特開 2023-81595 距離測定装置及び距離測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023081595

(43)【公開日】2023-06-13

(54)【発明の名称】距離測定装置及び距離測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 3/06 20060101AFI20230606BHJP

【ＦＩ】

G01C3/06 110V

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021195436

(22)【出願日】2021-12-01

(71)【出願人】

【識別番号】509162388

【氏名又は名称】エイチエスティ・ビジョン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111202

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 周彦

(74)【代理人】

【識別番号】100187562

【弁理士】

【氏名又は名称】沼田 義成

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 邦彦

【テーマコード（参考）】

2F112

【Ｆターム（参考）】

2F112AC03

2F112CA12

2F112DA04

(57)【要約】

【課題】調整や構成を複雑にすることなく、処理効率を向上して、被写体までの距離を測定する。
【解決手段】
距離測定装置１は、被写体１００からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂを有し、第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂから第１光及び第２光を入射して出射するプリズム１１と、プリズム１１から第１光及び第２光を入射、集光して出射するレンズ１２と、レンズ１２の出射面１２ｂに対向して並んで配置され、レンズ１２からの第１光及び第２光をそれぞれ異なるフレーミングで撮像し、第１光を撮像して第１画像を生成する第１撮像素子１３及び第２光を撮像して第２画像を生成する第２撮像素子１４と、第１画像と第２画像とに基づいて、被写体１００からの距離を算出する距離測定部２５と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被写体からの距離を測定する距離測定装置であって、
前記被写体からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面及び第２入射面を有し、前記第１入射面から入射された第１光及び前記第２入射面から入射された第２光を出射するプリズムと、
前記プリズムから出射された前記第１光及び前記第２光を入射して、集光して出射するレンズと、
前記レンズの出射面に対向して並んで配置され、前記レンズから出射された前記第１光及び前記第２光をそれぞれ異なるフレーミングで撮像する第１撮像素子及び第２撮像素子と、
前記被写体からの前記距離を算出する距離測定部と、を備え、
前記第１撮像素子は、前記レンズから出射された前記第１光を撮像して第１画像を生成し、前記第２撮像素子は、前記レンズから出射された前記第２光を撮像して第２画像を生成し、
前記距離測定部は、前記第１画像と前記第２画像とに基づいて、前記被写体からの前記距離を算出する
ことを特徴とする距離測定装置。

【請求項2】

被写体からの距離を測定する距離測定装置であって、
前記被写体からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面及び第２入射面を有し、前記第１入射面から入射された第１光及び前記第２入射面から入射された第２光を出射するプリズムと、
前記プリズムから出射された前記第１光及び前記第２光を入射して、集光して出射するレンズと、
前記レンズから出射された前記第１光を透過して出射する第１出射面及び前記レンズから出射された前記第２光を反射して出射する第２出射面を有するハーフミラーと、
前記第１出射面に対向して配置された第１撮像素子及び前記第２出射面に対向して配置された第２撮像素子と、
前記被写体からの前記距離を算出する距離測定部と、を備え、
前記第１撮像素子は、前記第１出射面から出射された前記第１光を撮像して第１画像を生成し、前記第２撮像素子は、前記第２出射面から出射された前記第２光を撮像して第２画像を生成し、
前記距離測定部は、前記第１画像と前記第２画像とに基づいて、前記被写体からの前記距離を算出する
ことを特徴とする距離測定装置。

【請求項3】

被写体からの距離を測定する距離測定方法であって、
前記被写体からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面及び第２入射面を有するプリズムによって、前記第１入射面から入射された第１光及び前記第２入射面から入射された第２光を出射する第１工程と、
前記プリズムから出射された前記第１光及び前記第２光を入射するレンズによって、集光して出射する第２工程と、
前記レンズの出射面に対向して並んで配置された第１撮像素子及び第２撮像素子によって、前記レンズから出射された前記第１光及び前記第２光をそれぞれ異なるフレーミングで撮像し、前記第１撮像素子によって、前記レンズから出射された前記第１光を撮像して第１画像を生成すると共に、前記第２撮像素子によって、前記レンズから出射された前記第２光を撮像して第２画像を生成する第３工程と、
前記第１画像と前記第２画像とに基づいて、前記被写体からの前記距離を算出する第４工程と、
を有することを特徴とする距離測定方法。

【請求項4】

被写体からの距離を測定する距離測定方法であって、
前記被写体からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面及び第２入射面を有するプリズムによって、前記第１入射面から入射された第１光及び前記第２入射面から入射された第２光を出射する第１工程と、
前記プリズムから出射された前記第１光及び前記第２光を入射するレンズによって、集光して出射する第２工程と、
第１出射面及び第２出射面を有するハーフミラーによって、前記レンズから出射された前記第１光を透過して前記第１出射面から出射すると共に、前記レンズから出射された前記第２光を反射して前記第２出射面から出射する第３工程と、
前記第１出射面に対向して配置された第１撮像素子によって、前記第１出射面から出射された前記第１光を撮像して第１画像を生成すると共に、前記第２出射面に対向して配置された第２撮像素子によって、前記第２出射面から出射された前記第２光を撮像して第２画像を生成する第４工程と、
前記第１画像と前記第２画像とに基づいて、前記被写体からの前記距離を算出する第５工程と、
を有することを特徴とする距離測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、離間した被写体を撮像した画像に基づいて被写体までの距離を測定する距離測定装置及び距離測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、距離測定装置には、離間した被写体を異なる２方向から撮像して２つの画像を生成し、２つの画像に基づいて自装置から被写体までの距離を測定するものがある。例えば、距離測定装置には、被写体に対して一の方向を光軸とする一のレンズ及び一の撮像素子を備えて一の方向から一の画像を生成すると共に、被写体に対して他の方向を光軸とする他のレンズ及び他の撮像素子を備えて他の方向から他の画像を生成するように構成されたものがある。

【0003】

また、特許文献１に記載の距離測定装置は、中心線を一致させて、この順に直線状に並んで配置されているプリズム、レンズ及び撮像素子と、撮像素子と接続された制御部とを備える。プリズムには、被写体からの光が異なる２方向から入射し、プリズムは、異なる２方向から入射した第１光及び第２光をそれぞれレンズに送る。レンズは、プリズムから送られる第１光及び第２光を、撮像素子の撮像面に結像させる。撮像面は、当該撮像面を等分した領域として、隣り合う右側領域と左側領域を含み、右側領域には、レンズから送られる第１光が結像され、左側領域には、レンズから送られる第２光が結像され、撮像素子は、第１光が結像された右側画像及び第２光が結像された左側画像を制御部に送る。制御部は、撮像素子から送られる右側画像及び左側画像に基づいて、被写体と当該距離測定装置との間の距離を測定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－９１１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、距離測定装置では、２つの撮像素子のそれぞれに対応する２つのレンズを備えた場合、調整や構成が複雑となるおそれがある。また、距離測定装置では、プリズムの２つの入射面から入射された第１光及び第２光を１つの撮像素子で撮像した場合、生成される画像は１つであり、第１光に基づく画像と第２光に基づく画像とが合成されているので、それぞれに分割する必要がある。また、撮像素子にはプリズムの稜線を通過した光も結像されるため、撮像素子が撮像した１つの画像には、稜線の通過光により、視野画像で使用できない領域が中央部分に生じてしまう。そのため、画像処理が複雑となり、距離測定の処理効率が低下するおそれがある。

【0006】

本発明は上記した課題を解決すべくなされたものであり、調整や構成を複雑にすることなく、処理効率を向上して、被写体までの距離を測定することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の距離測定装置は、被写体からの距離を測定する距離測定装置であって、前記被写体からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面及び第２入射面を有し、前記第１入射面から入射された第１光及び前記第２入射面から入射された第２光を出射するプリズムと、前記プリズムから出射された前記第１光及び前記第２光を入射して、集光して出射するレンズと、前記レンズの出射面に対向して並んで配置され、前記レンズから出射された前記第１光及び前記第２光をそれぞれ異なるフレーミングで撮像する第１撮像素子及び第２撮像素子と、前記被写体からの前記距離を算出する距離測定部と、を備え、前記第１撮像素子は、前記レンズから出射された前記第１光を撮像して第１画像を生成し、前記第２撮像素子は、前記レンズから出射された前記第２光を撮像して第２画像を生成し、前記距離測定部は、前記第１画像と前記第２画像とに基づいて、前記被写体からの前記距離を算出することを特徴とする。

【0008】

あるいは、本発明の距離測定装置は、被写体からの距離を測定する距離測定装置であって、前記被写体からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面及び第２入射面を有し、前記第１入射面から入射された第１光及び前記第２入射面から入射された第２光を出射するプリズムと、前記プリズムから出射された前記第１光及び前記第２光を入射して、集光して出射するレンズと、前記レンズから出射された前記第１光を透過して出射する第１出射面及び前記レンズから出射された前記第２光を反射して出射する第２出射面を有するハーフミラーと、前記第１出射面に対向して配置された第１撮像素子及び前記第２出射面に対向して配置された第２撮像素子と、前記被写体からの前記距離を算出する距離測定部と、を備え、前記第１撮像素子は、前記第１出射面から出射された前記第１光を撮像して第１画像を生成し、前記第２撮像素子は、前記第２出射面から出射された前記第２光を撮像して第２画像を生成し、前記距離測定部は、前記第１画像と前記第２画像とに基づいて、前記被写体からの前記距離を算出することを特徴とする。

【0009】

また、本発明の距離測定方法は、被写体からの距離を測定する距離測定方法であって、前記被写体からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面及び第２入射面を有するプリズムによって、前記第１入射面から入射された第１光及び前記第２入射面から入射された第２光を出射する第１工程と、前記プリズムから出射された前記第１光及び前記第２光を入射するレンズによって、集光して出射する第２工程と、前記レンズの出射面に対向して並んで配置された第１撮像素子及び第２撮像素子によって、前記レンズから出射された前記第１光及び前記第２光をそれぞれ異なるフレーミングで撮像し、前記第１撮像素子によって、前記レンズから出射された前記第１光を撮像して第１画像を生成すると共に、前記第２撮像素子によって、前記レンズから出射された前記第２光を撮像して第２画像を生成する第３工程と、前記第１画像と前記第２画像とに基づいて、前記被写体からの前記距離を算出する第４工程と、を有することを特徴とする。

【0010】

あるいは、本発明の距離測定方法は、被写体からの距離を測定する距離測定方法であって、前記被写体からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面及び第２入射面を有するプリズムによって、前記第１入射面から入射された第１光及び前記第２入射面から入射された第２光を出射する第１工程と、前記プリズムから出射された前記第１光及び前記第２光を入射するレンズによって、集光して出射する第２工程と、第１出射面及び第２出射面を有するハーフミラーによって、前記レンズから出射された前記第１光を透過して前記第１出射面から出射すると共に、前記レンズから出射された前記第２光を反射して前記第２出射面から出射する第３工程と、前記第１出射面に対向して配置された第１撮像素子によって、前記第１出射面から出射された前記第１光を撮像して第１画像を生成すると共に、前記第２出射面に対向して配置された第２撮像素子によって、前記第２出射面から出射された前記第２光を撮像して第２画像を生成する第４工程と、前記第１画像と前記第２画像とに基づいて、前記被写体からの前記距離を算出する第５工程と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、調整や構成を複雑にすることなく、処理効率を向上して、被写体までの距離を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態に係る距離測定装置を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る距離測定装置における光学シミュレーションの例を示す説明図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る距離測定装置を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、第１実施形態の距離測定装置１は、撮像装置１０と、制御装置２０とを備えていて、距離測定装置１から被写体１００までの距離を測定するように構成される。

【0014】

撮像装置１０は、距離測定対象の被写体１００の画像を異なる２方向から撮像するもので、プリズム１１と、レンズ１２と、２つの第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４とを備える。

【0015】

プリズム１１は、２つの第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂと、１つの出射面１１ｃとを有して、例えば、二等辺三角形状の断面を有する三角柱状の三角プリズムで構成される。プリズム１１は、第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂの間の稜線１１ｄを被写体１００に向けて配置される。第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂは、被写体１００からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する。また、出射面１１ｃは、第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂから入射されてプリズム１１を通過した光を出射する。

【0016】

レンズ１２は、円形の入射面１２ａと、円形の出射面１２ｂとを有して、例えば、円筒状に形成され、入射面１２ａから入射した光を集光して出射面１２ｂから出射する。レンズ１２は、入射面１２ａをプリズム１１の出射面１１ｃに対向させて配置され、好ましくは、中心線がプリズム１１と同じになるように配置される。入射面１２ａは、プリズム１１の出射面１１ｃから出射された光を入射する。また、出射面１２ｂは、入射面１２ａから入射されてレンズ１２を通過した光を出射する。

【0017】

第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等で構成され、それぞれの第１撮像面１３ａ及び第２撮像面１４ａに結像された第１画像及び第２画像を撮像する。第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４は、制御装置２０と通信可能に接続されていて、被写体１００を撮像した第１画像及び第２画像を制御装置２０へと送信する。

【0018】

第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４は、第１撮像面１３ａ及び第２撮像面１４ａをレンズ１２の出射面１２ｂに向けて並んで配置され、第１撮像面１３ａ及び第２撮像面１４ａは、出射面１２ｂから出射された光をそれぞれ異なるフレーミングで撮像するように配置される。

【0019】

プリズム１１の第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂが並ぶ並列方向において、第１撮像素子１３は、第１入射面１１ａ側に配置され、第２撮像素子１４は、第２入射面１１ｂ側に配置される。第１撮像素子１３は、出射面１２ｂから出射されて第１撮像面１３ａに結像された光を撮像し、また、第２撮像素子１４は、出射面１２ｂから出射されて第２撮像面１４ａに結像された光を撮像する。

【0020】

図２に示すように、プリズム１１と、レンズ１２と、第１撮像素子１３とは、第１入射面１１ａから入射した第１光１０１が、プリズム１１及びレンズ１２を通過し、出射面１２ｂを出射してから、上記並列方向において第１入射面１１ａ側の第１結像領域５１に結像され、また、第１結像領域５１に第１撮像面１３ａが位置するように、それぞれ調整されて配置される。

【0021】

一方、プリズム１１と、レンズ１２と、第２撮像素子１４とは、第２入射面１１ｂから入射した第２光１０２が、プリズム１１及びレンズ１２を通過し、出射面１２ｂを出射してから、上記並列方向において第２入射面１１ｂ側の第２結像領域５２に結像され、また、第２結像領域５２に第２撮像面１４ａが位置するように、それぞれ調整されて配置される。

【0022】

なお、プリズム１１の稜線１１ｄの影響を受けて入射する第３光は、プリズム１１及びレンズ１２を通過し、出射面１２ｂを出射してから、上記並列方向において中央付近の第３結像領域５３に結像されるところ、第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４は、第３結像領域５３を避けて第１撮像面１３ａ及び第２撮像面１４ａが位置するように、それぞれ調整されて配置される。

【0023】

上記で調整される要素とは、被写体１００とプリズム１１との距離、プリズム１１とレンズ１２との距離、レンズ１２と第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４との距離、プリズム１１の第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂの間の角度、プリズム１１の屈折率、レンズ１２の屈折率等であり、光学シミュレーションの結果に基づいて調整可能である。

【0024】

制御装置２０は、距離測定装置１から被写体１００までの距離を測定するものである。制御装置２０は、例えば、ＣＰＵ等からなる制御部２１と、ＲＯＭやＲＡＭ等からなる記憶部２２とを備える。また、制御装置２０は、距離測定等を操作するための操作部２３と、距離測定結果を表示や送信等により出力するための出力部２４とを備える。

【0025】

制御装置２０は、撮像装置１０と通信可能に接続されている。なお、制御装置２０は、撮像装置１０と一体的に構成されてもよく、あるいは別体で構成されていてもよい。

【0026】

記憶部２２は、制御装置２０の各種機能を制御するためのプログラムやデータを記憶し、制御部２１が、記憶部２２に記憶されたプログラムやデータに基づいて演算処理を実行することにより、各種機能を制御する。制御部２１は、記憶部２２に記憶されたプログラムを実行することにより、被写体１００までの距離を測定する距離測定部２５として動作する。なお、距離測定部２５は、記憶部２２に記憶され、制御部２１のコンピュータを、被写体１００までの距離を測定する手段として機能させるためのプログラムで構成されてよい。

【0027】

距離測定部２５は、ユーザーによる操作部２３の距離測定操作に応じて、撮像装置１０の第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４に対して撮像指示を送信する。また、距離測定部２５は、撮像指示に応答した第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４から、被写体１００を撮像した第１画像及び第２画像を受信する。

【0028】

距離測定部２５は、撮像装置１０の第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４から第１画像及び第２画像を受信すると、第１画像及び第２画像に基づいて、距離測定装置１から被写体１００までの距離を測定する。

【0029】

距離測定部２５は、第１画像及び第２画像から、撮像された被写体１００の特徴点を検出し、第１画像と第２画像とで対応する特徴点を検出して、第１画像の各特徴点の位置情報と第２画像の各特徴点の位置情報との各視差に基づいて、距離測定装置１から被写体１００までの距離を算出する。なお、距離測定部２５は、特徴点を検出する前に、第１画像及び第２画像に対して、シャープ化や二値化等の画像処理を施して、撮像された被写体１００の特徴点が明瞭となるように加工してもよい。

【0030】

上記したように、第１実施形態に係る距離測定装置１は、被写体１００からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂを有し、第１入射面１１ａから入射された第１光１０１及び第２入射面１１ｂから入射された第２光１０２を出射するプリズム１１と、プリズム１１から出射された第１光１０１及び第２光１０２を入射して、集光して出射するレンズ１２と、レンズ１２の出射面１２ｂに対向して並んで配置され、レンズ１２から出射された第１光１０１及び第２光１０２をそれぞれ異なるフレーミングで撮像する第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４と、被写体１００からの距離を算出する距離測定部２５と、を備える。第１撮像素子１３は、レンズ１２から出射された第１光１０１を撮像して第１画像を生成し、第２撮像素子１４は、レンズ１２から出射された第２光１０２を撮像して第２画像を生成する。距離測定部２５は、第１画像と第２画像とに基づいて、被写体１００からの距離を算出する。

【0031】

換言すれば、第１実施形態による距離測定方法は、被写体１００からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂを有するプリズム１１によって、第１入射面１１ａから入射された第１光１０１及び第２入射面１１ｂから入射された第２光１０２を出射する第１工程と、プリズム１１から出射された第１光１０１及び第２光１０２を入射するレンズ１２によって、集光して出射する第２工程と、レンズ１２の出射面１２ｂに対向して並んで配置された第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４によって、レンズ１２から出射された第１光１０１及び第２光１０２をそれぞれ異なるフレーミングで撮像し、第１撮像素子１３によって、レンズ１２から出射された第１光１０１を撮像して第１画像を生成すると共に、第２撮像素子１４によって、レンズ１２から出射された第２光１０２を撮像して第２画像を生成する第３工程と、第１画像と第２画像とに基づいて、被写体１００からの距離を算出する第４工程と、を有する。

【0032】

このような構成によれば、第１実施形態の距離測定装置１では、プリズム１１を用いて被写体１００を異なる２方向から撮像する場合でも、２つの第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４は、プリズム１１の第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂの並列方向に並べて配置されているので、それぞれ異なる第１結像領域５１及び第２結像領域５２で撮像することができ、プリズム１１の稜線１１ｄの影響を受けることなく、２つの画像を生成することができる。即ち、稜線１１ｄの影響を受ける画像に対する画像処理を回避することができる。また、２つの第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４に対して、レンズ１２を１つだけ備えているので、調整や構成を容易にすることができる。従って、距離測定装置１は、調整や構成を複雑にすることなく、処理効率を向上して、被写体１００までの距離を測定することができる。

【0033】

なお、上記した第１実施形態では、距離測定装置１は、１つのレンズ１２に対して２つの第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４を備える構成として、レンズ１２の出射面１２ｂに対向して第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４を並べて配置する例を説明したが、本発明は、この例に限定されない。

【0034】

例えば、第２実施形態の距離測定装置１では、図３に示すように、撮像装置１０がハーフミラー１５を備えて構成される。なお、第２実施形態の距離測定装置１も、第１実施形態と同様に、制御装置２０を備え、撮像装置１０は、プリズム１１と、レンズ１２と、第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４とを備える。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成は、説明を省略する。

【0035】

ハーフミラー１５は、入射した光を透過して出射する第１出射面１５ａと、入射した光を反射して出射する第２出射面１５ｂとを有する。第２実施形態では、ハーフミラー１５が立方体状に形成される例を説明するが、他の例では、ハーフミラー１５は、板状に形成されてもよい。

【0036】

ハーフミラー１５は、レンズ１２と、レンズ１２の光軸方向に設けられた第１撮像素子１３との間に配置される。ハーフミラー１５は、プリズム１１の第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂが並ぶ並列方向を基準として、反射面１５ｃがレンズ１２の光軸方向に４５度傾斜した状態で配置される。第１出射面１５ａは、レンズ１２の光軸方向側に設けられ、第２出射面１５ｂは、上記並列方向側に設けられる。

【0037】

第１撮像素子１３は、ハーフミラー１５の第１出射面１５ａ側で、第１撮像面１３ａを第１出射面１５ａに向けて配置され、第２撮像素子１４は、ハーフミラー１５の第２出射面１５ｂ側で、第２撮像面１４ａを第２出射面１５ｂに向けて配置される。

【0038】

プリズム１１の第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂが並ぶ並列方向において、第１撮像素子１３は、第１入射面１１ａ側に配置される。また、第２撮像素子１４が配置されるハーフミラー１５の第２出射面１５ｂでは、上記並列方向の位置関係が反射面１５ｃに反射されて投影されるところ、光軸方向側が上記並列方向の第２入射面１１ｂ側に対応するので、第２撮像素子１４は、光軸方向側に配置される。第１撮像素子１３は、第１出射面１５ａから出射されて第１撮像面１３ａに結像された光を撮像し、また、第２撮像素子１４は、第２出射面１５ｂから出射されて第２撮像面１４ａに結像された光を撮像する。

【0039】

プリズム１１と、レンズ１２と、第１撮像素子１３と、ハーフミラー１５とは、第１入射面１１ａから入射した第１光１０１が、プリズム１１及びレンズ１２を通過し、更に、ハーフミラー１５を透過して、第１出射面１５ａを出射してから、上記並列方向において第１入射面１１ａ側の第１結像領域６１に結像され、また、第１結像領域６１に第１撮像面１３ａが位置するように、それぞれ調整されて配置される。

【0040】

一方、プリズム１１と、レンズ１２と、第２撮像素子１４と、ハーフミラー１５とは、第２入射面１１ｂから入射した第２光１０２が、プリズム１１及びレンズ１２を通過し、更に、ハーフミラー１５で反射されて、第２出射面１５ｂを出射してから、上記光軸方向側の第２結像領域６２に結像され、また、第２結像領域６２に第２撮像面１４ａが位置するように、それぞれ調整されて配置される。

【0041】

なお、プリズム１１の稜線１１ｄの影響を受けて入射する第３光は、プリズム１１及びレンズ１２を通過し、更に、ハーフミラー１５を透過して、第１出射面１５ａを出射してから、上記並列方向において中央付近の第３結像領域６３に結像されるところ、第１撮像素子１３は、第３結像領域６３を避けて第１撮像面１３ａが位置するように、それぞれ調整されて配置される。

【0042】

また、プリズム１１の稜線１１ｄの影響を受けて入射する第３光は、プリズム１１及びレンズ１２を通過し、更に、ハーフミラー１５で反射されて、第２出射面１５ｂを出射してから、光軸方向において中央付近の第４結像領域６４に結像されるところ、第２撮像素子１４は、第４結像領域６４を避けて第２撮像面１４ａが位置するように、それぞれ調整されて配置される。

【0043】

上記で調整される要素とは、被写体１００とプリズム１１との距離、プリズム１１とレンズ１２との距離、レンズ１２と第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４との距離、プリズム１１の第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂの間の角度、プリズム１１の屈折率、レンズ１２の屈折率等であり、光学シミュレーションの結果に基づいて調整可能である。

【0044】

上記したように、第２実施形態に係る距離測定装置１は、被写体１００からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂを有し、第１入射面１１ａから入射された第１光１０１及び第２入射面１１ｂから入射された第２光１０２を出射するプリズム１１と、プリズム１１から出射された第１光１０１及び第２光１０２を入射して、集光して出射するレンズ１２と、レンズ１２から出射された第１光１０１を透過して出射する第１出射面１５ａ及びレンズ１２から出射された第２光１０２を反射して出射する第２出射面１５ｂを有するハーフミラー１５と、第１出射面１５ａに対向して配置された第１撮像素子１３及び第２出射面１５ｂに対向して配置された第２撮像素子１４と、被写体１００からの距離を算出する距離測定部２５と、を備える。第１撮像素子１３は、第１出射面１５ａから出射された第１光１０１を撮像して第１画像を生成し、第２撮像素子１４は、第２出射面１５ｂから出射された第２光１０２を撮像して第２画像を生成する。距離測定部２５は、第１画像と第２画像とに基づいて、被写体１００からの距離を算出する。

【0045】

換言すれば、第２実施形態による距離測定方法は、被写体１００からの光を異なる２方向からそれぞれ入射する第１入射面１１ａ及び第２入射面１１ｂを有するプリズム１１によって、第１入射面１１ａから入射された第１光１０１及び第２入射面１１ｂから入射された第２光１０２を出射する第１工程と、プリズム１１から出射された第１光１０１及び第２光１０２を入射するレンズ１２によって、集光して出射する第２工程と、第１出射面１５ａ及び第２出射面１５ｂを有するハーフミラー１５によって、レンズ１２から出射された第１光１０１を透過して第１出射面１５ａから出射すると共に、レンズ１２から出射された第２光１０２を反射して第２出射面１５ｂから出射する第３工程と、第１出射面１５ａに対向して配置された第１撮像素子１３によって、第１出射面１５ａから出射された第１光１０１を撮像して第１画像を生成すると共に、第２出射面１５ｂに対向して配置された第２撮像素子１４によって、第２出射面１５ｂから出射された第２光１０２を撮像して第２画像を生成する第４工程と、第１画像と第２画像とに基づいて、被写体１００からの距離を算出する第５工程と、を有する。

【0046】

このような構成によれば、第２実施形態の距離測定装置１では、プリズム１１を用いて被写体１００を異なる２方向から撮像する場合でも、２つの第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４は、レンズ１２に後続するハーフミラー１５に対して異なる位置に配置されているので、互いに影響を受けることなく配置、構成することができる。また、ハーフミラー１５に対して異なる位置の第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４は、それぞれ異なる第１結像領域６１及び第２結像領域６２で撮像するので、プリズム１１の稜線１１ｄの影響を受けることなく、２つの画像を生成することができる。即ち、稜線１１ｄの影響を受ける画像に対する画像処理を回避することができる。また、２つの第１撮像素子１３及び第２撮像素子１４に対して、レンズ１２を１つだけ備えているので、調整や構成を容易にすることができる。従って、距離測定装置１は、調整や構成を複雑にすることなく、処理効率を向上して、被写体１００までの距離を測定することができる。

【0047】

また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う距離測定装置及び距離測定装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

【符号の説明】

【0048】

１ 距離測定装置
１０ 撮像装置
１１ プリズム
１２ レンズ
１３ 第１撮像素子
１４ 第２撮像素子
１５ ハーフミラー
２０ 制御装置
２１ 制御部
２５ 距離測定部
１００ 被写体

【図1】

【図2】

【図3】