JP2022167122A - 電磁波検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の検出範囲の外から入射する電磁波の影響を低減させることを目的とする。【解決手段】電磁波検出装置１０は、第１の結像部１５、中間層２２、遮断部２５を有する。第１の結像部１５は、入射する電磁波を結像させる。遮断部２５は、中間層２２への入射角が臨界角以上となる電磁波が第１の結像部１５へ進行することを遮断する。【選択図】図２

Description

本発明は、電磁波検出装置に関する。

近年、電磁波を検出する検出器による検出結果から周囲に関する情報を得る装置が開発されている。例えば、カメラで撮像した画像中の物体の位置を、レーダを用いて測定する装置が知られている。（特許文献１参照）。

特開２０１９－２００１０４公報

このような装置において、所望の検出範囲の外から入射する電磁波の、各検出器による検出結果への影響を低減することは有益である。

従って、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、所望の検出範囲の外から入射する電磁波の影響を低減することにある。

本開示の一実施形態にかかる電磁波検出装置は、対象が存在する空間へ電磁波を放射する放射部と、入射する電磁波を、第１の方向へ進行する第１部分及び第２の方向に進行する第２部分に分離する第１の面を有する第１光学素子と、第２部分のうち、第１臨界角以上の角度で入射する電磁波を通過させず、第１臨界角より小さい角度で入射する電磁波を通過させる中間層と、電磁波が通過する開口部を形成し入射する電磁波の一部を遮断する遮断部と、を備え遮断部は、第１の中間面への入射角が前記第１臨界角以上の角度となる電磁波を遮断する。

上記のように構成された本開示によれば、所望の検出範囲の外から入射する電磁波の影響が低減する。

第１の実施形態における、電磁波検出装置の概略構成を示す図である。 第１の実施形態における、電磁波検出部の概略構成を示す図である。 図２の電磁波検出部の概略構成を異なる側面から示す図である。 図２の遮断部の形状を概略的に示す図である。 第１の実施形態における、電磁波検出部の変形例の概略構成を示す図である。 第２の実施形態における、電磁波検出部の概略構成を示す図である。

以下、本発明を適用した電磁波検出装置の実施形態について、図面を参照して説明するが、その具体的構成は本開示に限定されるものではない。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

図１は、第１の実施形態における電磁波検出装置１０の概略構成を示す図である。図１に示すように、電磁波検出装置１０は、電磁波検出部１１、放射部１２、走査部１３、および制御部１４を含んで構成されている。

以後の図において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号又は通信される情報の流れを示す。破線が示す通信は有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。また、各機能ブロックから突出する実線は、ビーム状の電磁波を示す。

電磁波検出部１１は、対象ｏｂが存在する空間から入射する電磁波をパッシブセンサ又はアクティブセンサで検出する。また、電磁波検出部１１は、放射部１２が放射した電磁波が対象ｏｂで反射した電磁波をパッシブセンサ又はアクティブセンサで検出する。電磁波検出部１１に入射した電磁波の検出方法は後述する。

放射部１２は、幅の細い、ビーム上の電磁波を放射する。放射部１２は、例えば、赤外線、可視光線、紫外線、および電波の少なくともいずれかを放射してよい。本実施形態において、放射部１２は、パルス状に赤外線を放射する。放射部１２は、放射する電磁波を、対象ｏｂに向けて、直接又は走査部１３を介して間接的に、放射してよい。放射部１２は、後述する制御部１４の制御に基づいて、電磁波の放射および停止を切替えてよい。

走査部１３は、例えば、電磁波を反射する反射面を有し、放射部１２から放射された電磁波を、向きを変えながら反射することにより、対象ｏｂに照射される電磁波の照射位置を変更してよい。走査部１３は、対象ｏｂが存在する空間の所定の領域を、放射部１２から放射された電磁波で繰り返し走査してよい。走査部１３は、放射部１２から放射されて反射した電磁波の照射領域の少なくとも一部が、電磁波検出装置１０における電磁波の検出範囲に含まれるように、構成されていてよい。したがって、走査部１３を介して照射される電磁波が対象ｏｂで反射した反射波の少なくとも一部は、電磁波検出部１１において検出される。走査部１３は、後述する制御部１４の制御に基づいて、電磁波を反射させて進行させる方向を変えてよい。また、走査部１３は、例えばエンコーダなどの角度センサを有してもよく、角度センサが検出する反射面の角度を、電磁波を反射する方向を示す方向情報として、制御部１４に通知してもよい。このような構成において、制御部１４は、走査部１３から取得する方向情報に基づいて、電磁波の放射位置を算出してもよい。また、制御部１４は、走査部１３が電磁波を反射する向きを変えさせるために走査部１３に入力する駆動信号に基づいて、電磁波の照射位置を算出してもよい。

制御部１４は、１以上のプロセッサおよびメモリを含む。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサの少なくともいずれかを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を含んでよい。制御部１４は、１つ又は複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）、およびＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎ ａ Ｐａｃｋａｇｅ）の少なくともいずれかを含んでよい。制御部１４は放射部１２に電磁波放射信号を入力することにより、放射部１２にパルス状の電磁波を放射させる。制御部１４は走査部１３に制御信号を入力することにより、走査部１３が電磁波を反射する向きを変えさせる。制御部１４は、電磁波検出部１１で検出した電磁波の検出結果に基づいて、電磁波検出部１１の周囲に関する情報を取得する。周囲に関する情報は、例えば画像情報、距離情報、および温度情報などである。

図２は、第１の実施形態における、電磁波検出部１１の概略構成を示す図である。図２は電磁波検出部１１に入射する電磁波の進行軸に対して右側面又は左側面から見た図である。図２に示すように、電磁波検出部１１は、第１の結像部１５、第２の結像部１６、第１の進行部１７、第２の進行部１８、遮断部２５、第１の検出部２７、および第２の検出部２８を含んで構成されている。

第１の結像部１５は、例えば、１又は複数のレンズ又はミラーを含む。第１の結像部１５は、電磁波検出部１１において、対象ｏｂが存在する空間から入射する電磁波を、第２の進行部１８の第４の面ｓ４に進行させる。第１の結像部１５は、入射する電磁波を、第１の進行部１７又は第１の検出部２７において結像させる。

第２の結像部１６は、後述する第１の進行部１７から第１の選択方向ｄｓ１に進行した電磁波の進行経路上に位置する。本実施形態においては、第１の選択方向ｄｓ１に進行した電磁波は、第２のプリズム２０の第２の面ｓ２で反射され、第７の面ｓ７から射出される。第２の結像部１６は、主面が第７の面ｓ７と平行になるように、設けられていてよい。

第２の結像部１６は、例えば、レンズおよびミラーの少なくとも一方を含む。第２の結像部１６は、第１の結像部１５により後述する第１の進行部１７の基準面ｓｓにおいて結像され、且つ第２のプリズム２０を介して第７の面ｓ７から射出された電磁波を集束させて、第２の検出部２８に結像させてよい。

本実施形態において、第１の進行部１７は、第２の進行部１８の第２の面ｓ２に入射して第６の面ｓ６から射出される電磁波の経路上に位置する。第１の進行部１７は、第１の結像部１５から所定の距離だけ離れ、入射する電磁波の結像位置又は当該結像位置近傍に設けてよい。

第１の進行部１７は、第１の結像部１５および第２の進行部１８を通過した電磁波が入射する基準面ｓｓを有している。基準面ｓｓは、平面に沿って配置される複数の画素ｐｘによって構成されている。画素ｐｘは、後述する第１の状態および第２の状態の少なくともいずれかにおいて、電磁波に、例えば、反射又は透過などの作用を生じさせる。第１の進行部１７は、基準面ｓｓが第６の面ｓ６から射出された電磁波の進行軸に垂直となるように配置されてよい。

第１の進行部１７は、基準面ｓｓに入射する電磁波を、特定の方向に進行させる。本実施形態において、第１の進行部１７は、画素ｐｘ毎に電磁波を反射する反射面を含む。第１の進行部１７は、各画素ｐｘの反射面の向きを変更することにより、画素ｐｘ毎に第１の反射状態又は第２の反射状態に切替える。第１の進行部１７は、画素ｐｘ毎に入射する電磁波を特定の方向として第１の選択方向ｄｓ１に進行させる第１の状態と、別の特定の方向として第２の選択方向ｄｓ２に進行させる第２の状態と、に切替え可能である。本実施形態において、第１の状態は、基準面ｓｓに入射する電磁波を、第１の選択方向ｄｓ１に反射する第１の反射状態を含む。また、第２の状態は、基準面ｓｓに入射する電磁波を、第２の選択方向ｄｓ２に反射する第２の反射状態を含む。

本実施形態において、第１の進行部１７は、例えばＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：デジタルマイクロミラーデバイス）を含んでよい。ＤＭＤは、基準面ｓｓを構成する微小な反射面を駆動することにより、画素ｐｘ毎に当該反射面を基準面ｓｓに対して＋１２°および－１２°のいずれかの傾斜状態に切替え可能である。

第１の進行部１７は、制御部１４の制御に基づいて、画素ｐｘ毎に第１の状態又は第２の状態に切替えてよい。例えば、第１の進行部１７は、一部の画素ｐｘを第１の状態に切替え、同時に別の一部の画素ｐｘを第２の状態に切替えることにより、第１の状態の画素ｐｘに入射する電磁波を第１の選択方向ｄｓ１に進行させ、第２の状態の画素ｐｘに入射する電磁波を第２の選択方向ｄｓ２に進行させる。

第２の進行部１８は、第１の結像部１５および第１の進行部１７の間に設けられている。第２の進行部１８は、第１のプリズム１９、第２のプリズム２０、分離部２１、および中間層２２を含んで構成されている。第２の進行部１８は、第１の結像部１５から入射し、分離部２１で分離した電磁波を、第１の検出部２７および第１の進行部１７に向けて射出する。第２の進行部１８は、第１の進行部１７が第１の選択方向ｄｓ１に進行させ、第６の面ｓ６から第２の進行部１８に再入射した電磁波を、第２の面ｓ２で反射させて第２の検出部２８に向けて射出する。

第１のプリズム１９は、第１の面ｓ１、第４の面ｓ４、および第５の面ｓ５を有している。第１のプリズム１９は、例えば、三角プリズムを含み、第１の面ｓ１、第４の面ｓ４、および第５の面ｓ５は、互いに交差してよい。

第１のプリズム１９は、第１の結像部１５の光軸と第４の面ｓ４とが垂直となるように、配置されていてよい。また、第１のプリズム１９は、第１の結像部１５から第４の面ｓ４を透過又は屈折して第１のプリズム１９内を進行する電磁波の進行方向に第１の面ｓ１が位置する。また、第１のプリズム１９は、第１の面ｓ１において反射した電磁波が進行する第１の方向ｄ１に第４の面ｓ４が位置する。また、第１のプリズム１９は、第１の面ｓ１から第１の方向ｄ１に進行して第４の面ｓ４において反射した電磁波が進行する進行方向に第５の面ｓ５が位置する。

第１の面ｓ１は、分離部２１を含む。分離部２１は、第４の面ｓ４から進行する電磁波を分離して第１の方向ｄ１および第２の方向ｄ２に進行させる。本実施例において、第１の方向ｄ１は、第４の面ｓ４から第１のプリズム１９に入射した電磁波が分離部２１で反射する方向である。また、第２の方向ｄ２は、第４の面ｓ４から第１のプリズム１９に入射した電磁波が分離部２１を透過して進行する方向である。第１の面ｓ１は、例えば短径と長径を有する長方形であってよい。第１のプリズム１は、第１の結像部１５の主軸が、第１の面ｓ１の短径に対して所定の角度を有して傾斜し、長径が主軸に対して直交するように配置されてよい。

第４の面ｓ４には、第１の結像部１５から進行する電磁波が入射する。第４の面ｓ４は、第１の結像部１５から入射する電磁波を第１の面ｓ１に向かって進行させる。

第４の面ｓ４は、後述するように、分離部２１から第１の方向ｄ１へ進行する電磁波を第１の検出部２７に向かってへ進行させる。第４の面ｓ４は、分離部２１で分離され第１の方向ｄ１に進行する電磁波を反射して第１の検出部２７に向かって進行させてよい。分離部２１から第１の方向ｄ１に進行する電磁波の第４の面ｓ４への入射角は第４の面ｓ４の臨界角以上であってよい。

第５の面ｓ５は、第４の面ｓ４から第１の検出部２７に向かって進行した電磁波が射出させる。

第２のプリズム２０は、第２の面ｓ２、第６の面ｓ６、および第７の面ｓ７を有している。第２のプリズム２０は、例えば、矩形のプリズムを含み、第６の面ｓ６および第２の面ｓ２と、第７の面ｓ７とは、交差してよい。

第２のプリズム２０は、第２の面ｓ２が、第１のプリズム１９の第１の面ｓ１に平行且つ対向するように配置されていてよい。また、第２のプリズム２０は、第１のプリズム１９の第１の面ｓ１を透過し、第２の面ｓ２から入射し第２のプリズム２０内部を進行する電磁波の進行方向に第６の面ｓ６を有する。また、第２のプリズム２０は、第６の面ｓ６から入射し第３の方向ｄ３へ進行し第２の面ｓ２で反射した電磁波の進行方向に第７の面ｓ７を有する。ここで、第３の方向ｄ３とは、第１の進行部１７に含まれる第１の状態の画素ｐｘによる電磁波の進行方向を含む。

第２の面ｓ２は、第６の面ｓ６から第３の方向ｄ３に進行した電磁波を第２の検出部２８に向かって進行させてよい。

第２の面ｓ２は、第１の面ｓ１と平行であってよい。第２の面ｓ２は、第１の進行部１７の基準面ｓｓに対して傾斜してよい。

第６の面ｓ６は、第１の面ｓ１から第２の方向ｄ２に進行した電磁波を、第１の進行部１７の基準面ｓｓに向けて射出する。また、第６の面ｓ６は、第１の進行部１７の第１の状態の画素ｐｘにより第１の選択方向ｄｓ１に反射して、再入射した電磁波を第３の方向ｄ３に進行させる。第６の面ｓ６は、第１の進行部１７の基準面ｓｓに対して平行であってよい。第６の面ｓ６は、基準面ｓｓから再入射する電磁波を透過又は屈折させて第３の方向ｄ３に進行させてよい。

第７の面ｓ７は、第２の面ｓ２から第２の検出部２８に向かって進行した電磁波を射出する。第７の面ｓ７は、第２の検出部２８と対向する位置にあってよい。

分離部２１は、第１の結像部１５から進行する電磁波を、波長に応じて第１の方向ｄ１および第２の方向ｄ２に分離する。

分離部２１は、第１のプリズム１９および第２のプリズム２０の間に配置されていてよい。分離部２１は、第１のプリズム１９の第１の面ｓ１に接してよい。また、分離部２１は、後述する中間層２２の第１の中間面ｓ２３に接してよい。分離部２１は、例えば、第１の面ｓ１に付着し、可視光反射コーティング、ハーフミラー、ビームスプリッタ、ダイクロイックミラー、コールドミラー、ホットミラー、メタサーフェス、および偏向素子を含む。

分離部２１は、第４の面ｓ４から進行する電磁波を分離して第１の方向ｄ１および第２の方向ｄ２に進行させる。分離部２１は、入射する電磁波のうち特定の波長の電磁波を第１の方向ｄ１に進行させ、他の波長の電磁波を第２の方向ｄ２に進行させる。分離部２１は、入射する電磁波のうち特定の波長の電磁波を反射して第１の方向ｄ１に進行させ、他の波長の電磁波を透過又は屈折させ第２の方向ｄ２に進行させてよい。特定の波長とは、例えば、第１の検出部２７が検出できる波長であってよい。他の波長とは、例えば、第２の検出部２８が検出できる波長であってよい。本実施例において、特定の波長は可視光を含み、他の波長は赤外線を含む。本実施形態において、分離部２１は第１の面ｓ１の上に形成されているので、第１の結像部１５から進行した電磁波の分離部２１への入射角は、第１の結像部１５から進行した電磁波の第１の面ｓ１への入射角に等しくなりうる。

中間層２２は、第１の中間面ｓ２３と第２の中間面ｓ２４から形成される。中間層２２は、第１のプリズム１９の第１の面ｓ１および第２のプリズム２０の第２の面ｓ２の間に配置されていてよい。中間層２２は、第１のプリズム１９の第１の面ｓ１に接していてよい。中間層２２は、第１の面ｓ１を含んで形成されてよい。第１の中間面ｓ２３は、第１
の面ｓ１であってよい。また、中間層２２は、第２のプリズム２０の第２の面ｓ２に接していてよい。中間層２２は、第２の面ｓ２を含んで形成されてよい。第２の中間面ｓ２４は、第２の面ｓ２であってよい。

中間層２２は、第１の結像部１５から第１の中間面ｓ２３に臨界角以上の角度で入射する電磁波を通過させずに反射させ、第１の結像部１５から第１の中間面ｓ２３に臨界角未満の角度で入射する電磁波を通過させる。中間層２２は、第１の進行部１７から第２の中間面ｓ２４に臨界角以上の角度で入射する電磁波を通過させずに反射させ、第１の進行部１７から第２の中間面ｓ２４に臨界角未満の角度で入射する電磁波を通過させる。

中間層２２は、屈折率が第１のプリズム１９および第２のプリズム２０の屈折率より小さくてよく、例えば、真空、又は第２のプリズム２０より屈折率の小さな気体、液体、もしくは固体の少なくともいずれかを含んで構成されている。したがって、第２のプリズム２０の内部を進行し臨界角以上の入射角で第２の面ｓ２に入射する電磁波は、第２の面ｓ２において全反射する。第３の方向ｄ３からの電磁波の入射角が臨界角以上である構成においては、第２の面ｓ２は、第３の方向ｄ３に進行する電磁波を全反射して第２の検出部２８に向かって進行させる。

遮断部２５は、第２の進行部１８へ進行する電磁波の一部を遮断する。遮断部２５は、第１の結像部１５よりも被写体側に設けられている。遮断部２５は、第１の結像部１５の中に設けられてもよい。遮断部２５は、対象ｏｂが存在する空間から第２の進行部１８へ入射する電磁波の一部を遮断する。遮断部２５は、第１の結像部１５から第２の進行部１８へ進行する電磁波のうち、第１の中間面ｓ２３への入射角が臨界角以上となる電磁波を遮断する。遮断部２５は、第６の面ｓ６から第３の方向ｄ３に進行した電磁波のうち第２の中間面ｓ２４への入射角が、臨界角未満となる電磁波を遮断する。遮断部２５は、電磁波が通過する開口部２６を備える。開口部２６を通過した電磁波は第２の進行部１８へ進行する。開口部２６を通過した電磁波の、第１の結像部１５から第１の中間面ｓ２３への入射角は臨界角より小さく、第１の進行部１７から第２の中間面ｓ２４への入射角は臨界角より大きい。開口部２６の形状は後述する。

本実施形態における電磁波検出部１１では、開口部２６を通過した電磁波は、分離部２１で分離された後に所定の経路を進行する。例えば、開口部２６を通過した電磁波の一部は、分離部２１を通過する。本実施形態において、分離部２１を通過する電磁波は、放射部１２が放射した電磁波が、対象ｏｂで反射した反射波を含む。分離部２１を通過した電磁波の一部は、第１の進行部１７で第１の選択方向ｄｓ１に進行し、第２の中間面ｓ２４で反射する。第２の中間面ｓ２４で反射した電磁波は、第７の面ｓ７から射出して第２の検出部２８に入射する。しかし、遮断部２５がない場合、分離部２１を通過した電磁波のうち、第１の中間面ｓ２３への入射角が臨界角以上となる電磁波は中間層２２で反射する。具体的には、第１の結像部１５から第１の中間面ｓ２３への入射角が臨界角以上となる電磁波は、中間層２２で反射し、第４の面ｓ４で反射し、第５の面ｓ５から射出して、第１の検出部２７に入射しうる。また、第１の結像部１５から第１の中間面ｓ２３への入射角が臨界角以上となる電磁波は、中間層２２で反射し、第４の面ｓ４を介することなく第５の面ｓ５から射出して、第１の検出部２７に入射しうる。また、第１の結像部１５から第１の中間面ｓ２３への入射角が臨界角以上となる電磁波は、中間層２２で反射し、第４の面ｓ４および第１の面ｓ１で複数回反射し、第５の面ｓ５から射出して、第１の検出部２７に入射しうる。さらには、第１の結像部１５から第１の中間面ｓ２３への入射角が臨界角以上となる電磁波は、中間層２２で反射し、第４の面ｓ４から射出して、第１の結像部１５に入射しうる。第１の結像部１５から第１の中間面ｓ２３への入射角が臨界角以上となる電磁波を遮断する遮断部２５が無い場合、分離部２１で透過又は屈折させ、第２の方向ｄ２に進行する電磁波が、第１の中間面ｓ２３で反射し所定の経路を進行せず、第１
の検出部２７に入射することで、ゴースト又はフレアの原因となる。本実施形態では、第１の中間面ｓ２３へ臨界角以上の角度で入射する電磁波を遮断するように構成した遮断部２５を設けることで、第１の検出部２７におけるゴースト又はフレアの発生を防ぐことが出来る。

本実施形態における電磁波検出部１１では、中間層２２を通過した電磁波は、第１の進行部１７で進行方向を切り替えた後に所定の経路を進行するように設計されている。例えば、中間層２２を通過した電磁波の一部は、第１の進行部１７で第１の選択方向ｄｓ１に進行する。第１の選択方向ｄｓ１に進行した電磁波は、第６の面ｓ６から第２のプリズム２０へ再入射し、第２の面ｓ２で反射し、第７の面ｓ７から射出して第２の検出部２８に入射する。しかし、遮断部２５がない場合、第１の進行部１７から第２の中間面ｓ２４への入射角が中間層２２の臨界角未満となる電磁波は、第１の進行部１７で第１の選択方向ｄｓ１に進行し、第２の中間面ｓ２４で反射することなく中間層２２に入射しうる。第２の面ｓ２への入射角が臨界角未満となる電磁波を遮断する遮断部２５が無ければ、本来第２の中間面ｓ２４で反射して第７の面ｓ７へ進行する電磁波が、所定の経路を進行せず、中間層２２に入射し、第１の検出部２７に入射することで、ゴースト又はフレアの原因となる。本実施形態では、第１の進行部１７から第２の中間面ｓ２４への入射角が臨界角未満となる電磁波を遮断するように構成した遮断部２５を設けることで、第１の検出部２７におけるゴースト又はフレアを防ぐことが出来る。

第１の検出部２７は、分離部２１において第１の方向ｄ１に進行した電磁波を検出する。本実施形態においては、分離部２１において第１の方向ｄ１に進行した電磁波は、第４の面ｓ４を介して第５の面ｓ５から射出され、第１の検出部２７に検出される。第５の面ｓ５から射出された電磁波を検出するために、第１の検出部２７は、第５の面ｓ５から射出される電磁波の経路上に設けてよい。さらに、第１の検出部２７は、第１の結像部１５から入射する電磁波の、分離部２１を含む第２の進行部１８を介した結像位置、又は当該結像位置近傍に設けてよい。第１の検出部２７は、検出面が第５の面ｓ５と平行となるように配置してよい。

本実施形態において、第１の検出部２７は、パッシブセンサを含む。本実施形態において、第１の検出部２７は、イメージセンサ又はイメージングアレイなどの撮像素子を含み、検出面において結像した電磁波による像を撮像して画像情報を生成してよい。本実施形態において、第１の検出部２７は、可視光の像を撮像してよい。第１の検出部２７は、生成した画像情報を信号として制御部１４に送信してよい。

なお、第１の検出部２７は、赤外線、紫外線、および電波の像など、可視光以外の像を撮像してもよい。また、第１の検出部２７は、デプスセンサを含んでいてもよい。この構成において、電磁波検出部１１は、第１の検出部２７により画像状の距離情報を取得し得る。また、第１の検出部２７は、サーモセンサなどを含んでいてもよい。この構成において、電磁波検出部１１は、第１の検出部２７により画像状の温度情報を取得してもよい。

第１の検出部２７は、検出した電磁波の検出結果に基づいて、電磁波検出部１１の周囲に関する情報を制御部１４に送信してよい。周囲に関する情報は、例えば画像情報、距離情報、および温度情報などである。本実施形態において、第１の検出部２７は、検出した可視光に基づく画像情報を制御部１４へ送信する。

第２の検出部２８は、第１の進行部１７から第１の選択方向ｄｓ１に進行する電磁波を検出する。本実施形態においては、第２の検出部２８は、第７の面ｓ７から射出され、第２の結像部１６により結像された電磁波を検出する。第２の検出部２８は、第７の面ｓ７から射出される電磁波の経路上に設けてよい。第２の検出部２８は、第２の結像部１６か
ら入射する電磁波の結像位置又は結像位置近傍に配置されていてよい。

第２の検出部２８は、検出面が第７の面ｓ７と平行となるように配置されていてよい。また、第２の検出部２８は、検出面が第２の結像部１６の主面と平行であってよい。

本実施形態において、第２の検出部２８は、放射部１２から放射した電磁波を検出するアクティブセンサであってよい。本実施形態において、第２の検出部２８は、放射部１２から放射され且つ走査部１３により反射されることにより対象ｏｂに向けて放射された電磁波の反射波を検出してよい。

本実施形態において、第２の検出部２８は、さらに具体的には、測距センサを構成する素子を含む。例えば、第２の検出部２８は、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）、ＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）、ＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）、ミリ波センサ、サブミリ波センサ、および測距イメージセンサなどの単一の素子を含む。また、第２の検出部２８は、ＡＰＤアレイ、ＰＤアレイ、ＭＰＰＣ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｈｏｔｏｎ Ｐｉｘｅｌ Ｃｏｕｎｔｅｒ）、測距イメージングアレイ、および測距イメージセンサなどの素子アレイを含むものであってもよい。

本実施形態において、第２の検出部２８は、被写体からの反射波を検出したことを示す検出情報を信号として制御部１４に送信する。第２の検出部２８は、さらに具体的には、赤外線の帯域の電磁波を検出する赤外線センサである。

なお、第２の検出部２８は、上述した測距センサを構成する単一の素子である構成において、電磁波を検出できればよく、検出面において結像される必要はない。それゆえ、第２の検出部２８は、第２の結像部１６による結像位置である二次結像位置又は二次結像位置近傍に必ずしも設けられなくてもよい。

第２の検出部２８は、第２の検出部２８が検出した電磁波の検出結果に基づいて、電磁波検出部１１の周囲に関する情報を制御部１４に送信してよい。本実施形態において、制御部１４は、第２の検出部２８が検出した検出情報に基づいて、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）方式により、放射部１２から放射された電磁波の照射位置の距離情報を取得する。

図３は、本発明の第１の実施形態の電磁波検出部１１の概略構成の一部を図２とは異なる方向から見た図である。図３は、電磁波検出部１１を図２における上側から見た図である。図３は、第１の結像部１５、第１の進行部１７、第２の進行部１８、および遮断部２５を含む図面である。なお、図３は、第１のプリズム１９、分離部２１、および中間層２２と第２のプリズム２０の一部が重複する。

電磁波検出部１１を側面から見た場合、図２が示すように、中間層２２の上部は下部よりも第１の進行部１７に近くなるように傾斜している。言い換えれば、中間層２２は図２における奥行方向に向かって傾斜しない。更に言い換えれば、中間層２２は図３における上下方向において第１の進行部１７との距離は変化しない。よって、開口部２６から入射する電磁波の、図２における中間層２２の上部へ入射する電磁波と、中間層２２の下部へ入射する電磁波は、第１の結像部１５の主軸に対する角度が同一であっても、第１の中間面ｓ２３への入射角が異なる。従って、遮断部２５が無い場合、図２における中間層２２の上部へ入射する電磁波よりも、下部へ入射する電磁波のほうが、中間層２２への入射角が臨界角以上となりやすい。言い換えれば、遮断部２５が無い場合、電磁波検出部１１へ入射する電磁波のうち、図２において中間層２２の中心よりも上部に入射する電磁波は、
下部に入射する電磁波よりも、臨界角未満となる割合が多い。したがって電磁波検出部１１へ入射して中間層２２へ向かう電磁波のうち、遮断部２５で遮断すべき電磁波の範囲は、中間層２２の上部と下部では異なる。

図３は、図２における電磁波検出部１１を上から見た図であるため、図３で示す中間層２２の上部と下部は、図２で示す中間層２２の奥行方向を示す。したがって図３において、中間層２２は、電磁波検出部１１に入射する電磁波の主軸に対して傾斜しない。一方、図２において、中間層２２は、電磁波検出部１１に入射する電磁波の主軸に対して傾斜する。よって、開口部２６の幅、すなわち図３における上下方向を、開口部２６の高さ、すなわち図３における奥行方向よりも長くすることができる。

図４は、図２の遮断部２５の形状を概略的に示す図である。開口部２６は、長辺と短辺を備えた形状である。開口部２６は、長辺が図２における奥行方向となるように遮断部２５に設けられる。言い換えれば、開口部２６は、長辺が図３における上下方向となるように遮断部２５に設けられる。言い換えれば、図４における上下方向が、図２における上下方向に対応し、図３における奥行方向に対応する。開口部２６は、第１の結像部１５から進行した電磁波の第１の中間面ｓ２３への入射角が臨界角以上となる電磁波が入射しない形状である。開口部２６は、第６の面ｓ６から第３の方向ｄ３に進行した電磁波の第２の中間面ｓ２４への入射角が臨界角未満となる電磁波が入射しない形状である。

開口部２６は第４の面ｓ４に対して概ね平行であって良い。この場合、開口部２６は、中間層２２に対して傾斜する。言い換えれば、開口部２６の輪郭上にある点を第１の点（例えば、開口部２６の長辺方向にある輪郭上の点）とし、開口部２６の重心からの距離が第１の点よりも短い開口部２６の輪郭上にある点を第２の点（例えば、開口部２６の短辺方向にある輪郭上の点）とすると、開口部２６の重心から中間層２２までの第１の結像部１５の光軸と平行な方向の距離と第１の点から中間層２２までの第１の結像部１５の光軸と平行な方向の距離の差の絶対値は、開口部２６の重心から中間層２２までの第１の結像部１５の光軸と平行な方向の距離と第２の点から中間層２２までの第１の結像部１５の光軸と平行な方向の距離の差の絶対値よりも小さくてよい。

開口部２６は、第１の点と開口部２６の重心を通る長辺と、第２の点と開口部２６の重心を通る短辺を備える形状であってよい。

開口部２６の形状は、様々な形状をとることが可能である。図４（Ａ）から図４（Ｄ）は開口部２６の形状例を示す図である。図４（Ａ）は、開口部２６ａが楕円形である。本実施形態における開口部２６の形状は、図４（Ａ）に示す楕円形である。図４（Ｂ）は、開口部２６ｂが円形の一部を切り欠いた弧と弦を含む形状である。開口部２６ｂを図４（Ｂ）の形状とした場合、弦の中点が弧の中心よりも中間層２２に近い位置に配置される。図４（Ｂ）の形状の開口部２６ｂは、図４（Ａ）の形状の開口部２６ａよりも、多くの電磁波を通過させることができる。図４（Ｃ）は、開口部２６ｃが長方形である。図４（Ｄ）は、開口部２６ｄが長方形の角の面を取った形状である。開口部２６の形状は、図４（Ａ）～（Ｄ）に示す形状に限定されず、第１の結像部１５から第１の中間面ｓ２３へ入射する電磁波の入射角が臨界角以上となる電磁波、および第１の進行部１７から第２の中間面ｓ２４へ入射する電磁波の入射角が臨界角未満となる電磁波を遮断出来ればよい。

図５は、第１の実施形態における、電磁波検出部１１の変形例の概略構成を示す図である。本実施形態の電磁波検出部１１０は、第１の結像部１５、第２の結像部１６、第１の進行部１７、第２の進行部１８０、遮断部２５、第１の検出部２７、および第２の検出部２８を含んで構成される。電磁波検出部１１０は、第２の進行部１８０が第１のプリズム１９０、第２のプリズム２００、分離部２１０、および中間層２２０に加え、スペーサ２
９０を備える点で第１の実施形態に係る電磁波検出部１１と異なる。

第１の実施形態の変形例においては、電磁波検出部１１０のスペーサ２９０以外の構成、作用は第１の実施形態に係る電磁波検出部１１と同様なので説明を省略する。

中間層２２０が、気体又は液体である構成においては、分離部２１０および第２のプリズム２００の第２の面ｓ２０の外縁にスペーサ２９０を設け、内部に気体又は液体を充填することにより、中間層２２０を形成する。中間層２２０は、例えば、空気層又はプリズムを含んでよい。

図６は、第２の実施形態における、電磁波検出部１１１の概略構成を示す図である。第２の実施形態は、第２の進行部１８の構成が第１の実施形態と異なる。図６は、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。

第２の実施形態に係る電磁波検出部１１１は、第１の結像部１５、第２の結像部１６、第１の進行部１７、第２の進行部１８１、遮断部２５、第１の検出部２７、および第２の検出部２８を含んで構成される。

電磁波検出部１１１は、第２の進行部１８１が第１のプリズム１９１、第２のプリズム２０１、分離部２１１、および中間層２２１に加え、第３のプリズム３０１を備える点で第１の実施形態に係る電磁波検出部１１と異なる。

第２の実施形態に係る電磁波検出装置１０における、電磁波検出部１１１以外の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。第２の実施形態における第２の進行部１８１以外の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。

第３のプリズム３０１は、分離部２１１と中間層２２１との間に配置されていてよい。第３のプリズム３０１は、板状であってよく、一方の板面が分離部２１１に接してよい。第３のプリズム３０１の他方の板面は、中間層２２１の第１の中間面ｓ２３に接してよい。第３のプリズム３０１は、互いに傾斜した表面を有するプリズム又は三角プリズムであってよい。

分離部２１１は、第１の実施形態と異なり、第１のプリズム１９１および第３のプリズム３０１の間に配置される。分離部２１１は、一方の面が第１のプリズム１９１の第１の面ｓ１に接しており、他方の面は、第３のプリズム３０１に接してよい。

中間層２２１は、第２のプリズム２０１および第３のプリズム３０１の間に配置されていてよい。中間層２２１は、第１の実施形態と同じく、第２のプリズム２０１の第２の面ｓ２１に接してよい。また、中間層２２１は、第３のプリズム３０１における分離部２１１と接する板面の反対側の面である第３の面ｓ３に接してよい。

本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

１０ 電磁波検出装置
１１、１１０、１１１ 電磁波検出部
１２ 放射部
１３ 走査部
１４ 制御部
１５ 第１の結像部
１６ 第２の結像部
１７ 第１の進行部
１８、１８０、１８１ 第２の進行部
１９、１９０、１９１ 第１のプリズム
２０、２００、２０１ 第２のプリズム
２１、２１０、２１１ 分離部
２２、２２０、２２１ 中間層
ｓ２３ 第１の中間面
ｓ２４ 第２の中間面
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ 遮断部
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ 開口部
２７ 第１の検出部
２８ 第２の検出部
２９０ スペーサ
３０１ 第３のプリズム
ｄ１、ｄ２、ｄ３ 第１の方向、第２の方向、第３の方向
ｄｓ１、ｄｓ２ 第１の選択方向、第２の選択方向
ｏｂ 対象
ｐｘ 画素
ｓ１、ｓ３、ｓ４、ｓ５、ｓ６、ｓ７ 第１の面、第３の面、第４の面、第５の面、第６の面、第７の面
ｓ２、ｓ２０、ｓ２１、ｓ２２ 第２の面
ｓｓ 基準面

Claims (11)

1. 対象が存在する空間へ電磁波を放射する放射部と、
   入射する電磁波を、第１の方向へ進行する第１部分及び第２の方向に進行する第２部分に分離する第１の面を有する第１光学素子と、
   前記第２部分のうち、第１臨界角以上の角度で入射する電磁波を通過させず、前記第１臨界角より小さい角度で入射する電磁波を通過させる中間層と、
   電磁波が通過する開口部を形成し入射する電磁波の一部を遮断する遮断部と、
   を備え、
   前記遮断部は、第１の中間面への入射角が前記第１臨界角以上の角度となる電磁波を遮断する、
   電磁波検出装置。
2. 複数の画素が配置され、前記画素に入射した前記第２部分を前記画素毎に第１の選択方向又は前記第１の選択方向と異なる第２の選択方向へ進行させる第１の進行部と、
   前記第１の選択方向に進行した電磁波が進行する第２の面を有する第２光学素子と、をさらに備え、
   前記中間層は、前記第１の選択方向に進行した電磁波のうち、第２臨界角以上の角度で入射する電磁波を反射させ、前記第２臨界角より小さい角度で入射する電磁波を反射させず、
   前記遮断部は、第２の中間面への入射角が第２臨界角より小さい角度となる電磁波を遮断する、
   請求項１に記載の電磁波検出装置。
3. 前記中間層は前記空間から入射する電磁波の入射方向に対して傾斜しており、
   前記開口部の輪郭の点である第１の点及び、前記開口部の重心からの距離が前記第１の点よりも短い前記開口部の輪郭の点である第２の点のうち、前記重心から前記第１の点へ向かう方向における前記中間層と前記開口部との距離の変化は、前記重心から前記第２の点へ向かう方向における前記中間層と前記開口部との距離の変化よりも小さい、
   請求項１又は２に記載の電磁波検出装置。
4. 前記中間層は前記第１の進行部の前記画素の配置面に対して傾斜している、
   請求項２に記載の電磁波検出装置。
5. 前記開口部は、長径と、前記長径より短い短径を有する形状である、
   請求項３に記載の電磁波検出装置。
6. 前記開口部は、円形状の一部を切り欠いた、弧と弦を含む形状を有し、
   前記弦の中点が、前記弧の中心よりも前記中間層に近い位置に配置される、
   請求項３に記載の電磁波検出装置。
7. 前記第１光学素子は、第４の面及び第５の面をさらに含み、
   前記第２光学素子は、第６の面及び第７の面をさらに含み、
   前記第５の面から射出された電磁波を検出する第１の検出部と、
   前記第７の面から射出された電磁波を検出する第２の検出部と、をさらに備え、
   前記第４の面は、前記開口部から入射する電磁波を前記第１の面へ進行させ且つ前記第１の面から進行した電磁波を前記第５の面へ進行させ、
   前記第６の面は、前記第２部分を前記画素へ射出し且つ前記画素から再入射した電磁波を前記第２の面へ進行させる、
   請求項２に記載の電磁波検出装置。
8. 前記第１の検出部の検出結果に基づき画像を取得し、前記第２の検出部の検出結果に基づき前記対象との距離を測定する制御部を、さらに備える
   請求項７に記載の電磁波検出装置。
9. 前記中間層は、前記第２部分のうち、前記第１臨界角以上の角度で入射する電磁波を反射させ、前記第１臨界角より小さい角度で入射する電磁波を通過させ、前記第１の選択方向に進行した電磁波のうち、前記第２臨界角以上の角度で入射する電磁波を反射させ、前記第２臨界角より小さい角度で入射する電磁波を通過させる、
   請求項２に記載の電磁波検出装置。
10. 前記中間層は、前記第１の面を有する前記第１光学素子と前記第２の面を有する前記第２光学素子との間に配置され、
    前記第１の中間面は、前記第１の面で構成され、
    前記第２の中間面は、前記第２の面で構成される、
    請求項２に記載の電磁波検出装置。
11. 前記中間層は、前記第１の面を有する前記第１光学素子と前記第２の面を有する前記第２光学素子との間に配置され、
    前記中間層と前記第１光学素子との間に配置され、第３の面を有する第３光学素子をさらに備え、
    前記第１の中間面は、前記第３の面で構成され、
    前記第２の中間面は、前記第２の面で構成される、
    請求項２に記載の電磁波検出装置。
    
    

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