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公開番号2025005858
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023106261
出願日2023-06-28
発明の名称光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法ならびにそれを用いるシミュレータ、光モジュール、空間認識装置、顔認証装置およびロボット
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G02B 3/00 20060101AFI20250109BHJP(光学)
要約【課題】マイクロレンズアレイ113の光線追跡法での面交差判定の計算量を削減する。
【解決手段】光拡散用のマイクロレンズアレイを設計などのために光線追跡法でシミュレーションするにあたって、入射判定ステップにおいて、光源112から一の角度θで出射された光線31を追跡すべき光線に設定する。さらに入射判定ステップにおいて、光源112とマイクロレンズアレイ113とのアライメントの関係から、光線31がどのマイクロレンズに最初に入射するのかを判定する。最初に入射すると判定された第1のマイクロレンズ(ナンバー9243)に対して、面交差判定ステップにおいて、光線追跡法による面交差判定を行う。角度θを変更しながら、入射判定ステップおよび面交差判定ステップを繰返す。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
光拡散用のマイクロレンズアレイの光線追跡方法であって、
光源が出射する光線の内、前記光源の光軸に対して、一の角度で出射された光線を追跡すべき光線として設定し、前記光源とマイクロレンズアレイとのアライメントの関係から、前記追跡すべき光線が前記マイクロレンズアレイにおけるどのマイクロレンズに最初に入射するのかを判定する入射判定ステップと、
前記最初に入射すると判定された第１のマイクロレンズに対して、光線追跡法による面交差判定を行う面交差判定ステップとを含み、
前記追跡すべき光線を前記光源が他の角度で出射する光線へ変更しながら、前記入射判定ステップおよび前記面交差判定ステップを繰返してゆく、光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記最初に入射すると判定された第１のマイクロレンズに隣接する第２のマイクロレンズに対しても、前記面交差判定ステップにおいて、前記光線追跡法による面交差判定を行う、請求項１記載の光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法。
【請求項３】
前記第２のマイクロレンズは、前記第１のマイクロレンズよりも前記光軸に近い側で前記第１のマイクロレンズに隣接している、請求項２記載の光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法。
【請求項４】
前記入射判定ステップは、前記光軸と光線との成す角度が、予め定める角度以上の場合に、前記第２のマイクロレンズを抽出する、請求項２または３記載の光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法。
【請求項５】
前記入射判定ステップは、前記光源とマイクロレンズアレイとのアライメントの関係から、前記追跡すべき光線が最初に入射すると判定した前記第１のマイクロレンズにおいて、入射部位が第１のマイクロレンズの頂部領域か、側部領域かをさらに判定し、前記側部領域の場合に、前記第２のマイクロレンズを抽出する、請求項２または３記載の光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法。
【請求項６】
前記光源は複数設けられ、前記入射判定ステップおよび面交差判定ステップの繰返しは、光源毎に行われる、請求項１～３の何れか１項に記載の光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法。
【請求項７】
前記入射判定ステップは、前記マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配置間隔と、前記光源の光軸に対する光線の角度と、前記光源とマイクロレンズアレイとの距離とから、前記最初に入射すると判定された第１のマイクロレンズの配列ナンバーを算出し、
かつ、その配列ナンバーの前後のマイクロレンズを前記第２のマイクロレンズに設定する、請求項２または３記載の光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法。
【請求項８】
光拡散用のマイクロレンズアレイを光線追跡法でシミュレーションするシミュレータであって、
光源と前記マイクロレンズアレイとのアライメントの関係を設定する第１の設定部と、
前記光源が出射する光線の内、前記光源の光軸に対して、一の角度で出射された光線を追跡すべき光線として設定する第２の設定部と、
前記第１の設定部で設定されたアライメントの関係から、前記第２の設定部で設定された前記追跡すべき光線が、前記マイクロレンズアレイにおけるどのマイクロレンズに最初に入射するのかを判定する第１の判定部と、
前記第１の判定部で入射が判定された第１のマイクロレンズに対して、光線追跡法による面交差判定を行う第２の判定部と、
前記第２の設定部に、前記追跡すべき光線を、前記光源が他の角度で出射する光線へ設定変更させて、前記第１および第２の判定部での判定を行わせる動作を繰返えさせる制御部と、
を含む、光拡散用マイクロレンズアレイのシミュレータ。
【請求項９】
前記光源と、
前記請求項１～３の何れか１項に記載の光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法を用いて設計されたマイクロレンズアレイとを備える、
光モジュール。
【請求項１０】
発光部と、受光部と、演算部とを備え、
前記発光部は、前記請求項９記載の光モジュールを備え、前記光源から発生した光線を前記マイクロレンズアレイで拡散させて目標物に照射し、
前記受光部はイメージセンサを備え、前記イメージセンサは、前記光線の前記目標物による反射光線を検出し、
前記演算部は、前記光線が前記反射光線となって戻り、前記イメージセンサの各センサ素子で検出されることで得られた飛行時間から空間認識を行う、空間認識装置。
（【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】
本開示は、光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法ならびにそれを用いるシミュレータ、光モジュール、空間認識装置、顔認証装置およびロボットに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、光線追跡法を用いて、３次元物体の２次元画像を生成する画像生成装置を開示している。特許文献１は、光線が、３次元物体を内包するバウンディングボックスの６面の何れかの面と交差するかを判定し、交差するバウンディングボックス内の物体に対してのみ交点計算する。さらに特許文献１は、前記バウンディングボックス内に視点が内包されるかを判定し、内方される場合は面交差判定を省略することで、交点計算を減らしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００３－２６３６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、汎用の光線追跡法をコンピュータグラフィックスに用いた例である。この光線追跡法は、光拡散用マイクロレンズアレイのシミュレーションにも適用可能である。そこで、本願発明者は、光拡散用マイクロレンズアレイのシミュレーションに光線追跡法を適用した場合に、より面交差判定の計算量を削減可能な手法を見出した。
【０００５】
本開示の目的は、光線追跡法における面交差判定の計算量を削減することができる光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法ならびにそれを用いるシミュレータ、光モジュール、空間認識装置、顔認証装置およびロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本開示の一態様は、光拡散用のマイクロレンズアレイの光線追跡方法であって、光源が出射する光線の内、光線の光軸に対して、一の角度で出射された光線を追跡すべき光線として設定し、光源とマイクロレンズアレイとのアライメントの関係から、追跡すべき光線がマイクロレンズアレイにおけるどのマイクロレンズに最初に入射するのかを判定する入射判定ステップと、最初に入射すると判定された第１のマイクロレンズに対して、光線追跡法による面交差判定を行う面交差判定ステップとを含み、追跡すべき光線を光源が他の角度で出射する光線へ変更しながら、入射判定ステップおよび面交差判定ステップを繰返してゆくものである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によれば、光線追跡法における面交差判定の計算量を削減することができる光拡散用マイクロレンズアレイの光線追跡方法ならびにそれを用いるシミュレータ、光モジュール、空間認識装置、顔認証装置およびロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態に係る空間認識装置の発光部として用いられる光モジュールの概略的構成を示す断面図である。
図２は、光モジュールにおける光線追跡のシミュレーションの様子を模式的に示す断面図である。
図３Ａは、図２のシミュレーションの結果の一例を示す模式図である。
図３Ｂは、図２のシミュレーションの結果の他の例を示す模式図である。
図３Ｃは、図２のシミュレーションの結果の他の例を示す模式図である。
図３Ｄは、図２のシミュレーションの結果の他の例を示す模式図である。
図４は、実施形態に係るシミュレータの一構成例を示す機能ブロック図である。
図５は、図４のシミュレータによる光線追跡のシミュレーションの様子を示す模式図である。
図６は、図５のシミュレーションにおける隣接判定の様子を模式的に示すマイクロレンズアレイの正面図である。
図７は、図６の隣接判定の様子をさらに詳しく説明するための一部分を拡大して示す模式図である。
図８は、実施形態に係る空間認識装置の概略的構成を示すブロック図である。
図９は、図８の空間認識装置の一使用例を示す図である。
図１０は、図８の空間認識装置の他の使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、本実施形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚および寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係および比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１０】
また、以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための装置、方法を例示するものであって、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。本実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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