JP7367577B2 - 光学装置及び測距装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置及び測距装置に関する。

今日において、広角度の視野領域内に存在する物体（対象物）までの距離を測定する測距装置が知られている。この測距装置は、光源及び回転ミラー等の光走査機構を有する投光部と、集光レンズ及び受光素子等を有する受光部とを備える。測距装置は、光源からの光を光走査機構で偏向して対象物に投光することで、視野領域内を参照光として走査する。そして、測距装置は、視野領域内に存在する対象物に、投光した光が反射して受光素子で観測されるまでの時間を計測し、計測した時間に基づいて対象物までの距離を計算する（Time of Flight方式）。

また、他の測距装置としては、光源からの参照光を、投光レンズを介して視野領域内の対象物に照射し、対象物から反射される反射光を、ＣＣＤ（Charge coupled device）イメージセンサ、又は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の二次元受光素子で受光して、対象物までの距離を測定する測距装置も知られている。

他の測距装置の場合、二次元画像の各画素に対応する受光素子でそれぞれ受光した光に基づいて、対象物の複数の測定点までの距離を同時に算出でき、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。

また、特許文献１（特許第６１２３１６３号公報）には、対象物までの距離を計測する目的で、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）を測定する技術が開示されている。

しかし、従来の測距装置及び特許文献１の技術の場合、例えば全天球領域等の広範囲の撮像を可能とするには、多数の投受光系が必要となる問題があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、一対の投受光系で広範囲の撮像を可能とした光学装置及び測距装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、投光部及び受光部が並設された投受光系を一対備え、各投受光系は、非測定面部同士が相対向するように筐体に配置され、非測定面部同士を相対向させた状態の各投受光系を二次元平面上で見た場合に、一方の投受光系の投光部及び受光部と、他方の投受光系の投光部及び受光部は、点対称の位置関係となるように筐体に配置されており、各投光部の投光範囲を合わせた全投光範囲が、各受光部の受光範囲を合わせた全受光範囲に相当するように、各投光部の投光範囲の割合及び各受光部の受光範囲の割合がそれぞれ調整されていることを特徴とする。

本発明によれば、一対の投受光系で広範囲の撮像を可能とすることができるという効果を奏する。

図１は、第１の実施の形態となる距離計測装置の基本的な構成を示すブロック図である。 図２は、ＴＯＦ方式による距離計測動作を説明するためのタイミングチャートである。 図３は、投受光装置の上面図である。 図４は、投受光装置を構成する一対の投受光系を示す図である。 図５は、投受光装置の側面図である。 図６は、第１の投受光系及び第２の投受光系の光学構成を示す図である。 図７は、第２の実施の形態の距離計測装置に設けられている投受光装置の側面図である。 図８は、第３の実施の形態の距離計測装置に設けられている投受光装置の第１の投受光系及び第２の投受光系の光学構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、実施の形態の距離計測装置の説明をする。

（概要）
実施の形態の距離計測装置は、参照光を投光する投光系と、その参照光が対象物で反射された反射光を受光する受光系に半天球領域以上の画角を備えたレンズ群（例えば、魚眼レンズ）を使用し、投光部と受光部の測定面側が同じ方向になるように、同一平面上に配置された略半天球領域の空間を測定可能な空間距離測定部（第１投受光系１ａ又は第２の投受光系１ｂ）を構成する。

この空間距離測定部では、投光部から射出した参照光の投射画角の一部が受光部の魚眼レンズによって遮られ、また、受光部の受光画角の一部も投光部の魚眼レンズによって遮られる。このため、１組の投受光系では、半天球全域を測定することは困難となる。従って、２つの空間距離測定部を配置して用いても全天球測距を可能とすることは困難となる。

このようなことから、第１の実施の形態の距離計測装置は、２つの空間距離測定部（第１投受光系１ａ及び第２の投受光系１ｂ）の非測定面同士が互いに対向するように配置し、かつ、各空間距離測定部の投光部と受光部とが互いに点対称になるように配置する。

これにより、一方の面における投光部の非投光領域（遮られる画角領域）を、他方の面の投光領域で補填でき、また、一方の面の受光部の非受光領域（遮られる画角領域）を他方の面の受光領域で補填できる。このため、投光部と受光部を必要以上に増設することなく、全天球空間（３６０度空間）の対象物までの距離を同時に測定可能な距離計測装置を簡素な構成で実現できる。

［第１の実施の形態］
（距離計測装置の構成）
図１は、第１の実施の形態となる距離計測装置の基本的な構成を示すブロック図である。この距離計測装置は、一例としてＴＯＦ（Time of Flight）方式で測距を行う距離計測装置となっている。距離計測装置は、略１８０度の視野領域内における測距の対象物までの距離を測定する。そして、距離計測装置は、測定した対象物の各部までの距離を、例えば色で区別して示す距離画像を生成して出力する。

距離計測装置は、投受光装置１、発光制御部２、投光部１２、受光部１３、受光制御部１０、距離計算部７、画像処理部８及びＣＰＵ（Center Processing Unit）２６を有している。投光部１２及び受光部１３は、一つの投受光系を形成している。後述するが、第１の実施の形態の距離計測装置の場合、投受光装置１は、この投受光系を一対有している。すなわち、第１の実施の形態の距離計測装置は、投光部１２及び受光部１３を備えた第１の投受光系１ａと、後述する投光部１４及び受光部１５を備えた第２の投受光系１ｂとを備えている。

投光部１２（及び投光部１４）は、光源部３及び投光光学系４を備えている。光源部３としては、複数のレーザ発光部を備えた面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）を用いることができる。発光制御部２は、光源部３の各レーザ光の点灯制御、消灯制御及び発光量の調整制御を行う。面発光レーザの複数の発光部から出射されたレーザ光は、レンズ郡からなる投光光学系４を介して、隣接する照射領域との間でのみ照射領域が重なるように対象物に照射される。なお、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の代りに、端面レーザダイオード（ＬＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いてもよい。

受光部１３（及び受光部１５）は、レンズ郡を備えた受光光学系５及び受光部（ＴＯＦセンサ）６を有する。受光部６は、例えば０度の位相の位相信号及び１８０度の位相の位相信号等のように、所定の位相差を有する位相信号を記憶するための、第１の受光部６ａ及び第２の受光部６ｂを有している。

対象物で反射された光（反射光）は、受光光学系５を介して受光部６に照射される。受光部６は、第１の受光部６ａ及び第２の受光部６ｂにより、異なる位相のタイミングで反射光を受光し、各位相の位相信号を、距離計算部７に供給する。受光制御部１０は、このような受光部６における反射光の受光制御を行う。

距離計算部７は、各位相の位相信号に基づいて、対象物までの距離を計算し、この計算結果となる距離データを画像処理部８へ供給する。

画像処理部８は、距離データに基づき対象物の画像の色相を変えるカラー化処理を施した距離画像を生成する。この距離画像は、例えば外部の表示装置（ディスプレイ）に出力されて表示される。ユ－ザは、カラー化された距離画像を見ることで、対象物までの距離及び形状を容易に認識できる。なお、距離画像を生成する際に行う画像処理は、例えば明度又はコントラスト等を変える画像処理でもよい。

ＣＰＵ２６は、このような距離計測装置の全体の動作を制御する。

（ＴＯＦ方式による距離計測動作）
図２は、ＴＯＦ方式による距離計測動作を説明するためのタイミングチャートである。このうち、図２（ａ）は、対象物に対する投光時間を示し、図２（ｂ）は、対象物からの反射光の受光時間を示す。また、図２（ｃ）及び図２（ｄ）は、受光部６の第１の受光部６ａ及び第２の受光部６ｂの受光時間（電荷蓄積時間）をそれぞれ示している。

ＴＯＦ方式では、図２（ａ）に示す投光時刻、及び、図２（ｂ）に示す受光時刻の時間差により距離を算出する。すなわち、光源部３から対象物に照射された光の反射光は、対象物までの距離に応じて、投光のタイミングから時間φだけ遅れて受光部（ＴＯＦセンサ）６で受光される。光源部３からの照射光としては、例えば赤外線光が用いられる。

第１の受光部６ａは、光源部３が対象物に照射光を照射している間隔で受光を行う。第２の受光部６ｂは、第１の受光部６ａの受光が終了した時刻から、第１の受光部６ａと同じ間隔で受光を行う。これにより、第１の受光部６ａは、図２（ｂ）に示す前半の受光時間分の電荷を蓄積し（図２（ｃ）の斜線部分を参照）、第２の受光部６ｂは、図２（ｂ）に示す後半の受光時間分の電荷を蓄積する（図２（ｄ）の斜線部分を参照）。

距離計算部７は、受光部６ａで蓄積された電荷と、受光部６ｂで蓄積された電荷との比率（各位相信号の差分）に基づいて、反射光が受光されるまでの時間差φ［sec］を求めると共に、光の速度ｃ［ｍ／ｓ］を用いて、対象物までの距離を算出する。

対象物までの距離ｄ［ｍ］は、以下の数式に基づいて算出される。

ｄ［ｍ］＝（ｃ［ｍ／ｓ］）×（φ［ｓ］／２）

（投受光装置の構成）
次に、第１の実施の形態となる距離計測装置に設けられている投受光装置１の説明をする。図３は、投受光装置１の上面図、図４は、投受光装置１を構成する一対の投受光系をそれぞれ示す図である。このうち、図４（ａ）は、第１の投受光系１ａの正面図であり、図４（ｂ）は、第２の投受光系２ａの正面図である。また、図５は、投受光装置１の側面図である。

図３～図５に示すように、投受光装置１は、対となる第１の投受光系１ａ及び第２の投受光系１ｂを、非測定面部同士が相対向するように筐体９に設けて形成されている。なお、「非測定面部」は、各投受光系１ａ、１ｂの、投光及び受光を行わない側の面部である。換言すると、第１の投受光系１ａ及び第２の投受光系１ｂは、互いの背面部同士が相対向するように筐体９に設けられている。

第１の投受光系１ａに対しては、図４（ａ）に示すように、上側に受光部１３が設けられ、下側に投光部１２が設けられている。これに対して、第２の投受光系１ｂに対しては、図４（ｂ）に示すように、上側に投光部１４が設けられ、下側に受光部１５が設けられている。

すなわち、非測定面部同士を相対向させた状態の第１の投受光系１ａ及び第２の投受光系１ｂを二次元平面上で見た場合に、図５に示すように第１の投受光系１ａの投光部１２及び受光部１３と、第２の投受光系１ｂの投光部１４及び受光部１５は、対象点９を中心とした点対称の位置関係となるように筐体９に配置されている。

また、各投光部１２、１４の投光範囲を合わせた全投光範囲が、各受光部１３、１５の受光範囲を合わせた全受光範囲に相当するように、各投光部１２、１４の投光範囲の割合及び各受光部１３、１５の受光範囲の割合がそれぞれ調整されている。

具体的には、図５に示すように、第１の投受光系１ａの投光部１２の投光範囲（投影画角）は、１８０度以上の投光範囲となっており、受光部１３の受光範囲（受光画角）は、１８０度以上の受光範囲となっている。同様に、第２の投受光系１ｂの投光部１４の投光範囲（投影画角）は、１８０度以上の投光範囲となっており、受光部１５の受光範囲（受光画角）は、１８０度以上の受光範囲となっている。

図３に実線で示す投光範囲４９は、第２の投受光系１ｂの投光部１４における、地面に対して水平方向の投光範囲を示し、図３に点線で示す受光範囲５０は、第１の投受光系１ａの受光部１３における、地面に対して水平方向の受光範囲を示している。各投光部１２、１４の投光範囲を１８０度以上の投光範囲とし、各受光部１３、１５の受光範囲を１８０度以上の受光範囲とすることで、この図３に示すように地面に対して水平方向に３６０度の撮像範囲を実現することができる。

また、図５に実線で示す投光範囲５１は、第１の投受光系１ａの投光部１２における、地面に対して垂直方向の投光範囲を示し、点線で示す受光範囲５２は、第１の投受光系１ａの受光部１３における、地面に対して垂直方向の受光範囲を示す。また、図５に実線で示す投光範囲５３は、第２の投受光系１ｂの投光部１４における、地面に対して垂直方向の投光範囲を示し、点線で示す受光範囲５４が、第２の投受光系１ｂの受光部１５における、地面に対して垂直方向の受光範囲である。各投光部１２、１４の投光範囲を１８０度以上の投光範囲とし、各受光部１３、１５の受光範囲を１８０度以上の受光範囲とすることで、この図５に示すように地面に対して垂直方向に３６０度の撮像範囲を実現することができる。

図６は、第１の投受光系１ａ及び第２の投受光系１ｂの光学構成を示す図である。この図６に示すように、各投光部１２、１４は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を備える光源部３が設けられたＶＣＳＥＬ基板２５を有する。また、各投光部１２、１４は、１８０度以上の投光範囲（画角領域）にレーザ光を投射可能とする魚眼レンズ等の広角レンズを備えた広角レンズ郡４０と、ＶＣＳＥＬ基板２５からのレーザ光を広角レンズ郡４０に導光する投光レンズ群４１とを有する。

また、図６に示すように、各受光部１３、１５は、受光部（ＴＯＦセンサ）６が設けられたＴＯＦ基板２４を有する。また、各受光部１３、１５は、１８０度以上の受光範囲（受光画角）からの反射光を集光する魚眼レンズ等の広角レンズを備えた広角レンズ郡４２と、広角レンズ群４２で集光された反射光を、受光部（ＴＯＦセンサ）６に導光する受光レンズ群４３とを有する。

（投受光装置の投受光動作）
このような投受光装置１は、上述のように第１の投受光系１ａの投光部１２及び受光部１３の位置と、第２の投受光系１ｂの投光部１４及び受光部１５の位置とが対称点１９を中心とした点対象配置になっている。このような配置とすることで、図３に示すように、投光部１４から投光された光により、地面に対して水平方向の３６０度空間においては遮光されること無く投光範囲４９を形成する。この投光範囲からの反射光を、受光範囲４９の受光部１５で受光することができる。

同様に、投光部１２から投光された光により、地面に対して水平方向の３６０度空間においては遮光されることが無い投光範囲を形成する。この投光範囲からの反射光を、受光部１３で受光することができる。

一方、地面に対して垂直方向の３６０度空間においては、図５に示すように、第１の投受光系１ａの投光部１２の投光範囲５１の一部は、受光部１３によって遮光される。しかし、この投光部１２の遮光領域は、第２の投受光系１ｂの投光部１２の投光範囲５３により補填される。

同様に、地面に対して垂直方向の３６０度空間においては、図５に示すように、第２の投受光系１ｂの投光部１４の投光範囲５３の一部は、受光部１５によって遮光される。しかし、この投光部１４の遮光領域は、第１の投受光系１ａの投光部１４の投光範囲５１により補填される。

また、地面に対して垂直方向の３６０度空間においては、第１の投受光系１ａの受光部１３の受光範囲５２が、投光部１２によって遮光される。しかし、第２の投受光系１ｂの受光部１５の受光範囲５４により、受光部１３の遮光領域が補填される。

同様に、地面に対して垂直方向の３６０度空間においては、第２の投受光系１ｂの受光部１５の受光範囲５４が、投光部１４によって遮光される。しかし、第１の投受光系１ａの受光部１３の受光範囲５２により、受光部１５の遮光領域が補填される。

このように、第１の投受光系１ａの投光部１２及び第２の投受光系１ｂの投光部１４、第１の投受光系１ａの受光部１３及び第２の投受光系１ｂの受光部１５を、それぞれ点対称に配置する。これにより、一方の投受光系における投光部の遮光領域（非投光領域）を、他方の投受光系の投光領域で補填することができる。また、一方の投受光系の受光部の遮光領域（非受光領域）を、他方の投受光系の受光領域で補填することができる。

（第１の実施の形態の効果）
このように、第１の実施の形態の距離計測装置は、一対の投受光系１ａ、１ｂによる簡易な構成で、全天球空間（３６０度空間）の対象物までの距離を同時に測定可能とする距離計測装置を実現できる。一対の投受光系１ａ及び１ｂで実現できるため、必要とする投受光系の数を最小限にすることができ、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。

また、全天球領域の測距を行う場合、光源から射出される光が遮光されることなく、また、その照射領域を撮像するには、複数の投光部と複数の受光部が必要になり、距離計測装置が大型化する問題があった。

しかし、第１の実施の形態の距離計測装置は、一対の投受光系１ａ、１ｂのうち、一方の投光部の投光領域の欠損を、他方の投光部の投光領域が補い、一方の受光部の受光領域の欠損を、他方の受光部の受光領域で補うようになっている。このため、少ない部品点数で、全天球空間（３６０度空間）を測距可能な距離計測装置を実現でき、距離計測装置を小型化することができる。

また、多数の投受光系で構成される距離計測装置の場合、測距を完了するまでに、「投受光系の数×一つの投受光系が必要とする測距時間」の時間を要するため、測距を完了するまでに長時間を要する。この問題は、半天球領域以上の領域の全ての対象物の距離情報を取得する場合、より顕著となる。

しかし、第１の実施の形態の距離計測装置の場合、一対の投受光系１ａ、１ｂの撮像時間で、全天球領域の全ての対象物に対する測距を完了することができる。このため、測距に要する時間を大幅に短縮化することができる。

また、従来の距離計測装置に設けられる光走査装置は、ロータを介したモータによって駆動されるため、回転に伴う騒音と可動部の信頼性が懸念される問題もあった。

しかし、第１の実施の形態の距離計測装置の場合、可動部が不要な構成にすることができることで、回転に伴う騒音を防止でき、また、可動部の耐久性を向上させることができる。

なお、投光部１２の投光範囲を例えば２７０度とし、投光部１４の投光範囲を９０度とする等のように、投光部１２及び投光部１４が、所定の割合で投光範囲を分担してもよい。同様に、受光部１３の受光範囲を例えば１２０度とし、受光部１５の受光範囲を１４０度とする等のように、受光部１３及び受光部１５が、所定の割合で受光範囲を分担してもよい。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態の距離計測装置の説明をする。この第２の実施の形態の距離計測装置は、第１の投受光系１ａの投光部１２と受光部１３との間に、投光部１２から受光部１３に直接入射する光を遮光するための遮光壁を設け、第２の投受光系１ｂの投光部１４と受光部１５との間に、投光部１４から受光部１５に直接入射する光を遮光するための遮光壁を設けた例である。この点が、第１の実施の形態及び第２の実施の形態の差異となる。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。

図７は、第２の実施の形態の投受光装置１の側面図である。この図７に示すように、第１の投受光系１ａの投光部１２と受光部１３との間に、投光部１２から受光部１３に直接入射する光を遮光するための遮光壁２７が設けられている。また、第２の投受光系１ｂの投光部１４と受光部１５との間に、投光部１４から受光部１５に直接入射する光を遮光するための遮光壁２７が設けられている。

投光部１２の投光範囲は１８０度以上あるため、投光部１２から出射された光の一部は、直接的に受光部１３に入射し、ノイズ光となって測距に不具合を生ずるおそれがある。同様に、投光部１４から出射された光の一部は、直接的に受光部１５に入射し、ノイズ光となって測距に不具合を生ずるおそれがある。

しかし、この第２の実施の形態のように、投光部１２と受光部１３の間に遮光壁２７を設け、投光部１４と受光部１５の間に遮光壁２７を設けることで、受光部１３及び受光部１５に対するノイズ光の入射を防止できる。このため、全天球空間（３６０度空間）において、安定性の高い正確な測距を可能とすることができる他、上述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態の距離計測装置の説明をする。この第３の実施の形態の距離計測装置は、測距用の距離画像と共に、ＲＧＢ（赤、緑、青）のカラー画像も取得可能とした例である。この点が、上述の各実施の形態と第３の実施の形態との差異となる。このため、以下、差異の説明のみ行い、重複説明は省略する。

図８は、第３の実施の形態の距離計測装置に設けられている投受光装置１の側面図である。この第３の実施の形態においても、投受光装置１は、上述と同様に一対の投受光系１ａ、１ｂを有しているが、受光部１３及び受光部１５が、ＴＯＦ方式による測距の他、可視光（自然光）に基づくカラー画像の撮像も可能となっている。

具体的には、受光部１３は、ＴＯＦ基板２４及び受光部（ＴＯＦセンサ）６と共に、魚眼レンズ等の広角レンズ群４２、赤外光受光系４３ａ、可視光受光系４３ｂ、プリズム２８、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）基板２９、及び、ＣＭＯＳセンサ３０を有する。なお、受光部１５の構成も、この受光部１３の構成と同じ構成である。

広角レンズ群４２は、光源３から出射された赤外線光の反射光の他、可視光を集光する。プリズム２８は、赤外線光を透過して、可視光を反射する反射膜２８ａを有している。このため、広角レンズ群４２で集光された光のうち、赤外線光は、プリズム２８の反射膜２８ａを透過し、赤外光受光系４３ａを介して受光部（ＴＯＦセンサ）６に照射される。これにより、上述のように対象物までの距離が算出される。

これに対して、広角レンズ群４２で集光された光のうち、可視光は、プリズム２８の反射膜２８ａにより反射され、可視光受光系４３ｂを介してＣＭＯＳ基板２９のＣＭＯＳセンサ３０に照射される。これにより、ＣＭＯＳセンサ３０により、自然光によるカラー画像を撮像することができる。

また、赤外光受光系４３ａ及び可視光受光系４３ｂは、同じ光学部品で形成されている。

このような第３の実施の形態の場合、受光部６のＴＯＦセンサで取得した点郡データでは把握困難であった、高精細でカラー化された対象物の状況等を把握可能とすることができる他、上述の各実施の形態と同じ効果を得ることができる。

また、第３の実施の形態の場合、図８に示すように、受光部１３と受光部１５は、広角レンズ群４２及びプリズム２８が、赤外光受光系及び可視光受光系の共通光学部品となっている。また、広角レンズ群４２及びプリズム２８の反射膜２８ａまでの光軸が、赤外光受光系及び可視光受光系で同一の光軸となっている。このため、赤外光受光系及び可視光受光系にそれぞれ一つずつ必要となる広角レンズ群４２を一つに削減することができる。また、赤外光受光系及び可視光受光系でそれぞれ必要となる２つの光路スペースも、広角レンズ群４２及びプリズム２８の反射膜２８ａまでの間、一つの光路スペースとすることができる。

このため、光学部品及び光路の設置スペースを削減でき、投受光装置１の小型化を通じて、距離計測装置を小型化できる。特に、広い設置スペースが必要となる魚眼レンズ等の広角レンズ群４２を共通光学部品とすることができるため、設置スペースを大きく削減できる。

また、赤外光受光系４３ａ及び可視光受光系４３ｂを、同じ光学部品で形成することで、光学部品とその付帯部品の種類の削減も可能となり、装置の低コスト化に寄与することができる。さらに、組み立て工数も削減できるため、生産性の向上も図ることができる。

最後に、上述の各実施の形態は、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。この新規な各実施の形態は、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。また、各実施の形態及び各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。

１ 投受光装置
１ａ 第１の投受光系
１ｂ 第２の投受光系
２ 発光制御部
３ 光源部（ＶＣＳＥＬ）
４ 投光光学系
５ 受光光学系
６ 受光部（ＴＯＦセンサ）
６ａ 第１の受光部
６ｂ 第２の受光部
７ 距離計算部
８ 画像処理部
９ 投受光装置の筺体
１０ 受光制御部
１２ 第１の投受光系の投光部
１３ 第１の投受光系の受光部
１４ 第２の投受光系の投光部
１５ 第２の投受光系の受光部
１９ 対称点
２４ ＴＯＦ基板
２５ ＶＣＳＥＬ基板
２６ ＣＰＵ
２７ 遮光壁
２８ プリズム
２８ａ 反射膜
２９ ＣＭＯＳ基板
３０ ＣＭＯＳセンサ
４０ 広角レンズ郡
４１ 投光レンズ群
４２ 広角レンズ郡
４３ 受光レンズ群
４３ａ 赤外光受光系
４３ｂ 可視光受光系

特許第６１２３１６３号公報

Claims (7)

1. 第１の投光部及び第１の受光部を有する第１の投受光系と、第２の投光部および第２の受光部を有する第２の投受光系と、を備える光学装置であって、
   前記第１の投受光系と前記第２の投受光系とは、非測定面部同士が相対向するように筐体に配置され、
   非測定面部同士を相対向させた状態の前記第１の投受光系と前記第２の投受光系とを二次元平面上で見た場合に、一前記第１の投光部は前記第２の投光部と、前記第１の受光部は前記第２の受光部と、それぞれ互いに点対称の位置関係となるように前記筐体に配置されており、
   前記第１の投光部と前記第２の投光部の投光範囲を合わせた全投光範囲が、前記第１の受光部と前記第２の受光部の受光範囲を合わせた全受光範囲に相当すること
   を特徴とする光学装置。
2. 前記第１の投受光系の前記第１の投光部及び前記第１の受光部の間には前記第１の投光部から直接入射する第１の遮光壁が、及び、前記第２の投受光系の前記第２の投光部及び前記第２の受光部の間には前記第２の投光部から直接入射する光を遮光する第２の遮光壁が、それぞれ設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記第１の受光部は、
   広角レンズと、前記広角レンズを介して入射される光を第１の光及び第２の光に分光するビームスプリッタとを備えた共通光学系と、
   前記ビームスプリッタからの前記第１の光を、前記第１の受光部に導光する第１の光学系と、
   前記ビームスプリッタからの前記第２の光を、前記第２の受光部に導光する第２の光学系と、を備え、
   前記第１の光学系及び前記第２の光学系は、同じ光学素子構成で形成されていること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学装置。
4. 前記ビームスプリッタは、前記第１の光として赤外線光を前記第１の受光部に導光し、前記第２の光として可視光を前記第２の受光部に導光すること
   を特徴とする請求項３に記載の光学装置。
5. 前記第２の受光部は、
   広角レンズと、前記広角レンズを介して入射される光を第１の光及び第２の光に分光するビームスプリッタとを備えた共通光学系と、
   前記ビームスプリッタからの前記第１の光を、前記第１の受光部に導光する第１の光学系と、
   前記ビームスプリッタからの前記第２の光を、前記第２の受光部に導光する第２の光学系と、を備え、
   前記第１の光学系及び前記第２の光学系は、同じ光学部品構成で形成されていること
   を特徴とする請求項４に記載の光学装置。
6. 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と、
   前記光学装置で受光された光に基づいて、それぞれ所定分位相が異なる位相画像を生成すると共に、各前記位相画像に基づいて、対象物との間の距離を計算する距離計算部と、
   計算された前記対象物との間の距離に基づいて、前記対象物との間の距離に対応する距離画像を生成する画像処理部と、
   を有する測距装置。
7. 前記第１の投光部と前記第２の投光部とを同時に発光制御する発光制御部と、
   前記第１の受光部と前記第２の受光部とを同時に受光制御する受光制御部と、をさらに備えること
   を特徴とする請求項６に記載の測距装置。

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