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(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】P2024005894
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】測定装置
(51)【国際特許分類】
G01S 7/481 20060101AFI20240110BHJP
G01S 17/10 20200101ALI20240110BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20240110BHJP
【ＦＩ】
G01S7/481 A
G01S17/10
G01C3/06 120Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022106333
(22)【出願日】2022-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】000001133
【氏名又は名称】株式会社小糸製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】本橋 和也
【テーマコード（参考）】
2F112
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F112AD01
2F112BA07
2F112CA12
2F112DA11
2F112DA19
2F112DA25
2F112DA28
2F112DA32
2F112EA05
2F112GA10
5J084AA05
5J084AD01
5J084BA04
5J084BA40
5J084BB20
5J084BB40
5J084CA03
5J084CA31
5J084CA74
5J084EA01
5J084EA12
(57)【要約】
【課題】ノイズの影響を抑制する。
【解決手段】本開示に係る測定装置は、所定の波長帯域の範囲で温度に応じた波長の光を照射する発光部と、前記所定の波長帯域の光を通過させ、前記発光部から照射された光の反射光を通過させるフィルタと、複数の受光素子を有する受光センサと、前記フィルタと前記受光センサとの間に配置され、前記フィルタを通過した光を２以上の前記受光素子に分散させる分散素子と、を備える。
【選択図】図６
【解決手段】本開示に係る測定装置は、所定の波長帯域の範囲で温度に応じた波長の光を照射する発光部と、前記所定の波長帯域の光を通過させ、前記発光部から照射された光の反射光を通過させるフィルタと、複数の受光素子を有する受光センサと、前記フィルタと前記受光センサとの間に配置され、前記フィルタを通過した光を２以上の前記受光素子に分散させる分散素子と、を備える。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の波長帯域の範囲で温度に応じた波長の光を照射する発光部と、
前記所定の波長帯域の光を通過させ、前記発光部から照射された光の反射光を通過させるフィルタと、
複数の受光素子を有する受光センサと、
前記フィルタと前記受光センサとの間に配置され、前記フィルタを通過した光を２以上の前記受光素子に分散させる分散素子と、
を備える測定装置。
前記所定の波長帯域の光を通過させ、前記発光部から照射された光の反射光を通過させるフィルタと、
複数の受光素子を有する受光センサと、
前記フィルタと前記受光センサとの間に配置され、前記フィルタを通過した光を２以上の前記受光素子に分散させる分散素子と、
を備える測定装置。
【請求項2】
請求項１に記載の測定装置であって、
温度センサと、
前記温度センサの温度データに対応する前記受光素子の受光データに基づいて距離を測定する制御部と
を備える測定装置。
温度センサと、
前記温度センサの温度データに対応する前記受光素子の受光データに基づいて距離を測定する制御部と
を備える測定装置。
【請求項3】
請求項１に記載の測定装置であって、
温度センサと、
前記受光素子が所定の受光データを出力する状況下において、前記温度センサの温度データが変化すると、異なる距離を出力する制御部と
を備える測定装置。
温度センサと、
前記受光素子が所定の受光データを出力する状況下において、前記温度センサの温度データが変化すると、異なる距離を出力する制御部と
を備える測定装置。
【請求項4】
請求項２又は３に記載の測定装置であって、
前記温度センサの前記温度データに対応付けた重みデータを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、
前記温度センサの前記温度データに対応する前記重みデータを前記記憶部から取得し、
２以上の前記受光素子のそれぞれの受光データに、前記重みデータに応じた重み付けを行うことによって、前記距離を測定する、
測定装置。
前記温度センサの前記温度データに対応付けた重みデータを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、
前記温度センサの前記温度データに対応する前記重みデータを前記記憶部から取得し、
２以上の前記受光素子のそれぞれの受光データに、前記重みデータに応じた重み付けを行うことによって、前記距離を測定する、
測定装置。
【請求項5】
請求項１に記載の測定装置であって、
前記分散素子は、メタマテリアルにより構成されている、測定装置。
前記分散素子は、メタマテリアルにより構成されている、測定装置。
【請求項6】
請求項５に記載の測定装置であって、
前記分散素子は、前記フィルタを通過した光を前記受光センサに集光させる機能を有する、測定装置。
前記分散素子は、前記フィルタを通過した光を前記受光センサに集光させる機能を有する、測定装置。
【請求項7】
請求項５又は６に記載の測定装置であって、
前記分散素子は、所定方向に振動する光を通過させつつ、前記所定方向と交差する方向に振動する光を吸収する機能を有する、測定装置。
前記分散素子は、所定方向に振動する光を通過させつつ、前記所定方向と交差する方向に振動する光を吸収する機能を有する、測定装置。
【請求項8】
請求項１に記載の測定装置であって、
前記分散素子は、プリズム又は回折格子により構成されている、測定装置。
前記分散素子は、プリズム又は回折格子により構成されている、測定装置。
【請求項9】
請求項１に記載の測定装置であって、
前記フィルタと前記分散素子との間に配置され、前記フィルタを通過した光を前記分散素子に集光する集光レンズを備える、測定装置。
前記フィルタと前記分散素子との間に配置され、前記フィルタを通過した光を前記分散素子に集光する集光レンズを備える、測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、パルス光を射出してから反射光を受光するまでの光の飛行時間に基づいて、反射物までの距離を測定する測距装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１５２５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
太陽光等の背景光によるノイズの影響を低減させるため、受光用光学系にバンドパスフィルタを設けることがある。但し、発光部から出射される光の波長が温度に応じて変化する場合、バンドパスフィルタの通過帯域を拡張する必要がある。この結果、受光素子の受光データに混入するノイズが増加して、測定精度が低下するおそれがある。
【0005】
本発明は、ノイズの影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するための本発明の一形態は、所定の波長帯域の範囲で温度に応じた波長の光を照射する発光部と、前記所定の波長帯域の光を通過させ、前記発光部から照射された光の反射光を通過させるフィルタと、複数の受光素子を有する受光センサと、前記フィルタと前記受光センサとの間に配置され、前記フィルタを通過した光を２以上の前記受光素子に分散させる分散素子と、を備える測定装置である。
【0007】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、ノイズの影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、同一の又は類似する構成について共通の符号を付して重複した説明を省略することがある。
【0011】
【0012】
以下の説明では、図２に示すように各方向を定めている。Ｚ方向は、受光用光学系２４の光軸に沿った方向である。なお、測定装置１の測定対象となる対象物９０は、測定装置１に対してＺ方向に離れていることになる。また、Ｘ方向及びＹ方向は、Ｚ方向に対して垂直な方向である。なお、発光部１２を構成する複数の発光素子１２１は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って２次元配置されている。受光センサ２２の複数の画素２２１も、Ｘ方向及びＹ方向に沿って２次元配置されている。
【0013】
測定装置１は、対象物９０までの距離を測定する装置である。測定装置１は、いわゆるＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）としての機能を有する装置である。測定装置１は、測定光を出射し、対象物９０の表面で反射した反射光を検出し、測定光を出射してから反射光を受光するまでの時間を計測することによって、対象物９０までの距離をＴＯＦ方式（Time of flight）で測定する。測定装置１は、照射部１０と、受光部２０と、制御部３０とを有する。また、本実施形態の測定装置１は、温度センサ４１を有する。
【0014】
照射部１０は、対象物９０に向かって測定光を照射する照射装置である。照射部１０は、所定の画角で測定エリア５０（図２参照）に測定光を照射する。照射部１０は、発光部１２と、投光用光学系１４とを有する。発光部１２は、光を出射する部材（光源）である。例えば、発光部１２は、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）アレイチップで構成されている。発光部１２は、発光素子１２１（例えば面発光レーザー；ＶＣＳＥＬ）を複数有しており、複数の発光素子１２１はＸ方向及びＹ方向に沿って２次元配置されている。投光用光学系１４は、発光部１２から出射された光を測定エリア５０に照射する光学系である。発光部１２は、それぞれの発光素子１２１を個別に発光させることができる。発光部１２のそれぞれの発光素子１２１は、投光用光学系１４を介して、測定エリア５０の所定の領域に対応付けられている。或る発光素子１２１から出射した光は、投光用光学系１４を介して、測定エリア５０の対応する領域に照射されることになる。但し、照射部１０は、発光部１２の発光面全体から光を出射して、測定エリア５０の全体に光を一括照射するように構成されても良い。なお、発光素子１２１が照射する光の波長は、温度に応じて変化する。この点については後述する。
【0015】
受光部２０は、対象物９０からの反射光を受光する。受光部２０は、測定エリア５０（図２参照）からの反射光を受光することになる。受光部２０は、受光センサ２２と、受光用光学系２４とを有する。受光センサ２２は、２次元配置された複数の画素２２１を有する。例えば、ＶＧＡの受光センサ２２の場合、４８０×６４０の画素２２１が２次元配置されている。各画素２２１は、受光素子２２２を有しており、受光素子２２２は、受光量に応じた信号（受光データ）を出力する。受光用光学系２４は、測定エリア５０からの反射光を受光部２０に受光させる光学系である。受光用光学系２４は、測定エリア５０の像を受光センサ２２の受光面で結像させる。受光センサ２２のそれぞれの画素２２１は、受光用光学系２４を介して、測定エリア５０の所定の領域に対応付けられている。受光センサ２２の或る画素２２１は、受光用光学系２４を介して、測定エリア５０の対応する領域からの光（反射光及び背景光）を受光することになる。また、受光センサ２２のそれぞれの画素２２１は、発光部１２の所定の発光素子１２１と対応付けられている。或る発光素子１２１から出射した光は、投光用光学系１４及び受光用光学系２４を介して、対応する画素２２１に受光されることになる。なお、受光センサ２２や受光用光学系２４については、後述する。
【0016】
制御部３０は、測定装置１の制御を司る。制御部３０は、照射部１０を制御し、照射部１０から照射させる光を制御する。また、制御部３０は、受光部２０の出力結果に基づいて、対象物９０までの距離をＴＯＦ方式（Time of flight）で測定する。制御部３０は、不図示の演算装置及び記憶装置を有する。演算装置は、例えばＣＰＵ、ＧＰＵなどの演算処理装置である。演算装置の一部がアナログ演算回路で構成されても良い。記憶装置は、主記憶装置と補助記憶装置とにより構成され、プログラムやデータを記憶する装置である。記憶装置に記憶されているプログラムを演算装置が実行することにより、対象物９０までの距離を測定するための各種処理が実行される。図１には、各種処理の機能ブロックが示されている。
【0017】
制御部３０は、設定部３２と、タイミング制御部３４と、測距部３６とを有する。設定部３２は、各種設定を行う。タイミング制御部３４は、各部の処理タイミングを制御する。例えば、タイミング制御部３４は、発光部１２から光を射出させるタイミングなどを制御する。測距部３６は、対象物９０までの距離を測定する。測距部３６は、信号処理部３６２と、時間検出部３６４と、距離算出部３６６とを有する。信号処理部３６２は、受光センサ２２の出力信号（受光データ）を処理する。時間検出部３６４は、光の飛行時間（光を照射してから反射光が到達するまでの時間）を検出する。距離算出部３６６は、対象物９０までの距離を算出する。
【0018】
図３は、測定方法の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【0019】
制御部３０（タイミング制御部３４）は、照射部１０の発光部１２に所定の周期でパルス光を出射させる。図３の上側には、発光部１２がパルス光を出射するタイミング（出射タイミング）が示されている。発光部１２から出射された光は、投光用光学系１４を介して測定エリア５０に照射される。測定エリア５０内の対象物９０の表面で反射した光は、受光用光学系２４を介して受光センサ２２に受光される。受光センサ２２の画素２２１は、パルス状の反射光を受光することになる。図３の中央には、パルス状の反射光が到達するタイミング（到達タイミング）が示されている。図３の下側には、受光センサ２２の或る画素２２１の画素データＳ（或る画素２２１の受光素子２２２の受光データ）が示されている。受光センサ２２の画素データＳは、画素２２１の受光量を示すデータである。
【0020】
制御部３０（タイミング制御部３４）は、発光部１２の全ての発光素子１２１から光を出射させて測定エリア５０の全体に光を一括して照射しても良いし、発光部１２の一部の発光素子１２１（例えば１つの発光素子１２１）から光を出射させて測定エリア５０の所定の領域のみに光を照射しても良い。発光部１２の一部の発光素子１２１（例えば１つの発光素子１２１）から光を出射させる場合、制御部３０（信号処理部３６２）は、発光させた発光素子１２１に対応する画素２２１の画素データＳを取得することになる。制御部３０が取得する画素データＳについては、後述する。
【0021】
制御部３０の測距部３６（信号処理部３６２）は、各画素２２１の画素データＳに基づいて、反射光の到達タイミングを検出する。例えば、信号処理部３６２は、各画素２２１の画素データのピークのタイミングに基づいて、反射光の到達タイミングを検出する。
測距部３６（時間検出部３６４）は、光の出射タイミングと、光の到達タイミングとに基づいて、光を照射してから反射光が到達するまでの時間Ｔｆを検出する。時間Ｔｆは、測定装置１と対象物９０との間を光が往復する時間に相当する。そして、測距部３６（距離算出部３６６）は、時間Ｔｆに基づいて、対象物９０までの距離Ｌを算出する。なお、光を照射してから反射光が到達するまでの時間をＴｆとし、光の速度をＣとしたとき、距離Ｌは、Ｌ＝Ｃ×Ｔｆ／２となる。制御部３０は、受光部２０の画素２２１ごとに検出した時間Ｔｆに基づいて、画素２２１ごとに対象物９０までの距離を算出することによって、距離画像を生成する。
測距部３６（時間検出部３６４）は、光の出射タイミングと、光の到達タイミングとに基づいて、光を照射してから反射光が到達するまでの時間Ｔｆを検出する。時間Ｔｆは、測定装置１と対象物９０との間を光が往復する時間に相当する。そして、測距部３６（距離算出部３６６）は、時間Ｔｆに基づいて、対象物９０までの距離Ｌを算出する。なお、光を照射してから反射光が到達するまでの時間をＴｆとし、光の速度をＣとしたとき、距離Ｌは、Ｌ＝Ｃ×Ｔｆ／２となる。制御部３０は、受光部２０の画素２２１ごとに検出した時間Ｔｆに基づいて、画素２２１ごとに対象物９０までの距離を算出することによって、距離画像を生成する。
【0022】
＜受光部２０について＞
図４Ｂは、参考例の受光部２０の説明図である。
図４Ｂは、参考例の受光部２０の説明図である。
【0023】
受光用光学系２４は、集光レンズ２４１と、バンドパスフィルタＢＰＦとを有する。集光レンズ２４１は、測定エリア５０の像を受光センサ２２の受光面に結像させる光学素子である。バンドパスフィルタＢＰＦは、特定の波長の光を通過させ、当該特定波長以外の光をカットするフィルタである。以下の説明では、バンドパスフィルタＢＰＦを通過する光の波長帯域のことを「通過帯域」と呼び、バンドパスフィルタＢＰＦにカットされる光の波長帯域のことを「遮断帯域」と呼ぶことがある。バンドパスフィルタＢＰＦは、反射光を透過させる必要があるため、少なくとも、発光部１２から照射される光の波長を透過可能である。つまり、バンドパスフィルタＢＰＦの通過帯域には、発光部１２から出射される光の波長が少なくとも含まれる必要がある。受光用光学系２４がバンドパスフィルタＢＰＦを備えることにより、太陽光等の背景光における遮断帯域の光をカットできるため、背景光によるノイズの影響を抑制することができる。
【0024】
一方、発光部１２から出射する光の波長λは、温度に応じて変化する。例えば、発光部１２の温度が上昇すると、発光部１２から出射する光の波長λは長くなる。ここでは一例として、発光部１２から出射する光の波長λは、温度に応じて８７５～９３５ｎｍの範囲で変化するものとする。また、発光部１２の温度がＴ１～Ｔ３の範囲で変化するものとし、温度Ｔ１のときの波長λ１は８７５ｎｍであり、温度Ｔ２のときの波長λ２は９０５ｎｍであり、温度Ｔ３のときの波長λ３は９３５ｎｍであるものとする。発光部１２は、λ１（＝８７５ｎｍ）～λ３（＝９３５ｎｍ）の波長帯域の範囲で、温度に応じた波長λの光を出射することになる。
【0025】
バンドパスフィルタＢＰＦは、発光部１２から照射される光の波長を透過させる必要があるため、発光部１２から出射する光の波長が温度に応じて所定の波長帯域（λ１（＝８７５ｎｍ）～λ３（＝９３５ｎｍ）の範囲）で変化する場合、バンドパスフィルタＢＰＦは、その波長帯域（λ１～λ３の範囲）の光を透過させる必要がある。つまり、発光部１２から出射される光の波長帯域（λ１～λ３の範囲）の全てが含まれるように、バンドパスフィルタＢＰＦの通過帯域を拡張する必要がある。但し、バンドパスフィルタＢＰＦの通過帯域が拡張された結果、バンドパスフィルタＢＰＦを通過する背景光（背景光における通過帯域の光）が増加してしまう。このため、参考例に示す構成の場合、画素データＳ（画素２２１の受光量を示すデータ）に含まれるノイズが増加してしまう。
【0026】
図４Ａは、本実施形態の受光部２０の説明図である。
【0027】
本実施形態の受光用光学系２４は、バンドパスフィルタＢＰＦと、分散素子２５とを有する。なお、図中の受光用光学系２４は集光レンズ２４１を備えるが、後述するように、受光用光学系２４は集光レンズ２４１を備えていなくても良い。本実施形態においても、バンドパスフィルタＢＰＦの通過帯域は、発光部１２から出射される光の波長帯域（λ１（＝８７５ｎｍ）～λ３（＝９３５ｎｍ）の範囲）の全てを含むように、設定されている。
【0028】
分散素子２５は、光を分散させる光学素子である。分散素子２５は、バンドパスフィルタＢＰＦと受光センサ２２との間に配置されている。バンドパスフィルタＢＰＦを通過した光が分散素子２５に入射し、分散素子２５によって分散された光は、受光センサ２２の受光素子２２２に入射する。本実施形態の分散素子２５は、バンドパスフィルタＢＰＦを通過した光（バンドパスフィルタＢＰＦの通過帯域の光）を、複数の受光素子２２２にわたって分散させるように設定されている。言い換えると、分散素子２５は、バンドパスフィルタＢＰＦを通過した光を、複数の受光素子２２２に分光する。ここでは、或る発光素子１２１に対して３個の受光素子２２２が対応付けられているものとし、この３個の受光素子２２２のことをそれぞれ第１受光素子２２２Ａ、第２受光素子２２２Ｂ及び第３受光素子２２２Ｃと呼ぶことがある。また、第１受光素子２２２Ａの受光データをＳ１、第２受光素子２２２Ｂの受光データをＳ２、第３受光素子２２２Ｃの受光データをＳ３と示すことがある。分散素子２５は、この発光素子１２１に対応する測定エリア５０の所定の領域（この発光素子１２１から出射した光が照射される測定エリア５０上の領域）から届く光であって、バンドパスフィルタＢＰＦの通過帯域の光を、この発光素子１２１に対応付けられている３個の受光素子２２２（第１受光素子２２２Ａ、第２受光素子２２２Ｂ及び第３受光素子２２２Ｃ）にわたって分散させる。
なお、分散素子２５がバンドパスフィルタＢＰＦの通過帯域の光を分散する範囲は、３個分の受光素子２２２にわたる範囲に限られるものではなく、２以上の複数の受光素子２２２にわたる範囲であれば良い。
なお、分散素子２５がバンドパスフィルタＢＰＦの通過帯域の光を分散する範囲は、３個分の受光素子２２２にわたる範囲に限られるものではなく、２以上の複数の受光素子２２２にわたる範囲であれば良い。
【0029】
分散素子２５は、プリズム、回折格子、メタマテリアル等で構成することができる。メタマテリアルは、基板（例えばガラス基板）に光の波長よりも小さい微小構造体を配置した光学素子である。分散素子２５は、微小構造体を３次元配置したメタマテリアルで構成しても良いし、微小構造体を２次元配置したメタマテリアル（メタサーフェス）で構成しても良い。
【0030】
メタマテリアルによって、集光機能を有する光学素子（メタレンズ）を構成することが可能である。このため、本実施形態の分散素子２５をメタマテリアルで構成する場合、バンドパスフィルタＢＰＦを通過した光を受光センサ２２に集光させる機能（集光機能）を分散素子２５に兼ね備えさせることが可能である。これにより、受光用光学系２４の小型化を図ることが可能である。なお、メタマテリアルで構成された分散素子２５が集光機能を有する場合、受光用光学系２４は、図中の集光レンズ２４１を備えていなくても良い。一方、受光用光学系２４が集光レンズ２４１を備えることにより、分散素子２５に集光機能を兼ね備えさせる必要がないため、分散素子２５の設計上の制約が軽減されるので、メタマテリアルにより分散素子２５を構成することが容易になる。
【0031】
また、メタマテリアルによって、偏光フィルタ機能を有する光学素子を構成することが可能である。このため、本実施形態の分散素子２５をメタマテリアルで構成する場合、所定方向に振動する光を通過させつつ、所定方向と交差する方向に振動する光を吸収する機能（偏光フィルタ機能）を分散素子２５に兼ね備えさせることが可能である。例えば、発光部１２が出射する光が所定方向に振動する光である場合、メタマテリアルで構成された分散素子２５が所定方向に振動する光を通過させつつ、所定方向と交差する方向に振動する光を吸収することによって、ノイズの影響を抑制することができる。また、例えば、分散素子２５が偏光軸を鉛直方向とし吸収軸を水平方向とする偏光フィルタ機能を有することによって、対象物９０から直接届く反射光は通過させつつ、路面を反射した反射光（水平方向に振動する光）を吸収することができる。このように、分散素子２５が偏光フィルタ機能を有することによって、不要な光によるノイズの影響を抑制できる。
【0032】
分散素子２５は、プリズムや回折格子で構成されても良い。但し、分散素子２５をプリズムで構成した場合、光の偏角が小さいため、複数の受光素子２２２にわたって光を分散させるためには分散素子２５と受光センサ２２との間隔を長く設定する必要がある。また、分散素子２５を回折格子で構成した場合、回折格子の刻線数が少ないと、プリズムと同様に、分散素子２５と受光センサ２２との間隔を長く設定する必要がある。また、刻線数が多い回折格子で分散素子２５を構成しても、回折効率に応じた光の損失によって、受光素子２２２が受光する光の強度が低下する。これに対し、分散素子２５をメタマテリアルで構成した場合、分散素子２５と受光センサ２２との間隔を短く設定できるとともに、受光素子２２２の受光する光の強度の低下も抑制できる。例えば、分散素子２５をプリズムで構成した場合には、分散素子２５と受光センサ２２との間隔を数１０ｍｍ程度に設定する必要があるのに対し、分散素子２５をメタマテリアルで構成した場合には、分散素子２５と受光センサ２２との間隔を約１０μｍ程度に設定することが可能である。
【0033】
例えば、温度がＴ１のとき、発光部１２は波長λ１（＝８７５ｎｍ）の光を出射し、波長λ１の反射光は、分散素子２５によって、第１受光素子２２２Ａに分光される。また、温度がＴ２のとき、発光部１２は波長λ２（＝９０５ｎｍ）の光を出射し、波長λ２の反射光は、分散素子２５によって、第２受光素子２２２Ｂに分光される。また、温度がＴ３のとき、発光部１２は波長λ３（＝９３５ｎｍ）の光を出射し、波長λ３の反射光は、分散素子２５によって、第３受光素子２２２Ｃに分光される。このように、分散素子２５は、反射光（発光部１２が出射した波長の光）を、波長に応じた方向の受光素子２２２に分光する。
【0034】
背景光のうち、波長λ１～λ３の範囲の波長の背景光は、バンドパスフィルタＢＰＦを通過する。本実施形態では、バンドパスフィルタＢＰＦを通過した背景光は、分散素子２５に入射し、３個の受光素子２２２にわたって分散される。このため、本実施形態に示す構成の場合、参考例と比べて、画素データＳ（画素２２１の受光量を示すデータ；反射光を受光した受光素子２２２の受光データ）に含まれるノイズの影響を約１／３に減らすことができる。本実施形態に示す構成の場合、参考例と比べて、ＳＮ比が約３倍に向上する。
【0035】
図１に示すように、測定装置１は、温度センサ４１を備えている。温度センサ４１は、測定装置１の温度（特に発光部１２の温度）を測定するセンサである。温度センサ４１は、測定結果を示す温度データを制御部３０に出力する。制御部３０は、温度センサ４１の温度データに対応する受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定する。以下、この点について説明する。
【0036】
＜第１測定方法＞
図５は、第１測定方法に用いられる対応テーブルである。
制御部３０の信号処理部３６２には、図５に示す対応テーブルが予め記憶されている。対応テーブルには、温度Ｔと、画素データＳとすべき受光データとが対応付けられている。
図５は、第１測定方法に用いられる対応テーブルである。
制御部３０の信号処理部３６２には、図５に示す対応テーブルが予め記憶されている。対応テーブルには、温度Ｔと、画素データＳとすべき受光データとが対応付けられている。
【0037】
なお、温度がＴ１～Ｔ１２のとき、発光部１２は、８７５～８９５ｎｍの波長の光を出射し、分散素子２５は、この波長帯域の光を第１受光素子２２２Ａに向けて分光する。温度がＴ１２～Ｔ２３のとき、発光部１２は、８９５～９１５ｎｍの波長の光を出射し、分散素子２５は、この波長帯域の光を第２受光素子２２２Ｂに向けて分光する。温度がＴ２３～Ｔ３のとき、発光部１２は、９１５～９３５ｎｍの波長の光を出射し、分散素子２５は、この波長帯域の光を第３受光素子２２２Ｃに向けて分光する。
【0038】
図６Ａ～図６Ｃは、第１測定方法の説明図である。
信号処理部３６２は、温度センサ４１から取得した温度データに基づいて対応テーブルを参照し、画素データＳとすべき受光データを決定する。例えば、温度センサ４１の温度データがＴ１～Ｔ１２の範囲（ここではＴ１以上Ｔ１２以下）の場合、図６Ａに示すように、信号処理部３６２は、対応テーブルに基づいて、光を出射する発光素子１２１に対応する３個の受光素子２２２（第１受光素子２２２Ａ、第２受光素子２２２Ｂ及び第３受光素子２２２Ｃ）の中から、第１受光素子２２２Ａの受光データＳ１を取得する。同様に、制御部３０は、温度センサ４１の温度データがＴ１２～Ｔ２３の範囲の場合、図６Ｂに示すように、対応テーブルに基づいて、第２受光素子２２２Ｂの受光データＳ２を取得する。また、制御部３０は、温度センサ４１の温度データがＴ２３～Ｔ３の範囲の場合、図６Ｃに示すように、対応テーブルに基づいて、第３受光素子２２２Ｃの受光データＳ３を取得する。信号処理部３６２は、温度に応じて選択した受光素子２２２から受光データを取得することによって、発光素子１２１に対応する画素２２１の画素データＳを取得する。
信号処理部３６２は、温度センサ４１から取得した温度データに基づいて対応テーブルを参照し、画素データＳとすべき受光データを決定する。例えば、温度センサ４１の温度データがＴ１～Ｔ１２の範囲（ここではＴ１以上Ｔ１２以下）の場合、図６Ａに示すように、信号処理部３６２は、対応テーブルに基づいて、光を出射する発光素子１２１に対応する３個の受光素子２２２（第１受光素子２２２Ａ、第２受光素子２２２Ｂ及び第３受光素子２２２Ｃ）の中から、第１受光素子２２２Ａの受光データＳ１を取得する。同様に、制御部３０は、温度センサ４１の温度データがＴ１２～Ｔ２３の範囲の場合、図６Ｂに示すように、対応テーブルに基づいて、第２受光素子２２２Ｂの受光データＳ２を取得する。また、制御部３０は、温度センサ４１の温度データがＴ２３～Ｔ３の範囲の場合、図６Ｃに示すように、対応テーブルに基づいて、第３受光素子２２２Ｃの受光データＳ３を取得する。信号処理部３６２は、温度に応じて選択した受光素子２２２から受光データを取得することによって、発光素子１２１に対応する画素２２１の画素データＳを取得する。
【0039】
制御部３０の測距部３６（信号処理部３６２）は、温度に応じて選択した受光素子２２２から取得した受光データ（画素２２１の画素データＳ；図３参照）に基づいて、反射光の到達タイミングを検出する。そして、測距部３６（時間検出部３６４）は、光の出射タイミングと、光の到達タイミングとに基づいて、光を照射してから反射光が到達するまでの時間Ｔｆを検出する。また、測距部３６（距離算出部３６６）は、時間Ｔｆに基づいて、対象物９０までの距離Ｌを算出する。
【0040】
ところで、第１測定方法が採用された測定装置１の場合、第１受光素子２２２Ａ～第３受光素子２２２Ｃが所定の受光データを出力する状況（基準状況）の下において温度センサ４１の温度データを変化させると、制御部３０は、異なる距離を出力するという現象が現れる。以下、この点について説明する。
まず、発光部１２が所定の温度（基準温度）であり、測定装置１と対象物９０との間に所定の距離（基準距離）をあけ、第１受光素子２２２Ａ～第３受光素子２２２Ｃが所定の受光データＳ１～Ｓ３を出力する状況を設定し、この状況を基準状況とする。なお、基準温度や基準距離は、任意に設定可能である。例えば、基準温度がＴ２の場合、発光部１２は波長λ２（＝８７５ｎｍ）の光を出射し、分散素子２５は、波長λ２の反射光を第２受光素子２２２Ｂに向けて分光するとともに、バンドパスフィルタＢＰＦを通過する波長λ１～λ３の光を波長に応じて３個の受光素子２２２にわたって分散させる状況になり、３個の受光素子２２２は、この基準状況に応じた受光データＳ１～Ｓ３をそれぞれ出力することになる。なお、制御部３０は、温度Ｔ２が温度Ｔ１２～Ｔ２３の範囲であることから、図６Ｂに示すように第２受光素子２２２Ｂの受光データＳ２を画素データＳとして取得し、画素データＳに基づいて算出した距離を出力することになる。
次に、上記の基準状況下において、温度センサ４１の温度データを変化させる。なお、ここでは、制御部３０が取得する温度データを変化させるだけであり（言い換えると、制御部３０にダミーの温度データを入力するだけであり）、発光部１２が出射する光の波長は基準状況と同じであり、受光素子２２２が出力する受光データも基準状況と同じある。例えば、基準温度がＴ２の場合、温度センサ４１の温度データをＴ１に変化させるときにも、発光部１２は波長λ２（＝８７５ｎｍ）の光を出射し、３個の受光素子２２２は、それぞれ基準状況と同じ受光データＳ１～Ｓ３をそれぞれ出力することになる。基準状況下において温度センサ４１の温度データを変化させると、制御部３０が取得する受光データが変化するため、制御部３０は、異なる距離を出力することになる。例えば、基準状況下において温度センサ４１の温度データをＴ２からＴ１に変化させると、発光部１２の温度や、測定装置１と対象物９０との距離が保たれており、第１受光素子２２２Ａ～第３受光素子２２２Ｃが出力する受光データＳ１～Ｓ３が同じ状況下であるにも関わらず、制御部３０は、出力する距離を、第２受光素子２２２Ｂの受光データＳ２に応じた距離から、第１受光素子２２２Ａの受光データＳ１に応じた距離に変化させることになる。このように、第１測定方法が採用された測定装置１の場合、受光素子２２２が所定の受光データを出力する状況（基準状況）の下において温度センサ４１の温度データが変化すると、制御部３０は、異なる距離を出力することになる。つまり、受光素子２２２が所定の受光データを出力する状況（基準状況）の下において温度センサ４１の温度データを変化させることによって、温度センサ４１の温度データに対応する受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定することを検証することが可能である。
まず、発光部１２が所定の温度（基準温度）であり、測定装置１と対象物９０との間に所定の距離（基準距離）をあけ、第１受光素子２２２Ａ～第３受光素子２２２Ｃが所定の受光データＳ１～Ｓ３を出力する状況を設定し、この状況を基準状況とする。なお、基準温度や基準距離は、任意に設定可能である。例えば、基準温度がＴ２の場合、発光部１２は波長λ２（＝８７５ｎｍ）の光を出射し、分散素子２５は、波長λ２の反射光を第２受光素子２２２Ｂに向けて分光するとともに、バンドパスフィルタＢＰＦを通過する波長λ１～λ３の光を波長に応じて３個の受光素子２２２にわたって分散させる状況になり、３個の受光素子２２２は、この基準状況に応じた受光データＳ１～Ｓ３をそれぞれ出力することになる。なお、制御部３０は、温度Ｔ２が温度Ｔ１２～Ｔ２３の範囲であることから、図６Ｂに示すように第２受光素子２２２Ｂの受光データＳ２を画素データＳとして取得し、画素データＳに基づいて算出した距離を出力することになる。
次に、上記の基準状況下において、温度センサ４１の温度データを変化させる。なお、ここでは、制御部３０が取得する温度データを変化させるだけであり（言い換えると、制御部３０にダミーの温度データを入力するだけであり）、発光部１２が出射する光の波長は基準状況と同じであり、受光素子２２２が出力する受光データも基準状況と同じある。例えば、基準温度がＴ２の場合、温度センサ４１の温度データをＴ１に変化させるときにも、発光部１２は波長λ２（＝８７５ｎｍ）の光を出射し、３個の受光素子２２２は、それぞれ基準状況と同じ受光データＳ１～Ｓ３をそれぞれ出力することになる。基準状況下において温度センサ４１の温度データを変化させると、制御部３０が取得する受光データが変化するため、制御部３０は、異なる距離を出力することになる。例えば、基準状況下において温度センサ４１の温度データをＴ２からＴ１に変化させると、発光部１２の温度や、測定装置１と対象物９０との距離が保たれており、第１受光素子２２２Ａ～第３受光素子２２２Ｃが出力する受光データＳ１～Ｓ３が同じ状況下であるにも関わらず、制御部３０は、出力する距離を、第２受光素子２２２Ｂの受光データＳ２に応じた距離から、第１受光素子２２２Ａの受光データＳ１に応じた距離に変化させることになる。このように、第１測定方法が採用された測定装置１の場合、受光素子２２２が所定の受光データを出力する状況（基準状況）の下において温度センサ４１の温度データが変化すると、制御部３０は、異なる距離を出力することになる。つまり、受光素子２２２が所定の受光データを出力する状況（基準状況）の下において温度センサ４１の温度データを変化させることによって、温度センサ４１の温度データに対応する受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定することを検証することが可能である。
【0041】
＜第２測定方法＞
分散素子２５が受光素子２２２に向けて出射する光の角度は、波長に応じて徐々に変化する。このため、分散素子２５が２つの受光素子２２２（例えば第１受光素子２２２Ａと第２受光素子２２２Ｂ）の境界部に向けて反射光を分光し、２つの受光素子２２２が反射光を受光することがある。このような場合、第１測定方法のように３個の受光素子２２２うちの１つの受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定するよりも、反射光を受光する２つの受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定する方が有利である。第２測定方法では、温度データに応じて２以上の受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定することが可能である。
分散素子２５が受光素子２２２に向けて出射する光の角度は、波長に応じて徐々に変化する。このため、分散素子２５が２つの受光素子２２２（例えば第１受光素子２２２Ａと第２受光素子２２２Ｂ）の境界部に向けて反射光を分光し、２つの受光素子２２２が反射光を受光することがある。このような場合、第１測定方法のように３個の受光素子２２２うちの１つの受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定するよりも、反射光を受光する２つの受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定する方が有利である。第２測定方法では、温度データに応じて２以上の受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定することが可能である。
【0042】
【0043】
制御部３０の記憶部（不図示）には、図７に示す重みテーブルが予め記憶されている。重みテーブルには、温度Ｔと、重み係数とが対応付けられている。重み係数は、温度センサ４１の温度データに対応付けた重みデータに相当する。重み係数には、第１重み係数Ｗ１と、第２重み係数Ｗ２と、第３重み係数Ｗ３とが含まれている。第１重み係数Ｗ１は、第１受光素子２２２Ａの受光データＳ１に対する重み係数である。第２重み係数Ｗ２は、第２受光素子２２２Ｂの受光データＳ２に対する重み係数である。第３重み係数Ｗ３は、第３受光素子２２２Ｃの受光データＳ３に対する重み係数である。
【0044】
信号処理部３６２は、温度センサ４１から取得した温度データに対応する重み係数（重みデータ）を、記憶部に記憶されている重みテーブルから取得する。すなわち、信号処理部３６２は、温度センサ４１から取得した温度データに基づいて重みテーブルを参照し、温度データに対応する重み係数（第１重み係数Ｗ１、第２重み係数Ｗ２及び第３重み係数Ｗ３）を取得する。そして、信号処理部３６２は、光を出射した発光素子１２１に対応する３個の受光素子２２２（第１受光素子２２２Ａ、第２受光素子２２２Ｂ及び第３受光素子２２２Ｃ）の受光データＳ１～Ｓ３をそれぞれ取得し、それぞれの受光素子２２２の受光データＳ１～Ｓ３に対して重み係数に応じた重み付けを行うことによって、画素データＳを算出する。具体的には、信号処理部３６２は、次式に基づいて画素データＳを算出する。
Ｓ＝Ｓ１×Ｗ１＋Ｓ２×Ｗ２＋Ｓ３×Ｗ３
Ｓ＝Ｓ１×Ｗ１＋Ｓ２×Ｗ２＋Ｓ３×Ｗ３
【0045】
例えば、温度Ｔ１の場合（波長λ１（＝８７５ｎｍ）の反射光が分散素子２５によって第１受光素子２２２Ａに分光される場合）に対して、重み係数はそれぞれＷ１＝１、Ｗ２＝０、Ｗ３＝０に設定されている。また、温度Ｔ２の場合（波長λ２（＝９０５ｎｍ）の反射光が分散素子２５によって第２受光素子２２２Ｂに分光される場合）に対して、重み係数はそれぞれＷ１＝０、Ｗ２＝１、Ｗ３＝０に設定されている。また、温度Ｔ３の場合（波長λ３（＝９３５ｎｍ）の反射光が分散素子２５によって第３受光素子２２２Ｃに分光される場合）、重み係数はそれぞれＷ１＝０、Ｗ２＝０、Ｗ３＝１に設定されている。そして、温度ＴがＴ１とＴ２の中間の温度の場合、温度ＴがＴ２よりもＴ１に近いほど、Ｗ１はＷ２よりも大きくなるようにＷ１，Ｗ２が設定されている（Ｗ３はゼロに設定されている）。これにより、分散素子２５が第１受光素子２２２Ａと第２受光素子２２２Ｂとの境界部に反射光を分光する状態であっても、精度良く距離を測定することができる。また、温度ＴがＴ２とＴ３の中間の温度の場合、温度ＴがＴ３よりもＴ２に近いほど、Ｗ２はＷ３よりも大きくなるようにＷ２，Ｗ３が設定されている（Ｗ１はゼロに設定されている）。これにより、分散素子２５が第２受光素子２２２Ｂと第３受光素子２２２Ｃとの境界部に反射光を分光する状態であっても、精度良く距離を測定することができる。
【0046】
なお、制御部３０の測距部３６（信号処理部３６２）は、算出した画素データＳに基づいて、反射光の到達タイミングを検出する（図３参照）。そして、測距部３６（時間検出部３６４）は、光の出射タイミングと、光の到達タイミングとに基づいて、光を照射してから反射光が到達するまでの時間Ｔｆを検出する。また、測距部３６（距離算出部３６６）は、時間Ｔｆに基づいて、対象物９０までの距離Ｌを算出する。
【0047】
ところで、第２測定方法が採用された測定装置１の場合であっても、受光素子２２２が所定の受光データを出力する状況（基準状況）の下において温度センサ４１の温度データが変化すると、制御部３０は、異なる距離を出力することになる。つまり、受光素子２２２が所定の受光データを出力する状況（基準状況）の下において温度センサ４１の温度データを変化させることによって、温度センサ４１の温度データに対応する受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定することを検証することが可能である。なお、第２測定方法が採用された測定装置１の場合、温度センサ４１の温度データを徐々に変化させると、制御部３０が出力する距離が徐々に変化する。
【0048】
【0049】
既に説明した通り、発光部１２は、複数の発光素子１２１を備えている。図中には、発光部１２の複数の発光素子１２１のうちの隣接する２つの発光素子１２１（＃１、＃２）が示されている。また、図中には、２つの発光素子１２１（＃１、＃２）に対応する測定エリア５０上の領域（＃１、＃２）が示されている。また、図中には、２つの発光素子１２１（＃１、＃２）や測定エリア５０上の２つの領域（＃１、＃２）と対応する２つのお受光センサ２２の画素２２１（＃１、＃２）が示されている。２つの画素２２１（＃１、＃２）は、発光部１２の２つの発光素子１２１（＃１、＃２）とそれぞれ対応する。発光素子１２１＃１から出射した光は、測定エリア５０上の領域＃１に照射されるとともに、領域＃１からの光（反射光及び背景光）は、画素２２１＃１に受光されることになる。また、発光素子１２１＃２から出射した光は、測定エリア５０上の領域＃２に照射されるとともに、領域＃２からの光（反射光及び背景光）は、画素２２１＃２に受光されることになる。
【0050】
図８に示す形態では、受光センサ２２の１つの画素２２１に複数（ここでは３個）の受光素子２２２が含まれている。ここでは、受光用光学系２４の分散素子２５は、測定エリア５０上の領域＃１から届く光（反射光及び背景光）を、画素２２１＃１に属する複数の受光素子２２２（ここでは第１受光素子２２２Ａ～第３受光素子２２２Ｃ）にわたって分光する。同様に、受光用光学系２４の分散素子２５は、測定エリア５０上の領域＃２から届く光（反射光及び背景光）を、画素２２１＃２に属する複数の受光素子２２２にわたって分光する。
【0051】
図８では、発光素子１２１＃１に対応付けられている複数の受光素子２２２（画素２２１＃１に属する複数の受光素子２２２）と、発光素子１２１＃２に対応付けられている複数の受光素子２２２（画素２２１＃２に属する複数の受光素子２２２）は、別々であり、重複していない。このように、２つの発光素子１２１のうちの一方の発光素子１２１に対応付けられている複数の受光素子２２２と、他方の発光素子１２１に対応付けられている複数の受光素子２２２とが異なる場合、制御部３０（タイミング制御部３４）は、その２つの発光素子１２１から光を同時に出射させることが可能である。なお、図８に示す場合、制御部３０（タイミング制御部３４）は、発光部１２の全ての発光素子１２１から光を出射させて測定エリア５０の全体に光を一括して照射しても良いし、発光部１２の一部の発光素子１２１（例えば１つの発光素子１２１）から光を出射させて測定エリア５０の所定の領域のみに光を照射しても良い。
【0052】
【0053】
図９に示す形態では、受光センサ２２の１つの画素２２１は、１個の受光素子２２２により構成されている。ここでは、受光用光学系２４の分散素子２５は、測定エリア５０上の領域＃１から届く光（反射光及び背景光）を、３個の画素２２１により構成されている３個の受光素子２２２にわたって分光する。また、受光用光学系２４の分散素子２５は、測定エリア５０上の領域＃２から届く光（反射光及び背景光）を、３個の画素２２１により構成されている３個の受光素子２２２にわたって分光する。
図９では、発光素子１２１＃１に対応付けられている複数の受光素子２２２と、発光素子１２１＃２に対応付けられている複数の受光素子２２２は、一部が重複している。このように、２つの発光素子１２１のそれぞれに対応付けられている複数の受光素子２２２が一部重複する場合、制御部３０（タイミング制御部３４）は、その２つの発光素子１２１から光を同時に出射させることを行わない。この場合、制御部３０は、発光部１２の一部の発光素子１２１（例えば１つの発光素子１２１）から光を出射させて測定エリア５０の所定の領域のみに光を照射する。なお、２以上の発光素子１２１から光を同時に出射させる場合には、制御部３０（タイミング制御部３４）は、対応する複数の受光素子２２２が重複しない複数の発光素子１２１から光を照射する。
図９では、発光素子１２１＃１に対応付けられている複数の受光素子２２２と、発光素子１２１＃２に対応付けられている複数の受光素子２２２は、一部が重複している。このように、２つの発光素子１２１のそれぞれに対応付けられている複数の受光素子２２２が一部重複する場合、制御部３０（タイミング制御部３４）は、その２つの発光素子１２１から光を同時に出射させることを行わない。この場合、制御部３０は、発光部１２の一部の発光素子１２１（例えば１つの発光素子１２１）から光を出射させて測定エリア５０の所定の領域のみに光を照射する。なお、２以上の発光素子１２１から光を同時に出射させる場合には、制御部３０（タイミング制御部３４）は、対応する複数の受光素子２２２が重複しない複数の発光素子１２１から光を照射する。
【0054】
なお、図４Ａに示すように、分散素子２５の前（測定エリア５０の側）に集光レンズ２４１を配置し、測定エリア５０上の異なる領域（＃１、＃２）から届く光（反射光及び背景光）を集光レンズ２４１によって分散素子２５の異なる位置に集光させることが望ましい。これにより、図８に示すように、画素２２１＃１に属する複数の受光素子２２２と、画素２２１＃２に属する複数の受光素子２２２とが重複しないように、受光用光学系２４を構成し易くなる。
【0055】
＝＝＝小括＝＝＝
本実施形態の測定装置１は、発光部１２と、バンドパスフィルタＢＰＦ（フィルタに相当）と、受光センサ２２と、分散素子２５とを備えている。発光部１２は、所定の波長帯域の範囲で温度に応じた波長の光を照射する。バンドパスフィルタＢＰＦは、所定の波長帯域の光を通過させ、発光部１２から照射された光の反射光を通過させる。受光センサ２２は、複数の受光素子２２２を有する。分散素子２５は、バンドパスフィルタＢＰＦと受光センサ２２との間に配置され、バンドパスフィルタＢＰＦを通過した光を２以上の受光素子２２２に分散させる。このような構成によれば、温度に応じた波長の光が発光部１２から照射され、その光は、バンドパスフィルタＢＰＦを通過した後、分散素子２５によって波長に応じた特定の受光素子２２２に分光される。一方、バンドパスフィルタＢＰＦを通過した背景光は、分散素子２５によって、２以上の受光素子２２２にわたって分散される。このため、反射光を受光する受光素子２２２が受光する背景光を軽減させることができ、反射光を受光する受光素子２２２から出力される受光データに含まれるノイズの影響を抑制することができる。
本実施形態の測定装置１は、発光部１２と、バンドパスフィルタＢＰＦ（フィルタに相当）と、受光センサ２２と、分散素子２５とを備えている。発光部１２は、所定の波長帯域の範囲で温度に応じた波長の光を照射する。バンドパスフィルタＢＰＦは、所定の波長帯域の光を通過させ、発光部１２から照射された光の反射光を通過させる。受光センサ２２は、複数の受光素子２２２を有する。分散素子２５は、バンドパスフィルタＢＰＦと受光センサ２２との間に配置され、バンドパスフィルタＢＰＦを通過した光を２以上の受光素子２２２に分散させる。このような構成によれば、温度に応じた波長の光が発光部１２から照射され、その光は、バンドパスフィルタＢＰＦを通過した後、分散素子２５によって波長に応じた特定の受光素子２２２に分光される。一方、バンドパスフィルタＢＰＦを通過した背景光は、分散素子２５によって、２以上の受光素子２２２にわたって分散される。このため、反射光を受光する受光素子２２２が受光する背景光を軽減させることができ、反射光を受光する受光素子２２２から出力される受光データに含まれるノイズの影響を抑制することができる。
【0056】
また、本実施形態の測定装置１は、温度センサ４１と、制御部３０とを更に備えており、制御部３０は、温度センサ４１の温度データに対応する受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定する。これにより、ノイズの影響を抑制した受光データに基づいて距離を測定できるため、測定精度が向上する。
【0057】
また、本実施形態の測定装置１は、温度センサ４１と、制御部３０とを更に備えており、受光素子２２２が所定の受光データを出力する状況（基準状況）の下において温度センサ４１の温度データが変化すると、制御部３０は、異なる距離を出力する。つまり、受光素子２２２が所定の受光データを出力する状況（基準状況）の下において温度センサ４１の温度データを変化させることによって、温度センサ４１の温度データに対応する受光素子２２２の受光データに基づいて距離を測定することを検証することが可能である。
【0058】
また、本実施形態の測定装置１は、温度センサ４１の温度データに対応付けた重み係数（重みデータに相当）を記憶する記憶部を備える（図７Ａ参照）。そして、制御部３０は、温度センサ４１の温度データに対応する重み係数（重みデータ）を記憶部から取得し、２以上の受光素子２２２のそれぞれの受光データに対して重み係数に応じた重み付けを行うことによって、受光データＳを算出し、その受光データＳに基づいて距離を測定する。これにより、分散素子２５が受光素子２２２の境界部に反射光を分光する状態であっても、精度良く距離を測定することができる。
【0059】
また、本実施形態の分散素子２５は、メタマテリアルにより構成されている。これにより、分散素子２５と受光センサ２２との間隔を短く設定することができ、測定装置１の小型化を図ることができる。
分散素子２５をメタマテリアルにより構成する場合、分散素子２５が集光機能（フィルタを通過した光を受光センサ２２に集光させる機能）を有することが望ましい。これにより、受光用光学系２４の小型化を図ることが可能である。また、分散素子２５をメタマテリアルにより構成する場合、分散素子２５が偏光フィルタ機能（所定方向に振動する光を通過させつつ、所定方向と交差する方向に振動する光を吸収する機能）を有することが望ましい。これにより、不要な光によるノイズの影響を抑制できる。
なお、分散素子２５は、プリズム又は回折格子により構成されても良い。これにより、分散素子２５を安価に構成できる。
分散素子２５をメタマテリアルにより構成する場合、分散素子２５が集光機能（フィルタを通過した光を受光センサ２２に集光させる機能）を有することが望ましい。これにより、受光用光学系２４の小型化を図ることが可能である。また、分散素子２５をメタマテリアルにより構成する場合、分散素子２５が偏光フィルタ機能（所定方向に振動する光を通過させつつ、所定方向と交差する方向に振動する光を吸収する機能）を有することが望ましい。これにより、不要な光によるノイズの影響を抑制できる。
なお、分散素子２５は、プリズム又は回折格子により構成されても良い。これにより、分散素子２５を安価に構成できる。
【0060】
また、本実施形態の測定装置１は、バンドパスフィルタＢＰＦと分散素子２５との間に配置された集光レンズ２４１を備える。これにより、分散素子２５が集光機能を兼ね備える必要が無いため、分散素子２５の設計上の制約を軽減できる。
【0061】
以上、本発明の実施形態につき詳述したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の実施形態の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。
【符号の説明】
【0062】
１ 測定装置、１０ 照射部、
１２ 発光部、１２１ 発光素子、１４ 投光用光学系、
２０ 受光部、２２ 受光センサ、２２１ 画素、
２２２ 受光素子、２２２Ａ～Ｃ 第１～第３受光素子、
２４ 受光用光学系、２４１ 集光レンズ、
ＢＰＦ バンドパスフィルタ、２５ 分散素子、
３０ 制御部、３２ 設定部、
３４ タイミング制御部、３６ 測距部、
３６２ 信号処理部、３６４ 時間検出部、３６６ 距離算出部、
４１ 温度センサ、
５０ 測定エリア、９０ 対象物
１２ 発光部、１２１ 発光素子、１４ 投光用光学系、
２０ 受光部、２２ 受光センサ、２２１ 画素、
２２２ 受光素子、２２２Ａ～Ｃ 第１～第３受光素子、
２４ 受光用光学系、２４１ 集光レンズ、
ＢＰＦ バンドパスフィルタ、２５ 分散素子、
３０ 制御部、３２ 設定部、
３４ タイミング制御部、３６ 測距部、
３６２ 信号処理部、３６４ 時間検出部、３６６ 距離算出部、
４１ 温度センサ、
５０ 測定エリア、９０ 対象物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】