(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光の強度に関する安全基準を順守し、かつ遠方に位置する物体の測距を精度良く行うことが可能な光学装置を提供する。【解決手段】光学装置は、出射光を出射する光源１１及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子１２を各々が含み、かつ各々が前記出射光偏向素子で偏光された前記出射光を、瞬間照射野を有する照射光として出射する複数の投光部と、前記照射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子２１及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子２２を含み、かつ前記照射光の各々の前記瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含み、かつ各々が前記出射光偏向素子で偏光された前記出射光を、瞬間照射野を有する照射光として出射する複数の投光部と、
前記照射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記照射光の各々の前記瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記受光部から所定の距離にある照射面において、前記複数の投光部の前記瞬間照射野によって形成される照射領域は、前記瞬間視野によって形成される視野領域を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記複数の投光部のうちの少なくとも一組の投光部の各々の前記瞬間照射野は、前記瞬間視野上において前記受光部から所定の距離で互いに重なることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記投光部は、前記光源と前記出射光偏向素子との間に前記出射光の一部を遮蔽する遮蔽部材を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学装置。
【請求項５】
前記複数の投光部のうち１の投光部の瞬間照射野の軸は、前記瞬間視野の軸と一致していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学装置。
【請求項６】
出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含む複数の投光部と、前記出射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記複数の投光部の各々の瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、を有する光学装置と、
前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する測距部と、
を有することを特徴とする測距装置。
【請求項７】
出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含み、かつ各々が前記出射光偏向素子で偏光された前記出射光を、瞬間照射野を有する照射光として出射する複数の投光部と、前記照射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記照射光の前記瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、
前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する測距部と、を有する測距装置によって実行される測距方法であって、
前記複数の投光部の各々から前記照射光を同時に出射する工程と、
前記受光部で前記瞬間視野をもって前記反射光を受光する工程と、
前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する工程と、
を含むことを特徴とする測距方法。
【請求項８】
出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含み、かつ各々が前記出射光偏向素子で偏光された前記出射光を、瞬間照射野を有する照射光として出射する複数の投光部と、
前記照射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記照射光の各々の前記瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、
前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する測距部と、を有する測距装置に、
前記複数の投光部の各々から前記照射光を同時に出射する工程と、
前記受光部で前記瞬間視野をもって前記反射光を受光する工程と、
前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する工程と、
をさせることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含み、かつ各々が前記出射光偏向素子で偏光された前記出射光を、瞬間照射野を有する照射光として出射する複数の投光部と、
前記照射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記照射光の各々の前記瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、
前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する測距部と、を有する測距装置に、
前記複数の投光部の各々から前記照射光を同時に出射する工程と、
前記受光部で前記瞬間視野をもって前記反射光を受光する工程と、
前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する工程と、
をさせるプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出射光の出射及び当該出射光の受光を行う光学装置、物体までの距離を計測する測距装置並びに測距方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学装置を含む測距装置は、例えば、レーザ光を対象領域内で走査して物体までの距離を計測する、すなわち測距する。このような測距装置としては、例えば、可動部が揺動する光走査部、可動部の光反射面に向かってパルス光を出射する光源部、パルス光の反射光を受光する受光部及び物体までの距離を計測する測距部を備える光測距装置が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０５３１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザ光は物体に照射されると散乱する。このため、レーザ光が照射される物体が測距装置から遠くなるにつれて、測距装置が受光するレーザ光の光量は少なくなる。したがって、測距装置から遠方に位置する物体の測距を行うためには、レーザ光の出力を高くして出射することが望ましい。
【０００５】
しかし、レーザ光は、パワー密度が高い場合には人体に有害となることがある。このため、安全基準によってレーザ光の出力が制限されている。従って、遠距離に位置する物体までの距離を測定する場合、安全基準を順守したレーザ光では、測距装置が受光するレーザ光の光量が少なくなることが課題の１つとして挙げられる。
【０００６】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、レーザ光の強度に関する安全基準を順守し、かつ遠方に位置する物体の測距を精度良く行うことが可能な光学装置を提供することを課題の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願請求項１に記載の光学装置は、出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含む複数の投光部と、前記出射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記複数の投光部の各々の瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本願請求項６に記載の測距装置は、出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含む複数の投光部、並びに前記出射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記複数の投光部の各々の瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部を有する光学装置と、前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する測距部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本願請求項７に記載の測距方法は、出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含む複数の投光部と、前記出射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記複数の投光部の各々の瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、を有する光学装置と、前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する測距部と、を有する測距装置が、前記複数の投光部の各々から前記出射光を同時に出射させる工程と、前記受光部に前記反射光を受光させる工程と、前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する工程と、を実行することを特徴とする測距方法。
【００１０】
本願請求項８に記載のプログラムは、出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含む複数の投光部と、前記出射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記複数の投光部の各々の瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、を有する光学装置と、前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する測距部と、を有する測距装置を、前記複数の投光部の各々から前記出射光を同時に出射させる出射制御手段、前記受光部に前記反射光を受光させる受光手段、前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する測距手段、として機能させることを特徴とする。
【００１１】
本願請求項９に記載の記録媒体は、出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含む複数の投光部と、前記出射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記複数の投光部の各々の瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、を有する光学装置と、前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する測距部と、を有する測距装置を、前記複数の投光部の各々から前記出射光を同時に出射させる出射制御手段、前記受光部に前記反射光を受光させる受光手段、前記出射光及び前記反射光に基づいて前記物体までの距離を測距する測距手段、として機能させるプログラムが記録されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る測距装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例１に係る測距装置の投光系の動作原理を説明する説明図である。
【図３】実施例１に係る測距装置の受光系の動作原理を説明する説明図である。
【図４】実施例１に係る測距装置の投光部及び受光部の配置例を示す斜視図である。
【図５】実施例１に係る測距装置からの距離に応じた投光部の瞬間照射野と受光部の瞬間視野を説明する概念図である。
【図６Ａ】実施例１に係る測距装置から所定の距離における仮想面上の瞬間照射野の立体角を説明する概念図である。
【図６Ｂ】実施例１に係る測距装置から所定の距離における仮想面上の瞬間視野の立体角を説明する概念図である。
【図６Ｃ】実施例１に係る測距装置から所定の距離における仮想面上の瞬間照射野と瞬間視野を説明する概念図である。
【図７】実施例１に係る測距装置の測距方法を示す処理フローである。
【図８】実施例１に係る測距装置の投光部及び受光部の他の配置例を示す斜視図である。
【図９】実施例１に係る測距装置の投光部の他の構成例を示す説明図である。
【図１０】実施例２に係る測距装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】実施例３に係る測距装置の投光部及び受光部の配置例を示す斜視図である。
【図１２】実施例３に係る測距装置から所定の距離における仮想面上の瞬間照射野と瞬間視野を説明する概念図である。
【図１３】実施例３に係る測距装置の投光部及び受光部の他の配置例を示す斜視図である。
【図１４】実施例３に係る測距装置の投光部及び受光部の他の配置例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の光学装置を測距装置に用いた実施例を説明する。
【００１４】
図１は、本実施例に係る測距装置１００の機能ブロックを示している。図１において、投光部１０ａ，１０ｂは、出射光を出射する発光装置である。投光部１０ａ，１０ｂは、互いに同一の構成を有する。投光部１０ａ、１０ｂの光源１１は、例えば出射光としてパルス光を出射可能なレーザ素子である。
【００１５】
光偏向素子１２は、制御信号に応じて光ビームを偏向させる装置である。言い換えれば、光偏向素子１２は、パルス光を方向可変に偏向させることができる。光偏向素子１２は、光反射面（図示せず）を含む出射光反射部材を有している。光偏向素子１２には、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー装置、ポリゴンミラー等を用いることができる。尚、光偏向素子１２は、光反射面を持たない光偏向素子であってもよい。このような光偏向素子１２としては、音響光学偏向器（ＡＯ偏向器）等が挙げられる。
【００１６】
光偏向素子１２は、当該光反射面にて光源１１から出射されたパルス光を反射して、走査対象となる所定の領域（以下、走査対象領域とする）に向けて照射光を出射可能である。したがって、光偏向素子１２は、出射光偏光素子として機能する。
【００１７】
このように、投光部１０ａ，１０ｂは、各々が光偏向素子１２で偏光された出射光を、瞬間照射野を有する照射光として走査対象領域に向けて出射する。照射光は、走査対象領域に存在する物体で反射される。当該物体で反射された照射光は、反射光として測距装置１００に向かって進行する。
【００１８】
受光部２０は、反射光を受光して、電気信号である受光信号を生成する受光装置である。光偏向素子２１は、制御信号に応じて光ビームを偏向させることができる装置である。言い換えれば、光偏向素子２１は、照射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させることができる。光偏向素子２１は、光反射面（図示せず）を含む反射光反射部材を有する。光偏向素子２１は、光偏向素子１２と同様にＭＥＭＳミラー装置等を用いることができる。したがって、光偏向素子２１は、反射光偏向素子として機能する。
【００１９】
受光素子２２は、光偏向素子２１で偏向された反射光を受光して、電気信号である受光信号を生成する。受光素子２２としては、例えば、アバランシェフォトダイオード（Avalanche Photodiode）等を採用することができる。
【００２０】
制御部３０は、投光部１０ａ，１０ｂの各々の光源１１から出射するパルス光の制御並びに、受光部２０の光偏向素子２１及び投光部１０ａ，１０ｂの各々の光偏向素子１２の光反射面の角度の制御を行う。制御部３０は、中央処理装置、主記憶装置、補助記憶装置を少なくとも有するコンピュータである。
【００２１】
光源制御部３１は、投光部１０ａ，１０ｂの各々の光源１１の発光制御を行う。具体的には、光源１１がパルス発光をするように発光タイミングを規定したテーブル（図示せず）を参照して、その発光を制御する。
【００２２】
ミラー制御部３２は、投光部１０ａ，１０ｂの各々の光偏向素子１２の光反射面の傾きの角度を制御する。具体的には、ミラー制御部３２は、光偏向素子１２の光反射面でパルス光を反射させ、反射させた照射光によって走査対象領域の走査がなされるように光偏向素子１２の光反射面の傾きの角度を制御する。
【００２３】
ミラー制御部３２は、受光部２０の光偏向素子２１の光偏向素子２１の光反射面の傾きの角度を制御する。具体的には、ミラー制御部３２は、受光部２０の光偏向素子２１の光反射面の方向（傾きの角度）と投光部１０ａ，１０ｂの光偏向素子１２の光反射面との方向（傾きの角度）が連動するように、光偏向素子２１の光反射面の傾きを制御する。すなわち、受光部２０の光偏向素子２１の光反射面の方向と投光部１０ａ，１０ｂの光偏向素子１２の光反射面との方向が連動することによって、反射光が受光素子２２に向かって進行する。
【００２４】
言い換えれば、光源制御部３１及びミラー制御部３２は、投光部１０ａ，１０ｂの各々からパルス光を同時に出射させる出射制御手段として機能する。また、ミラー制御部３２は、受光部２０に反射光を受光させる受光手段として機能する。
【００２５】
測距部としての距離測定部３３は、測距装置１００から走査対象領域内にある物体までの距離を算出する。言い換えれば、距離測定部３３は、パルス光及び反射光に基づいて物体までの距離を測距する測距手段として機能する。
【００２６】
距離測定部３３は、受光素子２２によって生成された受光信号に基づいて測距装置１００から走査対象領域内にある物体までの距離を算出する。例えば、距離測定部３３は、タイムオブフライト法を用いて当該距離が算出される。尚、物体までの距離の算出は、タイムオブフライト法に限られず位相差法であってもよい。
【００２７】
具体的には、距離測定部３３は、光源１１によって出射された１のパルス光の出射時刻と、当該１のパルス光が偏向された照射光が走査対象領域内の物体によって反射されて反射光として受光素子２２で検出された受光時刻を取得する。そして、当該出射時刻と当該受光時刻の時刻差に基づいて、測距装置１００と物体との距離を算出する。
【００２８】
尚、光偏向素子１２によって偏向された照射光の進行方向には、仮想の面である照射面（図示せず）が設けられている。尚、照射面は、実在するものではない。
【００２９】
図２は、投光部１０ａ、１０ｂを含む投光系の動作を示す概念図である。図２において、光源１１から出射されたパルス光ＥＬ１は、光偏向素子１２の光反射面ＭＲに入射する。
【００３０】
光偏向素子１２は、光反射面ＭＲに入射されたパルス光ＥＬ１を反射する。すなわち、光偏向素子１２は、パルス光ＥＬ１を照射光ＥＬ２として走査対象領域Ｒに向けて偏向する。
【００３１】
光偏向素子１２の光反射面ＭＲは、揺動自在に本体に固定されている。したがって、光偏向素子１２は、光反射面ＭＲを揺動させることにより、走査対象領域Ｒ内の所望の方向に照射光ＥＬ２の進行方向を偏向する。
【００３２】
照射光ＥＬ２は、照射面ＶＳにおいて所望の軌跡が描かれるように光偏向素子１２によって偏向される。また、照射面ＶＳで描かれる軌跡は、ラスタ走査軌跡、リサージュ走査軌跡等が望ましいがこれに限るものではない。
【００３３】
図３は、受光部２０の受光系の動作を示す概念図である。図３において、照射光ＥＬ２は、走査対象領域Ｒ内に存在する物体ＯＢで反射する。物体ＯＢで反射した照射光ＥＬ２は、反射光ＲＬとして受光部２０に向かって進行する。反射光ＲＬは、受光部２０の光偏向素子２１の光反射面ＭＲで反射されると、受光素子２２に入射する。
【００３４】
受光素子２２は、入射された反射光ＲＬに基づいて受光信号を生成し、制御部３０に生成した受光信号を供給する。制御部３０の距離測定部３３は、パルス光ＥＬ１を出射した時刻と反射光ＲＬを受光した時刻に基づいて、物体ＯＢまでの距離を計測する。
【００３５】
図４は、本実施例に係る測距装置１００の投光部１０ａ，１０ｂ及び受光部２０の配置例を示している。図４に示すように、投光部１０ａ，１０ｂは、基板４０上において受光部２０を挟み込むように列状に配置されている。
【００３６】
また、投光部１０ａ，１０ｂは、受光部２０までの距離が等しく配置されている。具体的には、受光部２０から投光部１０ａまでの距離ＬＨ１は、受光部２０から投光部１０ｂまでの距離ＬＨ２に等しい。
【００３７】
図５は、投光部１０，１０ｂの瞬間照射野（ｉＦＯＩ）（Instantaneous Field of Illumination）及び受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）（Instantaneous Field of View）の態様を示している。尚、図中の破線矢印は、照射光ＥＬ２の進行方向を示している。
【００３８】
具体的には、図５は、投光部１０ａ，１０ｂの瞬間照射野（ｉＦＯＩ）及び受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）の図中の破線矢印で示した照射光ＥＬ２の進行方向に対して垂直な方向の断面を測距装置１００からの距離に応じて示している。
【００３９】
ここで、瞬間照射野（ｉＦＯＩ）とは、注目する瞬間に出射光ＥＬが照射される領域である。例えば、瞬間照射野（ｉＦＯＩ）とは、投光部１０ａ，１０ｂの投光レンズ（図示しない）により光源形状（図示しない）が投影される各々の角度範囲、もしくは各々の和の角度範囲であり、瞬間視野（ｉＦＯＶ）とは、受光部２０の受光レンズにより受光部２０の受光面が見込む角度範囲である。
【００４０】
図中の二点鎖線は、投光部１０ａの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ））及び投光部１０ｂの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ｂ））を示している。また、図中の一点鎖線は、受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）を示している。
【００４１】
投光部１０ａ，１０ｂは、安全基準を満たす出力で各々が照射光ＥＬ２を出射する。安全基準は、測距装置１００から所定の距離における光の強度に基づいて定められている。安全基準は、例えば、測距装置１００から１００ｍｍにおける光の強度に基づいて定められている。また、投光部１０ａ及び投光部１０ｂが出射する出射光ＥＬの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））は瞬間視野（ｉＦＯＶ）よりも小さい。
【００４２】
測距装置１００からの距離に応じて、瞬間視野（ｉＦＯＶ）内における瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））の各々の位置関係は変化する。具体的には、測距装置１００からの距離が遠くなるにつれて、瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））は互いに近づき、測距装置１００からの所定の距離において互いに接する。
【００４３】
距離Ｌ１〜Ｌ４は、測距装置１００からの距離である。例えば、距離Ｌ１〜Ｌ４は、受光部２０からの距離である。また、距離Ｌ１〜Ｌ４は、投光部１０ａ又は投光部１０ｂからの距離であってもよい。
【００４４】
距離Ｌ１は、安全基準で定められている測距装置１００からの距離である。距離Ｌ１の位置において、投光部１０ａの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ））及び投光部１０ｂの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ｂ））は、受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）の外側に配されている。
【００４５】
従って、距離Ｌ１の位置における投光部１０ａ、１０ｂが出射する照射光ＥＬ２の強度は、安全基準を満たしている。尚、距離Ｌ１の位置において、投光部１０ａの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ））及び投光部１０ｂの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ｂ）のうち、いずれか一方、又はその両方が、受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）の内側に配されていてもよい。この場合、距離Ｌ１の位置における安全基準を満たすように適宜、照射光ＥＬ２の出力を調整するとよい。
【００４６】
距離Ｌ２は、測距装置１００からの距離であり、距離Ｌ１よりも長い。距離Ｌ２は、例えば、測距装置１００から５０ｍである。距離Ｌ２の位置において、投光部１０ａの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ））及び投光部１０ｂの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ｂ）の一部は、受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）の内側に配されている。したがって、距離Ｌ２の位置において物体ＯＢが存在する場合、受光部２０は、物体ＯＢの測距を行うにあたり十分な反射光ＲＬを得ることができる。このため、測距装置１００は、距離Ｌ２よりも遠い距離に存在する物体ＯＢの測距を行うことができる。
【００４７】
距離Ｌ３は、測距装置１００からの距離であり、距離Ｌ２よりも長い。距離Ｌ３は、例えば、測距装置１００から１００ｍである。距離Ｌ３の位置において、投光部１０ａの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ））及び投光部１０ｂの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ｂ）の一部は、受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）の内側に配されている。
【００４８】
また、距離Ｌ３において受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）の内側に配されている投光部１０ａの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ））及び投光部１０ｂの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ｂ）の領域の割合は、距離Ｌ２よりも多い。
【００４９】
したがって、距離Ｌ３の位置に物体ＯＢが存在する場合、受光部２０は、物体ＯＢの測距を行うにあたり十分な反射光ＲＬが得ることができる。このため、測距装置１００は、瞬間視野（ｉＦＯＶ）内に配される瞬間照射野（ｉＦＯＩ）の密度が、距離Ｌ２に物体ＯＢが存在する場合よりも高い状態で測距を行うことができる。
【００５０】
距離Ｌ４は、測距装置１００からの距離であり、距離Ｌ３よりも長い。距離Ｌ４は、例えば、測距装置１００から２００ｍである。
【００５１】
距離Ｌ４の位置において、投光部１０ａの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ））及び投光部１０ｂの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ｂ）は、受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）の内側に配されている。
【００５２】
すなわち、距離Ｌ４において受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）の内側に配されている投光部１０ａの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ））及び投光部１０ｂの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ｂ）の領域の割合は、距離Ｌ３よりも多い。
【００５３】
従って、距離Ｌ４の位置に物体ＯＢが存在する場合、受光部２０は、物体ＯＢの測距を行うにあたり十分な反射光ＲＬが得られる。このため、測距装置１００は、瞬間視野（ｉＦＯＶ）内に配される瞬間照射野（ｉＦＯＩ）の密度が、距離Ｌ３に物体ＯＢが存在する場合よりも高い状態で測距を行うことができる。
【００５４】
図６Ａは、図５の距離Ｌ４における照射面ＶＳでの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））を示している。図６Ａにおいて、光源１１から所定の距離（ｒ）の位置に照射面ＶＳが配されている。照射面ＶＳ上に投光部１０ａ，１０ｂの光源１１の瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））が示されている。
【００５５】
照射面ＶＳ上における瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））は、矩形状に示されている。尚、照射面ＶＳ上における瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））は、矩形状に限られず、例えば、円状や楕円状になるように光源１１を構成してもよい。
【００５６】
ここで、立体角は、空間上の同一の点から出る半直線が動いてつくる錐面によって区切られた部分のことをいう。立体角は、当該点を中心とする半径が１の球から当該錐面が切り取った面積の大きさで表すことができる。
【００５７】
本実施例において空間上の同一の点を光源１１とした場合、光源１１が瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））を見込む立体角は、照射面ＶＳ上における瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））で表される。尚、瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））の中心ＣＩと光源１１とを結ぶ線を軸ＡＸ１とする。
【００５８】
図６Ｂは、図５の距離Ｌ４における照射面ＶＳでの瞬間視野（ｉＦＯＶ）を示している。図６Ｂにおいて、受光素子２２から所定の距離（ｒ）の位置に照射面ＶＳが配されている。すなわち、図６Ａの光源１１から照射面ＶＳまでの距離と、受光素子２２から照射面ＶＳまでの距離は等しい。
【００５９】
照射面ＶＳ上に受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）が示されている。照射面ＶＳ上における瞬間視野（ｉＦＯＶ）は、矩形状に示されている。尚、照射面ＶＳ上における瞬間視野（ｉＦＯＶ）は、矩形状に限られず、例えば、円状や楕円状になるように受光部２０の受光素子２２を構成してもよい。
【００６０】
また、照射面ＶＳ上の瞬間視野（ｉＦＯＶ）の内側には、図６Ａで示した瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））が示されている。照射面ＶＳ上における、瞬間視野（ｉＦＯＶ）は、瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））よりも大きい。
【００６１】
本実施例において空間上の同一の点を受光素子２２とした場合、受光素子２２が瞬間視野（ｉＦＯＶ）を見込む立体角は、照射面ＶＳ上における瞬間視野（ｉＦＯＶ）で表される。
【００６２】
従って、光源１１が瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））見込む立体角は、受光素子２２が瞬間視野（ｉＦＯＶ）を見込む立体角よりも小さい。言い換えれば、受光素子２２が瞬間視野（ｉＦＯＶ）を見込む立体角は、光源１１が瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））を見込む立体角よりも大きい。尚、瞬間視野（ｉＦＯＶ）の中心ＣＶと受光素子２２とを結ぶ線を軸ＡＸ２とする。
【００６３】
図６Ｃは、距離Ｌ４に位置する照射面ＶＳにおける瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ）、ｉＦＯＩ（ｂ））及び瞬間視野（ｉＦＯＶ）を示している。尚、照射面ＶＳ上における瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ）、ｉＦＯＩ（ｂ））及び瞬間視野（ｉＦＯＶ）は、矩形状に示されている。
【００６４】
図６Ｃに示すように、距離Ｌ４に位置する照射面ＶＳにおいて、照射領域ＲＩは、投光部１０ａ，１０ｂの各々の瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））によって形成されている。照射領域ＲＩは、投光部１０ａ，１０ｂの各々によって照らされている領域である。
【００６５】
照射領域ＲＩは、例えば、距離Ｌ４に位置する照射面ＶＳにおいて、照射光ＥＬ２が照射される領域のうち、当該領域の中心における照射光ＥＬ２の明るさの半分を少なくとも有する領域である。
【００６６】
視野領域ＲＶは、距離Ｌ４に位置する照射面ＶＳにおいて、受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）によって形成されている。照射領域ＲＩは、距離Ｌ４に位置する照射面ＶＳにおいて、視野領域ＲＶの全体を含んでいる。
【００６７】
尚、照射領域ＲＩが瞬間視野ＲＶの全体を含んでいる走査領域Ｒ上の位置、すなわち、測距装置１００からの距離は、適宜調整することができる。例えば、当該測距装置１００からの距離は、距離Ｌ２や距離Ｌ３のように、距離Ｌ４よりも測距装置１００に近い距離であってもよいし、距離Ｌ４よりも測距装置１００に遠い距離であってもよい。
【００６８】
図７は、測距装置１００の測距方法を示す処理フローである。図７に示すように、制御部３０は、投光部１０ａ，１０ｂの各々から照射光ＥＬ２を同時に出射させる（ステップＳ０１）。言い換えれば、測距装置１００は、投光部１０ａ，１０ｂの各々から照射光ＥＬ２を同時に出射する。具体的には、制御部３０は、投光部１０ａ，１０ｂの各々の光源１１からパルス光ＥＬ１を出射させる。制御部３０は、投光部１０ａ，１０ｂの各々の光偏向素子１２によってパルス光ＥＬ１を偏向させる。この結果、投光部１０ａ，１０ｂの各々から照射光ＥＬ２が同時に出射される。
【００６９】
次いで、制御部３０は、照射光ＥＬ２が物体ＯＢで反射した反射光ＲＬを受光部２０に受光させる（ステップＳ０２）。言い換えれば、測距装置１００は、受光部２０で瞬間視野（ｉＦＯＶ）をもって反射光ＲＬを受光する。具体的には、制御部３０は、反射光ＲＬを受光部２０の光偏向素子２１によって偏向させ、偏向された反射光ＲＬを受光素子２２において受光させる。
【００７０】
制御部３０は、パルス光ＥＬ１及び反射光ＲＬに基づいて物体ＯＢまでの距離を測距する（ステップＳ０３）。言い換えれば、測距装置１００は、パルス光ＥＬ１及び反射光ＲＬに基づいて物体ＯＢまでの距離を測距する。
【００７１】
具体的には、制御部３０は、光源１１によって出射された１のパルス光の出射時刻と、当該１のパルス光が反射光ＲＬとして受光素子２２で検出された受光時刻と、を取得する。制御部３０は、当該出射時刻と当該受光時刻の時刻差に基づいて、測距装置１００と物体ＯＢとの距離を算出する。
【００７２】
以上のように、受光部２０、投光部１０ａ、１０ｂから出射される各々の出射光ＥＬの強度は、距離Ｌ１の位置において安全基準を満たしている。
【００７３】
また、測距装置１００からの距離が距離Ｌ１よりも遠い距離Ｌ２以降においては、投光部１０ａ，１０ｂの瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ）、ｉＦＯＩ（ｂ））が瞬間視野（ｉＦＯＶ）内に配されている。また、測距装置１００からの距離が遠くなるにつれて、瞬間視野（ｉＦＯＶ）内に配される瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ）、ｉＦＯＩ（ｂ））の領域の割合が高くなる。したがって、本実施例に係る測距装置１００によれば、レーザ光の出力に関する安全基準を順守し、かつ遠方に位置する物体ＯＢの測距を精度よく行うことが可能となる。
【００７４】
尚、本願発明の測距装置１００が行っている情報処理は、上記実施例において測距装置１００が行っている情報処理を実行させるプログラムによって実行することができる。なお、本願発明の情報処理方法を実行させるプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、好適に使用することができる。例えば、本願発明の測距装置１００が、本願発明のプログラムを記録媒体から読み取り、本願発明のプログラムを実行することができる。
【００７５】
また、投光部１０ａ，１０ｂの配置は、本実施例の配置例に限られず、例えば、図８に示すように、投光部１０ａ，１０ｂは、基板４０上において図４に示した投光部１０ａ，１０ｂの配列方向に対して垂直な方向に列状に基板４０上に配置してもよい。
【００７６】
このように投光部１０ａ，１０ｂを配置した場合、図４において説明したように、投光部１０ａ，１０ｂは、受光部２０までの距離が等しく配置するとよい。具体的には、受光部２０から投光部１０ａまでの距離ＬＶ１は、受光部２０から投光部１０ｂまでの距離ＬＶ２と等しくするとよい。
【００７７】
さらに、瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））の調整は、光源１１から出射された照射光ＥＬ２を遮蔽することにより行うとよい。図９は、投光部１０ａ，１０ｂに遮蔽部材ＳＣを設けた構成例を示している。図９に示すように、遮蔽部材ＳＣは、光源１１と光偏向素子１２との間に設けられている。遮蔽部材ＳＣは、パルス光ＥＬ１の一部を遮蔽する。従って、パルス光ＥＬ１は、その一部が遮蔽部材ＳＣで遮蔽されて光偏向素子１２の光反射面ＭＲに入射する。
【００７８】
遮蔽部材ＳＣによって瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））を調整することにより、照射光ＥＬ２を出射する光源１１の出力の設定が容易になる。例えば、光源１１から出射されたパルス光ＥＬ１のうち半分をカットする場合、パルス光ＥＬ１の半分を遮蔽部材ＳＣで遮蔽することによりこれを実現することができる。従って、光源１１に供給される電流を制御する構成を必要とすることなく、簡易な構成でパルス光を出射する光源１１のパワーの設定が容易になる。
【実施例２】
【００７９】
実施例１においては、受光部２０は、受光部としての機能を有するように構成した。しかし、受光部は、受光部としての機能のみならず投光部としての機能を有するように構成してもよい。尚、実施例１に係る測距装置１００と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８０】
図１０は、実施例２に係る測距装置１００の機能ブロックを示している。図１０に示すように、投受光部５０の光源５１は、出射光を出射する発光装置である。光源５１は、投光部１０ａ，１０ｂの光源１１と同一の構成を有する。
【００８１】
光偏向素子５２は、制御信号に応じて光ビームを偏向させる装置である。言い換えれば、光偏向素子５２は、パルス光ＥＬ１の方向及び反射光ＲＬの方向を可変に偏向させることができる。光偏向素子５２は、光反射面（図示せず）を含む出射光反射部材を有している。
【００８２】
光偏向素子５２は、光偏向素子１２と同様にＭＥＭＳミラー装置等を用いることができる。光偏向素子５２は、当該光反射面にてパルス光を反射して、走査対象領域Ｒに向けて照射光ＥＬ２を出射可能であると共に、受光素子５３に向けて反射光を偏向可能である。したがって、光偏向素子５２は、出射光偏光素子及び反射光偏光素子として機能する。
【００８３】
尚、光源５１と、光偏向素子５２との間にビームスプリッタ（図示せず）を設けて、パルス光ＥＬ１と反射光ＲＬを分けるようにするとよい。
【００８４】
受光素子５３は、光偏向素子５２で偏向された反射光ＲＬを受光して、電気信号である受光信号を生成する。受光素子５３としては、例えば、アバランシェフォトダイオード等を採用することができる。
【００８５】
このように、投受光部５０は、投光部の機能と受光部の機能を有している。従って、投受光部５０の瞬間照射野（ｉＦＯＩ）の軸ＡＸ１は、瞬間視野（ｉＦＯＶ）の軸ＡＸ２と一致している。
【００８６】
以上のように、本実施例の測距装置１００によれば、実施例１の測距装置１００と同様に、レーザ光の出力に関する安全基準を順守し、かつ遠方に位置する物体ＯＢの測距を精度よく行うことが可能となる。また、投受光部５０の瞬間照射野（ｉＦＯＩ）の軸ＡＸ１は、瞬間視野（ｉＦＯＶ）の軸ＡＸ２と一致していることにより、例えば、測距装置１００からの距離が距離Ｌ２よりも短い距離に物体ＯＢが存在している場合でも、当該物体ＯＢの測距を精度よく行うことが可能となる。
【実施例３】
【００８７】
実施例１に係る測距装置１００は、投光部１０ａ及び投光部１０ｂは、瞬間視野（ｉＦＯＶ）において、互いに異なる位置に配されていた。しかし、投光部１０ａ及び投光部１０ｂは、瞬間視野（ｉＦＯＶ）において、互いに重なる位置に配されているようにしてもよい。尚、実施例１に係る測距装置１００と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
図１１は、実施例３に係る測距装置１００の投光部１０及び受光部２０の配置例を示している。図１１に示すように、投光部１０ａ〜１０ｄは、基板４０上において受光部２０を挟み込むように列状に配置されている。具体的には、投光部１０ａ〜１０ｄは、投光部１０ａ及び投光部１０ｄが列の末端に配され、投光部１０ｂ，１０ｃがその間に配されている。投光部１０ｂ，１０ｃの間には、受光部２０が配されている。
【００８９】
また、投光部１０ａと投光部１０ｂとの間の距離、投光部１０ｂと受光部２０との間の距離、受光部２０と投光部１０ｃとの間に距離、及び投光部１０ｃと投光部１０ｄとの間の距離は等しく配置されている。
【００９０】
図１２は、距離Ｌ４に位置する照射面ＶＳにおける瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ）〜ｉＦＯＩ（ｄ））及び瞬間視野（ｉＦＯＶ）を示している。尚、照射面ＶＳ上における瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ）〜ｉＦＯＩ（ｄ））及び瞬間視野（ｉＦＯＶ）は、矩形状に示されている。
【００９１】
図１２に示すように、距離Ｌ４に位置する照射面ＶＳにおいて、照射領域ＲＩは、投光部１０ａ〜１０ｄの各々の瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ）〜ｉＦＯＩ（ｄ））によって形成されている。
【００９２】
具体的には、照射領域ＲＩは、照射面ＶＳにおいて投光部１０ａ〜１０ｄの各々によって照らされている領域である。照射領域ＲＩは、視野領域ＲＶの全体を含んでいる。
【００９３】
投光部１０ａ〜１０ｄのうちの一組の投光部１０ａ，１０ｂの各々の照射面ＶＳにおける瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））は、照射面ＶＳにおける瞬間視野（ｉＦＯＶ）上において互いに重なっている。また、投光部１０ａ〜１０ｄのうちの一組の投光部１０ｃ，１０ｄの各々の照射面ＶＳにおける瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ｃ），ｉＦＯＩ（ｄ））は、照射面ＶＳにおける瞬間視野（ｉＦＯＶ）上において距離Ｌ４で互いに重なっている。
【００９４】
視野領域ＲＶは、距離Ｌ４に位置する照射面ＶＳにおいて、受光部２０の瞬間視野（ｉＦＯＶ）によって形成されている。照射領域ＲＩは、距離Ｌ４に位置する照射面ＶＳにおいて、視野領域ＲＶの全体を含んでいる。
【００９５】
ここで、投光部１０ａ〜１０ｄから出射された各々の出射光ＥＬのうち、測距装置１００からの距離において瞬間視野（ｉＦＯＶ）内に照射される出射光ＥＬの強度の和を、測距装置１００からの距離における照射光強度とする。
【００９６】
このように、投光部１０ａ，１０ｂの各々の照射面ＶＳにおける瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））は、照射面ＶＳにおける瞬間視野（ｉＦＯＶ）上で互いに重なっていることにより、当該瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ａ），ｉＦＯＩ（ｂ））が互いに重なっている領域における照射光強度を強くすることができる。同様に、投光部１０ｃ，１０ｄの各々の照射面ＶＳにおける瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ｃ），ｉＦＯＩ（ｄ））は、照射面ＶＳにおける瞬間視野（ｉＦＯＶ）上で互いに重なっていることにより、当該瞬間照射野（ｉＦＯＩ（ｃ），ｉＦＯＩ（ｄ））が互いに重なっている領域における照射光強度を強くすることができる。従って、受光部２０が受光する反射光ＲＬの光量を多くすることが可能となる。
【００９７】
以上のように、本実施例の測距装置１００によれば、実施例１の測距装置１００と同様に、レーザ光の出力に関する安全基準を順守し、かつ遠方に位置する物体ＯＢの測距を精度よく行うことが可能となる。特に、受光部２０が受光する反射光ＲＬの光量を多くすることが可能となるため、物体ＯＢの測距を精度よく行うことが可能となる。
【００９８】
尚、投光部１０ａ，１０ｂの配置は、本実施例の配置例に限られず、例えば、図１３に示すように、投光部１０ａ〜１０ｄは、基板４０上において図１１に示した投光部１０ａ〜１０ｄの配列方向に対して垂直な方向に列状に配置してもよい。
【００９９】
このように投光部１０ａ〜１０ｄを配置した場合、図１１において説明したように、投光部１０ａと投光部１０ｂとの間の距離、投光部１０ｂと受光部２０との間の距離、受光部２０と投光部１０ｃとの間に距離、及び投光部１０ｃと投光部１０ｄとの間の距離は等しく配置されているとよい。
【０１００】
さらに、投光部１０ａ〜１０ｄは、基板４０上において受光部２０から等距離の位置に各々が配置されているようにしてもよい。図１４は、変形例に係る測距装置１００の投光部の配置例を示している。図１４に示すように、受光部２０から投光部１０ａまでの距離ＬＨ１は、受光部２０から投光部１０ｃまでの距離ＬＨ２に等しい。また、受光部２０から投光部１０ｂまでの距離ＬＶ１は、受光部２０から投光部１０ｄまでの距離ＬＶ２に等しい。さらに、距離ＬＶ１，ＬＶ２，ＬＨ１，ＬＨ２は、互いに等しい。
【０１０１】
尚、本実施例の受光部２０は、実施例２で説明した投受光部５０によって実施してもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１００  測距装置
１０ａ〜１０ｄ  投光部
１１  光源
１２  光偏向素子
２０  投受光部
２１  光源
２２  受光素子
２３  光偏向素子
３０  制御部
４０  距離測定部
ｉＦＯＩ  瞬間照射野
ｉＦＯＶ  瞬間視野
ＯＢ  物体
ＶＳ  照射面
【図１】
2020003329.tif 000003
【図２】
2020003329.tif 000004
【図３】
2020003329.tif 000005
【図４】
2020003329.tif 000006
【図５】
2020003329.tif 000007
【図６Ａ】
2020003329.tif 000008
【図６Ｂ】
2020003329.tif 000009
【図６Ｃ】
2020003329.tif 000010
【図７】
2020003329.tif 000011
【図８】
2020003329.tif 000012
【図９】
2020003329.tif 000013
【図１０】
2020003329.tif 000014
【図１１】
2020003329.tif 000015
【図１２】
2020003329.tif 000016
【図１３】
2020003329.tif 000017
【図１４】
2020003329.tif 000018