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公開番号2025113542
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2024007754
出願日2024-01-23
発明の名称投光装置、投受光装置及び測距システム
出願人株式会社リコー
代理人インフォート弁理士法人
主分類G01S 7/484 20060101AFI20250728BHJP(測定;試験)
要約【課題】0次光が背景に映り込んで悪影響を与えることを低減する投光装置、投受光装置及び測距システムを提供する。
【解決手段】投光装置は、照射光を発する光源と、照射光をパターン光に変換する回折光学素子とを有する。光源と回折光学素子は、パターン光が、互いに異なる位置の±1次光以上の複数の光成分を含み、0次光の位置する領域のうちの第1領域に複数の光成分のうちの第1の光成分が重なり且つ複数の光成分のうちの第2の光成分が重ならず、0次光の位置する領域のうちの第1領域と異なる第2領域に第1の光成分が重ならず且つ第2の光成分が重なるように構成される。あるいは、光源と回折光学素子は、パターン光が、互いに異なる位置の±1次光以上の複数の光成分を含み、0次光の位置する領域に、複数の光成分のうちの±1次光の光成分が重なり且つ複数の光成分のうちの±1次よりも大きい次数の光成分が重ならない領域を含むように構成される。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
照射光を発する光源と、
前記照射光をパターン光に変換する回折光学素子と、
を有し、
前記光源と前記回折光学素子は、
前記パターン光が、互いに異なる位置の±１次光以上の複数の光成分を含み、０次光の位置する領域のうちの第１領域に前記複数の光成分のうちの第１の光成分が重なり且つ前記複数の光成分のうちの第２の光成分が重ならず、０次光の位置する領域のうちの前記第１領域と異なる第２領域に前記第１の光成分が重ならず且つ前記第２の光成分が重なるように構成される、
ことを特徴とする投光装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
照射光を発する光源と、
前記照射光をパターン光に変換する回折光学素子と、
を有し、
前記光源と前記回折光学素子は、
前記パターン光が、互いに異なる位置の±１次光以上の複数の光成分を含み、０次光の位置する領域に、前記複数の光成分のうちの±１次光の光成分が重なり且つ前記複数の光成分のうちの±１次よりも大きい次数の光成分が重ならない領域を含むように構成される、
ことを特徴とする投光装置。
【請求項３】
前記光源と前記回折光学素子は、
前記複数の光成分が＋１次光の光成分及び－１次光の光成分を含み、前記０次光の位置する領域の少なくとも一部に前記＋１次光の光成分の一部及び前記－１次光の光成分の一部が重なるように構成される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投光装置。
【請求項４】
前記光源は、前記照射光として、縦方向の分割数をａ（ａは正の整数）、横方向の分割数をｂ（ｂは正の整数）とした複数の照射光を発し、
前記回折光学素子は、前記複数の照射光の各々を、縦方向の分割数をＭ（Ｍは正の整数）、横方向の分割数をＮ（Ｎは正の整数）として分割することにより、前記パターン光に変換する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投光装置。
【請求項５】
前記回折光学素子による縦方向の分割数Мと横方向の分割数Ｎがともに奇数である、
ことを特徴とする請求項４に記載の投光装置。
【請求項６】
前記回折光学素子による縦方向の分割数Мが奇数であり、前記回折光学素子による横方向の分割数Ｎが偶数であり、且つ、前記光源による横方向の分割数ｂが偶数である、
ことを特徴とする請求項４に記載の投光装置。
【請求項７】
前記回折光学素子による縦方向の分割数Мが偶数であり、前記回折光学素子による横方向の分割数Ｎが奇数であり、且つ、前記光源による縦方向の分割数ａが偶数である、
ことを特徴とする請求項４に記載の投光装置。
【請求項８】
前記回折光学素子による縦方向の分割数Мと横方向の分割数Ｎがともに偶数であり、且つ、前記光源による縦方向の分割数ａと横方向の分割数ｂがともに奇数である、
ことを特徴とする請求項４に記載の投光装置。
【請求項９】
前記回折光学素子による縦方向の分割数Мと横方向の分割数Ｎがともに偶数であり、且つ、前記光源による縦方向の分割数ａと横方向の分割数ｂがともに偶数である、
ことを特徴とする請求項４に記載の投光装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の投光装置と、
前記パターン光が投光された対象物からの反射光を受光する受光部と、
前記光源及び前記受光部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする投受光装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光装置、投受光装置及び測距システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、レーザ光源と、回折光学素子とを有するパターンプロジェクタが記載されている。レーザ光源は、複数のレーザ発光部を有し、複数のレーザ発光部が配列されている。回折光学素子は、夫々のレーザ発光部からの照射光を離散した複数の孤立光からなる孤立光パターンに変換する。孤立光パターンは、夫々のレーザ発光部からの照射光が重なった多重孤立光を含む。多重孤立光を照射面から見たときに、多重孤立光を形成する複数の照射光の見込み角が互いに異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０６５２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者の鋭意研究によると、特許文献１のパターンプロジェクタを含んだ従来技術は、孤立光パターンに存在する各次数、すなわち、０次光、１次光、２次光、・・・のうちの０次光がバックグラウンドに映り込んで悪影響を与えるおそれを低減するという観点において、改良の余地がある。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、０次光がバックグラウンドに映り込んで悪影響を与えるおそれを低減することができる投光装置、投受光装置及び測距システムを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の投光装置は、一態様では、照射光を発する光源と、前記照射光をパターン光に変換する回折光学素子と、を有し、前記光源と前記回折光学素子は、前記パターン光が、互いに異なる位置の±１次光以上の複数の光成分を含み、０次光の位置する領域のうちの第１領域に前記複数の光成分のうちの第１の光成分が重なり且つ前記複数の光成分のうちの第２の光成分が重ならず（互いに異なる位置となり）、０次光の位置する領域のうちの前記第１領域と異なる第２領域に前記第１の光成分が重ならず（互いに異なる位置となり）且つ前記第２の光成分が重なるように構成される、ことを特徴とする。
【０００７】
本実施形態の投光装置は、別態様では、照射光を発する光源と、前記照射光をパターン光に変換する回折光学素子と、を有し、前記光源と前記回折光学素子は、前記パターン光が、互いに異なる位置の±１次光以上の複数の光成分を含み、０次光の位置する領域に、前記複数の光成分のうちの±１次光の光成分が重なり且つ前記複数の光成分のうちの±１次よりも大きい次数の光成分が重ならない（互いに異なる位置となる）領域を含むように構成される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、０次光がバックグラウンドに映り込んで悪影響を与えるおそれを低減することができる投光装置、投受光装置及び測距システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
測距システムの構成の一例を示すブロック図である。
投受光部の構成の一例を示すブロック図である。
投受光装置によるＴｏＦ撮影の一例を説明する図である。
ＴｏＦセンサにおける反射光の受光タイミングの一例を示す図である。
光源及びＤＯＥの配列性の基本構造の一例を示す図である。
ＤＯＥによる縦方向の分割数と横方向の分割数、及び、光源による縦方向の分割数と横方向の分割数の組み合わせを規定したテーブルである。
ＤＯＥ分割数が奇数の場合におけるＤＯＥの回折による光線分割の一例を示す図である。
ＤＯＥ分割数が偶数の場合におけるＤＯＥの回折による光線分割の一例を示す図である。
２次元回折格子定数を持つＤＯＥを使用したときの単一レーザ光の分割パターンの一例を示す図である。
２次元回折格子定数を持つＤＯＥを使用したときの複数レーザ光の分割パターンの一例を示す図である。
ＤＯＥによる縦方向の分割数と横方向の分割数がともに奇数の場合の類型１に対応する図である。
ＤＯＥによる縦方向の分割数Мが奇数、横方向の分割数Ｎが偶数の場合の比較例である。
ＤＯＥによる縦方向の分割数Мが奇数、横方向の分割数Ｎが偶数の場合の類型２に対応する図である。
ＤＯＥによる縦方向の分割数Мが偶数、横方向の分割数Ｎが偶数の場合の比較例である。
ＤＯＥによる縦方向の分割数Мが偶数、横方向の分割数Ｎが偶数の場合の類型５に対応する図である。
ＤＯＥによる縦方向の分割数Мが偶数、横方向の分割数Ｎが偶数の場合の類型４に対応する図である。
投受光装置の各光学要素の他の配置例を示す図である。
三次元形状生成システムの構成を示すブロック図である。
測距システムを携帯情報端末に適用した例を示す図である。
測距システムを移動体の自律走行システムに適用した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本実施形態の投光装置、投受光装置及び測距システムについて詳細に説明する。以下の説明において、共通の又は対応する要素については、同一又は類似の符号を付して、重複する説明を適宜簡略又は省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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