JP7640269B2 - 反射体 - Google Patents

Description

本発明は、光学的手法で対象物までの距離を測定する測定装置の検査に用いられる反射体に関する。

近年は、光学的手法で対象物までの距離を測定する測定装置の用途が広がっている。このような測定装置において、距離が正常に測定できているか否かを検査することは重要である。例えば特許文献１には、測定装置の光軸のずれを測定する際に、前方板及び後方板を有する光軸調整装置を用いることが記載されている。前方板は後方板より前に位置しており、測定装置から出射された光を透過させるための孔を有している。特許文献１において、測定装置から出射された光は、前方板により遮られることなく孔を通過して後方板に照射される。

特開２０２０－５６６６２号公報

測定装置の測定対象となる対象物には様々な種類がある。このため、測定対象における光の反射率も様々になる。このため、測定装置の検査において、様々な反射率を想定した検査を行う必要がある。

本発明の目的の一例は、光学的手法で対象物までの距離を測定する測定装置の検査に用いられる反射体において、反射率を容易に変更できるようにすることにある。

請求項１に記載の発明は、光学的手法で対象物までの距離を測定する測定装置の検査に用いられる反射体であって、
前記測定装置から照射された光を反射する基準反射面を有する反射部材と、
前記基準反射面の少なくとも一部の領域に重ねられ、前記光の少なくとも一部が前記基準反射面に到達することを阻害するマスク部材と、
を備え、
前記マスク部材は交換可能である反射体である。

実施形態に係る反射体の使用環境を説明するための図である。 マスク部材の第１例を示す平面図である。 部分領域の大きさを説明するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、部分領域における透光領域及び遮光領域の第１例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、部分領域における透光領域及び遮光領域の第２例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、部分領域における透光領域及び遮光領域の第３例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、部分領域における透光領域及び遮光領域の第３例を示す図である。 図１に示した反射体の変形例を示す図である。 図８に示したマスク部材の設置目的を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、実施形態に係る反射体１０の使用環境を説明するための図である。反射体１０は、解析装置３０と共に使用され、測定装置２０の検査に用いられる。

測定装置２０は、例えばＬｉＤＡＲであり、光学的手法を用いて対象物までの距離を測定する。具体的には、測定装置２０は、光出射部及び受光部を有しており、光出射部が光（例えばレーザ光）を出射してから、対象物によって反射された光を受光部が受光するまでの時間を用いて、対象物までの距離を測定する。測定装置２０がＬｉＤＡＲである場合、測定装置２０は、水平方向および垂直方向の所定の角度範囲に対して電磁波であるパルスレーザを出射することで、対象物までの距離を離散的に測定し、当該対象物の位置を示す３次元の計測点群情報を生成する。

測定装置２０の検査において、反射体１０は、測定装置２０から反射体１０までの距離は、予め定められた距離Ｌ_１に設定される。そしてこの状態において測定装置２０は、反射体１０を測定する。そして解析装置３０は、この測定結果を用いて、測定装置２０が正常であるか否かを判断する。

本図に示す例において、反射体１０は反射部材１１０及びマスク部材１２０を有している。

反射部材１１０は、測定装置２０に対向する面が反射面（以下、基準反射面と記載）となっている。基準反射面の反射率は、面内の位置によらず一定になっている。基準反射面は、例えばランバート反射体面は再帰性反射面になっている。

マスク部材１２０は、反射部材１１０の基準反射面の少なくとも一部の領域に重ねられ、反射体１０が照射した光の少なくとも一部が基準反射面に到達することを阻害する。そしてマスク部材１２０は交換可能である。このため、マスク部材１２０を変えることにより、反射体１０の反射率を容易に変更できる。なお、反射部材１１０の基準反射面は平面であってもよいし、幅方向及び高さ方向の少なくとも一方において曲面になっていてもよい。後者の場合、反射部材１１０は、例えば基準反射面が凹になる向きに曲がっている。

図２は、マスク部材１２０の第１例を示す平面図である。マスク部材１２０は、透光領域１２２及び遮光領域１２４を有している。そして透光領域１２２の占有率（又は遮光領域１２４の占有率）によって、マスク部材１２０の光の透過率が決定される。例えば、マスク部材１２０は、例えば透光性（例えば測定装置２０が照射する光の透過率が９０％以上、好ましくは９９％以上）の板状の基材の一部に遮光性の塗料を塗布することにより、形成されている。この場合、基材のうち塗料が塗布されていない領域が透光領域１２２となっており、基材のうち塗料が塗布された領域が遮光領域１２４となっている。ただし、マスク部材１２０は、遮光性の基材に複数の開口を設けることにより、形成されていてもよい。この場合、基材のうち開口が設けられている領域が透光領域１２２となっており、基材のうち開口が設けられていない領域が遮光領域１２４となっている。

また、本図に示す例において、マスク部材１２０は複数の部分領域１２６を有している。複数の部分領域１２６のそれぞれは、透光領域１２２及び遮光領域１２４を有している。これら複数の部分領域１２６の光の透過率は互いに異なっている。ただし、一つの部分領域１２６の内部では、光の透過率は一定である。このため、反射部材１１０の上に部分領域１２６を重ねることで、部分領域１２６を変えなくても複数の反射率に関する検査を行うことができる。

本図に示す例において、複数の部分領域１２６の透光領域１２２の占有率（又は遮光領域１２４の占有率）は、互いに異なっている。そして反射部材１１０の幅方向（すなわちマスク部材１２０の幅方向）に、複数の部分領域１２６は並んでいる。そして右側にいくにつれて（又は左側にいくにつれて）、部分領域１２６の透光率は減少している。

ただし、複数の部分領域１２６は、反射部材１１０の上下方向（すなわちマスク部材１２０の上下方向）に並んでいてもよい。また、マスク部材１２０の幅方向及び上限方向の少なくとも一方において、透光領域１２２の占有率（又は遮光領域１２４の占有率）は連続的に変化してもよい。

また、マスク部材１２０において、互いに透光率が異なる２つ以上の部分領域１２６が繰り返し設けられていてもよい。例えばマスク部材１２０において、第１の部分領域１２６と第２の部分領域１２６とが交互に設けられていてもよい。

図３は、部分領域１２６の大きさを説明するための図である。マスク部材１２０には、図１に示した測定装置２０からの光が照射される。そして、部分領域１２６の幅Ｗ_１は、マスク部材１２０上における測定装置２０からの光の大きさ（以下、光領域２００と記載：フットプリントに相当）Ｗ_２（例えばフットプリントの幅）よりも大きい。例えば図３のように、横方向のライン毎に半周期ずつずらして光を照射する場合、部分領域１２６の幅Ｗ_１は、光の大きさＷ_２の１．５倍以上であるのが好ましい。また、それ以外の場合（例えば横方向における照射位置がいずれのラインでも同じ場合）、幅Ｗ_１は、光の大きさＷ_２の２．０倍以上であるのが好ましい。このようにすると、マスク部材１２０の上において、測定装置２０の光が複数の部分領域１２６に跨ることを抑制できる。

また、部分領域１２６の幅Ｗ_１は、マスク部材１２０における光の照射間隔（例えば隣り合う２つのフットプリントの中心間距離）よりも大きい。例えば図３のように、横方向のライン毎に半周期ずつずらして光を照射する場合、幅Ｗ_１は、光の照射間の１．５倍以上であるのが好ましい。また、それ以外の場合（例えば横方向における照射位置がいずれのラインでも同じ場合）、幅Ｗ_１は、光の照射間の２．０倍以上であるのが好ましい。このようにすると、複数の部分領域１２６のそれぞれに対して、光は照射されやすくなる。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、部分領域１２６における透光領域１２２及び遮光領域１２４の第１例を示す図である。本図に示す例において、透光領域１２２及び遮光領域１２４は、いずれも同じ形状の矩形（例えば正方形）である。そして透光領域１２２及び遮光領域１２４は、いずれもマスク部材１２０上における光領域２００よりも小さい。例えば透光領域１２２の幅及び遮光領域１２４の幅は、いずれも光領域２００の幅（図３のＷ_１に相当）の２５％以下である。そして、図４（Ａ）に示す例と、図４（Ｂ）に示す例とでは、透光領域１２２の占有率（すなわち遮光領域１２４の占有率）が異なる。具体的には、図４（Ａ）に示す例における透光領域１２２の占有率は５０％であるが、図４（Ｂ）に示す例における透光領域１２２の占有率は２５％である。なお、図４（Ａ）に示す例において、透光領域１２２及び遮光領域１２４は幅方向及び高さ方向の双方において交互に配置されているが、これらのレイアウトはこの例に限定されない。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、部分領域１２６における透光領域１２２及び遮光領域１２４の第２例を示す図であり、それぞれ図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に対応している。本図に示す例において、透光領域１２２の大きさ及び遮光領域１２４の大きさは、図４に示す例よりも小さい。そして、[0]図５に示す例を用いたマスク部材１２０は、測定装置２０から反射体１０までの距離Ｌ_１（図１参照）が小さい場合に用いられる。これは、距離Ｌ_１が小さくなるにつれて光領域２００が小さくなるためである。すなわち、透光領域１２２及び遮光領域１２４は、距離Ｌ_１が小さくなるにつれて小さくなるのが好ましい。しかし、照射光の指向性が充分高い場合はその限りではない。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、部分領域１２６における透光領域１２２及び遮光領域１２４の第３例を示す図であり、それぞれ図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に対応している。本図に示す例において、マスク部材１２０の全体が遮光領域１２４となっている。そして、遮光領域１２４の中に複数の透光領域１２２が設けられている。本図に示す例において、透光領域１２２は円形（又は楕円形）である。そして図６（Ａ）に示すように、複数の透光領域１２２の少なくとも一つは、他とは異なる大きさであってもよい。また、図６（Ｂ）に示すように、複数の透光領域１２２はすべて同じ形状であってもよい。

なお、図６（Ａ）に示す例において、マスク部材１２０の全体が透光領域１２２となっていてもよい。この場合、透光領域１２２の中に複数の遮光領域１２４が設けられる。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）部分領域１２６における透光領域１２２及び遮光領域１２４の第３例を示す図であり、それぞれ図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に対応している。本図に示す例において、光領域２００は矩形ではなく、平行四辺形になっている。これは、例えばマスク部材１２０が平面である場合において、マスク部材１２０の端部において光領域２００が歪むためである。そして透光領域１２２の形状及び遮光領域１２４の形状は、歪んだ後の光領域２００の形状に相似になっている。

図８は、図１に示した反射体１０の変形例を示す図である。本図に示す例において、反射体１０のマスク部材１２０は、一部（例えば中央部）にのみ遮光領域１２４を有している。言い換えると、マスク部材１２０は、反射部材１１０の一部の反射率を低下させるために設けられている。

図９は、図８に示したマスク部材１２０の設置目的を説明するための図である。反射体１０の反射部材１１０の反射率が高い場合、図９（Ａ）に示すように、反射光のピーク強度が強すぎるため、測定装置２０の受光部は、正確な受信波形を出力することができず、その結果、反射光のピーク位置（時間）を検出できない。このようになるケースとしては、反射部材１１０の反射面が再帰性反射面になっている場合において、光を反射部材１１０のうち測定装置２０の正面に位置する領域に照射する場合が挙げられる。

このような場合であっても、マスク部材１２０の遮光領域１２４を、反射部材１１０のうち反射率が高すぎる領域に設けると、図９（Ｂ）に示すように、測定装置２０が受光した反射光のピーク位置（時間）を精度よく検出できる。

なお、測定装置２０から出射された光が反射体１０に到達した時の単位面積当たりの強度は、測定装置２０から反射体１０までの距離Ｌ_１が大きくなるにつれて低下する。このため、マスク部材１２０は、距離Ｌ_１に応じて交換されるのが好ましい。具体的には、マスク部材１２０の透光率は、距離Ｌ_１が大きくなるにつれて上がるのが好ましい。

以上、本実施形態によれば、反射部材１１０の基準反射面の上にはマスク部材１２０が設けられている。マスク部材１２０は、取り換え可能である。このため、反射体１０の反射率を容易に変更できる。

また、図２及び図３に示すように、マスク部材１２０は複数の部分領域１２６を有している。これら複数の部分領域１２６の少なくとも２つは、透光率が互いに異なる。このため、一つの反射体１０で複数の反射率に関する検査を行うことができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 反射体
２０ 測定装置
３０ 解析装置
１１０ 反射部材
１２０ マスク部材
１２２ 透光領域
１２４ 遮光領域
１２６ 部分領域
２００ 光領域

Claims (10)

1. 光学的手法で対象物までの距離を測定する測定装置の検査に用いられる反射体であって、
   前記測定装置から照射された光を反射する基準反射面を有する反射部材と、
   前記反射部材の反射率を変えるための複数のマスク部材と、
   を備え、
   前記複数のマスク部材の一つが前記基準反射面の少なくとも一部の領域に重ねられることにより、前記光の少なくとも一部が前記基準反射面に到達することを阻害され、
   前記一つの前記マスク部材が変わることにより、前記反射部材の反射率が変わる、反射体。
2. 請求項１に記載の反射体において、
   前記マスク部材は、
   透光領域と、
   前記透光領域に設けられた複数の遮光領域と、
   を有しており、
   前記遮光領域の大きさは、前記マスク部材上における前記光の大きさよりも小さい、反射体。
3. 請求項１に記載の反射体において、
   前記マスク部材は、
   遮光領域と、
   前記遮光領域に設けられた複数の透光領域と、
   を有しており、
   前記透光領域の大きさは、前記マスク部材上における前記光の大きさよりも小さい、反射体。
4. 請求項１に記載の反射体において、
   少なくとも一つの前記マスク部材は遮光領域及び透光領域を有しており、
   前記少なくとも一つのマスク部材のいずれかにおいて、少なくとも一つの前記遮光領域及び少なくとも一つの前記透光領域は互いに同一の大きさを有している、反射体。
5. 請求項１に記載の反射体において、
   少なくとも一つの前記マスク部材は遮光領域及び透光領域を有しており、
   前記少なくとも一つのマスク部材のいずれかにおいて、少なくとも一つの前記遮光領域及び少なくとも一つの前記透光領域は互いに異なる大きさを有している、反射体。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の反射体において、
   前記マスク部材は、前記光の透過率が互いに異なる複数の部分領域を有している反射体。
7. 請求項６に記載の反射体において、
   前記反射部材の幅方向及び上下方向の少なくとも一方において、徐々に又は段階的に前記光の吸収率が変化している反射体。
8. 請求項６に記載の反射体において、
   前記反射部材の幅方向及び上下方向の少なくとも一方において、互いに透光率が異なる２つ以上の前記部分領域が繰り返し設けられている反射体。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の反射体において、
   前記一つのマスク部材は、前記測定装置から前記反射体までの距離に応じて選択される反射体。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の反射体において、
    前記基準反射面はランバート反射面又は再帰性反射面になっている反射体。

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