JP2017054017A - 拡散板及び該拡散板を備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビーム径と、レンズの基礎配置やレンズの頂点の位置のずらし量との関係性を定めることで、干渉縞を低減できることに加えて、所望の照射範囲内における配光むらを低減して均一性も高める。【解決手段】各レンズの頂点位置は仮想の基礎配置４からランダムにずらして配置され、基礎配置４は、行方向及び列方向に仮想配置され、複数のレンズの頂点３１０のそれぞれの基準位置となる複数の格子点４０と、複数の格子点４０のうち行方向に隣り合う二つの格子点間を結ぶ第一格子線４１と、該第一格子線４１に対し直交し、且つ複数の格子点４０のうち列方向に隣り合う二つの格子点間を結ぶ第二格子線４２とを含み、第一，第二格子線４１，４２の方向は、入射される光の第一，第二方向のビーム径の径方向に合わせられ、第一格子線４１の長さは、前記第一方向のビーム径よりも短く、第二格子線４２の長さは、前記第二方向のビーム径の長さよりも短い。【選択図】図２

Description

本発明は、被写体に対してレーザ光を画角内に拡散照射するための拡散板及び該拡散板を備えた撮像装置に関する。

この種の撮像装置には、従来より、多数のレンズを互いに隣接するように配列して形成されるレンズアレイによって、入射した光を均一に拡散させる拡散板が用いられている。

特にレーザダイオードなどのコヒーレント光を用いる場合は位相がそろった光であるため、レンズアレイを構成する複数のレンズが規￥則的に配置された場合、各レンズを通過した光同士が回折により干渉を起こして拡散板に干渉縞が生じ、光の均一性が損なわれるという問題が生じる。

このため、干渉縞の発生を防止すべく、例えば、２種以上の異なる曲面を持つレンズを二次元的にランダムに配置することで、所望の拡散角と、均一な拡散光強度とを得られるようにした拡散板が提供されている（特許文献１参照）。

また、例えば、相互に隣接する複数のレンズの頂点間隔が全て等間隔となるように、複数のレンズを配列した構成を基礎配置とするレンズアレイを備え、複数のレンズは、頂点の位置が基礎配置における頂点の位置を中心とした半径０．５Ｌ以下の円内にランダムに位置するように配置することで、レンズの周期的な規則配列によって生じる、レーザ光の特有の回折光の影響を軽減している拡散板が提供されている（特許文献２参照）。

特開２０１４−２０３０３２号公報 特開２００７−１０８４００号公報

しかしながら、前記特許文献のいずれの拡散板も、ビーム径と、レンズの基礎配置やレンズの頂点の位置のずらし量との関係性を定めることなく、２種以上の異なる曲面を持つレンズを二次元的にランダムに配置したり、複数のレンズの頂点の位置が基礎配置における頂点の位置を中心とした半径０．５Ｌ以下の円内にランダムに位置するように配置したりしているため、干渉縞による光むらは低減できても、所望の照射範囲内における配光むらを十分に低減することができない。すなわち、光源の光の拡散板入射時における不均一性に起因する配光分布上のむらが十分低減できない、という問題がある。

また、特許文献１の拡散板においては、２種以上の異なる曲面を持つレンズ、すなわち同一平面上にない２種以上の異なる頂点位置を持つレンズを用いるため、加工難易度が高い、という問題がある。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、ビーム径と、レンズの基礎配置やレンズの頂点の位置のずらし量との関係性を定めることで、干渉縞を低減できることに加えて、所望の照射範囲内における配光むらをよりよく低減して均一性もよりよく高めることができる、すなわち、干渉縞によるむらを低減できるとともに、光源の光の拡散板入射時における不均一性に起因する配光分布上のむらも低減でき、さらに、レンズの加工が容易な拡散板及び拡散板を備えた撮像装置を提供することを課題とする。

本発明の拡散板は、複数のレンズが基礎配置に基づいて平面上において互いに隣接して配置されるレンズアレイを備え、各レンズの頂点位置は仮想の基礎配置からランダムにずらして配置され、前記基礎配置は、行方向及び列方向に仮想配置され、複数のレンズの頂点のそれぞれの基準位置となる複数の格子点と、複数の格子点のうち行方向に隣り合う二つの格子点間を結ぶ第一格子線と、該第一格子線に対し直交し、且つ複数の格子点のうち列方向に隣り合う二つの格子点間を結ぶ第二格子線とを含み、第一格子線の方向は、入射される光の第一方向のビーム径の径方向に合わせられ、第二格子線の方向は、入射される光の第二方向のビーム径の径方向に合わせられ、第一格子線の長さは、入射される光の第一方向のビーム径よりも短く設定され、第二格子線の長さは、入射される光の第二方向のビーム径の長さよりも短く設定され、複数のレンズの頂点は、それぞれの格子点からランダムにずらして配置されることを特徴とする。

かかる構成によれば、規則的な格子点の位置から、複数のレンズの頂点の位置をランダムにずらす。すなわち、レンズアレイにおいて、ビーム径を元に、レンズアレイにおける複数のレンズの基礎配置と、基礎配置の複数の格子点に対する複数のレンズの頂点の位置のずらし量を設定する。具体的に説明すると、入射時の第一の方向のビーム径の径方向、及び第二の方向のビーム径の径方向のそれぞれに対して、第一格子線の長さ（行方向の格子点間の距離）、又は第二格子線の長さ（列方向の格子点間の距離）が長いと、光源の不均一性によって照射光が不均一になるので、入射時の第一方向のビーム径の長さ及び第二方向のビーム径の長さよりも短い方がよい。そうすることで、各レンズの開口から光線同士の干渉縞を低減できることに加えて、所望の照射範囲における配光むらをよりよく低減して均一性もよりよく高めることができる。すなわち、干渉縞によるむらの低減に加えて、光源の光の拡散板入射時における不均一性に起因する配光分布上のむらも低減することができる。

また、請求項２に記載の発明において、第一格子線の長さは、第一方向のビーム径に対し１／５以下であり、第二格子線の長さは、第二方向のビーム径に対し１／５以下である、ことが好ましい。

かかる構成によれば、光源に不均一性があっても均一に拡散させることができる。

また、請求項３に記載の発明において、複数のレンズの頂点は、それぞれの複数の格子点に対し所定のずらし量を割り振って定められる実際のずれ量に基づいてそれぞれの複数の格子点からランダムにずらして配置され、複数の格子点に対する複数のレンズの頂点の行方向のずらし量は、第一格子線の１／５〜１／１５の長さであり、複数の格子点に対する複数のレンズの頂点の列方向のずらし量は、第二格子線の１／５〜１／１５の長さである、ことが好ましい。

かかる構成によれば、干渉縞低減効果を持ちつつ、適度に個々のレンズの光が重なって均一性が高い。具体的には、各レンズの頂点位置をランダムに配置する際において、第一格子線及び第二格子線を基準としてずらし量を求め、各レンズごとに頂点位置を格子点からずらし量分の長さをずらすか（実際のずれ量＝ずらし量）、あるいは全くずらさない（実際のずれ量＝０）かを割り振って実際のずれ量を決めることでランダムに配置する。このとき、上限１／５を超えてずらし量を大きくすると、個々のレンズを通って広がる光の重なり量が減ってしまい、周辺部まで均一な強度分布が得られなくなる。一方、下限１／１５を下回ると、規則的な格子に近づきすぎて、各レンズを通って広がる光同士が重なり合うときに干渉縞（回折パターン）が生じる。

また請求項４に記載の発明において、複数のレンズの頂点ごとの基礎配置の複数の格子点からの実際のずれ量のばらつきは、ずらし量最大値の１／２．５以上の値が標準偏差となる正規分布に従うようばらつかせる、ことが好ましい。

かかる構成によれば、各レンズの頂点の位置の基礎配置からの実際のずれ量の割り振りを一定以上ばらつかせると、拡散光の干渉が起きやすい規則的な並び方にならず、干渉縞低減効果が上がる。そこで、ずらし量最大値の１／２．５以上の標準偏差でばらつかせるとよい。

また、請求項５に記載の発明において、複数のレンズの曲率半径は略同一で、且つ複数のレンズの頂点の位置は、略同一平面上に位置する、ことが好ましい。

かかる構成によれば、レンズの金型を製作する時のプロファイル加工時に、複数の加工プロファイルを用意しなくてもよい。また、金型を削る深さも略同一とできるので、加工が容易である。また、レンズのガラスを直接切削して加工することも容易である。

また、請求項６に記載の発明において、レンズアレイの最外縁部以外のレンズは、レンズ同士の境界稜線ができるようにレンズを隣接させる、ことが好ましい。

かかる構成によれば、レンズアレイの最外縁部以外のレンズは、レンズ同士の境界稜線ができるようにレンズを隣接させることで、レンズとレンズの隙間に拡散効果のない平面が形成されることがない。これにより、レンズアレイに入射される光を効率よく拡散できる。レンズアレイが基礎配置として矩形の格子を備える場合、レンズ同士の境界稜線ができるようにレンズを隣接することで、カメラの画角に合った矩形に近い拡散照射範囲を得ることができる。レンズアレイの最外縁部の外側には隣り合うレンズがないので、レンズアレイの最外縁部以外のレンズのみ境界稜線ができるよう接するものとする。

また、本発明の撮像装置は、前記いずれかの拡散板を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ビーム径と、レンズの基礎配置やレンズの頂点の位置のずらし量との関係性を定めることで、干渉縞を低減する従来の効果に加えて、所望の照射範囲内における配光の均一性を高めることができる。すなわち、干渉縞によるむらの低減に加えて、光源の光の拡散板入射時における不均一性に起因する配光分布上のむらも低減することができる、拡散板及び拡散板を備えた撮像装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る撮像装置を示す模式図。 同実施形態に係る図１の拡散板の一部を示す拡大図。 実施例１を示す図であり、基礎配置の格子線の長さ（隣接する格子点間の距離）を、入射される光のビーム径の長さに基づいて設定する場合についてシミュレーションした結果を示す図。 実施例１を示す図であり、基礎配置の格子線の長さ（隣接する格子点間の距離）を、入射される光のビーム径の長さに基づいて設定する場合についてシミュレーションした結果を示す図。 実施例１を示す図であり、基礎配置の格子線の長さ（隣接する格子点間の距離）を、入射される光のビーム径の長さに基づいて設定する場合についてシミュレーションした結果を示す図。 実施例１を示す図であり、基礎配置の格子線の長さ（隣接する格子点間の距離）を、入射される光のビーム径の長さに基づいて設定する場合についてシミュレーションした結果を示す図。 実施例１を示す図であり、基礎配置の格子線の長さ（隣接する格子点間の距離）を、入射される光のビーム径の長さに基づいて設定する場合についてシミュレーションした結果を示す図。 実施例２を示す図であり、基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした例を示す図。 実施例２を示す図であり、基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした場合の、画角に相当する範囲の配光の均一性についてシミュレーションした結果を示す図。 実施例２を示す図であり、基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした例を示す図。 実施例２を示す図であり、基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした場合の、画角に相当する範囲の配光の均一性についてシミュレーションした結果を示す図。 実施例２を示す図であり、基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした例を示す図。 実施例２を示す図であり、基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした場合の、画角に相当する範囲の配光の均一性についてシミュレーションした結果を示す図。 実施例２を示す図であり、基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした例を示す図。 実施例２を示す図であり、基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした場合の、画角に相当する範囲の配光の均一性についてシミュレーションした結果を示す図。 実施例２を示す図であり、基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした例を示す図。 実施例２を示す図であり、基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした場合の、画角に相当する範囲の配光の均一性についてシミュレーションした結果を示す図。

以下、本発明の一実施形態に係る拡散板及び拡散板を備えた撮像装置について図面を参酌しつつ説明する。

まず、本実施形態に係る撮像装置１は、図１に示すように、被写体に対して所望の範囲で光を照射する光源２と、該光源２から照射される光束を拡散して、所定の拡散角をもった均一な光強度の拡散光に変換する拡散板３とを備える。なお、撮像装置１は、図示していないが被写体からの反射光を受けるカメラ部分も備える。

光源２は、半導体レーザダイオードが使用される。また、レーザのビームの径方向形状は、略楕円型であり、以下、第一方向のビーム径は楕円の長径で、第二方向のビーム径は楕円の短径として説明する。

拡散板３は、例えば、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｉｇｈｔ）方式の距離画像カメラの拡散板が使用される。該拡散板３においては、図２に示すように、複数のレンズ３１が、破線で示す基礎配置４に基づいて平面上において互いに隣接して配置されたレンズアレイ３０を備える。

基礎配置４は、行方向及び列方向に仮想配置され、複数のレンズ３１の頂点３１０のそれぞれの基準位置となる複数の格子点４０と、複数の格子点４０のうち行方向に隣り合う二つの格子点４０，４０間を結ぶ第一格子線４１と、該第一格子線４１に対し直交し、且つ複数の格子点４０のうち列方向に隣り合う二つの格子点４０，４０間を結ぶ第二格子線４２と、平行する一対の第一格子線４１，４１と平行する一対の第二格子線４２，４２とによって形成される所定形状の格子４３とを含む。

第一格子線４１の方向は、入射される光５の第一方向のビーム径５０の径方向に合わせられる。

第二格子線４２の方向は、入射される光５の第二方向のビーム径５１の径方向に合わせられる。

第一格子線４１の長さは、入射される光５の第一方向のビーム径５０よりも短く設定される。

第二格子線４２の長さは、入射される光の第二方向のビーム径５１の長さよりも短く設定される。

複数のレンズ３１の頂点は、それぞれの格子点４０からランダムにずらして配置される。

本実施形態において、第一格子線４１の長さは、例えば、第一方向のビーム径５０に対し１／５以下であり、第二格子線４２の長さは、例えば、第二方向のビーム径５１に対し１／５以下である。

また、本実施形態において、複数のレンズ３１の頂点３１０は、それぞれの複数の格子点４０に対し所定のずらし量を割り振って定められる実際のずれ量に基づいてそれぞれの複数の格子点４０からランダムにずらして配置され、複数の格子点４０に対する複数のレンズ３１の頂点３１０の行方向のずらし量は、第一格子線４１の１／５〜１／１５であり、複数の格子点４０に対する複数のレンズ３１の頂点３１０の列方向のずらし量は、第二格子線４２の１／５〜１／１５である。

以下、複数のレンズ３１の頂点３１０の位置をランダムにずらす手順について図２を参照して説明する。なお、第一格子線４１の１／５〜１／１５の長さを、「ずらし量Ｒａ１」とし、第二格子線４２の１／５〜１／１５の長さを、「ずらし量Ｒａ２」とする。

まず、第一方向にレンズ３１の頂点３１０の位置をずらす手順は、各格子点４０に対し、第一方向に沿って、「０（ずれ量なし）」、「＋Ｒａ１」、「−Ｒａ１」のいずれかを第一方向の実際のずれ量として割り振る。

割り振り方（ばらつかせ方）は、Ｒａ１の最大絶対値を「ずらし量最大値Ｒａ１ｍａｘ」として、割り振った後に、格子点４０に対する各レンズ３１の頂点３１０の位置の実際のずれ量の統計をとって分布をみた場合、「Ｒａ１ｍａｘ」の１／２．５以上の値が標準偏差１σとなるような正規分布となるよう、各格子点４０に対して数値を割り振って第一方向の実際のずれ量をばらつかせる。

すなわち、「ずらし量Ｒａ１」の最大値が大きい（ずらす距離が最も大きい）ときほど、標準偏差の値は大きくなる、つまり、各レンズ３１ごとの頂点３１０の格子点４０からの第一方向の実際のずれ量は大きくばらつくようになる。

つぎに、第二方向にレンズ３１の頂点３１０の位置をずらす手順は、各格子点４０に対し、第二方向に沿って、「０（ずれ量なし）」、「＋Ｒａ２」、「−Ｒａ２」のいずれかを第二方向の実際のずれ量として割り振る。

割り振り方（ばらつかせ方）は、Ｒａ２の最大絶対値を「ずらし量最大値Ｒａ２ｍａｘ」として、割り振った後に、格子点４０に対する各レンズ３１の頂点３１０の位置の実際のずれ量の統計をとって分布をみた場合、「Ｒａ２ｍａｘ」の１／２．５以上の値が標準偏差１σとなるような正規分布となるよう、各格子点４０に対して数値を割り振って第二方向の実際のずれ量をばらつかせる。

すなわち、「ずらし量Ｒａ２」の最大値が大きい（ずらす距離が最も大きい）ときほど、標準偏差の値は大きくなる、つまり、各レンズ３１ごとの頂点３１０の格子点４０からの第二方向の実際のずれ量は大きくばらつくようになる。

図２において、例えば、レンズ３１の頂点３１０ａのずらし量は（０，０）で、レンズ３１の頂点３１０ｂのずらし量は（＋Ｒａ１，＋Ｒａ２）で、レンズ３１の頂点３１０ｃのずらし量は（＋Ｒａ１，０）で、レンズ３１の頂点３１０ｄのずらし量は（−Ｒａ１，−Ｒａ２）である。

なお、ずらし量最大値の１／２．５以上の値の標準偏差でばらつかせる理由は、下限値１／２．５を下回ると、強度分布上に、距離などの測定精度に影響する程度に目立つ干渉縞が発生するからである。

また、本実施形態において、複数のレンズ３１の曲率半径は略同一で、且つ複数のレンズ３１の頂点３１０のレンズの長さ方向における位置（第一方向及び第二方向に直交する第三方向における位置）は、略同一平面上に位置する。これにより、レンズ３１の金型製作時のプロファイル加工時に、複数の加工プロファイルを用意しなくてもよい。金型を削る深さも略同一とできるので、加工が容易である。また、レンズ３１のガラスを直接切削して加工することも容易である。

また、本実施形態において、レンズ３１の有効径部分では、レンズ３１同士の境界稜線ができるように複数のレンズ３１を隣接させている。そうすることで、レンズ３１とレンズ３１との隙間に拡散効果のない平面が形成されることがなく、入射した光５を拡散板３で効率よく拡散できる。また、基礎配置の格子の形状が矩形である場合、互いに隣接するレンズ３１同士には境界稜線ができるよう配置することで、撮像装置１の画角に合った矩形に近い拡散照射範囲を得ることができる。なお、レンズアレイ３０の最外縁部の外側には隣り合うレンズ３１がないので、レンズアレイの最外縁部以外のレンズ３１のみ境界線を接するものとする。

このように、本実施形態においては、干渉縞を低減する従来の効果に加えて、所望の照射範囲内における配光むらをよりよく低減して均一性もよりよく高めることができる。すなわち、干渉縞によるむらの低減に加えて、光源の光の拡散板入射時における不均一性に起因する配光分布上のむらも低減することができる。
（実施例１）
つぎに実施例１について図３〜図７を参照して説明する。なお、図３〜図７の配光分布図は、所望の画角に相当する照射範囲より広めの照射範囲を表示しており、均一性を評価するための計算は、画面の端（矩形状の枠）を除いた領域内での光の最大値と最小値の比率で計算し、具体的には、画面端を除いた中心部の縦横約９２％の長さの範囲内での均一性を評価した。

また、図３〜図７の配光分布図において、画角に相当する範囲の強度分布を示し、白いところほど拡散光の相対強度が強く、黒いところほど拡散光の相対強度が低いことを示す。

実施例１では、基礎配置の格子線の長さ（隣接する格子点間の距離）を、入射される光のビーム径の長さに基づいて設定する場合についてシミュレーションする。

基礎配置における行方向の格子点間の距離を０．２８ｍｍとし、列方向の格子点間の距離を０．２０ｍｍとし、レーザダイオードの第一方向のビーム径、及び第二方向のビーム径の径のみを変えて、シミュレーションする（拡散板の格子点間の距離を変更するシミュレーションに相当する）。

まず、図３に示すように、基礎配置の第一格子線の長さを、入射される光の第一方向のビーム径に対し１／１２とし、第二格子線の長さを、入射される光の第二方向のビーム径に対し１／８とした場合、画角に相当する範囲の配光の均一性（画角に相当する範囲内での照射光の強度の最小値／最大値を均一性として評価する）は、６４％となった。

つぎに、図４に示すように、基礎配置の第一格子線の長さを、入射される光の第一方向のビーム径に対し１／１０とし、第二格子線の長さを、入射される光の第二方向のビーム径に対し１／７とした場合、画角に相当する範囲の配光の均一性は６２％となった。

つぎに、図５に示すように、基礎配置の第一格子線の長さを、入射される光の第一方向のビーム径に対し１／７とし、第二格子線の長さを、入射される光の第二方向のビーム径に対し１／５．５とした場合、画角に相当する範囲の配光の均一性は５０％となった。

つぎに、図６に示すように、基礎配置の第一格子線の長さを、入射される光の第一方向のビーム径に対し１／５とし、第二格子線の長さを、入射される光の第二方向のビーム径に対し１／４とした場合、画角に相当する範囲の配光の均一性は３６％となった。

つぎに、図７に示すように、基礎配置の第一格子線の長さを、入射される光の第一方向のビーム径に対し１／４とし、第二格子線の長さを、入射される光の第二方向のビーム径に対し１／３．５とした場合、画角に相当する範囲の配光の均一性は１０％となった。

基礎配置の格子線の長さ（隣接する格子点間の距離）を、入射される光のビーム径の長さの１／５よりも大きくすると、画角に相当する範囲における光量比率が小さくなるほど、相対的に暗いところが多く、多くのむらがある。

また、被写体に対して撮像光を照射する分野では、画角に相当する範囲における中央部（光量最大）と四隅（光量最低）との光量比率が４５〜５０％程度であることが、必要とされる均一性の程度とされている。

したがって、基礎配置の第一格子線の長さ（行方向に隣接する格子点間の距離）は、入射される光の第一方向のビーム径に対し１／５以下であり、第二格子線の長さ（列方向に隣接する格子点間の距離）は、入射される光の第二方向のビーム径に対し１／５以下であることが望ましいことが考察される。
（実施例２）
つぎに実施例２について図８〜図１７を参照して説明する。なお、図８，１０，１２，１４，１６は、基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした場合の例を示し、図９，１１，１３，１５，１７は、各例に対する必要な照射範囲における拡散光の強度分布図を示し、白いところほど相対強度が低いことを示す。

実施例２では、ビーム径及びレンズアレイの基礎配置を固定し、レンズの頂点のずらし量Ｒａのみを変えてシミュレーションする。

なお、実施例２では、ずらし量Ｒａは、一つの値だけを定めている。具体的には、１／５と１／６など異なるずらし量は混在しておらず、「０（ずれ量なし）」又は「一つの値の±Ｒａ」を定めている。

基礎配置の格子点に対するレンズの頂点の位置を行方向及び列方向にそれぞれずらした場合の、画角に相当する範囲の配光の均一性についてシミュレーションする。

まず、図８及び図９に示すように、第一格子線の長さに対して、レンズの頂点のずらし量が１／６とし、第二格子線の長さの比率を１／６とした場合、画角に相当する範囲の配光の均一性（画角相当範囲の照射強度）は５０％となった。

つぎに、図１０及び図１１に示すように、レンズの頂点のずらし量の最大値に対する第一格子線の長さの比率を１／５とし、第二格子線の長さの比率を１／５とした場合、画角に相当する範囲の配光の均一性は４６％となった。

つぎに、図１２及び図１３に示すように、レンズの頂点のずらし量の最大値に対する第一格子線の長さの比率を１／４とし、第二格子線の長さの比率を１／４とした場合、画角に相当する範囲の配光の均一性は４２％となった。

つぎに、図１４及び図１５に示すように、レンズの頂点のずらし量の最大値に対する第一格子線の長さの比率を１／３とし、第二格子線の長さの比率を１／３とした場合、画角に相当する範囲の配光の均一性は３８％となった。

つぎに、図１６及び図１７に示すように、レンズの頂点のずらし量の最大値に対する第一格子線の長さの比率を１／２とし、第二格子線の長さの比率を１／２とした場合、画角に相当する範囲の配光の均一性は３５％となった。

以上のシミュレーションから、レンズの頂点のずらし量の最大値に対する第一格子線及び第二格子線の長さの比率が１／４〜１／２と大きくになるにしたがって、相対的に暗いところが多く、多くのむらがあることがわかった。

また、被写体に対して撮像光を照射する分野では、中央部（光量最大）と四隅（光量最低）との光量比率が４５〜５０％程度であることが、必要とされる均一性の程度とされている。

したがって、基礎配置に対するレンズの頂点の位置のずらし量は、第一格子線及び第二格子線の長さの１／５以下の長さであることが望ましいと考察される。

なお、本発明の拡散板及び拡散板を備えた撮像装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、前記実施形態の場合、入射される光を、半導体レーザダイオードの光としたが、発光ダイオード（ＬＥＤ）の光であってもよい。

また、前記実施形態の場合、入射される光５のビームを楕円状としたが、円、角形のいずれであってもよい。

また、前記実施形態の場合、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｉｇｈｔ）方式の距離画像カメラの拡散板に適用するとしたが、これに限定されるものではなく、プロジェクタにも適用できる。

また、前記実施形態の場合、光源と、該光源に対向して拡散板が配置されるようにしたが、光源と拡散板間にコリメートレンズを設置し、光源の光が拡散板に対し平行に入射するようにした場合であっても、本発明は適応することができる。

本発明の拡散板及び拡散板を備えた撮像装置は、例えば、被写体にレーザ光を画角内に拡散照射し、その反射光を二次元の画像センサで測定し、光の飛行時間により被写体までの距離を計算して、三次元の距離分布画像を作成するＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｉｇｈｔ）方式の距離画像カメラ向けのレンズアレイを形成した拡散板及び該拡散板を備えた撮像装置に適応できる。

１ 撮像装置
２ 光源
３ 拡散板
４ 基礎配置
５ 光
３０ レンズアレイ
３１ レンズ
３１０ レンズの頂点
４０ 格子点
４１ 第一格子線
４２ 第二格子線
４３ 格子
５０ 第一方向のビーム径
５１ 第二方向のビーム径

Claims (7)

1. 複数のレンズが平面上において互いに隣接して配置されるレンズアレイを備え、
   各レンズの頂点位置は仮想の基礎配置からランダムにずらして配置され、
   前記基礎配置は、行方向及び列方向に仮想配置され、複数のレンズの頂点のそれぞれの基準位置となる複数の格子点と、複数の格子点のうち行方向に隣り合う二つの格子点間を結ぶ第一格子線と、該第一格子線に対し直交し、且つ複数の格子点のうち列方向に隣り合う二つの格子点間を結ぶ第二格子線とを含み、第一格子線の方向は、入射される光の第一方向のビーム径の径方向に合わせられ、第二格子線の方向は、入射される光の第二方向のビーム径の径方向に合わせられ、第一格子線の長さは、入射される光の第一方向のビーム径よりも短く設定され、第二格子線の長さは、入射される光の第二方向のビーム径の長さよりも短く設定され、複数のレンズの頂点は、それぞれの格子点からランダムにずらして配置されることを特徴とする拡散板。
2. 第一格子線の長さは、第一方向のビーム径に対し１／５以下であり、第二格子線の長さは、第二方向のビーム径に対し１／５以下であることを特徴とする請求項１に記載の拡散板。
3. 複数のレンズの頂点は、それぞれの複数の格子点に対し所定のずらし量を割り振って定められる実際のずれ量に基づいてそれぞれの複数の格子点からランダムにずらして配置され、複数の格子点に対する複数のレンズの頂点の行方向のずらし量は、第一格子線の１／５〜１／１５の長さであり、複数の格子点に対する複数のレンズの頂点の列方向のずらし量は、第二格子線の１／５〜１／１５の長さであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の拡散板。
4. 複数のレンズの頂点ごとの基礎配置の複数の格子点からの実際のずれ量のばらつきは、ずらし量最大値の１／２．５以上の値が標準偏差となる正規分布に従うようばらつかせることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の拡散板。
5. 複数のレンズの曲率半径は略同一で、且つ複数のレンズの頂点の位置は、略同一平面上に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の拡散板。
6. レンズアレイの最外縁部以外のレンズは、レンズ同士の境界稜線ができるようにレンズ同士を隣接させることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の拡散板。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の拡散板を備えたことを特徴とする撮像装置。