空間情報検出装置
【課題】撮像装置の受光光学系において波長選択性とフレアの抑制という２機能を満足させながらも従来よりも小型化することを可能にした空間情報検出装置を提供する。
【解決手段】発光源から特定波長の光を空間に投光する。撮像装置は、受光光学系２２を通して前記空間を撮像する撮像素子２１を備える。処理装置は、発光源１０から投光した光と撮像装置２０により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する。受光光学系２２は、４枚のレンズ２３〜２６を備え、４枚のレンズ２３〜２６に形成された曲面から選択した２つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタ２７，２８を備える。薄膜フィルタ２７，２８は選択する波長が異なっており、選択する波長の組み合わせにより特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成される。
【解決手段】発光源から特定波長の光を空間に投光する。撮像装置は、受光光学系２２を通して前記空間を撮像する撮像素子２１を備える。処理装置は、発光源１０から投光した光と撮像装置２０により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する。受光光学系２２は、４枚のレンズ２３〜２６を備え、４枚のレンズ２３〜２６に形成された曲面から選択した２つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタ２７，２８を備える。薄膜フィルタ２７，２８は選択する波長が異なっており、選択する波長の組み合わせにより特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定波長の光を空間に投光するとともに、受光光学系を通して当該空間を撮像し、発光源から投光した光と撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて当該空間の情報を検出する空間情報検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光を空間に投光するとともに当該空間を撮像し、投光した光と受光した光の受光量との関係を用いて当該空間について、各種の情報を検出するアクティブ型の空間情報検出装置が提案されている。この種の空間情報検出装置としては、強度を変調した変調光を投光し、投光から受光までの位相差によって、空間に存在する物体までの距離を求める装置が知られている。また、空間に光を投光する期間と投光しない期間とを設け、両期間における受光量の差分を求める装置も提案されている。前者の技術では、画素値を距離値とする距離画像を生成することができ、後者の技術では、画素値を差分値とした濃淡画像を生成することができる。
【０００３】
さらに、アクティブ型の空間情報検出装置では、空間に存在する物体の反射率や空間の媒質の透過率の計測も可能であり、たとえば、特定波長の光の透過率を利用することにより、空間の媒質の濃度を検出するガスセンサに利用ことも可能である。
【０００４】
ところで、この種の空間情報検出装置では、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサのような半導体イメージセンサを撮像素子に用い、受光光学系を通して空間を撮像する撮像装置を構成している。撮像素子は、自然光や照明光のような空間の環境光が入射すると出力が飽和しやすくなる。そこで、アクティブ型の空間情報検出装置では、受光量のダイナミックレンジを確保するために、特定波長の光を空間に投光し、投光した波長成分のみを撮像する技術が採用されている。
【０００５】
投光した波長成分のみを撮像する技術としては、撮像する空間と受光光学系との間に帯域通過フィルタを配置する構成を用いている。すなわち、受光光学系に入射する光の波長を帯域通過フィルタを用いて制限している。
【０００６】
一方、撮像装置では、構成要素である受光光学系や撮像素子による反射が生じることによって、レンズフレアないしハレーション（以下、単に「フレア」という）と称する現象が生じることが知られている。このようなフレアが生じると、空間情報を正確に検出することができない
フレアは、入射光の強度が大きいときに生じやすく、一般的なカメラにおいては、レンズフードを用いて視野外からの光の入射を抑制することによりフレアの発生を抑制している。しかしながら、上述した空間情報検出装置では、レンズフードを用いることは大型化につながり、フレア対策として望ましい構成とは言えない。
【０００７】
レンズのような光学素子において散乱やフレアのような光学性能劣化を防止する技術としては、光学素子の基材上に樹脂層と光学薄膜層とを設けることが考えられている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、光学薄膜層を形成して光学素子の表面粗さを低減することにより、光学性能劣化を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２４１６０８号公報（段落［００１９］−［００２０］参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
撮像装置の受光光学系において特許文献１に記載の技術を用いると、フレアの発生を抑制することができると考えられる。また、受光光学系において光学薄膜層を形成することによりフレアを抑制しているから、レンズフードを設ける場合のような大型化も避けることができる。
【００１０】
しかしながら、上述のようにアクティブ型の空間情報検出装置では、空間に投光した波長成分のみを撮像するために波長選択性を備える光学フィルタが必要である。撮像装置では、受光光学系の前端に波長選択性を備える光学フィルタとしてのレンズフィルタを追加するのが一般的であるから、結局は受光光学系の大型化を避けることができない。
【００１１】
上述のようにアクティブ型の空間情報検出装置では撮像装置の受光光学系において、波長選択性とフレアの抑制という２種類の機能が要求されている。そのため、両者を満足させようとすると、受光光学系の大型化を避けることができないという問題が生じる。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、撮像装置の受光光学系において波長選択性とフレアの抑制という２機能を満足させながらも従来よりも小型化することを可能にした空間情報検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、発光源から投光した光と撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、受光光学系は、複数枚のレンズを備え、レンズに形成された曲面から選択した２つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタを備え、薄膜フィルタが選択する波長の組み合わせにより特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成されることを特徴とする。
【００１４】
この場合、選択した２枚のレンズの各一面にそれぞれ薄膜フィルタが形成されていることが望ましい。
【００１５】
さらに、薄膜フィルタを形成するレンズは、レンズから選択した隣接する２枚であり、各レンズの向かい合う２つの面に薄膜フィルタがそれぞれ形成されているのが望ましい。
【００１６】
本発明の他の構成として、特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、発光源から投光した光と撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、受光光学系は、複数枚のレンズを備え、レンズに形成された曲面から選択した１つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタを備え、レンズのうち薄膜フィルタを有するレンズ以外のいずれかのレンズは波長選択性を有する材料により形成された波長選択レンズであり、薄膜フィルタが選択する波長と波長選択レンズが選択する波長との組み合わせにより特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成される構成を採用してもよい。
【００１７】
本発明のさらに他の構成として、特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、発光源から投光した光と撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、受光光学系は、複数枚のレンズを備え、レンズから選択した２枚のレンズはそれぞれ波長選択性を有する波長選択レンズであり、波長選択レンズが選択する波長の組み合わせにより特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成される構成を採用してもよい。
【００１８】
受光光学系において、レンズのうち撮像素子から最遠方に配置されたレンズの入射面に向かい合うカバーガラスが付加されているのが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成によれば、撮像装置の受光光学系において波長選択性とフレアの抑制という２機能を満足させながらも、受光光学系を小型化することが可能になるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態を示すブロック図である。
【図２】実施形態１に用いる受光光学系の構成例を示す概略構成図である。
【図３】同上に用いる薄膜フィルタの波長選択性を示す動作説明図である。
【図４】同上に用いる受光光学系の他の構成例を示す概略構成図である。
【図５】同上に用いる受光光学系の具体的な構成例を示す構成図である。
【図６】実施形態２に用いる受光光学系の構成例を示す概略構成図である。
【図７】実施形態３に用いる受光光学系の構成例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態１）
以下に説明する実施形態では、強度を変調した光（以下、「強度変調光」という）を空間に投光し、撮像装置を用いて当該空間を撮像することにより、当該空間に存在する物体までの距離を空間情報として検出する距離画像センサを、空間情報検出装置として例示する。ただし、距離画像センサは、一例であって、背景技術において説明した他の空間情報検出装置に本実施形態の技術を適用することを妨げない。また、本実施形態において説明する距離画像センサの構成は例示であり、本実施形態において説明する技術を他の構成の距離画像センサに適用することを妨げない。
【００２２】
距離画像センサは、図２に示すように、強度変調光を空間に投光する発光源１０と、当該空間を撮像する撮像装置２０とを備える。さらに、距離画像センサは、発光源１０および撮像装置２０の駆動と、撮像装置２０の出力を用いて空間に存在する物体までの距離を求める処理装置３０を備える。
【００２３】
発光源１０は、発光ダイオードや半導体レーザのように変調信号の瞬時レベルに応じて出力強度を変化させる発光素子１１と、発光素子１１から出射した光を空間の所望領域に投光するように投光領域を制御する投光光学系１２とを備える。投光光学系１２は、レンズ、ミラー、プリズムなどの光学要素を適宜に用いて構成される。
【００２４】
一方、撮像装置２０は、ＣＣＤイメージセンサやＭＯＳイメージセンサのように受光強度の瞬時値に応じた出力値が得られる撮像素子２１と、前記空間からの光を撮像素子２１に導く受光光学系２２とを備える。撮像素子２１は、一般的な構成のイメージセンサを用いることが可能であるが、距離画像センサに用いるための専用の構成であることが望ましい。
【００２５】
また、受光光学系２２は、複数のレンズを組み合わせて構成される。一般的には受光光学系２２を構成するレンズの光軸は一致させるが、レンズの光軸が一致していることは必須ではない。また、受光光学系２２は単焦点であり、本実施形態では２枚以上のレンズがあればよいが、通常は３枚ないし４枚のレンズを用いる。
【００２６】
処理装置３０は、発光素子１１を駆動する発光制御部３１を備える。発光制御部３１は、正弦波、三角波、デューティ比が５０％の矩形波などの波形を有した一定周期の変調信号を発光素子１１に与えることにより、発光素子１１から出力される光の強度を変調信号の波形に合わせて変化させる。したがって、一定周期で強度が変化する強度変調光が発光源１０から空間に投光されることになる。変調信号の周波数は数十ＭＨｚ（たとえば、２０ＭＨｚ）に設定される。なお、変調信号の波形についてはとくに制限はない。
【００２７】
処理装置３０は、撮像素子２１における受光のタイミングや撮像素子２１から電荷を読み出すタイミングを制御する撮像制御部３２を備える。撮像素子２１は、撮像制御部３２からの撮像信号を受けて光電変換を行って電荷を生成する受光期間を制限する機能を備えている。すなわち、シャッタの機能を電気的に実現している。
【００２８】
受光期間は、変調信号の特定の複数の位相に同期して設定される。たとえば、変調信号の０度、９０度、１８０度、２７０度の各位相に同期する受光期間を撮像信号により設定し、撮像素子２１では各受光期間ごとの電荷を生成する。受光期間は、変調信号の１周期内で設定されている必要はない。
【００２９】
撮像素子２１は、多数周期（たとえば、１００００周期）における電荷を蓄積し、蓄積された電荷を撮像制御部３２からの読出信号を受けて外部に取り出す。多数周期の電荷を蓄積し信号光により生成された電荷量を増加させることにより、受光量の差が大きくなるから距離を求める精度が向上し、ショットノイズなどによる電荷量のばらつきが抑制される。
【００３０】
上述のようにして４つの位相に同期した電荷を生成すると、撮像素子２１に蓄積される電荷量が撮像素子２１の受光量と線形関係になる範囲内であれば、外光の影響を除去して投受光の位相差を求めることができる。いま、変調信号が正弦波であって三角関数で近似でき、上述の４つの位相に対応して蓄積された電荷量がそれぞれＡ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３であるとすると、三角関数の関係により、投受光の位相差φには次式のような関係が成り立つ。
ｔａｎφ＝｛（Ａ０−Ａ２）／（Ａ１−Ａ３）｝
変調信号は周波数が一定であるから、位相差φを距離に換算することができる。撮像素子２１で得られた電荷（撮像素子２１の出力信号）から位相差φを求める演算と、求めた位相差φを距離に換算する演算とは、処理装置３０に設けた距離画像生成部３３により行う。距離画像生成部３３では、撮像素子２１の受光面上での位置（距離画像の画素となる単位領域の位置）を、撮像素子２１から受光光学系２２を通して見込む方向に対応付け、各方向ごとの物体までの距離を求める。言い換えると、距離画像生成部３３では、画素値を距離値に持つ距離画像を生成する。
【００３１】
距離画像生成部３３が生成した距離画像は、処理装置３０に設けた出力部３４において目的に応じた処理がなされ、目的とする情報が出力部３４から取り出される。たとえば、出力部３４は、距離画像をＣＲＴや液晶表示器のようなモニタ装置の画面に表示可能な形式の信号に変換する処理、距離画像から所望の特徴量を抽出して視野内の移動物体を監視する処理など、適宜の処理を行うことができる。
【００３２】
ところで、背景技術において説明したように、受光光学系２２では環境光の影響を低減することが望ましい。本実施形態では、発光源１０から空間に投光する強度変調光に赤外領域の光を用い、受光光学系２２は強度変調光の波長領域の光のみを通過させる構成を採用している。
【００３３】
そのため、図１に示すように、受光光学系２２を構成する複数枚（図示例は４枚）のレンズ２３〜２６に形成された曲面から選択した２つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタ２７，２８を形成している。薄膜フィルタ２７，２８は、通過波長の特性が異なっている。
【００３４】
具体的には、図３に示すように、第１の波長λ１よりも長波長側の光を阻止するハイパスフィルタの機能（特性（１））を有する薄膜フィルタ２７と、第２の波長λ２よりも短波長側の光を阻止するローパスフィルタの機能（特性（２））を有する薄膜フィルタ２８とを設けている。また、第１の波長λ１と第２の波長λ２とは、λ１＞λ２の関係としてある。したがって、両薄膜フィルタ２７，２８を併せた通過波長域は、λ１とλ２との間の波長域になる。
【００３５】
発光源１０から出射する光の波長が、この通過波長域の範囲内に収まるように、光の波長と薄膜フィルタ２７，２８の特性とを選択すれば、撮像素子２１により撮像する画像に対する環境光の影響を低減することができる。とくに、環境光の影響を低減しようとすれば、通過波長域が狭くなるように、波長λ１，λ２の差を比較的小さくし、かつ減衰特性が急峻になるように薄膜フィルタ２７，２８を設計することが有効である。
【００３６】
ところで、発光源１０から投光する光は近赤外領域ないし中赤外領域であって、両薄膜フィルタ２７，２８は、この波長領域の光を通過させるように形成される。薄膜フィルタ２７は可視光を通過させるように形成され、薄膜フィルタ２８は可視光を遮断するように形成される。すなわち、２枚の薄膜フィルタ２７，２８により近赤外領域ないし中赤外領域（０．７〜４μｍ）の赤外光を通過させるバンドパスフィルタが構成される。
【００３７】
薄膜フィルタ２７，２８は４枚のレンズ２３〜２６のいずれにも設けることが可能であるが、受光光学系２２の中間付近から撮像素子２１までの間に配置されていることが望ましい。また、１枚のレンズ２３〜２６の２面が曲面であれば（平凸レンズあるいは平凹レンズでなければ）、１枚のレンズ２３〜２６の両面に薄膜フィルタ２７，２８を設けることが可能である。
【００３８】
ただし、１枚のレンズ２３〜２６の両面に特性の異なる２種類の薄膜フィルタ２７，２８を設ける場合、いずれか一方の薄膜フィルタ２７，２８が不良品になると、他方の薄膜フィルタ２７，２８が良品でも、当該レンズ２３〜２６が不良品として扱われる。すなわち、不良率が高くなる可能性がある。これに対して、本実施形態では、異なる２枚のレンズ２３〜２６の各一面にそれぞれ１種類ずつの薄膜フィルタ２７，２８を設けていることにより不良率の増加が抑制される。
【００３９】
図１に示す構成では、レンズ２４の凸曲面である一面に薄膜フィルタ２７を設け、レンズ２５の凸曲面である一面に薄膜フィルタ２８を設けている。また、薄膜フィルタ２７，２８両はレンズ２４，２５の互いに対向する面に設けてある。
【００４０】
上記構成を採用することにより、受光光学系２２に入射した光のうち可視光を含む波長域の光は薄膜フィルタ２８により遮断され、赤外領域の光のみが薄膜フィルタ２７に到達する。また、薄膜フィルタ２７では遠赤外領域の光が遮断されるから、結果的に近赤外領域ないし中赤外領域の光のみが撮像素子２１に到達することになる。
【００４１】
ところで、上述のように受光光学系２２において、薄膜フィルタ２７を用いることにより、まず可視光を除去しているから、空間内において人が視覚により認識している情報は撮像装置２１では除去されることになる。また、撮像素子２１がＳｉ（シリコン）などを用いて構成されている場合に、遠赤外領域にも感度を有するが、薄膜フィルタ２８により遠赤外領域の光を遮断しているから、撮像素子２１には遠赤外領域の光は入射しない。
【００４２】
さらに、薄膜フィルタ２７，２８を通過し、撮像素子２１に入射した光の一部が、撮像素子２１の表面で反射されることがあるが、この光は、薄膜フィルタ２７を通過して薄膜フィルタ２８に到達し、薄膜フィルタ２８の表面で反射されることにより拡散する。つまり、撮像素子２１の表面で反射した光が撮像素子２１に戻ることは少なく、結果的にフレアの生じにくい構成になる。
【００４３】
上述の構成により、１枚のレンズ２３〜２６の一面に２種類の特性を有する薄膜フィルタ２７，２８を重ねて形成する場合に比較すると、薄膜フィルタ２７，２８の材料の違いによる熱応力の発生が抑制される。また、１枚のレンズ２３〜２６の両面に２種類の特性を有する薄膜フィルタを形成する場合に比較すると、製造が容易であり、歩留まりの向上が期待できる。しかも、２枚のレンズ２４，２５の対向面に薄膜フィルタ２７，２８をそれぞれ形成しているから、両フィルタ２７，２８の間には他の部材が介在せず、余分な多重反射が生じない。その結果、撮像素子２１により撮像される画像ないし処理装置３０で生成される画像におけるフレアの発生を抑制することができる。
【００４４】
すなわち、２枚の薄膜フィルタ２７，２８が、発光源１０から空間に投光された光の波長成分を通過させる帯域通過フィルタとして機能し、しかも、薄膜フィルタ２７，２８を設けていることによってフレアの発生も抑制される。このように、薄膜フィルタ２７，２８により、波長選択性とフレアの抑制という２機能が満足されるから、レンズフィルタを別途に設けたり、レンズフードを設けたりする必要がなく、結果的に受光光学系２２の小型化につながる。
【００４５】
上述の例では、受光光学系２２をレンズ２３〜２６のみにより構成しているが、図４に示すように、撮像素子２１から最遠方に配置したレンズ２６を覆うカバーガラス２９を配置することが望ましい。すなわち、カバーガラス２９は、レンズ２６の入射面に向かい合うように配置される。カバーガラス２９の各一面には、それぞれシリカなどからなるλ／４整合膜を兼ねたＡＲコート（反射防止膜）２９Ａ，２９Ｂが形成される。
【００４６】
上記構成ではレンズ２６の入射面側にカバーガラス２９を設けているから、レンズ２６が保護される。しかも、カバーガラス２９の入射面側（レンズ２６に対向していない面）にＡＲコート２９Ａを形成していることにより、入射光が損失なくレンズ２６に導入される。さらに、カバーガラス２９にはレンズ２６と向かい合う面にもＡＲコート２９Ｂを形成しているから、レンズ２６の表面で反射された光がカバーガラス２９で再反射されるのを防止することができる。なお、カバーガラス２９は、ガラスに限らず合成樹脂により形成することも可能である。
【００４７】
薄膜フィルタ２８をレンズ２５の凸曲面に設けた場合について光線追跡を行った結果を図５（Ａ）に示し、薄膜フィルタ２７をレンズ２４の凸曲面に設けた場合について光線追跡を行った結果を図５（Ｂ）に示す。また、比較例として、図５（Ｃ）にはカバーガラス２９の一方の平面（図の左面）に波長選択性を与えた場合について光線追跡を行った結果を示す。
【００４８】
図５（Ａ）（Ｂ）の例では撮像素子２１の表面で反射が生じてもレンズ２３〜２６での再反射による影響がほとんどなくフレアが抑制されている。これに対して、図５（Ｃ）の例では撮像素子２１の表面で生じた反射がレンズ２３〜２６で再反射され、フレアが発生している。すなわち、光線追跡によっても、薄膜フィルタ２７，２８をレンズ２３〜２６に設けることによりフレアが抑制されることが確認された。
【００４９】
（実施形態２）
本実施形態は、図６に示すように、図４に示した構成におけるレンズ２５および薄膜フィルタ２８に代えて波長選択性を備えた材料により形成された波長選択レンズ２５Ａを設けている。すなわち、波長選択レンズ２５Ａは、図４に示した構成のレンズ２５と同機能を有し、さらに、薄膜フィルタ２８と同様の波長選択性を有している。波長選択レンズ２５Ａは、合成樹脂製であって表面にはＡＲコート（図示せず）を設けてあり、薄膜フィルタ２８と同様に可視光を遮断する。すなわち、波長選択レンズ２５Ａは可視光を遮断するために黒色であって、赤外線を通過させるようにポリエチレンなどが用いられる。
【００５０】
本実施形態の他の構成および動作は、実施形態１と同様であり、カバーガラス２９についてもとくに問題がなければ省略することが可能である。また、レンズ２５と薄膜フィルタ２８とに代えて波長選択レンズ２５Ａを用いる代わりに、レンズ２４と薄膜フィルタ２７とに代わるレンズ（図示せず）を設けてもよい。この場合は、レンズ２４に代えて用いるレンズに、薄膜フィルタ２７と同様の波長選択性を持たせる。
【００５１】
なお、上述した構成のように、薄膜フィルタ２７，２８に対向しているレンズ２４，２５のいずれかに波長選択性を持たせる構成が望ましいが、薄膜フィルタ２７，２８に対向していないレンズ２３，２６に波長選択性を持たせることも可能である。
【００５２】
（実施形態３）
本実施形態は、図７に示すように、図４に示した構成について、レンズ２４および薄膜フィルタ２７に代えて波長選択性を有する波長選択レンズ２４Ａを設け、レンズ２５および薄膜フィルタ２８に代えて波長選択性を有する波長選択レンズ２５Ａを設けている。波長選択レンズ２４Ａは、図４に示したレンズ２４と同機能を有するとともに、薄膜フィルタ２７と同様の波長選択性を有している。また、波長選択レンズ２５Ａは、図４に示したレンズ２５と同機能を有するとともに、薄膜フィルタ２８と同様の波長選択性を有している。
【００５３】
すなわち、波長選択レンズ２４Ａは可視光を通過させるために透明であって、しかも赤外線を通過させるように透明な合成樹脂が用いられる。一方、波長選択レンズ２５Ａは可視光を遮断するために黒色であって、しかも赤外線を通過させる合成樹脂が用いられる。この種の合成樹脂には着色したポリエチレンなどを用いることができる。また、各波長選択レンズ２４Ａ，２５Ａの表面にはそれぞれＡＲコート（図示せず）を設けてある。
【００５４】
本実施形態の他の構成および動作は、実施形態１と同様であり、カバーガラス２９についてもとくに問題がなければ省略することが可能である。なお、上述した構成のように、レンズ２４，２５に波長選択性を持たせる構成が望ましいが、レンズ２３，２６に波長選択性を持たせることも可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 発光源
２０ 撮像装置
２１ 撮像素子
２２ 受光光学系
２３〜２６ レンズ
２４Ａ，２５Ａ 波長選択レンズ
２７，２８ 薄膜フィルタ
２９ カバーガラス
３０ 処理装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定波長の光を空間に投光するとともに、受光光学系を通して当該空間を撮像し、発光源から投光した光と撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて当該空間の情報を検出する空間情報検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光を空間に投光するとともに当該空間を撮像し、投光した光と受光した光の受光量との関係を用いて当該空間について、各種の情報を検出するアクティブ型の空間情報検出装置が提案されている。この種の空間情報検出装置としては、強度を変調した変調光を投光し、投光から受光までの位相差によって、空間に存在する物体までの距離を求める装置が知られている。また、空間に光を投光する期間と投光しない期間とを設け、両期間における受光量の差分を求める装置も提案されている。前者の技術では、画素値を距離値とする距離画像を生成することができ、後者の技術では、画素値を差分値とした濃淡画像を生成することができる。
【０００３】
さらに、アクティブ型の空間情報検出装置では、空間に存在する物体の反射率や空間の媒質の透過率の計測も可能であり、たとえば、特定波長の光の透過率を利用することにより、空間の媒質の濃度を検出するガスセンサに利用ことも可能である。
【０００４】
ところで、この種の空間情報検出装置では、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサのような半導体イメージセンサを撮像素子に用い、受光光学系を通して空間を撮像する撮像装置を構成している。撮像素子は、自然光や照明光のような空間の環境光が入射すると出力が飽和しやすくなる。そこで、アクティブ型の空間情報検出装置では、受光量のダイナミックレンジを確保するために、特定波長の光を空間に投光し、投光した波長成分のみを撮像する技術が採用されている。
【０００５】
投光した波長成分のみを撮像する技術としては、撮像する空間と受光光学系との間に帯域通過フィルタを配置する構成を用いている。すなわち、受光光学系に入射する光の波長を帯域通過フィルタを用いて制限している。
【０００６】
一方、撮像装置では、構成要素である受光光学系や撮像素子による反射が生じることによって、レンズフレアないしハレーション（以下、単に「フレア」という）と称する現象が生じることが知られている。このようなフレアが生じると、空間情報を正確に検出することができない
フレアは、入射光の強度が大きいときに生じやすく、一般的なカメラにおいては、レンズフードを用いて視野外からの光の入射を抑制することによりフレアの発生を抑制している。しかしながら、上述した空間情報検出装置では、レンズフードを用いることは大型化につながり、フレア対策として望ましい構成とは言えない。
【０００７】
レンズのような光学素子において散乱やフレアのような光学性能劣化を防止する技術としては、光学素子の基材上に樹脂層と光学薄膜層とを設けることが考えられている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、光学薄膜層を形成して光学素子の表面粗さを低減することにより、光学性能劣化を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２４１６０８号公報（段落［００１９］−［００２０］参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
撮像装置の受光光学系において特許文献１に記載の技術を用いると、フレアの発生を抑制することができると考えられる。また、受光光学系において光学薄膜層を形成することによりフレアを抑制しているから、レンズフードを設ける場合のような大型化も避けることができる。
【００１０】
しかしながら、上述のようにアクティブ型の空間情報検出装置では、空間に投光した波長成分のみを撮像するために波長選択性を備える光学フィルタが必要である。撮像装置では、受光光学系の前端に波長選択性を備える光学フィルタとしてのレンズフィルタを追加するのが一般的であるから、結局は受光光学系の大型化を避けることができない。
【００１１】
上述のようにアクティブ型の空間情報検出装置では撮像装置の受光光学系において、波長選択性とフレアの抑制という２種類の機能が要求されている。そのため、両者を満足させようとすると、受光光学系の大型化を避けることができないという問題が生じる。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、撮像装置の受光光学系において波長選択性とフレアの抑制という２機能を満足させながらも従来よりも小型化することを可能にした空間情報検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、発光源から投光した光と撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、受光光学系は、複数枚のレンズを備え、レンズに形成された曲面から選択した２つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタを備え、薄膜フィルタが選択する波長の組み合わせにより特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成されることを特徴とする。
【００１４】
この場合、選択した２枚のレンズの各一面にそれぞれ薄膜フィルタが形成されていることが望ましい。
【００１５】
さらに、薄膜フィルタを形成するレンズは、レンズから選択した隣接する２枚であり、各レンズの向かい合う２つの面に薄膜フィルタがそれぞれ形成されているのが望ましい。
【００１６】
本発明の他の構成として、特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、発光源から投光した光と撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、受光光学系は、複数枚のレンズを備え、レンズに形成された曲面から選択した１つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタを備え、レンズのうち薄膜フィルタを有するレンズ以外のいずれかのレンズは波長選択性を有する材料により形成された波長選択レンズであり、薄膜フィルタが選択する波長と波長選択レンズが選択する波長との組み合わせにより特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成される構成を採用してもよい。
【００１７】
本発明のさらに他の構成として、特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、発光源から投光した光と撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、受光光学系は、複数枚のレンズを備え、レンズから選択した２枚のレンズはそれぞれ波長選択性を有する波長選択レンズであり、波長選択レンズが選択する波長の組み合わせにより特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成される構成を採用してもよい。
【００１８】
受光光学系において、レンズのうち撮像素子から最遠方に配置されたレンズの入射面に向かい合うカバーガラスが付加されているのが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成によれば、撮像装置の受光光学系において波長選択性とフレアの抑制という２機能を満足させながらも、受光光学系を小型化することが可能になるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態を示すブロック図である。
【図２】実施形態１に用いる受光光学系の構成例を示す概略構成図である。
【図３】同上に用いる薄膜フィルタの波長選択性を示す動作説明図である。
【図４】同上に用いる受光光学系の他の構成例を示す概略構成図である。
【図５】同上に用いる受光光学系の具体的な構成例を示す構成図である。
【図６】実施形態２に用いる受光光学系の構成例を示す概略構成図である。
【図７】実施形態３に用いる受光光学系の構成例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態１）
以下に説明する実施形態では、強度を変調した光（以下、「強度変調光」という）を空間に投光し、撮像装置を用いて当該空間を撮像することにより、当該空間に存在する物体までの距離を空間情報として検出する距離画像センサを、空間情報検出装置として例示する。ただし、距離画像センサは、一例であって、背景技術において説明した他の空間情報検出装置に本実施形態の技術を適用することを妨げない。また、本実施形態において説明する距離画像センサの構成は例示であり、本実施形態において説明する技術を他の構成の距離画像センサに適用することを妨げない。
【００２２】
距離画像センサは、図２に示すように、強度変調光を空間に投光する発光源１０と、当該空間を撮像する撮像装置２０とを備える。さらに、距離画像センサは、発光源１０および撮像装置２０の駆動と、撮像装置２０の出力を用いて空間に存在する物体までの距離を求める処理装置３０を備える。
【００２３】
発光源１０は、発光ダイオードや半導体レーザのように変調信号の瞬時レベルに応じて出力強度を変化させる発光素子１１と、発光素子１１から出射した光を空間の所望領域に投光するように投光領域を制御する投光光学系１２とを備える。投光光学系１２は、レンズ、ミラー、プリズムなどの光学要素を適宜に用いて構成される。
【００２４】
一方、撮像装置２０は、ＣＣＤイメージセンサやＭＯＳイメージセンサのように受光強度の瞬時値に応じた出力値が得られる撮像素子２１と、前記空間からの光を撮像素子２１に導く受光光学系２２とを備える。撮像素子２１は、一般的な構成のイメージセンサを用いることが可能であるが、距離画像センサに用いるための専用の構成であることが望ましい。
【００２５】
また、受光光学系２２は、複数のレンズを組み合わせて構成される。一般的には受光光学系２２を構成するレンズの光軸は一致させるが、レンズの光軸が一致していることは必須ではない。また、受光光学系２２は単焦点であり、本実施形態では２枚以上のレンズがあればよいが、通常は３枚ないし４枚のレンズを用いる。
【００２６】
処理装置３０は、発光素子１１を駆動する発光制御部３１を備える。発光制御部３１は、正弦波、三角波、デューティ比が５０％の矩形波などの波形を有した一定周期の変調信号を発光素子１１に与えることにより、発光素子１１から出力される光の強度を変調信号の波形に合わせて変化させる。したがって、一定周期で強度が変化する強度変調光が発光源１０から空間に投光されることになる。変調信号の周波数は数十ＭＨｚ（たとえば、２０ＭＨｚ）に設定される。なお、変調信号の波形についてはとくに制限はない。
【００２７】
処理装置３０は、撮像素子２１における受光のタイミングや撮像素子２１から電荷を読み出すタイミングを制御する撮像制御部３２を備える。撮像素子２１は、撮像制御部３２からの撮像信号を受けて光電変換を行って電荷を生成する受光期間を制限する機能を備えている。すなわち、シャッタの機能を電気的に実現している。
【００２８】
受光期間は、変調信号の特定の複数の位相に同期して設定される。たとえば、変調信号の０度、９０度、１８０度、２７０度の各位相に同期する受光期間を撮像信号により設定し、撮像素子２１では各受光期間ごとの電荷を生成する。受光期間は、変調信号の１周期内で設定されている必要はない。
【００２９】
撮像素子２１は、多数周期（たとえば、１００００周期）における電荷を蓄積し、蓄積された電荷を撮像制御部３２からの読出信号を受けて外部に取り出す。多数周期の電荷を蓄積し信号光により生成された電荷量を増加させることにより、受光量の差が大きくなるから距離を求める精度が向上し、ショットノイズなどによる電荷量のばらつきが抑制される。
【００３０】
上述のようにして４つの位相に同期した電荷を生成すると、撮像素子２１に蓄積される電荷量が撮像素子２１の受光量と線形関係になる範囲内であれば、外光の影響を除去して投受光の位相差を求めることができる。いま、変調信号が正弦波であって三角関数で近似でき、上述の４つの位相に対応して蓄積された電荷量がそれぞれＡ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３であるとすると、三角関数の関係により、投受光の位相差φには次式のような関係が成り立つ。
ｔａｎφ＝｛（Ａ０−Ａ２）／（Ａ１−Ａ３）｝
変調信号は周波数が一定であるから、位相差φを距離に換算することができる。撮像素子２１で得られた電荷（撮像素子２１の出力信号）から位相差φを求める演算と、求めた位相差φを距離に換算する演算とは、処理装置３０に設けた距離画像生成部３３により行う。距離画像生成部３３では、撮像素子２１の受光面上での位置（距離画像の画素となる単位領域の位置）を、撮像素子２１から受光光学系２２を通して見込む方向に対応付け、各方向ごとの物体までの距離を求める。言い換えると、距離画像生成部３３では、画素値を距離値に持つ距離画像を生成する。
【００３１】
距離画像生成部３３が生成した距離画像は、処理装置３０に設けた出力部３４において目的に応じた処理がなされ、目的とする情報が出力部３４から取り出される。たとえば、出力部３４は、距離画像をＣＲＴや液晶表示器のようなモニタ装置の画面に表示可能な形式の信号に変換する処理、距離画像から所望の特徴量を抽出して視野内の移動物体を監視する処理など、適宜の処理を行うことができる。
【００３２】
ところで、背景技術において説明したように、受光光学系２２では環境光の影響を低減することが望ましい。本実施形態では、発光源１０から空間に投光する強度変調光に赤外領域の光を用い、受光光学系２２は強度変調光の波長領域の光のみを通過させる構成を採用している。
【００３３】
そのため、図１に示すように、受光光学系２２を構成する複数枚（図示例は４枚）のレンズ２３〜２６に形成された曲面から選択した２つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタ２７，２８を形成している。薄膜フィルタ２７，２８は、通過波長の特性が異なっている。
【００３４】
具体的には、図３に示すように、第１の波長λ１よりも長波長側の光を阻止するハイパスフィルタの機能（特性（１））を有する薄膜フィルタ２７と、第２の波長λ２よりも短波長側の光を阻止するローパスフィルタの機能（特性（２））を有する薄膜フィルタ２８とを設けている。また、第１の波長λ１と第２の波長λ２とは、λ１＞λ２の関係としてある。したがって、両薄膜フィルタ２７，２８を併せた通過波長域は、λ１とλ２との間の波長域になる。
【００３５】
発光源１０から出射する光の波長が、この通過波長域の範囲内に収まるように、光の波長と薄膜フィルタ２７，２８の特性とを選択すれば、撮像素子２１により撮像する画像に対する環境光の影響を低減することができる。とくに、環境光の影響を低減しようとすれば、通過波長域が狭くなるように、波長λ１，λ２の差を比較的小さくし、かつ減衰特性が急峻になるように薄膜フィルタ２７，２８を設計することが有効である。
【００３６】
ところで、発光源１０から投光する光は近赤外領域ないし中赤外領域であって、両薄膜フィルタ２７，２８は、この波長領域の光を通過させるように形成される。薄膜フィルタ２７は可視光を通過させるように形成され、薄膜フィルタ２８は可視光を遮断するように形成される。すなわち、２枚の薄膜フィルタ２７，２８により近赤外領域ないし中赤外領域（０．７〜４μｍ）の赤外光を通過させるバンドパスフィルタが構成される。
【００３７】
薄膜フィルタ２７，２８は４枚のレンズ２３〜２６のいずれにも設けることが可能であるが、受光光学系２２の中間付近から撮像素子２１までの間に配置されていることが望ましい。また、１枚のレンズ２３〜２６の２面が曲面であれば（平凸レンズあるいは平凹レンズでなければ）、１枚のレンズ２３〜２６の両面に薄膜フィルタ２７，２８を設けることが可能である。
【００３８】
ただし、１枚のレンズ２３〜２６の両面に特性の異なる２種類の薄膜フィルタ２７，２８を設ける場合、いずれか一方の薄膜フィルタ２７，２８が不良品になると、他方の薄膜フィルタ２７，２８が良品でも、当該レンズ２３〜２６が不良品として扱われる。すなわち、不良率が高くなる可能性がある。これに対して、本実施形態では、異なる２枚のレンズ２３〜２６の各一面にそれぞれ１種類ずつの薄膜フィルタ２７，２８を設けていることにより不良率の増加が抑制される。
【００３９】
図１に示す構成では、レンズ２４の凸曲面である一面に薄膜フィルタ２７を設け、レンズ２５の凸曲面である一面に薄膜フィルタ２８を設けている。また、薄膜フィルタ２７，２８両はレンズ２４，２５の互いに対向する面に設けてある。
【００４０】
上記構成を採用することにより、受光光学系２２に入射した光のうち可視光を含む波長域の光は薄膜フィルタ２８により遮断され、赤外領域の光のみが薄膜フィルタ２７に到達する。また、薄膜フィルタ２７では遠赤外領域の光が遮断されるから、結果的に近赤外領域ないし中赤外領域の光のみが撮像素子２１に到達することになる。
【００４１】
ところで、上述のように受光光学系２２において、薄膜フィルタ２７を用いることにより、まず可視光を除去しているから、空間内において人が視覚により認識している情報は撮像装置２１では除去されることになる。また、撮像素子２１がＳｉ（シリコン）などを用いて構成されている場合に、遠赤外領域にも感度を有するが、薄膜フィルタ２８により遠赤外領域の光を遮断しているから、撮像素子２１には遠赤外領域の光は入射しない。
【００４２】
さらに、薄膜フィルタ２７，２８を通過し、撮像素子２１に入射した光の一部が、撮像素子２１の表面で反射されることがあるが、この光は、薄膜フィルタ２７を通過して薄膜フィルタ２８に到達し、薄膜フィルタ２８の表面で反射されることにより拡散する。つまり、撮像素子２１の表面で反射した光が撮像素子２１に戻ることは少なく、結果的にフレアの生じにくい構成になる。
【００４３】
上述の構成により、１枚のレンズ２３〜２６の一面に２種類の特性を有する薄膜フィルタ２７，２８を重ねて形成する場合に比較すると、薄膜フィルタ２７，２８の材料の違いによる熱応力の発生が抑制される。また、１枚のレンズ２３〜２６の両面に２種類の特性を有する薄膜フィルタを形成する場合に比較すると、製造が容易であり、歩留まりの向上が期待できる。しかも、２枚のレンズ２４，２５の対向面に薄膜フィルタ２７，２８をそれぞれ形成しているから、両フィルタ２７，２８の間には他の部材が介在せず、余分な多重反射が生じない。その結果、撮像素子２１により撮像される画像ないし処理装置３０で生成される画像におけるフレアの発生を抑制することができる。
【００４４】
すなわち、２枚の薄膜フィルタ２７，２８が、発光源１０から空間に投光された光の波長成分を通過させる帯域通過フィルタとして機能し、しかも、薄膜フィルタ２７，２８を設けていることによってフレアの発生も抑制される。このように、薄膜フィルタ２７，２８により、波長選択性とフレアの抑制という２機能が満足されるから、レンズフィルタを別途に設けたり、レンズフードを設けたりする必要がなく、結果的に受光光学系２２の小型化につながる。
【００４５】
上述の例では、受光光学系２２をレンズ２３〜２６のみにより構成しているが、図４に示すように、撮像素子２１から最遠方に配置したレンズ２６を覆うカバーガラス２９を配置することが望ましい。すなわち、カバーガラス２９は、レンズ２６の入射面に向かい合うように配置される。カバーガラス２９の各一面には、それぞれシリカなどからなるλ／４整合膜を兼ねたＡＲコート（反射防止膜）２９Ａ，２９Ｂが形成される。
【００４６】
上記構成ではレンズ２６の入射面側にカバーガラス２９を設けているから、レンズ２６が保護される。しかも、カバーガラス２９の入射面側（レンズ２６に対向していない面）にＡＲコート２９Ａを形成していることにより、入射光が損失なくレンズ２６に導入される。さらに、カバーガラス２９にはレンズ２６と向かい合う面にもＡＲコート２９Ｂを形成しているから、レンズ２６の表面で反射された光がカバーガラス２９で再反射されるのを防止することができる。なお、カバーガラス２９は、ガラスに限らず合成樹脂により形成することも可能である。
【００４７】
薄膜フィルタ２８をレンズ２５の凸曲面に設けた場合について光線追跡を行った結果を図５（Ａ）に示し、薄膜フィルタ２７をレンズ２４の凸曲面に設けた場合について光線追跡を行った結果を図５（Ｂ）に示す。また、比較例として、図５（Ｃ）にはカバーガラス２９の一方の平面（図の左面）に波長選択性を与えた場合について光線追跡を行った結果を示す。
【００４８】
図５（Ａ）（Ｂ）の例では撮像素子２１の表面で反射が生じてもレンズ２３〜２６での再反射による影響がほとんどなくフレアが抑制されている。これに対して、図５（Ｃ）の例では撮像素子２１の表面で生じた反射がレンズ２３〜２６で再反射され、フレアが発生している。すなわち、光線追跡によっても、薄膜フィルタ２７，２８をレンズ２３〜２６に設けることによりフレアが抑制されることが確認された。
【００４９】
（実施形態２）
本実施形態は、図６に示すように、図４に示した構成におけるレンズ２５および薄膜フィルタ２８に代えて波長選択性を備えた材料により形成された波長選択レンズ２５Ａを設けている。すなわち、波長選択レンズ２５Ａは、図４に示した構成のレンズ２５と同機能を有し、さらに、薄膜フィルタ２８と同様の波長選択性を有している。波長選択レンズ２５Ａは、合成樹脂製であって表面にはＡＲコート（図示せず）を設けてあり、薄膜フィルタ２８と同様に可視光を遮断する。すなわち、波長選択レンズ２５Ａは可視光を遮断するために黒色であって、赤外線を通過させるようにポリエチレンなどが用いられる。
【００５０】
本実施形態の他の構成および動作は、実施形態１と同様であり、カバーガラス２９についてもとくに問題がなければ省略することが可能である。また、レンズ２５と薄膜フィルタ２８とに代えて波長選択レンズ２５Ａを用いる代わりに、レンズ２４と薄膜フィルタ２７とに代わるレンズ（図示せず）を設けてもよい。この場合は、レンズ２４に代えて用いるレンズに、薄膜フィルタ２７と同様の波長選択性を持たせる。
【００５１】
なお、上述した構成のように、薄膜フィルタ２７，２８に対向しているレンズ２４，２５のいずれかに波長選択性を持たせる構成が望ましいが、薄膜フィルタ２７，２８に対向していないレンズ２３，２６に波長選択性を持たせることも可能である。
【００５２】
（実施形態３）
本実施形態は、図７に示すように、図４に示した構成について、レンズ２４および薄膜フィルタ２７に代えて波長選択性を有する波長選択レンズ２４Ａを設け、レンズ２５および薄膜フィルタ２８に代えて波長選択性を有する波長選択レンズ２５Ａを設けている。波長選択レンズ２４Ａは、図４に示したレンズ２４と同機能を有するとともに、薄膜フィルタ２７と同様の波長選択性を有している。また、波長選択レンズ２５Ａは、図４に示したレンズ２５と同機能を有するとともに、薄膜フィルタ２８と同様の波長選択性を有している。
【００５３】
すなわち、波長選択レンズ２４Ａは可視光を通過させるために透明であって、しかも赤外線を通過させるように透明な合成樹脂が用いられる。一方、波長選択レンズ２５Ａは可視光を遮断するために黒色であって、しかも赤外線を通過させる合成樹脂が用いられる。この種の合成樹脂には着色したポリエチレンなどを用いることができる。また、各波長選択レンズ２４Ａ，２５Ａの表面にはそれぞれＡＲコート（図示せず）を設けてある。
【００５４】
本実施形態の他の構成および動作は、実施形態１と同様であり、カバーガラス２９についてもとくに問題がなければ省略することが可能である。なお、上述した構成のように、レンズ２４，２５に波長選択性を持たせる構成が望ましいが、レンズ２３，２６に波長選択性を持たせることも可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 発光源
２０ 撮像装置
２１ 撮像素子
２２ 受光光学系
２３〜２６ レンズ
２４Ａ，２５Ａ 波長選択レンズ
２７，２８ 薄膜フィルタ
２９ カバーガラス
３０ 処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、前記発光源から投光した光と前記撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、前記受光光学系は、複数枚のレンズを備え、前記レンズに形成された曲面から選択した２つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタを備え、前記薄膜フィルタが選択する波長の組み合わせにより前記特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成されることを特徴とする空間情報検出装置。
【請求項２】
前記レンズから選択した２枚の前記レンズの各一面にそれぞれ前記薄膜フィルタが形成されていることを特徴とする請求項１記載の空間情報検出装置。
【請求項３】
前記薄膜フィルタを形成する前記レンズは、前記レンズから選択した隣接する２枚であり、前記各レンズの向かい合う２つの面に前記薄膜フィルタがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項２記載の空間情報検出装置。
【請求項４】
特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、前記発光源から投光した光と前記撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、前記受光光学系は、複数枚のレンズを備え、前記レンズに形成された曲面から選択した１つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタを備え、前記レンズのうち前記薄膜フィルタを有するレンズ以外のいずれかのレンズは波長選択性を有する材料により形成された波長選択レンズであり、前記薄膜フィルタが選択する波長と前記波長選択レンズが選択する波長との組み合わせにより前記特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成されることを特徴とする空間情報検出装置。
【請求項５】
特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、前記発光源から投光した光と前記撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、前記受光光学系は、複数枚のレンズを備え、前記レンズから選択した２枚のレンズはそれぞれ波長選択性を有する波長選択レンズであり、前記波長選択レンズが選択する波長の組み合わせにより前記特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成されることを特徴とする空間情報検出装置。
【請求項６】
前記受光光学系において、前記レンズのうち前記撮像素子から最遠方に配置された前記レンズの入射面に向かい合うカバーガラスが付加されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空間情報検出装置。
【請求項１】
特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、前記発光源から投光した光と前記撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、前記受光光学系は、複数枚のレンズを備え、前記レンズに形成された曲面から選択した２つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタを備え、前記薄膜フィルタが選択する波長の組み合わせにより前記特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成されることを特徴とする空間情報検出装置。
【請求項２】
前記レンズから選択した２枚の前記レンズの各一面にそれぞれ前記薄膜フィルタが形成されていることを特徴とする請求項１記載の空間情報検出装置。
【請求項３】
前記薄膜フィルタを形成する前記レンズは、前記レンズから選択した隣接する２枚であり、前記各レンズの向かい合う２つの面に前記薄膜フィルタがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項２記載の空間情報検出装置。
【請求項４】
特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、前記発光源から投光した光と前記撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、前記受光光学系は、複数枚のレンズを備え、前記レンズに形成された曲面から選択した１つの面に波長選択性を有する薄膜フィルタを備え、前記レンズのうち前記薄膜フィルタを有するレンズ以外のいずれかのレンズは波長選択性を有する材料により形成された波長選択レンズであり、前記薄膜フィルタが選択する波長と前記波長選択レンズが選択する波長との組み合わせにより前記特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成されることを特徴とする空間情報検出装置。
【請求項５】
特定波長の光を空間に投光する発光源と、受光光学系を通して前記空間を撮像する撮像素子を備えた撮像装置と、前記発光源から投光した光と前記撮像装置により受光した光の受光量との関係を用いて前記空間の情報を検出する処理装置とを備え、前記受光光学系は、複数枚のレンズを備え、前記レンズから選択した２枚のレンズはそれぞれ波長選択性を有する波長選択レンズであり、前記波長選択レンズが選択する波長の組み合わせにより前記特定波長を含む所定の通過帯域を持つ帯域通過フィルタが形成されることを特徴とする空間情報検出装置。
【請求項６】
前記受光光学系において、前記レンズのうち前記撮像素子から最遠方に配置された前記レンズの入射面に向かい合うカバーガラスが付加されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空間情報検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２７３５（Ｐ２０１２−２７３５Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３９２８９（Ｐ２０１０−１３９２８９）
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]