(57)【要約】【課題】ＳＮ比の増大、視野角の増大及び小型化を図ることのできる測距装置を提供する。【解決手段】測距装置１は、光源１１、光偏向器１６、平行光生成レンズ１７、レンズアレイ１８、投影レンズ１９及び距離算出部４４を備える。光偏向器１６は、光源１１からの出射光Ｌｏを走査光Ｌｓに変換する。走査光Ｌｓは、平行光生成レンズ１７により軸線Ａｃに平行な平行光とされ、さらに、レンズアレイ１８の対応のレンズ３５及び投影レンズ１９を経て出射される。レンズ３５の焦点と投影レンズ１９の焦点とは、両者の間に設定される平面Ｌ５上に設定される。【選択図】図２
2019113408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの入射光を反射する反射点を通る軸線の回りに正逆転するミラー部を有し、前記光源からの入射光を前記反射点において反射して偏向させた走査光として出射する光偏向器と、
前記反射点に焦点をもち、前記反射点から入射した前記走査光を光軸に平行な平行走査光として出射する第１光学素子と、
光軸を前記平行走査光に平行に揃えられ、前記平行走査光の走査方向に沿って配列されて前記平行走査光が入射され、出射側の焦点を共通平面上に有する複数の光学体からなる第２光学素子と、
前記第２光学素子側の焦点を前記共通平面に有し、前記第２光学素子の前記複数の光学体の各々からの入射光を出射する第３光学素子と、
前記光源と前記ミラー部との間において前記光源からの出射光の進行方向とは逆方向の進行方向で前記ミラー部から逆進して来る逆進光を検出する受光素子と、
前記出射光と前記逆進光とに基づいて被測距物までの距離を算出する距離算出部とを備えることを特徴とする測距装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測距装置において、
前記光偏向器は、前記反射点において直交する２つの軸線の各々の回りに前記ミラー部を正逆転させる二次元走査型の光偏向器であり、
前記第２光学素子の前記複数の光学体は、マトリクス状に配列されていることを特徴とする測距装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の測距装置において、
前記第３光学素子における前記走査光の出射側に、中心が前記第３光学素子の光軸上にあるアパーチャを画成する絞り部を備え、
前記第２光学素子の前記光学体の焦点距離をｆ２とし、前記第３光学素子の焦点距離をｆ３としたとき、
前記第３光学素子と前記アパーチャとの距離は、ｆ３に等しく設定され、
前記アパーチャの寸法は、ｆ３／ｆ２に設定されていることを特徴とする測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＯＦ（Time Of Flight： 飛行時間）方式で測距を行う測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＯＦ方式で測距を行う測距装置には、走査光を利用するものがある。このような測距装置では、走査光を測距領域に走査し、走査光が測距領域に存在する被測距物に反射して戻って来るときに、走査光の出射時刻と戻り光の戻り時刻との時間差に基づいて被測距物を測距している。
【０００３】
戻り光の戻り時刻を検出する受光素子が受光する光には、戻り光以外に背景光が含まれる。背景光は、測距装置が受光素子の受光量から戻り光（信号）を抽出するときのノイズになるため、ＳＮ比の低下原因になる。戻り光は、測距領域全体（視野角全体）のうち被測距物の存在位置からしか戻って来ないのに対し、背景光は測距領域全体に存在する。このため、測距装置の視野角を大きくするときほど、ＳＮ比が低下してしまう。ここで、ＳＮ比とは、Ｓ／Ｎ比であり、反射光と外光との比をいう。反射光の信号に比べてノイズ信号が大きくなるほど、ＳＮ比は小さくなる。
【０００４】
特許文献１の測距装置は、複数の受光素子をマトリクス状に配列した受光素子アレイを備え、戻り光は、受光素子アレイの複数の受光素子のうちの入射方向に対応する受光素子に入射するようにする一方、切換器が、各時刻の走査光の出射方向に対応する受光素子の出力に切り換えている。これにより、視野角の増大にもかかわらず、ＳＮ比の低下を回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５７０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の測距装置では、高いＳＮ比を確保できるものの、視野角の増大に応じて受光素子アレイの受光素子の個数が増大するので、コストが増大してしまう。また、戻り光を受光した受光素子の出力を選択するために、切換器が、走査光の各時刻の出射方向に同期して対応の受光素子に切り換えなければならず、制御装置の処理負荷が増大する。
【０００７】
さらに、受光素子アレイは、光の通過を許容しないので、測距装置の出射系統の光路に配備することができない。したがって、受光素子アレイは、出射系統の光路とは別個に設けた入射系統の光路に配備する必要がある。このことは、測距装置の小型化の妨げとなる。
【０００８】
本発明の目的は、受光素子の個数を増大することなく、ＳＮ比の増大、視野角の増大及び小型化を図ることができる測距装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の測距装置は、
光源と、
前記光源からの入射光を反射する反射点を通る軸線の回りに正逆転するミラー部を有し、前記光源からの入射光を前記反射点において反射して偏向させた走査光として出射する光偏向器と、
前記反射点に焦点をもち、前記反射点から入射した前記走査光を光軸に平行な平行走査光として出射する第１光学素子と、
光軸を前記平行走査光に平行に揃えられ、前記平行走査光の走査方向に沿って配列されて前記平行走査光が入射され、出射側の焦点を共通平面上に有する複数の光学体からなる第２光学素子と、
前記第２光学素子側の焦点を前記共通平面に有し、前記第２光学素子の前記複数の光学体の各々からの入射光を出射する第３光学素子と、
前記光源と前記ミラー部との間において前記光源からの出射光の進行方向とは逆方向の進行方向で前記ミラー部から逆進して来る逆進光を検出する受光素子と、
前記出射光と前記逆進光とに基づいて被測距物までの距離を算出する距離算出部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、光偏向器のミラー部から光源の方へ向かう逆進光は、第３光学素子に走査光の出射側から入射した入射光のうち、第２光学素子において各時刻で平行走査光が通過した光学体を該平行走査光とは逆方向に通過する入射光に制限される。これにより、受光素子の個数を増大することなく、ＳＮ比の増大及び視野角の増大を図ることができる。
【００１１】
本発明によれば、受光素子に入射する背景光を絞り込む第２光学素子は、受光素子アレイと異なり、両方向に光を通過可能である、したがって、出射系統の光路と入射系統の光路とを共通化しつつ、所望の逆進光を検出できるので、測距装置の小型化を図ることができる。
【００１２】
本発明の測距装置は、
前記光偏向器は、前記反射点において直交する２つの軸線の各々の回りに前記ミラー部を正逆転させる二次元走査型の光偏向器であり、
前記第２光学素子の前記複数の光学体は、マトリクス状に配列されていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、走査光を測距範囲に二次元走査する測距装置において、受光素子を増大することなく、ＳＮ比の増大、視野角の増大及び小型化を図ることができる。
【００１４】
本発明の測距装置は、
前記第３光学素子における前記走査光の出射側に、中心が前記第３光学素子の光軸上にあるアパーチャを画成する絞り部を備え、
前記第２光学素子の前記光学体の焦点距離をｆ２とし、前記第３光学素子の焦点距離をｆ３としたとき、
前記第３光学素子と前記アパーチャとの距離は、ｆ３に等しく設定され、
前記アパーチャの寸法は、ｆ３／ｆ２に設定されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、第２光学素子の各光学体から出射する走査光をアパーチャに支障なく通過させることを保証しつつ、各光学体を通過する背景光を絞り込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】測距装置及び測距領域の関係を模式的に説明したものであり、図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ測距領域を鉛直方向に上方から及び水平方向に側方から見た図。
【図２】測距装置の構成図。
【図３】レンズアレイを平行光生成レンズの側から見た図。
【図４】被測距物の測距に関係する検知信号を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（測距例）
図１は、測距装置１及び測距領域２の関係を説明する模式図である。図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ測距領域２を鉛直方向に上方から及び水平方向に側方から見た図である。なお、図面において、Ｘ軸は、測距装置１から測距領域２を見て右側を正の向きとする水平方向を示している。Ｙ軸は、測距装置１から測距領域２を見て上側を正の向きとする鉛直方向を示している。測距装置１は、前方の測距領域２に対し、走査光ＬｓをＸ軸方向及びＹ軸方向の直交する２方向に走査する。
【００１８】
α，βは、それぞれ測距装置１のＸ軸方向及びＹ軸方向の視野角の１／２の角度として定義されている。したがって、測距装置１のＸ軸方向の視野角は２・αとなり、Ｙ軸方向の視野角は２・βとなる。
【００１９】
測距領域２内には、被測距物４ａ，４ｂが存在する。なお、測距領域２内の被測距物の個数は、２つに限定されず、０を含む任意の数であってよい。また、被測距物４ａ，４ｂは、人や車両等の移動体に限定されない。固定物であってもよい。以降、被測距物４ａ，４ｂを特に区別しないときは、「被測距物４」と総称する。
【００２０】
測距装置１の視野角と測距装置１から出射する走査光Ｌｓの走査角とは一致する。すなわち、走査光Ｌｓは、横方向（Ｘ軸方向）には２・αの走査角で測距領域２を走査し、縦方向（Ｙ軸方向）には２・βの走査角で走査する。
【００２１】
走査光Ｌｓは、被測距物４ａ，４ｂに当たると、それぞれ戻り光Ｌｒａ，Ｌｒｂとなって、測距装置１−被測距物４間の光路を、走査光Ｌｓの進行方向（以下、適宜、「順方向」という。）とは逆方向に進行し、測距装置１に入射する。なお、戻り光Ｌｒａ，Ｌｒｂを特に区別しないときは、「戻り光Ｌｒ」と総称する。
【００２２】
（測距装置の出射系及び入射系）
図２は測距装置１の構成図である。測距装置１は、光源１１、集光レンズ１２、窓付きミラー１３、集光レンズ１４、受光素子１５、光偏向器１６、平行光生成レンズ１７、レンズアレイ１８、投影レンズ１９、絞り部２０及び制御部２５を備える。
【００２３】
光源１１から出射した出射光Ｌｏは、集光レンズ１２、窓付きミラー１３、光偏向器１６、平行光生成レンズ１７、レンズアレイ１８、投影レンズ１９及び絞り部２０を順番に通過して、測距装置１から測距領域２へ出射する。なお、出射光Ｌｏは、光偏向器１６において走査光Ｌｓに変換され、走査光Ｌｓが測距装置１から測距領域２に出射する。出射光Ｌｏの波形と走査光Ｌｓの波形とは、同一である。
【００２４】
図２において、Ａｗは、光源１１の光出射面の中心と、光偏向器１６のミラー部３１の中心Ｏｍとを結ぶ軸線を示している。軸線Ａｗは、光源１１及び集光レンズ１２の光軸でもある。光源１１は、例えば半導体レーザ光源やＬＥＤ光源から成り、出射光Ｌｏを出射する。集光レンズ１２は、光軸を軸線Ａｗに揃えて、光源１１に接近した位置に配設されている。光源１１から出射された出射光Ｌｏは、集光レンズ１２を通過することにより、通過後は、中心Ｏｍに集光する。
【００２５】
窓付きミラー１３は、窓２３を有し、光源１１とミラー部３１との間に配設される。窓２３は、中心が軸線Ａｗ上に設定され、光源１１からの出射光Ｌｏが通る光路上に形成されている。円形の窓２３の直径は、出射光Ｌｏが窓付きミラー１３により遮られることなく、通過することを確保する値に設定されている。
【００２６】
図２において光源１１とミラー部３１との間に図示されている入射光Ｌｉは、後で再説明するが、測距領域２から絞り部２０のアパーチャ３８を通過して、出射光Ｌｏの光路を出射光Ｌｏとは逆方向に進んで来る光である。ミラー部３１から出射光Ｌｏの進行方向とは逆方向に逆進して来る入射光Ｌｉを、以下、適宜、「逆進光」という。
【００２７】
逆進光は、窓付きミラー１３に到達すると、窓２３を除く窓付きミラー１３のミラー面で反射して、受光素子１５の方へ偏向される。集光レンズ１４は、窓付きミラー１３と受光素子１５との間に配設され、窓付きミラー１３から広がって入射して来る逆進光を受光素子１５に集光する。受光素子１５は、集光レンズ１４からの逆進光を検出する。
【００２８】
光偏向器１６は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の光偏向器であり、ミラー部と該ミラー部を軸線の回りに正逆転させる圧電アクチュエータとを備えている。構造自体は、周知であり、詳細な構造については、例えば、特開２０１２−２０３１８６号公報、特開２０１３−８４８０号公報及び特開２０１３−８４５３０号公報を参照されたい。
【００２９】
光偏向器１６の構成を概略的に説明すると、光偏向器１６は、ミラー部３１と不図示の圧電アクチュエータとを備えている。ミラー部３１は、光の反射面としてのミラー面上に存在しかつ中心Ｏｍにおいて直交する２つの軸線の各軸線の回りに対応の圧電アクチュエータにより正逆転するようになっている。
【００３０】
出射光Ｌｏ及び入射光Ｌｉは、進行方向が正反対であるが、共に反射点としての中心Ｏｍで反射して、偏向される。出射光Ｌｏは、各軸線の回りのミラー部３１の正逆転により、偏向の方向が変化し、走査光Ｌｓとなって、平行光生成レンズ１７に向かう。なお、ミラー部３１の大きさは、光源１１から照射された光の集光度合により異なるが、組立誤差による変動を加味した集光スポットの大きさよりも大きくすることが好ましい。集光スポットは、反射点を含む高照度（所定の閾値以上の照度）の照射領域をいう。
【００３１】
説明の便宜上、ミラー部３１が正逆転する２つの直交する軸線について、走査光Ｌｓを測距領域２のＸ軸方向に走査するミラー部３１の回転の軸線を「縦軸線」と名付ける。また、走査光Ｌｓを測距領域２のＹ軸方向に走査するミラー部３１の回転の軸線を「横軸線」と名付ける。
【００３２】
この測距装置１では、縦軸線の回りのミラー部３１の正逆転の周波数は、横軸線の回りのミラー部３１の正逆転の周波数より大となっている。したがって、測距装置１から測距領域２に出射する走査光Ｌｓは、測距領域２をＸ軸方向に高速で往復走査しつつ、Ｙ軸方向に低速で往復走査する。
【００３３】
図２において、Ａｃは、光偏向器１６のミラー部３１の中心Ｏｍとアパーチャ３８の中心とを結ぶ軸線として定義する。アパーチャ３８は、絞り部２０の内周に画成されている。
【００３４】
図２において、平面Ｌ１〜Ｌ７は、説明の便宜上、図示しているものであり、いずれも軸線Ａｃに直交する平面であり、走査光Ｌｓの進行方向に沿って順番に配列された平面として定義する。平行光生成レンズ１７の光軸、レンズアレイ１８の中心線、投影レンズ１９の光軸及びアパーチャ３８の中心線は、共に、軸線Ａｃ上に設定されている。この結果、軸線Ａｃ上で隣り合って配置されている光学素子同士は、対向して配置された関係になる。
【００３５】
平面Ｌ１は、中心Ｏｍに位置する。平面Ｌ２は、平行光生成レンズ１７の主面と同一位置にある。平面Ｌ３は、レンズアレイ１８のレンズ３５の平行光生成レンズ１７側の焦点と同一位置にある。平面Ｌ４は、レンズアレイ１８のレンズ３５の主面の全部に共通な主面の位置にある。レンズアレイ１８の全部のレンズ３５の焦点距離は等しく、平面Ｌ５は、平面Ｌ４からレンズ３５の焦点距離だけ離れた位置にある。平面Ｌ６は、投影レンズ１９の主面と同一位置にある。平面Ｌ７は、絞り部２０のアパーチャ３８の中心に位置する。
【００３６】
図２において、平面Ｌ３上にある複数のポイントＱａは、走査光Ｌｓについて、各レンズ３５の入射側の焦点位置を示している。平面Ｌ５上にある複数のポイントＱｂは、走査光Ｌｓについてのレンズ３５の出射側の焦点位置を示している。軸線Ａｃ上のポイントＱｂは、走査光Ｌｓについての投影レンズ１９の入射側の焦点でもある。平面Ｌ７上のポイントＱｃは、走査光Ｌｓについての投影レンズ１９の出射側の焦点である。
【００３７】
ｆ１〜ｆ３は、軸線Ａｃ上の距離として定義されている。距離ｆ１は、平面Ｌ１−Ｌ２間の距離であり、かつ平面Ｌ２−Ｌ３間の距離である。距離ｆ１は、平行光生成レンズ１７の焦点距離に等しく設定されている。距離ｆ２は、平面Ｌ３−Ｌ４間の距離であり、かつ平面Ｌ４−Ｌ５間の距離である。距離ｆ２は、レンズアレイ１８のレンズ３５（図３）の焦点距離に等しく設定されている。この結果、平面Ｌ３，Ｌ５は、レンズアレイ１８における走査光Ｌｓの入射側及び出射側の全部のレンズ３５の焦点を共通に含む共通平面となっている。
【００３８】
距離ｆ３は、平面Ｌ５−Ｌ６間の距離であるとともに、平面Ｌ６−Ｌ７間の距離でもある。距離ｆ３は、投影レンズ１９の焦点距離に等しく設定されている。
【００３９】
ミラー部３１は、集光レンズ１２からの出射光Ｌｏ（ミラー部３１を基準にすると入射光となる。）を中心Ｏｍに入射されつつ、縦軸線及び横軸線の回りを正逆転する。これにより、集光レンズ１２からの出射光Ｌｏは、中心Ｏｍにおいて反射して、集光レンズ１２から偏向の方向を周期的に変化させた二次元走査の走査光Ｌｓとなって、出射する。
【００４０】
平行光生成レンズ１７は、例えば凸レンズから成る。光偏向器１６のミラー部３１の中心Ｏｍからの走査光Ｌｓは、平行光生成レンズ１７から軸線Ａｃに平行な平行走査光として出射される。
【００４１】
レンズアレイ１８は、主面を共通平面としての平面Ｌ４上にもつ複数のレンズ３５を有する。図３は、レンズアレイ１８を平行光生成レンズ１７の側から見た図である。複数のレンズ３５は、マトリクス状に縦横に等間隔で配列されている。複数のレンズ３５は、等しい焦点距離（＝ｆ２）を有するとともに、等径かつ等形状（例：円形）になっている。
【００４２】
平行光生成レンズ１７からレンズアレイ１８に平行光生成レンズ１７の光軸に平行な平行走査光として入射する走査光Ｌｓは、走査方向に沿った配列順番で対応のレンズ３５に入射する。該走査光Ｌｓは、レンズ３５から出射後、出射したレンズ３５に対応する平面Ｌ５上の焦点（ポイントＱｂ）に向かい、該焦点を通過してから、投影レンズ１９の入射面の対応部位に入射する。
【００４３】
距離ｆ３は、投影レンズ１９の焦点距離に等しく設定されている。したがって、各レンズ３５から投影レンズ１９の入射面の対応部位に入射した走査光Ｌｓは、投影レンズ１９の入射面に等しい形状及び面積で入射する。なお、レンズ３５における走査光Ｌｓの出射面の面積と、各レンズ３５からの走査光Ｌｓが投影レンズ１９の入射面に入射する面積との比は、ｆ２：ｆ３となる。
【００４４】
投影レンズ１９に入射した走査光Ｌｓは、投影レンズ１９からは平行光（断面径を、増減することなく、一定に維持して進行する光）として、出射する。軸線Ａｃ上のアパーチャ３８の位置としての平面Ｌ７の位置は、平面Ｌ６から距離ｆ３離れている。この結果、投影レンズ１９からの平行光の走査光Ｌｓが平面Ｌ７上に生成する投影面の中心、形状及び大きさは、アパーチャ３８の中心（ポイントＱｃ）、形状及び大きさに一致する。こうして、レンズアレイ１８のレンズ３５を通過した走査光Ｌｓが絞り部２０により遮られることなく、アパーチャ３８を通過する。
【００４５】
図２は、測距装置１をＹ軸方向（鉛直方向）の上方から見た構成図であり、アパーチャ３８を順方向に通過する走査光Ｌｓ及び逆方向に通過する入射光Ｌｉは共に、各光束の水平方向の断面で示されている。軸線Ａｃに平行にアパーチャ３８を出入りする走査光Ｌｓ及び入射光Ｌｉが平面Ｌ７に生成する投影面のＸ軸方向の寸法は、それぞれＤｏ，Ｄｉとなる（Ｄｏ≦Ｄｉ）。
【００４６】
水平面内で軸線Ａｃに対して最大角で出射する走査光Ｌｓの傾斜角は、αとなる。したがって、水平方向の視野角は、２・αとなる。また、Ｄｉ＝ｆ３／ｆ２となる。これにより、レンズアレイ１８のレンズ３５を通過して来る走査光Ｌｓの全部がアパーチャ３８からの通過を許容されつつ、各レンズ３５を走査光Ｌｓとは逆方向に通過する背景光Ｌｂの光量を絞ることができる。
【００４７】
（逆進入射光及び逆進光）
測距領域２からアパーチャ３８へは入射光Ｌｉが入射する。走査光Ｌｓが測距領域２内の被測距物４に照射されないときは、入射光Ｌｉは、背景光Ｌｂのみとなる。走査光Ｌｓが測距領域２内の被測距物４に照射されたときは、入射光Ｌｉには、背景光Ｌｂの他に、被測距物４における走査光Ｌｓの反射光としての戻り光Ｌｒが含まれる。戻り光Ｌｒは、走査光Ｌｓと同一の光路を、逆方向に進んで、アパーチャ３８に入射する。
【００４８】
以下、各時刻の走査光Ｌｓの光路を走査光Ｌｓとは逆進してアパーチャ３８から来る入射光Ｌｉを「逆進入射光Ｌｉ」という。前述の逆進光は、逆進入射光Ｌｉのうち特にミラー部３１から光源１１の方へ出射した後の逆進入射光Ｌｉの進行部分を指している。実体は、逆進入射光Ｌｉと逆進光とは同一である。
【００４９】
アパーチャ３８から測距装置１内へ入射した入射光Ｌｉのうち、最終的に受光素子１５に入射する入射光Ｌｉは、逆進入射光Ｌｉのみとなる。理由は、光偏向器１６のミラー部３１において各時刻で軸線Ａｗの方に偏向される入射光Ｌｉは、該時刻で走査光Ｌｓが通過したレンズ３５を走査光Ｌｓとは逆方向に通過する入射光Ｌｉに限定されるからである。
【００５０】
逆進入射光Ｌｉは、ミラー部３１において軸線Ａｗの方へ偏向されて、出射する。前述したように、ミラー部３１から出射される逆進入射光Ｌｉを「逆進光」という。
【００５１】
逆進光は、窓付きミラー１３におけるミラー部３１側に反射面により進行方向を受光素子１５の方に変更される。集光レンズ１４は、窓付きミラー１３から入射して来る逆進光を、受光素子１５の受光面に集光するように、出射する。受光素子１５は、逆進光を受光し、逆進光の強度に応じた検知信号を出力する。
【００５２】
（測距装置の制御系）
制御部２５は、光源制御部４１、光源光検出部４２、戻り光検出部４３及び距離算出部４４を備える。光源制御部４１は、光源１１の点灯及び消灯を切り替えることにより、所定のパルス波形の出射光Ｌｏ（図４）を生成する。光源光検出部４２は、光源制御部４１の出力に基づいて出射光Ｌｏの変化を検出する。戻り光検出部４３は、受光素子１５の出力に基づいて入射光Ｌｉ（厳密には逆進光）の変化を検出する。距離算出部４４は、光源光検出部４２及び戻り光検出部４３の出力に基づいて測距装置１から被測距物４までの距離を算出する。
【００５３】
（測距方法）
図４は、被測距物４の測距に関係する検知信号を示す図である。図４では、光源１１が出射する出射光Ｌｏ、測距領域２から測距装置１に入射する逆進光、及び比較例の逆進光の強度の変化が示されている。光源１１が出射する出射光Ｌｏは、受光素子１５の検知信号で示されている。逆進光は、受光素子１５の検知信号で示されている。比較例とは、測距装置１から平行光生成レンズ１７及びレンズアレイ１８を除去して、光偏向器１６からの走査光Ｌｓをそのまま投影レンズ１９に入射する測距装置を意味する。図４の比較例の逆進光は、該比較例の受光素子１５の検知信号で示されている。
【００５４】
出射光Ｌｏには、周期Ｔｏで出現する出射パルス６１が含まれる。逆進光には、入射パルス６２が含まれる。入射パルス６２は、出射光Ｌｏの走査光Ｌｓが被測距物４に当たって測距装置１に戻って来たときの戻り光Ｌｒに相当し、逆進入射光Ｌｉに含まれる。
【００５５】
測距装置１から被測距物４までの距離Ｄｓは、出射パルス６１の立ち上り時刻ｔ１と入射パルス６２の立ち上り時刻ｔ２との時間差Ｔａ（飛行時間）に光速Ｃを掛けた値の１／２となる（Ｄｓ＝（Ｃ・Ｔａ）／２）。
【００５６】
逆進光には、背景光Ｌｂと戻り光Ｌｒとが含まれる。したがって、逆進光の強度Ｖｔは、背景光Ｌｂに相当する強度分Ｖｎと、走査光Ｌｓに相当する強度分Ｖｓとの和になる（Ｖｔ＝Ｖｎ＋Ｖｓ）。被測距物４までの距離は、出射パルス６１と入射パルス６２とに基づいて算出するので、Ｖｎはノイズ、Ｖｓは信号となる。この結果、ＳＮ比＝Ｖｓ／Ｖｎとなる。なお、Ｖｔの最大値は、受光素子１５の増幅部の出力飽和のために、入射パルス６２の検出時に飽和出力を越えないように、設定されている。
【００５７】
比較例では、Ｖｎは、投影レンズ１９を通過する背景光Ｌｂの全量に相当する値になる。これに対し、測距装置１では、Ｖｎは、投影レンズ１９を通過する背景光Ｌｂのうち、走査光Ｌｓの各時刻での出射方向とは向きが正反対の入射方向から入射して来る背景光Ｌｂのみとなる。この結果、測距装置１では、逆進光に含まれる背景光Ｌｂの相当分は、比較例の相当分に比して大幅に減少する。これにより、測距装置１におけるＳＮ比は、比較例に比して大幅に改善される。
【００５８】
このように、測距装置１は、単一の受光素子１５を用いて、広視野角（広画角）及び高ＳＮ比を実現することができる。
【００５９】
（変形例）
測距装置１の光偏向器１６は、二次元走査型の光偏向器となっている。本発明では、光偏向器として一次元走査型の光偏向器を採用することもできる。この場合、レンズアレイ１８における複数のレンズ３５は、縦横の二次元のマトリクスの配列でなく、光偏向器１６におけるミラー部３１の一次元の振れ方向に対応する方向に沿って一列に揃えられて配置される。
【００６０】
測距装置１では、第１光学素子としての平行光生成レンズ１７、第２光学素子としてのレンズアレイ１８、及び第３光学素子としての投影レンズ１９は、いずれもレンズとなっている。本発明では、第１光学素子、第２光学素子及び第３光学素子の少なくとも１つを、反射鏡で構成することも可能である。第２光学素子としてのレンズアレイ１８を反射鏡の光学素子にする場合には、第２光学素子の光学体は、反射鏡体となる。
【００６１】
測距装置１の光偏向器１６は、圧電アクチュエータによりミラー部を軸線の回りに正逆転させる形式となっている。本発明は、このような光偏向器１６に代えて、ポリゴンミラー（polygon mirror）を光偏向器として用いることもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・測距装置、２・・・測距領域、４・・・被測距物、１１・・・光源、１５・・・受光素子、１６・・・光偏向器、１７・・・平行光生成レンズ（第１光学素子）、１８・・・レンズアレイ（第２光学素子）、１９・・・投影レンズ（第３光学素子）、３１・・・ミラー部、３５・・・レンズ（光学体）、３８・・・アパーチャ（絞り部）、４４・・・距離算出部、Ｌｂ・・・背景光、Ｌｉ・・・入射光、Ｌｏ・・・出射光、Ｌｒ・・・戻り光、Ｌｓ・・・走査光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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