JP2022164850A - Optical device, distance measuring device and distance measuring method - Google Patents

Optical device, distance measuring device and distance measuring method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device with which it is possible to comply with safety standards regarding the intensity of laser beams and measure the distance to an object located far away with good accuracy.
SOLUTION: An optical device comprises: a plurality of light projection units, each of which includes a light source for emitting emission light and an emission light deflection element for variably deflecting the direction of the emission light, and each of which emits the emission light deflected by the emission light deflection element as irradiation light having an instant irradiation field; and a light reception unit that includes a reflected light deflection element for variably deflecting the direction of reflected light of the irradiation light having been reflected by an object and a light reception element for receiving the reflected light having been deflected by the reflected light deflection element, where the solid angle of an instant visual field is larger than the solid angle of each of the instant irradiation fields of the irradiation light.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2023,JPO&INPIT

Description

本発明は、出射光の出射及び当該出射光の受光を行う光学装置、物体までの距離を計測する測距装置並びに測距方法に関する。 The present invention relates to an optical device that emits emitted light and receives the emitted light, a distance measuring device that measures a distance to an object, and a distance measuring method.

光学装置を含む測距装置は、例えば、レーザ光を対象領域内で走査して物体までの距離を計測する、すなわち測距する。このような測距装置としては、例えば、可動部が揺動する光走査部、可動部の光反射面に向かってパルス光を出射する光源部、パルス光の反射光を受光する受光部及び物体までの距離を計測する測距部を備える光測距装置が特許文献1に開示されている。 A rangefinder including an optical device scans a target area with a laser beam, for example, and measures the distance to an object, that is, measures the distance. Such a distance measuring device includes, for example, an optical scanning unit in which a movable portion oscillates, a light source unit in which pulsed light is emitted toward the light reflecting surface of the movable unit, a light receiving unit in which reflected light of the pulsed light is received, and an object sensor. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200002 discloses an optical rangefinder including a rangefinder for measuring a distance to a target.

特開2011-053137号公報JP 2011-053137 A

レーザ光は物体に照射されると散乱する。このため、レーザ光が照射される物体が測距装置から遠くなるにつれて、測距装置が受光するレーザ光の光量は少なくなる。したがって、測距装置から遠方に位置する物体の測距を行うためには、レーザ光の出力を高くして出射することが望ましい。 Laser light scatters when it hits an object. Therefore, the amount of laser light received by the range finder decreases as the object irradiated with the laser light becomes farther from the range finder. Therefore, in order to measure the distance of an object located far from the distance measuring device, it is desirable to emit laser light with a high output.

しかし、レーザ光は、パワー密度が高い場合には人体に有害となることがある。このため、安全基準によってレーザ光の出力が制限されている。従って、遠距離に位置する物体までの距離を測定する場合、安全基準を順守したレーザ光では、測距装置が受光するレーザ光の光量が少なくなることが課題の1つとして挙げられる。 However, laser light can be harmful to humans when the power density is high. Therefore, safety standards limit the output of laser light. Therefore, when measuring the distance to an object located at a long distance, one of the problems is that the light amount of the laser light received by the rangefinder is small if the laser light complies with the safety standards.

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、レーザ光の強度に関する安全基準を順守し、かつ遠方に位置する物体の測距を精度良く行うことが可能な光学装置を提供することを課題の1つとする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical device that complies with safety standards regarding the intensity of laser beams and that is capable of accurately measuring the distance of a distant object. Make it one of the tasks.

本願請求項1に記載の光学装置は、出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含む複数の投光部と、前記出射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記複数の投光部の各々の瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、を有することを特徴とする。 The optical device according to claim 1 of the present application comprises a plurality of light projecting units each including a light source for emitting emitted light and an emitted light deflection element for deflecting the emitted light in a variable direction; a reflected light deflecting element for deflecting reflected light in a variable direction and a light receiving element for receiving the reflected light deflected by the reflected light deflecting element; and a light-receiving portion having a large solid angle of instantaneous visual field.

実施例1に係る測距装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring device according to Example 1; FIG. 実施例1に係る測距装置の投光系の動作原理を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the principle of operation of the projection system of the rangefinder according to the first embodiment; 実施例1に係る測距装置の受光系の動作原理を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the principle of operation of the light receiving system of the distance measuring device according to the first embodiment; 実施例1に係る測距装置の投光部及び受光部の配置例を示す斜視図である。4 is a perspective view showing an arrangement example of a light projecting unit and a light receiving unit of the distance measuring device according to the first embodiment; FIG. 実施例1に係る測距装置からの距離に応じた投光部の瞬間照射野と受光部の瞬間視野を説明する概念図である。4 is a conceptual diagram illustrating an instantaneous irradiation field of the light projecting unit and an instantaneous field of view of the light receiving unit according to the distance from the distance measuring device according to the first embodiment; FIG. 実施例1に係る測距装置から所定の距離における仮想面上の瞬間照射野の立体角を説明する概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a solid angle of an instantaneous irradiation field on a virtual plane at a predetermined distance from the distance measuring device according to the first embodiment; 実施例1に係る測距装置から所定の距離における仮想面上の瞬間視野の立体角を説明する概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a solid angle of an instantaneous field of view on a virtual plane at a predetermined distance from the distance measuring device according to Example 1; 実施例1に係る測距装置から所定の距離における仮想面上の瞬間照射野と瞬間視野を説明する概念図である。4 is a conceptual diagram illustrating an instantaneous irradiation field and an instantaneous field of view on a virtual plane at a predetermined distance from the distance measuring device according to Example 1; FIG. 実施例1に係る測距装置の測距方法を示す処理フローである。4 is a processing flow showing a distance measuring method of the distance measuring device according to the first embodiment; 実施例1に係る測距装置の投光部及び受光部の他の配置例を示す斜視図である。4 is a perspective view showing another arrangement example of the light projecting unit and the light receiving unit of the distance measuring device according to the first embodiment; FIG. 実施例1に係る測距装置の投光部の他の構成例を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing another configuration example of the light projecting unit of the rangefinder according to the first embodiment; 実施例2に係る測距装置の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring device according to Example 2; 実施例3に係る測距装置の投光部及び受光部の配置例を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing an arrangement example of a light projecting unit and a light receiving unit of a distance measuring device according to Example 3; 実施例3に係る測距装置から所定の距離における仮想面上の瞬間照射野と瞬間視野を説明する概念図である。FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating an instantaneous irradiation field and an instantaneous field of view on a virtual plane at a predetermined distance from the distance measuring device according to Example 3; 実施例3に係る測距装置の投光部及び受光部の他の配置例を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing another arrangement example of the light projecting unit and the light receiving unit of the distance measuring device according to the third embodiment; 実施例3に係る測距装置の投光部及び受光部の他の配置例を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing another arrangement example of the light projecting unit and the light receiving unit of the distance measuring device according to the third embodiment;

以下、本発明の光学装置を測距装置に用いた実施例を説明する。 An embodiment in which the optical device of the present invention is used in a distance measuring device will be described below.

図1は、本実施例に係る測距装置100の機能ブロックを示している。図1において、投光部10a,10bは、出射光を出射する発光装置である。投光部10a,10bは、互いに同一の構成を有する。投光部10a、10bの光源11は、例えば出射光としてパルス光を出射可能なレーザ素子である。 FIG. 1 shows functional blocks of a distance measuring device 100 according to this embodiment. In FIG. 1, light projection units 10a and 10b are light emitting devices that emit emitted light. The light projection units 10a and 10b have the same configuration. The light sources 11 of the light projection units 10a and 10b are, for example, laser elements capable of emitting pulsed light as emitted light.

光偏向素子12は、制御信号に応じて光ビームを偏向させる装置である。言い換えれば、光偏向素子12は、パルス光を方向可変に偏向させることができる。光偏向素子12は、光反射面(図示せず)を含む出射光反射部材を有している。光偏向素子12には、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー装置、ポリゴンミラー等を用いることができる。尚、光偏向素子12は、光反射面を持たない光偏向素子であってもよい。このような光偏向素子12としては、音響光学偏向器(AO偏向器)等が挙げられる。 The optical deflection element 12 is a device that deflects a light beam according to a control signal. In other words, the optical deflection element 12 can variably deflect the pulsed light. The light deflection element 12 has an emitted light reflecting member including a light reflecting surface (not shown). A MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror device, a polygon mirror, or the like can be used as the light deflection element 12 . The optical deflection element 12 may be an optical deflection element that does not have a light reflecting surface. An acousto-optic deflector (AO deflector) or the like can be used as such an optical deflector 12 .

光偏向素子12は、当該光反射面にて光源11から出射されたパルス光を反射して、走査対象となる所定の領域(以下、走査対象領域とする)に向けて照射光を出射可能である。したがって、光偏向素子12は、出射光偏光素子として機能する。 The light deflection element 12 can reflect the pulsed light emitted from the light source 11 on the light reflecting surface and emit irradiation light toward a predetermined area to be scanned (hereinafter referred to as a scanning target area). be. Therefore, the light deflection element 12 functions as an output light deflection element.

このように、投光部10a,10bは、各々が光偏向素子12で偏光された出射光を、瞬間照射野を有する照射光として走査対象領域に向けて出射する。照射光は、走査対象領域に存在する物体で反射される。当該物体で反射された照射光は、反射光として測距装置100に向かって進行する。 In this way, the light projecting units 10a and 10b each emit the emitted light polarized by the light deflection element 12 toward the scanning target area as irradiation light having an instantaneous irradiation field. The illuminating light is reflected by objects present in the area to be scanned. The irradiation light reflected by the object travels toward the distance measuring device 100 as reflected light.

受光部20は、反射光を受光して、電気信号である受光信号を生成する受光装置である。光偏向素子21は、制御信号に応じて光ビームを偏向させることができる装置である。言い換えれば、光偏向素子21は、照射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させることができる。光偏向素子21は、光反射面(図示せず)を含む反射光反射部材を有する。光偏向素子21は、光偏向素子12と同様にMEMSミラー装置等を用いることができる。したがって、光偏向素子21は、反射光偏向素子として機能する。 The light-receiving unit 20 is a light-receiving device that receives reflected light and generates a light-receiving signal, which is an electrical signal. The optical deflection element 21 is a device capable of deflecting a light beam according to a control signal. In other words, the light deflection element 21 can variably deflect the reflected light of the irradiation light reflected by the object. The light deflection element 21 has a reflected light reflecting member including a light reflecting surface (not shown). As the optical deflection element 21, a MEMS mirror device or the like can be used as in the case of the optical deflection element 12. FIG. Therefore, the optical deflection element 21 functions as a reflective optical deflection element.

受光素子22は、光偏向素子21で偏向された反射光を受光して、電気信号である受光信号を生成する。受光素子22としては、例えば、アバランシェフォトダイオード(Avalanche Photodiode)等を採用することができる。 The light receiving element 22 receives the reflected light deflected by the light deflection element 21 and generates a light receiving signal, which is an electrical signal. As the light receiving element 22, for example, an avalanche photodiode or the like can be adopted.

制御部30は、投光部10a,10bの各々の光源11から出射するパルス光の制御並びに、受光部20の光偏向素子21及び投光部10a,10bの各々の光偏向素子12の光反射面の角度の制御を行う。制御部30は、中央処理装置、主記憶装置、補助記憶装置を少なくとも有するコンピュータである。 The control unit 30 controls the pulsed light emitted from the light sources 11 of the light projecting units 10a and 10b, and controls the light reflection of the light deflection elements 21 of the light receiving units 20 and the light deflection elements 12 of the light projecting units 10a and 10b. Control the angle of the face. The control unit 30 is a computer having at least a central processing unit, a main memory, and an auxiliary memory.

光源制御部31は、投光部10a,10bの各々の光源11の発光制御を行う。具体的には、光源11がパルス発光をするように発光タイミングを規定したテーブル(図示せず)を参照して、その発光を制御する。 The light source control unit 31 controls light emission of the light sources 11 of the light projecting units 10a and 10b. Specifically, the light emission is controlled by referring to a table (not shown) that defines the light emission timing so that the light source 11 emits pulsed light.

ミラー制御部32は、投光部10a,10bの各々の光偏向素子12の光反射面の傾きの角度を制御する。具体的には、ミラー制御部32は、光偏向素子12の光反射面でパルス光を反射させ、反射させた照射光によって走査対象領域の走査がなされるように光偏向素子12の光反射面の傾きの角度を制御する。 The mirror control section 32 controls the angle of inclination of the light reflection surface of the light deflection element 12 of each of the light projection sections 10a and 10b. Specifically, the mirror control unit 32 causes the light reflection surface of the light deflection element 12 to reflect the pulsed light, and rotates the light reflection surface of the light deflection element 12 so that the scanning target area is scanned by the reflected irradiation light. to control the tilt angle of the

ミラー制御部32は、受光部20の光偏向素子21の光偏向素子21の光反射面の傾きの角度を制御する。具体的には、ミラー制御部32は、受光部20の光偏向素子21の光反射面の方向(傾きの角度)と投光部10a,10bの光偏向素子12の光反射面との方向(傾きの角度)が連動するように、光偏向素子21の光反射面の傾きを制御する。すなわち、受光部20の光偏向素子21の光反射面の方向と投光部10a,10bの光偏向素子12の光反射面との方向が連動することによって、反射光が受光素子22に向かって進行する。 The mirror control section 32 controls the inclination angle of the light reflecting surface of the light deflection element 21 of the light receiving section 20 . Specifically, the mirror control unit 32 controls the direction (tilt angle) of the light reflecting surface of the light deflection element 21 of the light receiving unit 20 and the direction ( The inclination of the light reflection surface of the light deflection element 21 is controlled so that the inclination angle) is interlocked. That is, the direction of the light reflecting surface of the light deflecting element 21 of the light receiving section 20 and the direction of the light reflecting surface of the light deflecting element 12 of the light projecting sections 10a and 10b are interlocked, so that the reflected light is directed toward the light receiving element 22. proceed.

言い換えれば、光源制御部31及びミラー制御部32は、投光部10a,10bの各々からパルス光を同時に出射させる出射制御手段として機能する。また、ミラー制御部32は、受光部20に反射光を受光させる受光手段として機能する。 In other words, the light source control section 31 and the mirror control section 32 function as emission control means for simultaneously emitting pulsed light from each of the light projecting sections 10a and 10b. Further, the mirror control section 32 functions as a light receiving means for causing the light receiving section 20 to receive the reflected light.

測距部としての距離測定部33は、測距装置100から走査対象領域内にある物体までの距離を算出する。言い換えれば、距離測定部33は、パルス光及び反射光に基づいて物体までの距離を測距する測距手段として機能する。 A distance measurement unit 33 as a distance measurement unit calculates the distance from the distance measurement device 100 to an object within the scanning target area. In other words, the distance measurement unit 33 functions as distance measurement means for measuring the distance to the object based on the pulsed light and the reflected light.

距離測定部33は、受光素子22によって生成された受光信号に基づいて測距装置100から走査対象領域内にある物体までの距離を算出する。例えば、距離測定部33は、タイムオブフライト法を用いて当該距離が算出される。尚、物体までの距離の算出は、タイムオブフライト法に限られず位相差法であってもよい。 The distance measuring unit 33 calculates the distance from the distance measuring device 100 to the object within the scanning target area based on the light receiving signal generated by the light receiving element 22 . For example, the distance measurement unit 33 calculates the distance using the time-of-flight method. Note that the calculation of the distance to the object is not limited to the time-of-flight method, and may be the phase-difference method.

具体的には、距離測定部33は、光源11によって出射された1のパルス光の出射時刻と、当該1のパルス光が偏向された照射光が走査対象領域内の物体によって反射されて反射光として受光素子22で検出された受光時刻を取得する。そして、当該出射時刻と当該受光時刻の時刻差に基づいて、測距装置100と物体との距離を算出する。 Specifically, the distance measurement unit 33 determines the emission time of one pulsed light emitted by the light source 11 and the reflected light obtained by the deflection of the one pulsed light reflected by an object in the scanning target area. , the light receiving time detected by the light receiving element 22 is obtained. Then, the distance between the distance measuring device 100 and the object is calculated based on the time difference between the emission time and the light reception time.

尚、光偏向素子12によって偏向された照射光の進行方向には、仮想の面である照射面(図示せず)が設けられている。尚、照射面は、実在するものではない。 An irradiation surface (not shown), which is a virtual surface, is provided in the traveling direction of the irradiation light deflected by the light deflection element 12 . Note that the irradiation surface does not actually exist.

図2は、投光部10a、10bを含む投光系の動作を示す概念図である。図2において、光源11から出射されたパルス光EL1は、光偏向素子12の光反射面MRに入射する。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing the operation of the light projecting system including the light projecting units 10a and 10b. In FIG. 2, the pulsed light EL1 emitted from the light source 11 is incident on the light reflecting surface MR of the light deflection element 12. As shown in FIG.

光偏向素子12は、光反射面MRに入射されたパルス光EL1を反射する。すなわち、光偏向素子12は、パルス光EL1を照射光EL2として走査対象領域Rに向けて偏向する。 The light deflection element 12 reflects the pulsed light EL1 incident on the light reflecting surface MR. That is, the optical deflection element 12 deflects the pulsed light EL1 toward the scanning target region R as the irradiation light EL2.

光偏向素子12の光反射面MRは、揺動自在に本体に固定されている。したがって、光偏向素子12は、光反射面MRを揺動させることにより、走査対象領域R内の所望の方向に照射光EL2の進行方向を偏向する。 The light reflecting surface MR of the light deflection element 12 is fixed to the main body so as to be swingable. Therefore, the light deflection element 12 deflects the traveling direction of the irradiation light EL2 in a desired direction within the scanning target region R by swinging the light reflection surface MR.

照射光EL2は、照射面VSにおいて所望の軌跡が描かれるように光偏向素子12によって偏向される。また、照射面VSで描かれる軌跡は、ラスタ走査軌跡、リサージュ走査軌跡等が望ましいがこれに限るものではない。 The irradiation light EL2 is deflected by the light deflection element 12 so that a desired trajectory is drawn on the irradiation surface VS. Further, the trajectory drawn on the irradiated surface VS is preferably a raster scanning trajectory, a Lissajous scanning trajectory, or the like, but is not limited thereto.

図3は、受光部20の受光系の動作を示す概念図である。図3において、照射光EL2は、走査対象領域R内に存在する物体OBで反射する。物体OBで反射した照射光EL2は、反射光RLとして受光部20に向かって進行する。反射光RLは、受光部20の光偏向素子21の光反射面MRで反射されると、受光素子22に入射する。 FIG. 3 is a conceptual diagram showing the operation of the light receiving system of the light receiving section 20. As shown in FIG. In FIG. 3, the illumination light EL2 is reflected by an object OB present within the scanning target area R. In FIG. The irradiation light EL2 reflected by the object OB travels toward the light receiving section 20 as reflected light RL. The reflected light RL is incident on the light receiving element 22 after being reflected by the light reflecting surface MR of the light deflection element 21 of the light receiving section 20 .

受光素子22は、入射された反射光RLに基づいて受光信号を生成し、制御部30に生成した受光信号を供給する。制御部30の距離測定部33は、パルス光EL1を出射した時刻と反射光RLを受光した時刻に基づいて、物体OBまでの距離を計測する。 The light receiving element 22 generates a light receiving signal based on the incident reflected light RL and supplies the generated light receiving signal to the controller 30 . A distance measuring unit 33 of the control unit 30 measures the distance to the object OB based on the time when the pulsed light EL1 is emitted and the time when the reflected light RL is received.

図4は、本実施例に係る測距装置100の投光部10a,10b及び受光部20の配置例を示している。図4に示すように、投光部10a,10bは、基板40上において受光部20を挟み込むように列状に配置されている。 FIG. 4 shows an arrangement example of the light projecting units 10a and 10b and the light receiving unit 20 of the distance measuring device 100 according to this embodiment. As shown in FIG. 4, the light projecting units 10a and 10b are arranged in a row on the substrate 40 so as to sandwich the light receiving unit 20 therebetween.

また、投光部10a,10bは、受光部20までの距離が等しく配置されている。具体的には、受光部20から投光部10aまでの距離LH1は、受光部20から投光部10bまでの距離LH2に等しい。 Further, the light projecting units 10a and 10b are arranged at equal distances to the light receiving unit 20. As shown in FIG. Specifically, the distance LH1 from the light receiving unit 20 to the light projecting unit 10a is equal to the distance LH2 from the light receiving unit 20 to the light projecting unit 10b.

図5は、投光部10,10bの瞬間照射野(iFOI)(Instantaneous Field of Illumination)及び受光部20の瞬間視野(iFOV)(Instantaneous Field of View)の態様を示している。尚、図中の破線矢印は、照射光EL2の進行方向を示している。 FIG. 5 shows aspects of the instantaneous field of view (iFOI) of the light projecting units 10 and 10b and the instantaneous field of view (iFOV) of the light receiving unit 20. As shown in FIG. Incidentally, the dashed arrow in the figure indicates the traveling direction of the irradiation light EL2.

具体的には、図5は、投光部10a,10bの瞬間照射野(iFOI)及び受光部20の瞬間視野(iFOV)の図中の破線矢印で示した照射光EL2の進行方向に対して垂直な方向の断面を測距装置100からの距離に応じて示している。 Specifically, FIG. 5 shows the instantaneous field of view (iFOI) of the light projecting units 10a and 10b and the instantaneous field of view (iFOV) of the light receiving unit 20 with respect to the traveling direction of the irradiation light EL2 indicated by the dashed arrows in the figure. A cross section in the vertical direction is shown according to the distance from the distance measuring device 100. FIG.

ここで、瞬間照射野(iFOI)とは、注目する瞬間に出射光ELが照射される領域である。例えば、瞬間照射野(iFOI)とは、投光部10a,10bの投光レンズ(図示しない)により光源形状(図示しない)が投影される各々の角度範囲、もしくは各々の和の角度範囲であり、瞬間視野(iFOV)とは、受光部20の受光レンズにより受光部20の受光面が見込む角度範囲である。 Here, the instantaneous field of view (iFOI) is the area irradiated with the emitted light EL at the instant of interest. For example, the instantaneous field of view (iFOI) is each angular range in which the shape of the light source (not shown) is projected by the projection lenses (not shown) of the projection units 10a and 10b, or the sum of each angle range. The instantaneous field of view (iFOV) is an angular range that the light-receiving lens of the light-receiving unit 20 sees the light-receiving surface of the light-receiving unit 20 .

図中の二点鎖線は、投光部10aの瞬間照射野(iFOI(a))及び投光部10bの瞬間照射野(iFOI(b))を示している。また、図中の一点鎖線は、受光部20の瞬間視野(iFOV)を示している。 The two-dot chain lines in the drawing indicate the instantaneous irradiation field (iFOI(a)) of the light projecting unit 10a and the instantaneous irradiation field (iFOI(b)) of the light projecting unit 10b. Also, the dashed-dotted line in the drawing indicates the instantaneous field of view (iFOV) of the light receiving section 20 .

投光部10a,10bは、安全基準を満たす出力で各々が照射光EL2を出射する。安全基準は、測距装置100から所定の距離における光の強度に基づいて定められている。安全基準は、例えば、測距装置100から100mmにおける光の強度に基づいて定められている。また、投光部10a及び投光部10bが出射する出射光ELの瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))は瞬間視野(iFOV)よりも小さい。 Each of the light projecting units 10a and 10b emits the irradiation light EL2 with an output that satisfies safety standards. A safety standard is established based on the intensity of light at a predetermined distance from the rangefinder 100 . The safety standard is defined, for example, based on the light intensity at 100 mm from the distance measuring device 100 . Also, the instantaneous irradiation field (iFOI(a), iFOI(b)) of the emitted light EL emitted from the light projecting unit 10a and the light projecting unit 10b is smaller than the instantaneous field of view (iFOV).

測距装置100からの距離に応じて、瞬間視野(iFOV)内における瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))の各々の位置関係は変化する。具体的には、測距装置100からの距離が遠くなるにつれて、瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))は互いに近づき、測距装置100からの所定の距離において互いに接する。 The positional relationship between the instantaneous irradiation fields (iFOI(a), iFOI(b)) within the instantaneous field of view (iFOV) changes according to the distance from the rangefinder 100 . Specifically, as the distance from the range finder 100 increases, the instantaneous irradiation fields (iFOI(a), iFOI(b)) become closer to each other and touch each other at a predetermined distance from the range finder 100 .

距離L1~L4は、測距装置100からの距離である。例えば、距離L1~L4は、受光部20からの距離である。また、距離L1~L4は、投光部10a又は投光部10bからの距離であってもよい。 Distances L1 to L4 are distances from the distance measuring device 100. FIG. For example, the distances L1 to L4 are distances from the light receiving section 20. FIG. Further, the distances L1 to L4 may be distances from the light projecting section 10a or the light projecting section 10b.

距離L1は、安全基準で定められている測距装置100からの距離である。距離L1の位置において、投光部10aの瞬間照射野(iFOI(a))及び投光部10bの瞬間照射野(iFOI(b))は、受光部20の瞬間視野(iFOV)の外側に配されている。 A distance L1 is a distance from the distance measuring device 100 defined by safety standards. At the position of the distance L1, the instantaneous field of view (iFOI(a)) of the light projecting unit 10a and the instantaneous field of view (iFOI(b)) of the light projecting unit 10b are arranged outside the instantaneous field of view (iFOV) of the light receiving unit 20. It is

従って、距離L1の位置における投光部10a、10bが出射する照射光EL2の強度は、安全基準を満たしている。尚、距離L1の位置において、投光部10aの瞬間照射野(iFOI(a))及び投光部10bの瞬間照射野(iFOI(b)のうち、いずれか一方、又はその両方が、受光部20の瞬間視野(iFOV)の内側に配されていてもよい。この場合、距離L1の位置における安全基準を満たすように適宜、照射光EL2の出力を調整するとよい。 Therefore, the intensity of the irradiation light EL2 emitted from the light projection units 10a and 10b at the position of the distance L1 satisfies the safety standard. At the position of the distance L1, either one or both of the instantaneous irradiation field (iFOI (a)) of the light projecting unit 10a and the instantaneous irradiation field (iFOI (b)) of the light projecting unit 10b It may be arranged inside the instantaneous field of view (iFOV) of 20. In this case, the output of the illuminating light EL2 may be appropriately adjusted so as to meet the safety standards at the position of the distance L1.

距離L2は、測距装置100からの距離であり、距離L1よりも長い。距離L2は、例えば、測距装置100から50mである。距離L2の位置において、投光部10aの瞬間照射野(iFOI(a))及び投光部10bの瞬間照射野(iFOI(b)の一部は、受光部20の瞬間視野(iFOV)の内側に配されている。したがって、距離L2の位置において物体OBが存在する場合、受光部20は、物体OBの測距を行うにあたり十分な反射光RLを得ることができる。このため、測距装置100は、距離L2よりも遠い距離に存在する物体OBの測距を行うことができる。 Distance L2 is the distance from rangefinder 100 and is longer than distance L1. Distance L2 is, for example, 50 m from rangefinder 100 . At the position of the distance L2, part of the instantaneous irradiation field (iFOI (a)) of the light projecting unit 10a and the instantaneous irradiation field (iFOI (b) of the light projecting unit 10b is inside the instantaneous field of view (iFOV) of the light receiving unit 20 Therefore, when the object OB exists at the position of the distance L2, the light receiving section 20 can obtain the reflected light RL sufficient for measuring the distance of the object OB. 100 is capable of ranging an object OB existing at a distance greater than the distance L2.

距離L3は、測距装置100からの距離であり、距離L2よりも長い。距離L3は、例えば、測距装置100から100mである。距離L3の位置において、投光部10aの瞬間照射野(iFOI(a))及び投光部10bの瞬間照射野(iFOI(b)の一部は、受光部20の瞬間視野(iFOV)の内側に配されている。 Distance L3 is the distance from rangefinder 100 and is longer than distance L2. Distance L3 is, for example, 100 m from rangefinder 100 . At the position of distance L3, part of the instantaneous field of view (iFOI(a)) of the light projecting part 10a and the instantaneous field of view (iFOI(b) of the light projecting part 10b) is inside the instantaneous field of view (iFOV) of the light receiving part 20. is distributed to

また、距離L3において受光部20の瞬間視野(iFOV)の内側に配されている投光部10aの瞬間照射野(iFOI(a))及び投光部10bの瞬間照射野(iFOI(b)の領域の割合は、距離L2よりも多い。 In addition, the instantaneous irradiation field (iFOI(a)) of the light projecting unit 10a and the instantaneous irradiation field (iFOI(b) of the light projecting unit 10b arranged inside the instantaneous field of view (iFOV) of the light receiving unit 20 at the distance L3 The area ratio is greater than the distance L2.

したがって、距離L3の位置に物体OBが存在する場合、受光部20は、物体OBの測距を行うにあたり十分な反射光RLが得ることができる。このため、測距装置100は、瞬間視野(iFOV)内に配される瞬間照射野(iFOI)の密度が、距離L2に物体OBが存在する場合よりも高い状態で測距を行うことができる。 Therefore, when the object OB exists at the position of the distance L3, the light receiving unit 20 can obtain sufficient reflected light RL for distance measurement of the object OB. Therefore, the distance measuring apparatus 100 can perform distance measurement in a state where the density of the instantaneous field of view (iFOI) arranged in the instantaneous field of view (iFOV) is higher than when the object OB exists at the distance L2. .

距離L4は、測距装置100からの距離であり、距離L3よりも長い。距離L4は、例えば、測距装置100から200mである。 Distance L4 is the distance from rangefinder 100 and is longer than distance L3. Distance L4 is, for example, 200 m from rangefinder 100 .

距離L4の位置において、投光部10aの瞬間照射野(iFOI(a))及び投光部10bの瞬間照射野(iFOI(b)は、受光部20の瞬間視野(iFOV)の内側に配されている。 At the position of the distance L4, the instantaneous irradiation field (iFOI(a)) of the light projecting unit 10a and the instantaneous irradiation field (iFOI(b)) of the light projecting unit 10b are arranged inside the instantaneous field of view (iFOV) of the light receiving unit 20. ing.

すなわち、距離L4において受光部20の瞬間視野(iFOV)の内側に配されている投光部10aの瞬間照射野(iFOI(a))及び投光部10bの瞬間照射野(iFOI(b)の領域の割合は、距離L3よりも多い。 That is, the instantaneous irradiation field (iFOI(a)) of the light projecting unit 10a and the instantaneous irradiation field (iFOI(b) of the light projecting unit 10b arranged inside the instantaneous field of view (iFOV) of the light receiving unit 20 at the distance L4 The area ratio is greater than the distance L3.

従って、距離L4の位置に物体OBが存在する場合、受光部20は、物体OBの測距を行うにあたり十分な反射光RLが得られる。このため、測距装置100は、瞬間視野(iFOV)内に配される瞬間照射野(iFOI)の密度が、距離L3に物体OBが存在する場合よりも高い状態で測距を行うことができる。 Therefore, when the object OB exists at the position of the distance L4, the light receiving unit 20 can obtain sufficient reflected light RL for measuring the distance of the object OB. Therefore, the distance measuring apparatus 100 can perform distance measurement in a state where the density of the instantaneous field of view (iFOI) arranged in the instantaneous field of view (iFOV) is higher than when the object OB exists at the distance L3. .

図6Aは、図5の距離L4における照射面VSでの瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))を示している。図6Aにおいて、光源11から所定の距離(r)の位置に照射面VSが配されている。照射面VS上に投光部10a,10bの光源11の瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))が示されている。 FIG. 6A shows the instantaneous irradiation field (iFOI(a), iFOI(b)) on the irradiation plane VS at the distance L4 in FIG. In FIG. 6A, an irradiation surface VS is arranged at a position a predetermined distance (r) from the light source 11 . Instantaneous irradiation fields (iFOI(a), iFOI(b)) of the light sources 11 of the light projection units 10a, 10b are shown on the irradiation surface VS.

照射面VS上における瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))は、矩形状に示されている。尚、照射面VS上における瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))は、矩形状に限られず、例えば、円状や楕円状になるように光源11を構成してもよい。 An instantaneous irradiation field (iFOI(a), iFOI(b)) on the irradiation surface VS is shown in a rectangular shape. Note that the instantaneous irradiation field (iFOI(a), iFOI(b)) on the irradiation surface VS is not limited to a rectangular shape, and the light source 11 may be configured to have, for example, a circular or elliptical shape.

ここで、立体角は、空間上の同一の点から出る半直線が動いてつくる錐面によって区切られた部分のことをいう。立体角は、当該点を中心とする半径が1の球から当該錐面が切り取った面積の大きさで表すことができる。 Here, a solid angle is defined by a conical surface formed by moving half straight lines from the same point in space. The solid angle can be represented by the size of the area cut by the cone from a sphere with a radius of 1 centered at the point.

本実施例において空間上の同一の点を光源11とした場合、光源11が瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))を見込む立体角は、照射面VS上における瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))で表される。尚、瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))の中心CIと光源11とを結ぶ線を軸AX1とする。 In this embodiment, when the same point in space is the light source 11, the solid angle at which the light source 11 sees the instantaneous irradiation field (iFOI(a), iFOI(b)) is the instantaneous irradiation field (iFOI (a), iFOI (b)). A line connecting the center CI of the instantaneous irradiation field (iFOI(a), iFOI(b)) and the light source 11 is defined as an axis AX1.

図6Bは、図5の距離L4における照射面VSでの瞬間視野(iFOV)を示している。図6Bにおいて、受光素子22から所定の距離(r)の位置に照射面VSが配されている。すなわち、図6Aの光源11から照射面VSまでの距離と、受光素子22から照射面VSまでの距離は等しい。 FIG. 6B shows the instantaneous field of view (iFOV) at the illumination plane VS at distance L4 in FIG. In FIG. 6B, the irradiation surface VS is arranged at a predetermined distance (r) from the light receiving element 22 . That is, the distance from the light source 11 to the irradiation surface VS in FIG. 6A is equal to the distance from the light receiving element 22 to the irradiation surface VS.

照射面VS上に受光部20の瞬間視野(iFOV)が示されている。照射面VS上における瞬間視野(iFOV)は、矩形状に示されている。尚、照射面VS上における瞬間視野(iFOV)は、矩形状に限られず、例えば、円状や楕円状になるように受光部20の受光素子22を構成してもよい。 The instantaneous field of view (iFOV) of the receiver 20 is shown on the illumination plane VS. The instantaneous field of view (iFOV) on the illuminated surface VS is shown as a rectangle. Note that the instantaneous field of view (iFOV) on the irradiation surface VS is not limited to a rectangular shape, and the light receiving element 22 of the light receiving unit 20 may be configured to have a circular or elliptical shape, for example.

また、照射面VS上の瞬間視野(iFOV)の内側には、図6Aで示した瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))が示されている。照射面VS上における、瞬間視野(iFOV)は、瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))よりも大きい。 Also, the instantaneous irradiation fields (iFOI(a), iFOI(b)) shown in FIG. 6A are shown inside the instantaneous field of view (iFOV) on the irradiation surface VS. The instantaneous field of view (iFOV) on the illuminated surface VS is larger than the instantaneous field of view (iFOI(a), iFOI(b)).

本実施例において空間上の同一の点を受光素子22とした場合、受光素子22が瞬間視野(iFOV)を見込む立体角は、照射面VS上における瞬間視野(iFOV)で表される。 In this embodiment, when the light receiving element 22 is the same point in space, the solid angle at which the light receiving element 22 sees the instantaneous field of view (iFOV) is represented by the instantaneous field of view (iFOV) on the irradiation surface VS.

従って、光源11が瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))見込む立体角は、受光素子22が瞬間視野(iFOV)を見込む立体角よりも小さい。言い換えれば、受光素子22が瞬間視野(iFOV)を見込む立体角は、光源11が瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))を見込む立体角よりも大きい。尚、瞬間視野(iFOV)の中心CVと受光素子22とを結ぶ線を軸AX2とする。 Therefore, the solid angle through which the light source 11 looks into the instantaneous field of view (iFOI(a), iFOI(b)) is smaller than the solid angle through which the light receiving element 22 looks into the instantaneous field of view (iFOV). In other words, the solid angle through which the light receiving element 22 views the instantaneous field of view (iFOV) is larger than the solid angle through which the light source 11 views the instantaneous irradiation fields (iFOI(a), iFOI(b)). A line connecting the center CV of the instantaneous field of view (iFOV) and the light receiving element 22 is defined as an axis AX2.

図6Cは、距離L4に位置する照射面VSにおける瞬間照射野(iFOI(a)、iFOI(b))及び瞬間視野(iFOV)を示している。尚、照射面VS上における瞬間照射野(iFOI(a)、iFOI(b))及び瞬間視野(iFOV)は、矩形状に示されている。 FIG. 6C shows the instantaneous field of view (iFOI(a), iFOI(b)) and the instantaneous field of view (iFOV) at the illumination plane VS located at distance L4. Note that the instantaneous irradiation field (iFOI(a), iFOI(b)) and the instantaneous field of view (iFOV) on the irradiation surface VS are shown in a rectangular shape.

図6Cに示すように、距離L4に位置する照射面VSにおいて、照射領域RIは、投光部10a,10bの各々の瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))によって形成されている。照射領域RIは、投光部10a,10bの各々によって照らされている領域である。 As shown in FIG. 6C, on the irradiation surface VS located at the distance L4, the irradiation region RI is formed by the instantaneous irradiation fields (iFOI(a), iFOI(b)) of the light projection units 10a, 10b. . The irradiation area RI is an area illuminated by each of the light projection units 10a and 10b.

照射領域RIは、例えば、距離L4に位置する照射面VSにおいて、照射光EL2が照射される領域のうち、当該領域の中心における照射光EL2の明るさの半分を少なくとも有する領域である。 The irradiation area RI is, for example, an area having at least half the brightness of the irradiation light EL2 at the center of the area irradiated with the irradiation light EL2 on the irradiation surface VS located at the distance L4.

視野領域RVは、距離L4に位置する照射面VSにおいて、受光部20の瞬間視野(iFOV)によって形成されている。照射領域RIは、距離L4に位置する照射面VSにおいて、視野領域RVの全体を含んでいる。 The field of view RV is formed by the instantaneous field of view (iFOV) of the receiver 20 on the illumination plane VS located at the distance L4. The illuminated area RI includes the entire viewing area RV in the illuminated plane VS located at the distance L4.

尚、照射領域RIが瞬間視野RVの全体を含んでいる走査領域R上の位置、すなわち、測距装置100からの距離は、適宜調整することができる。例えば、当該測距装置100からの距離は、距離L2や距離L3のように、距離L4よりも測距装置100に近い距離であってもよいし、距離L4よりも測距装置100に遠い距離であってもよい。 The position on the scanning area R where the irradiation area RI includes the entire instantaneous visual field RV, that is, the distance from the distance measuring device 100 can be adjusted as appropriate. For example, the distance from the range finder 100 may be a distance closer to the range finder 100 than the distance L4, such as the distance L2 or the distance L3, or a distance farther to the range finder 100 than the distance L4. may be

図7は、測距装置100の測距方法を示す処理フローである。図7に示すように、制御部30は、投光部10a,10bの各々から照射光EL2を同時に出射させる(ステップS01)。言い換えれば、測距装置100は、投光部10a,10bの各々から照射光EL2を同時に出射する。具体的には、制御部30は、投光部10a,10bの各々の光源11からパルス光EL1を出射させる。制御部30は、投光部10a,10bの各々の光偏向素子12によってパルス光EL1を偏向させる。この結果、投光部10a,10bの各々から照射光EL2が同時に出射される。 FIG. 7 is a processing flow showing a distance measurement method of the distance measurement device 100. As shown in FIG. As shown in FIG. 7, the control unit 30 simultaneously emits the irradiation light EL2 from each of the light projecting units 10a and 10b (step S01). In other words, the distance measuring device 100 simultaneously emits the illumination light EL2 from each of the light projection units 10a and 10b. Specifically, the control unit 30 causes the light source 11 of each of the light projecting units 10a and 10b to emit the pulsed light EL1. The control unit 30 deflects the pulsed light EL1 by the optical deflector 12 of each of the light projecting units 10a and 10b. As a result, the irradiation light EL2 is simultaneously emitted from each of the light projection units 10a and 10b.

次いで、制御部30は、照射光EL2が物体OBで反射した反射光RLを受光部20に受光させる(ステップS02)。言い換えれば、測距装置100は、受光部20で瞬間視野(iFOV)をもって反射光RLを受光する。具体的には、制御部30は、反射光RLを受光部20の光偏向素子21によって偏向させ、偏向された反射光RLを受光素子22において受光させる。 Next, the control unit 30 causes the light receiving unit 20 to receive the reflected light RL which is the reflected light RL of the irradiation light EL2 reflected by the object OB (step S02). In other words, the rangefinder 100 receives the reflected light RL with the light receiving unit 20 having an instantaneous field of view (iFOV). Specifically, the control section 30 causes the light deflection element 21 of the light receiving section 20 to deflect the reflected light RL, and causes the light receiving element 22 to receive the deflected reflected light RL.

制御部30は、パルス光EL1及び反射光RLに基づいて物体OBまでの距離を測距する(ステップS03)。言い換えれば、測距装置100は、パルス光EL1及び反射光RLに基づいて物体OBまでの距離を測距する。 The controller 30 measures the distance to the object OB based on the pulsed light EL1 and the reflected light RL (step S03). In other words, the distance measuring device 100 measures the distance to the object OB based on the pulsed light EL1 and the reflected light RL.

具体的には、制御部30は、光源11によって出射された1のパルス光の出射時刻と、当該1のパルス光が反射光RLとして受光素子22で検出された受光時刻と、を取得する。制御部30は、当該出射時刻と当該受光時刻の時刻差に基づいて、測距装置100と物体OBとの距離を算出する。 Specifically, the control unit 30 acquires the emission time of one pulsed light emitted by the light source 11 and the light receiving time when the light receiving element 22 detects the one pulsed light as the reflected light RL. The control unit 30 calculates the distance between the distance measuring device 100 and the object OB based on the time difference between the emission time and the light reception time.

以上のように、受光部20、投光部10a、10bから出射される各々の出射光ELの強度は、距離L1の位置において安全基準を満たしている。 As described above, the intensity of each emitted light beam EL emitted from the light receiving unit 20 and the light emitting units 10a and 10b satisfies the safety standard at the position of the distance L1.

また、測距装置100からの距離が距離L1よりも遠い距離L2以降においては、投光部10a,10bの瞬間照射野(iFOI(a)、iFOI(b))が瞬間視野(iFOV)内に配されている。また、測距装置100からの距離が遠くなるにつれて、瞬間視野(iFOV)内に配される瞬間照射野(iFOI(a)、iFOI(b))の領域の割合が高くなる。したがって、本実施例に係る測距装置100によれば、レーザ光の出力に関する安全基準を順守し、かつ遠方に位置する物体OBの測距を精度よく行うことが可能となる。 Further, after a distance L2, which is longer than the distance L1 from the distance measuring device 100, the instantaneous irradiation fields (iFOI(a), iFOI(b)) of the light projecting units 10a and 10b are within the instantaneous field of view (iFOV). are distributed. Further, as the distance from the distance measuring device 100 increases, the proportion of the instantaneous field of view (iFOI(a), iFOI(b)) within the instantaneous field of view (iFOV) increases. Therefore, according to the distance measuring device 100 according to the present embodiment, it is possible to observe the safety standards regarding the output of laser light and accurately measure the distance to an object OB located far away.

尚、本願発明の測距装置100が行っている情報処理は、上記実施例において測距装置100が行っている情報処理を実行させるプログラムによって実行することができる。なお、本願発明の情報処理方法を実行させるプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、好適に使用することができる。例えば、本願発明の測距装置100が、本願発明のプログラムを記録媒体から読み取り、本願発明のプログラムを実行することができる。 The information processing performed by the distance measuring device 100 of the present invention can be executed by a program for executing the information processing performed by the distance measuring device 100 in the above embodiment. The program for executing the information processing method of the present invention is recorded on a computer-readable recording medium and can be suitably used. For example, the distance measuring device 100 of the present invention can read the program of the present invention from a recording medium and execute the program of the present invention.

また、投光部10a,10bの配置は、本実施例の配置例に限られず、例えば、図8に示すように、投光部10a,10bは、基板40上において図4に示した投光部10a,10bの配列方向に対して垂直な方向に列状に基板40上に配置してもよい。 Further, the arrangement of the light projecting units 10a and 10b is not limited to the arrangement example of this embodiment. For example, as shown in FIG. They may be arranged in rows on the substrate 40 in a direction perpendicular to the arrangement direction of the parts 10a and 10b.

このように投光部10a,10bを配置した場合、図4において説明したように、投光部10a,10bは、受光部20までの距離が等しく配置するとよい。具体的には、受光部20から投光部10aまでの距離LV1は、受光部20から投光部10bまでの距離LV2と等しくするとよい。 When the light projecting units 10a and 10b are arranged in this way, it is preferable that the light projecting units 10a and 10b are arranged at equal distances to the light receiving unit 20 as described with reference to FIG. Specifically, the distance LV1 from the light receiving unit 20 to the light projecting unit 10a should be equal to the distance LV2 from the light receiving unit 20 to the light projecting unit 10b.

さらに、瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))の調整は、光源11から出射された照射光EL2を遮蔽することにより行うとよい。図9は、投光部10a,10bに遮蔽部材SCを設けた構成例を示している。図9に示すように、遮蔽部材SCは、光源11と光偏向素子12との間に設けられている。遮蔽部材SCは、パルス光EL1の一部を遮蔽する。従って、パルス光EL1は、その一部が遮蔽部材SCで遮蔽されて光偏向素子12の光反射面MRに入射する。 Further, the instantaneous irradiation field (iFOI(a), iFOI(b)) may be adjusted by shielding the irradiation light EL2 emitted from the light source 11 . FIG. 9 shows a configuration example in which the light projecting units 10a and 10b are provided with shielding members SC. As shown in FIG. 9, the shielding member SC is provided between the light source 11 and the light deflection element 12. As shown in FIG. The shielding member SC partially shields the pulsed light EL1. Therefore, the pulsed light EL1 is partly shielded by the shielding member SC and enters the light reflection surface MR of the light deflection element 12 .

遮蔽部材SCによって瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))を調整することにより、照射光EL2を出射する光源11の出力の設定が容易になる。例えば、光源11から出射されたパルス光EL1のうち半分をカットする場合、パルス光EL1の半分を遮蔽部材SCで遮蔽することによりこれを実現することができる。従って、光源11に供給される電流を制御する構成を必要とすることなく、簡易な構成でパルス光を出射する光源11のパワーの設定が容易になる。 By adjusting the instantaneous irradiation field (iFOI(a), iFOI(b)) with the shield member SC, it becomes easy to set the output of the light source 11 that emits the irradiation light EL2. For example, when cutting half of the pulsed light EL1 emitted from the light source 11, this can be achieved by shielding half of the pulsed light EL1 with the shielding member SC. Therefore, the power of the light source 11 that emits pulsed light can be easily set with a simple configuration without requiring a configuration for controlling the current supplied to the light source 11 .

実施例1においては、受光部20は、受光部としての機能を有するように構成した。しかし、受光部は、受光部としての機能のみならず投光部としての機能を有するように構成してもよい。尚、実施例1に係る測距装置100と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。 In Example 1, the light receiving section 20 is configured to have a function as a light receiving section. However, the light receiving section may be configured to have not only the function as the light receiving section but also the function as the light projecting section. The same reference numerals are assigned to the same components as the rangefinder 100 according to the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図10は、実施例2に係る測距装置100の機能ブロックを示している。図10に示すように、投受光部50の光源51は、出射光を出射する発光装置である。光源51は、投光部10a,10bの光源11と同一の構成を有する。 FIG. 10 shows functional blocks of a distance measuring device 100 according to the second embodiment. As shown in FIG. 10, the light source 51 of the light projecting/receiving unit 50 is a light emitting device that emits emitted light. The light source 51 has the same configuration as the light source 11 of the light projection units 10a and 10b.

光偏向素子52は、制御信号に応じて光ビームを偏向させる装置である。言い換えれば、光偏向素子52は、パルス光EL1の方向及び反射光RLの方向を可変に偏向させることができる。光偏向素子52は、光反射面(図示せず)を含む出射光反射部材を有している。 The optical deflection element 52 is a device that deflects a light beam according to a control signal. In other words, the optical deflection element 52 can variably deflect the direction of the pulsed light EL1 and the direction of the reflected light RL. The light deflection element 52 has an emitted light reflecting member including a light reflecting surface (not shown).

光偏向素子52は、光偏向素子12と同様にMEMSミラー装置等を用いることができる。光偏向素子52は、当該光反射面にてパルス光を反射して、走査対象領域Rに向けて照射光EL2を出射可能であると共に、受光素子53に向けて反射光を偏向可能である。したがって、光偏向素子52は、出射光偏光素子及び反射光偏光素子として機能する。 As for the optical deflection element 52, a MEMS mirror device or the like can be used as in the case of the optical deflection element 12. FIG. The light deflection element 52 can reflect the pulsed light on the light reflecting surface to emit the irradiation light EL2 toward the scanning target region R, and can deflect the reflected light toward the light receiving element 53 . Therefore, the light deflection element 52 functions as an emitted light deflection element and a reflected light deflection element.

尚、光源51と、光偏向素子52との間にビームスプリッタ(図示せず)を設けて、パルス光EL1と反射光RLを分けるようにするとよい。 A beam splitter (not shown) may be provided between the light source 51 and the optical deflection element 52 to separate the pulsed light EL1 and the reflected light RL.

受光素子53は、光偏向素子52で偏向された反射光RLを受光して、電気信号である受光信号を生成する。受光素子53としては、例えば、アバランシェフォトダイオード等を採用することができる。 The light receiving element 53 receives the reflected light RL deflected by the light deflection element 52 and generates a light receiving signal, which is an electrical signal. For example, an avalanche photodiode or the like can be used as the light receiving element 53 .

このように、投受光部50は、投光部の機能と受光部の機能を有している。従って、投受光部50の瞬間照射野(iFOI)の軸AX1は、瞬間視野(iFOV)の軸AX2と一致している。 Thus, the light projecting/receiving section 50 has a function of a light projecting section and a function of a light receiving section. Therefore, the instantaneous field of view (iFOI) axis AX1 of the light projecting/receiving unit 50 coincides with the instantaneous field of view (iFOV) axis AX2.

以上のように、本実施例の測距装置100によれば、実施例1の測距装置100と同様に、レーザ光の出力に関する安全基準を順守し、かつ遠方に位置する物体OBの測距を精度よく行うことが可能となる。また、投受光部50の瞬間照射野(iFOI)の軸AX1は、瞬間視野(iFOV)の軸AX2と一致していることにより、例えば、測距装置100からの距離が距離L2よりも短い距離に物体OBが存在している場合でも、当該物体OBの測距を精度よく行うことが可能となる。 As described above, according to the distance measuring device 100 of the present embodiment, similarly to the distance measuring device 100 of the first embodiment, the safety standards regarding the output of the laser beam are complied with, and the distance measurement of the object OB located far away is performed. can be performed with high accuracy. Further, since the axis AX1 of the instantaneous field of view (iFOI) of the light projecting/receiving unit 50 coincides with the axis AX2 of the instantaneous field of view (iFOV), the distance from the distance measuring device 100 is shorter than the distance L2, for example. Even if the object OB exists in the distance, it is possible to measure the distance of the object OB with high accuracy.

実施例1に係る測距装置100は、投光部10a及び投光部10bは、瞬間視野(iFOV)において、互いに異なる位置に配されていた。しかし、投光部10a及び投光部10bは、瞬間視野(iFOV)において、互いに重なる位置に配されているようにしてもよい。尚、実施例1に係る測距装置100と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。 In the distance measuring device 100 according to the first embodiment, the light projecting section 10a and the light projecting section 10b are arranged at different positions in the instantaneous field of view (iFOV). However, the light projecting section 10a and the light projecting section 10b may be arranged to overlap each other in the instantaneous field of view (iFOV). The same reference numerals are assigned to the same components as the rangefinder 100 according to the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図11は、実施例3に係る測距装置100の投光部10及び受光部20の配置例を示している。図11に示すように、投光部10a~10dは、基板40上において受光部20を挟み込むように列状に配置されている。具体的には、投光部10a~10dは、投光部10a及び投光部10dが列の末端に配され、投光部10b,10cがその間に配されている。投光部10b,10cの間には、受光部20が配されている。 FIG. 11 shows an arrangement example of the light projecting unit 10 and the light receiving unit 20 of the distance measuring device 100 according to the third embodiment. As shown in FIG. 11, the light projecting sections 10a to 10d are arranged in a row on the substrate 40 so as to sandwich the light receiving section 20 therebetween. Specifically, the light projecting sections 10a to 10d are arranged at the end of the row, and the light projecting sections 10b and 10c are arranged therebetween. A light receiving section 20 is arranged between the light projecting sections 10b and 10c.

また、投光部10aと投光部10bとの間の距離、投光部10bと受光部20との間の距離、受光部20と投光部10cとの間に距離、及び投光部10cと投光部10dとの間の距離は等しく配置されている。 Further, the distance between the light projecting unit 10a and the light projecting unit 10b, the distance between the light projecting unit 10b and the light receiving unit 20, the distance between the light receiving unit 20 and the light projecting unit 10c, and the light projecting unit 10c and the light projecting portion 10d are arranged at the same distance.

図12は、距離L4に位置する照射面VSにおける瞬間照射野(iFOI(a)~iFOI(d))及び瞬間視野(iFOV)を示している。尚、照射面VS上における瞬間照射野(iFOI(a)~iFOI(d))及び瞬間視野(iFOV)は、矩形状に示されている。 FIG. 12 shows the instantaneous field of view (iFOI(a) to iFOI(d)) and the instantaneous field of view (iFOV) in the illumination plane VS located at the distance L4. Note that the instantaneous irradiation field (iFOI(a) to iFOI(d)) and the instantaneous field of view (iFOV) on the irradiation surface VS are shown in a rectangular shape.

図12に示すように、距離L4に位置する照射面VSにおいて、照射領域RIは、投光部10a~10dの各々の瞬間照射野(iFOI(a)~iFOI(d))によって形成されている。 As shown in FIG. 12, on the irradiation surface VS located at the distance L4, the irradiation region RI is formed by the instantaneous irradiation fields (iFOI(a) to iFOI(d)) of the light projection units 10a to 10d. .

具体的には、照射領域RIは、照射面VSにおいて投光部10a~10dの各々によって照らされている領域である。照射領域RIは、視野領域RVの全体を含んでいる。 Specifically, the illumination area RI is an area illuminated by each of the light projection units 10a to 10d on the illumination surface VS. The illumination area RI includes the entire viewing area RV.

投光部10a~10dのうちの一組の投光部10a,10bの各々の照射面VSにおける瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))は、照射面VSにおける瞬間視野(iFOV)上において互いに重なっている。また、投光部10a~10dのうちの一組の投光部10c,10dの各々の照射面VSにおける瞬間照射野(iFOI(c),iFOI(d))は、照射面VSにおける瞬間視野(iFOV)上において距離L4で互いに重なっている。 The instantaneous irradiation field (iFOI(a), iFOI(b)) on the irradiation surface VS of each of the pair of light projection units 10a and 10b among the light projection units 10a to 10d is the instantaneous field of view (iFOV) on the irradiation surface VS. overlapping each other on top. In addition, the instantaneous irradiation field (iFOI(c), iFOI(d)) on the irradiation surface VS of each of the pair of light projection units 10c and 10d among the light projection units 10a to 10d is the instantaneous field of view ( iFOV), they overlap each other at a distance L4.

視野領域RVは、距離L4に位置する照射面VSにおいて、受光部20の瞬間視野(iFOV)によって形成されている。照射領域RIは、距離L4に位置する照射面VSにおいて、視野領域RVの全体を含んでいる。 The field of view RV is formed by the instantaneous field of view (iFOV) of the receiver 20 on the illumination plane VS located at the distance L4. The illuminated area RI includes the entire viewing area RV in the illuminated plane VS located at the distance L4.

ここで、投光部10a~10dから出射された各々の出射光ELのうち、測距装置100からの距離において瞬間視野(iFOV)内に照射される出射光ELの強度の和を、測距装置100からの距離における照射光強度とする。 Here, the sum of the intensities of the emitted light beams EL emitted from the light projecting units 10a to 10d and irradiated within the instantaneous field of view (iFOV) at the distance from the distance measuring device 100 is defined as the distance measurement. Let it be the intensity of the illuminating light at the distance from the device 100 .

このように、投光部10a,10bの各々の照射面VSにおける瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))は、照射面VSにおける瞬間視野(iFOV)上で互いに重なっていることにより、当該瞬間照射野(iFOI(a),iFOI(b))が互いに重なっている領域における照射光強度を強くすることができる。同様に、投光部10c,10dの各々の照射面VSにおける瞬間照射野(iFOI(c),iFOI(d))は、照射面VSにおける瞬間視野(iFOV)上で互いに重なっていることにより、当該瞬間照射野(iFOI(c),iFOI(d))が互いに重なっている領域における照射光強度を強くすることができる。従って、受光部20が受光する反射光RLの光量を多くすることが可能となる。 In this way, the instantaneous irradiation fields (iFOI(a), iFOI(b)) on the irradiation surface VS of each of the light projecting units 10a and 10b overlap each other on the instantaneous field of view (iFOV) on the irradiation surface VS. , the irradiation light intensity can be increased in the region where the instantaneous irradiation fields (iFOI(a), iFOI(b)) overlap each other. Similarly, the instantaneous irradiation fields (iFOI(c), iFOI(d)) on the irradiation surface VS of each of the light projection units 10c and 10d overlap each other on the instantaneous field of view (iFOV) on the irradiation surface VS. The irradiation light intensity can be increased in the region where the instantaneous irradiation fields (iFOI(c), iFOI(d)) overlap each other. Therefore, it is possible to increase the amount of reflected light RL received by the light receiving unit 20 .

以上のように、本実施例の測距装置100によれば、実施例1の測距装置100と同様に、レーザ光の出力に関する安全基準を順守し、かつ遠方に位置する物体OBの測距を精度よく行うことが可能となる。特に、受光部20が受光する反射光RLの光量を多くすることが可能となるため、物体OBの測距を精度よく行うことが可能となる。 As described above, according to the distance measuring device 100 of the present embodiment, similarly to the distance measuring device 100 of the first embodiment, the safety standards regarding the output of the laser beam are complied with, and the distance measurement of the object OB located far away is performed. can be performed with high accuracy. In particular, since it is possible to increase the amount of reflected light RL received by the light receiving unit 20, it is possible to accurately measure the distance to the object OB.

尚、投光部10a,10bの配置は、本実施例の配置例に限られず、例えば、図13に示すように、投光部10a~10dは、基板40上において図11に示した投光部10a~10dの配列方向に対して垂直な方向に列状に配置してもよい。 The arrangement of the light projection units 10a and 10b is not limited to the arrangement example of this embodiment. For example, as shown in FIG. They may be arranged in rows in a direction perpendicular to the arrangement direction of the parts 10a to 10d.

このように投光部10a~10dを配置した場合、図11において説明したように、投光部10aと投光部10bとの間の距離、投光部10bと受光部20との間の距離、受光部20と投光部10cとの間に距離、及び投光部10cと投光部10dとの間の距離は等しく配置されているとよい。 When the light projecting units 10a to 10d are arranged in this way, as described with reference to FIG. , the distance between the light receiving section 20 and the light projecting section 10c, and the distance between the light projecting section 10c and the light projecting section 10d are preferably arranged equally.

さらに、投光部10a~10dは、基板40上において受光部20から等距離の位置に各々が配置されているようにしてもよい。図14は、変形例に係る測距装置100の投光部の配置例を示している。図14に示すように、受光部20から投光部10aまでの距離LH1は、受光部20から投光部10cまでの距離LH2に等しい。また、受光部20から投光部10bまでの距離LV1は、受光部20から投光部10dまでの距離LV2に等しい。さらに、距離LV1,LV2,LH1,LH2は、互いに等しい。 Further, the light projecting units 10a to 10d may be arranged on the substrate 40 at positions equidistant from the light receiving unit 20. FIG. FIG. 14 shows an arrangement example of the light projecting units of the distance measuring device 100 according to the modification. As shown in FIG. 14, the distance LH1 from the light receiving section 20 to the light projecting section 10a is equal to the distance LH2 from the light receiving section 20 to the light projecting section 10c. Further, the distance LV1 from the light receiving section 20 to the light projecting section 10b is equal to the distance LV2 from the light receiving section 20 to the light projecting section 10d. Furthermore, the distances LV1, LV2, LH1 and LH2 are equal to each other.

尚、本実施例の受光部20は、実施例2で説明した投受光部50によって実施してもよい。 The light receiving unit 20 of this embodiment may be implemented by the light projecting and receiving unit 50 described in the second embodiment.

100 測距装置
10a~10d 投光部
11 光源
12 光偏向素子
20 投受光部
21 光源
22 受光素子
23 光偏向素子
30 制御部
40 距離測定部
iFOI 瞬間照射野
iFOV 瞬間視野
OB 物体
VS 照射面
100 Distance measuring devices 10a to 10d Light projecting unit 11 Light source 12 Light deflecting element 20 Light projecting/receiving unit 21 Light source 22 Light receiving element 23 Light deflecting element 30 Control unit 40 Distance measuring unit iFOI Instantaneous irradiation field iFOV Instantaneous field of view OB Object VS Irradiation surface

Claims (1)

出射光を出射する光源及び前記出射光を方向可変に偏向させる出射光偏向素子を各々が含み、かつ各々が前記出射光偏向素子で偏光された前記出射光を、瞬間照射野を有する照射光として出射する複数の投光部と、
前記照射光が物体で反射した反射光を方向可変に偏向させる反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を含み、かつ前記照射光の各々の前記瞬間照射野の立体角よりも瞬間視野の立体角が大きい受光部と、
を有することを特徴とする光学装置。
each including a light source for emitting output light and an output light deflection element for variably deflecting said output light, and each said output light polarized by said output light deflection element as illumination light having an instantaneous illumination field. a plurality of light projecting units that emit light;
said illuminating light includes a reflected light deflecting element for variably deflecting reflected light reflected by an object and a light receiving element for receiving said reflected light deflected by said reflected light deflecting element, and said moment of each of said illuminating light a light-receiving part with a larger solid angle of the instantaneous field of view than the solid angle of the irradiation field;
An optical device comprising:
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