(57)【要約】【課題】測距誤差を低減する。【解決手段】実施形態によれば、距離測定装置は、光源と、反射面を有する反射デバイスと、第１光検出器と、算出部と、を備える。前記光源は、光を間欠的に出射する。前記反射面は、前記光を反射させて被測定物体上で走査させるとともに、前記被測定物体上で散乱された前記光の散乱光を反射させる。前記第１光検出器は、反射された前記散乱光を検出する。前記算出部は、前記第１光検出器の検出結果に基づき前記反射面から前記被測定物体の各位置までの距離を算出する。前記第１光検出器は、光の検出感度がそれぞれ異なる複数の検出領域を有する光電変換素子を有する。前記複数の検出領域は、前記距離がそれぞれ異なる前記被測定物体からの前記散乱光の入射位置に合わせて、順に配置されている。【選択図】図１
2020042049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物体上で走査させる光を間欠的に出射する光源と、
前記被測定物体上で散乱された前記光の散乱光を反射させる反射面を有する、反射デバイスと、
反射された前記散乱光を複数の検出領域で検出する第１光検出器と、
前記第１光検出器の検出結果に基づき前記反射面から前記被測定物体の各位置までの距離を算出する算出部と、を備え、
前記第１光検出器は、
前記複数の検出領域に設けられ、前記複数の検出領域毎における光の入射量を、前記検出領域毎に応じて制限する入射量制限部材と、
前記複数の検出領域毎に複数のフォトンカウンティング素子が配置され、
前記入射量制限部材により、前記検出領域毎の検出感度を異ならせた光電変換素子とを有し、
前記複数の検出領域は、前記距離がそれぞれ異なる前記被測定物体からの前記散乱光の入射位置に合わせて、順に配置されている、距離測定装置。
【請求項２】
前記入射量制限部材は、前記検出領域毎に異なる面積の遮光層を有し、前記距離が長くなるほど、前記遮光層の面積を小さくし、
前記検出領域毎の前記複数のフォトンカウンティング素子の中で光を検出しないフォトンカウンティング素子の数を前記距離が長くなるほど減少させる、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記検出領域毎を覆う前記入射量制限部材の透過率を、前記距離が長くなるほど小さくする、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記入射量制限部材は、前記距離が最も長い領域に対応する前記検出領域に対しては設けられていない、請求項２又は３に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記距離が長くなるほど、前記検出感度がより高い前記検出領域に前記散乱光が入射する、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記光源と前記反射面との間に設けられ、前記光を前記反射面に入射させ、前記散乱光を反射させて前記第１光検出器に入射させる第１光学素子を備える、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記第１光学素子と前記第１光検出器との間に設けられ、前記第１光学素子から入射する前記散乱光を、当該散乱光の入射角より大きい出射角で前記第１光検出器に出射する第３光学素子を備える、請求項６に記載の距離測定装置。
【請求項８】
複数の検出領域毎に複数のフォトンカウンティング素子が配置され、前記複数のフォトンカウンティング素子を覆う入射量制限部材により前記検出領域毎の検出感度を異ならせた光電変換素子を備え、
前記複数の検出領域は、前記検出感度の順に配置されている、光検出器。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、距離測定装置及び光検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＯＦ（Time Of Flight）方式を用いた距離測定装置が知られている。この装置では、光源から被測定物体にパルス光を照射し、被測定物体により散乱された散乱光を光検出器で検出する。光の往復時間は、距離測定装置から被測定物体までの距離、即ち光路長が長いほど長くなる。そのため、光源が光を出射したタイミングと散乱光が検出されたタイミングとの時間差を用いて、距離を測定できる。さらに、被測定物体上でパルス光を走査して、被測定物体上の各位置までの距離を測定することにより、被測定物体の距離画像を生成することができる。
【０００３】
散乱光の強度は、距離、及び、被測定物体の種類（反射率）に応じて変化するので、変動量が比較的大きい。そのため、散乱光を検出する光検出器のダイナミックレンジが不足する場合がある。この場合、測距誤差が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０８２３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、測距誤差を低減できる距離測定装置及び光検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、距離測定装置は、光源と、反射面を有する反射デバイスと、第１光検出器と、算出部と、を備える。前記光源は、光を間欠的に出射する。前記反射面は、前記光を反射させて被測定物体上で走査させるとともに、前記被測定物体上で散乱された前記光の散乱光を反射させる。前記第１光検出器は、反射された前記散乱光を検出する。前記算出部は、前記第１光検出器の検出結果に基づき前記反射面から前記被測定物体の各位置までの距離を算出する。前記第１光検出器は、光の検出感度がそれぞれ異なる複数の検出領域を有する光電変換素子を有する。前記複数の検出領域は、前記距離がそれぞれ異なる前記被測定物体からの前記散乱光の入射位置に合わせて、順に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る距離測定装置の概略的な構成を示す図である。
【図２Ａ】被測定物体上の光の走査経路を示す図である。
【図２Ｂ】生成される距離画像の画素の配列を示す図である。
【図３】散乱光の光路を示す図である。
【図４】第１光検出器の一例を示す平面図である。
【図５】第１光検出器の他の一例を示す平面図である。
【図６】第１光検出器の他の一例を示す平面図である。
【図７】第１光検出器の他の一例を示す平面図である。
【図８】第１光検出器の他の一例を示す平面図である。
【図９】第１光検出器の他の一例を示す平面図である。
【図１０】第１光検出器の他の一例を示す図である。
【図１１】第１光検出器の他の一例を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る距離測定装置の一部の概略的な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。これらの実施形態は、本発明を限定するものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る距離測定装置１の概略的な構成を示す図である。距離測定装置１は、走査方式及びＴＯＦ方式を用いて、被測定物体１００の距離画像を生成する。距離測定装置１は、光源１１と、第１光学素子１２と、第２光学素子１３と、反射デバイス（可動ミラー）１４と、駆動部１５と、第１光検出器１６と、第２光検出器１７と、ＴＤＣ（Time to Digital Converter）１８，１９と、算出部２０と、画像生成部２１と、を備える。
【００１０】
光源１１は、例えばレーザダイオードなどのレーザ光源であり、光Ｌ１を間欠的に出射する。つまり、光Ｌ１はパルス光である。光源１１から出射された光Ｌ１の光路上に、第１及び第２光学素子１２、１３と反射デバイス１４が設けられている。
【００１１】
第１光学素子１２は、光源１１と反射デバイス１４との間、具体的には第２光学素子１３と反射デバイス１４との間に設けられている。第１光学素子１２は、第２光学素子１３を透過した光Ｌ１を透過して、当該光Ｌ１を反射デバイス１４に入射させる。
【００１２】
第２光学素子１３は、光源１１と反射デバイス１４との間、具体的には光源１１と第１光学素子１２との間に設けられている。第２光学素子１３は、光Ｌ１を透過すると共に、当該光Ｌ１の一部を第２光検出器１７に入射させる。第２光学素子１３は、例えば、スプリッタなどでもよい。
【００１３】
反射デバイス１４は、光源１１から出射された光Ｌ１を反射する反射面１４ａを有する。反射面１４ａは、光Ｌ１の反射方向を変化させて、反射された光Ｌ１を被測定物体１００上で走査させるとともに、被測定物体１００上で散乱された光Ｌ１の散乱光Ｌ２を反射させる。反射デバイス１４は、駆動部１５の制御に従って、反射面１４ａの傾斜角度を連続的に変更して当該光Ｌ１の反射方向を変化させる。反射面１４ａは、例えば、互いに交差する２つの回動軸線ＲＡ１，ＲＡ２を中心として回動可能となっている。
【００１４】
図２Ａは、被測定物体１００上の光Ｌ１の走査経路を示す図である。反射面１４ａは、光Ｌ１を、被測定物体１００上のほぼ平行な複数の直線経路に沿って、垂直方向にずらしながら、水平方向に順に走査させる。つまり、図２Ａに示すように、光Ｌ１は、直線経路Ｐ１をｘ方向（水平方向）に走査し、次に、ｙ方向（垂直方向）にずれた直線経路Ｐ２をｘ方向に走査する。具体的には、反射面１４ａが回動軸線ＲＡ１を中心に時計回りに連続的に回動して、光Ｌ１をｘ方向に走査させる。１つの直線経路の走査が終了すると、反射面１４ａは、回動軸線ＲＡ１に関して元の位置に戻り、回動軸線ＲＡ２を中心に所定角度だけ回動して、光Ｌ１の照射位置をｙ方向にずらす。このようにして、各直線経路Ｐ１〜Ｐ４上には、パルス光が照射される。なお、直線経路の数や走査方向は特に限定されない。
【００１５】
以下、光Ｌ１について説明する。
【００１６】
図１に示すように、被測定物体１００に照射された光Ｌ１は、被測定物体１００上で散乱される。被測定物体１００上で散乱された光Ｌ１（以下、散乱光Ｌ２）は、光Ｌ１の光路とほぼ同じ光路を反対向きに進む。散乱光Ｌ２もパルス光である。反射面１４ａで反射された散乱光Ｌ２は、第１光学素子１２に入射する。
【００１７】
なお、図１においては、明確化のために光Ｌ１と散乱光Ｌ２の光路を分けて図示しているが、実際にはこれらはほぼ重なっている。また、光Ｌ１の光束の中心の光路、及び、散乱光Ｌ２の光束の中心の光路を図示している。図示した散乱光Ｌ２の光路以外を進む散乱光は、第１光検出器１６に入射しないため、図示していない。
【００１８】
第１光学素子１２は、反射面１４ａで反射された散乱光Ｌ２の進行方向を変えて第１光検出器１６に入射させる。第１光学素子１２は、例えば、ハーフミラーであってもよい。
また、第１光学素子１２は、光Ｌ１を通過させる穴が形成されると共に散乱光Ｌ２を反射するミラーであってもよい。
【００１９】
第１光検出器１６は、第１光学素子１２から入射する、反射面１４ａで反射された散乱光Ｌ２を検出する。第２光検出器１７は、第２光学素子１３から入射する光Ｌ１を検出する。
【００２０】
ＴＤＣ１８は、第１光検出器１６が散乱光Ｌ２を検出したタイミングを測定する。ＴＤＣ１９は、第２光検出器１７が光Ｌ１を検出したタイミングを測定する。ＴＤＣ１７，１８で測定されたタイミングの情報は、算出部２０に出力される。
【００２１】
算出部２０は、第１光検出器１６の検出結果に基づき反射面１４ａから被測定物体１００の光Ｌ１が照射された位置までの距離（光路差）を算出する。具体的には、算出部２０は、第２光検出器１７が光Ｌ１を検出するタイミングと、第１光検出器１６が散乱光Ｌ２を検出するタイミングとの時間差を用いて、距離を算出する。この時間差が長いほど、距離は長くなる。このような距離の算出が、複数のパルス光のそれぞれについて行われる。
【００２２】
画像生成部２１は、算出された距離と、反射面１４ａの傾斜角度とに基づいて被測定物体１００の距離画像を生成する。反射面１４ａの傾斜角度は、駆動部１５から画像生成部２１に供給される信号によって特定できる。傾斜角度により、被測定物体１００上の光Ｌ１が照射された位置を特定できる。生成される距離画像の各画素は、被測定物体１００上の対応する位置毎の距離に基づいている。従って、距離画像は、被測定物体１００の表面形状（三次元形状）を反映している。
【００２３】
図２Ｂは、生成される距離画像の画素の配列を示す図である。図２Ａに示す走査によって、図２Ｂに数字で示す順番に画素の情報（距離）が得られる。例えば、直線経路Ｐ１の走査により、１番目から６番目の画素の情報が得られる。この場合、１番目から６番目の画素に対応する被測定物体１００上の各位置に、光Ｌ１が照射されている。画素数は、特に限定されない。
【００２４】
光源１１、第１光学素子１２、反射デバイス１４、及び、第１光検出器１６は、同軸光学系を構成している。そのため、環境光が第１光検出器１６に入射し難くなっている。よって、距離の算出において、環境光の影響は残るものの、環境光の影響を比較的受け難い。
【００２５】
本実施形態では、距離に応じて散乱光Ｌ２が入射する第１光検出器１６上の位置が変化する。図３は、散乱光Ｌ２の光路を示す図である。図３（Ａ）は距離が短い場合であり、図３（Ｂ）は距離が長い場合である。
【００２６】
第１光検出器１６は、光の検出感度がそれぞれ異なる複数の検出領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有する光電変換素子３０を有する。検出領域１６ａ〜１６ｃは、距離がそれぞれ異なる被測定物体１００からの散乱光Ｌ２の入射位置に合わせて、検出感度の順に配置されている。具体的には、距離が長くなるほど検出感度が高い検出領域に散乱光が入射するように、検出領域１６ａ〜１６ｃは配置されている。検出領域１６ａは最も検出感度が低く、検出領域１６ｂは検出感度が中間であり、検出領域１６ｃは最も検出感度が高い。検出領域１６ａ〜１６ｃの数は、特に限定されない。
【００２７】
反射面１４ａが光Ｌ１を反射してから、当該光Ｌ１が被測定物体１００上で散乱され、戻って来た散乱光Ｌ２を反射面１４ａが反射するまでに、反射面１４ａは一定の速度で回動している。そのため、この間に反射面１４ａの傾斜角度は変化し、距離が長いほど傾斜角度の変化量は大きくなる。なお、図２Ａの各直線経路Ｐ１〜Ｐ４の最後に出射される光Ｌ１、即ち図２Ｂの６番目、１２番目、１８番目、２４番目の各画素に対応する光Ｌ１による散乱光Ｌ２を反射面１４ａが反射するまでは、反射面１４ａは時計回りに連続的に回動している。つまり、図２Ｂの６番目、１２番目、１８番目、２４番目の各画素に対応する光Ｌ１による散乱光Ｌ２を反射面１４ａが反射した後、反射面１４ａは、光Ｌ１を次の直線経路に沿って走査させる。
【００２８】
距離が短い場合、反射面１４ａの傾斜角度の変化量は距離が長い場合よりも小さい。図３（Ａ）の例では、説明を明確化するため、傾斜角度の変化量はほぼ０であると仮定している。そのため、反射面１４ａで反射されて第１光学素子１２に向かう散乱光Ｌ２の光路は、第１光学素子１２から反射面１４ａに向かう光Ｌ１の光路とほぼ等しい。
【００２９】
一方、距離が長い場合、反射面１４ａの傾斜角度の変化量θは距離が短い場合よりも大きい。そのため、反射面１４ａで反射されて第１光学素子１２に向かう散乱光Ｌ２の光路は、第１光学素子１２から反射面１４ａに向かう光Ｌ１の光路とは異なる。具体的には、散乱光Ｌ２の光路と、光Ｌ１の光路とが成す角度は、反射面１４ａの傾斜角度の変化量θとほぼ等しい。
【００３０】
よって、被測定物体１００までの距離により、第１光学素子１２に入射する散乱光Ｌ２の入射角度及び入射位置は異なる。これにより、散乱光Ｌ２が入射する第１光検出器１６上の位置は、距離に応じて異なる。また、距離が長いほど、第１光検出器１６に入射する散乱光Ｌ２の強度は低下する。従って、第１光検出器１６において、強い散乱光Ｌ２が入射する位置は、弱い散乱光Ｌ１が入射する位置と異なる。距離が短い場合、強い散乱光Ｌ２は、検出感度が低い検出領域１６ａに入射する（図３（Ａ））。距離が中間の場合、中間の強度の散乱光Ｌ２は、検出感度が中間の検出領域１６ｂに入射する（図示せず）。距離が長い場合、弱い散乱光Ｌ２は、検出感度が高い検出領域１６ｃに入射する（図３（Ｂ））。
【００３１】
従って、各検出領域１６ａ〜１６ｃにおいて、入射する散乱光Ｌ２の強度の変化範囲は比較的小さくなる。そのため、各検出領域１６ａ〜１６ｃの検出感度のダイナミックレンジが散乱光Ｌ２の強度の全体の変化範囲より小さくても、第１光検出器１６が飽和することなく、第１光検出器１６全体として大きなダイナミックレンジを実現できる。従って、測距誤差を低減できる。但し、各検出領域１６ａ〜１６ｃには定常的に環境光も入射するため、各検出領域１６ａ〜１６ｃの検出感度のダイナミックレンジは、所定の強度の環境光により飽和しない程度に設定する必要がある。
【００３２】
散乱光Ｌ２の強度は、一般的に距離の−２乗に比例する。また、被測定物体１００の種類（材質）により、被測定物体１００の反射率は異なる。例えば、測距可能範囲を１０倍、反射率の変化範囲を１０倍と仮定すると、散乱光Ｌ２の強度の変化範囲は約１０００倍となる。一般的な光検出器において、このようなダイナミックレンジを実現することは非常に困難である。しかし、本実施形態では、第１光検出器１６全体として、大きなダイナミックレンジを容易に実現できる。
【００３３】
［第１光検出器１６の構成］
図４は、第１光検出器１６の一例を示す平面図である。図４は、第１光検出器１６を散乱光Ｌ２の入射面側から観察した図である。
【００３４】
光電変換素子３０は、各検出領域１６ａ〜１６ｃに配置された、入射するフォトン数を計数するフォトンカウンティングデバイス３１を有する。フォトンカウンティングデバイス３１は、マトリクス状に配列された複数のフォトンカウンティング素子３２を有する。
フォトンカウンティングデバイス３１として、例えば、ＳｉＰＭ（Silicon Photomultiplier）を用いることができる。
【００３５】
フォトンカウンティングデバイス３１は、検出領域１６ａ〜１６ｃ毎に検出効率が異なる。例えば、検出領域１６ａでの検出効率は、Ａ（＝１０％）であり、検出領域１６ｂでの検出効率は、Ｂ（＝５０％）であり、検出領域１６ｃでの検出効率は、Ｃ（＝１００％）である。
【００３６】
図４（Ａ）は、図３（Ａ）に対応する、散乱光Ｌ２が入射する領域Ｒ１を示している。
被測定物体１００までの距離が短い場合、散乱光Ｌ２は、検出感度が最も低い検出領域１６ａ内に入射する。
【００３７】
図４（Ｂ）は、図３（Ｂ）に対応する、散乱光Ｌ２が入射する領域Ｒ１を示している。
被測定物体１００までの距離が長い場合、散乱光Ｌ２は、検出感度が最も高い検出領域１６ｃ内に入射する。
【００３８】
図４の例では、検出効率が異なるフォトンカウンティングデバイス３１を複数用いるが、１つのフォトンカウンティングデバイス３１を用いてもよい。
【００３９】
図５は、第１光検出器１６の他の一例を示す平面図である。図５の光電変換素子３０は、１つのフォトンカウンティングデバイス３１を有する。フォトンカウンティングデバイス３１は、検出領域１６ａ〜１６ｃでの検出効率は一定（例えば、Ｃ＝１００％）である。
【００４０】
第１光検出器１６は、光電変換素子３０への光の入射量を、検出感度に応じた入射量に制限する入射量制限部材３３を備える。入射量制限部材３３は、光を遮光する遮光層３４であり、例えば黒色の樹脂などであってもよい。
【００４１】
図５では、入射量制限部材３３は、検出領域１６ａ、１６ｂに設けられている。遮光層３４の面積は、検出領域１６ａより検出領域１６ｂの方が小さい。検出領域１６ｃには、遮光層３４は設けられていない。従って、光が入射し得るフォトンカウンティングデバイス３１の面積は、検出領域１６ｃが最も広く、検出領域１６ａが最も狭い。このように、フォトンカウンティングデバイス３１の開口率を検出領域で異なるようにしている。結果として、検出領域毎に、異なる検出感度を設定できる。
【００４２】
図６は、第１光検出器１６の他の一例を示す平面図である。入射量制限部材３３は、検出感度に応じた光の透過率を有する。入射量制限部材３３は、例えば、樹脂からなるフィルムなどであってもよい。
【００４３】
入射量制限部材３３は、フォトンカウンティングデバイス３１を覆っている。図６では、入射量制限部材３３は、検出領域１６ａ、１６ｂに設けられている。入射量制限部材３３の透過率は、検出領域１６ａより検出領域１６ｂの方が高い。検出領域１６ｃには、入射量制限部材３３は設けられていない。従って、検出領域１６ｃへの光の入射量は多くなり、検出領域１６ａへの光の入射量は少なくなる。結果として、検出領域毎に、異なる検出感度を設定できる。
【００４４】
図５，６の第１光検出器１６は、フォトンカウンティングデバイス３１を複数の検出効率に設定する必要が無いため、図４の構成よりも安価且つ簡単な構成で実現できる。
【００４５】
さらに、光電変換素子３０として、フォトダイオードを用いてもよい。図７は、第１光検出器１６の他の一例を示す平面図である。光電変換素子３０は、各検出領域１６ａ〜１６ｃに配置されたフォトダイオード３７を有する。検出領域１６ａのフォトダイオード３７の検出感度は最も低く、検出領域１６ｂのフォトダイオード３７の検出感度は中間であり、検出領域１６ｃのフォトダイオード３７の検出感度は最も高い。フォトダイオード３７は、入射する光量に応じて出力信号が連続的に変化する。
【００４６】
フォトダイオード３７は、検出感度に応じた増倍率を有するアバランシェフォトダイオードであってもよい。この場合、各フォトダイオード３７には、増倍率に応じたバイアス電圧が供給されてもよい。
【００４７】
図８，９は、第１光検出器１６の他の一例を示す平面図である。光電変換素子３０は、１つのフォトダイオード３７を有する。図８，９では、図５，６と同様に、第１光検出器１６は、入射量制限部材３３を備える。図８では、入射量制限部材３３は光を遮光する遮光層３４である。図９では、入射量制限部材３３は検出感度に応じた光の透過率を有する。
【００４８】
図１０は、第１光検出器１６の他の一例を示す図である。光電変換素子３０は、各検出領域１６ａ〜１６ｃに配置されたフォトダイオード３７を有する。３つのフォトダイオード３７は、検出感度は等しい。
【００４９】
第１光検出器１６は、各フォトダイオード３７の出力信号Ｓｏを、検出感度に応じた増幅率で増幅する増幅回路３８ａ〜３８ｃを備える。増幅回路３８ａの増幅率は、最も低い。増幅回路３８ｂの増幅率は、中間の値である。増幅回路３８ｃの増幅率は、最も高い。
【００５０】
図１１は、第１光検出器１６の他の一例を示す図である。光電変換素子３０は、フォトンカウンティングデバイス３１と、フォトダイオード３７と、を有する。検出領域１６ｂのフォトンカウンティングデバイス３１の検出効率は、Ｂ（＝５０％）であり、検出領域１６ｃのフォトンカウンティングデバイス３１の検出効率は、Ｃ（＝１００％）である。
【００５１】
フォトンカウンティングデバイス３１は、強い光が入射すると飽和し、その後、再度光を検出するためには所定の時間を要する。図１１では、フォトンカウンティングデバイス３１は、中間及び弱い強度の散乱光Ｌ２が入射する検出領域１６ｂ，１６ｃに設けられている。そのため、強い散乱光Ｌ２が入射しないので、フォトカウンティングデバイス３１は飽和し難く、散乱光Ｌ２を検出できる。
【００５２】
フォトダイオード３７は、検出領域１６ａに設けられている。フォトダイオード３７は、検出可能なＳ／Ｎ（信号対雑音比）がフォトンカウンティングデバイス３１より悪いが、強い散乱光Ｌ２が入射する検出領域１６ａでは散乱光Ｌ２を確実に検出できる。
【００５３】
図７〜図１１の構成によっても、検出領域毎に、異なる検出感度を設定できる。
【００５４】
以上で説明したように、本実施形態によれば、第１光検出器１６は光の検出感度がそれぞれ異なる複数の検出領域を有する。第１光検出器１６は、距離が長くなるほど、検出感度が高い検出領域に散乱光Ｌ２が入射するようになっている。従って、本実施形態の距離測定装置は、測距誤差を低減できる。
【００５５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第３光学素子２２を備えている。
【００５６】
図１２は、第２の実施形態に係る距離測定装置１Ａの一部の概略的な構成を示す図である。距離測定装置１Ａは、図１の距離測定装置１の構成に加え、第１光学素子１２と第１光検出器１６との間に設けられた第３光学素子２２を備える。図１２では、第３光学素子２２の周辺の構成のみを示している。その他の構成は、図１と同一であるため、図示を省略する。以下では、図１との相違点を中心に説明する。
【００５７】
第３光学素子２２は、第１光学素子１２から入射する散乱光Ｌ２を、当該散乱光Ｌ２の入射角θ１より大きい出射角θ２で第１光検出器１６に出射する。Ｎを定数として、概ね、θ２＝Ｎ・θ１と表すことができる。入射角θ１は、第３光学素子２２の入射面２２ａの法線方向ｎｄと、入射光の光軸とがなす角度である。出射角θ２は、法線方向ｎｄと、出射光の光軸とがなす角度である。第３光学素子２２は、例えばレンズである。
【００５８】
図１２（Ａ）は、被測定物体１００までの距離が短い場合を示す。図１２（Ａ）に示す場合では、散乱光Ｌ２が法線方向ｎｄに平行に入射する。即ち入射角θ１が０である場合、第３光学素子２２は、散乱光Ｌ２を出射角θ２＝０で出射する。つまり、散乱光Ｌ２は、ほぼ直進する。そして、散乱光Ｌ２は検出領域１６ａに入射する。
【００５９】
図１２（Ｂ）は、被測定物体１００までの距離が長い場合を示す。図１２（Ｂ）に示す場合、散乱光Ｌ２は入射角θ１（≠０）で第３光学素子２２に入射する。散乱光Ｌ２は、第３光学素子２２で屈折され、出射角θ２で出射する。散乱光Ｌ２の出射角θ２（＞θ１）は大きくなり、散乱光Ｌ２は検出領域１６ｃに入射する。
【００６０】
これにより、本実施形態によれば、第１光学素子１２と第１光検出器１６との間の間隔を広げなくとも、第１光検出器１６上の拡散光Ｌ２の入射位置を大きく変えられる。その理由は、第１光検出器１６上の入射位置のずれ量が、出射角θ２と、第１光学素子１２と第１光検出器１６の間隔との積で近似的に表すことができるためである。従って、第１の実施形態よりも距離測定装置１Ａを小型化できる。
【００６１】
また、例えば、環境光Ｌｘが第３光学素子２２に入射した場合、環境光Ｌｘの出射角θ２を入射角θ１よりも大きくできるので、環境光Ｌｘを第１光検出器１６に入射させないようにできる。これにより、本実施形態の距離測定装置は、第１の実施形態よりも環境光Ｌｘの影響を受け難くでき、測距誤差を更に低減できる。
【００６２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００６３】
１，１Ａ  距離測定装置
１１  光源
１２  第１光学素子
１３  第２光学素子
１４  反射デバイス
１４ａ  反射面
１５  駆動部
１６  第１光検出器
１６ａ〜１６ｃ  検出領域
１７  第２光検出器
１８，１９  ＴＤＣ
２０  算出部
２１  画像生成部
２２  第３光学素子
３０  光電変換素子
３１  フォトンカウンティングデバイス
３３  入射量制限部材
３４  遮光層
３７  フォトダイオード
３８ａ〜３８ｃ  増幅回路
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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