JPWO2018193609A1 - 距離計測装置及び移動体 - Google Patents

距離計測装置及び移動体 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2018193609A1
JPWO2018193609A1 JP2019513188A JP2019513188A JPWO2018193609A1 JP WO2018193609 A1 JPWO2018193609 A1 JP WO2018193609A1 JP 2019513188 A JP2019513188 A JP 2019513188A JP 2019513188 A JP2019513188 A JP 2019513188A JP WO2018193609 A1 JPWO2018193609 A1 JP WO2018193609A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
reflector
measuring device
distance measuring
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019513188A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6748984B2 (ja
Inventor
信三 香山
信三 香山
小田川　明弘
明弘 小田川
琢磨 片山
琢磨 片山
田中　毅
毅 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of JPWO2018193609A1 publication Critical patent/JPWO2018193609A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6748984B2 publication Critical patent/JP6748984B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

物体までの距離を計測する距離計測装置（１）であって、パルス状の光を出射する光源体（１０）と、光源体（１０）から出射した光を反射して放射光（３）として放射し、かつ、放射した放射光（３）が物体で反射して戻ってくる物体光を反射する反射体（２０）と、反射体（２０）で反射した物体光を撮像する撮像体（３０）とを備え、光源体（１０）から出射する光は、拡散光であり、光源体（１０）及び撮像体（３０）は、反射体（２０）に正対する位置に配置され、反射体（２０）は、放射光（３）として、長軸及び短軸を有する形状の光を放射し、撮像体（３０）は、パルス状の光と同期して露光することで物体光を撮像する。

Description

本開示は、距離計測装置及びこれを備える移動体に関する。
従来、物体までの距離を計測することができる距離計測装置として、ライダー（ＬＩＤＡＲ）と呼ばれる測距技術を利用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の距離計測装置は、光を用いて物体までの距離を計測するものであり、例えば、レーザ光を出射する発光素子と、発光素子から出射したレーザ光が物体で反射した反射光を撮像する撮像素子とを備える。
米国特許第７９６９５５８号明細書 特開２０１６−２１９２５８号公報
距離計測装置では、より遠方の場所に存在する物体を検知するために、距離を計測することができる計測範囲を拡大することが望まれる。具体的には、距離計測装置では、距離計測装置を中心とする計測可能な角度範囲（つまり計測可能角度）の広角化と、距離計測装置から計測可能な距離（つまり計測可能距離）の長距離化とが望まれている。
この場合、撮像素子の画角を広げて計測可能角度を広角化することが考えられるが、単に撮像素子の画角のみを広げると、遠方における光学素子の光の密度が小さくなる。つまり、光学素子の光が到達可能な距離が短くなってしまう。この結果、計測可能距離が短くなってしまい、近距離に存在する物体までの距離しか計測することができない。
そこで、発光素子及び撮像素子の数を増やすことで、計測可能角度の広角化と計測可能距離の長距離化とを実現することも考えられるが、発光素子及び撮像素子の数を増やすと、メカ機構等の部品の数が増加する等して、距離計測装置が大型化する。
このように、距離計測装置では、発光素子及び撮像素子の数をあまり増やさずに装置を大型化させることなく、計測範囲を拡大することが望まれている。
ところで、広い視野角で周囲の物体を検知するために広範囲に光を放射することができる技術が特許文献２に開示されている。特許文献２には、発光デバイスから出射した可視光を反射して周囲に放射する放射部材として円錐形状のものを用いることが開示されている。
そこで、特許文献２に開示された放射部材を距離計測装置に用いることで、計測可能角度の広角化と装置の小型化とを実現することが考えられる。
しかしながら、このような構成の距離計測装置において、任意の方向に光を均一に放射すると、距離計測装置を中心とする物体までの距離を等方的に取得することになる。つまり、任意の計測角度における計測可能距離は一定である。
ここで、車等の移動速度が速い移動体に距離計測装置を設置する場合、移動体の進行方向においては、より遠くの物体までの距離を計測することが望まれるが、上記のように、任意の方向に光を均一に放射する場合に移動体の進行方向の計測可能距離を長くすると、移動体の横方向（側方）の計測可能距離も長くなってしまう。つまり、計測可能距離をそれほど長くする必要のない横方向と、計測可能距離をできるだけ長くして遠方に存在する物体を検知したい進行方向とで、検知可能な計測距離が同じになり、距離計測装置が無駄に大型化するおそれがある。逆に、あまり物体を検知する必要のない移動体の横方向の計測可能距離を短くすると、部品点数を少なくして距離計測装置を小型化できるものの、より遠くの物体を検知する必要のある移動体の進行方向の計測可能距離も短くなってしまい、移動体の進行方向において遠方に存在する物体を検知することができなくなる。
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、計測可能角度の広角化と装置の小型化とを実現しつつ、より遠くの物体を検知する必要のある方向の計測可能距離を、あまり物体を検知する必要のない方向の計測可能距離よりも容易に長くすることができる距離計測装置及び移動体を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示に係る距離計測装置の一態様は、物体までの距離を計測する距離計測装置であって、パルス状の光を出射する光源体と、前記光源体から出射した光を反射して放射光として放射し、かつ、放射した前記放射光が前記物体で反射して戻ってくる物体光を反射する反射体と、前記反射体で反射した前記物体光を撮像する撮像体とを備え、前記光源体から出射する光は、拡散光であり、前記光源体及び前記撮像体は、前記反射体に正対する位置に配置され、前記反射体は、前記放射光として、長軸及び短軸を有する形状の光を放射し、前記撮像体は、前記パルス状の光と同期して露光することで前記物体光を撮像する。
また、本開示に係る移動体の一態様は、上記の距離計測装置が設置された移動体であって、前記距離計測装置は、前記長軸の方向が前記移動体の進行方向に沿うように配置される。
計測可能角度の広角化と装置の小型化とを実現しつつ、より遠くの物体を検知する必要のある方向の計測可能距離を、あまり物体を検知する必要のない方向の計測可能距離よりも容易に長くすることができる。
図１は、実施の形態１に係る距離計測装置の概略構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係る距離計測装置の概略構成を示す図である。 図３は、比較例の距離計測装置を自動車に適用した場合の適用例を示す図である。 図４は、実施の形態１に係る距離計測装置を自動車に適用した場合の適用例を示す図である。 図５は、光源体から出射する拡散光の拡散角度θと反射体から放射する放射光の放射強度との関係を示す図である。 図６は、実施の形態２に係る距離計測装置の概略構成を示す図である。 図７Ａは、実施の形態３に係る距離計測装置の概略構成を示す図である。 図７Ｂは、実施の形態３に係る距離計測装置において、光源体から出射して反射体に入射する光の反射面上の軌跡を示す図である。 図８は、実施の形態３に係る距離計測装置における撮像体の撮像素子の撮像領域を模式的に示す図である。 図９Ａは、実施の形態４に係る距離計測装置の概略構成を示す図である。 図９Ｂは、実施の形態４に係る距離計測装置において、光源体から出射して反射体に入射する光の反射面上の軌跡を示す図である。 図１０は、実施の形態５に係る距離計測装置の概略構成を示す図である。 図１１は、実施の形態５に係る距離計測装置の概略構成を示す図である。 図１２は、変形例１に係る距離計測装置の概略構成を示す図である。 図１３は、変形例２に係る距離計測装置の概略構成を示す図である。 図１４は、変形例３に係る距離計測装置の概略構成を示す図である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。
また、本明細書及び図面において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、本実施の形態では、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、Ｚ軸に垂直な方向（ＸＹ平面に平行な方向）を水平方向としている。Ｘ軸及びＹ軸は、互いに直交し、且つ、いずれもＺ軸に直交する軸である。
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る距離計測装置１について、図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２は、実施の形態１に係る距離計測装置１の概略構成を示す図である。なお、図１において、実線で示す矢印は、光源体１０から出射する光の軌跡を示しており、破線で示す矢印は、光源体１０から出射した光が物体で反射して戻ってくる光の軌跡を示している。また、図２において、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図を示している。
図１及び図２に示すように、距離計測装置１は、計測対象の物体（計測対象物）までの距離を計測する測距装置であって、光源体１０と、反射体２０と、撮像体３０とを備える。本実施の形態において、距離計測装置１は、さらに、レンズ４０と制御部５０とを備える。計測対象となる物体は、距離計測装置１の周囲に存在する被写体である。
光源体１０は、時間軸に対してパルス状の光を出射する。具体的には、光源体１０は、矩形状のパルス光（矩形波）を出射する。本実施の形態において、光源体１０は、発光素子そのものであり、例えば、レーザ光を出射するレーザ素子である。つまり、レーザ素子である光源体１０は、パルス状のレーザ光を出射する。また、光源体１０が出射する光は、近赤外線（近赤外光）であるが、これに限らない。なお、本実施の形態では、光源体１０として１つのレーザ素子が用いられている。
また、光源体１０が出射する光は、所定の拡散角度で拡散する拡散光である。本実施の形態において、光源体１０が出射する拡散光は、錐状の反射体２０の頂点を包含するような拡散角度で反射体２０に入射する。この場合、光源体１０が出射する拡散光の拡散角度は、例えば３°以上、より好ましくは１０°以上である。
なお、光源体１０が出射する拡散光の拡散角度の下限値は、特に３°に限るものではないが、光源体１０から出射する光と撮像素子の画素とが１対１に対応するのではなく、光源体１０から出射する光が撮像素子の複数の画素に対応していればよい。
一方、光源体１０が出射する拡散光の拡散角度の上限についても特に限定されるものではないが、光源体１０から反射体２０に向かう光の拡散光が反射体２０の反射面２０ａからはみ出さないような拡散角度であるとよい。例えば、光源体１０の拡散光の拡散角度は、９０°以下がよく、より好ましくは３０°以下である。
光源体１０は、反射体２０に正対する位置に配置される。つまり、図２（ａ）に示すように、光源体１０は、平面視において、反射体２０と重なる位置に配置されている。これにより、光源体１０から出射する拡散光が反射体２０の頂点を含むように、光源体１０の拡散光を反射体２０に入射させることができる。本実施の形態において、光源体１０は、反射体２０の中央部と実質的に正対する位置に配置されている。具体的には、光源体１０は、反射体２０の中心軸Ｊの近傍で、かつ、撮像体３０の側方に配置されている。光源体１０は、撮像体３０に隣接して配置されているとよい。
反射体２０は、光を反射する反射面２０ａを有する反射部材である。反射体２０は、例えば、反射面２０ａが鏡面である表面を有する鏡体である。したがって、反射体２０の反射面２０ａに入射する光は、反射面２０ａで鏡面反射する。
反射体２０の形状は、長尺状の底面と頂点とを有する錐状である。本実施の形態において、反射体２０の形状は、楕円錐である。具体的には、反射体２０は、Ｘ軸を短軸とし且つＹ軸を長軸とする楕円を底面とする錐状の直楕円錐である。つまり、反射体２０は、横方向（Ｙ軸方向）に長尺状をなす横長の直楕円錐である。この場合、図２（ａ）に示すように、反射体２０を構成する楕円錐の底面である楕円については、短径をａとし、長径をｂとすると、ａ＜ｂである。また、図２（ｂ）に示すように、反射体２０を構成する楕円錐において、底面から頂点までの高さをｃとすると、本実施の形態では、ａ＜ｃ＜ｂとしている。なお、反射体２０は、必ずしも厳密な楕円錐である必要はなく、楕円錐に近いポリゴン形状であってもよい。
反射体２０は、少なくとも錐状体の側面である傾斜面が反射面２０ａとなっていればよい。本実施の形態では、楕円錐の側面が反射面２０ａとなっている。また、反射面２０ａである楕円錐の側面は、図２の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、内側に凹む湾曲面であるとよいが、これに限らず、外側に膨らむ湾曲面であってもよい。
反射体２０は、光源体１０から出射した光を反射して放射光として放射する。具体的には、反射体２０は、光源体１０から出射した拡散光をＸＹ平面内の全方位に反射して、水平３６０°全方位に放射光を放射する。
上記のように、反射体２０は、長尺状の錐状体であるので、反射体２０は、放射光として、長軸及び短軸を有する形状の光を放射する。具体的には、反射体２０は、横方向（Ｙ軸方向）に長尺状をなす横長の楕円錐であるので、反射体２０から放射される放射光は、反射体２０の中心軸Ｊ（楕円の中心Ｏ）を中心とし、ＸＹ平面において縦方向（Ｘ軸方向）に長尺状をなす縦長の楕円状となる。つまり、反射体２０から放射される放射光は、Ｘ軸が長軸でＹ軸が短軸となる楕円状の光になる。
本実施の形態において、反射体２０は、錐状体の底面及び頂点のうち頂点が光源体１０側に位置するように配置されており、反射面２０ａである錐状体の側面が光源体１０に向いている。つまり、反射体２０は、楕円錐の頂点が下側で楕円錐の底面が上側となるように配置されている。これにより、光源体１０から出射した光は、反射体２０の反射面２０ａで反射して、放射光として反射体２０の下側に向けて放射される。この結果、例えば地面等の光照射面には楕円状に分布する光照射領域が形成される。
図１に示すように、反射体２０は、さらに、放射した放射光が物体で反射して戻ってくる物体光を反射する。つまり、光源体１０から出射して反射体２０の反射面２０ａで反射した光は放射光として全方位に放射され、そのうち物体に反射して反射体２０に戻ってくる光は、反射体２０の反射面２０ａで再び反射する。
反射体２０で反射した物体光は、レンズ４０によって集光されて撮像体３０に入射する。レンズ４０は、結像レンズである。具体的には、レンズ４０は、反射体２０で反射した物体光を撮像体３０で結像する。
撮像体３０は、反射体２０で反射した物体光を撮像する。撮像体３０は、例えば、全方位を撮像することができる全方位カメラである。具体的には、撮像体３０は、マトリクス状に配置された複数の画素からなる画素領域を有する撮像素子を含む。この場合、反射体２０で反射した物体光は撮像素子で撮像されて、物体光についての撮像画像が生成される。より具体的には、撮像体３０では、全方位の物体光が撮像されて全方位画像（３６０°画像）が生成される。
撮像素子としては、例えば、光源体１０が出射する光の波長に感度を有するイメージセンサを用いることができる。本実施の形態では、光源体１０は近赤外光を出射するので、撮像素子としては、近赤外光に感度を有するイメージセンサを用いることができる。イメージセンサとしては、例えば、シリコン系のＣＯＭＳイメージセンサ又は有機イメージセンサ等を用いることができるが、これに限らない。
また、撮像体３０は、反射体２０に正対する位置に配置される。つまり、図２（ａ）に示すように、撮像体３０は、平面視において、反射体２０と重なる位置に配置されている。本実施の形態において、撮像体３０は、反射体２０の中心と実質的に正対する位置に配置されている。具体的には、撮像体３０の中心は、反射体２０の中心軸Ｊと一致している。
なお、光源体１０の中心（光軸）も反射体２０の中心軸Ｊと一致させるとよいが、本実施の形態では、撮像体３０の中心が反射体２０の中心軸Ｊと一致しているので、光源体１０と撮像体３０との物理的な制約により、光源体１０の光軸を反射体２０の中心軸Ｊと一致させることができない。このため、反射体２０から放射する放射光については、反射体２０の楕円錐の頂点に対して光照射角度の非対称性が幾分生じることになる。したがって、距離計測装置１は、このような非対称性を許容するような用途に用いるとよい。また、光照射角度の非対称性をできるだけなくして反射体２０から放射される放射光が左右対称形状（例えば楕円形状）になる位置に光源体１０の位置を可能な限り合わせ込む調整を行うとよい。
本実施の形態において、撮像体３０は、光源体１０から出射するパルス状の光と同期して露光することで物体光を撮像する。これにより、制御部５０によって、物体までの距離を計測することができる。
具体的には、制御部５０は、光源体１０にパルス状の光を射出させる。光源体１０から射出した光は、反射体２０で反射して放射光として放射され、距離計測装置１から距離ｄの位置に存在する物体に到達した後反射し、物体光として反射体２０に戻ってきて再び反射体２０で反射して撮像体３０の撮像素子に入射する。この撮像体３０の撮像素子に入射する物体光は、光源体１０から出射してから時間ｔ後に距離計測装置１に戻ってきた光である。この物体光を検知するために、制御部５０は、光源体１０にパルス状の光のオン期間に同期するように撮像体３０の撮像素子の露光の制御を行う。制御部５０は、時間ｔを算出することができる。
このように、撮像体３０の撮像素子は、制御部５０によって露光期間が制御されており、撮像体３０の撮像素子の露光期間が、光源体１０から出射するパルス状の光のオン期間と同期している。つまり、撮像体３０の撮像素子では、制御部５０によって露光中に制御された間に物体光が撮像可能となっている。
そして、撮像素子で撮像された撮像画像は、制御部５０に出力される。制御部５０は、光源体１０から出射した光に関する時間ｔと撮像素子で撮像された撮像画像とをもとに、距離計測装置１から物体までの距離ｄを算出する。なお、制御部５０は、ＩＣ及びＣＰＵ等の制御回路等によって構成されている。
次に、距離計測装置１を自動車に適用した場合の距離計測について、比較例の距離計測装置１００と比較しながら図３及び図４を用いて説明する。図３は、比較例の距離計測装置１００を自動車２に適用した場合の適用例を示す図である。図４は、実施の形態１に係る距離計測装置１の自動車２に適用した場合の適用例を示す図である。
図３に示される比較例の距離計測装置１００の構成は、上記実施の形態１における距離計測装置１において、直楕円錐である反射体２０に代えて直円錐である反射体１２０を用いた構成である。
この場合、図３に示すように、比較例の距離計測装置１００が設置された自動車２では、光源体１０（不図示）から出射したレーザ光が直円錐の反射体１２０で反射して自動車２の全方位に等方的に拡散される。これにより、自動車２の周囲に円形の放射光１０３が放射される。したがって、比較例の距離計測装置１００を搭載した自動車２では、全方位の計測可能距離が同じになる。
これに対して、図４に示すように、本実施の形態における距離計測装置１では、直楕円錐の反射体２０が用いられている。また、距離計測装置１は、直楕円錐の反射体２０の長軸の方向が横方向（Ｙ軸方向）となるように自動車２に設置されている。
これにより、光源体１０（不図示）から出射したレーザ光は、比較例の距離計測装置１００と同様に反射体２０で反射して拡散するが、距離計測装置１では反射体２０が直楕円錐であるので、自動車２の全方位に等方的に拡散するのではなく、非等方的に拡散される。具体的には、光源体１０から出射したレーザ光は、楕円の放射光３となって自動車２の周囲に放射される。本実施の形態では、反射体２０から放射される放射光３は、自動車２の進行方向（Ｘ軸方向）を長軸とし、自動車２の左右方向（Ｙ軸方向）を短軸とする楕円形の光照射領域となって地面に照射される。
このように、本実施の形態において、距離計測装置１は、放射光３の長軸の方向が自動車２の進行方向（Ｘ軸方向）に沿うように配置されている。具体的には、放射光３の長軸の方向を自動車２の進行方向に一致させている。これにより、自動車２の進行方向の計測可能距離を自動車２の左右方向の計測可能距離に対して相対的に長くすることができる。つまり、あまり物体を検知する必要のない自動車２の左右方向の計測可能距離を短くして、より遠くの物体を検知する必要のある自動車２の進行方向の計測可能距離を長くすることができる。これにより、自動車２は、周囲に存在する物体（例えば障害物や建物等）を検知しながら安全に走行することができる。また、距離計測装置１を用いることで、自動車２は、周囲の物体を回避しながら自立走行することも可能となる。
ここで、比較例の距離計測装置１００と本実施の形態における距離計測装置１とにおいて、光源体１０から出射する拡散光の拡散角度θと反射体１２０及び２０から放射する放射光の放射強度Ｉとの関係について、図５を用いて説明する。図５は、光源体１０から出射する拡散光の拡散角度θと反射体１２０及び２０から放射する放射光の放射強度Ｉとの関係を示す図である。なお、光源体１０から出射する光は、反射体１２０及び２０の頂点を包含するような拡散角度で反射体１２０及び２０に入射する。
図５に示すように、光源体１０から出射する拡散光の拡散角度θと反射体１２０及び２０から放射する放射光の放射強度Ｉとは、反比例の関係にある。具体的には、拡散角度θが大きいほど放射強度Ｉは小さくなり、拡散角度θが小さいほど放射強度Ｉは大きくなる。したがって、放射光の照射距離を長くするために、より遠方にまで光源体１０の光を届かせるには、拡散角度θは小さい方がよい。
このとき、比較例の距離計測装置１００を自動車２に適用した場合、反射体１２０は直円錐であるので、自動車２の進行方向と左右方向とでは、拡散角度θと放射強度Ｉとの関係式はいずれも曲線１００ＸＹで表される。
一方、本実施の形態における距離計測装置１を自動車２に適用した場合、反射体２０は直楕円錐であるので、自動車２の進行方向と左右方向とでは、拡散角度θと放射強度Ｉとの関係式は異なる曲線で表される。
具体的には、自動車２の進行方向における拡散角度θと放射強度Ｉとの関係式は曲線１Ｘで表され、自動車２の左右方向における拡散角度θと放射強度Ｉとの関係式は曲線１Ｙで表されている。そして、曲線１Ｘ及び曲線１Ｙで示されるように、自動車２の進行方向については、自動車２の左右方向と比べて、同じ拡散角度θに対する放射強度Ｉが大きくなっている。
また、曲線１Ｘ、１Ｙ、１００ＸＹで示されるように、自動車２の進行方向については、本実施の形態における距離計測装置１の場合は、比較例の距離計測装置１００の場合と比べて、同じ拡散角度θに対する放射強度Ｉが大きくなっている。一方、自動車２の左右方向については、本実施の形態における距離計測装置１の場合は、比較例の距離計測装置１００の場合と比べて、同じ拡散角度θに対する放射強度Ｉが小さくなっている。
このように、直円錐の反射体１２０を直楕円錐の反射体２０に代えることで、進行方向と左右方向とに対する放射強度（照射距離）の配分を変更することができる。具体的には、直円錐の反射体１２０を直楕円錐の反射体２０に代えることによって、進行方向の放射強度が左右方向の放射強度よりも大きくなる配光となるように、光源体１０から出射する光の配分を変えることができる。つまり、進行方向に放射強度を集中させることができる。
これにより、例えば、自動車２の進行方向に光を多く拡散放射させることができるので、自動車２が走行中において、進行方向に存在する物体をより早く検知して物体までの距離を測定することができる。なお、走行方向における前方側と後方側とのうち前方側の照射距離をより長くしたい場合は、光源体１０を撮像体３０に対して進行方向の前に配置するとよい。
以上説明したように、本実施の形態における距離計測装置１は、パルス状の光を出射する光源体１０と、光源体１０から出射した光を反射して放射光として放射し、かつ、放射した放射光が物体で反射して戻ってくる物体光を反射する反射体２０と、反射体２０で反射した物体光を撮像する撮像体３０とを備えており、光源体１０から出射する光は、拡散光であり、光源体１０及び撮像体３０は、反射体２０に正対する位置に配置されている。これにより、広い角度範囲で物体までの距離を計測することができる。
しかも、本実施の形態における距離計測装置１では、反射体２０は、光源体１０から出射した光を反射して、長軸及び短軸を有する形状の放射光として放射している。これにより、より遠くの物体を検知する必要のある方向を放射光の長軸に対応させるとともに、あまり物体を検知する必要のない方向を放射光の短軸に対応させるようにして、距離計測装置１を設置することで、より遠くの物体を検知する必要のある方向の計測可能距離を、あまり物体を検知する必要のない方向の計測可能距離よりも相対的に長くすることができる。
また、このように、全方位の計測可能距離を長くするのではなく、特定の第１の方向の計測可能距離を短くし、第１の方向とは異なる特定の第２の方向の計測可能距離を長くすることによって、計測可能距離を長くするために部品点数が増加してしまうことを抑制できる。これにより、距離計測装置１が無駄に大型化することを回避できる。
このように、本実施の形態における距離計測装置１によれば、計測可能角度の広角化と装置の小型化とを実現しつつ、より遠くの物体を検知する必要のある方向の計測可能距離を、あまり物体を検知する必要のない方向の計測可能距離よりも容易に長くすることができる。
また、本実施の形態において、反射体２０の形状は、長尺状の底面と頂点とを有する錐状であり、反射体２０は、底面及び頂点のうち頂点が光源体１０側に位置するように配置されている。
これにより、反射体２０によって光源体１０の光を全方位に容易に放射させることができるので、計測可能角度を容易に広角化することができる。
また、本実施の形態において、反射体２０の形状は、楕円錐である。
これにより、光源体１０から出射した光を反射体２０で反射して楕円形の放射光として全方位に放射させることができるので、距離を計測することができる範囲を楕円形にすることができる。
また、本実施の形態において、反射体２０を構成する楕円錐の側面（反射面２０ａ）は、内側に凹む湾曲面である。
これにより、反射体２０から放射される放射光を地面に向けて均一な強度で照射させることができる。
また、本実施の形態において、撮像体３０は、反射体２０の中心と実質的に正対する位置に配置されている。
これにより、物体までの距離をより高精度に計測することができる。
また、本実施の形態において、光源体１０は、反射体２０の中央部と実質的に正対する位置に配置されている。
これにより、距離計測装置１をさらに小型化することができる。また、光源体１０を反射体２０の中央部と実質的に正対する位置に配置することで、光源体１０から出射して反射体２０で反射して放射される放射光を対称な形状にすることができ、所望の距離計測範囲を実現することができる。例えば、反射体２０が直楕円錐である場合、上下対称及び左右対称な楕円形の放射光にすることができるので、距離を計測することができる範囲を楕円形にすることができる。
また、本実施の形態において、光源体１０が出射する光は、拡散角度が３°以上のレーザ光であるとよい。
これにより、光源体１０が出射する光を反射体２０で反射させることによって、所望の広い範囲に放射光を放射させることができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る距離計測装置１Ａについて、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る距離計測装置１Ａの概略構成を示す図である。図６において、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図を示している。なお、制御部５０は、図示していない。
図６の（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施の形態に係る距離計測装置１Ａは、上記実施の形態１に係る距離計測装置１において、光源体１０が複数配置された構成となっている。具体的には、上記実施の形態１に係る距離計測装置１では、光源体１０（発光素子）は１つのみであったが、本実施の形態における距離計測装置１Ａにおいて、光源体１０は４つである。各光源体１０は、例えば、実施の形態１と同様に、パルス状の光を出射するレーザ素子である。また、各光源体１０は、所定の拡散角度の拡散光を出射する。
本実施の形態において、複数の光源体１０は、直楕円錐の反射体２０の頂点を中心に均等に配置されている。具体的には、４つの光源体１０は、反射体２０の頂点を中心にした周方向に９０°間隔で配置されている。
また、本実施の形態では、４つの光源体１０の各々から出射する光の拡散角度を、上記実施の形態１における光源体１０から出射する光の拡散角度よりも狭くしているが、４つの光源体１０の光によって反射体２０から放射させる放射光の照射範囲は、上記実施の形態１と同様である。つまり、１つの光源体１０の光の拡散角度が狭くても、複数の光源体１０を用いることで、反射体２０に入射される光を補完できるので、広い計測可能角度を維持することができる。
以上、本実施の形態における距離計測装置１Ａは、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。具体的には、計測可能角度の広角化と装置の小型化とを実現しつつ、より遠くの物体を検知する必要のある方向の計測可能距離を、あまり物体を検知する必要のない方向の計測可能距離よりも容易に長くすることができる。
また、本実施の形態において、光源体１０は、複数配置されている。
これにより、放射光の照射範囲を広くするために１つの光源体１０に光量を集中させることを回避できる。これにより、光源体１０の発熱を分散することができるので、熱による影響の少ない信頼性の高い距離計測装置１Ａを実現できる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る距離計測装置１Ｂについて、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは、実施の形態３に係る距離計測装置１Ｂの概略構成を示す図である。図７Ｂは、同距離計測装置１Ｂにおいて、光源体１０Ｂから出射して反射体２０に入射する光の反射面２０ａ上の軌跡を示す図である。なお、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、実線で示す矢印は、光源体１０Ｂから出射する光の軌跡を示している。
本実施の形態に係る距離計測装置１Ｂと上記実施の形態１に係る距離計測装置１とは、光源体の構成が異なる。具体的には、図７Ａに示すように、本実施の形態にける距離計測装置１Ｂでは、光源体１０Ｂは、発光素子１０ａと、アクチュエータ１０ｂとによって構成されている。
発光素子１０ａは、パルス状の光を出射する。具体的には、発光素子１０ａは、矩形状のパルス光を出射する。本実施の形態において、発光素子１０ａは、上記実施の形態１と同様のものを用いることができ、例えば、所定の拡散角度の拡散光としてレーザ光を出射するレーザ素子である。
アクチュエータ１０ｂは、光源体１０Ｂから出射する光が反射体２０の中心を回転中心として回転するように発光素子１０ａを動的に変位させる。具体的には、図７Ｂに示すように、アクチュエータ１０ｂによって、直楕円錐の反射体２０の中心軸Ｊを中心に発光素子１０ａを回転させる。これにより、反射体２０の反射面２０ａには、発光素子１０ａの回転によってスキャンされた拡散光が入射し、反射体２０からは、発光素子１０ａの回転に連動した放射光が放射される。
このように、発光素子１０ａをアクチュエータ１０ｂで制御することで、光源体１０Ｂ（発光素子１０ａ）から出射する光の拡散角度が、上記実施の形態２と同様に、上記実施の形態１における光源体１０から出射する光の拡散角度よりも狭くなっていたとしても、光源体１０Ｂの光によって反射体２０から放射させる放射光の照射範囲を、上記実施の形態１と同様にすることができる。つまり、出射する光の拡散角度が狭い１つの発光素子１０ａを用いる場合であっても、アクチュエータ１０ｂを用いて発光素子１０ａを回転させることで、広い計測可能角度となるような放射光の照射範囲を実現することができる。
また、本実施の形態では、上記のように反射体２０からは発光素子１０ａの回転に連動した放射光が周囲に照射されるので、撮像体３０には発光素子１０ａの回転に連動した物体光が入射する。この場合、撮像体３０（撮像素子）の露光のタイミングは発光素子１０ａから出射するパルス状の光と同期しているので、制御部５０は、撮像素子のどの撮像領域にどのタイミングで物体光が入射されるかの情報を取得している。
そこで、本実施の形態では、全ての撮像領域を露光して画像を読み出すのではなく、物体光が戻ってくる撮像領域のみを露光して画像を読み出している。以下、この画像の読み出し方法について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態３に係る距離計測装置１Ｂにおける撮像体３０の撮像素子の撮像領域を模式的に示す図である。なお、図８において、ハッチング部分は、物体光が入射した領域を示しており、矢印は、発光素子１０ａの回転に連動して入射する物体光の回転方向を示している。
図８に示すように、撮像体３０の撮像素子は、画素領域が複数の読み出し領域に分割されている。複数の読み出し領域は予め設定されており、制御部５０は、複数の読み出し領域の各々に対応するアドレス情報を予め把握している。例えば、図８では、画素領域を８×８の６４個の読み出し領域に分割する場合を示している。なお、行方向のアドレスはＡ〜Ｈで示され、列方向のアドレスはａ〜ｈで示されており、各読み出し領域は、行方向のアドレスと列方向のアドレスとで表すことができる。
制御部５０は、露光により撮像体３０の撮像素子で撮像した画像を読み出す読み出し回路を備えている。例えば、制御部５０は、複数の読み出し領域ごとに画像を読み出すためのアドレスデコーダを有している。
そして、本実施の形態では、回転させた発光素子１０ａの光を反射体２０で反射させているので、反射体２０に戻ってくる物体光は、撮像素子の画素領域に部分的に入射されることになる。
したがって、読み出し回路は、画素領域の全ての画素を同時に露光して撮像された画像を読み出すのではなく、物体光が戻ってくる関心領域（ＲＯＩ；Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）だけを露光して撮像された部分画像を読み出す。具体的には、読み出し回路は、複数の読み出し領域のうち物体光が入射する読み出し領域のみを露光して撮像された部分画像を、光源体１０Ｂから出射する光の回転に同期して順次読み出している。
例えば、図８に示されるハッチング部分に物体光が入射している場合、読み出し回路は、６４個の読み出し領域のうち、行Ｄ×列ｅ、行Ｄ×列ｆ、行Ｄ×列ｇ、行Ｄ×列ｈで示される４つの読み出し領域のみを露光して撮像された４つの部分画像のみを読み出す。また、この読み出し回路による制御は、光源体１０Ｂから出射する光の回転に同期して順次行う。
以上、本実施の形態における距離計測装置１Ｂは、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。具体的には、計測可能角度の広角化と装置の小型化とを実現しつつ、より遠くの物体を検知する必要のある方向の計測可能距離を、あまり物体を検知する必要のない方向の計測可能距離よりも容易に長くすることができる。
また、本実施の形態において、光源体１０Ｂは、パルス状の光を出射する発光素子１０ａと、発光素子１０ａを動的に変位させるアクチュエータ１０ｂとを有する。
これにより、上記実施の形態２と同等の光量の放射光による計測範囲を実現しつつ、実施の形態２よりも発光素子１０ａの数を少なくすることができる。
また、本実施の形態において、撮像体３０の撮像素子は、画素領域が複数の読み出し領域に分割されている。そして、距離計測装置１Ｂは、さらに、露光により撮像体３０で撮像した画像を読み出す読み出し回路を備えており、読み出し回路は、撮像素子の複数の読み出し領域のうち物体光が入射する読み出し領域のみを露光して撮像された部分画像を、光源体１０Ｂから出射する光の回転に同期して順次読み出している。
これにより、画素領域で撮像された画像を読み出す際、画素領域の全領域を読み出すよりもデータ量を縮小することができる。例えば、図８では、撮像された画像を読み出すときのデータ量を４／６４に縮小することができる。したがって、効率的かつ高速に物体光の画像を撮像することができるので、距離計測に要する時間を短縮できる。
（実施の形態４）
次に、実施の形態４に係る距離計測装置１Ｃについて、図９Ａ及び図９Ｂを用いて説明する。図９Ａは、実施の形態４に係る距離計測装置１Ｃの概略構成を示す図である。図９Ｂは、同距離計測装置１Ｃにおいて、光源体１０Ｃから出射して反射体２０に入射する光の反射面２０ａ上の軌跡を示す図である。なお、図９Ａ及び図９Ｂにおいて、実線で示す矢印は、光源体１０Ｃから出射する光の軌跡を示している。
本実施の形態に係る距離計測装置１Ｃと上記実施の形態１に係る距離計測装置１とは、光源体の構成が異なる。具体的には、図９Ａに示すように、本実施の形態にける距離計測装置１Ｃにおいて、光源体１０Ｃは、発光素子１０ａと、ミラー１０ｃとによって構成されている。
発光素子１０ａは、上記実施の形態３と同じであるが、本実施の形態では、発光素子１０ａは固定されており、発光素子１０ａの位置は変化しない。
ミラー１０ｃは、光源体１０から出射する光が反射体２０の中心を回転中心として回転するように発光素子１０ａから出射する光を反射させる。具体的には、ミラー１０ｃは、ガルバノミラーであり、発光素子１０ａから反射体２０に入射する光の角度を制御する。具体的には、図９Ｂに示すように、ミラー１０ｃによって発光素子１０ａから出射する光の向きを制御することで、光源体１０Ｃから出射する光を、直楕円錐の反射体２０の中心軸Ｊを中心に回転させる。これにより、反射体２０の反射面２０ａには、光源体１０Ｃから出射する光の回転によってスキャンされた光が入射し、反射体２０からは、光源体１０Ｃの光の回転に連動した放射光が放射される。
このように、発光素子１０ａの光をミラー１０ｃで制御することで、光源体１０Ｃから出射する光の拡散角度が、上記実施の形態３と同様に、上記実施の形態１における光源体１０から出射する光の拡散角度よりも狭くなっていたとしても、光源体１０Ｃの光によって反射体２０から放射させる放射光の照射範囲を、上記実施の形態１と同様にすることができる。つまり、出射する光の拡散角度が狭い１つの発光素子１０ａを用いる場合であっても、ミラー１０ｃを用いて発光素子１０ａから出射する光の向きを制御することで、広い計測可能角度となるような放射光の照射範囲を実現することができる。
また、本実施の形態では、反射体２０からは光源体１０Ｃの光の回転に連動した放射光が周囲に照射されるので、撮像体３０には光源体１０Ｃの光の回転に連動した物体光が入射する。したがって、本実施の形態でも、実施の形態３と同様の読み出し回路を用いることで、全ての撮像領域を露光して画像を読み出すのではなく、物体光が戻ってくる撮像領域のみを露光して画像を読み出すとよい。
以上、本実施の形態における距離計測装置１Ｃは、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。具体的には、計測可能角度の広角化と装置の小型化とを実現しつつ、より遠くの物体を検知する必要のある方向の計測可能距離を、あまり物体を検知する必要のない方向の計測可能距離よりも容易に長くすることができる。
また、本実施の形態において、光源体１０Ｃは、発光素子１０ａと、発光素子１０ａから出射する光の向きを変更するミラー１０ｃとを有する。
これにより、上記実施の形態３と同様の効果を奏することができる。つまり、実施の形態２と同等の光量の放射光による計測範囲を実現しつつ、実施の形態２よりも発光素子１０ａの数を少なくすることができる。しかも、本実施の形態では、発光素子１０ａが固定されているので、安定した電気的な駆動を実現することができるので、信頼性を向上させることができる。
また、本実施の形態における距離計測装置１Ｃは、上記実施の形態３と同様の読み出し回路を備えており、読み出し回路は、撮像素子の複数の読み出し領域のうち物体光が入射する読み出し領域のみを露光して撮像された部分画像を、光源体１０Ｃから出射する光の回転に同期して順次読み出している。
これにより、上記実施の形態３と同様に、効率的かつ高速に物体光の画像を撮像することができるので、距離計測に要する時間を短縮できる。
（実施の形態５）
次に、実施の形態５に係る距離計測装置１Ｄについて、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０及び図１１は、実施の形態５に係る距離計測装置１Ｄの概略構成を示す図である。なお、図１０において、実線で示す矢印は、光源体１０から出射する光の軌跡を示しており、破線で示す矢印は、光源体１０から出射した光が物体で反射して戻ってくる光の軌跡を示している。また、図１１において、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図を示している。
本実施の形態に係る距離計測装置１Ｄと上記実施の形態１に係る距離計測装置１とが異なる点は反射体の形状である。具体的には、上記実施の形態１における反射体２０の形状は、底面が楕円である直楕円錐であったが、図１０及び図１１に示すように、本実施の形態における反射体２０Ｄの形状は、底面が長尺状の多角形である多面錐である。
具体的には、反射体２０Ｄは、Ｘ軸を短軸とし且つＹ軸を長軸とする長尺状の六角形を底面とする横長の六角錐である。この場合、図１１（ａ）に示すように、反射体２０Ｄを構成する六角錐の底面である六角形については、短径をａとし、長径をｂとすると、ａ＜ｂである。また、反射体２０Ｄを構成する六角錐において、底面から頂点までの高さをｃとすると、本実施の形態では、ａ＜ｃ＜ｂとしている。
また、本実施の形態でも、反射体２０Ｄは、少なくとも六角錐の側面である傾斜面が反射面２０ａとなっていればよい。また、反射面２０ａである六角錐の側面は、図１１の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、内側に凹む湾曲面であるとよいが、これに限らず、外側に膨らむ湾曲面であってもよい。また、反射面２０ａである六角錐の側面は、湾曲面に限らない。
以上、本実施の形態における距離計測装置１Ｄは、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。具体的には、計測可能角度の広角化と装置の小型化とを実現しつつ、より遠くの物体を検知する必要のある方向の計測可能距離を、あまり物体を検知する必要のない方向の計測可能距離よりも容易に長くすることができる。
また、本実施の形態において、反射体２０Ｄの形状は、上記実施の形態１における反射体２０と同様に、長尺状の底面と頂点とを有する錐状であるが、本実施の形態における反射体２０Ｄの形状は、底面が長尺状の多角形である多面錐である。
これにより、光源体１０から出射した光を反射体２０Ｄで反射して略多角形の放射光として全方位に放射させることができるので、距離を計測することができる範囲を略多角形にすることができる。
しかも、反射体２０の形状を多面錐にすることで、撮像する物体光が入射する画素領域を明確に多面錐の各面と対応付けて画像処理を行うことができるので、演算アルゴリズムを簡易化することができる。
また、本実施の形態において、反射体２０Ｄを構成する多面錐の側面（反射面２０ａ）は、内側に凹む湾曲面である。
これにより、反射体２０Ｄから放射される放射光を地面に向けて均一な強度で照射させることができる。
なお、本実施の形態は、実施の形態１に適用する場合について説明したが、本実施の形態は、実施の形態２〜４にも適用することができる。
（変形例）
以上、本開示に係る距離計測装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されない。
例えば、上記実施の形態１において、反射体２０の反射面２０ａ（側面）は湾曲面としたが、これに限らない。この場合、図１２に示される距離計測装置１Ｅのように、反射体２０Ｅは、中心軸Ｊを通る平面での断面形状が二等辺三角形となるような楕円錐であってもよい。なお、実施の形態２〜５においても、反射体の反射面２０ａ（側面）は湾曲面に限らず、反射体は、中心軸Ｊを通る平面での断面形状が二等辺三角形となる錐状体であってもよい。
また、上記各実施の形態において、反射体は、錐状体の全体を用いたが、これに限らず、錐状体の一部を用いたものであってもよい。例えば、図１３に示される距離計測装置１Ｆのように、反射体２０Ｆは、短軸を通る平面で２等分した楕円錐の左半分を用いた構成であってもよい。この場合、反射体２０Ｆから放射される放射光の光照射領域は、図４の左半分のみとなる。なお、図１３において、レンズ４０も半分でもよい。このように構成される距離計測装置１Ｆは、例えば、自動車の左サイドに設置するとよい。さらに、楕円錐の右半分を用いた反射体を備える距離計測装置を自動車の右サイドにも設置することで、自動車２の全方位に放射光を放射することができる。
また、上記各実施の形態において、反射体は、１つの錐状体を用いたが、これに限らず、図１４に示される距離計測装置１Ｇのように、直楕円錐の第１反射部２１と直楕円錐の第２反射部２２との２つの錐状体によって反射体２０Ｇを構成してもよい。第１反射部２１と第２反射部２２とは底面同士が対面するように配置されている。つまり、第１反射部２１と第２反射部２２とは頂点同士が背向するように配置されている。この場合、光源体１０は第１反射部２１と正対する位置に配置され、撮像体３０は第２反射部２２と正対する位置に配置されている。このように構成される距離計測装置１Ｇでは、光源体１０から出射した光は、反射体２０Ｇの第１反射部２１の反射面２０ａで反射して放射光として全方位に放射される。その放射された放射光のうち物体に反射して反射体２０Ｇに戻ってくる光は、反射体２０Ｇの第２反射部２２の反射面２０ａで反射して、レンズ４０で結像されて撮像体３０に入射する。これにより、物体までの距離を測定することができる。
また、上記各実施の形態では、光源体を構成する発光素子として、レーザ素子を用いたが、これに限らない。光源体を構成する発光素子としては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等のその他の固体発光素子を用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、距離計測装置を自動車に設置する場合を例示したが、これに限らない。例えば、距離計測装置は、自動車以外の移動体に設置してもよいし、移動しない固定体に設置してもよい。
なお、上記各実施の形態における距離計測装置は、距離計測システム（測距システム）として構成してもよい。
その他、上記各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
本開示の技術は、距離計測装置等に利用することができ、例えば、車載用途の周辺監視センサシステム又はロボット等に適用することができる。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ 距離計測装置
２ 自動車
３ 放射光
１０、１０Ｂ、１０Ｃ 光源体
１０ａ 発光素子
１０ｂ アクチュエータ
１０ｃ ミラー
２０、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ 反射体
２０ａ 反射面
２１ 第１反射部
２２ 第２反射部
３０ 撮像体
４０ レンズ
５０ 制御部

Claims (15)

  1. 物体までの距離を計測する距離計測装置であって、
    パルス状の光を出射する光源体と、
    前記光源体から出射した光を反射して放射光として放射し、かつ、放射した前記放射光が前記物体で反射して戻ってくる物体光を反射する反射体と、
    前記反射体で反射した前記物体光を撮像する撮像体とを備え、
    前記光源体から出射する光は、拡散光であり、
    前記光源体及び前記撮像体は、前記反射体に正対する位置に配置され、
    前記反射体は、前記放射光として、長軸及び短軸を有する形状の光を放射し、
    前記撮像体は、前記パルス状の光と同期して露光することで前記物体光を撮像する、
    距離計測装置。
  2. 前記反射体の形状は、長尺状の底面と頂点とを有する錐状であり、
    前記反射体は、前記底面及び前記頂点のうち前記頂点が前記光源体側に位置するように配置されている、
    請求項１に記載の距離計測装置。
  3. 前記反射体の形状は、楕円錐である、
    請求項２に記載の距離計測装置。
  4. 前記楕円錐の側面は、内側に凹む湾曲面である、
    請求項３に記載の距離計測装置。
  5. 前記反射体の形状は、前記底面が長尺状の多角形である多面錐である、
    請求項２に記載の距離計測装置。
  6. 前記多面錐の側面は、内側に凹む湾曲面である、
    請求項５に記載の距離計測装置。
  7. 前記撮像体は、前記反射体の中心と実質的に正対する位置に配置されている、
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の距離計測装置。
  8. 前記光源体は、前記反射体の中央部と実質的に正対する位置に配置されている、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の距離計測装置。
  9. 前記光源体は、複数配置されている、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の距離計測装置。
  10. 前記光源体は、
    前記パルス状の光を出射する発光素子と、
    前記光源体から出射する光が前記反射体の中心を回転中心として回転するように前記発光素子を動的に変位させるアクチュエータとを有する、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の距離計測装置。
  11. 前記光源体は、
    前記パルス状の光を出射する発光素子と、
    前記光源体から出射する光が前記反射体の中心を回転中心として回転するように前記発光素子から出射する光を反射させるミラーとを有する、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の距離計測装置。
  12. さらに、露光により前記撮像体で撮像した画像を読み出す読み出し回路を備え、
    前記読み出し回路は、前記複数の読み出し領域のうち前記物体光が入射する読み出し領域のみを露光して撮像された部分画像を、前記光源体から出射する光の回転に同期して順次読み出す、
    請求項１０又は１１に記載の距離計測装置。
  13. 前記光源体が出射する光は、拡散角度が３°以上のレーザ光である、
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の距離計測装置。
  14. 前記距離計測装置を移動体に設置した場合、前記放射光の長軸の方向は、前記移動体の進行方向である、
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載の距離計測装置。
  15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の距離計測装置が設置された移動体であって、
    前記距離計測装置は、前記長軸の方向が前記移動体の進行方向に沿うように配置される、
    移動体。
JP2019513188A 2017-04-21 2017-04-21 距離計測装置及び移動体 Expired - Fee Related JP6748984B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/015996 WO2018193609A1 (ja) 2017-04-21 2017-04-21 距離計測装置及び移動体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018193609A1 true JPWO2018193609A1 (ja) 2020-02-27
JP6748984B2 JP6748984B2 (ja) 2020-09-02

Family

ID=63856554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019513188A Expired - Fee Related JP6748984B2 (ja) 2017-04-21 2017-04-21 距離計測装置及び移動体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11467261B2 (ja)
EP (1) EP3614169A4 (ja)
JP (1) JP6748984B2 (ja)
CN (1) CN110462423A (ja)
WO (1) WO2018193609A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111537977B (zh) * 2019-01-21 2022-09-23 燕成祥 一种通过锥形反射镜制作的二维光学雷达的感测装置
JP7088114B2 (ja) * 2019-03-28 2022-06-21 株式会社豊田中央研究所 光走査装置
DE102019111039A1 (de) * 2019-04-29 2020-10-29 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Optische Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objekten und Empfangseinrichtung für eine optische Detektionsvorrichtung
US11644571B2 (en) 2019-07-01 2023-05-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic apparatus and control method thereof
WO2021079559A1 (ja) * 2019-10-24 2021-04-29 立山科学工業株式会社 距離画像の作成装置
KR102448571B1 (ko) * 2020-10-16 2022-09-28 코닉오토메이션 주식회사 3차원 스캔가능한 라이다 스캐닝장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5368392A (en) * 1993-09-17 1994-11-29 Omega Engineering, Inc. Method and apparatus for measuring temperature using infrared techniques
JP2001337166A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Minolta Co Ltd ３次元入力方法および３次元入力装置
JP2013072878A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Samsung Electronics Co Ltd 障害物感知装置及びそれを備えたロボット掃除機
JP2014160777A (ja) * 2013-02-20 2014-09-04 Iwasaki Electric Co Ltd 光源ユニット及び照射装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09105625A (ja) * 1995-10-13 1997-04-22 Topcon Corp 距離測定装置
JPH11218409A (ja) * 1998-02-03 1999-08-10 Minolta Co Ltd ３次元情報計測方法及び装置
US20010015751A1 (en) * 1998-06-16 2001-08-23 Genex Technologies, Inc. Method and apparatus for omnidirectional imaging
JP2002073170A (ja) * 2000-08-25 2002-03-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 移動作業ロボット
CN101688774A (zh) 2006-07-13 2010-03-31 威力登音响公司 高精确度激光雷达系统
JP2012255738A (ja) * 2011-06-10 2012-12-27 Fujitsu Ltd 光学式測定装置
US9239389B2 (en) 2011-09-28 2016-01-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Obstacle sensor and robot cleaner having the same
US20130120986A1 (en) * 2011-11-12 2013-05-16 Raydex Technology, Inc. High efficiency directional light source with concentrated light output
JP5740321B2 (ja) * 2012-02-02 2015-06-24 株式会社東芝 距離計測装置、距離計測方法及び制御プログラム
JP6123163B2 (ja) * 2012-03-21 2017-05-10 株式会社豊田中央研究所 距離測定装置
CN108919294B (zh) * 2013-11-20 2022-06-14 新唐科技日本株式会社 测距摄像系统以及固体摄像元件
JP2016219258A (ja) * 2015-05-21 2016-12-22 シャープ株式会社 照明装置及び移動体
CN105807284B (zh) * 2016-04-29 2018-05-25 北醒（北京）光子科技有限公司 光学扫描测距装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5368392A (en) * 1993-09-17 1994-11-29 Omega Engineering, Inc. Method and apparatus for measuring temperature using infrared techniques
US5368392B1 (en) * 1993-09-17 1998-11-03 Omega Engineering Method and apparatus for measuring temperature using infrared techniques
JP2001337166A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Minolta Co Ltd ３次元入力方法および３次元入力装置
JP2013072878A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Samsung Electronics Co Ltd 障害物感知装置及びそれを備えたロボット掃除機
JP2014160777A (ja) * 2013-02-20 2014-09-04 Iwasaki Electric Co Ltd 光源ユニット及び照射装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110462423A (zh) 2019-11-15
US20200033451A1 (en) 2020-01-30
EP3614169A1 (en) 2020-02-26
JP6748984B2 (ja) 2020-09-02
EP3614169A4 (en) 2020-03-25
US11467261B2 (en) 2022-10-11
WO2018193609A1 (ja) 2018-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6748984B2 (ja) 距離計測装置及び移動体
US20210311171A1 (en) Improved 3d sensing
JP2022050708A (ja) 平行パターンを投射する距離センサ
JP6484072B2 (ja) 物体検出装置
US11585902B2 (en) Optical designs using cylindrical lenses for improved resolution in lidar systems
JP5016245B2 (ja) 物体の六つの自由度を求めるための測定システム
JP4644540B2 (ja) 撮像装置
KR102514726B1 (ko) 광 방사원의 적어도 하나의 조명 또는 방사 특성 변수의 조명의 방향 의존성 측정을 위한 방법 및 고니오라디오미터
US20130250066A1 (en) Three dimensional camera and projector for same
JP6063942B2 (ja) ３次元共焦点測定の方法及び装置
JP5807772B2 (ja) 欠陥検出装置およびその方法
CN114127617A (zh) 用于具有高精度和实时对象跟踪的3d姿态测量的系统和方法
JP2021534415A (ja) 視野の光学捕捉のためのｌｉｄａｒセンサ、ｌｉｄａｒセンサを備えた作動装置または車両、および視野の光学捕捉のための方法
EP2574877B1 (en) Optical probe
US11920920B2 (en) Projector for diffuse illumination and structured light
JP2008032402A (ja) リフレクタ評価装置及びリフレクタ評価方法
KR102249842B1 (ko) 3차원 스캐너 장치
JP7510641B2 (ja) ３次元センシングシステム
JP7042582B2 (ja) 撮像装置及び撮像装置の距離算出方法
US20240230320A9 (en) Projector for diffuse illumination and structured light
JP2021018081A (ja) 撮像装置、計測装置、及び、計測方法
KR102456998B1 (ko) 폴리곤미러 기반 미세 격자 패턴 생성 장치
US7180669B2 (en) Method and system for generating substantially uniform speckle patterns
JP2024039926A (ja) 光学センサ、制御ユニット
JP2018200211A (ja) 光学測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200428

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200604

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200721

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200728

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6748984

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees