(57)【要約】【課題】広視野領域の距離情報であっても短時間に取得可能な光学装置を提供する。【解決手段】参照光を射出する光源と、光源から射出された参照光を９０度以上の測定領域に投光する投光光学系と、光像が結像される撮像面を有する撮像素子と、参照光が９０度以上の測定領域にある計測対象物で反射された反射光を撮像面に結像する受光光学系と、を備える。そして、投光光学系及び受光光学系を、少なくとも一部の光軸が一致するように配置し、また、少なくとも一部を共通化した共通光学系とする。光学部品の設置スペースを削減でき、システムの小型化を図ることができる。また、９０度以上の測定領域内に存在する計測対象物までの距離を一度に測定することができる。このため、広視野領域の距離情報であっても短時間に取得可能とすることができる。【選択図】図２
2020153798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照光を射出する光源と、
前記光源から射出された前記参照光を９０度以上の測定領域に投光する投光光学系と、
光像が結像される撮像面を有する撮像素子と、
前記参照光が前記９０度以上の測定領域にある計測対象物で反射された反射光を前記撮像面に結像する受光光学系と、を備え、
前記投光光学系及び前記受光光学系は、少なくとも一部の光軸が一致するように配置されると共に、少なくとも一部が共通化された共通光学系であること
を特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記光源は、単一な偏光特性を有するレーザ光源であり、
前記共通光学系は、
前記光源から射出した偏光特性の光を反射すると共に、前記光源から射出した光の逆の偏光特性を透過させる偏光分離部と、
前記偏光分離部で反射された光束を複数の偏光特性が混在した光に変換して出射すると共に、前記計測対象物で反射された複数の偏光特性が混在した光を、前記光源から射出した光の逆の偏光特性に変換する第１偏光変換部を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記光源は、
複数の偏光特性が混在したレーザ光源と、
前記レーザ光源から射出した複数の偏光特性が混在している光を単一な偏光特性に変換して射出する第２偏光変換部を、を備え、
前記共通光学系は、
前記光源から射出した偏光特性の光を反射すると共に、前記光源から射出した光の逆の偏光特性を透過させる偏光分離部と、
前記偏光分離部で反射された光束を複数の偏光特性が混在した光に変換して出射すると共に、計測対象物で反射された複数の偏光特性が混在した光を、前記光源から射出した光の逆の偏光特性に変換する第１偏光変換部を含む構成であること
を特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１偏光変換部は、偏光反射膜及び偏光分離膜を備え、
前記偏光反射膜は、円偏光成分を反射する際に、偏光方向を回転させない膜であり、前記偏光分離膜は、一方の円偏光の偏光方向の光束を透過し、他方の円偏光の偏光方向の光束を反射する膜で形成されていること
を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記共通光学系は、画角が１８０度以上の魚眼レンズを含むこと
を特徴とする請求項１から請求項４のうち、いずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記光源は、面発光レーザであること
を特徴とする請求項１から請求項５のうち、いずれか一項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記光源からの光出力の大きさを検出する光検出部と、
前記光検出部で検出された光出力の大きさに基づいて、前記光出力が一定となるように、前記光源を制御する制御部と
を有することを特徴とする請求項１から請求項６のうち、いずれか一項に記載の光学装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうち、いずれか一項に記載の光学装置を２組備え、
各前記光学装置は、互いの非測定面が対向するように配置され、各前記光学装置の測定領域にそれぞれ投光して反射光を受光することで、前記測定領域に存在する計測対象物との間の距離を測定すること
を特徴とする光学装置。
【請求項９】
一方の前記光学装置の光源から射出される光の波長と、他方の前記光学装置の光源から射出される光の波長とは、異なる波長であり、各前記光学装置の撮像素子は、それぞれの前記光源から射出された波長の光を受光すること
を特徴とする請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のうち、いずれか一項に記載の光学装置を有する測距光学系ユニット。
【請求項１１】
請求項１から請求項９のうち、いずれか一項に記載の光学装置を有する測距装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項９のうち、いずれか一項に記載の光学装置を有する測距システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、測距光学系ユニット、測距装置及び測距システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、広角度の視野領域内に存在する物体（計測対象物）までの距離を測定する測距装置（距離測定装置）が既に知られている。この距離測定装置は、光源と回転ミラー等の光走査機構を備えた投光部と、集光レンズと受光素子等を有する受光部とを有する。光源から射出された光束は、光走査機構により偏向され、参照光として視野領域内を走査する。距離測定装置は、参照光が、視野領域内の計測対象物に反射して受光素子で受光されるまでに要した時間に基づいて、計測対象物までの距離を検出する。
【０００３】
また、このような距離測定装置により、計測対象物までの距離を、画素毎に計測可能としたＴＯＦ（Time  of  Flight）カメラ装置も知られている。このＴＯＦカメラ装置の場合、計測対象物の複数の測定点までの距離を同時に取得でき、所定角度の視野領域内の距離情報をリアルタイムで取得することができる。
【０００４】
また、特許文献１（特開２０１３−１９５３０２号公報）には、水平方向のみに沿った全方位の視野内の周囲物体を検出し、検出された周囲物体までの距離及び角度（方位）を測定することで、計測対象物までの距離を計測する距離測定装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１も含め、従来の距離測定装置は、光走査機構の偏向角度毎に一定の情報取得時間が必要となる。このため、例えば半天球領域内等の広視野領域内全体の距離情報を取得するには、多大な時間を要する問題がある。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、広視野領域の距離情報であっても短時間に取得可能な光学装置、測距光学系ユニット、測距装置及び測距システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、参照光を射出する光源と、光源から射出された参照光を９０度以上の測定領域に投光する投光光学系と、光像が結像される撮像面を有する撮像素子と、参照光が９０度以上の測定領域にある計測対象物で反射された反射光を撮像面に結像する受光光学系と、を備え、投光光学系及び受光光学系は、少なくとも一部の光軸が一致するように配置されると共に、少なくとも一部が共通化された共通光学系であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、広視野領域の距離情報であっても短時間に取得できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施の形態の測距システムのシステム構成図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態の測距システムの光学構成を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態の測距システムにおいて、第１偏光変換部が投光部として機能する場合の動作を示す模式図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態の測距システムにおいて、第１偏光変換部が受光部として機能する場合の動作を示す模式図である。
【図５】図５は、第２の実施形態の測距システムの光学構成を示す図である。
【図６】図６は、第２の実施の形態の測距システムにおける、第２偏光変換部の機能を説明するための模式図である。
【図７】図７は、第３の実施の形態の測距システムの要部の構成を示す図である。
【図８】図８は、第３の実施の形態の測距システムにおける、レーザ光量制御部のフィードバック制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】図９は、第４の実施の形態の測距システムの要部の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、第５の実施の形態の測距システムの要部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、実施の形態の測距システムの説明をする。
【００１１】
（概要）
実施の形態の測距システムは、参照光を投光する投光光学系とその参照光が計測対象物で反射された反射光を受光する受光光学系に対して、例えば９０度以上等の画角を備えた、例えば魚眼レンズ群等の広角レンズを使用する。また、その投光光学系と受光光学系に用いる光学部品の少なくとも一部を共用化する。これにより、例えば半天球以上にわたる検出領域内に存在する全ての計測対象物までの距離情報が、短時間（略同時に）で取得可能となる。また、走査機構等の可動部を設けることなく、光学部品の設置スペースを削減でき、小型かつ簡易な構成となる。
【００１２】
［第１の実施の形態］
（システム構成）
まず、図１に、第１の実施の形態の測距システムのシステム構成を示す。この図１に示すように測距システム１５は、投光部１６、受光部１７、投光回路１８、受光回路１９、及び、制御回路２０を有している。投光部１６は、図２を用いて説明する光源装置１ａを備える。この光源装置１ａ内の面発光レーザ１２ａ（光源の一例）が、投光回路１８に接続されている。投光回路１８は、測距システム１５を統括的に制御する制御回路２０に接続されている。
【００１３】
投光光学系の一例である投光部１６及び受光光学系の一例である受光部１７は、少なくとも一部の光軸が一致するように配置されており、以下に説明するように少なくとも一部が共通化された共通光学系となっている。
【００１４】
投光回路１８は、制御回路２０からの制御信号に基づいて面発光レーザ１２ａに駆動信号を供給する。面発光レーザ１２ａは、投光回路１８から供給される駆動信号に基づいてパルス光を出射（投光）する。これにより、測距システム１５の周辺には、検出領域が形成される。
【００１５】
受光部１７は、図２を用いて後述するＴＯＦ（Time  of  Flight）センサ１０を備える。ＴＯＦセンサ１０は、撮像素子の一例であり、受光回路１９に接続されている。受光回路１９は、制御回路２０に接続されている。受光回路１９は、ＴＯＦセンサ１０への計測対象物１４からの反射光の受光時点に対応する受光信号を、制御回路２０に出力する。制御回路２０は、受光信号に基づいて、面発光レーザ１２ａが出射した光（パルス光）をＴＯＦセンサ１０の各受光素子が受光するまでの時間、すなわち、面発光レーザ１２ａから出射された光が計測対象物１４との間を往復するのに要する時間を導出する。そして、制御回路２０は導出した時間に基づいて計測対象物１４までの距離を示す距離データ（測定結果）を算出して出力する。
【００１６】
（測距システムの光学構成）
図２は、第１の実施の形態の測距システムの光学構成を示す図である。この図２において、光源装置１ａは、光源としての面発光レーザ１２ａとマイクロレンズアレイ１１ｂとを備える。面発光レーザ１２ａは、複数の発光部が２次元的に配列された発光素子である。なお、あくまでも一例ではあるが、説明の便宜上、面発光レーザ１２ａから射出される光束の偏光特性は、Ｓ波（Ｓ偏光波：単一な偏光特性を有するレーザ光源の一例）であることとする。
【００１７】
マイクロレンズアレイ１１ｂは、複数のレンズを２次元的に配置したレンズアレイであり、面発光レーザ１２ａの各発光部に対応して設けられる。面発光レーザ１２ａからのレーザ光は、マイクロレンズアレイ１１ｂにより所定の光束に整形され、投光光学系５に導かれる。投光光学系５は、更にレーザ光束を集束し、偏光ビームスプリッタ４に導光する。
【００１８】
なお、光源装置１ａは、面発光レーザ１２ａ及びマイクロレンズアレイ１１ｂを有することとしたが、端面発光タイプのレーザダイオード又は発光ダイオード（ＬＥＤ）とカップリングレンズを用いる構成にしても良い。
【００１９】
光は電磁波であり、電場と磁場を進行方向に対して垂直に振動させながら伝搬しており、進行方向の入射面に対して電場が垂直方向に振動する光をＳ波（Ｓ偏光）とし、電場が入射面に対して平行に振動する光をＰ波（Ｐ偏光）と呼んでいる。偏光ビームスプリッタ４は、偏光分離膜４ａを備え、入射されたＳ波（Ｓ偏光）の光束を反射し、Ｐ波（Ｐ偏光）の光束を透過する。偏光ビームスプリッタ４で反射した光束は、第１偏光変換部２に導光される。第１偏光変換部２は、第１偏光変換素子２ａと２枚の１／４波長板２１で構成されている。
【００２０】
（投光部の機能）
図３（ａ）は、投光部１６としての第１偏光変換部２の機能を説明するための模式図である。この図３（ａ）に示すように、１／４波長板２１に導光されたＳ波（Ｓ偏光波）は、入射光の電界振動方向（偏光面）にπ／２（＝λ／４）の位相差が付与された円偏光成分に変換された後、第１偏光変換素子２ａに入射する。
【００２１】
第１偏光変換素子２ａは、例えば三角柱状のプリズムを接合して形成されており、その斜面には、円偏光反射膜２ｂ及び円偏光分離膜２ｃが蒸着されている。円偏光分離膜２ｃに対して入射したＳ＋π／２の偏光方向の円偏光成分の光束は、円偏光分離膜２ｃをそのまま透過する。
【００２２】
ここで、円偏光分離膜２ｃは、Ｓ＋π／２の偏光方向の円偏光成分の光束を透過させ、Ｐ＋π／２の偏光方向の円偏光成分の光束を反射する膜で形成されている。換言すると、円偏光分離膜２ｃは、右円偏光成分の光束を透過させ、左円偏光成分の光束を反射する機能を有している。また、円偏光分離膜２ｃは、Ｐ＋π／２の偏光方向の円偏光成分の光束を反射する際に、偏光の向きを変えない（回転させない）機能を有している。
【００２３】
なお、この例では、円偏光分離膜２ｃは、Ｐ＋π／２の偏光方向の円偏光成分の光束を反射する際に、偏光の向きを変えない（回転させない）機能を有することとした。しかし、円偏光分離膜２ｃがこのような機能を備えておらず、Ｐ＋π／２の偏光方向が回転して出射される場合は、円偏光分離膜２ｃから出射されたＰ＋π／２の光束を、ミラーにより１回（又は奇数回）反射させる光学構成としてもよい。これにより、円偏光分離膜２ｃから偏光方向が回転して出射されるＰ＋π／２の光束の偏光方向を元に戻して用いることができる。
【００２４】
また、円偏光分離膜２ｃに入射しなかった光束は、第１偏光変換素子２ａの入射部に設けられた１／２波長板７により偏光角が９０度回転されることで、Ｐ＋π／２の偏光方向（Ｓ＋π／２の偏光方向とは逆）の円偏光成分の光束へと変換され、円偏光反射膜２ｂへと導光される。上述のように、入射光が円偏光の光束である場合、１／２波長板７を透過すると偏光方向は右から左へ、又は、左から右へと反転する。
【００２５】
円偏光反射膜２ｂで反射したＰ＋π／２の偏光方向の円偏光成分の光束は、円偏光分離膜２ｃで反射し、Ｓ＋π／２の円偏光成分の光束と同一の方向に射出される。
【００２６】
ここで、円偏光反射膜２ｂは、Ｐ＋π／２の円偏光成分の光束を反射した際に、偏光の向きを変えない（回転しない）膜で形成されている。これは、円偏光の光束を通常のミラー等で反射すると、例えば左回転から右回転等のように偏光方向が反転し、後段の偏光分離膜２ｃを透過する不都合を生ずる。このため、円偏光反射膜２ｂとしては、円偏光の光束の偏光方向を変えない膜を用いている。
【００２７】
または、図３（ｂ）に示すように、円偏光反射膜２ｂの代りに対となる２枚の反射ミラー１３ａ、１３ｂ、及び、反射ミラー１３ｃ、１３ｄを設ける。また、反射ミラー１３ａ、１３ｂで反射された光束を、さらに反射する反射ミラー１３ｅ、及び、反射ミラー１３ｃ、１３ｄで反射された光束を、さらに反射する反射ミラー１３ｆを設ける。
【００２８】
そして、１／２波長板７からのＰ＋π／２の円偏光成分の光束を、反射ミラー１３ａ、１３ｂ、及び、反射ミラー１３ｃ、１３ｄでそれぞれ２回反射すると共に、この反射された光束を、反射ミラー１３ｅ及び反射ミラー１３ｆでさらに反射して、円偏光分離膜２ｃに導光する。これにより、円偏光分離膜２ｃにおいて、Ｐ＋π／２の偏光方向の円偏光成分の光束を反射する際に、偏光の向きを変えない（回転させない）ようにすることができる。
【００２９】
第１偏光変換素子２ａから出射されたＳ＋π／２の円偏光成分の光束及びＰ＋π／２の偏光方向の円偏光成分の光束は、再び、１／４波長板２１を通過することでランダム偏光の光束（Ｓ偏光＋Ｐ偏光）として射出され、画角が９０度以上の広角レンズの一例である魚眼レンズ群８ａ、８ｂに導光される。なお、一例ではあるが、魚眼レンズ群８ａ、８ｂは、画角が１８０度となっている。各魚眼レンズ群８ａ、８ｂは、入射光束を半天球以上の検出領域に参照光として投射して、計測対象物１４の検出領域を形成する。検出領域内の計測対象物１４で反射されたランダム偏光（Ｓ偏光＋Ｐ偏光）の光束は、再び魚眼レンズ群８ａ、８ｂを透過して第１偏光変換部２に導光される。
【００３０】
（受光部の機能）
次に、図４は、受光部１７としての第１偏光変換部２の機能を説明するための模式図である。第１偏光変換部２に導光されたランダム偏光の光束（Ｓ偏光＋Ｐ偏光）は、１／４波長板２１を透過し、偏光面にπ／２の位相差が付与された状態（Ｓ＋π／２、Ｐ＋π／２）で、第１偏光変換素子２ａに入射する。
【００３１】
円偏光分離膜２ｃに対して入射したＳ＋π／２の円偏光成分の偏光方向の光束は、円偏光分離膜２ｃをそのまま透過する。これに対して、Ｐ＋π／２の円偏光成分の偏光方向の光束は、円偏光分離膜２ｃで反射する。そして、Ｐ＋π／２の円偏光成分の光束は、円偏光反射膜２ｂによって反射されてＳ＋π／２の偏光成分の光束と略同一の方向に射出される。
【００３２】
ここで、前述のように、円偏光反射膜２ｂは、Ｐ＋π／２の円偏光成分の光束を反射した際に、円偏光の偏光方向を変えない（回転しない）膜で形成されている。また、円偏光分離膜２ｃは、Ｓ＋π／２の円偏光が回転する方向の光束を透過し、Ｐ＋π／２の円偏光が回転する方向の光束を反射する膜で形成されている（右円偏光成分の光束を透過させ、左円偏光成分の光束を反射する機能を有する）。
【００３３】
このため、円偏光反射膜２ｂによって反射されたＰ＋π／２の円偏光成分の光束は、第１偏光変換素子２ａの射出部に設けられた１／２波長板７を透過することで、偏光角が９０度回転され、Ｓ＋π／２の円偏光成分の光束へと変換されて射出される。そして、Ｓ＋π／２の円偏向成分の光束は、再び１／４波長板２１を透過することで、Ｐ偏光成分の光束に変換されて偏光ビームスプリッタ４に向けて射出される。このＰ波（Ｐ偏光波）は、偏光ビームスプリッタ４を透過し、受光光学系６で集光された後にＴＯＦセンサ１０に導光される。
【００３４】
（第１の実施の形態の効果）
以上の説明から明らかなように、第１の実施の形態の測距システムは、投光部１６及び受光部１７を構成する光学部品の一部を同一光軸で形成し、かつ、共用する構成にすることで、光学部品の設置スペースを削減でき、システムの小型化を図ることができる。
【００３５】
特に、魚眼レンズ群８ａ、８ｂは、使用する光学部の中でもサイズが大きいため、魚眼レンズ群８ａ、８ｂを共用することで、設置スペースを大幅に削減できる。また、光学部品を共用することで、光学部品とその付帯部品の削減も可能になり、システムを低コスト化できる。また、組み立て工数も削減することができ、生産性の向上も図ることができる。
【００３６】
また、走査機構等の可動部を設けることなく、半天球以上にわたる検出領域内に存在する全ての計測対象物１４を検出し、検出された計測対象物１４までの距離を一度に測定することができる。このため、ロータを介したモータで光走査装置を駆動することもないため、モータの回転に伴う騒音が発生することがなく、また、可動部の信頼性を懸念する必要もない。また、半天球領域内等の広視野領域内全体の距離情報を、一まとまりの光学系で取得できるため、一方の光学系の参照光が他方の光学系に悪影響を及ぼす不都合を防止でき、安定性の高い正確な距離情報を取得可能とすることができる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態の測距システムの説明をする。この第２の実施の形態の測距システムは、マイクロレンズアレイ１１ｂと投光光学系５との間に、第２偏光変換部３を設けた例である。なお、上述の第１の実施の形態と以下に説明する第２の実施の形態とでは、この点のみが異なる。このため、以下、両者の差異の説明のみ行い、重複説明は省略する。
【００３８】
図５は、第２の実施の形態の測距システム１５の光学構成を示す図である。この第２の実施の形態の場合、光源装置１ａが、面発光レーザ１２ａ、マイクロレンズアレイ１１ｂ及び第２偏光変換部３を備えている。面発光レーザ１２ａは、複数の偏光特性が混在したランダム偏光（Ｓ波＋Ｐ波）の光束を射出する。
【００３９】
図６は、第２偏光変換部３の機能を説明するための模式図である。この図６に示すように、面発光レーザ１２ａから射出されたランダム偏光（Ｓ波＋Ｐ波：複数の偏光特性が混在したレーザ光源の一例）は、マイクロレンズアレイ１１ｂにより所望の光束に整形された後に、第２偏光変換部３に入射する。第２偏光変換部３は、三角柱状のプリズムを接合したものであるが、その斜面には、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）３ａが蒸着されており、偏光分離膜３ａに対して入射したＳ波（Ｓ偏光波）成分の光束をそのまま透過させる。また、第２偏光変換部３は、偏光分離膜３ａに入射されたＰ波（Ｐ偏光波）成分の光束を、偏光分離膜３ａで反射する。
【００４０】
この偏光分離膜３ａで反射されたＰ波（Ｐ偏光波）成分の光束は、ミラー１３で反射され、第２偏光変換部３の出射部に設けられた１／２波長板７を透過する。この際、Ｐ波（Ｐ偏光波）成分の光束の偏光角が、１／２波長板７により９０度回転されてＳ偏光成分の光束へと変換され、投光光学系５に入射される。これにより、ランダムな偏光成分（Ｓ波＋Ｐ波）のレーザ光を、Ｓ偏光成分の光束に統一して、投光光学系５に入射させることができる。投光光学系５は、上述のように、レーザ光束を更に集束し、偏光ビームスプリッタ４に導光する等、以後、第１の実施の形態と同様の動作となる。
【００４１】
このような第２の実施の形態の測距システム１５の場合、面発光レーザ１２ａが、ランダム偏光（Ｓ波＋Ｐ波が混在）のレーザ光源であっても、第２偏光変換部３により、レーザ光を所望の偏光成分の光束に統一して投光光学系５に入射させることができる。このため、面発光レーザ１２ａとして、不統一な偏光成分のレーザ光を出射する安価なものを用いることができ、この分、測距システム１５を安価に製造可能とすることができる。
【００４２】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態の測距システムの説明をする。この第３の実施の形態の測距システムは、レーザ光量の検知部を設け、検知したレーザ光量に基づいて、常に一定のレーザ光量のレーザ光を出射するように、面発光レーザ１２ａ等のレーザ光源を制御する例である。なお、上述の各実施の形態と以下に説明する第３の実施の形態とでは、この点のみが異なる。このため、以下、差異となる箇所の説明のみ行い、重複説明は省略する。
【００４３】
図７は、第３の実施の形態の測距システム１５の光学構成を示す図である。この第３の実施の形態の場合、面発光レーザ１２ａ、マイクロレンズアレイ１１ｂ、投光光学系５及び偏光ビームスプリッタ４の光軸と同軸となるように設けられたフォトセンサ９を有している。また、この第３の実施の形態の場合、フォトセンサ９で検出されたレーザ光量に基づいて、常に一定レベルのレーザ光を出射するように、面発光レーザ１２ａを制御するレーザ光量制御部５０（制御部の一例）を有している。
【００４４】
上述のように、光源装置１ａから射出されたＳ偏光成分の光束は、偏光ビームスプリッタ４に入射し、偏光分離膜４ａで反射されて第１偏光変換部２に射出される。ここで、偏光分離膜４ａの反射率は、例えば９７％程度となっている。このため、光源装置１ａから偏光ビームスプリッタ４に入射したＳ偏光成分の光束のうち、数％のＳ偏光成分の光束は、偏光ビームスプリッタ４を透過してフォトセンサ９に入射する。フォトセンサ９は、この数％のＳ偏光成分の光束の光量を検出し、この光量を示す検出結果を、レーザ光量制御部５０に供給する。
【００４５】
レーザ光量制御部５０は、フォトセンサ９で検出されたレーザ光量に基づいて、常に一定光量のレーザ光を出射するように、面発光レーザ１２ａから出射されるレーザ光の光量を制御する。図８のフローチャートは、このようなレーザ光量制御部５０のフィードバック制御の流れを示すフローチャートである。ユーザによりメイン電源が投入されると、距離測定システム１５のレーザ光量制御部５０は、「レーザ光量調整モード」に移行し、図８のフローチャートのステップＳ１から順に処理が実行される。
【００４６】
ステップＳ１では、面発光レーザ１２ａ（ＬＤ）が、人体に被害が無い程度に光量が抑制されたレーザ光を短時間出射する（ＬＤ点灯）。フォトセンサ９は、このレーザ光量を検出し、この検出出力をレーザ光量制御部５０に供給する（ステップＳ２）。レーザ光量制御部５０は、レーザ光の基準光量（閾値）に基づいて（ステップＳ３）、フォトセンサ９から供給される検出出力（＝現在のレーザ光量）を監視し、現在のレーザ光量が、基準光量に対して許容範囲内にあるか否かを比較判断する（ステップＳ４）。この比較判断により、測定光量が許容範囲外であるとの判断結果を得た場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、レーザ光量制御部５０は、適正な基準光量になるように面発光レーザ１２ａを制御してレーザ光量を調整する（ステップＳ６）。
【００４７】
これに対して、ステップＳ４の比較判断の結果、測定光量が許容範囲内であるとの判断結果を得た場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５に処理が進み、レーザ光量制御部５０は、面発光レーザ１２ａを消灯制御して、「レーザ光量調整モード」を終了（ＥＮＤ）する。
【００４８】
この第３の実施の形態の測距システム１５は、面発光レーザ１２ａからの射出光量を検知することが可能になるため、光源の温度上昇に伴う光出力の低下量を検出し、光源へのフィードバック制御により、射出光量を常に一定に保つことができる。よって、常に安定した距離測定が可能になる。また、面発光レーザ１２ａの異常発光も検出でき、安全性の向上も図ることができる。この他、上述の各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
なお、この例では、レーザ光量を検出するためにフォトセンサ９を設けることとしたが、レーザ光量を検知することができれば、例えばサーミスタ等の温度検知部を用いて温度変化を検出しても良い。この場合、サーミスタからは、現在のレーザ光量に対応する温度が検知され、レーザ光量制御部５０は、サーミスタで検知される温度が、常時一定温度となるように、面発光レーザ１２ａのレーザ光量を制御する。
【００５０】
また、この例は、メイン電源投入時に、「レーザ光量調整モード」に移行する例であったが、面発光レーザ１２ａの使用時間に応じてレーザ光量を測定し、この測定光量が常に一定となるように制御してもよい。これにより、面発光レーザ１２ａの経年変化を是正して、常に一定光量のレーザ光を出射可能とすることができ、安定した測距動作を可能とすることができる。また、ユーザが距離測定を行う際の測定動作の直前に、この「レーザ光量調整モード」のレーザ光量調整動作を実行してもよい。
【００５１】
［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態の測距システムの説明をする。図９は、この第４の実施の形態の測距システムの要部の構成を示す図である。この図９に示すように、第４の実施の形態の測距システムは、測距システム１５を２つ使用し、半天球（１８０度）の測定領域が互いに外側に来るように対向して配置することで、全天球（３６０度）の測定領域を測定可能にした一例である。このように構成することで、走査機構等の可動部を設けることなく、簡易な構成で全天球空間（３６０度空間）の物体までの距離を同時に測定可能とすることができる。
【００５２】
なお、上述の各実施の形態とこの第４の実施の形態とでは、この点のみが異なる。このため、他の箇所の説明は、図９中の各部の符号に基づき、上述の各実施の形態の説明を参照されたい。
【００５３】
［第５の実施の形態］
次に、第５の実施の形態の測距システムの説明をする。図１０は、この第５の実施の形態の測距システムの要部の構成を示す図である。第５の実施の形態の測距システムの場合、第４の実施の形態の測距システムと同様に、全天球（３６０度）の測定領域を測定可能とした測距システム２４となっている。
【００５４】
この測距システム２４は、一方の測距システム１６において、波長ａ領域（ａ＞ｂ）の光を射出する面発光レーザ１２ａを使用し、ＴＯＦセンサ１０の直前に波長ａ領域以上のレーザ光を透過するバンドパスフィルタ２２を配置している。
【００５５】
また、この測距システム２４は、他方の測距システム１５においては、波長ｂ領域（ａ＞ｂ）のレーザ光を射出する面発光レーザ１２ｂを使用し、ＴＯＦセンサ１０の直前に波長ｂ領域以下のレーザ光を透過するバンドパスフィルタ２３を配置している。
【００５６】
これにより、２つの測距システム１５、１６を対向して配置し、全天球空間（３６０度空間）の物体までの距離を同時に測定する場合においても、いずれか一方の測距システム１５又は測距システム１６から出射された参照光の反射光が、他方のＴＯＦセンサ１０に影響を与える不都合を防止でき、測定精度の、さらなる向上を図ることができる。従って、全天球空間（３６０度空間）において、安定性の高い正確な距離情報を同時に取得することができる。
【００５７】
上述の各実施の形態とこの第５の実施の形態とでは、この点のみが異なる。このため、他の箇所の説明は、図１０中の各部の符号に基づき、上述の各実施の形態の説明を参照されたい。
【００５８】
最後に、上述の実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。さらに、上述の実施の形態の構成等に、その他の装置又はデバイスとの組み合わせ等、上述の構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。そして、このような実施の形態及び実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１ａ  光源装置
２  第１偏光変換部
２ａ  第１偏光変換素子
２ｂ  円偏光反射膜（円偏光を反射した際に回転しない膜で形成）
２ｃ  円偏光分離膜（Ｓ＋π／２の偏光方向の円偏光を透過、Ｐ＋π／２の偏光方向の円偏光を反射する膜で形成）
３  第２偏光変換部
３ａ  偏光分離膜（Ｓ透過、Ｐ反射）
４  偏光ビームスプリッタ
４ａ  偏光分離膜（Ｐ透過、Ｓ反射）
５  投光光学系
６  受光光学系
７  １／２波長版
８ａ  魚眼レンズ群
８ｂ  魚眼レンズ群
９  フォトセンサ
１０  ＴＯＦセンサ
１１ａ  カップリングレンズ
１１ｂ  マイクロレンズアレイ
１２ａ  面発光レーザ（波長ａ領域）（ａ＞ｂ）
１２ｂ  面発光レーザ（波長ｂ領域）（ａ＞ｂ）
１３  反射ミラー
１３ａ〜１３ｆ  反射ミラー
１４  計測対象物
１５  測距システム
１６  投光部
１７  受光部
１８  投光回路
１９  受光回路
２０  制御回路
２１  １／４波長板
２２  バンドパスフィルタ（波長ａ領域以上を透過）
２３  バンドパスフィルタ（波長ｂ領域以下を透過）
２４  全天球距離測定装置
Ｓ  Ｓ偏光
Ｐ  Ｐ偏光
Ｓ＋Ｐ  自然光（ランダム偏光）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６０】
【特許文献１】特開２０１３−１９５３０２号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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