JP2021012055A - Distance measuring device - Google Patents

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Abstract

To provide a distance measuring device that can achieve wide-range, high-accuracy distance measurement with a smaller scale configuration.SOLUTION: A distance measuring device 1 has an illumination optical system unit 10 and a light receiving optical system unit 30. The illumination optical system unit 10 has a first light source 12, a second light source 14, a plurality of lenses 16, and an optical path separation element 18. An illumination optical system 20 has a first optical system 22 through which only light from the first light source 12 passes, a second optical system 24 through which only light from the second light source 14 passes, and a third optical system 26 through which the light from the first light source 12 and the light from the second light source 14 pass. The light from the first light source 12 is incident on the third optical system 26 through the first optical system 22 and the optical path separation element 18, and the light from the second light source 14 is incident on the third optical system 26 through the second optical system 24 and the optical path separation element 18.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、測距装置に関する。 The present invention relates to a ranging device.

3次元の物体やシーンを計測するための技術として、ステレオ画像を用いた距離計測技術(ステレオ測距技術)がある。このステレオ測距技術は、複数の異なる視点にカメラを配置して撮影範囲が重なるように撮影を行い、撮影画像間で対応点を検出する。対応点に対応する視差に基づき、カメラから対応点までの距離を計測する。 As a technique for measuring a three-dimensional object or a scene, there is a distance measurement technique (stereo distance measurement technique) using a stereo image. In this stereo ranging technology, cameras are arranged at a plurality of different viewpoints, shooting is performed so that the shooting ranges overlap, and corresponding points are detected between the shot images. The distance from the camera to the corresponding point is measured based on the parallax corresponding to the corresponding point.

ステレオ測距技術は、通常画角のカメラを複数台用いて構成するシステムでは、撮影範囲のみが距離計測可能範囲である。そのため、より広範囲の計測を可能にするため、例えば、特許文献1には、12個のステレオカメラユニットを12面体の各面に取り付け、全方向のカラー画像と距離情報をリアルタイムで取得できる技術が記載されている。また、特許文献2や特許文献3のように、入射面が反対向きになるように配置した2台の魚眼レンズにより構成される全天球カメラを複数台用いることにより、より少ないカメラ数で全方向の距離計測を可能にする構成も既に知られている。 In the stereo ranging technology, in a system composed of a plurality of cameras with a normal angle of view, only the shooting range is the range that can measure the distance. Therefore, in order to enable a wider range of measurement, for example, Patent Document 1 provides a technique in which 12 stereo camera units are attached to each surface of a dodecahedron and color images and distance information in all directions can be acquired in real time. Has been described. Further, by using a plurality of omnidirectional cameras composed of two fisheye lenses arranged so that the incident surfaces are opposite to each other as in Patent Document 2 and Patent Document 3, the number of cameras can be reduced in all directions. A configuration that enables distance measurement is already known.

しかしながら、従来の技術では、測距時の光量向上を図るために、撮影機構に大規模な照明機構を組み合わせた大規模な装置を用いて、距離計測を行っていた。また、従来の技術では、照明機構による照明視差により、測距精度が低下する場合があった。このため、従来の技術では、測距の範囲拡大と高精度化を小規模な構成で実現することは困難であった。 However, in the conventional technique, in order to improve the amount of light at the time of distance measurement, distance measurement is performed by using a large-scale device that combines a large-scale lighting mechanism with a photographing mechanism. Further, in the conventional technique, the distance measurement accuracy may be lowered due to the illumination parallax due to the illumination mechanism. Therefore, with the conventional technology, it has been difficult to expand the range of distance measurement and improve the accuracy with a small-scale configuration.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、広範囲および高精度な距離計測をより小規模な構成で実行可能とすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to enable wide-range and high-precision distance measurement to be performed in a smaller configuration.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、照明光学系ユニットと、受光光学系ユニットと、を有する測距装置であって、前記照明光学系ユニットは、第1の光源と、第2の光源と、複数のレンズと、光路分離素子と、を有する照明光学系を有し、前記照明光学系は、前記第1の光源からの光のみが通過する第1の光学系と、前記第2の光源からの光のみが通過する第2の光学系と、前記第1の光源からの光および前記第2の光源からの光が通過する第3の光学系と、を有し、前記第1の光源からの光は、前記第1の光学系および前記光路分離素子を介して前記第3の光学系に入射し、前記第2の光源からの光は、前記第2の光学系および前記光路分離素子を介して前記第3の光学系に入射する、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention is a distance measuring device including an illumination optical system unit and a light receiving optical system unit, wherein the illumination optical system unit is a first light source. The illumination optical system includes an illumination optical system including a second light source, a plurality of lenses, and an optical path separation element, and the illumination optical system is a first optical system through which only light from the first light source passes. A second optical system through which only the light from the second light source passes, and a third optical system through which the light from the first light source and the light from the second light source pass. Then, the light from the first light source enters the third optical system via the first optical system and the optical path separation element, and the light from the second light source is the second light source. It is characterized in that it is incident on the third optical system via the optical system and the optical path separating element.

本発明によれば、広範囲および高精度な距離計測をより小規模な構成で実行可能とすることができる。 According to the present invention, wide range and high accuracy distance measurement can be performed in a smaller configuration.

図1は、本実施形態にかかる測距装置の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a distance measuring device according to this embodiment. 図2は、本実施形態にかかる照明光学系ユニットの一例の模式図である。FIG. 2 is a schematic view of an example of the illumination optical system unit according to the present embodiment. 図3は、本実施形態にかかる受光光学系ユニッによる受光量と測距の誤差との関係の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the amount of light received by the light receiving optical system unit according to the present embodiment and the error of distance measurement. 図4Aは、本実施形態にかかるレーザアレイ素子の形状の説明図である。FIG. 4A is an explanatory diagram of the shape of the laser array element according to the present embodiment. 図4Bは、本実施形態にかかるレーザアレイ素子の形状の説明図である。FIG. 4B is an explanatory diagram of the shape of the laser array element according to the present embodiment. 図5は、本実施形態にかかる光路分離素子の分光分布の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the spectral distribution of the optical path separation element according to the present embodiment.

以下に、図面を参照しながら、本発明に係る測距装置の実施形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。 Hereinafter, embodiments of the ranging device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Further, the present invention is not limited by the following embodiments, and the components in the following embodiments include those easily conceived by those skilled in the art, substantially the same, and so-called equivalent ranges. Is included. Furthermore, various omissions, substitutions, changes and combinations of components can be made without departing from the gist of the following embodiments.

図1は、本実施形態にかかる測距装置の全体構成図である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of a distance measuring device according to this embodiment.

測距装置1は、被写体を含む撮影空間に光を照射した状態で撮影を行い、撮影空間内に含まれる1または複数の被写体(物体、建築物などを含む)までの距離を測距し、三次元距離データを得る装置である。 The distance measuring device 1 takes a picture in a state where the shooting space including the subject is irradiated with light, measures the distance to one or more subjects (including an object, a building, etc.) included in the shooting space, and measures the distance. It is a device that obtains three-dimensional distance data.

測距装置1は、照明光学系ユニット10と、受光光学系ユニット30と、を備える。 The distance measuring device 1 includes an illumination optical system unit 10 and a light receiving optical system unit 30.

受光光学系ユニット30は、照明光学系ユニット10によって光を照射された撮影空間を撮影し、撮影空間の三次元距離データを得る。三次元距離データは、撮影空間に含まれる被写体(物体、建築物など)までの距離導出に用いられる。受光光学系ユニット30は、例えば、ToF(Time of Flight)方式を利用した三次元復元カメラである。受光光学系ユニット30の詳細は後述する。 The light receiving optical system unit 30 photographs the photographing space irradiated with light by the illumination optical system unit 10 and obtains three-dimensional distance data of the photographing space. The three-dimensional distance data is used to derive the distance to a subject (object, building, etc.) included in the shooting space. The light receiving optical system unit 30 is, for example, a three-dimensional restoration camera using a ToF (Time of Flight) method. The details of the light receiving optical system unit 30 will be described later.

照明光学系ユニット10は、受光光学系ユニット30による撮影時に撮影空間に光を照射する装置である。すなわち、照明光学系ユニット10は、ToF方式を利用した三次元復元カメラなどに適用される。 The illumination optical system unit 10 is a device that irradiates a photographing space with light at the time of photographing by the light receiving optical system unit 30. That is, the illumination optical system unit 10 is applied to a three-dimensional restoration camera or the like using the ToF method.

図2は、照明光学系ユニット10の一例の模式図である。照明光学系ユニット10は、照明光学系20を有する。照明光学系20は、第1の光源12と、第2の光源14と、複数のレンズ16と、光路分離素子18と、を有する。 FIG. 2 is a schematic view of an example of the illumination optical system unit 10. The illumination optical system unit 10 has an illumination optical system 20. The illumination optical system 20 includes a first light source 12, a second light source 14, a plurality of lenses 16, and an optical path separation element 18.

第1の光源12および第2の光源14は、光を出射する光源である。本実施形態では、第1の光源12および第2の光源14は、複数個のレーザ素子を二次元平面に沿って配列したアレイ構成である。すなわち、第1の光源12および第2の光源14は、面発光する光源である。第1の光源12および第2の光源14は、例えば、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)である。 The first light source 12 and the second light source 14 are light sources that emit light. In the present embodiment, the first light source 12 and the second light source 14 have an array configuration in which a plurality of laser elements are arranged along a two-dimensional plane. That is, the first light source 12 and the second light source 14 are surface-emitting light sources. The first light source 12 and the second light source 14 are, for example, a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser).

光路分離素子18は、入射光を偏光方向に応じて透過と反射とに切り分けるビームスプリット構造である。 The optical path separation element 18 has a beam split structure that separates incident light into transmission and reflection according to the polarization direction.

照明光学系20は、180度を超える画角に対応した広角レンズ(いわゆる、魚眼レンズ)である。照明光学系20は、第1の光学系22と、第2の光学系24と、第3の光学系26と、を有する。 The illumination optical system 20 is a wide-angle lens (so-called fisheye lens) corresponding to an angle of view exceeding 180 degrees. The illumination optical system 20 includes a first optical system 22, a second optical system 24, and a third optical system 26.

第1の光学系22は、第1の光源12からの光のみが通過する光学系である。第2の光学系24は、第2の光源14からの光のみが通過する光学系である。第3の光学系26は、第1の光源12からの光および第2の光源14からの光の両方が通過する光学系である。 The first optical system 22 is an optical system through which only the light from the first light source 12 passes. The second optical system 24 is an optical system through which only the light from the second light source 14 passes. The third optical system 26 is an optical system through which both the light from the first light source 12 and the light from the second light source 14 pass.

第1の光学系22および第2の光学系24は、各々、全体として正のパワーを有する光学系である。また、第1の光学系22および第2の光学系24は、各々、ストレート光学系を構成している。 The first optical system 22 and the second optical system 24 are optical systems having positive power as a whole. Further, the first optical system 22 and the second optical system 24 each constitute a straight optical system.

詳細には、第1の光学系22は、第1の光源12に近い側から離れる方向に向かって、複数のレンズ16が配列されてなる。詳細には、第1の光学系22は、レンズ16A、レンズ16B、レンズ16C、レンズ16D、およびレンズ16Eが、第1の光源12に近い側から離れる側に向かって、この順に直列に配列されている。 Specifically, the first optical system 22 has a plurality of lenses 16 arranged in a direction away from the side closer to the first light source 12. Specifically, in the first optical system 22, the lens 16A, the lens 16B, the lens 16C, the lens 16D, and the lens 16E are arranged in series in this order from the side closer to the first light source 12 toward the side away from the first light source 12. ing.

レンズ16Aは、ガラス材料で構成された両面が非球面の両凸レンズである。レンズ16Bは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凹レンズである。レンズ16Cは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凸レンズである。レンズ16Dは、ガラス材料で構成された両面が非球面の両凸レンズである。レンズ16Eは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凸レンズである。レンズ16Dおよびレンズ16Eは、レンズ面で貼り合わされた接合レンズを形成している。 The lens 16A is a biconvex lens made of a glass material and having aspherical surfaces on both sides. The lens 16B is a biconcave lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 16C is a biconvex lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 16D is a biconvex lens made of a glass material and having aspherical surfaces on both sides. The lens 16E is a biconvex lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 16D and the lens 16E form a bonded lens bonded on the lens surface.

第1の光源12は、第1の光学系22の結像面(結像位置)に配置されていればよい。 The first light source 12 may be arranged on the image plane (imaging position) of the first optical system 22.

第2の光学系24は、第2の光源14に近い側から離れる方向に向かって、複数のレンズ16が配列されてなる。詳細には、第2の光学系24は、レンズ16F、レンズ16G、レンズ16H、レンズ16I、およびレンズ16Jが、第2の光源14に近い側から離れる側に向かって、この順に直列に配列されている。 The second optical system 24 has a plurality of lenses 16 arranged in a direction away from the side closer to the second light source 14. Specifically, in the second optical system 24, the lens 16F, the lens 16G, the lens 16H, the lens 16I, and the lens 16J are arranged in series in this order from the side closer to the second light source 14 toward the side away from the second light source 14. ing.

レンズ16Fは、ガラス材料で構成された両面が非球面の両凸レンズである。レンズ16Gは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凹レンズである。レンズ16Hは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凸レンズである。レンズ16Iは、ガラス材料で構成された両面が非球面の両凸レンズである。レンズ16Jは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凸レンズである。レンズ16Iおよびレンズ16Jは、レンズ面で貼り合わされた接合レンズを形成している。 The lens 16F is a biconvex lens made of a glass material and having aspherical surfaces on both sides. The lens 16G is a biconcave lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 16H is a biconvex lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 16I is a biconvex lens made of a glass material and having aspherical surfaces on both sides. The lens 16J is a biconvex lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 16I and the lens 16J form a bonded lens bonded on the lens surface.

第2の光源14は、第2の光学系24の結像面(結像位置)に配置されていればよい。 The second light source 14 may be arranged on the image plane (imaging position) of the second optical system 24.

第1の光学系22と第2の光学系24とは、各々の光軸(第1の光学系22の光軸A1と、第2の光学系24の光軸A2)が直交する方向となるように配置されている。また、第1の光学系22および第2の光学系24は、これらの各々の光軸の交点が、光路分離素子18におけるこれらの光軸に対して45°の角度で配置されたプリズム上となるように配置されている。 The first optical system 22 and the second optical system 24 are in directions in which their respective optical axes (the optical axis A1 of the first optical system 22 and the optical axis A2 of the second optical system 24) are orthogonal to each other. It is arranged like this. Further, in the first optical system 22 and the second optical system 24, the intersection of each of these optical axes is on a prism arranged at an angle of 45 ° with respect to these optical axes in the optical path separation element 18. It is arranged so as to be.

なお、本実施形態では、第1の光源12の光出射面上には、偏光板12Aが設けられている。同様に、第2の光源14の光出射面上には、偏光板14Aが設けられている。偏光板12Aおよび偏光板14Aは、互に異なる偏光成分の光を透過する。例えば、偏光板12Aおよび偏光板14Aは、P偏光またはS偏光した光を透過する。 In this embodiment, the polarizing plate 12A is provided on the light emitting surface of the first light source 12. Similarly, a polarizing plate 14A is provided on the light emitting surface of the second light source 14. The polarizing plate 12A and the polarizing plate 14A transmit light having different polarizing components. For example, the polarizing plate 12A and the polarizing plate 14A transmit P-polarized light or S-polarized light.

本実施形態では、偏光板12Aが第1の光源12からの光をP偏光して第1の光学系22へ透過する場合を一例として説明する。また、本実施形態では、偏光板14Aが第2の光源14からの光をS偏光して第2の光学系24へ透過する場合を一例として説明する。なお、偏光板12AがS偏光し、偏光板14AがP偏光してもよい。 In the present embodiment, a case where the polarizing plate 12A P-polarizes the light from the first light source 12 and transmits it to the first optical system 22 will be described as an example. Further, in the present embodiment, the case where the polarizing plate 14A S-polarizes the light from the second light source 14 and transmits it to the second optical system 24 will be described as an example. The polarizing plate 12A may be S-polarized and the polarizing plate 14A may be P-polarized.

本実施形態では、光路分離素子18は、第1の光源12から偏光板12Aおよび第1の光学系22を介して光路分離素子18に到った光を透過し、第2の光源14から偏光板14Aおよび第2の光学系24を介して光路分離素子18に到った光を第3の光学系26の光軸A0に一致する方向に反射する。 In the present embodiment, the optical path separating element 18 transmits the light that has reached the optical path separating element 18 from the first light source 12 via the polarizing plate 12A and the first optical system 22, and is polarized from the second light source 14. The light that reaches the optical path separation element 18 via the plate 14A and the second optical system 24 is reflected in the direction corresponding to the optical axis A0 of the third optical system 26.

第3の光学系26は、第1の光源12からの光および第2の光源14からの光の双方が通過する光学系である。 The third optical system 26 is an optical system through which both the light from the first light source 12 and the light from the second light source 14 pass.

第3の光学系26は、全体として負のパワーを有する光学系である。詳細には、第3の光学系26は、第1の光源12側から離れる方向に向かって、レンズ16L、およびレンズ16Kがこの順に直列に並んで配置されている。レンズ16Lは、ガラス材料で構成された両面が非球面の負メニスカスレンズである。レンズ16Kは、ガラス材料で構成された両面が球面の負メニスカスレンズである。 The third optical system 26 is an optical system having negative power as a whole. Specifically, in the third optical system 26, the lens 16L and the lens 16K are arranged in series in this order in a direction away from the first light source 12 side. The lens 16L is a negative meniscus lens made of a glass material and having aspherical surfaces on both sides. The lens 16K is a negative meniscus lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides.

本実施形態では、第3の光学系26の光軸A0は第1の光学系22の光軸A1と一致する場合を一例として説明する。また、第3の光学系26の光軸A0は、第2の光学系24の光軸A2に対して光路分離素子18の位置で垂直に交差するものとして説明する。 In the present embodiment, the case where the optical axis A0 of the third optical system 26 coincides with the optical axis A1 of the first optical system 22 will be described as an example. Further, the optical axis A0 of the third optical system 26 will be described as intersecting the optical axis A2 of the second optical system 24 perpendicularly at the position of the optical path separation element 18.

なお、第3の光学系26と光路分離素子18との間には、平行平面板PPが設けられている。平行平面板PPは、光軸A0に対して垂直な平面を有し、ガラス材料の屈折率を有する光学部材である。 A parallel flat plate PP is provided between the third optical system 26 and the optical path separation element 18. The parallel flat plate PP is an optical member having a plane perpendicular to the optical axis A0 and having a refractive index of a glass material.

上述のように構成された照明光学系ユニット10では、第1の光源12からの光は、第1の光学系22および光路分離素子18を介して第3の光学系26に入射し、第3の光学系26を介して受光光学系ユニット30による撮影空間に照射される。一方、第2の光源14からの光は、第2の光学系24および光路分離素子18を介して第3の光学系26へ入射し、第3の光学系26を介して受光光学系ユニット30による撮影空間に照射される。 In the illumination optical system unit 10 configured as described above, the light from the first light source 12 enters the third optical system 26 via the first optical system 22 and the optical path separation element 18, and the third The photographing space by the light receiving optical system unit 30 is irradiated through the optical system 26 of the above. On the other hand, the light from the second light source 14 enters the third optical system 26 via the second optical system 24 and the optical path separation element 18, and the light receiving optical system unit 30 passes through the third optical system 26. The shooting space is illuminated by.

このため、本実施形態の照明光学系ユニット10では、異なる2つの光源(第1の光源12、第2の光源14)から照射された光は、同じ光軸A0とされた状態で撮影空間に照射される。 Therefore, in the illumination optical system unit 10 of the present embodiment, the light emitted from two different light sources (the first light source 12 and the second light source 14) is placed in the photographing space in a state where the same optical axis A0 is set. Be irradiated.

異なる2つの光源(第1の光源12、第2の光源14)からの光を、同じ光軸A0、すなわち同軸とすることで、撮影空間へ高精度且つ大きい光量の光を照射することができる。また、異なる2つの光源(第1の光源12、第2の光源14)からの光を、同じ光軸A0、すなわち同軸とすることで、2つの光源からの光を同じ光軸で照射することができ、照明視差の影響を抑制することができる。 By making the light from two different light sources (the first light source 12 and the second light source 14) the same optical axis A0, that is, coaxial, it is possible to irradiate the shooting space with highly accurate and large amount of light. .. Further, by making the light from two different light sources (the first light source 12 and the second light source 14) have the same optical axis A0, that is, coaxial, the light from the two light sources is irradiated with the same optical axis. It is possible to suppress the influence of illumination disparity.

図3は、受光光学系ユニット30による受光量と測距の誤差との関係の一例を示す図である。上述したように、本実施形態の照明光学系ユニット10は、ToF方式を利用した三次元復元カメラなどに適用される。三次元復元カメラは、受光光学系ユニット30の一例である。受光光学系ユニット30による撮影時の、照明光学系ユニット10からの光のあたり方によって、撮影空間内の被写体の陰の出方、明るさなどが変化する。このため、従来技術では、このような変化する状況下での撮影によって得られた三次元距離データを測距に用いることで、測距に誤差が生じる場合があった。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the amount of light received by the light receiving optical system unit 30 and the distance measurement error. As described above, the illumination optical system unit 10 of the present embodiment is applied to a three-dimensional restoration camera or the like using the ToF method. The three-dimensional restoration camera is an example of the light receiving optical system unit 30. Depending on how the light from the illumination optical system unit 10 hits when the light receiving optical system unit 30 shoots, the shadow appearance, brightness, and the like of the subject in the shooting space change. Therefore, in the prior art, there is a case where an error occurs in the distance measurement by using the three-dimensional distance data obtained by shooting under such a changing situation for the distance measurement.

一方、本実施形態では、照明光学系ユニット10は、異なる2つの光源(第1の光源12、第2の光源14)からの光を、同じ光軸A0とした上で撮影空間に照射する。 On the other hand, in the present embodiment, the illumination optical system unit 10 irradiates the photographing space with light from two different light sources (first light source 12, second light source 14) with the same optical axis A0.

このため、本実施形態の照明光学系ユニット10は、照明視差の影響を抑制することができ、撮影空間へ、照明視差の影響が抑制された高精度な光を照射することができる。 Therefore, the illumination optical system unit 10 of the present embodiment can suppress the influence of the illumination parallax, and can irradiate the photographing space with highly accurate light in which the influence of the illumination parallax is suppressed.

また、第1の光源12および第2の光源14から同じタイミグで光を照射することで、撮影空間への照射光量が単純に倍となる。このため、S/N比の改善を図ることができ、三次元距離データから高精度に距離を導出することが可能となる。 Further, by irradiating light from the first light source 12 and the second light source 14 with the same timing, the amount of irradiation light to the photographing space is simply doubled. Therefore, the S / N ratio can be improved, and the distance can be derived with high accuracy from the three-dimensional distance data.

なお、第1の光源12および第2の光源14は、それぞれ、レーザアレイ素子が円形状に配列されてなることが好ましい。 It is preferable that the laser array elements of the first light source 12 and the second light source 14 are arranged in a circular shape, respectively.

図4Aおよび図4Bは、第1の光源12および第2の光源14のレーザアレイ素子の形状の説明図である。 4A and 4B are explanatory views of the shapes of the laser array elements of the first light source 12 and the second light source 14.

図4Aは、第1の光学系22および第2の光学系24と、第1の光源12および第2の光源14と、の位置関係を示す上面図である。図4Bは、第1の光源12および第2の光源14の光出射面の平面図である。 FIG. 4A is a top view showing the positional relationship between the first optical system 22 and the second optical system 24 and the first light source 12 and the second light source 14. FIG. 4B is a plan view of the light emitting surfaces of the first light source 12 and the second light source 14.

図4Aおよび図4Bに示すように、第1の光源12および第2の光源14の各々を構成するレーザアレイ素子は、光出射面の二次元平面に沿って、円形状、または半径の異なる複数の円環を同心円状に配置した構成、であることが好ましい。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the laser array elements constituting each of the first light source 12 and the second light source 14 have a circular shape or a plurality of different radii along the two-dimensional plane of the light emitting surface. It is preferable that the ring is arranged concentrically.

レーザアレイ素子の配置数は、数が多くなるほど電力および発熱を伴う。このため、照明光学系20で導光不可能な領域に、レーザ素子を配置することは好ましくない。このため、第1の光源12および第2の光源14は、広角レンズまたは魚眼レンズである照明光学系20に合わせて、円形状、または半径の異なる複数の円環を同心円状に配置した構成、であることが好ましい。 As the number of laser array elements arranged increases, power and heat generation are accompanied. Therefore, it is not preferable to arrange the laser element in a region where light cannot be guided by the illumination optical system 20. Therefore, the first light source 12 and the second light source 14 have a configuration in which a plurality of rings having a circular shape or different radii are arranged concentrically according to the illumination optical system 20 which is a wide-angle lens or a fisheye lens. It is preferable to have.

また、この場合、第1の光源12および第2の光源14の各々に対応する光学系の有効像高以上の領域に、レーザアレイ素子が分布して成ることが好ましい。第1の光源12に対応する光学系とは、第1の光源12からの光が通過する光学系であり、第1の光学系22および第3の光学系26を含む光学系である(図2も参照)。第2の光源14に対応する光学系とは、第2の光源14からの光が通過する光学系であり、第2の光学系24および第3の光学系26を含む光学系である(図2も参照)。 Further, in this case, it is preferable that the laser array elements are distributed in a region equal to or higher than the effective image height of the optical system corresponding to each of the first light source 12 and the second light source 14. The optical system corresponding to the first light source 12 is an optical system through which the light from the first light source 12 passes, and is an optical system including the first optical system 22 and the third optical system 26 (FIG. 6). See also 2). The optical system corresponding to the second light source 14 is an optical system through which the light from the second light source 14 passes, and is an optical system including the second optical system 24 and the third optical system 26 (FIG. 6). See also 2).

広角レンズまたは魚眼レンズである照明光学系20に合わせて、第1の光源12および第2の光源14のレーザアレイ素子を円形状または複数の円環を同心円状に配置した構成とすることで、広範囲に光を照射可能な照明光学系20の有効像高は、樽型歪みの影響で円形状になると考えられる。このため、第1の光源12および第2の光源14の各々を構成するレーザアレイ素子は、照明光学系20の有効像高以上の領域に分布して成ることが好ましい。 A wide range of laser array elements of the first light source 12 and the second light source 14 are arranged in a circular shape or a plurality of circular rings concentrically according to the illumination optical system 20 which is a wide-angle lens or a fisheye lens. It is considered that the effective image height of the illumination optical system 20 capable of irradiating light is circular due to the influence of barrel distortion. Therefore, it is preferable that the laser array elements constituting each of the first light source 12 and the second light source 14 are distributed in a region equal to or higher than the effective image height of the illumination optical system 20.

また、第1の光源12および第2の光源14の各々の発光角は、それぞれ、対応する光学系の光軸から離れるほど狭い発光角であることが好ましい。 Further, it is preferable that the emission angles of the first light source 12 and the second light source 14 are narrower as they move away from the optical axis of the corresponding optical system.

具体的には、第1の光源12および第2の光源14を構成するレーザアレイ素子が、半径の異なる複数の円環が同心円状に配置された構成であると想定する。この場合、より半径の小さい(より中心に近い)円環を構成するレーザアレイ素子であるほど中心に対する発光角が大きく、より半径の大きい(より外側の)円環を構成するレーザアレイ素子であるほど、中心に対して狭い発光角となるように、配置すればよい。中心とは、同心円状とされた複数の円環の円中心である。例えば、上記複数の円環の内、最も半径の小さい円環を構成するレーザアレイ素子の中心に対する発光角を約30degとし、最も半径の大きい円環を構成するレーザアレイ素子の中心に対する発光角を約20degとすればよい。 Specifically, it is assumed that the laser array elements constituting the first light source 12 and the second light source 14 have a configuration in which a plurality of rings having different radii are arranged concentrically. In this case, the laser array element forming the ring having a smaller radius (closer to the center) has a larger emission angle with respect to the center, and the laser array element forming the ring having a larger radius (outer). It may be arranged so that the emission angle is narrower with respect to the center. The center is the center of a plurality of concentric circles. For example, among the plurality of rings, the emission angle with respect to the center of the laser array element forming the ring having the smallest radius is set to about 30 deg, and the emission angle with respect to the center of the laser array element forming the ring having the largest radius is set to about 30 deg. It may be about 20 deg.

第1の光源12および第2の光源14の各々の発光角が、それぞれ、対応する光学系の光軸から離れるほど狭い発光角であると、撮影空間の周辺部の光量低下を抑制、測距可能領域の低下の抑制、および、誤差の抑制などを図ることができる。 When the emission angles of the first light source 12 and the second light source 14 are narrow enough to be far from the optical axis of the corresponding optical system, the decrease in the amount of light in the peripheral portion of the photographing space is suppressed and the distance measurement is performed. It is possible to suppress a decrease in the possible region and suppress an error.

なお、上記では、第1の光源12および第2の光源14は、偏光板12Aおよび偏光板14Aによって、互いに異なる偏光成分の光を照射する形態を一例として説明した。しかし、第1の光源12および第2の光源14は、互いに異なる波長の光を発光してもよい。 In the above description, the first light source 12 and the second light source 14 are described as an example in which the polarizing plate 12A and the polarizing plate 14A irradiate light having different polarization components from each other. However, the first light source 12 and the second light source 14 may emit light having different wavelengths from each other.

例えば、光路分離素子18として、特定の波長以上の光を透過し、該特定の波長未満の光を反射する光路分離素子18を用いると想定する。この場合、第1の光源12として、特定の波長以上の光を発光する第1の光源12を用い、第2の光源14として、特定の波長未満の光を発光する第2の光源14を用いればよい。なお、特定の波長未満の光を発光する第1の光源12を用い、特定の波長以上の光を発光する第2の光源14を用いてもよい。 For example, it is assumed that the optical path separation element 18 is used as the optical path separation element 18 that transmits light having a specific wavelength or higher and reflects light having a wavelength lower than the specific wavelength. In this case, the first light source 12 that emits light of a specific wavelength or higher is used as the first light source 12, and the second light source 14 that emits light of a specific wavelength or less is used as the second light source 14. Just do it. A first light source 12 that emits light of a specific wavelength or less may be used, and a second light source 14 that emits light of a specific wavelength or more may be used.

具体的には、例えば、光路分離素子18として、赤外反射コート(IRC)を用いたと想定する。図5は、この場合の光路分離素子18の分光分布の一例を示す図である。この場合、例えば、可視光を発光する第1の光源12と、赤外光を発光する第2の光源14と、を用いればよい。 Specifically, for example, it is assumed that an infrared reflection coat (IRC) is used as the optical path separation element 18. FIG. 5 is a diagram showing an example of the spectral distribution of the optical path separation element 18 in this case. In this case, for example, a first light source 12 that emits visible light and a second light source 14 that emits infrared light may be used.

このように、第1の光源12および第2の光源14を、互いに異なる波長の光を発光する光源とすることで、受光光学系ユニット30は、2つの異なる波長の光を照射された撮影空間を撮影することができる。 In this way, by using the first light source 12 and the second light source 14 as light sources that emit light of different wavelengths, the light receiving optical system unit 30 is a photographing space irradiated with light of two different wavelengths. Can be photographed.

図2に戻り説明を続ける。なお、第1の光源12および第2の光源14は、同じタイミングで発光してもよいし、異なるタイミングで発光してもよい。 Return to FIG. 2 and continue the explanation. The first light source 12 and the second light source 14 may emit light at the same timing, or may emit light at different timings.

詳細には、第1の光源12および第2の光源14は、各々、同時に駆動してもよいし、別々に駆動してもよい。第1の光源12と第2の光源14とが同時に駆動して同じタイミングで発光することで、撮影空間に照射される光の光量を増加させることができる。一方、第1の光源12と第2の光源14とが別々に駆動して異なるタイミングで発光することで、電源容量を最小限とした構成の測距装置1とすることができる。 Specifically, the first light source 12 and the second light source 14 may be driven simultaneously or separately. By driving the first light source 12 and the second light source 14 at the same time and emitting light at the same timing, the amount of light emitted to the photographing space can be increased. On the other hand, since the first light source 12 and the second light source 14 are driven separately and emit light at different timings, the distance measuring device 1 having a configuration in which the power supply capacity is minimized can be obtained.

また、第1の光源12および第2の光源14を、互いに異なる波長の光を発光する光源とし、且つ、第1の光源12と第2の光源14とが異なるタイミングで発光する構成としてもよい。この場合、受光光学系ユニット30では、可視光の照射時に画像を撮影し、赤外光の照射時に測距を行う、といった異なる処理を実行することが可能である。 Further, the first light source 12 and the second light source 14 may be light sources that emit light having different wavelengths from each other, and the first light source 12 and the second light source 14 may emit light at different timings. .. In this case, the light receiving optical system unit 30 can perform different processes such as taking an image when irradiating visible light and performing distance measurement when irradiating infrared light.

図1に戻り説明を続ける。上述したように、受光光学系ユニット30は、ToF方式を利用した三次元復元カメラであればよい。なお、受光光学系ユニット30は、照明光学系ユニット10と同様の構成であることが好ましい。 The explanation will be continued by returning to FIG. As described above, the light receiving optical system unit 30 may be a three-dimensional restoration camera using the ToF method. The light receiving optical system unit 30 preferably has the same configuration as the illumination optical system unit 10.

詳細には、受光光学系ユニット30は、受光光学系40を有する。受光光学系40は、第1の受光素子32と、第2の受光素子34と、複数のレンズ36と、第2の光路分離素子38と、を有する。 Specifically, the light receiving optical system unit 30 has a light receiving optical system 40. The light receiving optical system 40 includes a first light receiving element 32, a second light receiving element 34, a plurality of lenses 36, and a second optical path separating element 38.

第1の受光素子32および第2の受光素子34は、イメージセンサである。第1の受光素子32および第2の受光素子34は、受光光学系ユニット30に入射した光を電気信号に変換することにより被写体を撮像して画像を生成する。第1の受光素子32および第2の受光素子34は、例えば、CCD(Charge−Coupled Device)センサまたはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等の固体撮像素子で実現される。 The first light receiving element 32 and the second light receiving element 34 are image sensors. The first light receiving element 32 and the second light receiving element 34 take an image of the subject and generate an image by converting the light incident on the light receiving optical system unit 30 into an electric signal. The first light receiving element 32 and the second light receiving element 34 are realized by a solid-state image sensor such as a CCD (Charge-Coupled Device) sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor, for example.

第2の光路分離素子38は、入射光の一部を透過し、一部を反射するビームスプリット構造である。 The second optical path separation element 38 has a beam split structure that transmits a part of the incident light and reflects a part of the incident light.

受光光学系40は、180度を超える画角に対応した広角レンズ(いわゆる、魚眼レンズ)である。受光光学系40は、第4の光学系42と、第5の光学系44と、第6の光学系46と、を有する。 The light receiving optical system 40 is a wide-angle lens (so-called fisheye lens) corresponding to an angle of view exceeding 180 degrees. The light receiving optical system 40 includes a fourth optical system 42, a fifth optical system 44, and a sixth optical system 46.

第4の光学系42は、第1の受光素子32へ到る光のみが通過する光学系である。第5の光学系44は、第2の受光素子34へ到る光のみが通過する光学系である。第6の光学系46は、第1の受光素子32および第2の受光素子34の双方へ到る光が通過する光学系である。すなわち、第6の光学系46に入射した光は、第2の光路分離素子38で分割されて、第4の光学系42を介して第1の受光素子32へ到ると共に、第5の光学系44を介して第2の受光素子34へ到る。 The fourth optical system 42 is an optical system through which only the light reaching the first light receiving element 32 passes. The fifth optical system 44 is an optical system through which only the light reaching the second light receiving element 34 passes. The sixth optical system 46 is an optical system through which light reaching both the first light receiving element 32 and the second light receiving element 34 passes. That is, the light incident on the sixth optical system 46 is divided by the second optical path separation element 38, reaches the first light receiving element 32 via the fourth optical system 42, and is the fifth optical device. It reaches the second light receiving element 34 via the system 44.

第4の光学系42および第5の光学系44は、各々、全体として正のパワーを有する光学系である。また、第4の光学系42および第5の光学系44は、各々、ストレート光学系を構成している。 The fourth optical system 42 and the fifth optical system 44 are optical systems having positive power as a whole. Further, the fourth optical system 42 and the fifth optical system 44 each constitute a straight optical system.

詳細には、第4の光学系42は、第1の受光素子32に近い側から離れる方向に向かって、複数のレンズ36が配列されてなる。詳細には、第4の光学系42は、レンズ36A、レンズ36B、レンズ36C、レンズ36D、およびレンズ36Eが、第1の受光素子32に近い側から離れる側に向かって、この順に直列に配列されている。 Specifically, the fourth optical system 42 has a plurality of lenses 36 arranged in a direction away from the side closer to the first light receiving element 32. Specifically, in the fourth optical system 42, the lens 36A, the lens 36B, the lens 36C, the lens 36D, and the lens 36E are arranged in series in this order from the side closer to the first light receiving element 32 toward the side away from the first light receiving element 32. Has been done.

レンズ36Aは、ガラス材料で構成された両面が非球面の両凸レンズである。レンズ36Bは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凹レンズである。レンズ36Cは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凸レンズである。レンズ36Dは、ガラス材料で構成された両面が非球面の両凸レンズである。レンズ36Eは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凸レンズである。レンズ36Dおよびレンズ36Eは、レンズ面で貼り合わされた接合レンズを形成している。 The lens 36A is a biconvex lens made of a glass material and having aspherical surfaces on both sides. The lens 36B is a biconcave lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 36C is a biconvex lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 36D is a biconvex lens made of a glass material and having aspherical surfaces on both sides. The lens 36E is a biconvex lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 36D and the lens 36E form a bonded lens bonded on the lens surface.

第1の受光素子32は、第4の光学系42の結像面(結像位置)に配置されていればよい。 The first light receiving element 32 may be arranged on the imaging surface (imaging position) of the fourth optical system 42.

第5の光学系44は、第2の受光素子34に近い側から離れる方向に向かって、複数のレンズ36が配列されてなる。詳細には、第5の光学系44は、レンズ36F、レンズ36G、レンズ36H、レンズ36I、およびレンズ36Jが、第2の受光素子34に近い側から離れる側に向かって、この順に直列に配列されている。 The fifth optical system 44 is formed by arranging a plurality of lenses 36 in a direction away from the side closer to the second light receiving element 34. Specifically, in the fifth optical system 44, the lens 36F, the lens 36G, the lens 36H, the lens 36I, and the lens 36J are arranged in series in this order from the side closer to the second light receiving element 34 toward the side away from the second light receiving element 34. Has been done.

レンズ36Fは、ガラス材料で構成された両面が非球面の両凸レンズである。レンズ36Gは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凹レンズである。レンズ36Hは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凸レンズである。レンズ36Iは、ガラス材料で構成された両面が非球面の両凸レンズである。レンズ36Jは、ガラス材料で構成された両面が球面の両凸レンズである。レンズ36Iおよびレンズ36Jは、レンズ面で貼り合わされた接合レンズを形成している。 The lens 36F is a biconvex lens made of a glass material and having aspherical surfaces on both sides. The lens 36G is a biconcave lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 36H is a biconvex lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 36I is a biconvex lens made of a glass material and having aspherical surfaces on both sides. The lens 36J is a biconvex lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides. The lens 36I and the lens 36J form a bonded lens bonded on the lens surface.

第2の受光素子34は、第5の光学系44の結像面(結像位置)に配置されていればよい。 The second light receiving element 34 may be arranged on the imaging surface (imaging position) of the fifth optical system 44.

第4の光学系42と第5の光学系44とは、各々の光軸が直交する方向となるように配置されている。また、第4の光学系42および第5の光学系44は、これらの各々の光軸の交点が、第2の光路分離素子38におけるこれらの光軸に対して45°の角度で配置されたプリズム上となるように配置されている。 The fourth optical system 42 and the fifth optical system 44 are arranged so that their optical axes are orthogonal to each other. Further, in the fourth optical system 42 and the fifth optical system 44, the intersections of their respective optical axes are arranged at an angle of 45 ° with respect to these optical axes in the second optical path separation element 38. It is arranged so as to be on the prism.

本実施形態では、第2の光路分離素子38は、第6の光学系46に入射した光を2つに分離し、一方の光を第5の光学系44へ導き、他方の光を第4の光学系42へ導く。 In the present embodiment, the second optical path separation element 38 separates the light incident on the sixth optical system 46 into two, guides one light to the fifth optical system 44, and guides the other light to the fourth optical system 44. It leads to the optical system 42 of.

第6の光学系46は、第1の受光素子32への光および第2の受光素子34への光の双方が通過する光学系である。 The sixth optical system 46 is an optical system through which both the light to the first light receiving element 32 and the light to the second light receiving element 34 pass.

第6の光学系46は、全体として負のパワーを有する光学系である。詳細には、第6の光学系46は、第1の受光素子32側から離れる方向に向かって、レンズ36L、およびレンズ36Kがこの順に直列に並んで配置されている。レンズ36Lは、ガラス材料で構成された両面が非球面の負メニスカスレンズである。レンズ36Kは、ガラス材料で構成された両面が球面の負メニスカスレンズである。 The sixth optical system 46 is an optical system having negative power as a whole. Specifically, in the sixth optical system 46, the lens 36L and the lens 36K are arranged in series in this order in a direction away from the first light receiving element 32 side. The lens 36L is a negative meniscus lens made of a glass material and having aspherical surfaces on both sides. The lens 36K is a negative meniscus lens made of a glass material and having spherical surfaces on both sides.

本実施形態では、第6の光学系46の光軸は第4の光学系42の光軸と一致する場合を一例として説明する。また、第6の光学系46の光軸は、第5の光学系44の光軸に対して第2の光路分離素子38の位置で垂直に交差するものとして説明する。 In the present embodiment, the case where the optical axis of the sixth optical system 46 coincides with the optical axis of the fourth optical system 42 will be described as an example. Further, the optical axis of the sixth optical system 46 will be described as intersecting the optical axis of the fifth optical system 44 at the position of the second optical path separating element 38.

なお、第6の光学系46と第2の光路分離素子38との間には、平行平面板PPが設けられている。平行平面板PPは、第6の光学系46の光軸に対して垂直な平面を有し、ガラス材料の屈折率を有する光学部材である。 A parallel flat plate PP is provided between the sixth optical system 46 and the second optical path separation element 38. The parallel flat plate PP is an optical member having a plane perpendicular to the optical axis of the sixth optical system 46 and having a refractive index of a glass material.

上述のように構成された受光光学系ユニット30では、第1の受光素子32への光は、第6の光学系46、第2の光路分離素子38、および第4の光学系42を介して第1の受光素子32に入射する。一方、第2の受光素子34への光は、第6の光学系46、第2の光路分離素子38、および第5の光学系44を介して第2の受光素子34に入射する。 In the light receiving optical system unit 30 configured as described above, the light to the first light receiving element 32 passes through the sixth optical system 46, the second optical path separation element 38, and the fourth optical system 42. It is incident on the first light receiving element 32. On the other hand, the light to the second light receiving element 34 enters the second light receiving element 34 via the sixth optical system 46, the second optical path separating element 38, and the fifth optical system 44.

このように、受光光学系ユニット30を、照明光学系ユニット10と同様の構成とすることで、受光光学系ユニット30と照明光学系ユニット10とで共通した部品を用いる事が可能となる。このため、測距装置1の製造工程の簡略化、コストダウン、などを図ることができる。 By forming the light receiving optical system unit 30 in the same configuration as the illumination optical system unit 10 in this way, it is possible to use common parts in the light receiving optical system unit 30 and the illumination optical system unit 10. Therefore, it is possible to simplify the manufacturing process of the distance measuring device 1 and reduce the cost.

以上説明したように、本実施形態の測距装置1は、照明光学系ユニット10と、受光光学系ユニット30と、を有する。照明光学系ユニット10は、第1の光源12と、第2の光源14と、複数のレンズ16と、光路分離素子18と、を有する。照明光学系20は、第1の光源12からの光のみが通過する第1の光学系22と、第2の光源14からの光のみが通過する第2の光学系24と、第1の光源12からの光および第2の光源14の光が通過する第3の光学系26と、を有する。第1の光源12からの光は、第1の光学系22および光路分離素子18を介して第3の光学系26に入射し、第2の光源14からの光は、第2の光学系24および光路分離素子18を介して第3の光学系26に入射する。 As described above, the distance measuring device 1 of the present embodiment includes an illumination optical system unit 10 and a light receiving optical system unit 30. The illumination optical system unit 10 includes a first light source 12, a second light source 14, a plurality of lenses 16, and an optical path separation element 18. The illumination optical system 20 includes a first optical system 22 through which only the light from the first light source 12 passes, a second optical system 24 through which only the light from the second light source 14 passes, and a first light source. It has a third optical system 26 through which the light from 12 and the light of the second light source 14 pass. The light from the first light source 12 enters the third optical system 26 via the first optical system 22 and the optical path separation element 18, and the light from the second light source 14 is the second optical system 24. And, it is incident on the third optical system 26 via the optical path separation element 18.

このため、本実施形態の測距装置1では、異なる2つの光源(第1の光源12、第2の光源14)からの光を、同じ光軸で撮影空間に照射することができ、照明視差の影響を抑制することができる。また、測距装置1では、異なる2つの光源(第1の光源12、第2の光源14)からの光を同軸として照射することで、測距装置1の大規模化を抑制することができる。 Therefore, in the distance measuring device 1 of the present embodiment, light from two different light sources (first light source 12 and second light source 14) can be applied to the photographing space with the same optical axis, and the illumination parallax can be obtained. The influence of can be suppressed. Further, in the distance measuring device 1, it is possible to suppress the scale-up of the distance measuring device 1 by irradiating the light from two different light sources (the first light source 12 and the second light source 14) coaxially. ..

従って、本実施形態の測距装置1は、広範囲および高精度な距離計測をより小規模な構成で実現可能とすることができる。 Therefore, the distance measuring device 1 of the present embodiment can realize a wide range and highly accurate distance measurement with a smaller configuration.

1 測距装置
10 照明光学系ユニット
12 第1の光源
14 第2の光源
16 レンズ
18 光路分離素子
20 照明光学系
22 第1の光学系
24 第2の光学系
26 第3の光学系
30 受光光学系ユニット
32 第1の受光素子
34 第2の受光素子
36 レンズ
38 第2の光路分離素子
40 受光光学系
42 第4の光学系
44 第5の光学系
46 第6の光学系
1 Distance measuring device 10 Illumination optical system unit 12 First light source 14 Second light source 16 Lens 18 Optical path separation element 20 Illumination optical system 22 First optical system 24 Second optical system 26 Third optical system 30 Light receiving optics System unit 32 First light receiving element 34 Second light receiving element 36 Lens 38 Second optical path separation element 40 Light receiving optical system 42 Fourth optical system 44 Fifth optical system 46 Sixth optical system

特許第3827912号公報Japanese Patent No. 3827912 特許第5483027号公報Japanese Patent No. 5483027 特許第5011528号公報Japanese Patent No. 501528

Claims (8)

照明光学系ユニットと、受光光学系ユニットと、を有する測距装置であって、
前記照明光学系ユニットは、
第1の光源と、第2の光源と、複数のレンズと、光路分離素子と、を有する照明光学系を有し、
前記照明光学系は、
前記第1の光源からの光のみが通過する第1の光学系と、
前記第2の光源からの光のみが通過する第2の光学系と、
前記第1の光源からの光および前記第2の光源からの光が通過する第3の光学系と、を有し、
前記第1の光源からの光は、前記第1の光学系および前記光路分離素子を介して前記第3の光学系に入射し、
前記第2の光源からの光は、前記第2の光学系および前記光路分離素子を介して前記第3の光学系に入射する、
ことを特徴とする測距装置。
A distance measuring device having an illumination optical system unit and a light receiving optical system unit.
The illumination optical system unit is
It has an illumination optical system having a first light source, a second light source, a plurality of lenses, and an optical path separating element.
The illumination optical system is
The first optical system through which only the light from the first light source passes, and
A second optical system through which only light from the second light source passes, and
It has a third optical system through which the light from the first light source and the light from the second light source pass.
The light from the first light source enters the third optical system via the first optical system and the optical path separation element, and then enters the third optical system.
The light from the second light source enters the third optical system via the second optical system and the optical path separating element.
A distance measuring device characterized by this.
前記第1の光源および前記第2の光源は、レーザアレイ素子であり、
前記第1の光源および前記第2の光源の各々に対応する光学系の有効像高以上の領域に前記レーザアレイ素子が分布してなる、
ことを特徴とする請求項1に記載の測距装置。
The first light source and the second light source are laser array elements.
The laser array elements are distributed in a region equal to or higher than the effective image height of the optical system corresponding to each of the first light source and the second light source.
The distance measuring device according to claim 1.
前記第1の光源および前記第2の光源は、それぞれ、前記レーザアレイ素子が、円形状に配列または半径の異なる複数の円環を同心円状に配置した構成である、
ことを特徴とする請求項2に記載の測距装置。
Each of the first light source and the second light source has a configuration in which the laser array element is arranged in a circle or a plurality of rings having different radii are arranged concentrically.
2. The distance measuring device according to claim 2.
前記第1の光源および前記第2の光源の発光角は、それぞれ、対応する光学系の光軸から離れるほど狭い発光角である、
ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の測距装置。
The emission angles of the first light source and the second light source are narrower as they move away from the optical axis of the corresponding optical system, respectively.
The distance measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the distance measuring device is characterized by the above.
前記第1の光源および前記第2の光源は、互いに異なる波長の光を発光する、
請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の測距装置。
The first light source and the second light source emit light having different wavelengths from each other.
The distance measuring device according to any one of claims 1 to 4.
前記第1の光源および前記第2の光源は、同じタイミングで発光する、
請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の測距装置。
The first light source and the second light source emit light at the same timing.
The distance measuring device according to any one of claims 1 to 5.
前記第1の光源および前記第2の光源は、異なるタイミングで発光する、
請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の測距装置。
The first light source and the second light source emit light at different timings.
The distance measuring device according to any one of claims 1 to 5.
前記受光光学系ユニットは、
第1の受光素子および第2の受光素子と、複数のレンズと、第2の光路分離素子と、を有する受光光学系を有し、
前記受光光学系は、
前記第1の受光素子への光のみが通過する第4の光学系と、
前記第2の受光素子への光のみが通過する第5の光学系と、
前記第1の受光素子への光および前記第2の受光素子への光の双方が通過する第6の光学系と、を有し、
前記第1の受光素子への光は、前記第6の光学系、前記第2の光路分離素子、および前記第4の光学系を介して前記第1の受光素子に入射し、
前記第2の受光素子への光は、前記第6の光学系、前記第2の光路分離素子、および前記第5の光学系を介して前記第2の受光素子に入射する、
請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の測距装置。
The light receiving optical system unit is
It has a light receiving optical system having a first light receiving element, a second light receiving element, a plurality of lenses, and a second optical path separating element.
The light receiving optical system is
A fourth optical system through which only light passes through the first light receiving element, and
A fifth optical system through which only light passes through the second light receiving element, and
It has a sixth optical system through which both the light to the first light receiving element and the light to the second light receiving element pass.
The light to the first light receiving element is incident on the first light receiving element via the sixth optical system, the second optical path separation element, and the fourth optical system.
The light to the second light receiving element is incident on the second light receiving element via the sixth optical system, the second optical path separation element, and the fifth optical system.
The distance measuring device according to any one of claims 1 to 7.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024048346A1 (en) * 2022-08-30 2024-03-07 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Object recognition system, object recognition device, and object recognition method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11508359A (en) * 1995-06-22 1999-07-21 3ディブイ・システムズ・リミテッド Improved optical ranging camera
JP2000088566A (en) * 1998-09-02 2000-03-31 Leica Geosystems Ag Optical range finder
US20170059858A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 Rockwell Automation Technologies, Inc. Modular lens for extremely wide field of view
US20180106901A1 (en) * 2016-10-19 2018-04-19 Robert Bosch Gmbh Lidar sensor for detecting an object
US20190137611A1 (en) * 2017-11-03 2019-05-09 Innovative Micro Technology Scanning optical beam source
JP2019516101A (en) * 2016-04-22 2019-06-13 オプシス テック リミテッド Multi-wavelength LIDAR system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11508359A (en) * 1995-06-22 1999-07-21 3ディブイ・システムズ・リミテッド Improved optical ranging camera
JP2000088566A (en) * 1998-09-02 2000-03-31 Leica Geosystems Ag Optical range finder
US20170059858A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 Rockwell Automation Technologies, Inc. Modular lens for extremely wide field of view
JP2019516101A (en) * 2016-04-22 2019-06-13 オプシス テック リミテッド Multi-wavelength LIDAR system
US20180106901A1 (en) * 2016-10-19 2018-04-19 Robert Bosch Gmbh Lidar sensor for detecting an object
US20190137611A1 (en) * 2017-11-03 2019-05-09 Innovative Micro Technology Scanning optical beam source

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024048346A1 (en) * 2022-08-30 2024-03-07 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Object recognition system, object recognition device, and object recognition method

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