JP6933025B2 - 距離測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばレーザー光を用いた距離測定装置に関する。

ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）と呼ばれる距離測定装置が知られている。ＬＩＤＡＲは、光学的に周囲の物体との距離を測定するセンサである。ＬＩＤＡＲは、対象物にパルス状のレーザー光を照射し、対象物で反射されたレーザー光が戻るまでの往復時間から距離を計測する。最近では、ＬＩＤＡＲは、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Advanced Driving Assistant System）や自動運転に使われている。

レーザー光の走査方式としては、ポリゴンミラー、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー、又はガルバノミラーなどを用いる方式が知られている。しかし、これらの走査方式は、可動部が存在するため、車両などの振動により、長期信頼性に懸念がある。また、これらの走査方式は、光学部品を使用するため、ＬＩＤＡＲのコストが高くなるとともに、ＬＩＤＡＲが大型化してしまう。

米国特許第８，９８２，３１３号明細書

本発明は、より高い精度で距離を測定できる距離測定装置を提供する。

本発明の一態様に係る距離測定装置は、第１光線を出射する第１光源と、第２光線を出射する第２光源と、前記第１光線を受ける第１領域と、前記第２光線を受ける第２領域とを有し、前記第１光線を偏向させる偏向素子と、前記第２領域を透過した光を検出する検出部と、前記偏向素子の動作を制御する制御部とを具備する。前記偏向素子は、積層された第１及び第２液晶パネルと、前記第１液晶パネルの前記第２領域に設けられ、第１透過軸を有する第１偏光板と、前記第２液晶パネルの前記第２領域に設けられ、前記第１透過軸と交差する第２透過軸を有する第２偏光板とを含む。前記第１液晶パネルは、第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に充填された第１液晶層と、前記第１基板の前記第１領域に設けられた第１電極と、前記第１基板の前記第１領域に設けられ、前記第１電極より長い第２電極と、前記第１基板の前記第２領域に設けられた第３電極と、前記第２基板に設けられた第１共通電極とを含む。前記第２液晶パネルは、第３及び第４基板と、前記第３及び第４基板間に充填された第２液晶層と、前記第３基板の前記第１領域に設けられ、前記第１電極より長い第４電極と、前記第３基板の前記第１領域に設けられかつ前記第２電極より短い第５電極と、前記第３基板の前記第２領域に設けられた第６電極と、前記第４基板に設けられた第２共通電極とを含む。前記制御部は、前記第１電極、前記第４電極、前記第６電極、前記第１共通電極、及び前記第２共通電極に第１電圧を印加し、前記第２電極、前記第３電極、及び前記第５電極に第２電圧を印加する。前記検出部は、前記検出した光の強度を用いて、前記第１領域を透過する光の偏向角を算出する。

本発明の一態様に係る距離測定装置は、第１光線を出射する第１光源と、第２及び第３光線を出射する第２光源と、前記第１光線を受ける第１領域と、前記第２光線を受ける第２領域と、前記第３光線を受ける第３領域とを有し、前記第１光線を偏向させる偏向素子と、前記第２領域を透過した前記第２光線と、前記第３領域を透過した前記第３光線とを検出する検出部と、前記偏向素子の動作を制御する制御部とを具備する。前記偏向素子は、積層された第１及び第２液晶パネルと、前記第１液晶パネルの前記第２及び第３領域に設けられ、第１透過軸を有する第１偏光板と、前記第２液晶パネルの前記第２及び第３領域に設けられ、前記第１透過軸と交差する第２透過軸を有する第２偏光板とを含む。前記第１液晶パネルは、第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に充填された第１液晶層と、前記第１基板の前記第１領域に設けられた第１電極と、前記第１基板の前記第１領域に設けられ前記第１電極より長い第２電極と、前記第１基板の前記第２領域に設けられた第３電極と、前記第１基板の前記第３領域に設けられた第４電極と、前記第２基板に設けられた第１共通電極とを含む。前記第２液晶パネルは、第３及び第４基板と、前記第３及び第４基板間に充填された第２液晶層と、前記第３基板の前記第１領域に設けられ、前記第１電極より長い第５電極と、前記第３基板の前記第１領域に設けられ、前記第２電極より短い第６電極と、前記第３基板の前記第２領域に設けられた第７電極と、前記第３基板の前記第３領域に設けられた第８電極と、前記第４基板に設けられた第２共通電極とを含む。前記制御部は、前記第１電極、前記第３電極、前記第５電極、前記第７電極、前記第１共通電極、及び前記第２共通電極に第１電圧を印加し、前記第２電極、前記第４電極、前記第６電極、及び前記第８電極に第２電圧を印加する。前記検出部は、前記検出した第２光線と、前記検出した第３光線との強度を用いて、前記第１領域を透過する光の偏向角を算出する。

本発明によれば、より高い精度で距離を測定できる距離測定装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る距離測定装置のブロック図。 偏向素子の模式的な断面図。 １つの液晶パネルの平面図。 図３のＡ−Ａ´線に沿った液晶パネルの断面図。 距離測定装置の基本動作を説明する概略図。 距離測定装置によるレーザー光の波形を説明する図。 距離測定装置の偏向動作を説明する模式的な断面図。 距離測定装置の偏向動作を説明する模式的な断面図。 リタデーションと強度比との関係を示すグラフ。 距離測定装置の偏向角検出動作を説明するフローチャート。 変形例に係る距離測定装置の偏向角検出動作を説明するフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る偏向素子の模式的な断面図。 １つの液晶パネルの平面図。 図１３のＡ−Ａ´線に沿った液晶パネルの断面図。 距離測定装置の偏向動作を説明する模式的な断面図。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

［第１実施形態］
［１］ 距離測定装置の構成
距離測定装置は、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）とも呼ばれる。ＬＩＤＡＲは、レーザー光を用いて例えば車両前方のある範囲を走査し、この走査範囲に存在する対象物によって反射されたレーザー光を検出する。そして、ＬＩＤＡＲは、投光したレーザー光と受光したレーザー光とを用いて、対象物の検出、及び車両から対象物までの距離を測定する。

距離測定装置は、車両の前部（例えば、フロントバンパー、又はフロントグリル）、車両の後部（例えば、リアバンパー、又はリアグリル）、及び／又は、車両の側部（例えば、フロントバンパーの側部）に配置される。また、距離測定装置１０は、ルーフやボンネット等、車両の上部に配置されてもよい。

［１−１］ 距離測定装置のブロック構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る距離測定装置１０のブロック図である。

距離測定装置１０は、投光素子１１、角度検出光源１２、偏向素子１３、偏向角検出部１４、偏向角制御部１５、受光素子１６、パルスタイミング制御部１７、距離演算部１８、及び主制御部１９を備える。

投光素子１１は、偏向素子１３に向けて、レーザー光を発光する。投光素子１１は、レーザーダイオードなどを備える。レーザー光としては、例えば、赤外線レーザー光（例えば波長λ＝９０５ｎｍ）が用いられる。投光素子１１は、所定の周波数を有するパルス信号としてレーザー光を発光する。また、後述するように、投光素子１１は、直線偏光を発光する。

角度検出光源１２は、光線、例えばレーザー光を発光する。本実施形態に係る距離測定装置１０は、対象物２に向けた投光機能に加えて、出射されるレーザー光の偏向角を検出する機能を有する。角度検出光源１２は、この偏向角検出機能に使用されるレーザー光を発光する。角度検出光源１２のレーザー光の波長は、投光素子１１のレーザー光の波長と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

偏向素子（走査素子）１３は、レーザー光を偏向させるとともに、レーザー光を走査（ステアリングともいう）する。すなわち、偏向素子１３は、投光素子１１から出射されたレーザー光を受け、このレーザー光を透過する。さらに、偏向素子１３は、投光素子１１からのレーザー光の偏向角を制御することで、レーザー光を走査する。また、偏向素子１３は、投光領域に加えて、偏向角を検出するための検出領域を有する。偏向素子１３の具体的な構成については後述する。

偏向角検出部１４は、角度検出光源１２から出射されたレーザー光が偏向素子１３を透過した後のレーザー光を検出する。偏向角検出部１４は、レーザー光を検出する受光素子を備える。偏向角検出部１４に含まれる受光素子は、例えば後述する受光素子１６と同じ光センサで構成してもよい。また、偏向角検出部１４に含まれる受光素子は、受光素子１６と同等の感度が要求されないため、受光素子１６の感度より低い安価な素子を用いてもよい。偏向角検出部１４は、検出したレーザー光の強度を用いて、偏向角を算出する。

偏向角制御部１５は、偏向素子１３の動作を制御する。偏向角制御部１５は、偏向素子１３に複数の電圧を印加することで、偏向素子１３の偏向動作を制御する。

受光素子１６は、対象物２によって反射されたレーザー光を検出する。受光素子１６は、光センサ（例えば赤外線センサ）から構成される。光センサは、フォトダイオードやＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）フォトセンサから構成される。その他、受光素子１６として赤外線カメラを用いてもよい。

パルスタイミング制御部１７は、投光素子１１の動作を制御する。投光素子１１は、パルス信号としてレーザー光（すなわち、パルス状のレーザー光）を発光する。パルスタイミング制御部１７は、レーザー光に含まれるパルスのタイミングを制御する。パルスのタイミングには、パルス信号の周期、パルス信号の周波数、及びパルス幅が含まれる。

距離演算部１８は、投光されたレーザー光のタイミング情報をパルスタイミング制御部１７から受け、レーザー光の偏向角の情報を偏向角検出部１４から受け、受光されたレーザー光のタイミング情報及び光強度の情報を受光素子１６から受ける。距離演算部１８は、これらの情報を用いて、車両から対象物までの距離を算出する。具体的には、距離演算部１８は、偏向角及び投光から受光までの時間などの情報を用いて、直線距離、水平距離、及び垂直距離を算出する。また、距離演算部１８は、偏向角及び投光から受光までの時間などの情報を用いて、対象物の相対座標を算出する。距離演算部１８によって算出された距離及び／又は相対座標は、例えばデータＤＯＵＴとして外部に出力可能である。

主制御部１９は、距離測定装置１０の全体動作を統括的に制御する。また、主制御部１９は、角度検出光源１２の発光動作を制御する。また、主制御部１９は、偏向角を演算する際に必要な情報を記憶する記憶部も備える。

［１−２］ 偏向素子１３の構成
図２は、偏向素子１３の模式的な断面図である。

偏向素子１３は、複数の液晶パネル２１を備える。本実施形態では、偏向素子１３が１０個の液晶パネル２１−１〜２１−１０を備える構成例について説明する。液晶パネル２１−１〜２１−１０は、例えば、透明な接着材を用いて積層される。

図３は、１つの液晶パネル２１の平面図である。図４は、図３のＡ−Ａ´線に沿った液晶パネル２１の断面図である。

液晶パネル２１は、透過型の液晶素子である。液晶パネル２１は、対向配置された基板２４、２５と、基板２４、２５間に挟持された液晶層２６とを備える。基板２４、２５の各々は、透明基板（例えば、ガラス基板、又はプラスチック基板）から構成される。基板２４は、投光素子１１側に配置され、投光素子１１からのレーザー光は、基板２４側から液晶層２６に入射する。

液晶層２６は、基板２４、２５間に充填される。具体的には、液晶層２６は、基板２４、２５と、シール材２７とによって包囲された領域内に封入される。シール材２７は、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいて基板２４又は基板２５に塗布された後、紫外線照射、又は加熱等により硬化させられる。

液晶層２６を構成する液晶材料は、基板２４、２５間に印加された電圧（電界）に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。本実施形態の液晶パネル２１は、例えばホモジニアスモードである。すなわち、液晶層２６として正の誘電率異方性を有するポジ型（Ｐ型）のネマティック液晶が用いられ、液晶分子は、電圧（電界）を印加しない時には基板面に対して概略水平方向に配向する。ホモジニアスモードでは、電圧を印加しない時に液晶分子の長軸（ダイレクタ）が概略水平方向に配向し、電圧を印加した時に液晶分子の長軸が垂直方向に向かって傾く。液晶分子の傾斜角は、印加される実効電圧に応じて変化する。液晶層２６の初期配向は、液晶層２６を挟むようにして基板２４、２５にそれぞれ設けられた２つの配向膜によって制御される。

なお、液晶モードとして、ネガ型（Ｎ型）のネマティック液晶を用いた垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）モードを用いてもよい。ＶＡモードでは、電界を印加しない時に液晶分子の長軸が概略垂直方向に配向し、電圧を印加した時に液晶分子の長軸が水平方向に向かって傾く。

偏向素子１３は、対象物２に向けてレーザー光を投光する投光領域２２と、偏向角を検出するための検出領域２３とを備える。

投光領域２２における基板２４の液晶層２６側には、それぞれがＹ方向に延びる複数の電極２８、及び複数の電極２９が設けられる。複数の電極２８と複数の電極２９とは、Ｙ方向に直交するＸ方向に沿って、交互に配置される。複数の電極２８は、同じ幅を有する。複数の電極２９は、同じ幅を有する。本実施形態では、３つの電極２８−１〜２８−３と、３つの電極２９−１〜２９−３とを一例として示している。複数の電極２８と複数の電極２９とは、互いの間隔が同じであり、例えば、この間隔は、電極を加工する際の製造工程に起因する最小加工寸法である。

１つの電極２８と１つの電極２９との対が繰り返し単位３０を構成する。すなわち、繰り返し単位３０−１は、電極２８−１と電極２９−１とから構成され、繰り返し単位３０−２は、電極２８−２と電極２９−２とから構成され、繰り返し単位３０−３は、電極２８−３と電極２９−３とから構成される。繰り返し単位３０の幅は、屈折率変化の周期幅Ｗである。液晶パネル２１−１〜２１−１０は、同じ周期幅Ｗを有する。

検出領域２３における基板２４の液晶層２６側には、Ｙ方向に延びる電極３１が設けられる。電極３１の幅は、任意に設定可能である。例えば、電極３１の幅は、検出領域２３に入射するレーザー光の幅より大きく設定される。

基板２４、及び電極２８、２９、３１上には、液晶層２６の初期配向を制御する配向膜３２が設けられる。

基板２５の液晶層２６側には、共通電極３３が設けられる。共通電極３３は、基板２５全面（すなわち、投光領域２２及び検出領域２３）に平面状に設けられる。基板２５、及び共通電極３３上には、液晶層２６の初期配向を制御する配向膜３４が設けられる。なお、基板２４に共通電極３３を配置し、基板２５に電極２８、２９、３１を配置してもよい。

電極２８、２９、３１、及び共通電極３３はそれぞれ、透明電極から構成され、例えば、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。

図２には、液晶パネル２１−１〜２１−１０の各々に含まれる電極２８−１〜２８−３、電極２９−１〜２９−３、及び電極３１を抽出して示している。前述したように、液晶パネル２１−１〜２１−１０は、同じ繰り返し単位３０の幅（周期幅Ｗ）を有する。以下に、１つの繰り返し単位３０−１を例に挙げて説明するが、繰り返し単位３０−２、３０−３は、繰り返し単位３０−１と同じ構成である。

繰り返し単位３０−１において、液晶パネル２１−１〜２１−１０に含まれる１０個の電極２８−１（２８−１_１〜２８−１_１０と表記する）は、液晶パネル２１−１〜２１−１０の順に長くなる。繰り返し単位３０−１において、液晶パネル２１−１〜２１−１０に含まれる１０個の電極２９−１（２９−１_１〜２９−１_１０と表記する）は、液晶パネル２１−１〜２１−１０の順に短くなる。

電極２８−１_１〜２８−１_１０は、逆階段状に形成される。電極２８−１_１〜２８−１_１０の増加分は一定である。例えば、電極２８−１_１の幅が最小値の５μｍ、電極２８−１_１０の幅が最大値の５０μｍであり、液晶パネル２１ごとに５μｍずつ大きくなる。

電極２９−１_１〜２９−１_１０は、階段状に形成される。電極２９−１_１〜２９−１_１０の減少分は一定である。例えば、電極２９−１_１の幅が最大値の５０μｍ、電極２８−１_１０の幅が最小値の５μｍであり、液晶パネル２１ごとに５μｍずつ小さくなる。

検出領域２３において、液晶パネル２１−１〜２１−５に含まれる５個の電極３１は、信号線ＳＬ１に共通接続される。すなわち、液晶パネル２１−１〜２１−５に含まれる５個の電極３１には、同じ電圧が印加される。液晶パネル２１−６〜２１−１０に含まれる５個の電極３１は、信号線ＳＬ２に共通接続される。すなわち、液晶パネル２１−６〜２１−１０に含まれる５個の電極３１には、同じ電圧が印加される。なお、信号線ＳＬ１に接続される電極３１の数と、信号線ＳＬ２に接続される電極３１の数とは、任意に設定可能であるが、平均的な数にすることが望ましい。

検出領域２３における液晶パネル２１−１（具体的には、液晶パネル２１−１の基板２４の液晶層２６と反対側）には、偏光板３５が設けられる。検出領域２３における液晶パネル２１−１０（具体的には、液晶パネル２１−１０の基板２５の液晶層２６と反対側）には、偏光板３６が設けられる。偏光板３５は、例えば、透明な接着材を用いて液晶パネル２１−１に接着される。偏光板３６は、例えば、透明な接着材を用いて液晶パネル２１−１０に接着される。

偏光板（直線偏光子）３５、３６の各々は、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する透過軸及び吸収軸を有する。偏光板３５、３６の各々は、ランダムな方向の振動面を有する光のうち、透過軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を透過し、吸収軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を吸収する。偏光板３５、３６は、互いの透過軸が直交するように、すなわち直交ニコル状態で配置される。図２に示した透過軸は、偏光板３５、３６を同じ側から見た場合の方向である。

偏光板３５の透過軸は、液晶分子の配向方向に対して斜め（例えば４５度）になるように設定される。液晶分子の配向方向とは、液晶層に電界を印加していない（電極に電圧を印加していない）ときに、液晶分子のダイレクタ（分子長軸）が配列する方向である。液晶分子の配向方向は、配向膜３２、３４によって設定される。

偏光板３６の液晶パネル２１−１０と反対側には、所定の間隔を空けて、偏向角検出部１４に含まれる受光素子１４Ａが設けられる。

なお、液晶パネル２１として、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）方式を用いた透過型液晶素子（透過型ＬＣＯＳ）を用いてもよい。透過型ＬＣＯＳを用いることで、電極を微細加工することが可能となり、より小型の液晶パネル２１を実現できる。透過型ＬＣＯＳでは、シリコン基板（又は透明基板上に形成されたシリコン層）が用いられる。シリコン基板は、バンドギャップとの関係で、特定の波長以上の波長を有する光（赤外線を含む）を透過するため、ＬＣＯＳを透過型液晶素子として使用することができる。ＬＣＯＳを使用することにより、セル電極がより小さい液晶素子を実現することができるため、液晶素子を小型化することが可能となる。

［１−３］ 角度検出光源１２の構成
次に、角度検出光源１２の構成について説明する。本実施形態では、角度検出光源１２として、投光素子１１の光を利用する構成例を説明する。

図２に示すように、角度検出光源１２は、ビームスプリッター１２Ａ、及びミラー１２Ｂを備える。ビームスプリッター１２Ａは、投光素子１１の光路上に配置される。ビームスプリッター１２Ａは、投光素子１１から出射された光を、偏向素子１３に直交する方向の光と、偏向素子１３に平行な方向の光とに分離する。偏向素子１３に直交する方向の光は、そのまま直進して偏向素子１３の投光領域２２に入射する。偏向素子１３に平行な方向の光は、偏向素子１３の検出領域２３まで進み、ミラー１２Ｂによって偏向素子１３に直交する方向に反射される。ミラー１２Ｂによって反射された光は、偏向素子１３の検出領域２３に入射する。

なお、角度検出光源１２は、投光素子１１の別の光源で構成してもよい。角度検出光源１２は、ＬＥＤ（light-emitting diode）、又はレーザーダイオード（ＬＤ）で構成してもよい。この場合、角度検出光源１２の光の波長は、投光素子１１の光の波長と異なる。投光領域２２を透過する第１光線の波長と、検出領域２３を透過する第２光線の波長とが同じであれば、偏向角の計算が容易である。しかし、第１光線の波長と第２光線の波長とが異なる場合でも、第１光線における液晶層の光学特性と、第２光線における液晶層の光学特性との関係性を予め取得しておくことで、第２光線の検出結果を用いて、第１光線の偏向角を算出できる。

また、距離測定装置１０が出射するレーザー光は、パルス駆動であるため、取得されるデータは間欠的になる。このため、連続点灯、又は計測周波数よりも短い周期で点灯するＬＥＤやＬＤを用いてもよい。また、コスト低減のため、安価なＬＥＤやＬＤを用いてもよい。

また、投光素子１１から出射されるレーザー光のスポット径が十分に大きければ、投光素子１１は、投光領域２２と検出領域２３との両方に１本のレーザー光を入射するように構成してもよい。

［２］ 距離測定装置１０の動作
［２−１］ 距離測定装置１０の基本動作
まず、距離測定装置１０の基本動作について説明する。図５は、距離測定装置１０の基本動作を説明する概略図である。なお、図５では、距離測定装置１０が車両１の前方を走査する態様を一例として示している。

距離測定装置１０に含まれる偏向素子１３は、角度２αの走査範囲でレーザー光を投光する。受光素子１６は、対象物２によって反射されたレーザー光を受光する。想定する対象物２までの距離Ｌ、距離Ｌにおける走査範囲Ｒとする。例えば、角度２α＝１０度、距離Ｌ＝１０ｍである場合は、走査範囲Ｒ＝１．７ｍであり、角度２α＝１０度、距離Ｌ＝５０ｍである場合は、走査範囲Ｒ＝８．７ｍである。角度２α、距離Ｌ、及び走査範囲Ｒは、距離測定装置１０に求められる仕様に応じて任意に設計可能である。

図６は、距離測定装置１０によるレーザー光の波形を説明する図である。図６の上側が投光の波形、下側が受光の波形である。図６の横軸が時間であり、図６の縦軸が強度（光強度）である。

投光素子１１は、パルス信号からなるレーザー光を発光する。すなわち、投光素子１１は、時分割でレーザー光を出射する。距離測定装置１０は、パルス信号としてレーザー光を投光する。パルス信号の周期Ｐ、パルス幅Ｗ_Ｐとする。１つのパルスを投光してから、このパルスが対象物で反射されたパルスを受光するまでの時間である遅れ量Δ、光の速度Ｃとする。遅れ量Δは、“Δ＝２Ｌ／Ｃ”で算出される。

例えば、パルス幅Ｗ_Ｐ＝１０ｎｓｅｃ、周期Ｐ＝１０μｓｅｃ（すなわち、周波数ｆ＝１００ｋＨｚ）であるものとする。遅れ量Δ＝６７ｎｓｅｃの場合、距離Ｌ＝１０ｍが算出される。

このような動作により、対象物が検出でき、また、対象物までの距離が算出できる。

［２−２］ 距離測定装置１０の偏向動作
次に、距離測定装置１０の偏向動作について説明する。図７は、距離測定装置１０の偏向動作を説明する模式的な断面図である。図７は、レーザー光が左側に偏向される例である。

投光素子１１から出射されたレーザー光は、特定の方向に偏光している。投光素子１１の偏光方向は、液晶層に含まれる液晶分子の配向方向と同じに設定される。投光素子１１から出射されたレーザー光は、ビームスプリッター１２Ａを透過して偏向素子１３の投光領域２２に入射する。また、ビームスプリッター１２Ａによって分離されたレーザー光は、ミラー１２Ｂによって反射された後、偏向素子１３の検出領域２３に入射する。

偏向角制御部１５は、共通電極３３に０Ｖを印加し、複数の電極２８に０Ｖを印加し、複数の電極２９に電圧（正電圧）Ｖ１を印加する。電圧Ｖ１は、液晶層のしきい値電圧に応じて設定される。液晶層の液晶分子を概略垂直方向に配向させる場合、電圧Ｖ１は、液晶層のしきい値電圧より若干大きい値に設定される。液晶層に電界を印加することで、液晶分子が垂直方向に傾くため、液晶層の屈折率が低くなる。

なお、液晶層は、交流駆動され、液晶層を挟む２つの電極に印加される電圧は、半周期ごとに、極性が反転される。例えば、共通電極３３に０Ｖが印加され、電極２９（又は電極２８）に絶対値がＶ１で極性が正と負との電圧が交互に印加される。以下の説明において、特に言及しない場合でも、液晶層は交流駆動される。

図７の各液晶パネル２１において、ハッチングがない領域は、液晶層の屈折率が相対的に高い領域を表しており、ドットハッチングの領域は、液晶層の屈折率が相対的に低い領域を表している。

偏向素子１３の投光領域２２において、繰り返し単位３０は、右に向かって順に低くなる屈折率の勾配を有する。繰り返し単位３０において、最も左側の領域は、屈折率が最も高く、最も右側の領域は、屈折率が最も低い。屈折率が最も高い領域は、光が進む速度が最も遅く、屈折率が最も低い領域は、光が進む速度が最も速い。すなわち、屈折率が最も高い領域を透過したレーザー光と、屈折率が最も低い領域を透過したレーザー光とは、所定の位相差を有する。よって、図７の例では、偏向素子１３は、レーザー光を左側に偏向させることができる。

また、０Ｖ以外に１種類の電圧を用いるのみで、偏向素子１３に屈折率の勾配を形成することができる。すなわち、偏向角制御部１５の電圧制御を容易にすることができる。

図８は、距離測定装置１０の偏向動作を説明する模式的な断面図である。図８は、レーザー光が右側に偏向される例である。

偏向角制御部１５は、共通電極３３に０Ｖを印加し、複数の電極２８に電圧Ｖ１を印加し、複数の電極２９に０Ｖを印加する。

偏向素子１３の投光領域２２において、繰り返し単位３０は、右に向かって順に高くなる屈折率の勾配を有する。よって、図８の例では、偏向素子１３は、レーザー光を右側に偏向させることができる。

偏向角θ、屈折率変化の周期幅Ｗ、周期幅Ｗ内の位相差（リタデーション）Ｒ_ｅ、液晶層の屈折率異方性Δｎ、全ての液晶パネルの液晶ギャップの合計ｄとする。液晶ギャップとは、液晶パネルの２つの基板間の距離、又は液晶層の厚さを意味する。本実施形態では、１０個の液晶パネル２１−１〜２１−１０の液晶ギャップの合計が“ｄ”である。偏向角θは以下の式（１）で表され、リタデーションＲ_ｅは以下の式（２）で表される。
θ＝ａｓｉｎ（Ｒ_ｅ／Ｗ） ・・・（１）
Ｒ_ｅ＝Δｎ・ｄ ・・・（２）
ａｓｉｎは、アークサインを意味する。

なお、液晶パネル２１（具体的には、電極２８、又は電極２９）に印加する電圧Ｖ１のレベルを変えることで、液晶分子の傾きを変えることができる。電圧Ｖ１が大きくなるにつれて、液晶層に印加される電界が高くなり、液晶分子がより垂直方向に傾く。すなわち、電圧Ｖ１が大きくなるにつれて、液晶層の屈折率が低くなる。電圧Ｖ１の大きさを変えることで、偏向角が調整できる。最大の偏向角は、液晶層のしきい値電圧以上の電圧Ｖ１を電極２８又は電極２９に印加した場合に実現される。

［２−３］ 距離測定装置１０の偏向角検出動作
次に、距離測定装置１０の偏向角検出動作について説明する。本実施形態では、偏向角を検出するために、偏向素子１３は、検出領域２３を備える。

図７及び図８に示すように、偏向素子１３の投光領域２２をレーザー光が透過するとともに、偏向素子１３の検出領域２３をレーザー光が透過する。図７及び図８において、検出領域２３を透過するレーザー光を示す矢印の幅は、強度を模式的に表している。

偏向角制御部１５は、液晶パネル２１−１〜２１−５に含まれる電極３１に接続された信号線ＳＬ１に、電極２９と同じ電圧を印加し、液晶パネル２１−６〜２１−１０に含まれる電極３１に接続された信号線ＳＬ２に、電極２８と同じ電圧を印加する。図７の例では、液晶パネル２１−１〜２１−５の検出領域２３は、屈折率が低くなり、液晶パネル２１−６〜２１−１０の検出領域２３は、屈折率が高くなる。図８の例では、液晶パネル２１−１〜２１−５の検出領域２３は、屈折率が高くなり、液晶パネル２１−６〜２１−１０の検出領域２３は、屈折率が低くなる。

なお、信号線ＳＬ１及び信号線ＳＬ２に印加する電圧は、上記例と逆でもよい。すなわち、信号線ＳＬ１に、電極２８と同じ電圧を印加し、信号線ＳＬ２に、電極２９と同じ電圧を印加してもよい。

偏向素子１３の検出領域２３には、偏光板３５によって偏光されたレーザー光が入射する。すなわち、偏向素子１３の検出領域２３には、液晶層に含まれる液晶分子の配向方向に対して斜めの偏光を持つレーザー光が入射する。電圧Ｖ１を変化させて偏向角を変化させると、液晶層の屈折率も変化する。偏向素子１３の検出領域２３を透過するレーザー光の偏光状態は、液晶層の屈折率の変化によって、直線偏光、楕円偏光、円偏光、楕円偏光、初期から９０度した直線偏光と順次変化する。さらに、クロスニコル配置された偏光板３５、３６をレーザー光が透過することで、偏向角検出部１４は、受光するレーザー光の強度変化を検出することができる。

図９は、リタデーションと強度比との関係を示すグラフである。図９の横軸がリタデーション（ｎｍ）、縦軸が強度比（％）である。強度比は、最大透過率に対する光強度の割合である。本実施形態では、偏光板３５を透過した直後の光強度を１００％とする。

強度比は周期的な変化を示すため、単一の計測データのみからはリタデーションを算出することができない場合がある。例えば、電圧を印加しない状態（電圧無印加状態）での位相差が２０，０００ｎｍ前後になるように設計された液晶素子であれば、一旦、液晶素子を電圧無印加状態として、計測した強度比から２０，０００ｎｍ付近の正確なリタデーションを得ることができる。ここを基準として連続的に計測を行えば、その時点の正確なリタデーションを算出することが可能である。

検出領域２３の電極３１に０Ｖが印加される液晶パネルを、“電圧が印加されない液晶パネル”と呼び、検出領域２３の電極３１に電圧Ｖ１が印加される液晶パネルを、“電圧が印加される液晶パネル”と呼ぶ。強度比Ｉ、リタデーションＲ_ｅ、波長λ、電圧が印加されない液晶パネルの屈折率異方性Δｎ_１、電圧が印加される液晶パネルの屈折率異方性Δｎ_２、電圧が印加されない全液晶パネルの液晶ギャップの合計ｄ_１、電圧が印加される全液晶パネルの液晶ギャップの合計ｄ_２とする。図７の例では、５個の液晶パネル２１−１〜２１−５の液晶ギャップの合計がｄ_２であり、５個の液晶パネル２１−６〜２１−１０の液晶ギャップの合計がｄ_１である。強度比Ｉは、以下の式（３）で表され、リタデーションＲ_ｅは、以下の式（４）で表される。
Ｉ＝ｓｉｎ^２（π・Ｒ_ｅ／λ） ・・・（３）
Ｒ_ｅ＝Δｎ_１・ｄ_１＋Δｎ_２・ｄ_２ ・・・（４）

本実施形態のように、電圧が印加される液晶パネルと、電圧が印加されない液晶パネルとがそれぞれ５個ずつ積層されている場合、電圧が印加される液晶パネルと、電圧が印加されない液晶パネルとの両方が影響したデータが得られる。

電圧が印加されない液晶パネルの屈折率異方性Δｎ_１は一定の値として考えることができる。従って、リタデーションＲ_ｅ、Δｎ_１、ｄ_１、ｄ_２は既知の値であることから、Δｎ_２の値が算出される。

偏向角検出部１４は、屈折率異方性Δｎ_１、Δｎ_２、全液晶パネルの液晶ギャップの合計ｄを用いて、偏向角θ´を算出する。偏向角θ´は、以下の式（５）で表される。
θ´＝ａｓｉｎ（（Δｎ_１・ｄ−Δｎ_２・ｄ）／Ｗ） ・・・（５）

本実施形態では、ずらしピッチが５μｍ、積層される液晶パネルの数が１０であるので、屈折率変化の周期幅Ｗは、５０μｍである。上記の計算式では、偏向角θ´の絶対値が算出され、左右どちらに偏向しているかは、電極２８と電極２９とのどちらに電圧を印加しているかで判定できる。すなわち、図７に示すように、電極２９に電圧Ｖ１を印加している場合は、左側に偏向する。図８に示すように、電極２８に電圧Ｖ１を印加している場合は、右側に偏向する。この判定動作は、例えば偏向角制御部１５によって行われる。

図１０は、距離測定装置１０の偏向角検出動作を説明するフローチャートである。

偏向角制御部１５は、偏向素子１３の投光領域２２から、所望の偏向角θでレーザー光を投光する（ステップＳ１００）。具体的には、偏向角制御部１５は、偏向角θになるように、偏向素子１３の電極２８、２９、３１、３３の電圧を制御する。

続いて、角度検出光源１２は、偏向素子１３の検出領域２３に向けて、レーザー光を出射する（ステップＳ１０１）。

続いて、偏向角検出部１４は、偏向素子１３の検出領域２３から出射されるレーザー光を検出する（ステップＳ１０２）。続いて、偏向角検出部１４は、ステップＳ１０２で検出されたレーザー光を用いて、偏向角θ´を算出する（ステップＳ１０３）。偏向角θ´の算出方法は、前述した通りである。

続いて、距離演算部１８は、ステップＳ１０３で算出された偏向角θ´を用いて、対象物２までの距離を算出する（ステップＳ１０４）。これにより、距離測定装置１０は、より正確な偏向角θ´を用いて、距離算出動作を実行することができる。

［３］ 変形例
次に、偏向角検出動作の変形例について説明する。図１１は、変形例に係る距離測定装置１０の偏向角検出動作を説明するフローチャートである。図１１のステップＳ２００〜Ｓ２０３は、図１０のステップＳ１００〜Ｓ１０３と同じである。

続いて、偏向角制御部１５は、ステップＳ２０３で算出された偏向角θ´を用いて、偏向素子１３の投光領域２２におけるレーザー光の偏向角θを調整する（ステップＳ２０４）。具体的には、偏向角制御部１５は、偏向素子１３の投光領域２２における偏向角θが、ステップＳ２０３で算出された偏向角θ´と概略同じになるように、偏向素子１３の電極２８、２９、３１、３３の電圧を調整する。

続いて、距離演算部１８は、ステップＳ２０３で算出された偏向角θ´を用いて、対象物２までの距離を算出する（ステップＳ２０５）。

変形例によれば、所望の偏向角θでレーザー光を出射することができる。

［４］ 第１実施形態の効果
以上詳述したように第１実施形態では、距離測定装置１０は、第１光線（レーザー光）を出射する投光素子１１と、第２光線を出射する角度検出光源１２と、第１光線を受ける投光領域２２と、第２光線を受ける検出領域２３とを有し、第１光線を偏向させる偏向素子１３と、検出領域２３を透過した光を検出する偏向角検出部１４と、偏向素子１３の動作を制御する偏向角制御部１５とを備える。偏向素子１３は、積層された複数の液晶パネル２１と、検出領域２３において複数の液晶パネル２１を挟み、互いの透過軸が交差する偏光板３５、３６とを備える。複数の液晶パネル２１は、投光領域２２において、逆階段状に幅が異なる複数の電極２８と、階段状に幅が異なる複数の電極２８とを備え、検出領域２３において、複数の電極３１を備える。偏向角制御部１５は、偏向素子１３の投光領域２２に屈折率の勾配を形成するとともに、複数の電極３１の一部に、電極２８と同じ電圧を印加し、複数の電極３１の他の一部に、電極２９と同じ電圧を印加する。そして、偏向角検出部１４は、検出した光の強度を用いて、投光領域２２を透過する光の偏向角を算出するようにしている。

従って第１実施形態によれば、投光領域２２から投光されたレーザー光の偏向角を取得することができる。そして、この取得した偏向角を用いて、対象物までの距離を算出することができる。これにより、より高い精度で距離を測定できる距離測定装置１０を実現できる。

また、偏向角検出部１４によって算出された偏向角θ´をフィードバックし、投光領域２２から投光されるレーザー光の偏向角θを調整するようにしている。これにより、所望の偏向角θで偏向素子１３を動作させることができる。

また、投光素子１１から出射されたレーザー光をビームスプリッター１２Ａで分離し、一方のレーザー光を投光領域２２に入射させ、他方のレーザー光を検出領域２３に入射するようにしている。これにより、１つのレーザー光源を用いて、偏向動作と、偏向角の検出動作とを実現できる。

［第２実施形態］
第２実施形態は、偏向素子１３の検出領域２３の他の構成例である。

［１］ 距離測定装置１０の構成
図１２は、本発明の第２実施形態に係る偏向素子１３の模式的な断面図である。図１３は、１つの液晶パネル２１の平面図である。図１４は、図１３のＡ−Ａ´線に沿った液晶パネル２１の断面図である。偏向素子１３の投光領域２２の構成は、第１実施形態と同じである。

液晶パネル２１−１〜２１−１０の各々は、電極３１Ａ、３１Ｂを備える。電極３１Ａ、３１Ｂは、検出領域２３における基板２４の液晶層２６側に設けられ、Ｙ方向に延びる。電極３１Ａ、３１Ｂの幅は、任意に設定可能である。例えば、電極３１Ａ、３１Ｂの各々の幅は、検出領域２３に入射する２本のレーザー光のうち１つの幅より大きく設定される。

液晶パネル２１−１〜２１−１０に含まれる全ての電極３１Ａは、信号線ＳＬ１に共通接続される。液晶パネル２１−１〜２１−１０に含まれる全ての電極３１Ｂは、信号線ＳＬ２に共通接続される。信号線ＳＬ１には、投光領域２２の電極２８と同じ電圧が印加される。すなわち、液晶パネル２１−１〜２１−１０に含まれる全ての電極３１Ａには、電極２８と同じ電圧が印加される。信号線ＳＬ２には、投光領域２２の電極２９と同じ電圧が印加される。すなわち、液晶パネル２１−１〜２１−１０に含まれる全ての電極３１Ｂには、電極２９と同じ電圧が印加される。

なお、信号線ＳＬ１及び信号線ＳＬ２に印加する電圧は、上記例と逆でもよい。すなわち、信号線ＳＬ１に、電極２８と同じ電圧を印加し、信号線ＳＬ２に、電極２９と同じ電圧を印加してもよい。

偏光板３６の液晶パネル２１−１０と反対側には、所定の間隔を空けて、偏向角検出部１４に含まれる受光素子１４Ａ、１４Ｂが設けられる。受光素子１４Ａは、偏向素子１３の検出領域２３のうち左側の領域（電極３１Ａが設けられた領域）から出射するレーザー光を受光する。受光素子１４Ｂは、偏向素子１３の検出領域２３のうち右側の領域（電極３１Ｂが設けられた領域）から出射するレーザー光を受光する。

（角度検出光源１２の構成）
次に、角度検出光源１２の構成について説明する。本実施形態では、角度検出光源１２として、投光素子１１の光を利用する構成例を説明する。

図１２に示すように、角度検出光源１２は、ビームスプリッター１２Ｃをさらに備える。ビームスプリッター１２Ｃは、ビームスプリッター１２Ａからの光を、偏向素子１３に直交する方向の光と、偏向素子１３に平行な方向の光とに分離する。偏向素子１３に直交する方向の光は、そのまま直進して偏向素子１３の検出領域２３のうち左側の領域（電極３１Ａが設けられた領域）に入射する。偏向素子１３に平行な方向の光は、ミラー１２Ｂによって偏向素子１３に直交する方向に反射される。ミラー１２Ｂによって反射された光は、偏向素子１３の検出領域２３の右側の領域（電極３１Ｂが設けられた領域）に入射する。

［２］ 距離測定装置１０の動作
次に、距離測定装置１０の動作について説明する。図１５は、距離測定装置１０の偏向動作を説明する模式的な断面図である。図１５は、レーザー光が右側に偏向される例である。

偏向角制御部１５は、共通電極３３に０Ｖを印加し、複数の電極２８に電圧Ｖ１を印加し、複数の電極２９に０Ｖを印加する。電圧Ｖ１が印加された液晶層は、屈折率が低くなり、電圧が印加されていない液晶層は、屈折率が高いままである。

偏向角制御部１５は、信号線ＳＬ１を用いて、液晶パネル２１−１〜２１−１０の検出領域２３に配置された全ての電極３１Ａに、電極２８と同じ電圧を印加する。また、偏向角制御部１５は、信号線ＳＬ２を用いて、液晶パネル２１−１〜２１−１０の検出領域２３に配置された全ての電極３１Ｂに、電極２９と同じ電圧を印加する。これにより、偏向素子１３の検出領域２３のうち左側の領域では、液晶パネル２１−１〜２１−１０の屈折率が低くなる。偏向素子１３の検出領域２３のうち右側の領域では、液晶パネル２１−１〜２１−１０の屈折率が高くなる。

偏向素子１３の検出領域２３には、偏光板３５によって偏光された２本のレーザー光が入射する。すなわち、偏向素子１３の検出領域２３には、液晶層に含まれる液晶分子の配向方向に対して斜めの偏光を持つレーザー光が入射する。偏向角検出部１４は、偏向素子１３の検出領域２３のうち左側の領域と右側の領域とからそれぞれ出射する２本のレーザー光を検出する。

偏向素子１３の検出領域２３のうち左側の領域（電極３１Ａが設けられた領域）の強度比Ｉ_Ａ、偏向素子１３の検出領域２３のうち右側の領域（電極３１Ｂが設けられた領域）の強度比Ｉ_Ｂ、電極３１Ａの領域のリタデーションＲ_Ａ、電極３１Ｂの領域のリタデーションＲ_Ｂ、電極３１Ａの領域の屈折率異方性Δｎ_Ａ、電極３１Ｂの領域の屈折率異方性Δｎ_Ｂ、全液晶パネルの液晶ギャップの合計ｄとする。強度比Ｉ_Ａ、Ｉ_Ｂは、以下の式（６）、（７）で表され、リタデーションＲ_Ａ、Ｒ_Ｂは、以下の式（８）、（９）で表される。
Ｉ_Ａ＝ｓｉｎ^２（π・Ｒ_Ａ／λ） ・・・（６）
Ｉ_Ｂ＝ｓｉｎ^２（π・Ｒ_Ｂ／λ） ・・・（７）
Ｒ_Ａ＝Δｎ_Ａ・ｄ ・・・（８）
Ｒ_Ｂ＝Δｎ_Ｂ・ｄ ・・・（９）

偏向角検出部１４は、屈折率異方性Δｎ_Ａ、Δｎ_Ｂ、液晶ギャップの合計ｄを用いて、偏向角θ´を算出する。偏向角θ´は、以下の式（１０）で表される。
θ´＝ａｓｉｎ（（Δｎ_Ａ・ｄ−Δｎ_Ｂ・ｄ）／Ｗ） ・・・（１０）

上記の計算式では、偏向角θ´の絶対値が算出され、左右どちらに偏向しているかは、電極２８と電極２９どちらに電圧を印加しているかで判定できる。例えば、図１５に示すように、電極２８に電圧Ｖ１を印加している場合は、右側に偏向する。この判定動作は、例えば偏向角制御部１５によって行われる。

［３］ 第２実施形態の効果
以上詳述したように第２実施形態では、偏向素子１３の検出領域２３を２つの領域（電極３１Ａが設けられた領域、及び電極３１Ｂが設けられた領域）に分割し、２つの領域の一方を用いて、屈折率が高い液晶層の強度比を検出し、２つの領域の他方を用いて、屈折率が低い液晶層の強度比を検出する。そして、得られた２つの強度比を用いて、偏向角θ´を算出するようにしている。

従って第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、投光領域２２から投光されたレーザー光の偏向角を取得することができる。第２実施形態は、偏向を高速に行う、すなわち、液晶層を高速に駆動する場合により適している。

また、屈折率が高い液晶層の強度比と、屈折率が低い液晶層の強度比とをより正確に検出することができる。さらに、偏向角θ´を算出するための演算を簡略化できる。

なお、上記各実施形態では、偏向素子１３の検出領域２３において、複数の液晶パネル２１に電圧Ｖ１を印加している。しかし、複数の液晶パネルの特性（及び／又は品質）が一定であれば、少なくとも１つの液晶パネルに電圧Ｖ１を印加するようにしてもよい。

なお、上記各実施形態では、１次元にレーザー光を走査する構成例を示している。勿論、２次元にレーザー光を走査することも可能である。２次元に走査する構成例は、Ｘ方向に走査する第１偏向素子と、Ｘ方向に直交するＹ方向に走査する第２偏向素子とを積層する。第２偏向素子は、第１偏向素子を９０度回転させた構成を有する。そして、レーザー光をＸ方向に偏向させる場合には、第１偏向素子を使用し、レーザー光をＹ方向に偏向させる場合は、第２偏向素子を使用し、Ｘ方向に対して斜め方向に偏向させる場合は、第１偏向素子及び第２偏向素子を使用する。このような偏向素子を用いることで、レーザー光を２次元に走査することができる。

上記各実施形態では、距離測定装置が扱うレーザー光として赤外線レーザー光を用いている。しかし、これに限定されず、距離測定装置は、赤外線以外の光線にも適用可能である。

上記各実施形態では、車両に搭載される距離測定装置について説明している。しかし、これに限定されず、距離測定装置は、レーザー光を走査する機能を有する様々な電子機器に適用できる。

本明細書において、「平行」とは、完全に平行であることが好ましいが、必ずしも厳密に平行である必要はなく、本発明の効果に鑑みて実質的に平行と同視できるものを含み、また、製造プロセス上発生しうる誤差を含んでいてもよい。また、「垂直」とは、必ずしも厳密に垂直である必要はなく、本発明の効果に鑑みて実質的に垂直と同視できるものを含み、また、製造プロセス上発生しうる誤差を含んでいてもよい。

本明細書において、板やフィルムは、その部材を例示した表現であり、その構成に限定されるものではない。例えば、偏光板は、板状の部材に限定されるものではなく、明細書で記載した機能を有するフィルムやその他の部材であってもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。

１０…距離測定装置、１１…投光素子、１２…角度検出光源、１３…偏向素子、１４…偏向角検出部、１５…偏向角制御部、１６…受光素子、１７…パルスタイミング制御部、１８…距離演算部、１９…主制御部、２１…液晶パネル、２２…投光領域、２３…検出領域、２４，２５…基板、２６…液晶層、２７…シール材、２８，２９，３１…電極、３２，３４…配向膜、３３…共通電極、３５，３６…偏光板

Claims (7)

1. 第１光線を出射する第１光源と、
   第２光線を出射する第２光源と、
   前記第１光線を受ける第１領域と、前記第２光線を受ける第２領域とを有し、前記第１光線を偏向させる偏向素子と、
   前記第２領域を透過した光を検出する検出部と、
   前記偏向素子の動作を制御する制御部と
   を具備し、
   前記偏向素子は、積層された第１及び第２液晶パネルと、前記第１液晶パネルの前記第２領域に設けられ、第１透過軸を有する第１偏光板と、前記第２液晶パネルの前記第２領域に設けられ、前記第１透過軸と交差する第２透過軸を有する第２偏光板とを含み、
   前記第１液晶パネルは、第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に充填された第１液晶層と、前記第１基板の前記第１領域に設けられた第１電極と、前記第１基板の前記第１領域に設けられ、前記第１電極より長い第２電極と、前記第１基板の前記第２領域に設けられた第３電極と、前記第２基板に設けられた第１共通電極とを含み、
   前記第２液晶パネルは、第３及び第４基板と、前記第３及び第４基板間に充填された第２液晶層と、前記第３基板の前記第１領域に設けられ、前記第１電極より長い第４電極と、前記第３基板の前記第１領域に設けられかつ前記第２電極より短い第５電極と、前記第３基板の前記第２領域に設けられた第６電極と、前記第４基板に設けられた第２共通電極とを含み、
   前記制御部は、前記第１電極、前記第４電極、前記第６電極、前記第１共通電極、及び前記第２共通電極に第１電圧を印加し、前記第２電極、前記第３電極、及び前記第５電極に第２電圧を印加し、
   前記検出部は、前記検出した光の強度を用いて、前記第１領域を透過する光の偏向角を算出する
   距離測定装置。
2. 前記検出部は、前記第２領域における前記第１液晶層の第１屈折率異方性と、前記第２領域における前記第２液晶層の第２屈折率異方性とを算出し、前記第１及び第２屈折率異方性を用いて、前記偏向角を算出する
   請求項１に記載の距離測定装置。
3. 前記第２光源は、前記第１光線を分離するビームスプリッターと、前記ビームスプリッターにより分離された前記第２光線を前記偏向素子の前記第２領域に向けて反射するミラーとを含む
   請求項１又は２に記載の距離測定装置。
4. 第１光線を出射する第１光源と、
   第２及び第３光線を出射する第２光源と、
   前記第１光線を受ける第１領域と、前記第２光線を受ける第２領域と、前記第３光線を受ける第３領域とを有し、前記第１光線を偏向させる偏向素子と、
   前記第２領域を透過した前記第２光線と、前記第３領域を透過した前記第３光線とを検出する検出部と、
   前記偏向素子の動作を制御する制御部と
   を具備し、
   前記偏向素子は、積層された第１及び第２液晶パネルと、前記第１液晶パネルの前記第２及び第３領域に設けられ、第１透過軸を有する第１偏光板と、前記第２液晶パネルの前記第２及び第３領域に設けられ、前記第１透過軸と交差する第２透過軸を有する第２偏光板とを含み、
   前記第１液晶パネルは、第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に充填された第１液晶層と、前記第１基板の前記第１領域に設けられた第１電極と、前記第１基板の前記第１領域に設けられ前記第１電極より長い第２電極と、前記第１基板の前記第２領域に設けられた第３電極と、前記第１基板の前記第３領域に設けられた第４電極と、前記第２基板に設けられた第１共通電極とを含み、
   前記第２液晶パネルは、第３及び第４基板と、前記第３及び第４基板間に充填された第２液晶層と、前記第３基板の前記第１領域に設けられ、前記第１電極より長い第５電極と、前記第３基板の前記第１領域に設けられ、前記第２電極より短い第６電極と、前記第３基板の前記第２領域に設けられた第７電極と、前記第３基板の前記第３領域に設けられた第８電極と、前記第４基板に設けられた第２共通電極とを含み、
   前記制御部は、前記第１電極、前記第３電極、前記第５電極、前記第７電極、前記第１共通電極、及び前記第２共通電極に第１電圧を印加し、前記第２電極、前記第４電極、前記第６電極、及び前記第８電極に第２電圧を印加し、
   前記検出部は、前記検出した第２光線と、前記検出した第３光線との強度を用いて、前記第１領域を透過する光の偏向角を算出する
   距離測定装置。
5. 前記検出部は、前記第２領域における液晶層の第１屈折率異方性と、前記第３領域における液晶層の第２屈折率異方性とを算出し、前記第１及び第２屈折率異方性を用いて、前記偏向角を算出する
   請求項４に記載の距離測定装置。
6. 前記第２光源は、
   前記第１光線を分離する第１ビームスプリッターと、
   前記第１ビームスプリッターにより分離された光成分を、前記偏向素子に直交する前記第２光線と、前記偏向素子に平行な前記第３光線とに分離する第２ビームスプリッターと、
   前記第２ビームスプリッターにより分離された前記第３光線を前記偏向素子の前記第３領域に向けて反射するミラーとを含む
   請求項４又は５に記載の距離測定装置。
7. 前記第２光源は、レーザーダイオード、又はＬＥＤから構成される
   請求項１、２、４、５のいずれかに記載の距離測定装置。

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