(57)【要約】【課題】調整式レンジファインダー及びその距離測定方法の提供。【解決手段】この調整式レンジファインダー及びその方法は、物体映像を有する第１光線に光学偏向素子を通過させ、物体映像を有する第２光線を発生させ、該光学偏向素子は液晶層と透過型ブレーズ回折格子を包含し、該液晶層は電圧装置に電気的に接続され、該電圧装置により第１電圧を該液晶層に提供する。該第２光線を光学成像装置に投射し並びにエネルギーが集中する第Ｍ次回折映像を形成する。該電圧装置を調整して第２電圧を該液晶層に提供し、該第２光線に該光学成像装置において第Ｎ次回折映像を形成させる。該第Ｍ次回折映像及び第Ｎ次回折映像により一組の映像シリーズを形成し、該一組の映像シリーズ中の、物体の成像位置偏移量により、該物体の実際の該光学偏向素子からの距離を計算する。【選択図】図１
2011209262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調整式レンジファインダーにおいて、
光学偏向素子であって、物体映像を具えた第１光線を通過させ、並びに物体映像を具えた第２光線を発生するのに用いられ、該光学偏向素子は液晶層と透過型ブレーズ回折格子を包含し、該液晶層は電圧装置に電気的に接続されている、上記光学偏向素子と、
光学成像装置であって、該第２光線を受け取り、該電圧装置を調整して異なる電圧を該液晶層に作用させ、該第２光線に該光学成像装置において一組の映像シリーズを形成させ、該一組の映像シリーズ中の対応する物体成像位置の偏移量により、該物体の該光学偏向素子までの距離を計算する、上記光学成像装置と、
を包含したことを特徴とする、調整式レンジファインダー。
【請求項２】
請求項１記載の調整式レンジファインダーにおいて、該光学偏向素子は透明基板を包含し、該液晶層は該透明基板と該透過型ブレーズ回折格子の間に介装されることを特徴とする、調整式レンジファインダー。
【請求項３】
請求項１記載の調整式レンジファインダーにおいて、該光学偏向素子は偏光板を包含し、該第１光線がまず該偏光板を通過してから該光学偏向素子に進入することを特徴とする、調整式レンジファインダー。
【請求項４】
請求項１記載の調整式レンジファインダーにおいて、該光学成像装置は、
映像センサーであって、該第２光線が該映像センサーにおいて成像する上記映像センサーと、
レンズであって、該第２光線の該映像センサーに入射する経路中に設置され、該第２光線はまず該レンズを通過した後に、該映像センサーに入射する、上記レンズと、
を包含することを特徴とする、調整式レンジファインダー。
【請求項５】
調整式レンジファインダーの距離測定方法において、
物体映像を有する第１光線に光学偏向素子を通過させ、物体映像を有する第２光線を発生させ、該光学偏向素子は液晶層と透過型ブレーズ回折格子を包含し、該液晶層は電圧装置に電気的に接続され、該電圧装置により第１電圧を該液晶層に提供するものとするステップ、
該第２光線を光学成像装置に投射し並びに該光学成像装置においてエネルギーが集中する第Ｍ次回折映像を形成するステップ、
該電圧装置を調整して第２電圧を該液晶層に提供し、該光学偏向素子を通過した第２光線に、該光学成像装置において第Ｎ次回折映像を形成させるステップ、
該第Ｍ次回折映像及び第Ｎ次回折映像により一組の映像シリーズを形成し、該一組の映像シリーズ中の、物体の成像位置偏移量により、該物体の実際の該光学偏向素子からの距離を計算するステップ、
以上のステップを包含することを特徴とする、調整式レンジファインダーの距離測定方法。
【請求項６】
請求項５記載の調整式レンジファインダーの距離測定方法において、そのうち該光学偏向素子は透明基板を包含し、該液晶層は該透明基板と該透過型ブレーズ回折格子の間に介装されることを特徴とする、調整式レンジファインダーの距離測定方法。
【請求項７】
請求項５記載の調整式レンジファインダーの距離測定方法において、該光学偏向素子は偏光板を包含し、該第１光線がまず該偏光板を通過してから該光学偏向素子に進入することを特徴とする、調整式レンジファインダーの距離測定方法。
【請求項８】
請求項５記載の調整式レンジファインダーの距離測定方法において、該第Ｍ次と該第Ｎ次は異なる回折次数とされることを特徴とする、調整式レンジファインダーの距離測定方法。
【請求項９】
請求項５記載の調整式レンジファインダーの距離測定方法において、該第Ｍ次回折映像と該第Ｎ次回折映像は相互にオーバラップし、これにより該一組の映像シリーズを形成することを特徴とする、調整式レンジファインダーの距離測定方法。
【請求項１０】
請求項５記載の調整式レンジファインダーの距離測定方法において、該光学偏向素子の該第Ｍ次と該第Ｎ次に対する透過率は０．５より高いことを特徴とする、調整式レンジファインダーの距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の調整式レンジファインダー（Range Finder）及びその距離測定方法に係り、特に、電圧により光学偏向素子の偏向角度を変調して、少なくとも二組の映像を発生させ、映像の偏移量を比較することで物体と光学偏向素子の距離を計算する立体視レンジファインダー及びその距離測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体視（ｓｔｅｒｅｏｖｉｓｉｏｎ）は手眼の協調操作と移動定位障害物回避ナビゲーションに応用されるのみならず、マンマシンインタフェースと車両安全強化に広く使用されている。現段階の立体視中の距離測定は視覚法と非視覚法に分けられ、視覚法は構造光分析、映像視差分析、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）原理とピント合わせ（ｆｏｃｕｓ）／ピントぼかし（ｄｅｆｏｃｕｓ）分析を利用可能で、ほとんどは、比較的複雑な光学成像システムを必要とするか或いは数種類のピントの合った映像をキャプチャして物品の距離を分析する。その分析速度は遅く且つ光学システムは膨大である。非視覚法は音波検出、赤外線検出及びレーザー光検出などに分けられる。
【０００３】
視覚法に関しては、二眼カメラ（或いはビデオカメラ）システムは三次元視覚を達成する最も一般的な選択である。二台のカメラ（或いはビデオカメラ）を使用して同期に映像をキャプチャし、一対を成す映像中より立体物体の特徴マッチングを探し出し、すなわち、対応点（corresponding points)を探し出し、さらに、物体の対応点の対を成す映像中での変移（ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）、及び既知のカメラ（或いはビデオカメラ）パラメータにより、物体対応点の深さを計算する。二眼カメラ（或いはビデオカメラ）映像対応の問題上、いかに正確にスピーディーに映像対応させるかが三次元コンピュータビジョンの核心の問題である。二つのカメラ（或いはビデオカメラ）間のベースライン(Base-line)と深さ解析度は反比例の関係にあり、「デバイスサイズ」と「深さ解析度」は設計上、取捨(trade-off)が必要な重要パラメータである。このほか、二眼立体視の作業可能範囲はわずかに二組のカメラ（或いはビデオカメラ）視野の交差集中部分に限られ、このため極めて大きな制限を受け、カメラから近すぎるか遠すぎるエリアは測定できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
周知の技術の欠点を鑑み、本発明は調整式レンジファインダー及びその方法を提供し、それは、回折格子、液晶層、及び偏光板で製造した光学偏向素子を運用し、該光学偏向素子は一丸調整式レンジファインダーに使用可能で、並びに電圧で光学偏向角度を変調できる特性を有し、光学成像装置の前に置かれ、光学成像装置において選定した偏向角度の映像を製造でき、該偏向映像と未偏向映像の偏移量により、映像中の物品から該光学成像装置までの距離を計算できるものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明は一種の調整式レンジファインダーを提供し、それは、光学偏向素子であって、物体映像を具えた第１光線を通過させ、並びに物体映像を具えた第２光線を発生するのに用いられ、該光学偏向素子は液晶層と透過型ブレーズ回折格子を包含し、該液晶層は電圧装置に電気的に接続されている、上記光学偏向素子と、
光学成像装置であって、該第２光線を受け取り、該電圧装置を調整して異なる電圧を該液晶層に作用させ、該第２光線に該光学成像装置において一組の映像シリーズを形成させ、該一組の映像シリーズ中の対応する物体成像位置の偏移量により、該物体の該光学偏向素子までの距離を計算する、上記光学成像装置と、
を包含する。
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明は一種の調整式レンジファインダーの距離測定方法を提供し、それは、物体映像を有する第１光線に光学偏向素子を通過させ、物体映像を有する第２光線を発生させ、該光学偏向素子は液晶層と透過型ブレーズ回折格子を包含し、該液晶層は電圧装置に電気的に接続され、該電圧装置により第１電圧を該液晶層に提供するものとするステップ、
該第２光線を光学成像装置に投射し並びに該光学成像装置においてエネルギーが集中する第Ｍ次回折映像を形成するステップ、
該電圧装置を調整して第２電圧を該液晶層に提供し、該光学偏向素子を通過した第２光線に、該光学成像装置において第Ｎ次回折映像を形成させるステップ、
該第Ｍ次回折映像及び第Ｎ次回折映像により一組の映像シリーズを形成し、該一組の映像シリーズ中の物体の成像位置偏移量により、該物体の実際の該光学偏向素子からの距離を計算するステップ、
以上のステップを包含する。
【０００７】
本発明の構造目的と作用効果をさらにご理解いただけるよう、後で図面を組み合わせて詳細な説明を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の提供する調整式レンジファインダー及びその距離測定方法は、光学偏向素子の偏向角度を電圧で変調することにより、少なくとも二組の映像を発生させ、映像の偏移量を比較して物体と光学偏向素子の距離を計算し、これにより簡単に且つスピーディーに異なる次数成像に切り換えることができ、スピーディーな測定が行え、並びにシステム構造を簡易化でき、小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例の構造表示図である。
【図２】本発明の光学偏向素子の別の実施例の構造表示図である。
【図３】液晶分子の基板に対する偏向角（θｚ）の表示図である。
【図４】本発明で液晶分子偏向角（θｚ）を７．５°にシミュレートしたものと実際の測定偏移量との関係図である。
【図５】異なる電圧の異なる次数の回折映像の有効屈折率と透過率に対する関係曲線図である。
【図６】回折格子の回折表示図である。
【図７】ブレーズ回折格子の構造表示図である。
【図８】本発明の映像偏移と物体距離変化の関係図である。
【図９】本発明のブレーズ回折格子と映像センサーレイの配置方向関係図である。
【図１０】図９の実施例の回折映像成像が立体視を形成する原理表示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的を詳細に説明するため、以下に実施例を挙げ並びに図面を組み合わせて説明するが、以下の図面に列挙された実施例は説明の補助の目的のみのために用いられ、本発明の技術手段は列挙された図面に限定されるものではない。
【００１１】
図１を参照されたい。本発明の提供する調整式レンジファインダー１００は、光学偏向素子１０及び光学成像装置２０で構成される。該光学偏向素子１０は偏光板１１、透明基板１２、液晶層１３及び透過型ブレーズ回折格子１４で構成される。該液晶層１３は電圧装置１５に電気的に接続されている。該偏光板１１の作用は物体４０のハイレベル成像時の尋常光（Ｏ−ｒａｙ）が発生する第０次映像を消去し、映像処理の難しさを低くすることにある。該透明基板１２は該液晶層１３を該透明基板１２と該透過型ブレーズ回折格子１４（Transmission Blazed Grating）の間に挟む。該透明基板１２の材質に制限はなく、ガラス或いはその他の透明材料とされ得て、該透明基板１２及び透過型ブレーズ回折格子１４により該電圧装置１５の発生した電圧が該液晶層１３に導入される。
【００１２】
該光学偏向素子１０は第１光線Ｌ１の通過に供され、並びに第２光線Ｌ２を該光学成像装置２０に進入させる。説明しておくべきこととして、図１に示される実施例中、該第１光線Ｌ１は順に、該偏光板１１、該透明基板１２、該液晶層１３、該透過型ブレーズ回折格子１４を通過するが、このほかにも、該透明基板１２、該液晶層１３、該透過型ブレーズ回折格子１４をひっくり返し、図２に示される光学偏向素子１０Ａのようにし、該第１光線Ｌ１が順に該偏光板１１Ａ、該透過型ブレーズ回折格子１４Ａ（Transmission Blazed Grating）、該液晶層１３Ａ、該透明基板１２Ａを通過するようにし、該液晶層１３Ａを電圧装置１５Ａに電気的に接続してもよく、この光学偏向素子１０Ａと図１に示される光学偏向素子１０は発生し得る効果が同じである。
【００１３】
該光学成像装置２０はレンズ２１及び映像センサー２２を包含する。該レンズ２１は該第２光線Ｌ２が該映像センサー２２に入射する経路中に設置され、これにより該第２光線Ｌ２がまず該レンズ２１を通過した後に、さらに該映像センサー２２に入射し並びに該映像センサー２２において成像する。該映像センサー２２は電荷結合素子（ＣＣＤ）成像装置或いはＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)成像装置とされ得る。
【００１４】
本発明の該液晶層１３は電圧装置１５に接続され、その目的は、液晶の屈折率の電気的変調制御可能な特性を利用し、該電圧装置１５を調整して異なる電圧値を提供させる時に、該電圧装置１５により該液晶層１３の液晶分子を変化させ並びに偏向させ、該液晶層１３の屈折率に変化を発生させる。図３のように、該液晶層１３の液晶分子１３１と該透明基板１２の間に偏向角（θｚ）があり、該偏向角（θｚ）が電圧変化により変化を発生する時、該映像センサー２２における成像の次数に変化が発生し、これは以下の有効屈折率公式（１）に基づく。
【数１】
2011209262.tif 000003
そのうち、
ｎｅｆｆは有効屈折率、
θｚは偏向角、
ｎｏは尋常光（Ｏ−ｒａｙ）屈折率、
ｎｅは非尋常光（Ｅ−ｒａｙ）屈折率、
である。
【００１５】
図４を参照されたい。図４は偏向角（θｚ）が７．５度の時、公式より計算されるシミュレート状態と実際に測定した成像の偏移量を示し、図４より本発明の電圧装置１５を利用しての液晶層１３の屈折率変更が実行可能であることがわかる。
【００１６】
次に、図５を参照されたい。それは異なる電圧印加時の有効屈折率と透過率の関係曲線を表示し、図からわかるように、異なる電圧値（０Ｖ、１、５Ｖ、３Ｖ）の作用下で、液晶分子に異なる偏向角（７．５°、５°、２．５°）を発生させることができ、並びに異なる回折次（０〜３次）の回折成像に異なる有効屈折率と透過率を具備させることができる。これにより、物体の異なる二つの回折次における成像の変移を比較でき、続いて物体の距離を求めることができる。説明しておくべきことは、図５は３次の透過型ブレーズ回折格子１４の曲線図であるが、その他の異なる次数、例えば５次の透過型ブレーズ回折格子を採用するなら、０次から５次の有効屈折率関係を対比できる。
【００１７】
本発明の該光学偏向素子１０の具備する該透過型ブレーズ回折格子１４は、その特性が、光進行方向を変更可能で、エネルギーをある一つの回折次に集中させて、該次（ｏｒｄｅｒ）の成像結果を強化でき、並びに同時にその他の次にエネルギーの比較的低い成像を形成できることである。回折原理に基づき、異なる波長の各次の回折角度が、等しい光行程差条件の下で、以下の公式（２）により求められる。
【数２】
2011209262.tif 000004
そのうち、
αは入射角度、
βは回折角度、
ｄは回折格子のスリット間距離
ｎｅｆｆは有効屈折率、
θｚは偏向角、
ｍは回折次（ｍ＝０，±１，±２，・・・）
λは入射光の波長。
公式（１）より各次の回折光の角度を推算できる。
【００１８】
図６を参照されたい。光線Ｌが回折格子Ｇを通過する時、ＢＤ−ＣＡの形成する光行程差が、波長λの整数倍であるならば、建設性干渉が形成され、これによりそれは上述の回折格子方程式（２）を満足させる。
【００１９】
回折光学素子は通常は分光或いは光進行方向改変の重要素子とされ、使用上、常にその回折効率を考慮する必要がある。ブレーズ回折格子は、回折効果と分光効果を共に有する回折格子であり、それは、入射光と回折格子斜面の相対角度を調整することにより、回折光の方向と回折格子局部斜面（ｆａｃｅｔ）を反射平面とする時の反射方向を同じとする。
【００２０】
図７に示されるように、該ブレーズ回折格子６０の回折格子溝６１の形状は鋸歯状とされ、各溝６１は回折格子斜面６２を有する。該回折格子斜面６２は微小な鏡面と見なすことができ、主要な回折光をある次数（ｏｒｄｅｒ）の回折方向に集中させて、該次数のエネルギー比率を増強する。
【００２１】
回折格子の回折現象については、ある平面光Ｌａが入射角度αで該回折格子斜面６２に入射する時、その回折光Ｌｂと回折格子法線Ｌｃ方向の夾角がβ（すなわち回折角度）とされ、回折格子スリット間距離（ｓｐａｃｉｎｇ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｓｌｉｔｓ；ｔｈｅ  ｇｒａｔｉｎｇ  ｐｅｒｉｏｄ）がｄとされる。該回折格子斜面６２は角度θｂ回転した平面回折格子と見なされ、該回折格子斜面６２の角度θｂはブレーズ角と称される。これにより、該回折格子斜面法線Ｌｄと該回折格子法線Ｌｃの夾角θｂは、該回折格子斜面６２に関して述べると、入射角が反射角に等しい時、その回折光Ｌｂの強度は最大で、該回折格子法線Ｌｃの両側をプラスマイナス符号で表すならば、以下の公式（３）が得られる。
【数３】
2011209262.tif 000005
【００２２】
公式（３）を公式（２）中に代入すると、該ブレーズ角θｂと該入射角度αの関係が得られ、すなわち、以下の公式（４）のようである。
【数４】
2011209262.tif 000006
公式（４）により、異なる光の波長に基づき、本発明の該光学偏向素子１０（図１中に表示）が必要とする透過型ブレーズ回折格子１４を設計できる。
【００２３】
図７に示されるように、ブレーズ回折格子の設計は、その回折格子深さｈ及び周期パラメータの変化に基づき調整可能で、それにより異なる波長の光に対してその回折エネルギーをある次数（ｏｒｄｅｒ）に集中させる機能を達成する。
【００２４】
上述の該液晶層１３が有する屈折率を電気的に変調制御できる特性、該透過型ブレーズ回折格子１４が有する光エネルギーを特定次数に集中させる特性に基づき、図１を参照し、本発明の立体成像原理を説明する。
【００２５】
該第１光線Ｌ１は物体４０に照射された後に、さらに該光学偏向素子１０へと入射し、該第１光線Ｌ１と該光学偏向素子１０の間に入射角度αが形成される。該第１光線Ｌ１は順に、該偏光板１１、該透明基板１２、該液晶層１３、該透過型ブレーズ回折格子１４を通過する。
【００２６】
この物体映像を有する該第１光線Ｌ１は該光学偏向素子１０を通過した後に、該第２光線Ｌ２を形成して該光学偏向素子１０より射出され、該第２光線Ｌ２は該光学偏向素子１０との間に出射（回折）角度βを形成する。該第２光線Ｌ２は該物体４０の映像を包含する。
【００２７】
次に、該第２光線Ｌ２がさらに該光学成像装置２０に進入する。該第２光線Ｌ２は該光学成像装置２０の該レンズ２１を通過した後、さらに該映像センサー２２に入射し並びに回折映像５０を該映像センサー２２において成像する。
【００２８】
該物体４０は第１実物端部４１と第２実物端部４２を具え、該回折映像５０は第１映像端部５１と第２映像端部５２を具えている。該第１映像端部５１は該第１実物端部４１に対応し、該第２映像端部５２は該第２実物端部４２に対応する。
【００２９】
この時、該電圧装置１５がある電圧値を該液晶層１３に提供する。該電圧値には一定の制限はなく、実際に必要とされる回折映像成像次数により決定される。例えば、図４に示されるように、３Ｖ電圧が提供される時、エネルギーを１次に集中させ並びに成像することができ、１．５Ｖ電圧が提供される時、エネルギーを２次に集中させ並びに成像することができ、０Ｖ電圧が提供される時、エネルギーを３次に集中させ並びに成像することができる。この０次曲線は、該光学偏向素子１０を未設置の状況での、実像が現出する映像を指し、すなわち、該第１光線Ｌ１が直接光学成像装置２０の該レンズ２１に投射された後に、さらに該映像センサー２２に入射して現出する映像である。
【００３０】
本発明は上述の該光学偏向素子屈折角度を電圧変調する技術特徴を利用し、該電圧装置１５を調整して異なる電圧値の第１電圧と第２電圧を該液晶層１３に提供する時、光線エネルギーを異なる回折次に集中させることができる。例えば一方が第Ｍ階、もう一方が第Ｎ階とされ、並びに該第Ｍ次と該第Ｎ次においてエネルギー量の異なる回折映像を形成し、該第Ｍ次、第Ｎ次の次数は実際の必要により決定される。例えば第Ｍ次は第１次、第Ｎ次は第０次とされ、該第１次の回折映像と該第０次の回折映像で一組の映像シリーズを形成する。この一組の映像シリーズの、エネルギーの集中する第Ｎ次回折映像５０と該光学偏向素子１０を未設置の実像成像位置（すなわち回折映像の０次成像位置）の偏移量により、該物体の該光学偏向素子１０からの実際の距離を計算することができる。
【００３１】
その他の実施例では、二種類の異なる設計パラメータの光学偏向素子により、異なる次数且つエネルギーが集中する回折映像を発生し、この二つの回折映像の偏移量により、該物体の実際の該光学偏向素子１０からの距離を計算できる。
【００３２】
言い換えると、該光学偏向素子１０を未設置で発生する映像と、該光学偏向素子１０を設置した成像結果、或いは二組の異なる次数のエネルギーが集中した回折成像結果により、二眼立体視中の左右両眼の映像のようにする。ただし、説明すべきことは、このエネルギー集中の回折映像５０が形成する映像シリーズの次数（すなわち第Ｍ次、第Ｎ次）に制限はなく、実際の必要により該光学偏向素子１０を設計することができる。
【００３３】
図８の映像変移と物体距離変化の関係図を参照されたい。本発明が、成像映像の偏移量とこの正方向関係により物体距離情報を求めることができる。例えば、映像変移が１２５ピクセルの時、物体距離が５ｃｍであれば、映像変移が１２５ピクセルの時、物体距離は約１４ｃｍである。
【００３４】
本発明の特徴は、該光学偏向素子１０に、電圧装置１５により電圧変調することで液晶分子の偏向角度を変化させられる液晶層１３が設置されたことにより、簡単に且つスピーディーに異なる次数成像に切り換えて、スピーディー測定が行えることにある。
【００３５】
また、説明しておくべきことは、本発明の採用する光学偏向素子１０の形態に一定の制限はないことであり、光線エネルギーを案内して使用者必要な回折次数に集中させることができるものであればよい。ただし、多次成像映像オーバラップにより、映像の解析分析が難しくなるのを防止するため、その使用する光学偏向素子１０の特定の一次に対する透過率は０．５より高くし得る。
【００３６】
図７に示されるブレーズ回折格子６０の断面形態に関して述べると、その延長は図９に示されるブレーズ回折格子６０Ａであり、このブレーズ回折格子Ａは相互に第１方向Ａに平行な複数のストリップ状の溝６１Ａで構成された直線式回折格子（Ｒｕｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ）であり、該ブレーズ回折格子６０Ａと組み合わされる該映像センサー２２Ａは画素配列方向Ｂを有する。該画素配列方向Ｂは該光学成像装置の走査線（Ｓｃａｎ  Ｌｉｎｅ）方向とされ、該画素配列方向Ｂは該第１方向Ａと相互に垂直である。本実施例では、該第１方向Ａは垂直方向とされ、該画素配列方向Ｂは水平方向とされ、こうして、エネルギー集中の第Ｍ次回折映像と第Ｎ次回折映像は同一走査線方向に位置することができる。
【００３７】
図１０を参照されたい。図１０は本発明の立体成像原理を説明する。そのうち、実線図形はエネルギーが集中した映像を代表し、点線図形はエネルギーが比較的弱い映像を代表する。第１組の図Ｆ１が代表する光学偏向素子を使用しない時に撮影して得られる映像（すなわち０次成像、Ｎ＝０）中、実線花鉢はエネルギー集中する実像位置を代表し、第２組の図Ｆ２が代表する光学偏向素子を使用した時に撮影して得られる映像で、Ｍ＝１次を例にした時、該第２組の図Ｆ２の右側の実線花鉢は１次のエネルギー集中の回折映像を代表し、それは虚像とされ、該第２組の図Ｆ２の左側の点線花鉢は０次のエネルギーの比較的低い回折映像とされ、実像とされる。そのうち、第１組の図Ｆ１と第２組の図Ｆ２で映像シリーズを構成し、すなわち、該第１組の図Ｆ１と該第２組の図Ｆ２を相互にオーバラップさせて第３組の図Ｆ３を得て、同一走査線７０上において、それぞれ異なる位置で、第１次と第０次のエネルギー集中の映像５０Ａと５０Ｂを得ることができる。このエネルギーが集中した映像５０Ａと５０Ｂの相互に対応する特徴点距離（ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）Ｄ１（例えば、図では花鉢右側辺端点が特徴点とされる）を測定することで、実際の該物体（すなわち該花鉢実体）の該光学偏向素子までの距離を計算できる。
【００３８】
前述したように、本発明は直接環境光を採用できるが、物体映像強化のために主動光源を補助光源として設置してもよい。該主動光源は必要により可視光或いは不可視光を採用できる。
【００３９】
総合すると、本発明の提供する調整式レンジファインダー及びその距離測定方法は、光学偏向素子の偏向角度を電圧で変調することにより、少なくとも二組の映像を発生させ、映像の偏移量を比較して物体と光学偏向素子の距離を計算し、これにより簡単に且つスピーディーに異なる次数成像に切り換えることができ、スピーディーな測定が行え、並びにシステム構造を簡易化でき、小型化が可能である。
【００４０】
以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。
【符号の説明】
【００４１】
１００  調整式レンジファインダー
１０、１０Ａ  光学偏向素子
１１、１１Ａ  偏光板
１２、１２Ａ  透明基板
１３、１３Ａ  液晶層
１４、１４Ａ  透過型ブレーズ回折格子
１５、１５Ａ  電圧装置
２０  光学成像装置
２１  レンズ
２２、２２Ａ  映像センサー
４０  物体
４１  第１実物端部
４２  第２実物端部
５０、５０Ａ  回折映像
５０Ｂ  映像
５１  第１映像端部
５２  第２映像端部
６０、６０Ａ  ブレーズ回折格子
６１、６１Ａ  溝
６２  回折格子斜面
７０  走査線
Ａ  第１方向
Ｂ  画素配列方向
ｄ  回折格子間距離
Ｇ  回折格子
Ｌ１  第１光線
Ｌ２  第２光線
Ｌａ  平面光
Ｌｂ  回折光
Ｌｃ  回折格子法線
Ｌｄ  回折格子斜面法線
ｍ  回折次数
ｎｏ  尋常光屈折率
ｎｅ  非尋常光屈折率
ｎｅｆｆ  有効屈折率
θｂ  ブレーズ角
θｚ  偏向角
α  入射角度
β  回折角度
λ  入射光の波長
【図１】
2011209262.tif 000007
【図２】
2011209262.tif 000008
【図３】
2011209262.tif 000009
【図４】
2011209262.tif 000010
【図５】
2011209262.tif 000011
【図６】
2011209262.tif 000012
【図７】
2011209262.tif 000013
【図８】
2011209262.tif 000014
【図９】
2011209262.tif 000015
【図１０】
2011209262.tif 000016