(57)【要約】      （修正有）【課題】強度ムラが低減された光を投光することで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】レーザ光を出射する光源１１と、レーザ光の光路上に設けられ、レーザ光の入射面内におけるレーザ光に対する透過率の分布を調節可能な光学フィルタ１４と、を有する。また、対象物によって反射されたレーザ光である反射光を受光し、複数のセグメントを有する受光素子１３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】
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、前記レーザ光の入射面内における前記レーザ光に対する透過率の分布を調節可能な光学フィルタと、を有することを特徴とする投光装置。
【請求項２】
前記光学フィルタは、各々が前記透過率を独立して調節可能な複数のセグメントを有することを特徴とする請求項１に記載の投光装置。
【請求項３】
前記光学フィルタの前記複数のセグメントの各々は、液晶素子からなることを特徴とする請求項２に記載の投光装置。
【請求項４】
前記レーザ光の強度の分布に基づいて、前記光学フィルタの前記複数のセグメントの各々の透過率を調節するように前記光学フィルタを制御するフィルタ制御部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の投光装置。
【請求項５】
前記光学フィルタは、入射した光の強度に基づいて透過率が変化する材料からなることを特徴とする請求項１に記載の投光装置。
【請求項６】
前記光源は、各々が前記レーザ光を出射する複数の出射口を有し、
前記光学フィルタの前記透過率の分布は、前記複数の出射口から出射されたレーザ光が前記光学フィルタに入射した際の前記レーザ光の強度の分布に基づいて調節されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の投光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の投光装置と、
対象物によって反射された前記レーザ光である反射光を受光し、複数のセグメントを有する受光素子と、を有することを特徴とする投受光装置。
【請求項８】
前記光学フィルタを透過した前記レーザ光を方向可変に偏向しつつ前記対象物に向けて投光する偏向素子を有することを特徴とする請求項７に記載の投受光装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の投受光装置と、
前記受光素子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。
【請求項１０】
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、前記レーザ光の入射面内における前記レーザ光に対する反射率の分布を調節可能な光学フィルタと、を有することを特徴とする投光装置。
【請求項１１】
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、前記レーザ光の入射面内において前記レーザ光に対する透過率の分布を有するか、又は前記レーザ光の入射面内において前記レーザ光に対する反射率の分布を有する光学フィルタと、を有することを特徴とする投光装置。
【請求項１２】
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、前記レーザ光の入射面内における前記レーザ光に対する透過率又は反射率の分布を調節可能な光学フィルタと、を有する投光装置の制御方法であって、
前記レーザ光の強度の分布を監視するステップと、
前記レーザ光の強度の分布に応じて、前記光学フィルタの前記透過率又は前記反射率の分布を調節するように前記光学フィルタを制御するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
コンピュータを、
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、前記レーザ光の入射面内における前記レーザ光に対する透過率又は反射率の分布を調節可能な光学フィルタと、を有する投光装置の前記光学フィルタの前記透過率又は前記反射率の分布を前記レーザ光の強度の分布に基づいて調節するように、前記光学フィルタを制御する制御部として機能させるプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプログラムが記録された記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を投光する投光装置、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。また、光走査を行うことで複数の対象物に対する測距を行う走査型の測距装置が知られている。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、測距用のレーザ光を投光する投光部と、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、投光部及び受光部の構成としては、例えば、投光部が所定の細長いビーム形状のレーザ光を投光し、受光部が複数の受光素子によって対象物からの反射光を受光する構成が挙げられる。この場合、複数の対象領域（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）に対して一括して投受光を行うことができる。
【０００５】
ここで、当該複数の対象領域の各々に対して正確に測距を行うことを考慮すると、例えば、当該複数の対象領域の各々に対して均一な強度の光が投光されることが好ましい。すなわち、投光される光のビーム内に強度ムラが少ないことが好ましい。
【０００６】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、強度ムラが低減された光を投光することが可能な投光装置を提供することを目的の１つとしている。また、本発明は、強度ムラが低減された光を投光することで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。また、本発明は、投光される光の強度ムラを低減する投光装置の制御方法、制御プログラム及び当該制御プログラムが記録された記録媒体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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、レーザ光を出射する光源と、レーザ光の光路上に設けられ、レーザ光の入射面内におけるレーザ光に対する透過率の分布を調節可能な光学フィルタと、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の投光装置と、対象物によって反射されたレーザ光である反射光を受光し、複数のセグメントを有する受光素子と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の投受光装置と、受光素子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。
【００１０】
また、請求項１０に記載の発明は、レーザ光を出射する光源と、レーザ光の光路上に設けられ、レーザ光の入射面内におけるレーザ光に対する反射率の分布を調節可能な光学フィルタと、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項１１に記載の発明は、レーザ光を出射する光源と、レーザ光の光路上に設けられ、レーザ光の入射面内においてレーザ光に対する透過率の分布を有するか、又はレーザ光の入射面内においてレーザ光に対する反射率の分布を有する光学フィルタと、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項１２に記載の発明は、レーザ光を出射する光源と、レーザ光の光路上に設けられ、レーザ光の入射面内におけるレーザ光に対する透過率又は反射率の分布を調節可能な光学フィルタと、を有する投光装置の制御方法であって、レーザ光の強度の分布を監視するステップと、レーザ光の強度の分布に応じて、光学フィルタの透過率又は反射率の分布を調節するように光学フィルタを制御するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項１３に記載の発明は、コンピュータを、レーザ光を出射する光源と、レーザ光の光路上に設けられ、レーザ光の入射面内におけるレーザ光に対する透過率又は反射率の分布を調節可能な光学フィルタと、を有する投光装置の光学フィルタの透過率又は反射率の分布をレーザ光の強度の分布に基づいて調節するように、光学フィルタを制御する制御部として機能させることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の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】
【００１５】
【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フィルタの構成例を示す図である。
【図４】実施例１に係る測距装置における受光素子の受光面を示す図である。
【図５】実施例１の変形例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６】実施例１の変形例に係る測距装置におけるフィルタの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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】
【００１７】
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。
【００１８】
まず、測距装置１０は、パルス光（以下、１次光と称する）Ｌ１を生成及び出射する光源１１を有する。本実施例においては、光源１１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。また、本実施例においては、ライン状の断面形状を有するレーザ光を１次光Ｌ１として出射する。
【００１９】
測距装置１０は、１次光Ｌ１の像（中間像）、すなわち１次光Ｌ１の断面形状（ビーム形状）を示す像を結像する結像光学系１２を有する。結像光学系１２は、例えば、リレーレンズを含む。
【００２０】
測距装置１０は、１次光Ｌ１の一部を分離する光分離素子ＳＰ１を有する。光分離素子ＳＰ１は、例えば、１次光Ｌ１の一部を反射させ、その他を透過させるビームスプリッタからなる。
【００２１】
測距装置１０は、光分離素子ＳＰ１によって分離された１次光（以下、分離１次光と称する場合がある）Ｌ１０を受光する受光素子（第１の受光素子）１３を有する。受光素子１３は、複数の受光セグメント（図示せず）を有する。当該受光セグメントの各々は、独立して分離１次光Ｌ１０を検出し、分離１次光Ｌ１０の強度に応じた電気信号を生成する検出素子を含む。
【００２２】
測距装置１０は、１次光Ｌ１の光路上に設けられた光学フィルタ（以下、単にフィルタと称する）１４を有する。本実施例においては、フィルタ１４は、１次光Ｌ１に対する透過率を調節可能な構成を有する。
【００２３】
本実施例においては、フィルタ１４は、光源１１から見たときに１次光Ｌ１の光路上の互いに異なる領域上に配置され、各々が１次光Ｌ１に対する透過率を調節可能な複数のフィルタセグメント１４Ａを有する。例えば、フィルタセグメント１４Ａの各々は、１次光Ｌ１に対する透過率が変化する液晶素子を含む。
【００２４】
１次光Ｌ１は、いずれか１つのフィルタセグメント１４Ａに入射し、入射したフィルタセグメント１４Ａの透過率に基づいた量だけ透過する。フィルタセグメント１４Ａの各々を透過した１次光Ｌ１は、２次光Ｌ２としてフィルタ１４から出力される。また、本実施例においては、フィルタ１４は、１次光Ｌ１の像が結像される位置（結像点）に配置されている。
【００２５】
測距装置１０は、２次光Ｌ２、すなわちフィルタ１４を透過した１次光Ｌ１を投光する投光光学系１５を有する。投光光学系１５は、例えば、２次光Ｌ２を集光及び整形する少なくとも１つのレンズを含む。
【００２６】
測距装置１０は、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素子（第１の偏向素子）１６を有する。偏向素子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。偏向素子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。偏向素子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。
【００２７】
本実施例においては、偏向素子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、偏向素子１６は、ポリゴンミラーを含む。本実施例においては、偏向素子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、偏向素子１６の回動ミラー１６Ａによって反射された２次光Ｌ２である。
【００２８】
なお、走査領域Ｒ０は、偏向素子１６を経た２次光Ｌ２である３次光Ｌ３が投光される仮想の３次元空間である。図１においては、走査領域Ｒ０の外縁を破線で模式的に示した。
【００２９】
本実施例においては、光源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１次光Ｌ１として出射する。
【００３０】
従って、例えば、走査領域Ｒ０は、２次光Ｌ２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、偏向素子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。
【００３１】
また、走査領域Ｒ０内における偏向素子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。また、本実施例においては、第１の方向Ｄ１は主走査方向に対応し、第２の方向Ｄ２は副走査方向に対応する。
【００３２】
また、図１に示すように、走査領域Ｒ０に対象物ＯＢ（すなわち２次光Ｌ２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（以下、反射光と称する場合がある）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、偏向素子１６に戻って来る。
【００３３】
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素子１６と投光光学系１５（フィルタ１４）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を偏向する偏向素子（第２の偏向素子）ＳＰ２を有する。例えば、偏向素子ＳＰ２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。
【００３４】
換言すれば、本実施例においては、偏向素子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偏向素子である。一方、偏向素子ＳＰ２は、固定式の偏向素子である。
【００３５】
測距装置１０は、偏向素子ＳＰ２によって偏向された４次光Ｌ４を受光する受光光学系１７を有する。受光光学系１７は、４次光Ｌ４を集光しつつ整形する。受光光学系１７は、例えば、少なくとも１つのレンズを含む。
【００３６】
また、測距装置１０は、４次光Ｌ４を受光する受光素子（第２の受光素子）１８を有する。受光素子１８は、例えば、受光光学系１７によって集光された４次光Ｌ４の焦点位置に配置されている。例えば、受光素子１８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少なくとも１つの検出素子を有する。
【００３７】
受光素子１８は、当該電気信号を４次光Ｌ４の検出結果（受光結果）として生成する。すなわち、測距装置１０は、受光素子１８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。
【００３８】
測距装置１０は、光源１１、受光素子１３、フィルタ１４、偏向素子１６及び受光素子１８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、光源１１の駆動及びその制御を行う光源制御部２１と、１次光Ｌ１の監視を行う監視部２２と、フィルタ１４の駆動及びその制御を行うフィルタ制御部２３と、を含む。また、制御部２０は、受光素子１３、偏向素子１６及び受光素子１８の駆動を行う。
【００３９】
また、制御部は、受光素子１８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２４を有する。本実施例においては、測距部２４は、当該電気信号から４次光Ｌ４を示すパルスを検出する。また、測距部２４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２４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。
【００４０】
また、本実施例においては、測距部２４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２４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。
【００４１】
また、測距部２４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。
【００４２】
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の任意の変位の状態が、その後に再度当該変位の状態に戻るまでの期間をいう。また、測距部２４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。
【００４３】
図２は、光源１１の光出射面１１Ｓを模式的に示す図である。本実施例においては、光源１１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１１Ａを有する。本実施例においては、レーザ素子１１Ａ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。
【００４４】
図３は、フィルタ１４の構成を模式的に示す図である。図３には、１次光Ｌ１及び２次光Ｌ２の断面を模式的に示している。図３に示すように、本実施例においては、フィルタ１４は、結像光学系１２によって１次光Ｌ１の像（中間像）Ｌ１Ｐが結像される位置に配置されている。図３は、フィルタ１４における１次光Ｌ１の入射面（以下、光入射面と称する）１４Ｓに入射した１次光Ｌ１の像Ｌ１Ｐを示している。
【００４５】
本実施例においては、フィルタ１４は、複数のフィルタセグメント１４Ａが第１の方向Ｄ１に沿ってライン状に配置された構造を有する。また、フィルタセグメント１４Ａの各々における１次光Ｌ１の透過率は、フィルタ制御部２３によって調節される。
【００４６】
具体的には、フィルタ制御部２３は、監視部２２から１次光Ｌ１における第１の方向Ｄ１に沿った強度の分布に関する情報を取得し、この１次光Ｌ１の強度の分布に基づいて、フィルタセグメント１４Ａの各々の透過率を調節する。例えば、フィルタ制御部２３は、フィルタセグメント１４Ａとしての液晶素子に印加する電圧値を調節する。これによって、当該液晶素子内の液晶分子の配向状態が変化し、当該液晶素子毎の１次光Ｌ１の透過率が調節される。
【００４７】
なお、光分離素子ＳＰ１及び受光素子１３は、受光素子１３に入射する分離１次光Ｌ１０の強度分布がフィルタ１４の光入射面１４Ｓに入射する１次光Ｌ１の強度分布と共役の関係になるように構成される。従って、監視部２２は、受光素子１３による分離１次光Ｌ１０の受光結果を用いて、フィルタ１４に入射する際の１次光Ｌ１内の強度の分布を特定及び監視する。
【００４８】
このようにして、フィルタ１４のフィルタセグメント１４Ａの各々は、当該フィルタセグメント１４Ａに入射する１次光Ｌ１の強度の分布に基づいた透過率に調節される。従って、フィルタ１４を透過した１次光Ｌ１である２次光Ｌ２は、そのビーム内の強度の分布が均一化された状態で投光されることができる。
【００４９】
ここで、１次光Ｌ１及び２次光Ｌ２について説明する。例えば、測距装置１０の測距時間を短縮しようとした場合、一括して走査領域Ｒ０内の複数の領域に対して走査を行うことが考えられる。この場合、光源１１としては、上記したようなライン状のビーム形状のレーザ光を１次光Ｌ１を出射するレーザ素子１１Ａを用いることが考えられる。これによって、例えば、光学系の大型化又は複雑化を抑えつつ、高出力なライン状の光を３次光Ｌ３として投光することができる。
【００５０】
一方、レーザ光を用いて１次光Ｌ１を生成する場合、１次光Ｌ１のビーム内の強度にわずかなムラが生ずる場合がある。特に、ライン状のレーザ光を１次光Ｌ１として用いる場合、そのビームの長手方向においてわずかに強度にムラが生ずる場合がある。
【００５１】
従って、仮に、この１次光Ｌ１をそのまま３次光Ｌ３として投光した場合、走査領域Ｒ０内において十分な光量の３次光Ｌ３が照射される領域と十分な光量の３次光Ｌ３が照射されない領域とが存在する場合がある。従って、走査領域Ｒ０内の測距精度にムラが生ずる場合や、測距可能距離が他の領域に比べて短い領域が生ずる場合がある。
【００５２】
これに対し、本実施例においては、１次光Ｌ１の各々の強度の分布に応じてフィルタセグメント１４Ａ毎の透過率が調節されたフィルタ１４が設けられている。従って、２次光Ｌ２内の第１の方向Ｄ１における強度の分布を揃えることができ、２次光Ｌ２の強度を均一化することができる。従って、走査領域Ｒ０に投光される３次光Ｌ３の光量が均一化され、走査領域Ｒ０の全体で安定した精度の走査及び測距を行うことができる。
【００５３】
また、本実施例においては、１次光Ｌ１の一部のみを２次光Ｌ２として投光することとなる。すなわち、２次光Ｌ２は、１次光Ｌ１よりも小さな強度を有する。これに対し、制御部２０の光源制御部２１は、２次光Ｌ２が設計上の光量となるように、１次光Ｌ１の強度、すなわち光源１１の出力を制御する。
【００５４】
より具体的には、例えば、光源１１は、１次光Ｌ１としてレーザ光を出射する。また、測距装置１０は、例えば車両などの移動体に搭載されるなど、種々の空間を走査領域Ｒ０として測距を行う場合が想定される。この場合、レーザ光を人間に照射する場合が想定される。従って、３次光Ｌ３として投光できるレーザ光の上限となる強度を考慮する必要がある。
【００５５】
本実施例においては、光源制御部２１は、３次光Ｌ３の光量を設定するための光源１１の出力を、２次光Ｌ２の光量に基づいて制御する。換言すれば、１次光Ｌ１よりも３次光Ｌ３の光量に近い光量の２次光Ｌ２を考慮して、光源１１の出力制御を行う。従って、当該レーザ光の出力制限を満たしつつ、適切な出力調節を行いつつ３次光Ｌ３を投光することができる。
【００５６】
図４は、受光素子１８の受光面１８Ｓを模式的に示す図である。図４に示すように、受光素子１８は、第１の方向Ｄ１に沿って配列された複数の受光セグメント１８Ａからなる受光面１８Ｓを有する。本実施例においては、受光素子１８は、受光セグメント１８Ａの各々が１列に配列され、ライン状の受光面１８Ｓを有するラインセンサである。
【００５７】
本実施例においては、受光セグメント１８Ａ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、受光セグメント１８Ａの各々は、少なくとも１つの光電変換素子を有する。
【００５８】
本実施例においては、４次光Ｌ４は、受光光学系１７によって、受光素子１８の受光面１８Ｓにおける第１の方向Ｄ１の全体に入射するように集光される。従って、４次光Ｌ４は、受光セグメント１８Ａの各々に入射する。そして、受光セグメント１８Ａ毎に受光された４次光Ｌ４の部分に対応する電気信号が受光セグメント１８Ａの各々によって生成される。従って、受光セグメント１８Ａの個数分の走査情報を一括して取得することができる。
【００５９】
このように、本実施例においては、測距装置１０が、第１の方向Ｄ１を長手方向とする断面形状の１次光Ｌ１を出射する光源１１に対し、第１の方向Ｄ１に沿って配列されたフィルタセグメント１４Ａを有しかつフィルタセグメント１４Ａ毎に設定された透過率を有するフィルタ１４を有する。従って、強度ムラが低減された２次光Ｌ２を投光することが可能となり、正確な走査及び測距を行うことができる。
【００６０】
なお、本実施例においては、光源１１がライン状の断面形状のレーザ光を出射する場合について説明した。しかし、光源１１の構成はこれに限定されない。例えば、光源１１が出射するレーザ光の断面形状はライン状に限定されない。例えば、光源１１は、矩形形状のレーザ光を出射するように構成されていてもよい。
【００６１】
一般に、レーザ光は、そのビーム内に強度の分布を持った状態でレーザ素子から出射される。従って、このレーザ光の強度の分布に合わせてフィルタ１４の光入射面１４Ｓ内の透過率の分布を調節することで、種々の形状のレーザ光の強度のムラを低減することができる。換言すれば、光源１１は、レーザ光を出射するように構成されていればよい。
【００６２】
また、本実施例においては、フィルタ１４が複数のフィルタセグメント１４Ａを有し、これらフィルタセグメント１４Ａの各々の透過率を調節可能な構成を有する場合について説明した。また、フィルタセグメント１４Ａの各々が液晶素子からなる場合について説明した。しかし、フィルタ１４の構成はこれに限定されない。
【００６３】
例えば、フィルタ１４は、１次光Ｌ１の光入射面１４Ｓ内における１次光Ｌ１に対する透過率の分布を調節可能な構成を有していれば、複数のフィルタセグメント１４Ａを有している必要はない。例えば、フィルタセグメント１４Ａの各々は、入射した光の強度に応じて透過率が変化する材料から構成されていてもよい。例えば、フィルタセグメント１４Ａの各々は、入射した光の強度に応じて吸収率が変化するフォトクロミック素子を含んでいてもよい。
【００６４】
換言すれば、フィルタ１４は、１次光Ｌ１の光入射面１４Ｓ内における１次光Ｌ１に対する透過率の分布を調節可能な構成を有していればよい。これによって、１次光Ｌ１として入射したレーザ光の強度ムラを低減した２次光Ｌ２を生成することができ、強度ムラを低減した光を投光することができる。
【００６５】
なお、フィルタ１４が複数のフィルタセグメント１４Ａを有する場合でも、フィルタセグメント１４Ａの各々は１列に配置される場合に限定されない。例えば、フィルタセグメント１４Ａの各々は、２次元的に（例えばマトリクス状に）配列されていてもよい。
【００６６】
また、本実施例においては、フィルタ１４が透過型のフィルタからなる場合について説明した。しかし、フィルタ１４のフィルタリング特性はこれに限定されない。フィルタ１４は、反射型のフィルタであってもよい。すなわち、フィルタ１４は、１次光Ｌ１の光入射面１４Ｓ内における１次光Ｌ１に対する反射率の分布を調節可能な構成を有していてもよい。
【００６７】
また、本実施例においては、光源１１が１つのレーザ素子１１Ａを有する場合について説明した。しかし、光源１１は、２つ以上のレーザ素子を有していてもよい。図５は、本実施例の変形例に係る測距装置３０における光源３１の光出射面３１Ｓを模式的に示す図である。測距装置３０は、光源３１及びフィルタ３２の構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。
【００６８】
本変形例においては、光源３１は、各々がライン状の断面形状を有するレーザ光を出射する複数のレーザ素子３１Ａを有する。より具体的には、本変形例においては、光源３１は、各々が第１の方向Ｄ１に沿って延びる３つのレーザーバー３１Ａを有し、これらレーザーバー３１Ａが第２の方向Ｄ２（すなわちレーザーバー３１Ａの各々の短手方向）に沿ってスタックされた構造を有する。
【００６９】
レーザーバー３１Ａの各々は、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（ビーム形状）を有するライン状又は楕円状のレーザ光を出射する。また、レーザーバー３１Ａの各々は、第２の方向Ｄ２に沿って並んでおりかつ互いに平行に延びる光軸に沿ってレーザ光を出射する。
【００７０】
光源３１は、これらレーザーバー３１Ａから出射されたレーザ光の全体を１次光Ｌ１として出射する。本変形例においては、１次光Ｌ１は、その全体が、第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２をそれぞれ長手方向及び短手方向とするライン状の断面形状を有する。
【００７１】
図６は、測距装置３０におけるフィルタ３２の構成を模式的に示す図である。なお、図６には、光源３１によって出射された１次光Ｌ１がフィルタ３２の光入射面３２Ｓに入射した際の像Ｌ１Ｐと、フィルタ３２を透過した２次光Ｌ２の断面形状と、を模式的に示している。
【００７２】
まず、１次光Ｌ１は、各々が第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２をそれぞれ長手方向及び短手方向として有する断面形状の複数の１次レーザ光Ｌ１１を含む。これら１次レーザ光Ｌ１１は、それぞれのレーザ素子３１Ａから出射されたレーザ光に対応する。
【００７３】
本変形例においては、フィルタ３２は、１次光Ｌ１を構成する複数の１次レーザ光Ｌ１１の全体が光入射面３２Ｓに入射するように構成及び配置されている。そして、フィルタ３２は、光入射面３２Ｓに入射する１次レーザ光Ｌ１１の全体を１次光Ｌ１とし、１次光Ｌ１の強度の分布に基づいて光入射面１４Ｓ内の透過率の分布を調節可能な構成を有する。
【００７４】
換言すれば、１次光Ｌ１として複数のレーザ光を出射する光源３１を有する場合、フィルタ３２に入射するレーザ光の強度の分布に基づいた透過率の調整が行われる。従って、例えば、１つの１次レーザ光Ｌ１１には強度ムラがほとんどない場合でも、全ての１次レーザ光Ｌ１１がフィルタ３２に入射した場合に強度ムラが生ずる場合、フィルタセグメント３２Ａ毎に透過率の調節が行われる。
【００７５】
なお、本変形例においては、光源３１が複数のレーザ素子を有する場合について説明したが、光源３１の構成はこれに限定されない。例えば、光源３１が複数の出射口を有していてもよい。
【００７６】
換言すれば、光源３１は、各々がレーザ光（１次レーザ光Ｌ１１）を出射する複数の出射口を有する場合、フィルタ３２の透過率の分布は、当該複数の出射口から出射されたレーザ光がフィルタ３２に入射した際のレーザ光の強度の分布に基づいて調節されればよい。
【００７７】
このように、１次光Ｌ１が種々の特性を持つ場合であっても、フィルタ１４（又はフィルタ３２）は、フィルタ１４に入射する１次光Ｌ１の強度の分布に基づいて調節された透過率の分布を有する光入射面１４Ｓ（又は光入射面３２Ｓ）を有する。従って、対象物ＯＢに向けて投光される光である２次光Ｌ２の強度ムラは低減されることとなる。
【００７８】
なお、本実施例においては、１次光Ｌ１の像Ｌ１Ｐを結像する結像光学系１２が設けられており、フィルタ１４が１次光Ｌ１の像Ｌ１Ｐが結像される位置に配置されている場合について説明した。しかし、フィルタ１４の位置はこれに限定されない。
【００７９】
例えば、測距装置１０は、結像光学系１２を有していなくてもよい。また、フィルタ１４は、光源１１の光出射面１１Ｓ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１１から出射された直後にフィルタ１４を透過するように構成されていてもよい。
【００８０】
なお、確実に１次光Ｌ１の強度の分布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、フィルタ１４を１次光Ｌ１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、フィルタ１４を経た１次光Ｌ１の強度が確実に調節されない場合があるからである。
【００８１】
換言すれば、測距装置１０は、光源１１とフィルタ１４との間の１次光Ｌ１の光路上に設けられ、光源１１の光出射面１１Ｓの像Ｌ１Ｐを結像する結像光学系１２を有することが好ましい。また、フィルタ１４は、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。
【００８２】
また、本実施例においては、制御部２０の光源制御部２１が２次光Ｌ２の光量に応じた強度の１次光Ｌ１を出射するように光源１１を制御する場合について説明した。しかし、光源１１は、例えば、予め定められた態様で１次光Ｌ１を出射するか、又は１次光Ｌ１の出射態様を調節可能なように構成されていればよい。
【００８３】
また、本実施例においては、分離１次光Ｌ１０を受光する受光素子１３が設けられ、受光素子１３による分離１次光Ｌ１０の受光結果に基づいて１次光Ｌ１０の強度の分布を監視する監視部２２が設けられる場合について説明した。また、フィルタ制御部２３が当該監視部２３による監視結果に基づいてフィルタ２３の透過率の分布を調節する場合について説明した。
【００８４】
しかし、１次光Ｌ１の強度の分布は測距装置１０内で監視される場合に限定されない。また、フィルタ１４における調節されるべき透過率の分布は、測距装置１０内で定められる場合に限定されない。例えば、透過率の調節に関する情報は測距装置１０の外部から取得してもよい。換言すれば、フィルタ１４は、少なくとも１次光Ｌ１の強度の分布に基づいて透過率の分布を調節可能な構成を有していればよい。
【００８５】
このように、本実施例においては、測距装置１０は、レーザ光（１次光Ｌ１）を出射する光源１１と、当該レーザ光の光路上に設けられ、当該レーザ光の入射面１４Ｓ内における当該レーザ光に対する透過率の分布を調節可能なフィルタ１４と、フィルタ１４を透過した当該レーザ光（２次光Ｌ２）を方向可変に偏向しつつ走査領域Ｒ０内の対象物ＯＢに向けて投光する偏向素子１６と、を有する。
【００８６】
また、測距装置１０は、対象物ＯＢによって反射された当該レーザ光（３次光Ｌ３）である反射光（４次光Ｌ４）を受光し、複数の受光セグメント１８Ａを有する受光素子１９と、受光素子１９による当該反射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２４と、を有する。従って、強度ムラが低減された光を投光することによって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。
【００８７】
なお、受光素子１８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２４を有していなくてもよい。この場合、例えば、測距装置１０における光源１１、フィルタ１４、偏向素子１６及び受光素子１８は、走査装置、すなわち走査型の投受光装置として機能する。
【００８８】
また、測距装置１０は、測距部２４に加え、偏向素子１６を有していなくてもよい。この場合、例えば、測距装置１０における光源１１、フィルタ１４及び受光素子１９は、非走査型の投受光装置として機能する。この場合であっても、例えば均一な強度の光を用いた投受光を行うことができる。すなわち、本発明は、強度ムラが低減された光を投光することによって正確な投受光を行うことが可能な投受光装置としても実施されることができる。
【００８９】
さらに、測距装置１０は、受光素子１８を有していなくてもよい。この場合、光源１１及びフィルタ１４は、投光装置として機能する。この場合、例えば均一な強度の光を投光することができる。すなわち、本発明は、強度ムラが低減された光を投光することが可能な投光装置としても実施されることができる。
【００９０】
上記したように、例えば、本実施例における投光装置は、レーザ光（１次光Ｌ１）を出射する光源１１と、当該レーザ光の光路上に設けられ、当該レーザ光の入射面１４Ｓ内における当該レーザ光に対する透過率を調節可能なフィルタ１４と、を有する。従って、強度ムラが低減された光を投光することが可能となる。
【００９１】
また、フィルタ１４が反射型のフィルタからなる場合、本実施例における投光装置は、レーザ光（１次光Ｌ１）を出射する光源１１と、当該レーザ光の光路上に設けられ、当該レーザ光の入射面１４Ｓ内における当該レーザ光に対する反射率を調節可能なフィルタ１４と、を有する。従って、強度ムラが低減された光を投光することが可能となる。
【００９２】
また、上記においては、フィルタ１４が透過率又は反射率の分布を調節可能な構成を有する場合について説明した。しかし、フィルタ１４は、１次光Ｌ１の強度の分布に基づいて予め定められた固定の透過率又は反射率の分布を有していてもよい。
【００９３】
すなわち、例えば、測距装置１０は、レーザ光を出射する光源１１と、当該レーザ光の光路上に設けられ、当該レーザ光の入射面１４Ｓ内においてレーザ光に対する透過率の分布を有するか、又は当該レーザ光の入射面１４Ｓ内においてレーザ光に対する反射率の分布を有するフィルタ１４と、を有していてもよい。この場合であっても、強度ムラが低減された光を投光することが可能となる。
【００９４】
また、本発明は、例えば制御部２０の動作に対応するステップを実行することで、投光装置の制御方法としても実施されることができる。すなわち、例えば、本発明に係る投光装置の制御方法は、レーザ光（１次光Ｌ１）を出射する光源１１と、当該レーザ光の光路上に設けられ、当該レーザ光の入射面１４Ｓ内における透過率又は反射率の分布を調節可能なフィルタ１４と、を有する投光装置の制御方法であって、当該レーザ光の強度の分布を監視するステップと、当該レーザ光の強度の分布に基づいて、フィルタ１４の透過率又は反射率の分布を調節するようにフィルタ１４を制御するステップと、を含む。従って、投光される光の強度ムラを低減する投光装置の制御方法を提供することができる。
【００９５】
また、本発明は、例えばコンピュータを制御部２０として機能させるプログラムとしても実施されることができる。すなわち、例えば、本発明に係る投光装置の制御プログラムは、コンピュータを、レーザ光を出射する光源１１と、当該レーザ光の光路上に設けられ、当該レーザ光の入射面１４Ｓ内における当該レーザ光に対する透過率又は反射率の分布を調節可能なフィルタ１４と、を有する投光装置のフィルタ１４の透過率又は反射率の分布を当該レーザ光の強度の分布に基づいて調節するように、フィルタ１４を制御する制御部２０として機能させる。また、本発明は、例えば上記した制御プログラムが記録された記録媒体としても実施されることができる。これによって、投光される光の強度ムラを低減する投光装置の制御プログラム及び当該プログラムが記録された記録媒体を提供することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０、３０  測距装置
１１、３１  光源
１４、３２  フィルタ
【図１】
2020046340.tif 000003
【図２】
2020046340.tif 000004
【図３】
2020046340.tif 000005
【図４】
2020046340.tif 000006
【図５】
2020046340.tif 000007
【図６】
2020046340.tif 000008