(57)【要約】【課題】高効率で反射光の検出ができ、高感度で距離測定が可能な測定装置を実現する。【解決手段】測定装置１は、出射口３２から光を出射し、物体６０で反射された反射光を受光する測定装置である。測定装置１は、光源１０、第１素子１２、第２素子１３、および制御部５０を備える。光源１０は、光を出力する。第１素子１２は、通過する光の偏光方向に応じて、その光の方向を変化させる。第２素子１３は、光路のうち第１素子１２と出射口３２との間に位置し、印加される電圧に応じて透過する光の偏光方向を変化させる。制御部５０は、第２素子１３に印加される電圧を制御する。そして、光源１０から出力された後であり、かつ出射口３２から出射される前の第１の光７１と、物体６０で反射された後の第２の光７２とが第２素子１３を通過する。【選択図】図１
2018091630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射口から光を出射し、物体で反射された反射光を受光する測定装置であって、
光を出力する光源と、
通過する光の偏光方向に応じて、当該光の方向を変化させる第１素子と、
光路のうち前記第１素子と前記出射口との間に位置し、印加される電圧に応じて透過する光の偏光方向を変化させる第２素子と、
前記電圧を制御する制御部とを備え、
前記光源から出力された後であり、かつ前記出射口から出射される前の第１の光と、前記物体で反射された後の第２の光とが前記第２素子を通過する測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測定装置において、
前記第１素子から第１の方向に出力された前記第２の光を受光する第１受光器と、
前記第１受光器の検出結果に基づいて当該測定装置と前記物体との距離を算出する算出部とをさらに備える測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の測定装置において、
前記制御部は、前記第１の光が前記第２素子を透過する時と、前記第２の光が前記第２素子を透過する時とで、前記第２素子に異なる前記電圧が印加されるよう前記電圧を制御する測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の測定装置において、
前記第１の光が前記第２素子を通過する間の偏光方向の変化分と、前記第２の光が前記第２素子を通過する間の偏光方向の変化分との差は９０°である測定装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載の測定装置において、
前記光源は、複数のパルス光を順に出力し、
前記制御部は、前記光源から前記パルス光が出力されてから、予め定められた基準時間が経過するまでの間、前記第２素子に第１の電圧が印加され、前記基準時間が経過した時点で前記第２素子に印加される電圧が第２の電圧に切り替わるよう前記電圧を制御する測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の測定装置において、
前記制御部は、次の前記パルス光が前記光源から出力されるまでの間、前記第２素子に前記第２の電圧が印加されるよう前記電圧を制御する測定装置。
【請求項７】
請求項５に記載の測定装置において、
前記制御部は、前記第１受光器が前記第２の光を検出し終わるまでの間、前記第２素子に前記第２の電圧が印加されるよう前記電圧を制御する測定装置。
【請求項８】
請求項２に記載の測定装置において、
前記光源は、複数のパルス光を順に出力し、
前記第１素子から前記第１の方向とは異なる第２の方向に出力された前記第２の光を受光する第２受光器をさらに備え、
前記制御部は、前記第１受光器の検出結果および前記第２受光器の検出結果に基づいて次の前記パルス光に対する前記電圧を制御する測定装置。
【請求項９】
請求項２に記載の測定装置において、
前記光源は複数のパルス光を順に出力し、
前記制御部は、ｋ番目の前記パルス光の前記第２の光が前記第２素子を通過したときの前記電圧と、ｋ番目の前記パルス光の前記第２の光を前記第１受光器が検出した受光強度Ｐｋと、ｋ−１番目の前記パルス光の前記第２の光を前記第１受光器が検出した受光強度Ｐｋ−１とを用いて、ｋ＋１番目の前記パルス光の前記第２の光が前記第２素子を通過するときの前記電圧を決定する測定装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の測定装置において、
前記制御部は、各々が複数の画素からなる複数のフレームを生成するよう前記出射口からの光の出射方向を制御し、
前記光源は前記複数の画素の情報を得るための複数のパルス光を順に出力し、
前記制御部は、ｎ番目の前記フレームの一の前記画素について前記パルス光の前記第２の光が前記第２素子を通過したときの前記電圧と、当該第２の光を前記第１受光器が検出した受光強度と、ｎ−１番目の前記フレームの当該画素について前記パルス光の前記第２の光を前記第１受光器が検出した受光強度とを用いて、ｎ＋１番目の前記フレームの当該画素について前記第２の光が前記第２素子を通過するときの前記電圧を決定する測定装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の測定装置において、
前記物体からの光の偏光状態を検出する偏光検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記偏光検出部の検出結果に基づいて、前記第２の光が前記第２素子を通過するときの前記電圧を決定する測定装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の測定装置において、
前記第１素子は偏光ビームスプリッタであり、前記第２素子は電気光学材料を含む測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の自動運転等に用いることができる非接触距離測定装置の開発が行われている。非接触距離測定装置では、出射した光が物体に反射されて戻るまでの時間を測定して、周囲の物体との距離を測定する。
【０００３】
このような測定装置では、物体からの反射光を検出するために、反射光の光路上に受光器を配置する必要がある。ここで、物体に向かう出射光と、物体で反射された反射光との光軸が一致する。そして、光の出射を妨げずに、反射光を選択的に受光できるよう、光学系を構成する必要があった。
【０００４】
特許文献１には、有孔反射ミラーの孔を通して光源からの光を出射する一方、戻った光を有孔反射ミラーの反射面で反射させて受光素子に導くことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７０９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の技術では、戻った光のうち、有孔反射ミラーの孔に至った光は受光素子で検出されない。したがって、戻った光のうち、検出できない損失が大きくなってしまう。また、出射光の迷光成分が受光素子に入射してしまう。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題としては、高効率で反射光の検出ができ、高感度で距離測定が可能な測定装置を実現することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、
出射口から光を出射し、物体で反射された反射光を受光する測定装置であって、
光を出力する光源と、
通過する光の偏光方向に応じて、当該光の方向を変化させる第１素子と、
光路のうち前記第１素子と前記出射口との間に位置し、印加される電圧に応じて透過する光の偏光方向を変化させる第２素子と、
前記電圧を制御する制御部とを備え、
前記光源から出力された後であり、かつ前記出射口から出射される前の第１の光と、前記物体で反射された後の第２の光とが前記第２素子を通過する測定装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る測定装置の構成を例示する図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、第２素子の構成を例示する図である。
【図３】実施形態に係る測定装置の機能構成を例示するブロック図である。
【図４】測定装置のハードウエア構成を例示する図である。
【図５】実施例１に係る光の偏光方向を例示する図である。
【図６】（ａ）は、第１の電圧と第２の電圧の切り替え方法の第１例を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は、第１の電圧と第２の電圧の切り替え方法の第２例を示すタイミングチャートである。
【図７】実施例２に係る測定装置の構成を例示する図である。
【図８】実施例３に係る制御部の処理内容について説明するための図である。
【図９】フレームについて説明するための図である。
【図１０】実施例５に係る測定装置の構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
図１は、実施形態に係る測定装置１の構成を例示する図である。本図において、第１の光７１の光の経路は破線の矢印で示し、第２の光７２の光の経路は点線の矢印で示している。本実施形態に係る測定装置１は、出射口３２から光を出射し、物体６０で反射された反射光を受光する測定装置である。測定装置１は、光源１０、第１素子１２、第２素子１３、および制御部５０を備える。光源１０は、光を出力する。第１素子１２は、通過する光の偏光方向に応じて、その光の方向を変化させる。第２素子１３は、光路のうち第１素子１２と出射口３２との間に位置し、印加される電圧に応じて透過する光の偏光方向を変化させる。制御部５０は、第２素子１３に印加される電圧を制御する。そして、光源１０から出力された後であり、かつ出射口３２から出射される前の第１の光７１と、物体６０で反射された後の第２の光７２とが第２素子１３を通過する。以下に詳しく説明する。
【００１２】
光源１０で出力されてから出射口３２から出射されるまでの光を第１の光７１と呼ぶ。また、物体６０で反射されてから、後述する第１受光器１６に入射するまでの光を第２の光７２と呼ぶ。なお、第２の光７２は物体６０による反射光である。
【００１３】
測定装置１は、物体６０に光を照射し、反射光を受光して物体６０までの距離を測定する測定装置である。具体的には測定装置１では、たとえば光の出射タイミングと反射光の受光タイミングとの差に基づいて、測定装置１から物体６０までの距離が算出される。光はたとえば赤外光である。ただし、光の波長は特に限定されず可視光であってもよい。光源１０はたとえばレーザダイオードである。光源１０から出力される光はたとえばパルス光である。
【００１４】
測定装置１の光源１０から出力され、出射口３２を通って出射されたパルス光は、外部の物体６０で反射されて少なくとも一部が測定装置１に向かって戻る。そして、反射光が測定装置１に入射する。測定装置１に入射した反射光は第１受光器１６で検出される。ここで、測定装置１では光源１０から光が出射されてから反射光が第１受光器１６で検出されるまでの時間が測定される。そして、測定された時間と光の伝搬速さを用いて測定装置１と物体６０との距離が算出される。測定装置１はたとえばライダー（ＬＩＤＡＲ：Laser Imaging Detection and Ranging， Laser Illuminated Detection and Ranging またはＬｉＤＡＲ：Light Detection and Ranging）装置やレーダ装置等である。また、測定装置１はたとえば移動体に搭載されうる。移動体はたとえば自動車、列車等の車両である。
【００１５】
上記した通り、第１素子１２は通過する光の偏光方向に応じて、その光の方向を変化させる。第１素子１２はたとえば偏光ビームスプリッタである。第１素子１２はたとえば、入射した光の偏光方向が第１の偏光方向である場合、その光をそのまま直進させる。そして、第１素子１２は、入射した光の偏光方向が第１の偏光方向とは異なる第２の偏光方向である場合、その光を内部の反射面で反射させる。反射面で反射された光の進行方向は、たとえば９０°変化する。たとえば第１の偏光方向はＰ偏光であり、第２の偏光方向はＳ偏光である。
【００１６】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、第２素子１３の構成を例示する図である。図２（ａ）は第２素子１３が一つの電気光学材料１３０を含む例を示し、図２（ｂ）は第２素子１３が複数の電気光学材料１３０を含む多段構成である例を示している。第２素子１３は、たとえばニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛、タンタル酸ニオブ酸カリウム等の電気光学材料１３０を含む。上記した通り、第２素子１３は、印加される電圧に応じて透過する光の偏光方向を変化させる素子である。
【００１７】
図２（ａ）および図２（ｂ）において、光の経路を破線矢印で示している。図２（ａ）および図２（ｂ）の例において、電気光学材料１３０には光の進行方向に垂直な方向の電界が印加される。たとえば第２素子１３が電気光学材料１３０を含む場合、電気光学材料１３０の第１面には第１電極１３４が設けられ、第１面とは反対側の第２面には第２電極１３５が設けられている。そして、第１電極１３４と第２電極１３５との間に電圧Ｖが印加される。たとえば電気光学材料１３０には、第１の光７１として直線偏光の光が入射する。
【００１８】
図２（ａ）の例において、この直線偏光の方向は、第２素子１３の光学軸（第１の軸および第２の軸）に対して非平行であり、たとえば４５°傾けて配置されている。第２素子１３に電圧Ｖが印加されると、電圧の印加方向に応じて結晶内の特定方向の屈折率が変化するため、電気光学材料１３０を通過する光の偏光状態が変化する。すなわち、電圧Ｖの印加により、結晶の複屈折性が変化するため、透過する光のうち第１の軸方向の偏光成分と第２の軸方向の偏光成分との間の位相関係が変化する。そして、第１素子１２を基準としたＰ偏光成分とＳ偏光成分との比率は、第２素子１３の第１の軸方向の偏光成分と第２の軸方向の偏光成分との位相差に応じて変化する。電気光学素子の温度依存性をキャンセルする手法である図２（ｂ）の例では、二つの同じ長さの結晶が連続して配置されている。その際、二つの結晶の主軸はお互いに対して９０°回転させてある。ただし、後述するように、電気光学素子からの出射光が、入射する光の直線偏光に対して９０°回転した直線偏光になるように自動制御する場合は、温度特性もキャンセルできるので、この場合は図２（ｂ）の例は必要なくなる。
【００１９】
たとえば第１素子１２から出射して第２素子１３に入射する第１の光７１は、第２の光７２として第１素子１２に入射するまでに第２素子１３を二度通過する。そして、第１素子１２から出射した第１の光７１の偏光方向と、第１素子１２に入射する第２の光７２の偏光方向との関係は、光の通過時に第２素子１３に印加される電圧を調整することで制御することができる。
【００２０】
第２素子１３に入射する光の偏光方向と、第２素子１３から出射する光の偏光方向とのなす角をθとすると、一例として、電圧Ｖが０Ｖのときθ＝０であり、電圧Ｖの大きさが大きいほど上記の位相差が大きくなる。そして、入射光が直線偏光である場合、上記位相差が大きくなるにしたがって、出射光の偏光は順に、楕円偏光、円偏光、楕円偏光、入射とは９０°回転した直線偏光へと変化する。本実施形態において、出射光が入射光とは９０°回転した直線偏光になるように使用することで最大の効果を奏する。
【００２１】
たとえば第１の光７１は、印加電圧が０Ｖの第２素子１３を入射時の直線偏光のまま透過する。そして、物体６０で反射した第２の光７２が再び第２素子１３に入射するタイミングで、直線偏光が９０°回転するような印加電圧を瞬間的に加える。そうすることにより、第１素子１２において光路を分離できる。
【００２２】
なお、第２素子１３から出射する光は円偏光または楕円偏光であっても良い。その場合、偏光方向とは偏光の主軸方向をいい、θは偏光の主軸方向の変化角度に相当する。
【００２３】
また、Ｖ＞０のときにθ＞０とすると、Ｖ＜０のときにθ＜０となる。すなわち、電圧の極性を変えることにより、光の偏光方向の変化の向きを変えることができる。電圧Ｖは、制御部５０により制御される。
【００２４】
なお、第２素子１３としては、電気光学材料１３０を含む電気光学素子の代わりにファラデー素子または液晶を用いることもできる。第２素子１３、すなわち偏光を変化させる素子として、電気光学素子、ファラデー素子、および液晶のいずれを用いても、本実施形態に係る構成を実現することができる。
【００２５】
図１に戻り、本実施形態の測定装置１は、第１素子１２から第１の方向に出力された第２の光７２を受光する第１受光器１６をさらに備える。本図の例において、第１の方向は、第１素子１２への入射方向と平行な方向である。第２の光７２は、物体６０からの反射光である。そして、第１受光器１６は、第２素子１３および第１素子１２を通過した第２の光７２を受光する。第１受光器１６はたとえばフォトダイオード等の受光素子である。
【００２６】
また、測定装置１は、光の出射方向を変更する可動反射部１４を備える。可動反射部１４はたとえば出射口３２に対する反射面の角度が可変のＭＥＭＳミラーである。ＭＥＭＳミラーの可動は一軸であっても二軸であってもよい。そして、光源１０と第１素子１２との間には、コリメートレンズ１１が配置されており、第１素子１２と第１受光器１６との間には集光レンズ１９が配置されている。光源１０、コリメートレンズ１１、第１素子１２、第２素子１３、可動反射部１４、集光レンズ１９、および第１受光器１６は、筐体３０に収容されている。制御部５０は、筐体３０の内側に設けられていても良いし、外側に設けられていても良い。筐体３０には出射口３２として開口が設けられている。出射口３２には、たとえば透光性の窓がはめ込まれていてもよい。
【００２７】
図１の例において、光の経路について以下に詳しく説明する。ただし、光の経路は本図の例に限定されない。たとえば、光源１０と第１受光器１６は、互いに位置を入れ替えても良い。本図の例においてまず、光源１０から出力された光は、第１の光７１としてコリメートレンズ１１を通過した後、第１素子１２に入射する。そして、第１の光７１は、進行方向が９０°曲げられて第１素子１２から出射する。第１素子１２から出射した第１の光７１は、第２素子１３を通過する。ここで、光が第２素子１３を通過する間、第２素子１３には第１の電圧Ｖ１［Ｖ］が印加されている。なお、Ｖ１は０Ｖでもよい。第２素子１３から出射した光は可動反射部１４で反射され、出射口３２を通って筐体３０の外に出射される。出射された光は外部の物体６０で反射される。
【００２８】
物体６０で反射された光の少なくとも一部が出射口３２を通って再び筐体３０の内部に入射する。ここで、出射口３２から入射する第２の光７２は、出射口３２を通って出射される第１の光７１と同軸であるとする。筐体３０の内部に入射した第２の光７２は可動反射部１４を介して、再び第２素子１３に入射する。第１の光７１と第２の光７２とは、第２素子１３を互いに逆方向に通過する。第２の光７２が第２素子１３を通過する間、第２素子１３には第２の電圧Ｖ２［Ｖ］が印加されている。なお、Ｖ２は０Ｖでもよい。たとえばＶ１はＶ２とは異なっている。第２素子１３を通過した第２の光７２は第１素子１２に入射する。そして第２の光７２は第１素子１２から、第２の光７２の偏光方向に応じた方向に出射される。その結果、第２素子１３を通った第２の光７２は、第１の光７１とは異なる光路をたどり、集光レンズ１９を介して光源１０とは異なる位置にある第１受光器１６に入射する。ここで、集光レンズ１９は、第１受光器１６の受光面に光を集光する。なお、可動反射部１４の反射面の角度は、第１の光７１の反射時と、第２の光７２の反射時とで同じであっても良いし、わずかに異なっていても良い。すなわち、第２素子１３から出射した第１の光７１の光路と、第２素子１３に入射する第２の光７２の光路とは、一致していても良いし、わずかに異なっていても良い。
【００２９】
本実施形態の測定装置１では、光源１０から出射口３２へと進む第１の光７１と、出射口３２から第１受光器１６へと進む第２の光７２の両方が第２素子１３を通過する。そして、たとえば第１の光７１が通る時と、第２の光７２が通る時とで、第２素子１３に印加される電圧を変化させる。こうして、第１素子１２を通過する際の第１の光７１と第２の光７２の偏光方向を互いに異ならせることができる。そして、第１素子１２を介して、第２の光７２を光源１０とは異なる位置にある第１受光器１６に導くことができる。
【００３０】
特に第１素子１２から出射する第１の光７１の偏光方向と第１素子１２に入射する第２の光７２の偏光方向とを互いに直交させることで効果を最大限発揮することができる。第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２は特に限定されず、第１素子１２から出射する第１の光７１の偏光方向と第１素子１２に入射する第２の光７２の偏光方向とが互いに直交するように、第２素子１３の特性に応じて適宜設定することができる。
【００３１】
具体的には、第１素子１２から出射した第１の光７１がＳ偏光である場合、その光が第２素子１３を通過し、物体６０で反射され、再度第２素子１３を通過して第１素子１２に戻る間に、上記した第１の軸方向の偏光成分と第２の軸方向の偏光成分との間に１８０°の位相差が生じるようにすれば、第１素子１２には第２の光７２としてＰ偏光の光を入射させることができる。そして、第１素子１２に入射した第２の光７２のほぼ全てを第１受光器１６に導くことができる。
【００３２】
なお、測定装置１は、第１素子１２を通過した反射光を第１受光器１６に導くミラー等をさらに備えてもよい。そうすれば、筐体３０内での光学系の設計、配置自由度を高め、測定装置１の小型化を図ることができる。
【００３３】
図３は、実施形態に係る測定装置１の機能構成を例示するブロック図である。本実施形態係る測定装置１は、駆動回路２０、電圧源２２、駆動回路２４、検出回路２６、および算出部５２をさらに備える。駆動回路２０は、光源１０の駆動回路である。駆動回路２０は、制御部５０による制御に基づいて、光を出力させるための駆動信号を光源１０に入力する。パルス光はたとえば一定間隔で出力される。電圧源２２は、制御部５０による制御に基づいて、第２素子１３に偏光方向を変化させるための電圧を印加する。駆動回路２４は、可動反射部１４の駆動回路である。駆動回路２４は、制御部５０による制御に基づいて、可動反射部１４に駆動信号を入力する。可動反射部１４は、駆動信号に基づいて、測定装置１からの光の出射方向を変化させる。
【００３４】
測定装置１において、たとえば光源１０は、パルス光を繰り返し出射する。そして、可動反射部１４は、光の出射方向を一軸または二軸方向に変化させ、光で所定の範囲を走査するように制御される。そうすることにより、測定装置１の周囲に存在する物体６０が検出できる。なお、測定装置１は、可動反射部１４を備える代わりに、光源１０を駆動する駆動部を有していても良い。その場合、光源１０の向きを変えることによって、測定装置１からの光の出射方向を変化させることができる。
【００３５】
検出回路２６は、第１受光器１６の検出回路である。検出回路２６はたとえば電流−電圧変換回路および増幅回路を含んで構成されうる。たとえば第１受光器１６がフォトダイオードである場合、第１受光器１６に光が入射することにより生じる電流は、検出回路２６により検出信号に変換される。
【００３６】
制御部５０は、電圧源２２を制御することで、第２素子１３に印加される電圧を制御する。また、制御部５０は、駆動回路２０および駆動回路２４をさらに制御することにより、距離の測定を実現する。
【００３７】
算出部５２は、第１受光器１６の検出結果に基づいて測定装置１と物体６０との距離を算出する。すなわち、算出部５２は、光源１０から光が出射されてから反射光が第１受光器１６で検出されるまでの時間と、光の伝搬速さとを用いて測定装置１と物体６０との距離を算出する。具体的には、算出部５２は、制御部５０から、光源１０の出力タイミングを示すトリガ信号を受信する。また、算出部５２は、第１受光器１６の検出回路２６から受光タイミングを示す信号を受信する。そして、算出部５２は、受信した各信号に基づき出力タイミングから受光タイミングまでの時間を計測する。次いで、算出部５２は計測した時間と光の伝搬速さとを用いて測定装置１と物体６０との距離を算出する。なお、算出部５２は、光源１０の出力タイミングを示すトリガ信号を制御部５０から受信する代わりに、光源１０または駆動回路２０から受信しても良い。また、光の伝搬速さを示す情報は、たとえば後述するストレージデバイス１０８から読み出して、算出部５２が用いることができる。
【００３８】
図４は、測定装置１のハードウエア構成を例示する図である。本図において測定装置１は、集積回路１００を用いて実装されている。集積回路１００は、例えば SoC（System On Chip）である。
【００３９】
集積回路１００は、バス１０２、プロセッサ１０４、メモリ１０６、ストレージデバイス１０８、入出力インタフェース１１０、及びネットワークインタフェース１１２を有する。バス１０２は、プロセッサ１０４、メモリ１０６、ストレージデバイス１０８、入出力インタフェース１１０、及びネットワークインタフェース１１２が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ１０４などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ１０４は、マイクロプロセッサなどを用いて実現される演算処理装置である。メモリ１０６は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現されるメモリである。ストレージデバイス１０８は、ROM（Read Only Memory）やフラッシュメモリなどを用いて実現されるストレージデバイスである。
【００４０】
入出力インタフェース１１０は、集積回路１００を周辺デバイスと接続するためのインタフェースである。本図において、入出力インタフェース１１０には光源１０の駆動回路２０、電圧源２２、可動反射部１４の駆動回路２４、および第１受光器１６の検出回路２６が接続されている。
【００４１】
ネットワークインタフェース１１２は、集積回路１００を通信網に接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えば CAN（Controller Area Network）通信網である。なお、ネットワークインタフェース１１２が通信網に接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。
【００４２】
ストレージデバイス１０８は、制御部５０および算出部５２の機能を実現するためのプログラムモジュールをそれぞれ記憶している。プロセッサ１０４は、このプログラムモジュールをメモリ１０６に読み出して実行することで、制御部５０および算出部５２の機能を実現する。
【００４３】
集積回路１００のハードウエア構成は本図に示した構成に限定されない。例えば、プログラムモジュールはメモリ１０６に格納されてもよい。この場合、集積回路１００は、ストレージデバイス１０８を備えていなくてもよい。
【００４４】
以上、本実施形態によれば、測定装置１は第１素子１２および第２素子１３を備える。第１素子１２は、通過する光の偏光方向に応じて、その光の方向を変化させる。第２素子１３は、光路のうち第１素子１２と出射口３２との間に位置し、印加される電圧に応じて透過する光の偏光方向を変化させる。したがって、第２素子１３を通った反射光の光路を出射光の光路からずらし、反射光の多くを第１受光器１６で受光することができる。また、第１受光器１６に入射する、第１の光７１の迷光成分を低減できる。ひいては、高効率、低ノイズでの反射光の検出、および高感度での距離測定が可能となる。
【００４５】
（実施例１）
図５は、実施例１に係る光の偏光方向を例示する図である。本実施例に係る測定装置１は、実施形態に係る測定装置１と同様の構成を有する。
【００４６】
本実施例において、制御部５０は、第１の光７１が第２素子１３を透過する時と、第２の光７２が第２素子１３を透過する時とで、第２素子１３に異なる電圧が印加されるよう電圧を制御する。以下に詳しく説明する。
【００４７】
本図の例において、光源１０から出力された第１の光７１は偏光方向が紙面に垂直な方向であるＳ偏光の光である。そして、第１素子１２は、Ｓ偏光の第１の光７１を反射面で反射させることにより、光の進む方向を変化させる。そして、第１の光７１は第２素子１３を通り、出射口３２の外部に出射される。ここで、第１の光７１が第２素子１３を通る間、第２素子１３には第１の電圧Ｖ１が印加される。なお、以下では第２素子１３の印加電圧が０Ｖであるときに光の偏光状態が変化しない例について説明するが、本例に限定されない。本例においてまず、Ｖ１＝０Ｖであるとすると、第２素子１３の通過中に第１の光７１の偏光方向は変化せず、Ｓ偏光のまま出射口３２から出射されることとなる。
【００４８】
本図の例において、物体６０で反射された光は出射された光と同じＳ偏光のまま出射口３２に入射する。出射口３２から入射した第２の光７２は、第２素子１３を通った後第１素子１２に入射する。ここで、第２の光７２が第２素子１３を通る間、第２素子１３には第２の電圧Ｖ２が印加される。ただし、Ｖ２は０Ｖではない所定の電圧であるとする。そして、第２素子１３の通過中に第２の光７２の偏光方向は９０°変化し、Ｐ偏光の光となる。すなわち、第１の光７１が第２素子１３を通過する間の偏光方向の変化分と、第２の光７２が第２素子１３を通過する間の偏光方向の変化分との差は９０°である。したがって、第２の光７２は第１素子１２の反射面で反射されず、第１素子１２を直進する。第１素子１２から出射した第２の光７２は、集光レンズ１９を介して第１受光器１６に入射する。なお、所定の電圧は、第２素子１３の特性に応じて予め求めることができ、たとえば予めストレージデバイス１０８に保持されている。そして、制御部５０がストレージデバイス１０８から所定の電圧を読み出して、制御に用いることができる。
【００４９】
制御部５０が第２素子１３に印加される電圧を制御する方法について、以下に説明する。本実施例において光源１０は、複数のパルス光を順に出力する。そして、制御部５０は、光源１０からパルス光が出力されてから、予め定められた基準時間ｔ１が経過するまでの間、第２素子１３に第１の電圧Ｖ１が印加され、基準時間ｔ１が経過した時点で第２素子１３に印加される電圧が第２の電圧Ｖ２に切り替わるよう電圧を制御する。以下に詳しく説明する。
【００５０】
本実施例において第１の電圧Ｖ１と、第２の電圧Ｖ２は互いに異なる電圧である。第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２のうち、いずれか一方は０Ｖであってもよい。なかでも、制御部５０は、出射される前の光が第２素子１３を透過する時に第２素子１３に電圧が印加され、反射光が第２素子１３を透過する時には第２素子１３に電圧が印加されないよう電圧を制御してもよい。このようにＶ２＝０Ｖとすることにより、測定装置１における消費電力を低減することができる。
【００５１】
基準時間ｔ１を示す情報は、たとえば予めストレージデバイス１０８に保持されており、それを制御部５０が読み出して用いることができる。基準時間ｔ１は、パルス光が光源１０で出力されてから第２素子１３を通過し終えるまでに要する時間以上の長さに設定されている。そうすることで、第１の光７１が第２素子１３を通過する間に第２素子１３に第１の電圧Ｖ１が印加される。また、基準時間ｔ１は、一つのパルス光が光源１０で出力されてから次のパルス光が光源１０で出力されるまでの時間よりも短く設定されている。なお、光源１０からのパルス光の出力間隔は一定とすることができる。
【００５２】
第２の電圧Ｖ２の印加を終了するタイミングとしては、たとえば以下の第１例および第２例として説明するタイミングがある。
【００５３】
図６（ａ）は、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２の切り替え方法の第１例を示すタイミングチャートである。また、図６（ｂ）は、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２の切り替え方法の第２例を示すタイミングチャートである。
【００５４】
第１例に係る方法では、図６（ａ）に示すように、制御部５０は、次のパルス光が光源１０から出力されるまでの間、第２素子１３に第２の電圧Ｖ２が印加されるよう電圧を制御する。そうすることで、第２の光７２の通過時に第２素子１３に第２の電圧Ｖ２が印加される。制御部５０は、次のパルス光が光源１０から出力される時に、第２素子１３に印加する電圧を第２の電圧Ｖ２から、再度第１の電圧Ｖ１に切り替える。
【００５５】
第２例に係る方法では、図６（ｂ）に示すように、制御部５０は、第１受光器１６が第２の光７２を検出し終わるまでの間、第２素子１３に第２の電圧Ｖ２が印加されるよう電圧を制御する。そうすることで、第２の光７２の通過時に第２素子１３に第２の電圧Ｖ２が印加される。本実施例において制御部５０は、検出回路２６から第１受光器１６での光の検出信号を取得し、検出信号が立ち下がった時に、第２素子１３に印加する電圧を第２の電圧Ｖ２から、再度第１の電圧Ｖ１に切り替える。なお、次のパルス光が光源１０から出力されるまでに第１受光器１６で反射光が検出されなかった場合、制御部５０は、次の光が光源１０から出力される時に、第２素子１３に印加する電圧を第２の電圧Ｖ２から、再度第１の電圧Ｖ１に切り替える。
【００５６】
以上、本実施例によれば、実施形態と同様に、測定装置１は第１素子１２および第２素子１３を備える。第１素子１２は、通過する光の偏光方向に応じて、その光の方向を変化させる。第２素子１３は、光路のうち第１素子１２と出射口３２との間に位置し、印加される電圧に応じて透過する光の偏光方向を変化させる。したがって、第２素子１３を通った反射光の光路を出射光の光路からずらし、反射光の多くを第１受光器１６で受光することができる。また、第１受光器１６に入射する、第１の光７１の迷光成分を低減できる。ひいては、高効率、低ノイズでの反射光の検出、および高感度での距離測定が可能となる。
【００５７】
（実施例２）
図７は、実施例２に係る測定装置１の構成を例示する図である。本実施例に係る測定装置１は、実施形態と同様の構成を有する。
【００５８】
本実施例において、光源１０は、複数のパルス光を順に出力する。測定装置１は、第１素子１２から第１の方向とは異なる第２の方向に出力された第２の光７２を受光する第２受光器１７をさらに備える。そして制御部５０は、第１受光器１６の検出結果および第２受光器１７の検出結果に基づいて次のパルス光に対する電圧を制御する。以下に詳しく説明する。
【００５９】
第２受光器１７は、たとえばフォトダイオード等の受光素子である。本実施例において、第１素子１２から第１の方向に出力された第２の光７２は第１受光器１６に受光されるのに対し、第１の方向とは異なる第２の方向に出射され、第１受光器１６に受光されなかった第２の光７２の少なくとも一部は、第２受光器１７に受光される。
【００６０】
物体６０の表面の形状や材質等によっては、互いに異なる偏光成分の間の位相差が反射時に変化して、光の偏光状態が変化することがあり得る。たとえば、物体６０への照射光が直線偏光である場合、反射光は楕円偏光に変化することがあり得る。その場合、出射口３２から出射した第１の光７１の偏光方向と、出射口３２に入射した第２の光７２の偏光方向とは必ずしも一致しない。その場合、第１の光７１が第２素子１３を通過する間の偏光方向の変化分と、第２の光７２が第２素子１３を通過する間の偏光方向の変化分との差が９０°となるようにしても、出射口３２から入射した全ての第２の光７２を第１受光器１６に導くことはできない。一部の第２の光７２は第１素子１２から、第１の方向とは異なる第２の方向に出力されることとなる。
【００６１】
それに対し、本実施例の測定装置１は第２受光器１７を備える。第２受光器１７は、第１素子１２から第２の方向に出力された第２の光７２を受光するよう配置されており、たとえば光源１０に隣接して設けられる。また、第２受光器１７は、第２受光器１７の受光面が光源１０の外周を囲むように設けられていても良い。第２の光７２は、ある程度大きなスポット径を有することから、第２受光器１７は光源１０の外側の漏れ光を受光することができる。すなわち第２受光器１７は第１受光器１６に導かれなかった第２の光７２のうち少なくとも一部を受光することができる。測定装置１は、第２受光器１７の検出回路（不図示）をさらに備える。第２受光器１７の検出回路は、第１受光器１６の検出回路２６と同様である。
【００６２】
制御部５０が、第１受光器１６の検出結果および第２受光器１７の検出結果に基づいて次のパルス光に対する電圧を制御する方法について、以下に説明する。簡単のため、第１の光７１が第２素子１３を通過する間に、第１の軸方向の偏光成分と第２の軸方向の偏光成分との間に生じた位相差が０°であったとする。すなわち、第１の光７１は、偏光状態を変えずに第２素子１３を透過する。ただし、電圧の制御方法は本例に限定されない。
【００６３】
ｍ番目のパルス光について、第２の光７２が第２素子１３を通過する間に、第２の電圧Ｖ２によって、第２素子１３の第１の軸方向の偏光成分と第２の軸方向の偏光成分との間に生じた位相差がΔΦ２［ｄｅｇ］であったとする。ここで、ＡＶ２，ｍ＝ΔΦ２が成り立つ。ただし、ｍは１以上の整数であり、Ａは定数であり、Ｖ２，ｍはｍ番目のパルス光の第２の光７２に対する第２の電圧Ｖ２である。
【００６４】
制御部５０は、ｍ番目のパルス光について、第１受光器１６の検出回路２６から検出結果を取得し、また、第２受光器１７の検出回路から検出結果を取得する。両受光器の検出結果はいずれも光の受光強度を示す情報である。第２受光器１７の受光強度は第１素子１２から第２の方向に出力された光の強度に比例する。また、その比例定数は事前の試験等により求められ、ストレージデバイス１０８に予め保持されている。制御部５０はストレージデバイス１０８から比例定数を読み出し、第２受光器１７の受光強度に乗ずることで、第１素子１２から第２の方向に出力された光の強度Ｉ２を算出する。一方、制御部５０は第１受光器１６の受光強度を、第１素子１２から第１の方向に出力された光の強度Ｉ１とみなす。
【００６５】
強度Ｉ１は第１素子１２に入射した第２の光７２のＰ偏光成分の大きさに対応し、強度Ｉ２は第１素子１２に入射した第２の光７２のＳ偏光成分の大きさに対応する。そして、強度Ｉ１と強度Ｉ２との比率に基づいて、第２素子１３通過後の第２の光７２の第１の軸方向の偏光成分と第２の軸方向の偏光成分との間の位相差Φ［ｄｅｇ］が算出される。ここで、この位相差が１８０°であるとき、第１素子１２から出射する第１の光７１の偏光方向と第１素子１２に入射する第２の光７２の偏光方向とを互いに直交させることができ、最も高効率で第２の光７２を第１受光器１６に導くことができる。したがって、第２の光７２では、さらに（１８０−Φ）の位相差が生じることが好ましいと分かる。
【００６６】
以上より、ｍ＋１番目のパルス光については、ＡＶ２，ｍ＋１＝ΔΦ２＋（１８０−Φ）となるようにする。すなわち、ＡＶ２，ｍ＋１＝ＡＶ２，ｍ＋（１８０−Φ）が成り立つように、Ｖ２，ｍ＋１を決定する。ここで、Ｖ２，ｍ＋１はｍ＋１番目のパルス光に対する第２の電圧Ｖ２である。こうすることで、ｍ＋１番目のパルス光について、第２の光７２を高効率で第１受光器１６に導くことができる。なお、定数Ａを示す情報は、第２素子１３の特性に応じて定まり、予めストレージデバイス１０８に記憶されている。そして、制御部５０はそれを読み出して用いることができる。
【００６７】
なお、１番目のパルス光については、予め定められた第１の電圧Ｖ１の初期値および第２の電圧Ｖ２の初期値を用いればよい。第１の電圧Ｖ１の初期値および第２の電圧Ｖ２の初期値は予めストレージデバイス１０８に記憶されており、制御部５０はそれを読み出して用いることができる。
【００６８】
また、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とを切り替えるタイミングは、実施例１で説明した例と同様とすることができる。
【００６９】
以上、本実施例によれば、実施形態と同様に、測定装置１は第１素子１２および第２素子１３を備える。第１素子１２は、通過する光の偏光方向に応じて、その光の方向を変化させる。第２素子１３は、光路のうち第１素子１２と出射口３２との間に位置し、印加される電圧に応じて透過する光の偏光方向を変化させる。したがって、第２素子１３を通った反射光の光路を出射光の光路からずらし、反射光の多くを第１受光器１６で受光することができる。また、第１受光器１６に入射する、第１の光７１の迷光成分を低減できる。ひいては、高効率、低ノイズでの反射光の検出、および高感度での距離測定が可能となる。
【００７０】
くわえて、制御部５０が、第１受光器１６の検出結果および第２受光器１７の検出結果に基づいて次のパルス光に対する電圧を制御する。したがって、出射口３２から出射した第１の光７１の偏光方向と、出射口３２に入射した第２の光７２の偏光方向とが必ずしも一致しない場合であっても、第２の光７２の主な偏光方向の光を第１受光器１６に効率良く導くことができる。
【００７１】
（実施例３）
実施例３に係る測定装置１は、実施形態と同様の構成を有する。本実施例において、光源１０は複数のパルス光を順に出力する。そして、制御部５０は、ｋ番目のパルス光の第２の光７２が第２素子１３を通過したときの電圧Ｖ２，ｋと、ｋ番目のパルス光の第２の光７２を第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｋと、ｋ−１番目のパルス光の第２の光７２を第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｋ−１とを用いて、ｋ＋１番目のパルス光の第２の光７２が第２素子１３を通過するときの電圧Ｖ２，ｋ＋１を決定する。ここで、ｋは２以上の整数である。以下に詳しく説明する。
【００７２】
図８は、本実施例に係る制御部５０の処理内容について説明するための図である。本実施例では、いわゆる山登り法が用いられる。すなわち、ｋ−１番目のパルス光に対する受光強度Ｐｋ−１とｋ番目のパルス光に対する受光強度Ｐｋとを比較し、ｋ＋１番目のパルス光に対する第２電圧Ｖ２を決定する。
【００７３】
たとえば、ある第２の電圧Ｖ２を用いたｋ−１番目のパルス光について、点α１のように受光強度Ｐｋ−１が得られており、第２の電圧Ｖ２を変化させたｋ番目のパルス光について受光強度Ｐｋ−１より大きな点β１のような受光強度Ｐｋが得られたとする。この場合、第２の電圧Ｖ２の変化に対して受光強度は増加傾向にあるため、引き続き同じ方向に第２の電圧Ｖ２を変化させてｋ＋１番目のパルス光に対する第２の電圧Ｖ２を決めればよい。一方、ｋ−１番目のパルス光について、点α２のように受光強度Ｐｋ−１が得られており、ｋ番目のパルス光について受光強度Ｐｋ−１より小さな点β２のような受光強度Ｐｋが得られたとする。この場合、第２の電圧Ｖ２の変化に対して受光強度は減少傾向にあるため、第２の電圧Ｖ２の変化方向を反転させてｋ＋１番目のパルス光に対する第２の電圧Ｖ２を決めればよい。この様な処理を繰り返すことにより、第２の電圧Ｖ２は、受光強度の極大値をとるよう導かれる。
【００７４】
制御部５０が行う処理について具体的に説明する。制御部５０は、ｋ−１番目のパルス光について、第１受光器１６の検出回路２６から検出結果として第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｋ−１を取得する。また、制御部５０は、ｋ番目のパルス光について、第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｋを取得する。ｋ番目のパルス光について、第２の光７２が第２素子１３を通過したときに第２素子１３に印加された電圧が第２の電圧Ｖ２，ｋであったとする。制御部５０は、たとえばＶ２，ｋ＋１＝Ｖ２，ｋ＋Ｂｋ＋１×ΔＶ２の式で求められる電圧Ｖ２，ｋ＋１を、ｋ＋１番目のパルス光に対する第２の電圧Ｖ２，ｋ＋１として決定する。ここで、Ｂｋ＋１はｋ＋１番目のパルス光に対応づけられた係数である。Ｐｋ≧Ｐｋ−１であるとき、Ｂｋ＋１＝Ｂｋとする。一方、Ｐｋ＜Ｐｋ−１であるとき、Ｂｋ＋１＝−１×Ｂｋとする。ここで、Ｂｋはｋ番目のパルス光に対応づけられた係数であり、たとえば＋１または−１である。ｋ≧２のとき、Ｖ２，ｋはＶ２，ｋ＝Ｖ２，ｋ−１＋Ｂｋ×ΔＶ２で求められている。ΔＶ２は予め定められた電圧の標準変化量である。標準変化量を示す値、１番目のパルス光すなわちｋ＝１についての第２の電圧Ｖ２，ｋおよびＢｋは、それぞれ予め定められてストレージデバイス１０８に記憶されており、制御部５０はそれを読み出して用いることができる。
【００７５】
なお、第１電圧Ｖ１としては、予め定められ、ストレージデバイス１０８に保持された電圧値を制御部５０が読み出して用いることができる。また、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とを切り替えるタイミングは、実施例１で説明した例と同様とすることができる。
【００７６】
以上、本実施例によれば、実施形態と同様に、測定装置１は第１素子１２および第２素子１３を備える。第１素子１２は、通過する光の偏光方向に応じて、その光の方向を変化させる。第２素子１３は、光路のうち第１素子１２と出射口３２との間に位置し、印加される電圧に応じて透過する光の偏光方向を変化させる。したがって、第２素子１３を通った反射光の光路を出射光の光路からずらし、反射光の多くを第１受光器１６で受光することができる。また、第１受光器１６に入射する、第１の光７１の迷光成分を低減できる。ひいては、高効率、低ノイズでの反射光の検出、および高感度での距離測定が可能となる。
【００７７】
くわえて、制御部５０は、ｋ番目のパルス光の第２の光７２が第２素子１３を通過したときの電圧Ｖ２，ｋと、ｋ番目のパルス光の第２の光７２を第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｋと、ｋ−１番目のパルス光の第２の光７２を第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｋ−１とを用いて、ｋ＋１番目のパルス光の第２の光７２が第２素子１３を通過するときの電圧Ｖ２，ｋ＋１を決定する。したがって、出射口３２から出射した第１の光７１の偏光方向と、出射口３２に入射した第２の光７２の偏光方向とが必ずしも一致しない場合であっても、第１受光器１６による第２の光７２の受光効率を高めることができる。
【００７８】
（実施例４）
実施例４に係る測定装置１は、実施形態と同様の構成を有する。本実施例に係る測定装置１において、制御部５０は、各々が複数の画素からなる複数のフレームを生成するよう出射口３２からの光の出射方向を制御する。また、光源１０は複数の画素の情報を得るための複数のパルス光を順に出力する。そして制御部５０は、ｎ番目のフレームの一の画素ｉについてパルス光の第２の光７２が第２素子１３を通過したときの第２の電圧Ｖ２，ｎ，ｉと、その第２の光７２を第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｎ，ｉと、ｎ−１番目のフレームの画素ｉについてパルス光の第２の光７２を第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｎ−１，ｉとを用いて、ｎ＋１番目のフレームの画素ｉについて第２の光７２が第２素子１３を通過するときの第２の電圧Ｖ２，ｎ＋１，ｉを決定する。以下に詳しく説明する。
【００７９】
なお、ｎは１以上の整数である。ｉは各フレーム中の画素を特定する記号であり、たとえば一つのフレームが１６００×１２００の画素数で成り立つ場合、ｉは１以上１９２００００以下の整数である。フレームごとに画素ｉが存在し、複数のフレームにおいて画素ｉの位置は一致している。以下、ｎ番目のフレームの画素ｉの情報を得るためのパルス光を、パルス光Ｌｎ，ｉと呼ぶ。
【００８０】
図９は、フレームについて説明するための図である。制御部５０は、駆動回路２４を介して可動反射部１４を制御し、フレームを生成する。具体的にはたとえば、出射方向を第１の方向（本図中、ｘ方向）に直線的に繰り返し変化させながらパルス光を繰り返し出力し、物体との距離を測定する。それとともに、一つの直線状の動きごとに、第１の方向に垂直な第２の方向（本図中、ｙ方向）に所定の幅だけ出射方向をシフトさせる。そうすることにより、矩形状の領域１６０を光で走査することができる。領域１６０を一度走査して得たデータセットを一つのフレームと呼ぶ。このように走査して、測定装置１の周囲の物体の方向と距離を取得することで、周囲の三次元情報を得ることができる。制御部５０は、領域１６０を走査し終えると、本図中点線で示す様に出射方向を初めの方向に戻し、次のフレームを生成するように再度領域１６０を走査する。こうして、複数のフレームが走査される。
【００８１】
制御部５０が第２素子１３に印加される電圧を制御する方法について以下に詳しく説明する。本方法では、ある画素での受光結果が、次のフレームの同じ画素での第２の電圧Ｖ２に反映される。
【００８２】
制御部５０はｎ−１番目のフレームの画素ｉに対応するパルス光Ｌｎ−１，ｉについて、第１受光器１６の検出回路２６から検出結果として第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｎ−１，ｉを取得する。また、制御部５０は、ｎ番目のフレームの画素ｉに対応するパルス光Ｌｎ，ｉについて、第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｎ，ｉを取得する。ｎ番目のフレームの画素ｉについて、パルス光Ｌｎ，ｉの第２の光７２が第２素子１３を通過したときの電圧が第２の電圧Ｖ２，ｎ，ｉであったとする。制御部５０は、たとえばＶ２，ｎ＋１，ｉ＝Ｖ２，ｎ，ｉ＋Ｂｎ＋１，ｉ×ΔＶ２の式で求められる電圧Ｖ２，ｎ＋１，ｉを、ｎ＋１番目のフレームの画素ｉの情報を得るパルス光Ｌｎ＋１，ｉに対する第２の電圧Ｖ２，ｎ＋１，ｉとして決定する。ここで、Ｂｎ＋１，ｉはｎ＋１番目のフレームの画素ｉの情報を得るパルス光Ｌｎ＋１，ｉに対応づけられた係数である。Ｐｎ，ｉ≧Ｐｎ−１，ｉであるとき、Ｂｎ＋１，ｉ＝Ｂｎ，ｉとする。一方、Ｐｎ，ｉ＜Ｐｎ−１，ｉであるとき、Ｂｎ＋１，ｉ＝−１×Ｂｎ，ｉとする。ここで、Ｂｎ，ｉはｎ番目のフレームの画素ｉの情報を得るためのパルス光Ｌｎ，ｉに対応づけられた係数であり、たとえば＋１または−１である。ｎ≧２のとき、Ｖ２，ｎ，ｉはＶ２，ｎ，ｉ＝Ｖ２，ｎ−１，ｉ＋Ｂｎ，ｉ×ΔＶ２で求められている。ΔＶ２は予め定められた電圧の標準変化量である。標準変化量を示す値、１番目のフレームの各画素のパルス光すなわちｎ＝１についての第２の電圧Ｖ２，ｎ，ｉおよびＢｎ，ｉは、それぞれ予め定められてストレージデバイス１０８に記憶されており、制御部５０はそれを読み出して用いることができる。
【００８３】
このようにしてすべての画素ｉについて第２の電圧Ｖ２を決定する。
【００８４】
なお、第１電圧Ｖ１としては、予め定められ、ストレージデバイス１０８に保持された電圧値を制御部５０が読み出して用いることができる。また、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とを切り替えるタイミングは、実施例１で説明した例と同様とすることができる。
【００８５】
以上、本実施例によれば、実施形態と同様に、測定装置１は第１素子１２および第２素子１３を備える。第１素子１２は、通過する光の偏光方向に応じて、その光の方向を変化させる。第２素子１３は、光路のうち第１素子１２と出射口３２との間に位置し、印加される電圧に応じて透過する光の偏光方向を変化させる。したがって、第２素子１３を通った反射光の光路を出射光の光路からずらし、反射光の多くを第１受光器１６で受光することができる。また、第１受光器１６に入射する、第１の光７１の迷光成分を低減できる。ひいては、高効率、低ノイズでの反射光の検出、および高感度での距離測定が可能となる。
【００８６】
くわえて、制御部５０は、ｎ番目のフレームの一の画素ｉについてパルス光の第２の光７２が第２素子１３を通過したときの第２の電圧Ｖ２，ｎ，ｉと、その第２の光７２を第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｎ，ｉと、ｎ−１番目のフレームの画素ｉについてパルス光の第２の光７２を第１受光器１６が検出した受光強度Ｐｎ−１，ｉとを用いて、ｎ＋１番目のフレームの画素ｉについて第２の光７２が第２素子１３を通過するときの第２の電圧Ｖ２，ｎ＋１，ｉを決定する。したがって、出射口３２から出射した第１の光７１の偏光方向と、出射口３２に入射した第２の光７２の偏光方向とが必ずしも一致しない場合であっても、第１受光器１６による第２の光７２の受光効率を高めることができる。
【００８７】
（実施例５）
図１０は、実施例５に係る測定装置１の構成を例示する図である。本図において、第１の光７１の光の経路は破線の矢印で示し、第２の光７２の光の経路は点線の矢印で示している。本実施例に係る測定装置１は、実施形態に係る測定装置１と同様の構成を有している。また、本実施例に係る測定装置１は、制御部５０が第２素子１３に印加される電圧を制御する方法を除いて実施例４に係る測定装置１と同じである。
【００８８】
また、本実施例に係る測定装置１は、物体６０からの光の偏光状態を検出する偏光検出部１８をさらに備える。そして制御部５０は、偏光検出部１８の検出結果に基づいて、第２の光７２が第２素子１３を通過するときの電圧を決定する。以下に詳しく説明する。
【００８９】
偏光検出部１８は、たとえば偏光イメージングカメラである。偏光検出部１８は、できるだけ第１の光７１および第２の光７２の光軸に近い光軸の光を受光できるように配置されることが好ましい。偏光検出部１８はたとえば、物体６０からの光のうち、複数の偏光方向成分の強度をそれぞれ検出する。具体的には、偏光検出部１８では各画素に対し四つの受光セグメントが設けられている。複数の偏光方向はたとえば基準軸とのなす角がそれぞれ０°、４５°、９０°、１３５°である。そして、各受光セグメントで各偏光方向成分の受光強度が検出される。光の反射では、物体の表面状態等によって、反射時に偏光成分間の位相差や偏光度が変化する可能性がある。したがって、偏光検出部１８で物体６０からの光の主な偏光状態を検出した上で、その偏光状態の光を効率よく第１受光器１６に導けるよう、第２素子１３に印加する電圧を制御する。
【００９０】
偏光検出部１８が取得する画像の各画素と、測定装置１の距離測定で得られるフレームの各画素とは、およそ同じ位置の情報を示している画素同士で対応付けられている。制御部５０は、偏光検出部１８からある画素の偏光状態を示す情報を取得する。また、制御部５０は、取得した偏光状態を示す情報を用いて、たとえば、光の偏光の主軸方向、主軸方向成分の強度、特定の偏光方向成分の強度、Ｐ偏光とＳ偏光の強度比、または偏光度を算出する。
【００９１】
そして制御部５０は、フレームのうちその画素に対応する画素の情報を得るためのパルス光について、第２の光７２が第２素子１３を通過する際に第２素子１３に印加する第２の電圧Ｖ２を、算出した光の偏光の主軸方向、主軸方向成分の強度、特定の偏光方向成分の強度、Ｐ偏光とＳ偏光の強度比、または偏光度を示す情報を用いて決定する。具体的には、光の偏光の主軸方向、主軸方向成分の強度、特定の偏光方向成分の強度、Ｐ偏光とＳ偏光の強度比、または偏光度を示す情報と、印加すべき第２の電圧Ｖ２とを関連付ける関連付け情報が予めストレージデバイス１０８に保持されている。関連付け情報は、事前の試験等により得られ、ストレージデバイス１０８に保持させておくことができる。関連付け情報はテーブルや数式等であり得る。制御部５０は、ストレージデバイス１０８から関連付け情報を読み出して用い、光の偏光の主軸方向、主軸方向成分の強度、特定の偏光方向成分の強度、Ｐ偏光とＳ偏光の強度比、または偏光度を示す情報に基づいて、印加すべき第２の電圧Ｖ２を求めることができる。同様にして、制御部５０はすべての画素について第２の電圧Ｖ２を決定する。
【００９２】
なお、第１電圧Ｖ１としては、予め定められ、ストレージデバイス１０８に保持された電圧値を制御部５０が読み出して用いることができる。また、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とを切り替えるタイミングは、実施例１で説明した例と同様とすることができる。
【００９３】
以上、本実施例によれば、実施形態と同様に、測定装置１は第１素子１２および第２素子１３を備える。第１素子１２は、通過する光の偏光方向に応じて、その光の方向を変化させる。第２素子１３は、光路のうち第１素子１２と出射口３２との間に位置し、印加される電圧に応じて透過する光の偏光方向を変化させる。したがって、第２素子１３を通った反射光の光路を出射光の光路からずらし、反射光の多くを第１受光器１６で受光することができる。また、第１受光器１６に入射する、第１の光７１の迷光成分を低減できる。ひいては、高効率、低ノイズでの反射光の検出、および高感度での距離測定が可能となる。
【００９４】
くわえて、制御部５０は、偏光検出部１８の検出結果に基づいて、第２の光７２が第２素子１３を通過するときの電圧を決定する。したがって、出射口３２から出射した第１の光７１の偏光方向と、出射口３２に入射した第２の光７２の偏光方向とが必ずしも一致しない場合であっても、第１受光器１６による第２の光７２の受光効率を高めることができる。
【００９５】
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００９６】
１  測定装置
１０  光源
１１  コリメートレンズ
１２  第１素子
１３  第２素子
１４  可動反射部
１６  第１受光器
１７  第２受光器
１８  偏光検出部
１９  集光レンズ
２０  駆動回路
２２  電圧源
２４  駆動回路
２６  検出回路
３０  筐体
３２  出射口
５０  制御部
５２  算出部
６０  物体
７１  第１の光
７２  第２の光
１００  集積回路
１０２  バス
１０４  プロセッサ
１０６  メモリ
１０８  ストレージデバイス
１１０  入出力インタフェース
１１２  ネットワークインタフェース
１３０  電気光学材料
１３１  第１面
１３２  第２面
１３４  第１電極
１３５  第２電極
１６０  領域
【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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