JP7118865B2 - 電磁波検出装置および情報取得システム - Google Patents

Description

本発明は、電磁波検出装置および情報取得システムに関するものである。

近年、電磁波を検出する複数の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、赤外線カメラで撮像した画像中の物体の位置を、レーザ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２０１１－２２０７３２号公報

このような装置において、各検出器による検出結果における座標系の差異を低減しながら、所望の検出範囲外から放射される電磁波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、座標系の差異を低減しながら、所望の検出範囲外から放射される電磁波の影響を低減することにある。

上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による電磁波検出装置は、
入射する電磁波を結像させる第１の結像部と、
前記第１の結像部から進行する電磁波が入射する第１の面と、前記第１の面から入射した電磁波を第１の方向に進行する第１部分および第２の方向に進行する第２部分に分離する分離部を含む第２の面と、前記第１部分が射出される第３の面と、を有する第１のプリズムと、
前記第３の面から射出された前記電磁波を検出する第１の検出部と、
電磁波の前記第１の結像部への進行を遮断する遮断部と、を備え、
前記第１のプリズムは、前記第１部分を前記第１の面で反射させて前記第３の面から出力させ、
前記遮断部は、当該遮断部が無い場合に、前記第２の面から前記第１の面へ進行することなく前記第３の面へ進行する電磁波を遮断する。

上述したように本開示の解決手段を装置、およびシステムとして説明してきたが、本開示は、これらを含む態様としても実現し得るものであり、また、これらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

上記のように構成された本開示によれば、座標系の差異を低減しながら、所望の検出範囲外から放射される電磁波の影響が低減する。

一実施形態に係る電磁波検出装置を含む情報取得システムの概略構成を示す構成図である。 図１の電磁波検出装置の概略構成を示す構成図である。 図２の遮断部の変形例を示す電磁波検出装置の概略構成図である。 図２の遮断部の別の変形例を示す電磁波検出装置の概略構成図である。 図２の遮断部のさらに別の変形例を示す電磁波検出装置の外観斜視図である。 図１の放射部、第２の検出部、および制御部が構成する測距センサによる測距の原理を説明するための電磁波の放射の時期と検出の時期を示すタイミングチャートである。 図２の電磁波検出装置の効果を説明するために、図２における電磁波検出装置から遮断部を省いた電磁波検出装置の概略構成を示す構成図である。 図２の第１の進行部の変形例を示す電磁波検出装置の概略構成図である。

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。入射する電磁波を結像させる一次結像光学系、および一次結像光学系を透過した電磁波を分離する分離部を有する電磁波検出装置は、分離した電磁波を別々に検出し得る。このような電磁波検出装置においては、画角の範囲内の電磁波を分離部から検出部まで進行させる経路が定められている。しかし、画角の範囲外から分離部に入射する電磁波は当該経路から外れながらも検出部に進行しうる。このように、所定の経路を外れて検出部に進行する電磁波は、電磁波の検出精度を低下させる。そこで、本発明を適用した電磁波検出装置は、画角の範囲外の電磁波の一次結像光学系への進行を遮断する遮断部を設けることにより、画角の範囲外の電磁波の検出部への進行が防がれる。したがって、所望の検出範囲外から放射される電磁波の影響が低減され得る。

図１に示すように、本開示の一実施形態に係る電磁波検出装置１０を含む情報取得システム１１は、電磁波検出装置１０、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、制御信号また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。

図２に示すように、電磁波検出装置１０は、第１の結像部１５、第１の進行部１６、分離部２３を含む第２の進行部１７、第２の結像部１８、第１の検出部１９、第２の検出部２０、および遮断部２４を有している。

第１の結像部１５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１の結像部１５は、電磁波検出装置１０において、入射する、被写体となる対象ｏｂの電磁波の像を、第２の進行部１７の第１の面ｓ１に進行させて、第１の面ｓ１より離れた位置で結像させる。

第１の進行部１６は、後述する分離部２３から第２の方向ｄ２に位置している。さらに、第１の進行部１６は、第２の進行部１７の第１の面ｓ１に入射して第４の面ｓ４から射出する電磁波の経路上に設けられてよい。さらに、第１の進行部１６は、第１の結像部１５から所定の距離だけ離れた対象ｏｂの一次結像位置または当該一次結像位置近傍に、設けられていてよい。

本実施形態においては、第１の進行部１６は、当該一次結像位置に設けられている。第１の進行部１６は、第１の結像部１５および第２の進行部１７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、２次元状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。基準面ｓｓ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、反射および透過などの作用を生じさせる面である。第１の進行部１６は、第１の結像部１５による対象ｏｂの電磁波の像を基準面ｓｓに結像させてよい。基準面ｓｓは、第４の面ｓ４から射出された電磁波の進行軸に垂直であってよい。

第１の進行部１６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。第１の進行部１６は、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、画素ｐｘ毎に切替可能である。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１６は、さらに具体的には、画素ｐｘ毎に電磁波を反射する反射面を含んでよい。第１の進行部１６は、画素ｐｘ毎の反射面の向きを変更することにより、第１の反射状態および第２の反射状態を画素ｐｘ毎に切替えてよい。

本実施形態において、第１の進行部１６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可能である。なお、基準面ｓｓは、ＤＭＤにおける微小な反射面を載置する基板の板面に平行であってよい。

第１の進行部１６は、後述する制御部１４の制御に基づいて、第１の状態および第２の状態を、画素ｐｘ毎に切替えてよい。例えば、第１の進行部１６は、同時に、一部の画素ｐｘを第１の状態に切替えることにより当該画素ｐｘに入射する電磁波を第１の選択方向ｄｓ１に進行させ得、別の一部の画素ｐｘを第２の状態に切替えることにより当該画素ｐｘに入射する電磁波を第２の選択方向ｄｓ２に進行させ得る。

第２の進行部１７は、第１の結像部１５および第１の進行部１６の間に設けられている。第２の進行部１７は、分離部２３を有している。第２の進行部１７は、分離部２３において、第１の結像部１５から進行する電磁波を第１の方向ｄ１および第２の方向ｄ２に分離する。第２の進行部１７は、分離した電磁波を、第１の検出部１９および第１の進行部１６に向けて射出してよい。第２の進行部１７は、第１の進行部１６に進行方向を第１の選択方向ｄｓ１に変えられた電磁波を、第２の検出部２０に向けて射出する。本実施形態における、第２の進行部１７の詳細な構造を以下に説明する。

第２の進行部１７は、第１の面ｓ１、第２の面ｓ２、第３の面ｓ３、第４の面ｓ４、第５の面ｓ５、および第６の面ｓ６を少なくとも有してよい。

第１の面ｓ１には、第１の結像部１５から進行する電磁波が入射する。第１の面ｓ１は、第２の進行部１７に入射する電磁波を第２の面ｓ２に向かって進行させる。第１の面ｓ１は、第１の結像部１５の主軸と垂直であってよい。第１の面ｓ１は、第１の方向ｄ１から入射する電磁波を透過、または屈折させて第２の面ｓ２に向かってに進行させてよい。

第１の面ｓ１は、後述するように、分離部２３から第１の方向ｄ１へ進行する電磁波を第１の検出部１９に向かってへ進行させる。第１の面ｓ１は、分離部２３から第１の方向ｄ１に進行する電磁波を内部反射して第１の検出部１９に向かってに進行させてよい。第１の面ｓ１は、分離部２３から第１の方向ｄ１に進行した電磁波を内部全反射して第１の検出部１９に向かって進行させてもよい。分離部２３から第１の方向ｄ１に進行する電磁波の第１の面ｓ１への入射角は臨界角以上であってよい。

第２の面ｓ２は、後述するように、分離部２３を含んでよい。第２の面ｓ２では、分離部２３が、第１の面ｓ１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。第１の結像部１５から進行した電磁波の第２の面ｓ２への入射角は臨界角未満であってよい。

第３の面ｓ３は、第１の面ｓ１から第１の検出部１９に向かって進行した電磁波を、第２の進行部１７から射出する。

第４の面ｓ４は、第２の面ｓ２から第２の方向ｄ２に進行した電磁波を、第１の進行部１６の基準面ｓｓに射出する。また、第４の面ｓ４は、第１の進行部１６の基準面ｓｓから第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４の面ｓ４は、第２の方向ｄ２に垂直であってよい。第４の面ｓ４は、第１の進行部１６の基準面ｓｓに対して平行であってよい。第４の面ｓ４は、基準面ｓｓから再入射する電磁波を透過または屈折させて第３の方向ｄ３に進行させてよい。

第５の面ｓ５は、第４の面ｓ４から第３の方向ｄ３に進行した電磁波を第２の検出部２０に向かって進行させる。第５の面ｓ５は、第４の面ｓ４から第３の方向ｄ３に進行した電磁波を内部反射して第２の検出部２０に向かって進行させてよい。第５の面ｓ５は、第４の面ｓ４から第３の方向ｄ３に進行した電磁波を内部全反射して第６の面ｓ６に進行させてもよい。第４の面ｓ４から第３の方向ｄ３に進行した電磁波の第５の面ｓ５への入射角は臨界角以上であってよい。

第４の面ｓ４から第３の方向ｄ３に進行した電磁波の第５の面ｓ５への入射角は、第１の結像部１５および第１の面ｓ１から進行した電磁波の第２の面ｓ２への入射角と異なっていてよい。第４の面ｓ４から第３の方向ｄ３に進行した電磁波の第５の面ｓ５への入射角は、第１の結像部１５および第１の面ｓ１から進行した電磁波の第２の面ｓ２への入射角より大きくてよい。第５の面ｓ５は、第２の面ｓ２と平行であってよい。

第６の面ｓ６は、第５の面ｓ５から第２の検出部２０に向かって進行した電磁波を、第２の進行部１７から射出する。

以下に、本実施形態における第１の面ｓ１から第６の面ｓ６について、第２の進行部１７の構成の詳細とともに説明する。

本実施形態において、第２の進行部１７は、第１のプリズム２１、第２のプリズム２２、および分離部２３を有する。

第１のプリズム２１は、第１の面ｓ１、第２の面ｓ２、および第３の面ｓ３を別々の異なる表面として有してよい。第１のプリズム２１は、例えば、三角プリズムを含み、第１の面ｓ１、第２の面ｓ２、および第３の面ｓ３は、互いに交差してよい。

第１のプリズム２１は、第１の結像部１５の光軸と第１の面ｓ１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２１は、第１の結像部１５から第１の面ｓ１を透過または屈折して第１のプリズム２１内を進行する電磁波の進行方向に第２の面ｓ２が位置するように、配置されていてよい。また、第１のプリズム２１は、第２の面ｓ２において反射した電磁波が進行する第１の方向ｄ１に第１の面ｓ１が位置するように、配置されていてよい。また、第１のプリズム２１は、第２の面ｓ２から第１の方向ｄ１に進行して第１の面ｓ１において反射した電磁波が進行する進行方向に第３の面ｓ３が位置するように、配置されていてよい。

第２のプリズム２２は、少なくとも第４の面ｓ４、第５の面ｓ５、および第６の面ｓ６を別々の異なる表面として有してよい。第２のプリズム２２では、例えば、矩形のプリズムを含み、第４の面ｓ４および第５の面ｓ５と、第６の面ｓ６とは、交差してよい。

第２のプリズム２２は、第５の面ｓ５が第１のプリズム２１の第２の面ｓ２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２２は、第１のプリズム２１の第２の面ｓ２を透過して第５の面ｓ５を介して第２のプリズム２２内部を進行する電磁波の進行方向に第４の面ｓ４が位置するように配置されていてよい。また、第２のプリズム２２は、第５の面ｓ５における第３の方向ｄ３からの入射角に等しい反射角で反射された電磁波の進行方向に第６の面ｓ６が位置するように配置されていてよい。

分離部２３は、第１のプリズム２１および第２のプリズム２２の間に配置されていてよい。さらに、分離部２３は、第１のプリズム２１の第２の面ｓ２に接しており、第１のプリズム２１との境界面に沿って第２の面ｓ２を含んでよい。また、分離部２３は、第２のプリズム２２の第５の面ｓ５に接しており、第２のプリズム２２との境界面に沿って第５の面ｓ５を含んでよい。分離部２３は、例えば、第２の面ｓ２に付着されて有する、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２３は、前述のように、第１の面ｓ１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２３は、第１の面ｓ１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２３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に進行させてよい。分離部２３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または屈折させ第２の方向ｄ２に進行させてよい。分離部２３は、入射する電磁波のうち特定の波長の電磁波を全反射して第１の方向ｄ１に進行させ、他の波長の電磁波を透過または屈折させ第２の方向ｄ２に進行させてよい。分離部２３は第２の面ｓ２を含んでいるので、第１の結像部１５から進行した電磁波の分離部２３への入射角は、第１の結像部１５から進行した電磁波の第２の面ｓ２への入射角に等しくなりうる。

分離部２３の屈折率は、第２のプリズム２２の屈折率より小さくてよい。したがって、第２のプリズム２２の内部を進行し臨界角以上の入射角で入射する電磁波は、第５の面ｓ５において内部全反射する。それゆえ、第５の面ｓ５は、第２のプリズム２２の内部を第３の方向ｄ３を進行軸として進行する電磁波を内部反射する。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５の面ｓ５は、第３の方向ｄ３に内部進行する電磁波を内部全反射して第２の検出部２０に向かって進行させる。

第２の結像部１８は、第１の進行部１６から第１の選択方向ｄｓ１に進行した電磁波の進行経路、本実施形態においては、第６の面ｓ６において第２のプリズム２２から射出される電磁波の進行経路上に位置してよい。また、第２の結像部１８は、主面が第６の面ｓ６と平行になるように、設けられていてよい。

第２の結像部１８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１８は、第１の進行部１６の基準面ｓｓにおいて一次結像し且つ第２の進行部１７を介して第６の面ｓ６から射出された電磁波を集束させて、第２の検出部２０に進行させてよい。さらに、第２の結像部１８は、当該電磁波としての対象ｏｂの像を、第２の検出部２０に進行させて、結像させてよい。

第１の検出部１９は、分離部２３において第１の方向ｄ１に進行した電磁波、本実施形態においては第１の面ｓ１を介して第３の面ｓ３から射出された電磁波を検出する。第３の面ｓ３から射出された電磁波を検出するために、第１の検出部１９は、第３の面ｓ３において第２の進行部１７から射出される電磁波の経路上に、設けられていてよい。さらに、第１の検出部１９は、分離部２３を含む第２の進行部１７を介した第１の結像部１５による対象ｏｂの結像位置または当該結像位置近傍に、設けられていてよい。第１の検出部１９は、検出面が第３の面ｓ３と平行となるように配置されていてよい。

本実施形態において、第１の検出部１９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１９は、さらに具体的には、素子アレイを含む。例えば、第１の検出部１９は、イメージセンサまた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、撮像した対象ｏｂに相当する画像情報を生成してよい。

なお、本実施形態において、第１の検出部１９は、さらに具体的には可視光の像を撮像してよい。第１の検出部１９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１９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１９は、測距センサを含んでいてもよい。この構成において、電磁波検出装置１０は、第１の検出部１９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１９は、測距センサまた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、電磁波検出装置１０は、第１の検出部１９により画像状の温度情報を取得し得る。

第２の検出部２０は、第１の進行部１６から第１の選択方向ｄｓ１に進行する電磁波、本実施形態においては、第６の面ｓ６から射出され、第２の結像部１８を経由した電磁波を検出する。第６の面ｓ６から射出された電磁波を検出するために、第２の検出部２０は、第６の面ｓ６において第２の進行部１７から射出される電磁波の経路上に、設けられていてよい。第２の検出部２０は、第１の進行部１６の基準面ｓｓに形成される電磁波の像の、第２の結像部１８による二次結像位置または二次結像位置近傍に配置されていてよい。

第２の検出部２０は、検出面が第６の面ｓ６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２０は、検出面が第２の結像部１８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２０は、放射部１２から対象ｏｂに向けて放射された電磁波の当該対象ｏｂからの反射波を検出するアクティブセンサであってよい。なお、本実施形態において、第２の検出部２０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当該対象ｏｂからの反射波を検出してよい。後述するように、放射部１２から放射される電磁波は赤外線、可視光線、紫外線、および電波の少なくともいずれかであり得、第２の検出部２０は、第１の検出部１９とは異種または同種のセンサであり、異種または同種の電磁波を検出する。

本実施形態において、第２の検出部２０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２０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２０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２０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２０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２０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２０は、第２の結像部１８による結像位置である二次結像位置または二次結像位置近傍に必ずしも設けられなくてもよい。すなわち、この構成において、第２の検出部２０は、すべての画角からの電磁波が検出面上に入射可能な位置であれば、第２の進行部１７の第６の面ｓ６から射出された後に第２の結像部１８を経由して進行する電磁波の経路上のどこに配置されてもよい。

遮断部２４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２４は、第１の結像部１５および第１の検出部１９に応じて定まる画角の範囲外の電磁波Ｗｏｓの、第１の結像部１５への進行を遮断する。すなわち、遮断部２４は、第１の検出部１９の検出領域の外縁に入射する電磁波の束の中心線ＣＬがなす範囲の外側からの電磁波を遮断する。

遮断部２４は、画角の範囲外から分離部２３に電磁波Ｗｏｓが入射する範囲に位置していればよい。例えば、図３に示すように、画角の範囲外であって、分離部２３に入射する電磁波Ｗｏｓが、第１の結像部１５に入射する位置には遮断部２４が位置してよく、分離部２３の範囲外に進行する電磁波Ｗｏｓ１が第１の結像部１５に入射する位置には、遮断部２４は位置しなくてよい。

また、遮断部２４は、第１の結像部１５の中心軸、本実施形態における光軸に垂直な壁であってよい。または、図４に示すように、遮断部２４は、錐台の側面に沿った壁形状であってよい。また、図５に示すように、遮断部２４は、電磁波検出装置１０の筺体２５の一部であってもよい。

図１において、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、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、直接または走査部１３を介して間接的に、放射してよい。本実施形態においては、放射部１２は、放射する電磁波を、対象ｏｂに向けて、走査部１３を介して間接的に放射してよい。

本実施形態においては、放射部１２は、幅の細い、例えば０．５°のビーム状の電磁波を放射してよい。また、本実施形態において、放射部１２は電磁波をパルス状に放射してよい。例えば、放射部１２は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）およびＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）などを含む。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放射位置を変更してよい。すなわち、走査部１３は、放射部１２から放射される電磁波を用いて、対象ｏｂを走査してよい。したがって、本実施形態において、第２の検出部２０は、走査部１３と協同して、走査型の測距センサを構成してよい。なお、走査部１３は、一次元方向または二次元方向に対象ｏｂを走査してよい。本実施形態においては、走査部１３は、二次元方向に対象ｏｂを走査する。

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を介して対象ｏｂに照射される電磁波の少なくとも一部は、電磁波検出装置１０において検出され得る。

なお、本実施形態において、走査部１３は、放射部１２から放射され且つ走査部１３に反射した電磁波の照射領域の少なくとも一部が、第２の検出部２０における検出範囲に含まれるように、構成されている。したがって、本実施形態において、走査部１３を介して対象ｏｂに放射される電磁波の少なくとも一部は、第２の検出部２０により検出され得る。

走査部１３は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー、ポリゴンミラー、およびガルバノミラーなどを含む。本実施形態においては、走査部１３は、ＭＥＭＳミラーを含む。

走査部１３は、後述する制御部１４の制御に基づいて、電磁波を反射する向きを変えてよい。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角度を、電磁波を反射する方向情報として、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、放射位置を算出し得る。また、制御部１４は、走査部１３に電磁波を反射する向きを変えさせるために入力する駆動信号に基づいて照射位置を算出し得る。

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つまた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、第１の検出部１９および第２の検出部２０がそれぞれ検出した電磁波の検出結果に基づいて、電磁波検出装置１０の周囲に関する情報を取得してよい。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、制御部１４は、前述のように、第１の検出部１９が画像として検出した電磁波を画像情報として取得する。また、本実施形態において、制御部１４は、第２の検出部２０が検出する検出情報に基づいて、以下に説明するように、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）方式により、放射部１２に放射される放射位置の距離情報を取得する。

図６に示すように、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する（“電磁波放射信号”欄参照）。放射部１２は、入力された当該電磁波放射信号に基づいて電磁波を照射する（“放射部放射量”欄参照）。放射部１２が放射し且つ走査部１３が反射して任意の放射領域に照射された電磁波は、当該放射領域において反射する。制御部１４は、当該放射領域の反射波の第１の結像部１５による第１の進行部１６における結像領域の中の少なくとも一部の画素ｐｘを第１の状態に切替え、他の画素ｐｘを第２の状態に切替える。そして、第２の検出部２０は、当該放射領域において反射された電磁波を検出するとき（“電磁波検出量”欄参照）、前述のように、検出情報を制御部１４に通知する。

制御部１４は、例えば、時間計測ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を有しており、放射部１２に電磁波を放射させた時期Ｔ１から、検出情報を取得（“検出情報取得”欄参照）した時期Ｔ２までの時間ΔＴを計測する。制御部１４は、当該時間ΔＴに、光速を乗算し、且つ２で除算することにより、放射位置までの距離を算出する。なお、制御部１４は、上述のように、走査部１３から取得する方向情報、または自身が走査部１３に出力する駆動信号に基づいて、放射位置を算出する。制御部１４は、放射位置を変えながら、各放射位置までの距離を算出することにより、画像状の距離情報を作成する。

なお、本実施形態において、情報取得システム１１は、上述のように、電磁波を放射して、返ってくるまでの時間を直接測定するＤｉｒｅｃｔ ＴｏＦにより距離情報を作成する構成である。しかし、情報取得システム１１は、このような構成に限られない。例えば、情報取得システム１１は、電磁波を一定の周期で放射し、放射された電磁波と返ってきた電磁波との位相差から、返ってくるまでの時間を間接的に測定するＦｌａｓｈ ＴｏＦにより距離情報を作成してもよい。また、情報取得システム１１は、他のＴｏＦ方式、例えば、Ｐｈａｓｅｄ ＴｏＦにより距離情報を作成してもよい。

以上のような構成の本実施形態の電磁波検出装置１０は、第１の結像部１５から進行する電磁波を第１の方向ｄ１および第２の方向ｄ２に分離する分離部２３を備える。このような構成により、電磁波検出装置１０は、第１の方向ｄ１および第２の方向ｄ２それぞれに進行する電磁波を別々の検出部を用いて検出し得るので、別々の検出部における座標系の差異を低減し得る。

さらに、本実施形態の電磁波検出装置１０は、第１の結像部１５および第１の検出部１９に応じて定まる画角の範囲外の電磁波Ｗｏｓの第１の結像部１５への進行を遮断する遮断部２４を備える。電磁波検出装置１０では画角範囲内の電磁波は分離部２３で分離され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、本実施形態においては、画角範囲内の電磁波の一部は、分離部２３で反射され、さらに第１の面ｓ１で反射され、第３の面ｓ３から射出して第１の検出部１９に入射する。しかし、画角の範囲外の電磁波Ｗｏｓは所定の経路から外れながらも第１の検出部１９に入射しうる。例えば、本実施形態の電磁波検出装置１０から遮断部２４を省いた電磁波検出装置１０’では、図７に示すように、画角の範囲外の電磁波Ｗｏｓの一部は、分離部２３’で反射されて、第１の面ｓ１を介することなく第３の面ｓ３から射出して、第１の検出部１９’に入射しうる。また、画角の範囲外の電磁波Ｗｏｓの一部は、分離部２３’で反射されて、第１の面ｓ１で反射され、さらに第２の面ｓ２で反射され、第３の面ｓ３から射出して、第１の検出部１９’に入射しうる。このような事象に対して、本実施形態の電磁波検出装置１０は、上述の構成により、電磁波検出装置１０は、画角の範囲外の電磁波Ｗｏｓが遮断されるので、所望の検出範囲外から放射される電磁波の影響を低減する。

また、本実施形態の情報取得システム１１では、制御部１４が、第１の検出部１９および第２の検出部２０それぞれにより検出された電磁波に基づいて、電磁波検出装置１０の周囲に関する情報を取得する。このような構成により、情報取得システム１１は、検出した電磁波に基づく有益な情報を提供し得る。

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。

例えば、本実施形態において、放射部１２、走査部１３、および制御部１４が、電磁波検出装置１０とともに情報取得システム１１を構成しているが、電磁波検出装置１０は、これらの少なくとも１つを含んで構成されてよい。

また、本実施形態において、第１の進行部１６は、基準面ｓｓに入射する電磁波の進行方向を第１の選択方向ｄｓ１および第２の選択方向ｄｓ２の２方向に切替可能であるが、２方向のいずれかへの切替えでなく、３以上の方向に切替可能であってよい。

また、本実施形態の第１の進行部１６において、第１の状態および第２の状態は、基準面ｓｓに入射する電磁波を、それぞれ、第１の選択方向ｄｓ１に反射する第１の反射状態、および第２の選択方向ｄｓ２に反射する第２の反射状態であるが、他の態様であってもよい。

例えば、図８に示すように、第２の状態が、基準面ｓｓに入射する電磁波を、透過させて第２の選択方向ｄｓ２に進行させる透過状態であってもよい。第１の進行部１６０は、さらに具体的には、画素ｐｘ毎に電磁波を第１の選択方向ｄｓ１に反射する反射面を有するシャッタを含んでいてもよい。このような構成の第１の進行部１６０においては、画素ｐｘ毎のシャッタを開閉することにより、第１の状態としての反射状態および第２の状態としての透過状態を画素ｐｘ毎に切替え得る。

このような構成の第１の進行部１６０として、例えば、開閉可能な複数のシャッタがアレイ状に配列されたＭＥＭＳシャッタを含む進行部が挙げられる。また、第１の進行部１６０として、電磁波を反射する反射状態と電磁波を透過する透過状態とを液晶配向に応じて切替え可能な液晶シャッタを含む進行部が挙げられる。このような構成の第１の進行部１６０においては、画素ｐｘ毎の液晶配向を切替えることにより、第１の状態としての反射状態および第２の状態としての透過状態を画素ｐｘ毎に切替え得る。

また、本実施形態において、情報取得システム１１は、放射部１２から放射されるビーム状の電磁波を走査部１３に走査させることにより、第２の検出部２０を走査部１３と協同させて走査型のアクティブセンサとして機能させる構成を有する。しかし、情報取得システム１１は、このような構成に限られない。例えば、放射状の電磁波を放射可能な複数の放射源を有する放射部１２において、放射時期をずらしながら各放射源から電磁波を放射させるフェイズドスキャン方式により、走査部１３を備えることなく、走査型のアクティブセンサとして機能させる構成でも、本実施形態と類似の効果が得られる。また、例えば、情報取得システム１１は、走査部１３を備えず、放射部１２から放射状の電磁波を放射させ、走査なしで情報を取得する構成でも、本実施形態と類似の効果が得られる。

また、本実施形態において、情報取得システム１１は、第１の検出部１９がパッシブセンサであり、第２の検出部２０がアクティブセンサである構成を有する。しかし、情報取得システム１１は、このような構成に限られない。例えば、情報取得システム１１において、第１の検出部１９および第２の検出部２０が共にアクティブセンサである構成でも、パッシブセンサである構成でも本実施形態と類似の効果が得られる。第１の検出部１９および第２の検出部２０が共にアクティブセンサである構成において、対象ｏｂに電磁波を放射する放射部１２は異なっていても、同一であってもよい。さらに、異なる放射部１２は、それぞれ異種または同種の電磁波を放射してよい。

１０、１０’ 電磁波検出装置
１１ 情報取得システム
１２ 放射部
１３ 走査部
１４ 制御部
１５ 第１の結像部
１６、１６０ 第１の進行部
１７ 第２の進行部
１８ 第２の結像部
１９、１９’ 第１の検出部
２０ 第２の検出部
２１ 第１のプリズム
２２ 第２のプリズム
２３、２３’ 分離部
２４ 遮断部
ＣＬ 第１の検出部の検出領域の外縁に入射する電磁波の束の中心線
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、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５、ｓ６ 第１の面、第２の面、第３の面、第４の面、第５の面、第６の面
ｓｓ 基準面
Ｗｏｓ 画角の範囲外の電磁波
Ｗｏｓ１ 画角の範囲外であって、分離部の範囲外に進行する電磁波

Claims (6)

1. 入射する電磁波を結像させる第１の結像部と、
   前記第１の結像部から進行する電磁波が入射する第１の面と、前記第１の面から入射した電磁波を第１の方向に進行する第１部分および第２の方向に進行する第２部分に分離する分離部を含む第２の面と、前記第１部分が射出される第３の面と、を有する第１のプリズムと、
   前記第３の面から射出された前記電磁波を検出する第１の検出部と、
   電磁波の前記第１の結像部への進行を遮断する遮断部と、を備え、
   前記第１のプリズムは、前記第１部分を前記第１の面で反射させて前記第３の面から出力させ、
   前記遮断部は、当該遮断部が無い場合に、前記第２の面から前記第１の面へ進行することなく前記第３の面へ進行する電磁波を遮断する
   電磁波検出装置。
2. 請求項１に記載の電磁波検出装置において、
   前記遮断部は、当該遮断部が無い場合に、前記第２の面から進行して前記第１の面で反射された後に前記第２の面へ進行する電磁波を遮断する
   電磁波検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の電磁波検出装置において、
   所定の波長を有し対象が存在する空間へ放射される電磁波を放射する放射部と、
   前記所定の波長を有する電磁波を検出する第２の検出部と、をさらに備え、
   前記第１の結像部には前記放射部が放射した電磁波が前記対象で反射した反射波が入射し、
   前記第２の検出部は、前記第２の方向へ進行した電磁波が進行する位置に配置されている
   電磁波検出装置。
4. 請求項３に記載の電磁波検出装置において、
   基準面に沿って複数の画素が配置され、前記基準面に入射した前記第２の方向に進行した前記電磁波を前記画素毎に第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の進行部を、さらに備え、
   前記第１の進行部は、前記第２の方向へ進行した電磁波が進行する位置に配置され、
   前記第２の検出部は、前記第１の選択方向へ進行した電磁波が進行する位置に配置されている
   電磁波検出装置。
5. 請求項４に記載の電磁波検出装置において、
   第４の面、第５の面、及び第６の面を有する第２のプリズムを、さらに備え、
   前記第４の面は前記第２部分を前記第１の進行部へ進行させ、
   前記第５の面は、前記第１の進行部が前記第１の選択方向へ進行させた電磁波を反射させて前記第６の面へ進行させ、
   前記第６の面は、前記第２の検出部へ前記第２部分を進行させる
   電磁波検出装置。
6. 請求項３乃至５のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、
   前記第２の検出部による前記反射波の検出結果に基づいて、前記対象との距離を測定する制御部を、さらに備える
   電磁波検出装置。

Images