JP2015148589A - 受光装置および光学距離測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学距離測定装置1においては、物標に対して光波を照射する投光部10と、投光部10の光軸とは異なる軸上に配置された受光レンズ21を有し、この受光レンズ21を介して入射される光波の物標による反射光を受光する受光部20と、を備えている。受光部20において、受光レンズ21を介して入射された反射光を検出する光検出部(減衰部22および受光素子23〜25)は、光波を反射する物標までの距離に応じて反射光の結像する位置が変化し、遠距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度が、近距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度よりも高感度に設定されている。
【選択図】図2
Description
[第1実施形態]
[本実施形態の構成]
本発明が適用された光学距離測定装置1は、例えば乗用車等の車両に搭載され、レーザ光等の光波を物標に向けて照射し、この反射光を受光するタイミングに基づいて物標までの距離および物標の位置を検出する装置である。詳細には、光学距離測定装置1は、図1に示すように、駆動部5と、投光部10と、信号処理部15と、受光部20と、を備えている。
信号処理部15は受光部20によって得られた反射光の出力波形に従って物標までの距離とその方向を特定する。
ここで、前述のように投光部10および受光部20は所定距離Sだけ隔てて配置されているため、投光部10によるレーザ光(送信ビーム)が物標50により反射され、反射光として受光部20に入射される際には、視差θが生じることになる。この視差θは、図3(a)に示すように、物標50までの距離が比較的小さい場合(θ1)に比較的大きくなり、図3(b)に示すように、物標50までの距離が比較的大きい場合(θ2)に比較的小さくなる。
このように視差θが物標50までの距離によって変化するため、図4(a)に示すよう
に、受光レンズ21を介して入射される反射光は、視差θに応じて結像される位置が変化する。具体的には、物標50までの距離が無限大である場合の視差θが0であるとすると、y=f・tanθと表現できる。なお、fは受光レンズ21の焦点距離を示す。
以上のように詳述した光学距離測定装置1においては、物標に対して光波を照射する投光部10と、投光部10の光軸とは異なる軸上に配置された受光レンズ21を有し、この受光レンズ21を介して入射される光波の物標による反射光を受光する受光部20と、光波が照射されてから反射光を受光するまでの時間に基づいて物標までの距離を演算する信号処理部15と、を備えている。
しまっていることが分かる。すなわち、減衰部22を備えていない構成では、物標[B]50bを検出することが困難になる可能性があることが分かる。
このような光学距離測定装置1によれば、減衰部22が受光素子23に接触して配置されているので、予期しない反射光の屈折や乱反射等の不具合を抑制することができる。
次に、別形態の光学距離測定装置について説明する。本実施形態(第2実施形態)では、第1実施形態の光学距離測定装置1と異なる箇所のみを詳述し、第1実施形態の光学距離測定装置1と同様の箇所については、同一の符号を付して説明を省略する。
次に第3実施形態の光学距離測定装置について説明する。
第3実施形態の光学距離測定装置においては、図10(a)に示すように、結像位置に応じて感度が異なる受光素子60aを備えている。また、受光素子60aは、半導体を積層した構造を有しており、半導体に含まれる不純物層であるP+層61aの厚さが結像位置に応じて異なるよう設定されている。
次に第4実施形態の光学距離測定装置について説明する。
第4実施形態の光学距離測定装置においては、図11(a)に示すように、受光素子60bは、半導体を積層した構造を有しており、半導体に含まれる不純物層であるP+層61bおよびN+層63bにおける不純物の濃度が結像位置に応じて異なるよう設定されている。本実施形態のP+層61bおよびN+層63bは、均一の厚みを有するものの、P+層61bおよびN+層63bにおけるドナーやアクセプタ等の不純物の濃度が、不均一に構成されている。
[第5実施形態]
次に第5実施形態の光学距離測定装置について説明する。
上記第5実施形態では、電極75a、76aを、N+層71における遠距離結像位置23b側、およびP+層74における近距離結像位置23a側に配置したが、結像位置に応じて電界強度が異なるように配置されていれば、どのような位置に配置されていてもよい。
本発明は、上記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、上記の実施形態
の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。また、上記の実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、各請求項に係る発明の理解を容易にする目的で使用しており、各請求項に係る発明の技術的範囲を限定する意図ではない。
また、減衰部としては、光学フィルタに換えて、偏光板、電気光学素子、磁気光学素子等を採用してもよい。例えば減衰部として偏光板を採用する場合には、結像位置y=0に近づくにつれて透過率が高くなるようにすればよい。
本実施形態における投光部10は本発明でいう照射手段に相当し、本実施形態における信号処理部15は本発明でいう距離演算手段に相当する。また、本実施形態における受光部20は本発明でいう受光装置、受光手段に相当し、本実施形態における減衰部22、受光素子23〜25、60a、60b、70a、70b、70cは本発明でいう光検出部に相当する。
Claims (11)
- 受光レンズ(21)を備え該受光レンズの中心軸とは異なる軸上から照射された光波の反射光を受光する受光装置(20)であって、
前記受光レンズを介して入射された反射光を検出する光検出部(22,23〜25、60a、60b、70a、70b、70c)を備え、
前記光検出部は、前記光波を反射する物標までの距離に応じて反射光の結像する位置が変化し、遠距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度が、近距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度よりも高感度に設定されていること
を特徴とする受光装置。 - 請求項1に記載の受光装置おいて、
前記光検出部は、前記結像位置が無限遠点に位置する物標に対応する結像位置に近づくにつれて、反射光の受光感度がより高感度に設定されていること
を特徴とする受光装置。 - 請求項1または請求項2に記載の受光装置において、
前記光検出部は、
前記結像位置に配置された受光素子(23〜25)と、
前記受光素子のうちの近距離の物標による反射光が結像する結像位置に入射される反射光を減衰させる減衰部(22)と、
を備えたことを特徴とする受光装置。 - 請求項3に記載の受光装置において、
前記減衰部は、前記受光素子に接触して配置されていること
を特徴とする受光装置。 - 請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の受光装置において、
前記光検出部は、前記結像位置に応じて配置された複数の受光素子を備え、
前記複数の受光素子は、無限遠点に位置する物標に対応する結像位置に近づくにつれてより高感度な素子を備えていること
を特徴とする受光装置。 - 請求項1または請求項2に記載の受光装置おいて、
前記光検出部は、前記結像位置に応じて感度が異なる受光素子(60a、60b、70a、70b、70c)を備えていること
を特徴とする受光装置。 - 請求項6に記載の受光装置において、
前記受光素子は、半導体を積層した構造を有しており、半導体に含まれる不純物層(61a)の厚さが前記結像位置に応じて異なること
を特徴とする受光素子。 - 請求項6または請求項7に記載の受光装置において、
前記受光素子は、半導体を積層した構造を有しており、半導体に含まれる不純物層(61b、63b)における不純物の濃度が前記結像位置に応じて異なること
を特徴とする受光装置。 - 請求項6〜請求項8の何れか1項に記載の受光装置において、
前記受光素子は、バイアス電圧の印加により感度が変更可能な構造を持つ素子であり、バイアス電圧を印可するための電極(75a、76a、76b、76c)が、前記結像位置に応じて電界強度が異なるように配置されていること
を特徴とする受光装置。 - 請求項9に記載の受光装置において、前記電極は、前記受光素子の受光面における遠距離の物標による反射光が結像する結像位置側、および前記受光面の裏側の面における近距離の物標による反射光が結像する結像位置側に配置されていること
を特徴とする受光装置。 - 物標からの反射光に基づいて物標までの距離を測定する光学距離測定装置(1)であって、
物標に対して光波を照射する照射手段(10)と、
前記照射手段の光軸とは異なる軸上に配置された受光レンズ(21)を有し、該受光レンズを介して入射される前記光波の物標による反射光を受光する受光手段(20)と、
前記光波が照射されてから前記反射光を受光するまでの時間に基づいて物標までの距離を演算する距離演算手段(15)と、
を備え、
前記受光手段は、請求項1〜請求項10の何れか1項に記載の受光装置として構成されていること
を特徴とする光学距離測定装置。
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