JP2017167126A - 測距装置及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】測距範囲の遠距離端において測距精度が低下するのを抑制することができ、広い距離範囲で高精度な測距を行うことができる測距装置を提供する。
【解決手段】測距装置は、固定焦点光学系である光学系と、撮像素子１２と、対象物の画像に基づいて距離情報を取得する距離情報取得部とを備え、距離情報取得部は、光学系の射出瞳３０における測距用瞳３１，３２を通過する測距用光束３４，３５のそれぞれから形成される一対の画像の視差に基づいて対象物の距離情報を取得し、光学系は、測距範囲の遠距離端Ｅ_１に存在する対象物の視差が近距離端Ｅ_２に存在する対象物の視差よりも短くなるように構成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、測距装置及び移動体に関し、特に、撮像面位相差方式によって距離を測定する高精度な測距を行うことができる測距装置及び移動体に関する。

車両、ドローンやロボットを含む移動体において当該移動体の移動を支援するために、移動体の周辺物、例えば、障害物と移動体の距離を測定することが求められている。特に、衝突回避や他物体追従等の移動支援を行うためには障害物の画像を用いた認識処理も必要となることから、移動体では障害物との距離を測定するために撮像装置としてのカメラが多用されている。カメラにおいて、画像だけでなく距離も取得する方法として撮像面位相差方式が知られている（特許文献１）。撮像面位相差方式では、カメラの光学系の射出瞳における異なる２つの領域（部分瞳）を通過した光束によって形成される一対の画像の視差を求め、当該視差から三角測量の原理に基づいて被写体の距離情報（像信号の位相差）を測定する。撮像面位相差方式を用いたカメラでは、例えば、撮像素子の各画素が２つの光電変換部（フォトダイオード）を有する。撮像面位相差方式では、各光電変換部に入射する光束によって形成される像（光学像）が変換された電気信号（以下、「画像信号」という。）から一対の画像の視差を求める一方、各光電変換部の画像信号を合算して対象物の画像を取得する。

一方、当該カメラを移動体に適用する場合、小型化及び耐久性が求められることから、通常、当該カメラにオートフォーカス機能を付与することは無く、カメラの焦点は固定され、測距可能な距離範囲（以下、「測距範囲」という。）の中心に合焦位置が設定される。

特開２０１３−１９０６２２号公報

しかしながら、三角測量では対象物までの距離の約二乗に比例して距離の測定の精度（以下、「測距精度」という。）が低下するため、測距範囲の遠距離端では測距精度が低下するというおそれがある。

本発明の目的は、測距範囲の遠距離端において測距精度が低下するのを抑制することができ、広い距離範囲で高精度な測距を行うことができる測距装置及び移動体を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の測距装置は、固定焦点光学系である光学系と、前記光学系からの光束を受光する撮像素子と、前記撮像素子からの画像信号に基づいて距離情報を取得する距離情報取得部とを備える測距装置であって、前記距離情報取得部は、前記光学系の射出瞳の第１の領域を通過する対象物からの光束に基づく第１の画像と、前記射出瞳の第２の領域を通過する前記対象物からの光束に基づく第２の画像との視差に基づいて前記対象物の前記距離情報を取得し、前記光学系は、前記測距装置から１００ｍの距離に存在する対象物の前記視差が前記測距装置から１ｍの距離に存在する対象物の前記視差よりも短くなるように構成されていることを特徴とする。

なお、本発明のその他の側面については、以下で説明する各実施の形態で明らかにする。

本発明によれば、測距範囲の遠距離端において測距精度が低下するのを抑制することができ、広い距離範囲で高精度な測距を行うことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る測距装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１における撮像素子の構成を概略的に示す正面図である。 撮像面位相差方式による距離測定の原理を説明するための図である。 撮像面位相差方式を用いた測距装置の測距精度について説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における視差０位置及び測距範囲の関係を説明するための図である。 測距範囲の遠距離端側にずらされた視差０位置が合焦位置と一致する場合について説明するための図である。 測距範囲の遠距離端側にずらされた視差０位置が合焦位置と一致しない場合について説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における光学系の射出瞳を示す図である。 撮像兼測距用画素における各ＰＤの配置を説明するための図である。 光学系の射出瞳の変形例及び撮像兼測距用画素における各ＰＤの配置の変形例を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る移動体としての自動車に運転支援システムを搭載した状態を概略的に説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る移動体としての自動車における運転支援システムの構成を概略的に説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る移動体としての自動車における運転支援システムによる衝突回避処理を示すフローチャートである。 対象物が遠距離端に存在する場合の視差の最大値である２画素に対応する距離を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示に過ぎず、本発明の範囲は本実施の形態に記載されている構成要素によって限定されることはない。

まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る測距装置の構成を概略的に示すブロック図である。

図１において、測距装置は、固定焦点光学系である光学系１１及び多数の画素が配列された撮像素子１２を有するカメラ１０と、画像解析部１３と、距離情報取得部１４とを備える。光学系１１は光軸に沿って配列された、例えば、２枚のレンズ１１ａ，１１ｂを有し、対象物の像を撮像素子１２上に結像する。図２に示すように、撮像素子１２が有する複数の画素は複数の撮像用画素１２ａと、複数の測距用画素１２ｂとに区分される。なお、図２では煩雑さをなくすため、左上側の複数の画素の配列の態様を部分的に示すに留まり、撮像素子１２の全面における複数の画素の配列の態様は図示を省略する。各撮像用画素１２ａ及び各測距用画素１２ｂは各々１つの光電変換部としての光電変換素子、例えば、フォトダイオード（以下、「ＰＤ」という。）を有する。各撮像用画素１２ａは光学系１１の射出瞳の部分的領域（以下、「部分瞳」という。）を通過する光束を各々が受光して対象物の画像信号を形成する。また、各測距用画素１２ｂは各々が光学系１１の射出瞳における２つの異なる測距用の部分瞳を通過する光束のいずれかを受光する。撮像素子１２では、例えば、ベイヤー配列に従い、２行×２列の４画素のうち対角の２画素としてＧ（緑色）の分光感度を有する撮像用画素１２ａが配置され、他の２画素としてＲ（赤色）とＢ（青色）の分光感度を有する撮像用画素１２ａが１つずつ配置される。各撮像用画素１２ａが有する特定色の分光感度は、各撮像用画素１２ａが有する原色系のカラーフィルタによって付与される。また、撮像素子１２では、一部の２行×２列の画素において、対角の２つのＧの分光感度を有する撮像用画素１２ａをそのまま残し、ＲとＢの分光感度を有する撮像用画素１２ａが測距用画素１２ｂに置き換えられる。撮像素子１２では、一部の２行×２列の画素において対角の２つの測距用画素１２ｂが、各測距用の部分瞳を通過した光束をそれぞれ受光することによって対象物の一対の画像信号を出力する。画像解析部１３は出力された画像信号に対して画像処理を施し、さらに、画像信号を解析して画像に含まれている対象物の特徴情報を取得する。距離情報取得部１４は画像処理が施された画像信号から一対の画像の視差を算出し、さらに、算出された視差に基づいて対象物の距離を算出する。すなわち、測距装置は撮像面位相差方式によって対象物の距離情報を測定する。なお、本明細書では、以下、対象物の距離情報を、対象物のまで距離、デフォーカス量、視差（像ズレ量、位相差）等の対象物の位置に関する情報のことであると定義する。画像信号から一対の画像の視差を算出する際、必ずしも撮像素子１２から出力された画像信号に画像処理を施す必要はない。例えば、撮像素子１２は画像解析部１３を経由することなく距離情報取得部１４へ画像信号を出力し、距離情報取得部１４は画像信号から距離情報を生成してもよい。

上述した撮像素子１２では、２つの測距用画素１２ｂが各測距用の部分瞳を通過した光束をそれぞれ受光して一対の画像信号を形成したが、後述する１つの撮像兼測距用画素１２ｃが各測距用の部分瞳を通過した光束を受光して一対の画像信号を形成してもよい。この場合、撮像兼測距用画素１２ｃは少なくとも２つＰＤを有し、各ＰＤが各測距用の部分瞳を通過した光束をそれぞれ受光する。また、撮像兼測距用画素１２ｃは各ＰＤが受光する各測距用の部分瞳を通過した光束を合成して対象物の画像信号を形成する。したがって、撮像素子１２のほぼ全域において撮像兼測距用画素１２ｃを配置してもよい。なお、本実施の形態では、カメラ１０において光学系１１の各レンズ１１ａ，１１ｂは固定され、いわゆるオートフォーカス機能は省略されている。

図３は、撮像面位相差方式による距離測定の原理を説明するための図である。具体的に、図３（Ａ）は一対をなす２つの測距用画素１２ｂがそれぞれ形成する画像信号を用いて距離測定を行う場合を示す。図３（Ｂ）は図３（Ａ）における複数の画素を光軸方向から眺めた場合を示す。図３（Ｃ）は１つの撮像兼測距用画素１２ｃが形成する一対の画像信号を用いて距離測定を行う場合を示す。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｃ）では撮像用画素１２ａ、各測距用画素１２ｂや撮像兼測距用画素１２ｃが側方から眺めた状態で描画される。

まず、図３（Ａ）において、光学系１１の射出瞳３０は、水平方向（図中の横方向，以下、「視差方向」という。）に関して射出瞳３０の両端近傍にそれぞれ位置する２つの測距用の部分瞳（以下、「測距用瞳」という。）３１，３２（第１の領域、第２の領域）を有する。また、射出瞳３０は視差方向において各測距用瞳３１，３２に挟まれて射出瞳３０の略中央に位置する撮像用の部分瞳（以下、「撮像用瞳」という。）３３（第３の領域）を有する。測距用瞳３１，３２の各々からは測距用光束３４，３５が射出されて一対の測距用画素１２ｂの各々に入射する。また、撮像用瞳３３からは撮像用光束３６が射出されて撮像用画素１２ａに入射する。各測距用画素１２ｂはマイクロレンズ３７と、該マイクロレンズ３７を介して射出瞳３０と対向するＰＤ３８とを有する。さらに、各測距用画素１２ｂは、マイクロレンズ３７及びＰＤ３８の間に配置されてＰＤ３８を部分的にマイクロレンズ３７と対峙させる開口３９を有する遮光膜４０を有する。また、撮像用画素１２ａはマイクロレンズ４１と、該マイクロレンズ４１を介して射出瞳３０と対向するＰＤ４２とを有する。さらに、撮像用画素１２ａはマイクロレンズ４１及びＰＤ４２の間に配置されてＰＤ４２を部分的にマイクロレンズ４１と対峙させる開口６５を有する遮光膜６６を有する。

一対の測距用画素１２ｂでは、各マイクロレンズ３７が光学系１１の像面近傍に配置され、各マイクロレンズ３７は測距用光束３４、３５を対応する遮光膜４０（対応する開口３９）へ集光させる。光学系１１及び各マイクロレンズ３７は射出瞳３０及び対応する遮光膜４０（対応する開口３９）が光学的に共役になるように構成される。したがって、各マイクロレンズ３７によって各遮光膜４０の各開口３９の形状が射出瞳３０における各測距用瞳３１，３２へ投影される。すなわち、各測距用瞳３１，３２の配置（位置、大きさ（（面積））は各遮光膜４０の各開口３９の位置、大きさによって規定される。また、撮像用画素１２ａでは、マイクロレンズ４１が光学系１１の像面近傍に配置され、マイクロレンズ４１は撮像用光束３６を遮光膜６６（開口６５）へ集光させる。さらに、撮像用画素１２ａでは、光学系１１及びマイクロレンズ４１は射出瞳３０及び遮光膜６６（開口６５）が光学的に共役になるように構成される。したがって、マイクロレンズ４１によって開口６５の形状が射出瞳３０における撮像用瞳３３へ投影される。すなわち、撮像用瞳３３の配置（位置、大きさ（面積））は遮光膜６６の開口６５の位置、大きさによって規定される。一対の測距用画素１２ｂの各ＰＤ３８は、測距用瞳３１，３２をそれぞれ通過する測距用光束３４，３５から各マイクロレンズ３７によって形成される像から光電変換された画像信号を出力する。本実施の形態では、出力された画像信号に対して像ズレ検出演算処理（相関処理、位相差検出処理）等を施すことにより、一対の画像（以下、それぞれ「第１の画像」、「第２の画像」という。）の視差を算出する。さらに、当該視差から三角測量の原理に基づいてデフォーカス量や対象物の距離を算出する（例えば、米国特許出願公開第２０１５／００９２９８８号明細書参照）。また、撮像用画素１２ａのＰＤ４２は、撮像用瞳３３を通過する撮像用光束３６からマイクロレンズ４１によって形成される像が光電変換された画像信号を出力し、当該画像信号から対象物の撮影画像（以下、「第３の画像」という。）が形成される。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では遮光膜４０や遮光膜６６を設けたが、これらの遮光膜は省略してもよい。この場合、ＰＤ３８やＰＤ４２の位置、大きさを開口３９や開口６５の位置、大きさと同じにすることにより、上述した各測距用瞳３１，３２の配置や撮像用瞳３３の配置を規定することができる。

また、図３（Ｃ）では、測距用瞳３１，３２の各々から測距用光束３４，３５が射出されて撮像兼測距用画素１２ｃに入射する。撮像用瞳３３からは撮像用光束３６が射出されて撮像兼測距用画素１２ｃに入射する。撮像兼測距用画素１２ｃはマイクロレンズ４３と、該マイクロレンズ４３を介して射出瞳３０と対向するＰＤ４４〜４６とを有する。撮像兼測距用画素１２ｃでは、マイクロレンズ４３が光学系１１の像面近傍に配置され、マイクロレンズ４３は測距用光束３４、３５及び撮像用光束３６を各ＰＤ４４〜４６へ集光させる。光学系１１及びマイクロレンズ４３は射出瞳３０及びＰＤ４４〜４６が光学的に共役になるように構成される。したがって、マイクロレンズ４３により、ＰＤ４４の形状が射出瞳３０における測距用瞳３１へ投影される。また、マイクロレンズ４３により、ＰＤ４５の形状が射出瞳３０における測距用瞳３２へ投影される。さらに、マイクロレンズ４３により、ＰＤ４６の形状が射出瞳３０における撮像用瞳３３へ投影される。すなわち、各測距用瞳３１，３２及び撮像用瞳３３の配置（位置、大きさ）はＰＤ４４〜４６の位置、大きさによって規定される。撮像兼測距用画素１２ｃのＰＤ４４，４５は、測距用瞳３１，３２をそれぞれ通過する測距用光束３４，３５からマイクロレンズ４３によって形成される像が光電変換された画像信号を出力する。ここでも、出力された画像信号に対して像ズレ検出演算処理（相関処理、位相差検出処理）等を施すことにより、一対の画像（第１の画像、第２の画像）の視差を算出する。さらに、当該視差から三角測量の原理に基づいてデフォーカス量や対象物の距離を算出する。また、撮像兼測距用画素１２ｃのＰＤ４６は、撮像用瞳３３を通過する撮像用光束３６からマイクロレンズ４３によって形成される像が光電変換された画像信号を出力し、当該画像信号から対象物の画像（第３の画像）が形成される。

図４は、撮像面位相差方式を用いた測距装置の測距精度について説明するための図である。なお、図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）では、理解を容易にするために各測距用瞳３１，３２を通過する測距用光束３４，３５の中心線のみが描画される。また、光学系１１を代表してレンズ１１ａのみが描画され、便宜的に、レンズ１１ａの全面が射出瞳３０を構成するものとする。

通常、オートフォーカス機能を有さない固定焦点光学系を有する測距装置では、予め測距範囲が設定される。従来は、各測距用光束３４，３５から形成される一対の画像の視差が０となる位置（以下、「視差０位置Ｄ_０」という。）が、測距範囲の遠距離端Ｅ_１及び近距離端Ｅ_２の中間点（ほぼ中点）に位置するように、光学系１１が構成されていた（図４（Ａ））。より具体的には、視差０位置Ｄ_０が、その中点よりも少しだけ近距離端Ｅ_２側に位置するように、その光学系１１が構成されていた。すなわち、撮像画像を認識処理に用いるには測距範囲内において像のボケが少ないことが望ましいため、測距範囲の両端で像のボケサイズが同じになるように合焦位置を固定していた。このとき、視差０位置Ｄ_０における対象物の測距用光束３４から形成される像５１及び測距用光束３５から形成される像５２は重なる。なお、図中において、像５１及び像５２は入射角に対する強度分布として示される。この測距装置ではレンズ１１ａから視差０位置Ｄ_０までの距離も予め設定され、視差０位置Ｄ_０までの距離と、対象物の一対の画像信号の視差とに基づいて三角測量の原理を用い、レンズ１１ａから対象物の距離（距離情報）が得られる。

ここで、視差０位置Ｄ_０よりも遠距離端Ｅ_１側（以下、単に「遠距離端Ｅ_１側」という。）において、対象物が距離ｌだけ遠距離端Ｅ_１へ向けて移動したとき（分かり易さのために、対象物が遠距離端Ｅ_１まで移動したとして図示している）、図４（Ｂ）に示すように、像５１の重心及び像５２の重心の差（視差）はｄ_ａからｄ_ｂに変化する。一方、視差０位置Ｄ_０よりも近距離端Ｅ_２側（以下、単に「近距離端Ｅ_２側」という。）において、対象物が距離ｌだけ近距離端Ｅ_２へ向けて移動したとき（分かり易さのために、対象物が近距離端Ｅ_２まで移動したとして図示している。）、図４（Ｃ）に示すように、視差はｄ_ｃからｄ_ｄに変化する。ここで、対象物が同じ距離ｌだけ移動した場合、遠距離端Ｅ_１側における測距用光束３４，３５の入射角の変化量は、近距離端Ｅ_２側における測距用光束３４，３５の入射角の変化量に比べて小さい。したがって、対象物が同じ距離ｌだけ移動した場合、遠距離端Ｅ_１側における視差の変化量｜ｄ_ａ−ｄ_ｂ｜は、近距離端Ｅ_２側における視差の変化量｜ｄ_ｃ−ｄ_ｄ｜よりも小さい。すなわち、遠距離端Ｅ_１側では対象物が移動しても視差の変化量が少ないため、三角測量の原理を用いる撮像面位相差方式では測距精度が近距離端Ｅ_２側よりも低下する。一般化すると、視差の変化量はレンズ１１ａから対象物の距離の約二乗の逆数に比例する。すなわち、レンズ１１ａから対象物までが遠いほど、視差の変化量が少なくなり、三角測量の原理を用いる撮像面位相差方式では測距精度が低下する。本実施の形態では、これに対応して、視差０位置Ｄ_０を遠距離端Ｅ_１側にずらす。

図５は、本実施の形態における視差０位置及び測距範囲の関係を説明するための図である。なお、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）でも、理解を容易にするために各測距用瞳３１，３２を通過する測距用光束３４，３５の中心線のみが描画される。また、光学系１１を代表してレンズ１１ａのみが描画され、便宜的に、レンズ１１ａの全面が射出瞳３０を構成するものとする。

本実施の形態に係る測距装置では、遠距離端Ｅ_１がレンズ１１ａから、例えば、１００ｍ、若しくは５０ｍに設定され、近距離端Ｅ_２がレンズ１１ａから、例えば、１ｍ、若しくは２ｍに設定される。また、当該測距装置では、視差０位置Ｄ_０が遠距離端Ｅ_１側に位置するように、光学系１１が構成される（図５（Ａ））。これにより、測距範囲において近距離端Ｅ_２側よりも測距精度が低下する遠距離端Ｅ_１側を短くすることができる。すなわち、測距精度が低下する範囲を少なくすることができるので、測距範囲全体における測距精度の平均的信頼性を向上させることができる。

また、一般的に、三角測量では視差０位置Ｄ_０から対象物が遠ざかると、対象物の像がボケて撮像素子１２において対象物の画像信号の信号強度が低下し、さらに、対象物の像そのものが変形するため、対象物の像の重心が求め難い。その結果、測距精度が低下する。一方、対象物が視差０位置Ｄ_０の近くに存在すると、対象物の像はボケにくく、対象物の画像信号の信号強度が低下せず、且つ対象物の像は変形しにくいため、対象物の像の重心が求め易い。その結果、測距精度は向上する。ここで、本実施の形態では、視差０位置Ｄ_０が遠距離端Ｅ_１側に位置するため、測距範囲において相対的に視差０位置Ｄ_０から遠距離端Ｅ_１までが短くなり、遠距離端Ｅ_１側において対象物が視差０位置Ｄ_０から遠ざかりにくい。その結果、遠距離端Ｅ_１側において測距精度が低下するのを抑制することができる。

一方、本実施の形態では、相対的に視差０位置Ｄ_０から近距離端Ｅ_２までが長くなり、近距離端Ｅ_２側において対象物が視差０位置Ｄ_０から遠ざかり易いことから、近距離端Ｅ_２における測距精度が低下することが懸念される。しかしながら、上述したように、レンズ１１ａから対象物までが遠いほど、測距精度が低下する。換言すれば、レンズ１１ａから対象物までが近いほど、測距精度が向上する。したがって、本実施の形態では、近距離端Ｅ_２側において、視差０位置Ｄ_０から遠ざかることに起因する測距精度の低下を、レンズ１１ａから対象物までが近くなることに起因する測距精度の向上が補う。これにより、近距離端Ｅ_２側において測距精度が低下するのを抑制することができる。

本実施の形態では、上述したように、視差０位置Ｄ_０が遠距離端Ｅ_１側に位置するため、対象物が遠距離端Ｅ_１に存在する場合の視差ｄ_１（図５Ｂ）が、対象物が近距離端Ｅ_２に存在する場合の視差ｄ_２（図５Ｃ）よりも短くなる。このとき、視差ｄ_２が、視差ｄ_１の１．２倍以上になるように視差０位置Ｄ_０を設定すると、製造誤差などに影響されず、測距精度の低下を抑制できる。特に、視差ｄ_２が、視差ｄ_１の２．０倍以上になるように視差０位置Ｄ_０を設定することにより、遠距離端Ｅ_１側と近距離端Ｅ_２側の測距精度低下抑制効果を両立できる。

図６は、測距範囲の遠距離端側にずらされた視差０位置が合焦位置と一致する場合について説明するための図である。なお、図６では、理解を容易にするために各測距用瞳３１，３２及び撮像用瞳３３を通過する測距用光束３４，３５（図中実線で示す）及び撮像用光束３６（図中破線で示す）がそのまま描画される。また、カメラ１０の合焦位置Ｆ_０として撮像用瞳３３に関して撮像素子１２と光学的に共役となる光軸上の位置が設定される。さらに、光学系１１を代表してレンズ１１ａのみが描画され、便宜的に、レンズ１１ａの全面が射出瞳３０を構成するものとする。

図６では、視差０位置Ｄ_０が合焦位置Ｆ_０と一致するように光学系１１が構成される。このとき、結果として合焦位置Ｆ_０も遠距離端Ｅ_１側にずれる。これにより、遠距離端Ｅ_１に存在する対象物の撮像用光束３６から形成される像のボケサイズ（錯乱円）Φ_１が近距離端Ｅ_２に存在する対象物の撮像用光束３６から形成される像のボケサイズΦ_２よりも小さくなる。なお、遠距離端Ｅ_１における像のボケサイズΦ_１は撮像素子１２において２画素未満分になるように設定される。このとき、近距離端における像のボケサイズΦ_２が認識処理で許容可能な最大ボケサイズ以下となるように、撮像用瞳３３の大きさを決める。なお、近距離では、遠距離に比べて物体が大きく映るため、認識処理におけるボケサイズの許容値は近距離側の方が大きい。したがって、近距離端における像のボケサイズΦ_２が遠距離端Ｅ_１における像のボケサイズΦ_１より大きくなっても、認識処理の精度が低下するのを抑制することができる。

図７は、測距範囲の遠距離端側にずらされた視差０位置が合焦位置と一致しない場合について説明するための図である。なお、図７でも、理解を容易にするために各測距用瞳３１，３２及び撮像用瞳３３を通過する測距用光束３４，３５（図中実線で示す）及び撮像用光束３６（図中破線で示す）がそのまま描画される。ここでも、合焦位置Ｆ_０として撮像用瞳３３に関して撮像素子１２と光学的に共役となる光軸上の位置が設定される。さらに、光学系１１を代表してレンズ１１ａのみが描画され、便宜的に、レンズ１１ａの全面が射出瞳３０を構成するものとする。

図７では、合焦位置Ｆ_０が視差０位置Ｄ_０と一致せず、合焦位置Ｆ_０が測距範囲の遠距離端Ｅ_１及び近距離端Ｅ_２の中点に位置するように、光学系１１が構成される。合焦位置Ｆ_０及び視差０位置Ｄ_０の不一致は各レンズ１１ａ，１１ｂの収差を意図的に変更することによって実現する。これにより、遠距離端Ｅ_１に存在する対象物の撮像用光束３６から形成される像のボケサイズΦ_１を、近距離端Ｅ_２に存在する対象物の撮像用光束３６から形成される像のボケサイズΦ_２と同程度に設定することができる。また、当該光学系１１は、距離範囲の両端Ｅ_１，Ｅ_２における像のボケサイズの比が、距離範囲の両端Ｅ_１，Ｅ_２のそれぞれに対象物が存在する場合の視差ｄ_１，ｄ_２の比（視差比）よりも小さくなるように設定される。具体的には、遠距離端Ｅ_１における像のボケサイズΦ_１と、近距離端における像のボケサイズΦ_２とが下記式を満たすように光学系１１が構成される。
ｄ_２／ｄ_１ ＞ Ｍａｘ（Φ_１，Φ_２）／Ｍｉｎ（Φ_１，Φ_２）≧ １
但し、Ｍａｘ，Ｍｉｎはそれぞれ（ ）内の最大値，最小値を表す。

その結果、測距範囲において得られる対象物の像の質が、対象物が遠距離端Ｅ_１側に存在する場合及び対象物が近距離端Ｅ_２側に存在する場合のいずれか一方において大きく低下するのを防止することができる。また、図６に示す場合に比べ、撮像用瞳３３の大きさを大きくすることができるため、より明るくノイズが少ない撮影画像を得ることができる。

図８は、本発明の第１の実施の形態における光学系の射出瞳を示す図である。なお、図中の横方向が視差方向に対応する。

図８（Ａ）において、射出瞳３０は、当該射出瞳３０の中心（光学系１１の光軸）に関して視差方向に互いに反対側（好ましくは対称）に位置し、且つ射出瞳３０の両端近傍にそれぞれ位置する２つの楕円状の測距用瞳３１，３２を有する。さらに、射出瞳３０は、視差方向において各測距用瞳３１，３２に挟まれて射出瞳３０の略中央に位置し、且つ光学系１１の光軸を含む正円状の撮像用瞳３３を有する。各測距用瞳３１，３２の視差方向に関する重心間距離Ｌの射出瞳３０の視差方向に関する長さ（直径）である射出瞳幅Ｗに対する比は０．６以上且つ０．９以下である。また、撮像用瞳３３の重心から光学系１１の光軸までの視差方向に関する距離Ｄの射出瞳幅Ｗに対する比は０以上且つ０．０５以下である。

これにより、測距用瞳３１及び測距用瞳３２を視差方向に関して十分に離間させることができ、基線長を長くすることができる。その結果、撮像面位相差方式を用いて測定される対象物の距離情報の精度を高くすることができる。また、距離Ｄが０．０５以下であるため、撮像用光束３６の中心と光軸のずれを小さくすることができる。その結果、撮像用光束３６から得られる撮像画像のボケが自然なものとなり、画像解析等の精度を高くすることができる。

また、各測距用瞳３１，３２の視差方向に関する長さである各測距用瞳幅Ｗ_１，Ｗ_２（部分瞳幅）の射出瞳幅Ｗに対する比は０．１以上且つ０．４以下である。さらに、撮像用瞳３３の視差方向に関する長さである撮像用瞳幅Ｗ_３の射出瞳幅Ｗに対する比は０．０５以上且つ０．４以下である。

これにより、各測距用瞳幅Ｗ_１，Ｗ_２を小さく維持して視差方向に関する各測距用瞳３１，３２の配置の自由度を増すことができる。その結果、各測距用瞳３１，３２を射出瞳３０の視差方向に関する両端近傍に位置させることができ、もって、基線長を確実に長くすることができる。また、各測距用瞳幅Ｗ_１，Ｗ_２が小さすぎると、測距用光束３４，３５の光量が大幅に減り、得られる測距用の画像信号のＳ／Ｎ比が低下して測定される距離の精度が低下する。しかしながら、上述したように、各測距用瞳幅Ｗ_１，Ｗ_２の射出瞳幅Ｗに対する比は０．１以上であるため、測距用光束３４，３５の光量が大幅に減るのを防止することができる。また、各測距用瞳幅Ｗ_１，Ｗ_２が大きくなる、すなわち、各測距用瞳３１，３２が大きくなると基線長が短くなり、測定される距離の精度が低下する。しかしながら、上述したように、各測距用瞳幅Ｗ_１，Ｗ_２の射出瞳幅Ｗに対する比は０．４以下であるため、基線長が短くなるのを防止することができる。

また、楕円状の各測距用瞳３１，３２は図中縦方向（視差方向と垂直な方向）に長辺を有する。各測距用瞳３１，３２の図中縦方向に関する長さである測距用瞳高さＨの各測距用瞳幅Ｗ_１，Ｗ_２に対する比（以下、「アスペクト比」という。）は１以上であり、好ましくは２以上である。これにより、各測距用瞳３１，３２を通過する測距用光束３４，３５の量を増加させることができる。その結果、測距用光束３４，３５によって形成される像から得られる画像信号のＳ／Ｎ比を高くすることができ、対象物の距離情報を高精度に求めることができる。

さらに、射出瞳３０は、視差方向において各測距用瞳３１，３２に挟まれる撮像用瞳３３を有し、撮像用瞳３３を通過する撮像用光束３６によって形成される像が光電変換された画像信号から対象物の撮影画像が形成される。上述したように、撮像用瞳３３の撮像用瞳幅Ｗ_３の射出瞳幅Ｗに対する比は０．４以下である。これにより、射出瞳３０の全領域を通過する光束を用いた場合に比べ、絞りを小さくして対象物の焦点深度を深くすることができ、認識処理に適した対象物の撮影画像を得ることができる。一方、撮像用瞳３３の撮像用瞳幅Ｗ_３の射出瞳幅Ｗに対する比は０．０５以上であるため、画像信号のＳ／Ｎ比を高くすることができる。

なお、測距用瞳３１，３２の大きさや形状は上述した各測距用瞳幅Ｗ_１，Ｗ_２や測距用瞳高さＨに関する制約に従う限りにおいて任意であり、例えば、図８（Ｂ）に示すように、各測距用瞳３１，３２がやや小ぶりであってもよい。また、図８（Ｃ）に示すように、各測距用瞳３１，３２と、撮像用瞳３３とが同じ形状（正円状）を呈していてもよい。しかしながら、測距用瞳３１，３２の大きさは、測距用瞳３１，３２をそれぞれ通過する測距用光束３４，３５に基づく各画像信号の強度が正確な対象物の距離情報を取得することができる程度まで高くなる大きさであることを必要とする。すなわち、測距用瞳高さＨは、できるだけ長いほうが好ましく、撮像用瞳３３の図中縦方向に関する長さである撮像用瞳高さよりも長いことが好ましい（具体的には、撮像用瞳高さの１．１倍以上の長さであることがより好ましい）。

上述したように、各測距用瞳３１，３２の配置は各測距用画素１２ｂにおける各遮光膜４０の位置、大きさによって規定され、撮像用瞳３３の配置は撮像用画素１２ａにおける遮光膜６６の位置、大きさによって規定される。若しくは、各測距用瞳３１，３２及び撮像用瞳３３の配置は撮像兼測距用画素１２ｃにおけるＰＤ４４〜４６の位置、大きさによって規定される。したがって、撮像兼測距用画素１２ｃでは、図９（Ａ）に示すように、縦長の各測距用瞳３１，３２に対応するように各ＰＤ４４，４５は図中縦方向（視差方向と垂直な方向）に長辺を有する矩形状を呈する。また、射出瞳３０の両端近傍にそれぞれ位置する２つの測距用瞳３１，３２に対応するように、各ＰＤ４４，４５は視差方向に関して互いに離間して配置される。また、正円状の撮像用瞳３３に対応するようにＰＤ４６は正方形状を呈し、射出瞳３０の略中央に位置する撮像用瞳３３に対応するように、ＰＤ４６は撮像兼測距用画素１２ｃにおいて略中央に配置される。図９（Ａ）に示すように、一の撮像兼測距用画素１２ｃが各ＰＤ４４，４５を有する場合、１つの撮像兼測距用画素１２ｃから一対の画像の視差を算出するための画像信号が得られるため、当該画像信号を多く得ることができる。すなわち、画像信号の解像度を高くすることができる。これにより、形成される画像を高画質にすることができる。また、距離情報の解像度を高くすることができる。

なお、撮像兼測距用画素１２ｃがＰＤ４４及びＰＤ４５のうち一方のみを有していてもよい。例えば、図９（Ｂ）に示すように、（図中下方の）一の撮像兼測距用画素１２ｃがＰＤ４４を有し、（図中上方の）他の撮像兼測距用画素１２ｃがＰＤ４５を有する。この場合、測距用瞳３１を通過する測距用光束３４が一の撮像兼測距用画素１２ｃのＰＤ４４によって受光され、当該ＰＤ４４は測距用光束３４によって形成される像が光電変換された画像信号を出力する。また、測距用瞳３２を通過する測距用光束３５が他の撮像兼測距用画素１２ｃのＰＤ４５によって受光され、当該ＰＤ４５は測距用光束３５によって形成される像が光電変換された画像信号を出力する。さらに、一の撮像兼測距用画素１２ｃのＰＤ４４及び他の撮像兼測距用画素１２ｃのＰＤ４５から出力された画像信号から一対の画像の視差が算出される。図９（Ａ）に示すように、撮像兼測距用画素１２ｃがＰＤ４４及びＰＤ４５のうち一方のみを有する場合、一つの撮像兼測距用画素１２ｃが有するＰＤの数を２つに減らすことができる。これにより、各ＰＤの配置に余裕ができ、もって、各ＰＤを大きくすることができる。その結果、各ＰＤの受光量を増加させて各ＰＤの感度を向上することができ、光量が十分でない環境においても、形成される画像を高画質にすることができ、さらに、距離の計算の精度を向上することができる。

なお、本実施の形態では、射出瞳３０が図中横方向に配列された各測距用瞳３１，３２を有するが、さらに図中縦方向に配列された２つの測距用瞳を有していてもよい。例えば、図１０（Ａ）に示すように、射出瞳３０は各測距用瞳３１，３２に加えて図中縦方向に配列された２つの楕円状の測距用瞳４７，４８を有する。各測距用瞳４７，４８は射出瞳３０の図中縦方向に関する両端近傍にそれぞれ位置する。これにより、図中横方向だけでなく図中縦方向における一対の画像の視差を算出することができ、対象物における横線や斜め線までの距離の測定の精度を向上することができる。この場合、撮像兼測距用画素１２ｃは、図１０（Ｂ）に示すように、楕円状の各測距用瞳４７，４８に対応するように図中横方向に長辺を有する矩形状を呈するＰＤ４９，５０を有する。また、射出瞳３０の図中縦方向に関する両端近傍にそれぞれ位置する各測距用瞳４７，４８に対応するように、各ＰＤ４９，５０は図中縦方向に関して互いに離間して配置される。

また、本実施の形態では、撮像用画素１２ａは原色系のカラーフィルタを有するため、撮像用画素１２ａが受光する撮像用光束３６から形成される像はカラー画像である。なお、撮像用画素１２ａのカラーフィルタは原色系ではなく補色系であってもよい。補色系のカラーフィルタは透過させる光束の光量が原色系のカラーフィルタよりも多いため、ＰＤ４２の感度を向上させることができる。一方、測距用画素１２ｂではＰＤ３８が受光する光束は開口３９を通過する光束に限られ、撮像兼測距用画素１２ｃではＰＤ４４，４５の大きさは限定される。しかしながら、測距用画素１２ｂや撮像兼測距用画素１２ｃはカラーフィルタを有さない、若しくは補色系のカラーフィルタを有する。これにより、ＰＤ３８やＰＤ４４，４５が受光する光束の光量はさほど制限されない。したがって、ＰＤ３８やＰＤ４４，４５の感度が大幅に低下することがない。なお、測距用画素１２ｂや撮像兼測距用画素１２ｃがカラーフィルタを有さない場合、測距用画素１２ｂや撮像兼測距用画素１２ｃが受光する測距用光束３４，３５から形成される一対の画像はモノクロ画像である。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態に係る測距装置を移動体としての自動車に適用したものである。

図１１は、本実施の形態に係る移動体としての自動車に運転支援システムを搭載した状態を概略的に説明するための図であり、図１２は、運転支援システムの構成図である。

図１１及び図１２において、車両５９は、カメラ１０、画像解析部１３及び距離情報取得部１４を有する測距装置６０と、車両位置判定部６１とを備える。車両位置判定部６１は、該測距装置６０が算出する測距結果、例えば、前走車までの距離に基づいて当該車両５９の前走車に対する相対的な位置を判定する。なお、画像解析部１３、距離情報取得部１４及び車両位置判定部６１は、ソフトウェア（プログラム）による実装及びハードウェアによる実装のいずれも可能であり、ソフトウェアとハードウェアとの組合せによって実装してもよい。例えば、カメラ１０に内蔵されたコンピュータ（マイコン、ＦＰＧＡ等）のメモリにプログラムを格納し、そのプログラムをコンピュータに実行させることで各部の処理を実現してもよい。また、各部の処理の全部又は一部を論理回路によって実現するＡＳＩＣ等の専用プロセッサを設けてもよい。

また、車両５９は、車両情報取得装置６２（移動体情報取得装置）と、制御装置６３と、警報装置６４とを備え、車両位置判定部６１が車両情報取得装置６２と、制御装置６３と、警報装置６４と接続される。車両位置判定部６１は、車両情報取得装置６２から車両５９の車速（速度）、ヨーレート、及び舵角等の少なくともいずれかを車両情報（移動体の情報）として取得する。制御装置６３は車両位置判定部６１の判定結果に基づいて車両５９を制御する。警報装置６４は車両位置判定部６１の判定結果に基づいて警報を発する。制御装置６３は、例えば、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）である。例えば、車両位置判定部６１の判定結果として前走車との衝突可能性が高い場合、制御装置６３は車両５９のブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制する等して衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。また、例えば、前走車との衝突可能性が高い場合、警報装置６４は音等の警報を鳴し、カーナビゲーションシステム等の画面に警報情報を表示し、シートベルトやステアリングに振動を与える等してユーザに警告を行う。本実施の形態では、測距装置６０のカメラ１０が車両５９の周囲、例えば、前方若しくは後方を撮像する。なお、制御装置６３が、測距装置６０の測距結果だけでなく車両情報取得装置６２で取得した車両情報にも基づいて車両５９を制御する構成にしてもよい。なお、車両５９のエンジンとしては、ガソリンや軽油を燃料とする内燃機関であってもよく、電気によって作動するモータであってもよい。

図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る移動体としての自動車における運転支援システムによる衝突回避処理を示すフローチャートである。以下、この衝突回避処理を説明することによって運転支援システムの各部の動作を具体的に説明する。

まず、ステップＳ１ではカメラ１０を用いて複数の画像（例えば、第１の画像乃至第３の画像）の画像信号を取得する。次に、ステップＳ２では車両情報取得装置６２から車両情報の取得を行う。ここでの車両情報は、車両５９の車速、ヨーレート、及び舵角等の少なくともいずれかを含む情報である。次に、ステップＳ３では取得された複数の画像信号のうち少なくとも１つの画像信号に対して特徴解析（認識処理）を行う。具体的には、画像解析部１３が、画像信号におけるエッジの量や方向、濃度値、色、輝度値等の特徴量を解析することにより、対象物（自動車、自転車、歩行者、車線、ガードレール、ブレーキランプ等）を認識（検知）する。なお、画像の特徴量解析は、複数の画像信号のそれぞれに対して行ってもよく、若しくは、複数の画像信号のうち一部の画像信号のみ（例えば、第３の画像の画像信号のみ）に対して行ってもよい。

続くステップＳ４では、カメラ１０で撮像された一対の画像（例えば、第１及び第２の画像）の視差を距離情報取得部１４で求めることにより、撮像された画像に存在する対象物の距離情報を取得する。この距離情報の取得は距離情報取得部１４で行う。なお、視差の算出方法に関しては、ＳＳＤＡ法や面積相関法等が既に公知の技術として存在するため、本実施の形態では詳細の説明は省略する。なお、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４は、上記のステップ順に行ってもよく、若しくは各ステップを並列に行ってもよい。ここで、撮像された画像に存在する対象物の距離又はデフォーカス量はステップＳ４で求めた視差、カメラ１０の内部パラメータ及び外部パラメータから計算することができる。

その後、ステップＳ５で、求められた距離情報が予め定めた設定内にあるか否か、つまり、設定距離内に障害物が存在するか否かを判定し、前方または後方の衝突可能性の判定を行う。設定距離内に障害物が存在する場合、衝突可能性ありと判定し、制御装置６３は車両５９の回避動作を行う（ステップＳ６）。具体的には、衝突可能性ありの旨を制御装置６３や警報装置６４に対して通知する。このとき、制御装置６３は車両５９の移動方向及び移動速度の少なくとも１つを制御する。例えば、ブレーキをかける、つまり、車両５９の各輪に制動力を発生させる制御信号を生成して出力し、エンジンの出力を抑制する等して前走車との衝突の回避及び衝突可能性の低減を行う。また、警報装置６４はユーザに対して音や映像、振動等で危険を通知する。その後、本処理を終了する。一方、設定距離内に障害物が存在しない場合、衝突可能性なしと判定し、本処理を終了する。

図１３の衝突回避処理によれば、効果的に障害物の検知を行うことが可能となる。つまり、正確に障害物を検知し、衝突回避及び被害低減が可能となる。

なお、本実施の形態では、距離情報に基づいた衝突回避について説明したが、距離情報に基づいて、先行車に追従走行し、車線内中央を維持し、又は、車線からの逸脱を抑制する車両に本発明を適用することもできる。また、本発明は、車両５９の運転支援だけでなく、車両５９の自律運転にも適用可能である。さらに、本発明における測距装置６０は、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機、ドローンあるいは産業用ロボット等の移動体に適用することができる。さらに、本発明における測距装置６０は、移動体に限らず、交差点監視システムや高度道路交通システム（ＩＴＳ）において用いられる機器等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。例えば、交差点監視システムにおける非移動体である交差点監視カメラに本発明を適用してもよい。

以上、本発明について各実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではない。

上述した第１の実施の形態では、測距範囲を１ｍ〜１００ｍ又は２ｍ〜５０ｍに設定したが、例えば、１００〜１５０ｍに設定してもよい。また、上述した第１の実施の形態において、測距装置は第１の画像乃至第３の画像を取得するが、測距装置の撮像素子１２において撮像用画素１２ａ又はＰＤ４６を設けることなく第３の画像を取得しない構成としてもよい。この場合、画像解析部１３は第１の画像や第２の画像に対して特徴量解析を実行する。

さらに、図９（Ａ）に示す撮像兼測距用画素１２ｃを、ＰＤ４４からの画像信号及びＰＤ４５からの画像信号のそれぞれを出力するように構成してもよい。なお、ＰＤ４４からの画像信号は、測距用瞳３１を通過した測距用光束３４に基づく第１の画像の信号であり、以下、単に「第１の画像の信号」と称する。また、ＰＤ４５からの画像信号は、測距用瞳３２を通過した測距用光束３５に基づく第２の画像の信号であり、以下、単に「第２の画像の信号」と称する。若しくは、当該撮像兼測距用画素１２ｃを、第１の画像の信号及びＰＤ４４からの画像信号とＰＤ４５からの画像信号が合算された画像信号のそれぞれを出力するように構成してもよい。なお、ＰＤ４４からの画像信号とＰＤ４５からの画像信号が合算された画像信号は、測距用瞳３１を通過した光束及び測距用瞳３２を通過した光束に基づく第４の画像の信号であり、以下、単に「第４の画像の信号」と称する。この場合、第１の画像の信号と第４の画像の信号の差を距離情報取得部１４で求めることにより、第２の画像の信号を求めることができる。

上述した第１の実施の形態では、対象物が遠距離端Ｅ_１に存在する場合の視差ｄ_１が、対象物が近距離端Ｅ_２に存在する場合の視差ｄ_２よりも短くなる。特に、対象物が遠距離端Ｅ_１に存在する場合の視差ｄ_１は小さいほど、測距精度の低下抑制の観点から好ましい。したがって、例えば、対象物が遠距離端Ｅ_１に存在する場合の視差ｄ_１が撮像素子１２において２画素に対応する距離未満になるように設定されるのが好ましい。なお、ここでの２画素に対応する距離は、一対をなす２つの測距用画素１２ｂがそれぞれ形成する画像信号を用いて距離測定を行う場合、間に撮像用画素１２ａを挟む、一対をなす２つの測距用画素１２ｂの中心間距離に該当する（図１４（Ａ））。さらに、各測距用画素１２ｂの配列方法は図３（Ｂ）に示すものに限られず、例えば、図１４（Ｂ）に示すように、間に撮像用画素１２ａを挟まない配列方法も実現し得る。この場合、２画素に対応する距離は、視差方向に並ぶ３つの測距用画素１２ｂからなる画素列における両端の測距用画素１２ｂの中心間距離に該当する。また、１つの撮像兼測距用画素１２ｃが形成する一対の画像信号を用いて距離測定を行う場合、２画素に対応する距離は、視差方向に並ぶ３つの撮像兼測距用画素１２ｃからなる画素列における両端の撮像兼測距用画素１２ｃの中心間距離に該当する（図１４（Ｃ），同（Ｄ））。

本発明は、上述の各実施の形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークや記憶媒体を介してシステムや装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータの１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理でも実現可能である。また、本発明は、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

ｄ_１，ｄ_２ 視差
Ｄ_０ 視差０位置
Ｅ１ 遠距離端
Ｅ２ 近距離端
Ｆ０ 合焦位置
１０ カメラ
１１ 光学系
１２ 撮像素子
１２ａ 撮像用画素
１２ｂ 測距用画素
１２ｃ 撮像兼測距用画素
１３ 画像解析部
１４ 距離情報取得部
３０ 射出瞳
３１，３２ 測距用瞳
３３ 撮像用瞳
３４，３５ 測距用光束
３６ 撮像用光束

Claims (22)

1. 固定焦点光学系である光学系と、前記光学系からの光束を受光する撮像素子と、前記撮像素子からの画像信号に基づいて距離情報を取得する距離情報取得部とを備える測距装置であって、
   前記距離情報取得部は、前記光学系の射出瞳の第１の領域を通過する対象物からの光束に基づく第１の画像と、前記射出瞳の第２の領域を通過する前記対象物からの光束に基づく第２の画像との視差に基づいて前記対象物の前記距離情報を取得し、
   前記光学系は、前記測距装置から１００ｍの距離に存在する対象物の前記視差が前記測距装置から１ｍの距離に存在する対象物の前記視差よりも短くなるように構成されていることを特徴とする測距装置。
2. 前記光学系は、前記測距装置から５０ｍの距離に存在する対象物の前記視差が前記測距装置から２ｍの距離に存在する対象物の前記視差よりも短くなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の測距装置。
3. 前記光学系は、前記測距装置から１００ｍの距離に存在する対象物の前記視差が前記撮像素子において２画素に対応する距離未満になるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の測距装置。
4. 前記光学系は、前記測距装置から１ｍの距離に存在する対象物の前記視差が前記測距装置から１００ｍの距離に存在する対象物の前記視差の１．２倍以上になるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測距装置。
5. 前記光学系は、前記測距装置から１ｍの距離に存在する対象物の前記視差が前記測距装置から１００ｍの距離に存在する対象物の前記視差の２．０倍以上になるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測距装置。
6. 前記第１の領域の重心及び前記第２の領域の重心の間の距離の、前記射出瞳の視差方向に関する長さに対する比は、０．６以上且つ０．９以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の測距装置。
7. 前記第１の領域及び前記第２の領域のそれぞれの視差方向に関する長さの、前記射出瞳の視差方向に関する長さに対する比は、０．１以上且つ０．４以下であることを特徴とする請求項１乃至６記載のいずれか１項に記載の測距装置。
8. 前記射出瞳の第３の領域を通過する前記対象物からの光束に基づく第３の画像を解析する画像解析部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の測距装置。
9. 前記光学系は、前記測距装置から１００ｍの距離に存在する対象物の前記第３の領域を通過する光束から形成される像のボケサイズΦ_１と、前記測距装置から１ｍの距離に存在する対象物の前記第３の領域を通過する光束から形成される像のボケサイズΦ_２とが下記式を満たすように構成され、
   ｄ_２／ｄ_１ ＞ Ｍａｘ（Φ_１，Φ_２）／Ｍｉｎ（Φ_１，Φ_２）≧ １
   Ｍａｘ，Ｍｉｎはそれぞれ（ ）内の最大値，最小値、ｄ_１は前記測距装置から１００ｍの距離に存在する対象物の前記視差、ｄ_２は前記測距装置から１ｍの距離に存在する対象物の前記視差を表すことを特徴とする請求項８記載の測距装置。
10. 前記第３の領域は前記光学系の光軸を含み、
    前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記光軸を含まず、前記光軸に関して互いに反対側に位置することを特徴とする請求項８又は９記載の測距装置。
11. 前記第３の領域の重心から前記光学系の光軸までの距離の、前記射出瞳の視差方向に関する長さに対する比は、０以上且つ０．０５以下であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の測距装置。
12. 前記第３の領域の視差方向に関する長さの、前記射出瞳の視差方向に関する長さに対する比は、０．０５以上且つ０．４以下であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の測距装置。
13. 固定焦点光学系である光学系と、前記光学系からの光束を受光する撮像素子と、前記撮像素子からの画像信号に基づいて距離情報を取得する距離情報取得部とを備える測距装置であって、
    前記距離情報取得部は、前記光学系の射出瞳の第１の領域を通過する対象物からの光束に基づく第１の画像と、前記射出瞳の第２の領域を通過する前記対象物からの光束に基づく第２の画像との視差に基づいて前記対象物の前記距離情報を取得し、
    前記光学系は、前記測距装置の測距範囲の遠距離端に存在する対象物の前記視差が前記測距範囲の近距離端に存在する対象物の前記視差よりも短くなるように構成されていることを特徴とする測距装置。
14. 前記光学系は、前記遠距離端に存在する対象物の前記視差が前記撮像素子において２画素に対応する距離未満になるように構成されていることを特徴とする請求項１３記載の測距装置。
15. 前記光学系は、前記測距範囲の近距離端に存在する対象物の前記視差が前記測距装置の測距範囲の遠距離端に存在する対象物の前記視差の１．２倍以上になるように構成されていることを特徴とする請求項１３又は１４記載の測距装置。
16. 前記光学系は、前記測距範囲の近距離端に存在する対象物の前記視差が前記測距装置の測距範囲の遠距離端に存在する対象物の前記視差の２．０倍以上になるように構成されていることを特徴とする請求項１３又は１４記載の測距装置。
17. 前記射出瞳の第３の領域を通過する前記対象物からの光束に基づく第３の画像を解析する画像解析部をさらに備えることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の測距装置。
18. 前記光学系は、前記遠距離端に存在する対象物の前記第３の領域を通過する光束から形成される像のボケサイズΦ_１と、前記近距離端に存在する対象物の前記第３の領域を通過する光束から形成される像のボケサイズΦ_２とが下記式を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１３記載の測距装置。
    ｄ_２／ｄ_１ ＞ Ｍａｘ（Φ_１，Φ_２）／Ｍｉｎ（Φ_１，Φ_２）≧ １
    但し、Ｍａｘ，Ｍｉｎはそれぞれ（ ）内の最大値，最小値、ｄ_１は前記遠距離端に存在する対象物の前記視差、ｄ_２は前記近距離端に存在する対象物の前記視差を表す。
19. 測距装置と、前記測距装置の測距結果に基づいて前記移動体を制御する制御装置とを備える移動体であって、
    前記測距装置は、固定焦点光学系である光学系と、前記光学系からの光束を受光する撮像素子と、前記撮像素子からの画像信号に基づいて距離情報を取得する距離情報取得部とを備え、
    前記距離情報取得部は、前記光学系の射出瞳の第１の領域を通過する対象物からの光束に基づく第１の画像と、前記射出瞳の第２の領域を通過する前記対象物からの光束に基づく第２の画像との視差に基づいて前記対象物の前記距離情報を取得し、
    前記光学系は、前記測距装置から１００ｍの距離に存在する対象物の前記視差が前記測距装置から１ｍの距離に存在する対象物の前記視差よりも短くなるように構成されていることを特徴とする移動体。
20. 前記移動体の情報を取得する移動体情報取得装置を有し、
    前記制御装置は、前記移動体の情報及び前記測距結果に基づいて、前記移動体の移動方向及び移動速度の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１９記載の移動体。
21. 前記制御装置は、前記移動体が障害物と衝突する可能性が存在すると判定された場合に、前記移動体の移動方向及び移動速度の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１９又は２０記載の移動体。
22. 前記測距装置の距離情報取得部は障害物の距離情報を取得し、
    前記測距装置の画像解析部は障害物の画像を解析して前記障害物の特徴情報を取得し、
    前記制御装置は、前記障害物の前記距離情報及び前記特徴情報に基づいて、前記移動体を制御することを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の移動体。

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