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公開番号2025075527
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-15
出願番号2023186763
出願日2023-10-31
発明の名称投光装置、投受光装置および測距システム
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G02B 13/00 20060101AFI20250508BHJP(光学)
要約【課題】光学系が広角な場合にも、対象物に投光されるパターン光の面積の拡がりを抑えること。
【解決手段】投光装置は、少なくとも1つの光を射出する光源と、光源から射出される光から得られるパターン光を対象物に投光する光学系と、を含む。光学系は、光源から射出される光が入射する第1レンズ群と、第1レンズ群を介して入射される光からパターン光を得る光学素子と、光学素子から射出されるパターン光が入射する第2レンズ群と、を含む。第1レンズ群は、正のパワーをもつ。第2レンズ群は、正のパワーをもち、光学素子側から順に配置された、正のパワーをもつ第2aレンズ群、負のパワーをもつ第2bレンズ群を含む。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも１つの光を射出する光源と、
前記光源から射出される前記光から得られるパターン光を対象物に投光する光学系と、を含み、
前記光学系は、
前記光源から射出される前記光が入射する第１レンズ群と、
前記第１レンズ群を介して入射される前記光から前記パターン光を得る光学素子と、
前記光学素子から射出される前記パターン光が入射する第２レンズ群と、
を含み、
前記第１レンズ群は、正のパワーをもち、
前記第２レンズ群は、
正のパワーをもち、
前記光学素子側から順に配置された、正のパワーをもつ第２ａレンズ群、負のパワーをもつ第２ｂレンズ群を含む、
投光装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記光学系の全体の焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）とし、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ
１
（単位：ｍｍ）とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ
２
（単位：ｍｍ）としたとき、次式
ｆ
１
＞０
１．５≦ｆ
２
／ｆ≦１８
を満たす、
請求項１に記載の投光装置。
【請求項３】
前記光学素子は、前記第１レンズ群を介して入射される前記光から前記パターン光を形成する回折光学素子である、
請求項１に記載の投光装置。
【請求項４】
前記第２ａレンズ群の焦点距離をｆ
２１
とし、前記第２ｂレンズ群の焦点距離をｆ
２２
とし、前記回折光学素子の射出面における画角に対する、前記光学系の最終光学面における画角の比を、ｍとしたとき、次式
ｆ
２１
／ｆ
２２
＞－ｍ
を満たす、
請求項３に記載の投光装置。
【請求項５】
前記第１レンズ群は、少なくとも１つの正レンズからなり、
前記第２ａレンズ群は、少なくとも２つの正レンズからなり、
前記第２ｂレンズ群は、少なくとも２つの負メニスカスレンズからなり、
前記少なくとも２つの負メニスカスレンズの光学面のうち、少なくとも１つの光学面が非球面である、
請求項１に記載の投光装置。
【請求項６】
前記光学系の最終光学面における画角は、全角９０度以上かつ２２０度以下である、
請求項１に記載の投光装置。
【請求項７】
前記光学系の全体の焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ
２
（単位：ｍｍ）としたとき、次式
１．５ｆ≦ｆ
２
を満たす、
請求項１に記載の投光装置。
【請求項８】
前記光学素子は、前記第１レンズ群を介して入射される前記光を前記パターン光として前記対象物に導くミラーである、
請求項１に記載の投光装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の投光装置と、
前記パターン光が投光された前記対象物からの反射光を受光する受光部と、
前記光源および前記受光部を制御する制御部と、
を備える、
投受光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の投受光装置と、
前記受光部の受光による出力に基づき、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、
を備える、
測距システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光装置、投受光装置および測距システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
対象物にパターン光（例えばドットパターン）を投光する投光装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この種の投光装置では、例えば、光学系を広角にすることで、パターン光を広い範囲に投光することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０２０－５２７２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光学系を広角にすると、光軸からの角度が大きい領域で収差が大きく発生するため、対象物に投光されるスポットの面積（例えばドット光の面積）が拡がってしまう。特許文献１に記載の構成では、このような、対象物に投光される光の面積の拡がりを抑え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、その目的とするところは、光学系が広角な場合にも、対象物に投光される光の面積の拡がりを抑えることができる、投光装置、投受光装置および測距システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る投光装置は、少なくとも１つの光を射出する光源と、光源から射出される光から得られるパターン光を対象物に投光する光学系と、を含む。光学系は、光源から射出される光が入射する第１レンズ群と、第１レンズ群を介して入射される光からパターン光を得る光学素子と、光学素子から射出されるパターン光が入射する第２レンズ群と、を含む。第１レンズ群は、正のパワーをもつ。第２レンズ群は、正のパワーをもち、光学素子側から順に配置された、正のパワーをもつ第２ａレンズ群、負のパワーをもつ第２ｂレンズ群を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、光学系が広角な場合にも、対象物に投光されるパターン光の面積の拡がりを抑えることができる、投光装置、投受光装置および測距システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の第１の実施形態に係る測距システムの構成を示すブロック図である。
本発明の第１の実施形態に係る投受光部の構成を示すブロック図である。
本発明の第１の実施形態に係る投受光装置によるＴｏＦ（Time of Flight）撮影の一例を説明する図である。
投受光装置の実装例を示す概略構成図である。
投光装置の実装例を示す概略構成図である。
比較例に係るアフォーカル系コンバータによる画角の拡大について説明する図である。
投光部の光学構成を示す図である。
コリメートタイプと発散タイプの光路図を示す図である。
コリメートタイプと発散タイプのパワー配分について説明する図である。
複数の設計例のそれぞれにおける横収差図を示す図である。
複数の設計例のそれぞれにおける横収差図を示す図である。
複数の設計例のそれぞれにおけるドットパターン光を示す図である。
本発明の変形例に係る投光部の光学構成を示す図である。
投受光装置の各光学要素の他の配置例を示す図である。
本発明の第２の実施形態に係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。
本発明の第１の実施形態に係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。
本発明の第１の実施形態に係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】
【０００９】
以下、本発明の第１の実施形態に係るについて図面を参照しながら説明する。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。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る測距システム１の構成を示すブロック図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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