の測距方法の測定ステップに相当する。
【００５０】
次に、第１測定光と第２測定光との装置内部における距離Ｌｄを取得する方法を説明する。尚、以下に示す距離Ｌｄの取得方法は、基本的に本発明に係る第２の測距方法及びレーザ測距装置５０ｂの動作と同等である。また、以下に示す距離Ｌｄの取得方法は本発明に係るレーザ測距装置５０ｂに好適なものであるが、必ずしもこの方法を用いる必要は無い。
【００５１】
先ず、図５（ｂ）に示すように、表面が平滑な平板５を、その第１測定点Ｓ１’に第１測定光が、第２測定点Ｓ２’に第２測定光が垂直に照射するように設置する。このとき、第１出射口１６ａから第１測定点Ｓ１’までの距離と、第２出射口１６ｂから第２測定点Ｓ２’までの距離とを等しくする。次に、反射部１４の反射点を起点位置よりも参照光の光路長が若干短くなる位置に位置させる。
【００５２】
そして、上記の取得ステップと記録ステップを行い、分割点から平板５の第１測定点Ｓ１’までの距離と分割点から反射点までの距離とが等しくなる反射点の第１位置Ｏ（ｓ１’）の第１位置情報と、分割点→測定光分割部２８→ミラー８→第２測定点Ｓ２’までの距離と分割点から反射点までの距離とが等しくなる反射点の第２位置Ｏ（ｓ２’）の第２位置情報と、を記録する。
【００５３】
次に、演算部２０は、得られた第１位置情報と第２位置情報とから、距離Ｌｄを算出する。距離Ｌｄの算出方法は、例えば、第１位置情報の値をＰｓ１’、第２位置情報をＰｓ２’とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌｄ＝Ｐｓ２’−Ｐｓ１’
となる。
【００５４】
次に、図６に本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置５０ｃを示す。第３の形態のレーザ測距装置５０ｃは被測定物６の一面側に位置する第１測定点Ｓ１と、第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離を測距することで、被測定物６の厚みｔを測距するものである。従って、その構成は第１測定光と第２測定光との光学経路が異なる以外、第２の形態のレーザ測距装置５０ｂと基本的に同等である。
【００５５】
そして、レーザ測距装置５０ｃにおいては、測定光分割部２８にて分割された第１測定光は、ミラー８ａ、ミラー８ｂ、ミラー８ｃで反射され第１出射口１６ａから第２出射口１６ｂに向けて出射する。また、測定光分割部２８で分割された第２測定光はミラー８ｄ、ミラー８ｅで反射され第２出射口１６ｂから第１出射口１６ａに向けて出射する。尚、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとは対向する位置に設けられ、被測定物６はこの第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に配置される。そして、図６（ａ）に示すように、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に何も存在しない無測定物状態の場合には、第１出射口１６ａから出射した第１測定光は、第２出射口１６ｂから再度レーザ測距装置５０ｃ内に入射してミラー８ｅ、ミラー８ｄで反射され測定光分割部２８に帰還する。また、第２出射口１６ｂから出射した第２測定光は第１出射口１６ａから再度レーザ測距装置５０ｃ内に入射してミラー８ｃ、ミラー８ｂ、ミラー８ａで反射され測定光分割部２８に帰還する。よって、無測定物状態においては第１測定光と第２測定光とは同じ光路を互いに逆方向に進んで測定光分割部２８に帰還することとなる。従って、このときの第１測定光と第２測定光との光路長は等しくなる。尚、測定光分割部２８から第１出射口１６ａまでの第１測定光の光路長と測定光分割部２８から第２出射口１６ｂまでの第２測定光の光路長とは完全に等しくする必要は無いが、略同等として無測定物状態における第１測定光及び第２測定光の測定光分割部２８から測定光分割部２８に帰還するまでの光路（即ち、第１測定光における測定光分割部２８→ミラー８ａ→ミラー８ｂ→ミラー８ｃ→ミラー８ｅ→ミラー８ｄ→測定光分割部２８までの光路）の中間地点Ｐ０を、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間の中間位置近傍とすることが好ましい。
【００５６】
次に、本発明に係る第３の測距方法をレーザ測距装置５０ｃの動作とともに説明する。尚、レーザ照射手段を３つ有する図７（ｂ）に示すレーザ測距装置５１ｃも基本動作は全く同じである。
【００５７】
本発明に係る第３の測距方法では、先ず、第１測定光及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置（原点位置Ｏ）を取得して原点位置情報として記録する原点取得ステップを行う。尚、原点位置情報の取得は以下のようにして行うことが好ましい。
【００５８】
先ず、無測定物状態で反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から中間地点Ｐ０までの測定光の光学経路よりも若干長くなるような反射点の位置とすることが好ましい。
【００５９】
次に、この状態で第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、参照光は分割点→反射点→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。また、第１測定光は分割点→測定光分割部２８→ミラー８ａ→ミラー８ｂ→ミラー８ｃ→第１出射口１６ａ→第２出射口１６ｂ→ミラー８ｅ→ミラー８ｄ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。また、第２測定光は分割点→測定光分割部２８→ミラー８ｄ→ミラー８ｅ→第２出射口１６ｂ→第１出射口１６ａ→ミラー８ｃ→ミラー８ｂ→ミラー８ａ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。
【００６０】
そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が減少する方向に移動させる。また、位置情報取得部２４は反射点の位置情報を演算部２０に出力する。
【００６１】
反射点が移動して参照光の光路長と第１測定光及び第２測定光の光路長とが等しくなる原点位置Ｏに到達すると、この原点位置Ｏでは第１レーザ光の参照光と第１レーザ光の第１測定光及び第２測定光とによる干渉光と、第２レーザ光の参照光と第２レーザ光の第１測定光及び第２測定光とによる干渉光とが全て明部のピークを取る。ここで、第３の測距方法での最大ピーク強度は一方の測定光が干渉しない状態のものとしているから、この原点位置Ｏにおける合成光の強度は最大ピーク強度の約２倍のピーク強度をとる。従って、原点位置情報の取得時の判定基準もこれに応じて大きくなる。また、強度データはこの原点位置Ｏの前後において対称性を示す。
【００６２】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、原点位置情報の取得時の判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置を原点位置Ｏの原点位置情報として記録する。以上が、原点取得ステップに相当する。尚、参照光の光路上の原点位置Ｏは、図６中の測定光の光路上では中間地点Ｐ０と対応する。
【００６３】
上記の原点位置情報の取得方法は最も高精度であり本発明に係るレーザ測距装置５０ｃに好適なものであるが、必ずしもこの方法を用いる必要は無い。尚、原点位置情報の取得は測定毎に行うことが好ましいが、さほど高精度の測定値を必要としない場合にはこの限りではない。
【００６４】
次に、図６（ｂ）に示すように被測定物６を第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に配置する。このとき、被測定物６を中間地点Ｐ０と重なり、且つ中間地点Ｐ０から第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１と中間地点Ｐ０から第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２との差が第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長の１／２の値よりも長い距離となるように配置することが好ましい。
【００６５】
ここで、被測定物６を中間地点Ｐ０と重ならないように配置すると、測定時の第１測定光の光路長もしくは第２測定光の光路長のいずれか一方が原点位置における参照光の光路長より長くなり他方が短くなる。このよう場合、本願の測距方法においては移動手段２２を測定中に逆動作させて参照光の光路長を増加させる方向と減少させる方向とに移動させる必要が生じる。移動手段２２であるモータ等の機械は、一定方向に動作させる場合においては位置情報と実際の位置とに大きな差は生じないが、逆動作させるとバックラッシュが発生し位置情報と実際の位置とに誤差が生じる。被測定物６を中間地点Ｐ０と重なるように配置すれば、測定時の第１測定光の光路長と第２測定光の光路長とはいずれも原点位置における参照光の光路長より短くなり、反射部１４は原点位置から参照光の光路長を減少させる方向のみに移動すればよく、移動手段２２が逆動作する必要は無い。よって、高精度の厚み測定を行うことができる。
【００６６】
また、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差をコヒーレンス長の１／２よりも長い距離になるように配置すれば、後述の第１測定光による第１測定点Ｓ１の測定時には第２測定光は干渉せず、第２測定光による第２測定点Ｓ２の測定時には第１測定光は干渉することがない。従って、レーザ測距装置５０ｃによる被測定物６の厚みｔの測距を効率良く行うことができる。尚、被測定物６の厚みｔがコヒーレンス長の１／２よりも薄く上記の条件を満たすことができない場合、被測定物６を中間地点Ｐ０からずらして第１測定光と第２測定光との光路差をコヒーレンス長の値以上とする。この場合、移動手段２２は逆動作が必要でバックラッシュに伴う誤差が生じるが、移動手段２２に高精度のアクチュエータを用いればバックラッシュを含む繰り返し位置精度は約２０ｎｍ程度であり、要求される測定精度によっては十分に使用可能である。
【００６７】
尚、レーザ測距装置５０ｃは測定光の光学経路を図８に示すようにして、第１測定光と第２測定光の装置内部における光路差を第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長よりも長い距離としても良い。この構成によれば、装置内部における第１測定光と第２測定光との光路差が既にコヒーレンス長よりも長く設定されているから、被測定物６の設置位置によらず被測定物６の厚みｔの測距を行うことができる。ただしこの場合、移動手段２２の逆動作が必要となる。
【００６８】
次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射点で反射され受光部１８に到達する。また、測定光分割部２８で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光は第１出射口１６ａから出射した後、被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射され、ミラー８ｃ、ミラー８ｂ、ミラー８ａ、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。また、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光は第２出射口１６ｂから出射した後、被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射され、ミラー８ｅ、ミラー８ｄ、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。受光部１８は、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光とを受光し、それらの光が全て合成された合成光の強度を演算部２０に出力する。
【００６９】
そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が減少する方向に移動させる。
【００７０】
反射点が移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第１測定点Ｓ１までの第１測定光の片道分の光路長と等しい位置Ｏ（ｓ１）に到達すると、第１測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ１）では第１測定光の第１レーザ光による干渉光と第１測定光の第２レーザ光による干渉光とが明部のピークを取り、この位置Ｏ（ｓ１）において合成光の強度は最大ピーク強度と略同等となる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ１）前後において対称性を示す。
【００７１】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置を第１位置（＝位置Ｏ（ｓ１））の第１位置情報として記録する。尚、原点位置Ｏから位置Ｏ（ｓ１）までの距離は距離Ｌ１に相当する。このとき、被測定物６を中間地点Ｐ０から所定量ずらして配置することにより、第１測定光と第２測定光との光路差は第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長くなり、よって、この位置Ｏ（ｓ１）近傍では第２測定光は干渉せず第２測定光が第１位置情報の取得に悪影響を及ぼすことはない。
【００７２】
次に、反射点がさらに移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第２測定点Ｓ２までの第２測定光の片道分の光路長と等しい位置Ｏ（ｓ２）に到達すると、今度は第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。この位置Ｏ（ｓ２）では第２測定光の第１レーザ光による干渉光と第２測定光の第２レーザ光による干渉光とが明部のピークを取り、この位置Ｏ（ｓ２）において合成光の強度は最大ピーク強度と略同等となる。また、強度データはこの位置Ｏ（ｓ２）前後において対称性を示す。
【００７３】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度をモニタして、判定基準を超える強度のピークが存在した場合、その反射点の位置（ピーク位置）の位置情報を取得する。そして、さらに所定の距離だけ反射点が移動してピーク位置を過ぎた所定範囲の強度データが取得されると、演算部２０はピーク位置前後の強度データが、このピーク位置の前後で対称性を示すか否かを確認する。そして、対称性が確認された場合その反射点の位置を第２位置（＝位置Ｏ（ｓ２））の第２位置情報として記録する。尚、原点位置Ｏから位置Ｏ（ｓ２）までの距離は距離Ｌ２に相当する。このとき、被測定物６を中間地点Ｐ０から所定量ずらして配置することにより、第１測定光と第２測定光との光路差は第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長くなり、よって、この位置Ｏ（ｓ２）近傍では第１測定光は干渉せず第１測定光が第２位置情報の取得に悪影響を及ぼすこともない。以上が第３の測距方法の取得ステップ及び記録ステップに相当する。
【００７４】
次に、演算部２０は、第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離、即ち被測定物６の厚みｔを算出する。厚みｔの算出方法は、例えば、原点位置情報をＰｏ、第１位置情報の値をＰｓ１、第２位置情報をＰｓ２とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
ｔ＝（Ｐｏ−Ｐｓ１）＋（Ｐｏ−Ｐｓ２）＝２Ｐｏ−Ｐｓ１−Ｐｓ２
となる。以上が第３の測距方法の測定ステップに相当する。
【００７５】
以上のように、本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置は、合成光の強度をモニタして、所定の強度以上のピーク位置の前後における強度データの対称性を確認することで、被測定物の測定点と対応する反射点の位置情報を取得する。そして、その位置情報に基づいて被測定物までの距離もしくは被測定物の２つの測定点間の厚み方向の距離を測距する。従って、強度データに基づく演算量を低減することが可能となり、演算部に対する負荷を抑えながら、レーザ光の可干渉性を利用した高精度な測距を行うことができる。
【００７６】
尚、上記で示したレーザ測距装置５０ａ〜５０ｃ、５１ａ〜５１ｃは本発明に好適な例であるから、参照光、測定光、第１測定光、第２測定光の光路は部分的に光ファイバで置き換えても良い他、各部の構成及び各光路等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
６ 被測定物
１２ 分割部
１４ 反射部
１６ａ 第１出射口
１６ｂ 第２出射口
１８ 受光部
２０ 演算部
２４ 位置情報取得部
２８ 測定光分割部
５０ａ〜５０ｃ、５１ａ〜５１ｃ レーザ測距装置
Ｓ 測定点
Ｓ１ 第１測定点
Ｓ２ 第２測定点
Ｌ 距離
ｔ （被測定物の）厚み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、
全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての測定光を被測定物の測定点で反射させ、
反射点で反射した各参照光と測定点で反射した各測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物の測定点までの距離を測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データが所定の値以上の強度のピークを取るとともに、その前後で対称となる反射点の位置情報を記録する記録ステップと、
当該位置情報と予め取得されている基準点の位置情報とに基づいて基準点から測定点までの距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項２】
異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、
全ての測定光をさらに第１測定光と第２測定光とに分割し、
全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての第１測定光を被測定物の第１測定点で反射させ、さらに全ての第２測定光を被測定物の第２測定点で反射させ、
反射点で反射した各参照光と第１測定点で反射した各第１測定光と第２測定点で反射した各第２測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物の第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データが所定の値以上の強度のピークを取るとともに、その前後で対称となる第１位置の第１位置情報と第２位置の第２位置情報とを記録する記録ステップと、
第１位置情報と第２位置情報とに基づいて第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項３】
無測定物状態で第１測定光の光路長及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置を原点位置情報として記録する原点取得ステップをさらに有し、
第１測定光を被測定物の第１測定点で反射させるとともに第２測定光を第１測定点の裏面に位置する第２測定点で反射させ、
測定ステップが第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とに基づいて被測定物の厚みを算出することを特徴とする請求項２記載の測距方法。
【請求項４】
異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
反射部で反射した全ての参照光と被測定物の測定点で反射した全ての測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部と、
当該強度のデータと前記位置情報取得部からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
請求項１記載の取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い、予め設定されている基準点から測定点までの距離を測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項５】
異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部と、
第１測定光を出射する第１出射口と第２測定光を出射する第２出射口と、
反射部で反射した全ての参照光と被測定物の第１測定点で反射した全ての第１測定光と被測定物の第２測定点で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部と、
当該強度のデータと前記位置情報取得部からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
請求項２記載の取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項６】
異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部と、
被測定物の配置位置を挟んで対向する位置に設けられ第１測定光を出射する第１出射口と第２測定光を出射する第２出射口と、
反射部で反射した全ての参照光と被測定物の第１測定点で反射した全ての第１測定光と第１測定点の裏面に位置する第２測定点で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部と、
当該強度のデータと前記位置情報取得部からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
請求項３記載の原点取得ステップと取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い被測定物の厚みを測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項１】
異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、
全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての測定光を被測定物の測定点で反射させ、
反射点で反射した各参照光と測定点で反射した各測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物の測定点までの距離を測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データが所定の値以上の強度のピークを取るとともに、その前後で対称となる反射点の位置情報を記録する記録ステップと、
当該位置情報と予め取得されている基準点の位置情報とに基づいて基準点から測定点までの距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項２】
異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、
全ての測定光をさらに第１測定光と第２測定光とに分割し、
全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての第１測定光を被測定物の第１測定点で反射させ、さらに全ての第２測定光を被測定物の第２測定点で反射させ、
反射点で反射した各参照光と第１測定点で反射した各第１測定光と第２測定点で反射した各第２測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物の第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を測定する測距方法であって、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射して反射点の位置と対応した合成光の強度データを取得する取得ステップと、
当該強度データが所定の値以上の強度のピークを取るとともに、その前後で対称となる第１位置の第１位置情報と第２位置の第２位置情報とを記録する記録ステップと、
第１位置情報と第２位置情報とに基づいて第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項３】
無測定物状態で第１測定光の光路長及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置を原点位置情報として記録する原点取得ステップをさらに有し、
第１測定光を被測定物の第１測定点で反射させるとともに第２測定光を第１測定点の裏面に位置する第２測定点で反射させ、
測定ステップが第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とに基づいて被測定物の厚みを算出することを特徴とする請求項２記載の測距方法。
【請求項４】
異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
反射部で反射した全ての参照光と被測定物の測定点で反射した全ての測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部と、
当該強度のデータと前記位置情報取得部からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
請求項１記載の取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い、予め設定されている基準点から測定点までの距離を測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項５】
異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部と、
第１測定光を出射する第１出射口と第２測定光を出射する第２出射口と、
反射部で反射した全ての参照光と被測定物の第１測定点で反射した全ての第１測定光と被測定物の第２測定点で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部と、
当該強度のデータと前記位置情報取得部からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
請求項２記載の取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項６】
異なる中心周波数を有する２つ乃至３つのレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部と、
被測定物の配置位置を挟んで対向する位置に設けられ第１測定光を出射する第１出射口と第２測定光を出射する第２出射口と、
反射部で反射した全ての参照光と被測定物の第１測定点で反射した全ての第１測定光と第１測定点の裏面に位置する第２測定点で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度のデータを出力する受光部と、
当該強度のデータと前記位置情報取得部からの位置情報とに基づいて反射点の位置と対応した合成光の強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
請求項３記載の原点取得ステップと取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い被測定物の厚みを測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１２２８６２（Ｐ２０１１−１２２８６２Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７９０７０（Ｐ２００９−２７９０７０）
【出願日】平成２１年１２月９日（２００９．１２．９）
【出願人】（５０７０３９６２６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月９日（２００９．１２．９）
【出願人】（５０７０３９６２６）
【Ｆターム（参考）】
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