(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の受光素子間の光のクロストークが抑制され、正確な投受光を行うことが可能な投受光装置及び正確な測距を行うことが可能な測距装置を提供する。【解決手段】光を出射する複数の出射領域を有し、互いに隣接する出射領域間で出射する光の偏光方向が異なる出射部１１と、出射部から出射された光が対象物によって反射された反射光の光路上に設けられた複数の偏光子を有し、かつ互いに隣接する偏光子間で透過する光の偏光方向が異なる偏光部１８と、偏光部の複数の偏光子の各々を透過した光の各々をそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部１９と、を有する。【選択図】図１
2020067310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する複数の出射領域を有し、互いに隣接する前記出射領域間で出射する前記光の偏光方向が異なる出射部と、
前記出射部から出射された前記光が対象物によって反射された反射光の光路上に設けられた複数の偏光子を有し、かつ互いに隣接する前記偏光子間で透過する光の偏光方向が異なる偏光部と、
前記偏光部の前記複数の偏光子の各々を透過した前記光の各々をそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部と、を有することを特徴とする投受光装置。
【請求項２】
前記出射部は、
直線偏光の光を含むレーザ光を出射する光源と、
前記レーザ光の光路上に設けられ、前記レーザ光を透過させる第１の領域と１／２波長板が形成された第２の領域とが互い違いに配列された光学板と、を有することを特徴とする請求項１に記載の投受光装置。
【請求項３】
前記出射部は、
直線偏光の光を含むレーザ光を出射する光源と、
前記レーザ光の光路上に設けられ、第１の１／２波長板が形成された第１の領域と前記第１の１／２波長板とは光学軸の軸方向が異なる第２の１／２波長板が形成された第２の領域とが互いに違いに配列された光学板と、を有することを特徴とする請求項１に記載の投受光装置。
【請求項４】
前記出射部は、前記光源における光出射面の像を結像する結像光学系を有し、
前記光学板は、前記像が結像される位置に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の投受光装置。
【請求項５】
前記出射部は、
光を出射する光源と、
前記光の光路上に設けられた複数の偏光子を有し、かつ互いに隣接する前記偏光子間で透過する光の偏光方向が異なる偏光板と、を有することを特徴とする請求項１に記載の投受光装置。
【請求項６】
前記出射部は、前記光源における光出射面の像を結像する結像光学系を有し、
前記偏光板は、前記像が結像される位置に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の投受光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の投受光装置と、
前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて前記対象物までの距離を測定する測距部と、を有することを特徴とする測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の投光及び受光を行う投受光装置、並びに光学的な測距を行う測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光を対象物に照射し、当該対象物によって反射された光を検出することで、当該対象物までの距離を測定する測距装置が知られている。当該測距装置は、光を投光しかつ光を受光する投受光装置と、当該投受光装置による光の投受光結果に基づいて測距情報を生成する測距部と、を有する。例えば、特許文献１には、投光部、受光部及び距離計測手段を含む光学式レーダ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2007-85832号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、測距装置には、測距用の光を出射する出射部と、対象物によって反射された光を受光する受光部とが設けられている。また、例えば、独立して光を受光する複数の受光素子を有する受光部を用いることで、複数の領域（複数の対象物や当該対象物における複数の表面領域など）の各々に対して一括して投受光を行うことができる。
【０００５】
ここで、当該複数の領域の各々に対して正確に投受光及び測距を行うことを考慮すると、例えば、当該複数の受光素子のうちの１の受光素子には、当該複数の領域のうちの当該１の受光素子に対応する１の領域から戻ってきた光のみが受光されることが好ましい。
【０００６】
従って、例えば、１の受光素子に複数の領域から戻ってきた光が受光されないこと、及び１の受光素子に受光されるべき光が他の受光素子に受光されないことが好ましい。換言すれば、複数の受光素子間での光のクロストークが抑制されていることが好ましい。
【０００７】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、複数の受光素子間の光のクロストークが抑制され、正確な投受光を行うことが可能な投受光装置及び正確な測距を行うことが可能な測距装置を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、光を出射する複数の出射領域を有し、互いに隣接する出射領域間で出射する光の偏光方向が異なる出射部と、出射部から出射された光が対象物によって反射された反射光の光路上に設けられた複数の偏光子を有し、かつ互いに隣接する偏光子間で透過する光の偏光方向が異なる偏光部と、偏光部の複数の偏光子の各々を透過した光の各々をそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の投受光装置と、受光部による反射光の受光結果に基づいて対象物までの距離を測定する測距部と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る測距装置の全体構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る測距装置における光源の光出射面を示す図である。
【図３】実施例１に係る測距装置における出射部の構成を示す図である。
【図４】実施例１に係る測距装置における受光部及び偏光部の上面を示す図である。
【図５】実施例１に係る測距装置における偏光部の入射前後の光を示す図である。
【図６】実施例１の変形例に係る測距装置における出射部の構成を示す図である。
【図７】実施例２に係る測距装置における出射部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、実施例１に係る測距装置１０の模式的な配置図である。測距装置１０は、所定の領域（以下、走査領域と称する）Ｒ０の光走査を行い、走査領域Ｒ０内に存在する対象物ＯＢまでの距離を測定する走査型の測距装置である。図１を用いて、測距装置１０について説明する。なお、図１には、走査領域Ｒ０及び対象物ＯＢを模式的に示している。
【００１３】
まず、測距装置１０は、走査領域Ｒ０に向けて投光する光を生成して出射する出射部１１を有する。まず、出射部１１は、光（以下、１次光と称する）Ｌ１を出射する光源１２を有する。本実施例においては、光源１２は、１次光Ｌ１として赤外領域にピーク波長を有するレーザ光を生成し、これを断続的に出射する。
【００１４】
出射部１１は、１次光Ｌ１のビーム形状を示す像、すなわち光源１２における１次光Ｌ１の出射面の像を結像する結像光学系１３を有する。結像光学系１３は、例えば、リレーレンズを含む。
【００１５】
出射部１１は、１次光Ｌ１の光路上に設けられ、１次光Ｌ１の偏光成分を調節しつつ互いに隣接する領域間で偏光方向が異なる光（以下、２次光Ｌ２と称する）Ｌ２を出射する光学板１４を有する。光学板１４は、例えば、アレイ状に配置された波長板又は偏光子を有する。本実施例においては、光学板１４は、結像光学系１３によって１次光Ｌ１の像が結像される位置に配置されている。
【００１６】
出射部１１は、２次光Ｌ２の整形しつつ出射する出射光学系１５を有する。出射光学系１５は、例えば、２次光Ｌ２を集光し、また２次光Ｌ２の断面形状を整形する少なくとも１つのレンズを含む。出射部１１は、出射光学系１５から出射される２次光Ｌ２を走査領域Ｒ０にむけて投光するための光として出射する。
【００１７】
測距装置１０は、出射部１１から出射された２次光Ｌ２を方向可変に偏向しつつ３次光Ｌ３として投光する偏向部（第１の偏向部）１６を有する。偏向部１６は、周期的な動作を行って２次光Ｌ２の偏向方向を周期的に変化させる。偏向部１６は、２次光Ｌ２の進行方向を屈曲させつつ出射し、またその屈曲方向を周期的に変化させる。偏向部１６によって偏向された２次光Ｌ２は、３次光Ｌ３として、走査領域Ｒ０に向けて投光される。
【００１８】
本実施例においては、偏向部１６は、回動軸ＡＹの周りに回動し、２次光Ｌ２を反射させる少なくとも１つの回動ミラー１６Ａを有する。例えば、偏向部１６は、ポリゴンミラーを含む。本実施例においては、偏向部１６は、回動ミラー１６Ａが回動しつつ２次光Ｌ２を反射させることで、２次光Ｌ２の反射方向を周期的に変化させる。すなわち、本実施例においては、３次光Ｌ３は、偏向部１６の回動ミラー１６Ａによって反射された２次光Ｌ２である。
【００１９】
なお、走査領域Ｒ０は、偏向部１３を経た２次光Ｌ２（３次光Ｌ３）が投光される仮想の３次元空間である。また、本実施例においては、出射部１１は、回動ミラー１６Ａの回動軸ＡＹの軸方向に沿って延びるライン状の断面形状を有するレーザ光を２次光Ｌ２として出射する。
【００２０】
図１には、走査領域Ｒ０の外縁を破線で模式的に示した。また、図１には、１次光Ｌ１乃至３次光Ｌ３の主光軸を実線で示し、１次光Ｌ１及び２次光Ｌ２における回動軸ＡＹの軸方向に沿った端部の光路を破線で示した。
【００２１】
例えば、走査領域Ｒ０は、３次光Ｌ３の断面における長手方向（以下、第１の方向と称する）Ｄ１に沿った高さ方向の方向範囲と、偏向部１６による２次光Ｌ２の偏向方向の可変範囲に対応する方向（以下、第２の方向と称する）Ｄ２に沿った幅方向の方向範囲と、３次光Ｌ３が所定の強度を維持できる距離方向の範囲（すなわち奥行範囲）と、を有する錐状の空間として定義されることができる。
【００２２】
また、走査領域Ｒ０内における偏向部１６から所定の距離だけ離れた仮想の平面を走査面Ｒ１としたとき、走査面Ｒ１は、第１及び第２の方向Ｄ１及びＤ２に沿って広がる２次元的な領域として定義されることができる。３次光Ｌ３は、この走査面Ｒ１を走査するように、走査領域Ｒ０に向けて投光される。
【００２３】
また、図１に示すように、走査領域Ｒ０に対象物ＯＢ（すなわち３次光Ｌ３に対して反射性又は散乱性を有する物体又は物質）が存在する場合、３次光Ｌ３は、対象物ＯＢによって反射又は散乱される。対象物ＯＢによって反射された３次光Ｌ３は、その一部が、４次光（すなわち反射光又は戻り光）Ｌ４として、３次光Ｌ３とほぼ同一の光路を３次光Ｌ３とは反対の方向に向かって進み、偏向部１６に戻って来る。
【００２４】
測距装置１０は、４次光Ｌ４の光路上、本実施例においては偏向部１６と出射光学系１５との間の２次光Ｌ２及び４次光Ｌ４に共通の光路上に設けられ、４次光Ｌ４を偏向する偏向部（第２の偏向部）ＳＰを有する。例えば、偏向部ＳＰは、２次光Ｌ２を透過させかつ４次光Ｌ４を反射させることで２次光Ｌ２及び４次光Ｌ４を分離する光分離素子であり、本実施例においてはビームスプリッタである。
【００２５】
本実施例においては、偏向部１６は、動作することで２次光Ｌ２を方向可変に偏向する走査用の可動式偏向素子である。一方、偏向部ＳＰは、２次光Ｌ２及び４次光Ｌ４を分離するための固定式偏向素子である。
【００２６】
測距装置１０は、偏向部ＳＰによって偏向された４次光Ｌ４を受光しつつ集光する受光光学系１７を有する。受光光学系１７は、例えば、少なくとも１つのレンズを含む。
【００２７】
測距装置１０は、偏向部ＳＰによって偏向された４次光Ｌ４の光路上に設けられ、４次光Ｌ４のうちの所定の偏光成分を透過させる偏光部１８を有する。偏光部１８は、４次光Ｌ４の光路上に並置された複数の偏光子を有する平板形状の透光部材である。本実施例においては、偏光部１８は、受光光学系１７によって４次光Ｌ４が集光される位置に配置されている。
【００２８】
測距装置１０は、偏光部１８を透過した４次光Ｌ４を受光する受光部１９を有する。受光部１９は、４次光Ｌ４を検出し、４次光に応じた電気信号を生成する複数の受光素子を有する。受光部１９は、当該電気信号を４次光Ｌ４の受光結果として生成する。すなわち、測距装置１０は、受光部１９によって生成された当該電気信号を走査領域Ｒ０の走査結果として生成する。
【００２９】
測距装置１０は、出射部１１、偏向部１６及び受光部１９の駆動及びその制御を行う制御部２０を有する。例えば、本実施例においては、制御部２０は、出射部１１の光源１２の駆動及びその制御を行う光源制御部２１と、偏向部１６の回動ミラー１６Ａの駆動及びその制御を行う偏向制御部２２と、と、を含む。
【００３０】
また、制御部２０は、受光部１９を駆動し、受光部１９による４次光Ｌ４の受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離を測定する測距部２３を有する。本実施例においては、測距部２３は、受光部１９によって生成された電気信号から４次光Ｌ４を示すパルスを検出する。また、測距部２３は、３次光Ｌ３の投光タイミングと４次光Ｌ４の受光タイミングとの間の時間差に基づくタイムオブフライト法によって、対象物ＯＢ（又はその一部の表面領域）までの距離を測定する。また、測距部２３は、測定した距離情報を示すデータ（測距データ）を生成する。
【００３１】
また、本実施例においては、測距部２３は、走査領域Ｒ０（走査面Ｒ１）を複数の測距点（走査点）に区別し、当該複数の測距点の各々の測距結果（距離値）を画素として示す走査領域Ｒ０の画像（測距画像）を生成する。本実施例においては、測距部２３は、測距点と回動ミラー１６Ａの変位とを示す情報とを対応付け、走査領域Ｒ０の２次元マップ又は３次元マップを示す画像データを生成する。
【００３２】
また、測距部２３は、例えば、３次光Ｌ３の投光方向の変化周期、すなわち走査領域Ｒ０を走査する周期である走査周期を測距画像の生成周期とし、当該走査周期毎に１つの測距画像を生成する。
【００３３】
なお、走査周期とは、例えば、測距装置１０が走査領域Ｒ０に対する光走査を周期的に行う場合において、回動ミラー１６Ａの所定の変位がその後に再度当該変位に戻るまでの期間をいう。また、測距部２３は、生成した複数の測距画像を時系列に沿って動画として表示する表示部（図示せず）を有していてもよい。
【００３４】
図２は、光源１２の光出射面１２Ｓを模式的に示す図である。本実施例においては、光源１２は、第１の方向Ｄ１を長手方向とするライン状又は楕円状のビーム形状を有するレーザ光を１次光Ｌ１として出射するレーザ素子１２Ａを有する。本実施例においては、レーザ素子１２Ａは、第１の方向Ｄ１を長手方向とし、第２の方向Ｄ２を短手方向とする断面形状を有するライン状のレーザ光を出射する。
【００３５】
図３は、光学板１４に入射する直前の１次光Ｌ２の断面形状、光学板１４の構成及び光学板１４から出射された直後の２次光Ｌ２の断面形状を模式的に示す図である。なお、本実施例においては、光学板１４は、結像光学系１３によって光源１２の光出射面１２Ｓにおける１次光Ｌ１の出射領域の像（以下、単に光出射面１２Ｓの像と称する）Ｌ１Ｐが結像される位置に配置されている。図３には、像Ｌ１Ｐの外縁を示している。
【００３６】
まず、光源１２は、第１の偏光方向ＰＤ１に沿った直線偏光の光を含むレーザ光を１次光Ｌ１として出射する。例えば、１次光Ｌ１は、１次光Ｌ１の長手方向である第１の方向Ｄ１に沿った方向を第１の偏光方向ＰＤ１とする直線偏光の光を含むレーザ光である。
【００３７】
次に、本実施例においては、光学板１４は、１次光Ｌ１（レーザ光）の光路上に設けられ、１次光Ｌ１を透過させる第１の領域１４Ａと１／２波長板が形成された第２の領域１４Ｂとが互い違いに配列された透光領域１４Ｓを有する。本実施例においては、光学板１４の透光領域１４Ｓには、第１及び第２の領域１４Ａ及び１４Ｂが全体として１列に配列されている。例えば、第１の領域１４Ａは、光学板１４の開口部として形成されていてもよいし、透光板が形成された領域であってもよい。
【００３８】
従って、本実施例においては、光学板１４を透過した１次光Ｌ１である２次光Ｌ２のうち、第１の領域１４Ａを透過した光を第１の２次光Ｌ２Ａとした場合、第１の２次光Ｌ２Ａは、１次光Ｌ１と同じ第１の偏光方向ＰＤ１に沿った直線偏光の光である。
【００３９】
一方、２次光Ｌ２のうち、第２の領域１４Ｂを透過した光を第２の２次光Ｌ２Ｂとした場合、第２の２次光Ｌ２Ｂは、１次光Ｌ１とは偏光方向が９０度異なる光となる。すなわち、第２の２次光Ｌ２Ｂは、第１の偏光方向ＰＤ１に垂直な第２の偏向方向ＰＤ２に沿った直線偏光の光である。
【００４０】
従って、光学板１４の投光領域１４Ｓにおける２次光Ｌ２が取り出される表面を出射部１１における２次光Ｌ２の出射面１１Ｓとした場合、出射面１１Ｓには、それぞれ光学板１４の第１及び第２の領域１４Ａ及び１４Ｂに対応し、第１及び第２の２次光Ｌ２Ａ及びＬ２Ｂを出射する複数の第１及び第２の出射領域１１Ａ及び１１Ｂが設けられる。また、出射面１１Ｓの互いに隣接する第１及び第２の出射領域１１Ａ及び１１Ｂ間では、出射される２次光Ｌ２の偏光方向が異なる。
【００４１】
換言すれば、測距装置１０は、光（２次光Ｌ２）を出射する複数の出射領域１１Ａ及び１１Ｂを有し、互いに隣接する出射領域１１Ａ及び１１Ｂ間で光の偏光方向が異なる出射部１１を有する。出射部１１は、このような偏光成分を含む２次光Ｌ２を出射する。そして、２次光Ｌ２は、偏向部１６によって偏向されつつ３次光Ｌ３として走査領域Ｒ０の対象物ＯＢに向けて投光される。
【００４２】
図４は、受光部１９の受光面１９Ｓ及び偏光部１８の偏光領域１８Ｓを示す平面図である。まず、本実施例においては、受光部１９は、第１の方向Ｄ１（第１の方向Ｄ１に対応する方向）に沿って複数の第１及び第２の受光素子１９Ａ及び１９Ｂが配列された受光面１９Ｓを有する。本実施例においては、受光部１９の受光面１９Ｓには、複数の第１及び第２の受光素子１９Ａ及び１９Ｂが互いに違いにかつ１列に配列されている。本実施例においては、受光部１９は、ライン状の受光面１９Ｓを有するラインセンサである。
【００４３】
本実施例においては、第１及び第２の受光素子１９Ａ及び１９Ｂの各々は、互いに独立して４次光Ｌ４の受光動作を行う。また、第１及び第２の受光素子１９Ａ及び１９Ｂの各々は、少なくとも１つの光電変換素子によって光検出を行う検出素子を有する。
【００４４】
また、偏光部１８は、４次光Ｌ４の光路上に設けられた複数の第１及び第２の偏光子１８Ａ及び１８Ｂを有し、第１及び第２の偏光子１８Ａ及び１８Ｂが配列された偏光領域１８Ｓを有する。
【００４５】
また、第１の偏光子１８Ａは、第１の偏光方向ＰＤ１の光を透過させるように構成されている。また、第２の偏光子１８Ｂは、第２の偏向方向ＰＤ２の光を透過させるように構成されている。また、本実施例においては、偏光部１８の偏光領域１８Ｓには、第１及び第２の偏光子１８Ａ及び１８Ｂが互い違いにかつ第１の方向Ｄ１に対応する方向に沿って１列に配列されている。
【００４６】
図５は、偏光部１８を透過する前の４次光Ｌ４及び偏光部１８を透過して受光部１９に入射する際の４次光Ｌ４を示す図である。図５には、偏光部１８及び受光部１９の斜視図を示している。なお、本実施例においては、偏光部１８及び受光部１９の各々は、受光光学系１７によって４次光Ｌ４が集光される位置に配置されている。
【００４７】
まず、第１の偏光子１８Ａは、偏光領域１８Ｓ内において、出射部１１の第１の出射領域１１Ａ、すなわち光学板１４の第１の領域１４Ａに対応する位置に配置されている。また、第２の偏光子１８Ｂは、偏光領域１８Ｓ内において、出射部１１の第２の出射領域１１Ｂ、すなわち光学板１４の第２の領域１４Ｂに対応する位置に配置されている。
【００４８】
従って、４次光Ｌ４のうち、第１の偏光子１８Ａに入射する光を第１の４次光Ｌ４Ａとした場合、第１の４次光Ｌ４Ａは、出射部１１の第１の出射領域１１Ａから出射された第１の２次光Ｌ２Ａが走査領域Ｒ０から戻ってきた光に対応する。また、４次光Ｌ４のうち、第２の偏光子１８Ｂに入射する光を第２の４次光Ｌ４Ｂとした場合、第２の４次光Ｌ４Ｂは、出射部１１の第２の出射領域１１Ｂから出射された第２の２次光Ｌ２Ｂが走査領域Ｒ０から戻ってきた光に対応する。
【００４９】
従って、第１の４次光Ｌ４Ａは、第１の偏光方向ＰＤ１に沿った直線偏光の光を多く含む場合が多い。また、第２の４次光Ｌ４Ｂは、第２の偏光方向ＰＤ２に沿った直線偏光の光を多く含む場合が多い。従って、第１の４次光Ｌ４Ａの大部分は、第１の偏光子１８Ａを透過する。また、第２の４次光Ｌ４Ｂの大部分は、第２の偏光子１８Ｂを透過する。偏光部１８の第１及び第２の偏光子１８Ａ及び１８Ｂの各々を透過した第１及び第２の４次光Ｌ４Ａ及びＬ４Ｂは、受光部１９の受光素子１９Ａの各々によって受光される。
【００５０】
また、本実施例においては、第１及び第２の受光素子１９Ａ及び１９Ｂの各々は、受光面１９Ｓ内において、偏光部１８の１つの偏光子１８Ａ又は１８Ｂに対応した位置に配置されている。従って、図５に示す例では、１つの第１の受光素子１９Ａには１つの第１の偏光子１８Ａを透過した第１の４次光Ｌ４Ａが入射し、１つの第２の受光素子１９Ｂには１つの第２の偏光子１８Ｂを透過した第２の４次光Ｌ４Ｂが入射する。
【００５１】
また、本実施例においては、第１の偏光子１８Ａを透過した第１の４次光Ｌ４Ａが入射する第１の受光素子１９Ａの隣の第２の受光素子１９Ｂには、第２の偏光子１８Ａを透過した第２の４次光Ｌ４Ｂが入射する。すなわち、受光部１９の隣接する第１及び第２の受光素子１９Ａ及び１９Ｂ間においては、入射する４次光Ｌ４の偏光方向が互いに異なる。
【００５２】
このように偏向部１８及び受光部１９が構成されていることで、受光素子１９Ａ間の光のクロストークを抑制しつつ、走査領域Ｒ０の複数の領域に対する投受光を一括して行うことができる。
【００５３】
具体的には、走査領域Ｒ０内には、種々の対象物ＯＢが存在する場合が想定される。そして、走査領域Ｒ０における３次光Ｌ３が１度に投光される領域を受光素子１９Ａの各々に対応する複数の部分領域に分けたとき、当該複数の部分領域には、種々の距離だけ離れた対象物ＯＢ（又は対象面）が存在する場合が想定される。
【００５４】
すなわち、受光素子１９Ａのそれぞれには、種々のタイミングで４次光Ｌ４が入射することとなる。また、第１及び第２の受光素子１９Ａ及び１９Ｂの各々に入射する際の４次光の特性は、投光される対象物ＯＢの表面特性及び走査領域Ｒ０の環境に応じて異なる。
【００５５】
従って、例えば、受光光学系１７及び受光素子１９の配置などを厳密に調整した場合でも、図５に示すように、例えば、１つの第１の受光素子１９Ａに入射するべき１つの第１の４次光Ｌ４Ａの一部が隣接する第２の受光素子１９Ｂに入射する場合が想定される。
【００５６】
これに対し、本実施例においては、まず、投光時においては、出射部１１は、互いに隣接する第１及び第２の出射領域１１Ａ及び１１Ｂ間で偏光方向が異なる光を２次光Ｌ２として出射する。そして、受光時においては、受光部１９は、この２次光Ｌ２の偏光方向に対応する光のみを透過させるように構成された偏光部１８を透過した４次光Ｌ４を受光する。
【００５７】
従って、例えば、仮に、偏光部１９の第１の偏光子１９Ａに、第２の偏光方向ＰＤ２の光、すなわち隣接する第２の偏光子１９Ｂに入射するべき第２の４次光Ｌ４Ｂの一部が入射した場合でも、この第２の４次光Ｌ４Ｂの成分は第１の偏光子１９Ａを透過しない。従って、第２の受光素子１９Ｂに受光されるべき第２の４次光Ｌ４Ｂが第１の受光素子１９Ａ１に入射することが抑制される。このようにして、第１及び第２の受光素子１９Ａ１９Ｂ間の光のクロストークが抑制される。従って、正確な投受光を行うことができ、正確な測距を行うことができる。
【００５８】
また、本実施例においては、第１及び第２の偏光子１９Ａ及び１９Ｂが互い違いに配置されている。従って、１つの第１の受光素子１９Ａに対し、その２つ隣の第１の受光素子１９Ａに入射しない範囲内であれば、受光光学系１７と偏光部１８及び受光部１９との間の配置構成を調節することができる。
【００５９】
例えば、受光面１９Ｓの幅方向（第２の方向Ｄ２）の全体に第１の４次光Ｌ４Ａを入射させることを優先し、偏光部１８及び受光部１９を４次光Ｌ４の受光光学系１７による集光位置とは異なる位置に配置することができる。この場合でも、受光素子１９Ａには偏光子１８Ａ又は１８Ｂを透過した１つの偏光成分の４次光Ｌ４のみが入射する。従って、第１及び第２の受光素子１９Ａ及び１９Ｂ間の光のクロストークを抑制しつつ、例えば受光面１９Ｓの全体で高感度な受光動作を行うことができる。
【００６０】
なお、本実施例においては、光源１２がライン状の断面形状の１次光Ｌ１を出射する場合について説明した。しかし、光源１２の構成はこれに限定されない。例えば、光源１２は、ドット状の光を１次光Ｌ１として出射するように構成されていてもよい。この場合、例えば、光学板１４、偏光部１８及び受光部１９は、１次光Ｌ１の断面形状に応じた構成を有していればよい。
【００６１】
また、本実施例においては、出射部１１が結像光学系１３を有し、光学板１４が光源１２の光出射面１２Ｓの像Ｌ１Ｐが結像される位置に配置される場合について説明した。しかし、光学板１４の位置はこれに限定されない。
【００６２】
例えば、出射部１１は、結像光学系１２を有していなくてもよい。また、光学板１４は、光源１２の光出射面１２Ｓの極近傍に配置されていてもよい。すなわち、１次光Ｌ１は、光源１２から出射された直後に光学板１４を透過するように構成されていてもよい。
【００６３】
なお、確実に１次光Ｌ１の偏光方向を調節することを考慮すると、結像光学系１２を配置した上で、光学板１４を光源１２の光出射面１２Ｓの像Ｌ１Ｐの結像位置に配置することが好ましい。具体的には、像Ｌ１Ｐの結像位置以外に遮光部１３を配置する場合、光学板１４を経た１次光Ｌ１の偏光方向が確実に調節されない場合があるからである。
【００６４】
換言すれば、出射部１１は、例えば、直線偏光のレーザ光を含む光を１次光Ｌ１として出射する光源１１と当該レーザ光の光路上に設けられ、当該レーザ光を透過させる第１の領域１４Ａと１／２波長板が形成された第２の領域１４Ｂとが互い違いに配列された光学板１４と、を有していればよい。
【００６５】
また、本実施例においては、出射部１１が光源１２及び光学板１４によって、出射部１１から出射する２次光Ｌ２を生成する場合について説明した。しかし、出射部１１の構成はこれに限定されない。出射部１１は、光を出射する複数の出射領域１１Ａ及び１１Ｂを有し、互いに隣接する出射領域１１Ａ及び１１Ｂ間で出射する光の偏光方向が異なるように構成されていればよい。
【００６６】
例えば、本実施例においては、光学板１４の第１の領域１４Ａが１次光Ｌ１を透過させる領域であり、第２の領域１４Ｂが１／２波長板が形成された領域である場合について説明した。しかし、光学板１４の構成はこれに限定されない。
【００６７】
図６は、本実施例の変形例に係る測距装置１０Ｍの出射部１１Ｍの構成を模式的に示す図である。測距装置１０Ｍにおいては、出射部１１Ｍは、互いに光学軸が異なる波長板が互い違いに配列された光学板１４Ｍを有する。
【００６８】
具体的には、本変形例においては、出射部１１Ｍは、直線偏光のレーザ光を含む光を１次光Ｌ１として出射する光源１２と、第１の１／２波長板（第１の波長板）が形成された第１の領域１４Ｃと第１の領域１４Ｃの波長板とは光学軸の軸方向が異なる第２の１／２波長板（第２の波長板）が形成された第２の領域１４Ｄとが互い違いに配列された光学板１４Ｍと、を有する。
【００６９】
出射部１１Ｍにおいては、光学板１４Ｍにおける第１及び第２の領域１４Ｃ及び１４Ｄに対応する１次光Ｌ１の透過領域がそれぞれ出射部１１Ａの第１及び第２の出射領域１１Ｃ及び１１Ｄとして機能する。このように光学板１４Ｍが構成された場合でも、出射部１１Ａの第１及び第２の出射領域１１Ｃ及び１１Ｄからは、互いに偏光方向が異なる光が第１及び第２の２次光Ｌ２Ａ及びＬ２Ｂとして出射される。
【００７０】
また、例えば、図６に示すように、第１及び第２の２次光Ｌ２Ａ及びＬ２Ｂの偏光方向は、それぞれ第１及び第２の方向Ｄ１及びＤ２に沿っていなくてもよい。出射部１１は、出射部１１Ｍのように、例えば、第１の２次光Ｌ２Ａとして、第１の方向Ｄ１とは異なる偏光方向ＰＤ３に沿った光を出射してもよいし、第２の２次光Ｌ２Ｂとして、第２の方向Ｄ２とは異なる偏光方向ＰＤ４に沿った光を出射してもよい。
【００７１】
この場合であっても、偏光部１８は、例えば、この第１及び第２の２次光Ｌ２Ａ及びＬ２Ｂの偏光方向ＰＤ３及びＰＤ４に対応する第１及び第２の３次光Ｌ３Ａ及びＬ３Ｂを透過させるように、互いに透過させる光の偏向方向が異なる第１及び第２の偏光子１８Ａ及び１８Ｂを有していればよい。また、例えば、受光部１９は、第１及び第２の偏光子１８Ａ及び１８Ｂの各々を透過した第１及び第２の４次光Ｌ４Ａ及びＬ４Ｂをそれぞれ受光して検出する第１及び第２の受光素子１９Ａ及び１９Ｂを有していればよい。
【００７２】
上記したように、本実施例においては、測距装置１０は、光（２次光Ｌ２）を出射する複数の出射領域１１Ａ及び１１Ｂを有し、互いに隣接する出射領域１１Ａ及び１１Ｂ間で出射する光の偏光方向が異なる出射部１１と、出射部１１から出射された光を方向可変に偏向しつつ対象物ＯＢに向けて投光する偏向部１６と、対象物ＯＢによって反射された光（反射光）の光路上に設けられた複数の偏光子１８Ａ及び１８Ｂを有し、かつ互いに隣接する偏光子１８Ａ及び１８Ｂ間で透過する光の偏光方向が異なる偏光部１８と、偏光部１８の複数の偏光子１８Ａ及び１８Ｂの各々を透過した光の各々をそれぞれ受光する複数の受光素子１９Ａ及び１９Ｂを有する受光部１９と、受光部１９による光の受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離を測定する測距部２３と、を有する。従って、受光素子１９Ａ及び１９Ｂ間での光のクロストークが抑制され、走査領域Ｒ０に対して正確な投受光を行うことで、対象物ＯＢに対する正確な測距を行うことが可能な測距装置１０を提供することができる。
【００７３】
なお、本実施例においては、測距装置１０が偏向部１６を有する場合について説明した。しかし、測距装置１０は、偏向部１６を有していなくてもよい。すなわち、測距装置１０は、所定の方向に向けて２次光Ｌ２を出射し、対象物ＯＢによって反射された２次光Ｌ２を受光するように構成されていてもよい。この場合でも、受光素子１９Ａ及び１９Ｂ間の光のクロストークを抑制することができ、正確な測距を行うことができる。すなわち、測距装置１０は、出射部１１、偏光部１８及び受光部１９によって２次光Ｌ２の投受光を行うように構成されていればよい。
【００７４】
また、受光部１９による４次光Ｌ４の受光結果は、測距以外の用途、例えば対象物ＯＢの検出用途などにも有効に利用することができる。従って、測距装置１０は、測距部２３を有していなくてもよい。この場合、例えば、測距装置１０における出射部１１、偏光部１８及び受光部１９は、投受光装置として機能する。
【００７５】
このように、本実施例においては、測距装置１０は、光（２次光Ｌ２）を出射する複数の出射領域１１Ａ及び１１Ｂを有し、互いに隣接する出射領域１１Ａ及び１１Ｂ間で出射する光の偏光方向が異なる出射部１１と、出射部１１から出射された光が対象物ＯＢによって反射された光（反射光Ｌ４）の光路上に設けられた複数の偏光子１８Ａ及び１８Ｂを有し、かつ互いに隣接する偏光子１８Ａ及び１８Ｂ間で透過する光の偏光方向が異なる偏光部１８と、偏光部１８の複数の偏光子１８Ａ及び１８Ｂの各々を透過した光の各々をそれぞれ受光する複数の受光素子１９Ａを有する受光部１９と、を有する。従って、受光素子１９Ａ及び１９Ｂ間での光のクロストークが抑制され、正確な投受光を行うことが可能な投受光装置を提供することができる。
【実施例２】
【００７６】
図７は、実施例２に係る測距装置３０における出射部３１の偏光板３２の斜視図である。図７には、偏光板３２に入射する直前の１次光Ｌ１及び偏光板３２から出射された直後の２次光Ｌ２を示している。測距装置３０は、出射部３１の構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。また、出射部３１は、光源１１が種々の光を１次光Ｌ１として出射する点、及び光学板１４に代えて偏光板３２を有する点を除いては、出射部１１と同様の構成を有する。
【００７７】
本実施例においては、出射部３１は、１次光Ｌ１の光路上に設けられた複数の偏光子（第１及び第２の偏光子３２Ａ及び３２Ｂ）を有し、これら偏光子が配列された偏光領域３２Ｓを有する偏光板３２を有する。
【００７８】
また、偏光板３２においては、互いに隣接する第１及び第２の偏光子３２Ａ及び３２Ｂ間で透過する光の偏光方向が異なる。本実施例においては、第１の偏光子３２Ａが第１の偏光方向ＰＤ１に沿った光を透過させるように構成され、第２の偏光子３２Ｂが第２の偏光方向ＰＤ２に沿った光を透過させるように構成されている。
【００７９】
本実施例においては、偏光板３２の偏光領域３２Ｓにおける２次光Ｌ２が取り出される表面が出射部３１における２次光Ｌ２の出射面３１Ｓとなる。また、偏光領域３２Ｓには、それぞれ偏光板３２の第１及び第２の偏光子３２Ａ及び３２Ｂが設けられた領域に対応し、第１及び第２の２次光Ｌ２Ａ及びＬ２Ｂを出射する複数の第１及び第２の出射領域３１Ａ及び３１Ｂが設けられる。
【００８０】
換言すれば、本実施例においては、出射部３１は、光源１２及び偏光板３２を用いることによって、互いに隣接する出射領域３１Ａ及び３１Ｂ間で光の偏光方向が異なる２次光Ｌ２を出射する。
【００８１】
本実施例においては、偏光板３２を介して２次光Ｌ２を生成することで、２次光Ｌ２の偏光成分を確実に調節することができる。すなわち、第１の２次光Ｌ２Ａとして、ほぼ第１の偏光方向ＰＤ１に沿った直線偏光の光のみを生成することができる。また、第２の２次光Ｌ２Ｂとして、ほぼ第２の偏光方向ＰＤ２に沿った直線偏光の光のみを生成することができる。従って、受光時における４次光Ｌ４の光量の低下を抑制することができる。従って、受光部１９による４次光Ｌ４の受光精度が向上する。
【００８２】
また、本実施例のように偏光板３２を用いて２次光Ｌ２を生成する場合、光源１２は、１次光Ｌ１として直線偏光のレーザ光を出射する構成を有していなくてもよい。すなわち、光源１２は、偏光板３２に入射させる光を生成すればよい。
【００８３】
また、本実施例においても、確実に偏光成分が調節された２次光Ｌ２を得ることを考慮すると、出射部３１は、光源１２における光出射面１２Ｓの像Ｌ１Ｐを結像する結像光学系１３を有し、偏光板３２が当該像Ｌ１Ｐが結像される位置に配置されていることが好ましい。
【００８４】
このように、本実施例においては、出射部３１は、光（１次光Ｌ１）を出射する光源１２と、当該光の光路上に設けられた複数の偏光子３２Ａ及び３２Ｂを有し、かつ互いに隣接する偏光子３２Ａ及び３２Ｂ間で透過する光の偏光方向が異なる偏光板３２と、を有する。従って、受光素子１９Ａ間での光のクロストークが抑制され、正確な投受光を行うことが可能な投受光装置を提供することができ、また正確な測距を行うことが可能な測距装置３０を提供することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０、３０  測距装置
１１、３１  出射部
１４  光学板
３２  偏光板
１８  偏光部
１９  受光部
【図１】
2020067310.tif 000003
【図２】
2020067310.tif 000004
【図３】
2020067310.tif 000005
【図４】
2020067310.tif 000006
【図５】
2020067310.tif 000007
【図６】
2020067310.tif 000008
【図７】
2020067310.tif 000009