CN112213853A - 光扫描装置、物体检测装置、光扫描方法、物体检测方法及程序 - Google Patents

Abstract

本发明提供光扫描装置、物体检测装置、光扫描方法、物体检测方法及程序。通过光束形成相互在副扫描方向的不同位置的多条主扫描线，通过调整部调整各主扫描线的扫描范围，以使一部分主扫描线与剩余的主扫描线相比在主扫描方向上扫描更大的范围即可。此时，在所述一部分主扫描线上，与所述剩余的主扫描线上相比，由光束形成的光点稀疏。所述调整部包括：第一棱镜，使通过所述一部分主扫描线的某个部分的光束越靠近主扫描方向的边缘侧越强地向该边缘侧折射；以及第二棱镜，使通过与所述一部分主扫描线(111a)的其他部分的光束越靠近主扫描方向的另一边缘侧越强地向该另一边缘侧折射。

Description

光扫描装置、物体检测装置、光扫描方法、物体检测方法及 程序

技术领域

本发明涉及用于进行光束扫描的光扫描装置及光扫描方法、将光束向 外部投射且检测以与该投射光相同的光轴从外部入射的入射光的光检测装 置、用于检测扫描的光束的光路上的物体的物体检测装置及物体检测方法 以及用于通过光束控制扫描的程序。

背景技术

一直以来，已知有以下的物体检测装置：通过向外部照射激光的脉冲， 检测被物体反射回来的激光，由此检测激光的光路上的物体和到该物体的 距离。这种物体检测装置被称为激光雷达(LiDAR：Light Detection and Ranging)。

近年来，激光雷达在汽车的自动驾驶领域中也得到了应用。相机传感 器容易受到外部照明环境影响，而毫米波雷达的分辨率低，为了密闭这些 缺点，并高精度地检测行驶环境下的较小型的障碍物，激光雷达常与与相 机传感器和毫米波雷达并用等。

在激光雷达中，利用激光束在视野范围内扫描且检测来自物体的反射 光是一个重要的功能，作为与这一点相关的技术，例如已知有非专利文献1、 专利文献1及专利文献2所记载的技术。

另外，本申请人也在过去申请了专利文献3中记载内容。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]美国专利第9869754号说明书

[专利文献2]美国专利申请公开第2018/0113200号说明书

[专利文献3]日本专利第6521551号公报

[非专利文献]

[非专利文献1]Cristiano Niclass,et al.,“A 100-m Range 10-Frame/s 340×96-Pixel Time-of-Flight Depth Sensor in 0.18-μm CMOS”,IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS,Institute of Electrical and Electronics Engineers, FEBRUARY2013,VOL.48,NO.2,p.559-572。

发明内容

发明所要解决的问题

在以上非专利文献1中记载了：通过使具有三个不同倾斜角的多面镜 旋转，并利用该多面镜使激光束偏转，一边在垂直方向4.5°视场角的范围 内投射激光束，一边将来自物体的反射光在与多面镜的投射时相同的面上 反射并导向光检测元件进行检测。

在专利文献1中记载了：将从一个光源出射的激光分为两支，使其分 别入射到两个扫描部，通过两个扫描部分别使激光偏转，分别在不同的范 围内进行扫描(参照专利文献1的图17等)。另外，在专利文献1中记载 了：设置与各扫描部对应的受光部，利用对应的受光部检测相对于从各扫 描部投射的激光的反射光。

另外，在专利文献2中记载了：设置三个扫描部，使从三个光源出射 的激光分别入射到对应的扫描部，通过各扫描部分别使激光偏转，分别在 不同的范围内进行扫描(参照专利文献2的图2B等)。另外，在专利文献 2中也记载了：设置与各扫描部对应的受光部，利用对应的受光部检测相对 于从各扫描部投射的激光的反射光。

在专利文献3中记载了以下的结构：通过使用扭簧的致动器以小型且 耐久性高的结构来实现使激光束的投射光方向周期性变动的扫描。

然而，在激光雷达中，视野范围的扩大成为一个要求项目，为了实现 该要求项目，非专利文献1中记载的多面镜是一种有效的手段。例如，如 果使用四面镜，则能够实现最大180°的扫描范围、六面镜，也能够实现最 大120°的扫描范围。但是，在多面镜的情况下，难以实现小型化和功耗的 降低。因此，存在例如不适合搭载在无人机等小型移动体上或搭载在可穿 戴设备上的问题。

另一方面，在专利文献3所记载的致动器中，虽然能够实现小型化， 但为了增加扫描范围，需要以更大的角度扭转扭簧，考虑到作用在扭簧上 的剪切应力，稳定的可扫描的范围是有限度的。

关于这一点，如果如专利文献1及2所记载那样使用多个扫描部分别 扫描不同的扫描范围，则能够扩大作为装置整体的扫描范围。但是，需要 设置多组扫描部和受光部的组，导致装置的大型化和成本增加。

在激光雷达以外的用途中利用任意的光束进行扫描的情况下也会产生 这样的问题。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种在进行使光 束的投射光方向周期性地变动的扫描的情况下能够以小型且低成本的结构 进行大的扫描范围的扫描。

用于解决问题的手段

为了实现以上的目的，本发明的光扫描装置设置有：扫描部，通过光 束形成相互在副扫描方向的不同位置的多条主扫描线；以及调整部，调整 所述扫描部形成的所述多条主扫描线的扫描范围，以使所述多条主扫描线 中的一部分主扫描线与所述多条主扫描线中的剩余的主扫描线相比在主扫 描方向上扫描更大的范围。优选所述调整部通过使所述扫描部形成的所述 多条主扫描线中的一部分主扫描线通过光学部件进行折射，来调整所述多 条主扫描线的扫描范围，以使所述多条主扫描线中的所述一部分主扫描线 与所述多条主扫描线中的剩余的主扫描线相比在主扫描方向上扫描更大的 范围。

在这样的光扫描装置中，优选所述光学部件包括：第一光学元件，使 形成所述一部分主扫描线的光束中通过第一主扫描范围的光束越靠近主扫 描方向的边缘侧越强地向所述边缘侧折射；以及第二光学元件，使形成所 述一部分主扫描线的光束中处于与所述第一主扫描范围更靠近所述主扫描 方向的另一边缘侧的位置并通过与所述第一主扫描范围不重叠的第二主扫 描范围的光束越靠近所述另一边缘侧越强地向所述另一边缘侧折射。

并且，优选所述第一光学元件和所述第二光学元件的所述光束通过的 面分别为平面。

并且，优选所述第一光学元件和所述第二光学元件配置为在主扫描方 向上相邻，包括第一边界控制部，所述第一边界控制部在所述光束通过所 述第一光学元件和所述第二光学元件的边界附近的规定范围的期间熄灭所 述光束。

并且，优选在所述一部分主扫描线中，由通过所述第一光学元件的光 束形成的第一部分主扫描线与由通过所述第二光学元件的光束形成的第二 部分主扫描线之间存在间隙，所述剩余的主扫描线在主扫描方向上至少覆 盖具有所述间隙的主扫描方向范围。

另外，优选在所述各光扫描装置中，所述一部分主扫描线分布的第一 副扫描范围和所述剩余的主扫描线分布的第二副扫描范围在该光扫描装置 的外部至少部分重叠。

并且，优选所述调整部包括：第三光学元件，使形成所述一部分主扫 描线的光束和形成所述剩余的主扫描线的光束中的一者或两者向所述第一 副扫描范围和所述第二副扫描范围重合的方向折射。

并且，优选设置第二边界控制部，所述第二边界控制部在所述光束形 成所述一部分主扫描线的期间与所述光束形成所述剩余的主扫描线的期间 的边界附近的规定期间熄灭所述光束。

另外，在所述各光扫描装置中，优选所述扫描部通过光束的发光控制 形成相互平行的多条主扫描线，在由所述调整部进行调整之后，在所述一 部分主扫描线上，与所述剩余的主扫描线上相比，由所述光束形成的光点 稀疏。

另外，优选设置：获取部，获取从所述扫描部的出射光束在所述主扫 描方向上的位置与通过该位置的光束在由所述调整部进行调整后出射的方 向之间的对应关系；以及周期控制部，基于从所述扫描部的出射光束在所 述主扫描方向上的位置和所述获取部获取的对应关系来控制所述光束的点 亮间隔。

或者，优选设置：获取部，将从所述扫描部的出射光束在所述主扫描 方向上的位置与通过该位置的光束在由所述调整部进行调整后出射的方向 之间的对应关系与从所述扫描部的出射光束在副扫描方向上的位置对应地 获取；以及周期控制部，基于从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向 上的位置及在所述副扫描方向上的位置和所述获取部获取的对应关系来控 制所述光束的点亮间隔。

在这些光扫描装置中，优选所述周期控制部控制所述点亮间隔，以使 由所述调整部调整后的各主扫描线上的光点分布分别成为等间隔。

另外，优选所述扫描部包括：第一致动器，使第一反射镜以第一旋转 轴为中心进行往复旋转运动；以及第二致动器，使第二反射镜以与所述第 一旋转轴不同的第二旋转轴为中心进行旋转运动，所述光扫描装置将光束 由所述第一反射镜和所述第二反射镜反射后出射，根据所述第一反射镜的 朝向的变化形成所述主扫描线，所述周期控制部检测所述第一反射镜的旋 转速度，并基于该旋转速度来控制所述光束的点亮间隔。

另外，本发明的物体检测装置设置有：上述任一项所述的光扫描装 置；受光元件；光学系统，引导从外部入射的入射光，并以与所述光扫描 装置的光束的投射光相同的光轴导向所述受光元件；以及物体检测部，基 于所述光束的投射光定时及投射光方向、和所述受光元件输出的光检测信 号的定时来检测所述光束到光路上的物体的距离以及该物体所在的方向。 优选所述光束是激光束。

另外，以上说明的各发明不仅能够以其说明的方式实施，还能够以装 置、系统、方法、程序、记录有程序的记录介质等任意的方式实施。

[发明效果]

根据如上所述的本发明，在进行使光束的投射光方向周期性地变动的 扫描的情况下，能够以小型且低成本的结构扩大扫描范围。

附图说明

图1是将本发明的第一实施方式的物体检测装置10的主要构成要素关 注其功能区分表示的框图；

图2是示意性地表示通过棱镜61、62的扫描光束L2a的光路的图；

图3是表示棱镜61、62和透明板63的结构以及通过它们的扫描光束L2a的光路的示意立体图；

图4是表示由通过棱镜61、62及透明板63的出射光L2形成的扫描线 的结构的图；

图5是表示物体检测装置10的主要构成要素的结构的分解立体图；

图6是致动器31在与反射镜31a的旋转轴垂直的面且在线圈的铁心311 的位置处的示意性截面图；

图7是表示反射镜31a的扫描角与扫描角速度的绝对值的关系的曲线 图；

图8是表示LD模块21的驱动信号的例子的图；

图9是表示在扫描线上形成的扫描光束L2a的光点的例子的图；

图10是表示由反射镜31a反射并入射到棱镜61、62的扫描光束L2a 的行进方向ω1与通过棱镜61、62后的出射光L2的行进方向ω2的关系的 图；

图11是将用于控制LD模块21的驱动信号的脉冲间隔的控制电路的结 构与其周边的电路一起表示的图；

图12是表示由图11的电路生成的LD模块21的驱动信号的例子的图；

图13是表示第一实施方式的变形例中的棱镜61的形状的图；

图14是示意性地表示该变形例中的通过棱镜的扫描光束L2a的光路 的、与图2对应的图；

图15是表示构成该变形例中的调整部60的光学部件的结构的立体图；

图16是将通过第二实施方式中的调整部60-1的扫描光束L2a及出射光 L2的光路关注于副扫描方向的行进方向而示意性地表示的图；

图17是表示构成第二实施方式中的调整部60-1的光学部件的结构的立 体图；

图18是表示在第二实施方式中由出射光L2形成的扫描线的例子的、 与图4对应的图；

图19是表示通过与图16不同的调整部60-2的扫描光束L2a及出射光 L2的光路的、与图16对应的图；

图20是表示与图19对应的光学部件的结构的、与图17对应的图；

图21是表示通过与图16及图19不同的调整部60-3的扫描光束L2a及 出射光L2的光路的、与图16对应的图；

图22是表示与图21对应的光学部件的结构的、与图17对应的图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[第一实施方式(图1至图12)]

首先，关于作为本发明的第一实施方式的物体检测装置10的整体结构 使用图1关注其功能进行区分并说明主要的结构要素。图1是将物体检测 装置的主要构成要素关注其功能来区分表示的框图。

物体检测装置10向外部投射激光束，并且检测由外部物体反射回来的 激光束，基于该投射光方向及投射光定时与反射光检测定时之差，检测激 光束到位于光路上的物体的距离及该物体所在的方向。如图1所示，该物 体检测装置10具备投射光部20、扫描部30、受光部40、前端电路51、 TDC(时间-数字转换器：Time-to-Digital converter)52、处理器53、输入 输出部54、以及调整部60。

其中，投射光部20是用于将激光束向外部投射的模块，包括LD(激 光二极管)模块21、激光驱动电路22、以及投射光光学系统23。

LD模块21是根据从激光驱动电路22施加的驱动信号输出激光的激光 光源。在此，使用具备多个发光点的光源来提高输出的强度。除此之外， 在脉冲激光二极管这样的半导体激光中，为了提高输出的强度，也可以考 虑使用条形宽发光端面的结构。该条纹形端面结构成为扩展光源，与物理 的多个发光点同义。另外，相反地，发光点也可以是1个。激光的波长没 有特别限制，例如可以考虑使用近红外光的激光。激光是形成光束的一 例。

激光驱动电路22是生成用于在按照从处理器53提供的参数的定时点 亮LD模块21的驱动信号并施加给LD模块21的电路。LD模块21的点亮 通过脉冲间歇地进行。

投射光光学系统23是用于使LD模块21输出的激光成为近似的平行光 的光束的光学系统，在该实施方式中，使用由凸透镜构成的准直透镜，所 述凸透镜的焦点位于LD模块21所具备的多个发光点的中心。

另外，由投射光光学系统23形成的激光束L1通过受光部40的反射镜 41的通孔41a，由扫描部30的反射镜31a及反射镜32a反射而成为扫描光 束L2a，进而由调整部60的棱镜61、62或透明板63调整行进方向，作为 出射光L2出射到物体检测装置10的外部。

在图1和图2中，为了直观地容易理解图示，记载了以反射镜32a→反 射镜31a的顺序反射激光束L1，但实际上，使用图5如后所述按照反射镜 31a→反射镜32a的顺序进行反射。无论如何，反射的顺序并不是本质，任 何顺序都可以任意采用。

扫描部30是用于使由投射光部20输出的激光束偏转并在规定的视野 (FOV：Fieldof View)内进行扫描的模块。扫描部30具备致动器31和致 动器32。

在该例中，致动器31将如专利第6521551号公报所记载的反射镜31a 以跨过突起部的方式固定于具有直线状的突起部的扭簧的一个面上，通过 配置在扭簧302的另一面侧的永久磁铁及线圈的作用，以位于扭簧的突起 部的大致中心的旋转轴(第一轴)为中心旋转，使其在规定的角度范围内 往复运动。另外，致动器32是公知的电流镜，通过对轴的一端施加力，使 安装在轴的另一端的反射镜32a以该轴(第二轴)为中心旋转。但是，致动 器31、32的结构并不限于此。

扫描部30通过反射镜31a的朝向来控制扫描光束L2a的主扫描方向的 朝向，通过反射镜32a的朝向来控制扫描光束L2a的副扫描方向的朝向。

由此，扫描光束L2a在规定的扫描范围100′内根据反射镜31a的旋转 形成主扫描方向(Horizontal)扫描线101a，根据反射镜32a的旋转形成副 扫描方向(Vertical)扫描线101b，并且调整副扫描方向的扫描位置。

LD模块21间歇地点亮，因此实际上扫描线101a、101b不是连续的 线，而是光点(射束点)的集合。

以上的扫描光束L2a在与其行进方向对应的位置入射到调整部60的棱 镜61、62或透明板63，通过其折射作用调整行进方向而成为出射光L2。 出射光L2在规定的扫描范围100内形成扫描线，所述规定的扫描范围包含 作为相对宽的角度范围的区域的第一扫描范围110和作为比第一扫描范围 110窄的角度范围的区域的第二扫描范围120。关于棱镜61、62及透明板 63的结构及功能和所形成的扫描线的结构将在后面使用图2至图4进行说 明。

以上的投射光部20、扫描部30及调整部60构成光扫描装置。

受光部40是用于检测从物体检测装置10的外部入射的光的模块，具 备反射镜41、聚光透镜42、受光元件43、光圈44。由该受光部40检测的 光是从物体检测装置10投射并被外部的物体反射回来的激光束。激光束在 物体面被漫反射，其中只有与投射光光路相反的方向反射的分量作为返回 光L3返回到物体检测装置10。入射到物体检测装置10的该返回光L3在与 出射光L2大致相同的路径中逆向出射，作为返回光L4到达反射镜41。

反射镜41是具备用于使从投射光部20出射的激光束通过的通孔41a， 并且用于将返回光L4向受光元件43引导的固定的反射镜。在反射镜41的 位置，返回光L4与激光束L1相比口径大，因此在比通孔41a宽的范围内 入射到反射镜41，在通孔41a以外的位置的部分向受光元件43反射。

聚光透镜42是将由反射镜41反射的返回光L4聚光并在规定的焦点面 上成像的聚光光学部件。

受光元件43是输出与照射到规定的受光面上的光的强度对应的检测信 号的光检测元件。作为受光元件，例如可以使用硅光电倍增器(SiPM)， 但并不限于此。

光圈44配置在聚光透镜42的焦点面上，通过对开口部以外的光进行 遮光，防止干扰光入射到受光元件43。

以上中的反射镜41、聚光透镜42及光圈阑44构成受光光学系统。

前端电路51是将受光元件43输出的检测信号整形为适于TDC52中的 定时检测的波形的电路。

TDC52是基于从激光驱动电路22提供的驱动信号和从前端电路51提 供的整形后的检测信号，形成出射光的激光束L1的点亮脉冲的定时t0和与 其对应的返回光L4的脉冲的定时t1的时间差的数字输出的电路。

在出射光的脉冲和返回光的脉冲中，存在光到达光路上的物体并返回 所需要的时间的时间差，因此能够基于该时间差Δt将从物体检测装置10 到物体的距离s作为s＝c(Δt)/2求出。c是光速。另外，所述s准确地说 是从物体到受光元件43的光路长度。

处理器53是控制图1所示的各部分的动作的控制部。可以由具备 CPU、ROM、RAM等并执行软件的通用的计算机构成，也可以由专用的 硬件构成，也可以是它们的组合。处理器53执行例如基于来自TDC52的 输出信号的到物体的距离的计算、执行基于返回光的检测时刻的扫描部30 的扫描定时(出射光L2的投射光方向)的物体所处的方向的计算。另外，在后面详细叙述，也执行与扫描部30中的反射镜31a、32a的朝向对应的 LD模块21的点亮间隔的控制。

输入输出部54是进行与外部之间的信息的输入输出的模块。这里所说 的信息的输入输出包括与外部的装置之间的有线或无线通信、接受来自用 户的使用了按钮或触摸面板等的操作、使用显示器、灯、扬声器、振动器 等向用户提示信息。作为输入输出部54应该向外部输出的信息，例如可以 考虑与检测出的物体相关的信息(可以是距离或方向的原始数据，也可以 是表示基于它们来检测规定的尺寸、位置、移动速度等物体的信息)、与 物体检测装置10的动作状态或设定状态相关的信息。作为输入输出部54 应该从外部接受输入的信息，例如可以考虑与物体检测装置10的动作的设 定相关的信息。

作为输入输出部54的通信对象，例如可以考虑具有自动驾驶系统的汽 车或无人机等移动体。如果将物体检测装置10检测出的物体的信息提供给 自动驾驶系统，则自动驾驶系统能够参照该信息计划可避开检测到的物体 的行驶路线。

另外，也可以考虑将本发明作为包含物体检测装置10和其通信对象的 汽车、无人机、飞机等装置的系统来实施。

接下来，使用图2至图4对棱镜61、62及透明板63的结构及功能和由 出射光L2形成的扫描线的结构进行说明。

图2是示意地表示通过棱镜61、62的扫描光束L2a的光路的图。图3 是表示棱镜61、62及透明板63的结构及通过它们的扫描光束L2a的光路 的示意性立体图。图4是表示由通过棱镜61、62及透明板63的出射光L2 形成的扫描线的结构的图。另外，在图3中省略了反射镜32a的图示，示出 了反射镜31a以后的光路。在图3及图4中，用虚线表示通过棱镜61、62的光路及扫描线，用实线表示通过透明板63的光路及扫描线。

如图2所示，致动器32一边使反射镜32a进行往复旋转运动一边使激 光束L1反射，由此形成沿主扫描方向扫描扫描角ψ的范围的扫描光束 L2a。扫描光束L2a在副扫描方向上的位置由反射镜31a的角度调整，但扫 描角ψ与副扫描方向上的位置无关，是恒定的。

另一方面，棱镜61、62中至少扫描光束L2a入射的面和出射光L2出 射的面为平面，这些面形成顶角θ。在本实施方式中，为了便于说明，在 实施例中，棱镜61、62的邻接边界正好位于扫描角ψ的中间且以相对于参 照面69对称的方式配置。所述面69通过反射镜31a反射激光束L1的位置 和该边界。然而，这样的配置并不是必须的。

并且，棱镜61是配置在扫描光束L2a的主扫描线的边缘侧(图2中右 侧)的第一光学元件，由于扫描光束L2a的入射角根据主扫描方向的入射 位置而不同，所以此配置使入射到棱镜61的第一主扫描范围的光束越靠近 主扫描线的边缘侧的位置的光束其偏向角度越大，并越向该边缘侧折射。

棱镜62是配置在扫描光束L2a的主扫描线的另一边缘侧(图2中左侧) 的第二光学元件，由于扫描光束L2a的入射角根据主扫描方向的入射位置 而不同，所以此配置为使入射到棱镜62的第二主扫描范围的光束越靠近主 扫描线的另一边缘侧的位置的光束其偏向角度越大，并越向该另一边缘侧 折射。

在图2中，α和β表示通过棱镜61、62的出射光L2的光路相对于通 过棱镜61、62的边界的光路(面69)偏向角。从图2可知，出射光L2扫 描约2β的扫描角的范围。

例如，如果使用折射率nd＝1.8且顶角θ＝23°的棱镜61、62，则相 对于扫描光束L2a的扫描角度(反射镜31a的旋转角度)ψ＝45°，作为 出射光L2的扫描角2β，最大能够实现约100°。即，能够扫描致动器31 的可旋转范围的2倍左右的角度范围。

使用扭簧的致动器31小型且能够高速地旋转，但由于扭簧的可动范围 的制约，存在旋转角不能过大的制约。但是，通过使用棱镜61、62，则能 够进行超过其本身可动限制的更宽范围的扫描。

另外，棱镜61、62不需要配置成棱镜61的对称轴61a和棱镜62的对 称轴62a排列成一条直线状，另外，也不需要各对称轴61a、62a与面69正 交。扫描光束L2a的入射侧可以比出射光L2的出射侧窄，也可以相反地 宽。即使ψ值相同，根据棱镜61、62的配置角度，α或β的值也不同。当 然，ψ与α和β间的关系根据棱镜的折射率nd和顶角θ而不同。

但是，在图2中，棱镜61使扫描光束L2a向图中右方向折射，棱镜62 使扫描光束L2a向图中左方向折射，当扫描光束L2a通过棱镜61和棱镜62 边界附近时，出射光L2的行进方向急剧变化。另外，也可以考虑在棱镜 61和棱镜62的边界使扫描光束L2a漫反射的情况。

考虑到这一点，物体检测装置10为了避免起因于扫描紊乱的噪声，在 扫描光束L2a通过棱镜61和棱镜62的边界附近的期间，例如在图2中的两 条虚线的光路之间使LD模块21熄灭。

因此，如图3及图4所示，在由通过棱镜61、62的出射光L2形成于 第一扫描范围110的主扫描线111a中，在由通过棱镜61的光束形成的第一 部分主扫描线111a1和由通过棱镜62的光束形成的第二部分主扫描线 111a2之间的扫描范围的中央附近的约2α的扫描角的范围内产生间隙，该 部分成为不能扫描的死区111c。

在物体检测装置10中，为了缓和该死区111c的影响，在扫描光束L2a 的副扫描范围的一部分设置透明板63。

该透明板63不具有改变光线的方向的折射能力，使扫描光束L2a直接 通过，作为出射光L2出射。通过该出射光L2，在第二扫描范围120内，在 与扫描范围100′相同的扫描角ψ的范围内形成主扫描线121a，在该主扫 描线121a的中央附近不产生死区。该主扫描线121a优选具有至少覆盖死区 111c的主扫描方向范围的主扫描方向范围。

这样，若从扫描范围100整体来看，则在第一扫描范围110所具有的 宽扫描角的全体范围内，副扫描方向的某些位置上也会进行扫描。在检测 在副扫描方向上较长物体的情况下、或者检测尺寸相对于扫描范围100的 尺寸较大的物体的情况下，将该物体的主扫描方向位置能够用副扫描方向 的一部分范围的扫描线覆盖，则不会妨碍检测。因此，即使存在死区111c 或在第二扫描范围120内扫描角狭窄，这一点也不会成为大问题，能够享 受作为整体得到约2β的宽的扫描范围所带来的效果。例如，检测并避免 大的物体即可的情况等。

另外，在扫描光束L2a通过棱镜61、62与透明板63的边界附近的期 间，物体检测装置10由于与棱镜61和棱镜62的边界的情况相同的理由， 使LD模块21熄灭。或者，在边界附近，增大每一扫描线的致动器32的旋 转量，跳过边界。总之，在第一扫描范围110与第二扫描范围120之间在 副扫描方向上会产生某种程度的间隔。

另外，在物体检测装置10中，如图4所示，在第一扫描范围110中， 与第二扫描范围120相比，形成在主扫描线上的光点101变得稀疏。第一 扫描范围110与第二扫描范围120相比，主扫描方向的角度范围更大，因 此若要以相同密度配置光点101，则需要使点亮间隔更短，进一步增大点 亮控制的频率。但是，在考虑小型化的情况下，如果提高点亮控制的频率，则考虑产生散热的问题、LD模块21的寿命、射出的激光的对眼安全 性等问题。因此，为了避免这些问题，在第一扫描范围110中，LD模块21 的点亮周期也设为与第二扫描范围120相同的程度，通过允许光点101的 分布稀疏，能够实现小型、安全且可靠性高的光扫描。

另外，在调整部60中，由于透明板63的部分不具有光学上的折射力 (power)，因此也可以不设置任何部件。另外，也不妨碍在副扫描方向的 全长上设置棱镜61、62的结构。在该结构中，不能通过主扫描线121a补充 死区111c的主扫描范围，但在即使不能进行主扫描方向的一部分范围的扫 描也没有问题的情况下，在该结构中，也能够享受扫描范围扩大的效果本 身。

另外，并非必须使用两个棱镜61、62，也可以考虑使用扫描光束L2a 遍及主扫描方向的全长入射的一个棱镜。与使用两个棱镜61、62的情况相 比，单个棱镜扫描范围扩大的效果降低，但根据光束向棱镜的入射角，由 折射产生的入射与出射的角度差不同，因此与扫描光束L2a相比，能够将 出射光L2的扫描范围扩大该角度差的变化量。在使用一个棱镜的情况下， 也不会产生死区。

另外，即使使用扫描光束L2a入射的面和出射光L2出射的面中的至少 一者为曲面的凹透镜来代替棱镜61、62，也能够扩大扫描光束L2a的行进 方向并扩大出射光L2的扫描范围。但是，若光束通过曲面，则会产生像 差，光点101模糊，反射光变得难以检测。也可以通过组合多个透镜来修 正像差，但这样会导致尺寸和成本的增加。但是，如果这一点不成为障 碍，也可以采用凹透镜。如果是光束通过的面仅为平面的棱镜61、62，则 不会产生像差，不存在这样的问题。

接下来，使用图5对物体检测装置10的概略结构进行说明。图5是表 示物体检测装置10主要构成要素的结构的分解立体图。

如图5所示，物体检测装置10具备通过两个盖夹73、73将顶盖71和 后盖72结合而成的外装。另外，顶盖71具有用于使扫描光束L2a通过的 窗，为防止尘埃侵入，该窗被嵌入在扫描光束L2a的波长下透明的保护材 料74。

另外，在设置于窗外侧的凹部75上安装有调整部60，该调整部60是 一体形成棱镜61、62及透明板63的光学部件。通过窗的扫描光束L2a进 一步通过该调整部60，由此成为包含主扫描线111a、121a的出射光L2。 调整部60可以通过粘接等固定在顶盖71上，也优选可以装卸。在能够装 卸的情况下，则在需要大范围扫描的情况下安装上调整部60，若需要扫描 没有死区111c则拆下调整部60，这样容易地变更扫描范围。

在所述框体的内侧收纳有图1所示的调整部60以外的各构成要素。在 图1中未示出，反射镜45是处于反射镜41和聚光透镜42之间用于改变返 回光L4的方向的光学元件。激光驱动电路22、处理器53等的电路或模块 间的布线为了容易看图而在图5中省略图示。

接下来，使用图6对致动器31的详细结构进行说明。

图6是致动器31在与反射镜31a的旋转轴垂直的面且线圈的铁心311 的位置处的示意截面图。

如图6所示，在致动器31中，反射镜31a经由支架323以跨过突起部 302c的方式固定在具有直线状的突起部302c和平面部302b的扭簧302的 一个面上，在扭簧302的端部(图6中的里侧和图中未示出的跟前侧)的 平面部302a固定在作为支承部件的顶磁轭314上。而且，在扭簧302的另 一面侧固定有永久磁铁321，该永久磁铁321以N极321n和S极321s跨过突起部302c的方式配置。

另外，驱动线圈316以其一端与永久磁铁321相对的方式卷绕配置在 由强磁性体构成的铁心311上。使用相同的铁心311也设置有感应线圈 317。框磁轭312和顶磁轭314形成由包围这些线圈的磁性体构成的外装。 另外，在不被外装覆盖的位置设置有用于向驱动线圈316施加驱动信号的 端子和用于输出在感应线圈317中产生的信号的端子。

当向驱动线圈316通电，例如与永久磁铁321对置的一侧的端部成为N 极时，永久磁铁321的S极321s被驱动线圈316吸引。相应地，扭簧302 以旋转轴304为中心顺时针旋转而扭转，反射镜31a也以旋转轴304为中心 顺时针旋转。并且，在驱动线圈316与永久磁铁321之间产生的磁力与扭 簧302的复原力平衡的位置停止旋转。通过改变流过驱动线圈316的电流 的强度，能够调整该旋转的速度和停止位置。当使向驱动线圈316的通电 方向反向时，扭簧302和反射镜31a同样逆时针旋转。

通过定期地使施加在驱动线圈316上的驱动信号的电压或电流的方向 反转，如图6中箭头V所示，使反射镜31a交替地进行所述顺时针及逆时 针旋转，能够进行绕旋转轴304在规定的角度范围内旋转的往复运动(摆 动)。

接下来，使用图7至图9对致动器31的摆动动作的特性进行说明。图 7是表示反射镜31a的扫描角与扫描角速度的绝对值的关系的曲线图，图8 是表示LD模块21的驱动信号的例子的图，图9是表示形成在扫描线上的 扫描光束L2a产生的光点的例子的图。

根据发明人的实验可知，由致动器31摆动的反射镜31a的移动速度不 是恒定的。反射镜31a在摆动路径的端部停止，在其他部分移动，因此移 动速度有变动是明确的，但其速度如图7所示，大致越靠近摆动路径的端 部越慢，越靠近中央部越快。逆时针旋转时和顺时针旋转时，只是移动的 方向不同，如果在相同的位置，速度几乎相等。

因此，在图7中，以摆动路径上的位置(通过旋转角表现，称为“扫 描角”)为横轴，将该位置的角速度的绝对值取为纵轴来图示速度的变 化。

这样，由于反射镜31a的旋转速度存在变动，因此当利用图8所示的具 有等间隔的脉冲的驱动信号drv1驱动LD模块21时，在由扫描光束L2a形 成的扫描线100a上形成如图9所示的光点101。即，在主扫描方向的中央 部形成粗分布的光点，在端部形成细分布的光点。因此，物体的检测分辨 率也是中央部比端部粗。

考虑出射光L2，对于通过透明板63的部分，扫描线121a上的光点分 布与图9相同，但是对于通过棱镜61、62的部分，受到棱镜61、62的影 响。

在图10中，示出了由反射镜31a反射并入射到棱镜61、62的扫描光束 L2a的行进方向ω1与棱镜61、62通过后的出射光L2的行进方向ω2的关 系。各轴的值从面69看时，将图2的面69与ω1、ω2所成的角的逆时针 方向表示为正的角度。

在图10中，ω1和ω2为正的部分相当于通过棱镜61的光束，ω1和 ω2为负的部分相当于通过棱镜62的光束。ω1的绝对值最大的部位与扫 描光束L2a的主扫描方向端部对应，ω1为零附近的线中断的部分与主扫描 方向中央部的死区111c对应。并且，各定时的出射光L2的行进方向ω2成 为按照图10的关系换算由反射镜31a的角度规定的各定时的ω1的方向。

ω1与ω2的关系根据棱镜61、62的折射率nd及顶角θ、配置角度而 不同，但一般如图10所示，不是单纯的线性关系。另外，在本实施方式 中，由于ω2变化速度大于ω1的变化速度，且ω1的绝对值越大(越接近 主扫描方向端部)，ω2的变化速度越大。

可以预先测定这样的ω1和ω2的关系并求出。因此，如果预先能够从 控制电路参照通过测定得到的对应关系及其近似式，并且能够获取各定时 的ω1，则物体检测装置10在扫描过程中能够实时求出ω2的值。

在物体检测装置10中，考虑到基于以上的致动器31的摆动动作的特 性和棱镜61、62的特性，设置控制LD模块21的驱动信号的脉冲间隔的功 能，以使光点101分别等间隔地分布在基于出射光L2的各主扫描线111a、 121a上。另外，如上所述，在主扫描线111a上和主扫描线121a上光点101 的间隔可以不同。

接着，使用图11对进行该控制的控制电路的动作及功能进行说明。图 11是表示该控制电路及周边电路的结构的图。

图11所示的控制电路351对应于周期控制部，大致分为与致动器31、 32的驱动控制、反射镜31a的旋转速度的检测及LD模块21的点亮间隔的 控制有关的动作。

首先，关于致动器31、32的驱动控制，控制电路351对驱动信号生成 电路352设定使致动器31执行的扫描的范围和周期的值。驱动信号生成电 路352根据该设定值生成以适当周期变动的电压表征的适当驱动信号353 并将其施加给致动器31的驱动线圈316。由此，如使用图6所说明的那 样，致动器31能够使反射镜31a摆动。

另外，控制电路351在致动器31到达摆动范围的端部的定时生成用于 使致动器32向副扫描方向旋转主扫描线的间隔量的驱动信号，并向致动器 32输出。当致动器32到达副扫描方向的端部时，控制电路351使致动器32 的旋转方向反转，进行下一帧的扫描。在这种情况下，反射镜32a进行往 复旋转运动。

关于反射镜31a的旋转速度的检测，检测电路354检测在致动器31的 感应线圈317中产生的感应电压，ADC(模数转换器)355实时地将该电压 转换为数字值，由差计算部357修正该值，并提供给控制电路351。控制电 路351基于该电压值计算反射镜31a的旋转速度。感应线圈317的匝数与驱 动线圈316相同，可以与驱动线圈316反向卷绕，但不限于此。

在此，在使反射镜31a摆动时，在感应线圈317中产生由两种因素引起 的感应电动势。

第一个因素是由于施加在驱动线圈316上的驱动信号的电压变动而驱 动线圈316产生的磁场的强度和方向变动而产生的感应电动势。

第二个因素是由于永久磁铁321的摆动而产生的磁场的强度的变动所 引起的感应电动势。在永久磁铁321使用图6等说明的那样摆动的情况 下，由此在感应线圈317内产生的磁场的强度的变动速度可以认为大致与 永久磁铁321的旋转角速度成比例。由于永久磁铁321的旋转角速度也就 是反射镜31a的旋转角速度，所以由第二个因素产生的感应电动势的强度 为可以认为与反射镜单元301的旋转角速度成比例。

互感电压模式存储部356及差计算部357是为了从ADC355的输出中 减去基于以上中的第一个因素引起的感应电动势量的值而设置的。

即，互感电压模式存储部356在致动器300中将在取下永久磁铁321 的状态下向驱动线圈316施加驱动信号的情况下因相互感应而在感应线圈 317中产生的感应电压的电压值的推移与驱动信号的相位对应地存储驱动 信号的一个周期。并且，驱动信号生成电路352在为了使反射镜31a摆动而 向驱动线圈316施加驱动信号时，对互感电压模式存储部356提供表示驱 动信号的相位的定时信号Tm。互感电压模式存储部356基于该定时信号 Tm将与当前定时对应的电压值提供给差计算部357。

差计算部357将从互感电压模式存储部356提供的电压值作为相互感 应的贡献量与从ADC355提供的、实际上在感应线圈317中产生的感应电 压的值进行减法运算，将其结果的差提供给控制电路351。

由此，能够向控制电路351提供与反射镜31a的旋转角速度成比例的感 应电压的值。当以从反射镜31a的摆动范围的一端到另一端的半个周期的 时间作为横轴来描绘提供给控制电路351的感应电压的变化时，如曲线图 371所示，可以认为是与图7所示的旋转角速度的曲线图大致相同的形状。

控制电路351将在时刻t从差计算部357提供的电压值VR(t)乘以预 先求出并设定的比例常数K，根据ω(t)＝K×VR(t)求出反射镜31a的 角速度ω(t)。

K的值例如通过将用其他手段测量了半个周期的反射镜31a的旋转角 而得的值与半个周期的电压值VR(t)的积分值进行比较而求出。

另外，即使使用在感应线圈317中产生的感应电压的电流值，也同样 能够求出ω(t)。

关于LD模块21的点亮间隔的控制，控制电路351基于所述ω(t)进 行，此时，也参照基于使用图10说明的棱镜61、62的特性的修正值来进 行。

光学修正值输出部361输出该修正值。具体而言，作为反射镜31a的当 前角度ω1，求出扫描光束L2a的主扫描方向的当前位置，根据该当前位置 和图10所示的关系求出当前的ω2的变化量相对于ω1的变化量的比例即d ω2/dω1，并作为修正值输出。另外，ω1和ω2关系根据当前扫描光束 L2a是入射到棱镜61、62还是入射到透明板63而改变(入射到透明板63 的期间ω1＝ω2)，因此光学修正值输出部361也基于扫描光束L2a的副 扫描方向的当前位置进行修正值的输出。

关于主扫描方向的当前位置，可以通过驱动信号生成电路352基于定 时信号Tm对差计算部357输出的ω(t)进行积分来求出。即，由于能够 从主扫描方向的端部开始，每隔定时信号Tm的间隔，基于角速度ω(t) 求出从上次计算出的时刻起的移动量，因此如果将该移动量相加，则能够 求出各定时的当前位置。另外，如果遍及主扫描方向扫描的多个周期进行 这样的计算，则能够求出主扫描的一个周期内的各定时的当前位置的估计 值。因此，也可以首先求出该估计值，在维持扫描条件的期间，基于定时 信号Tm表示的相位使用与该相位对应的估计值作为当前位置。

关于副扫描方向的当前位置，与反射镜32a的旋转位置对应，但由于 扫描范围100整体的每次扫描的主扫描线的条数已知，因此可以基于定时 信号Tm对主扫描的次数进行计数来求出。副扫描计数器362进行该计数， 将副扫描方向位置输出到棱镜边界控制部363。

棱镜边界控制部363基于该副扫描方向位置将表示扫描光束L2a是入 射到棱镜61、62还是入射到透明板63的信号向光学修正值输出部361及控 制电路351输出。另外，棱镜边界控制部363基于所述副扫描方向位置和 定时信号Tm所表示的相位，检测扫描光束L2a入射到棱镜61与棱镜62之 间的边界或者棱镜61、62与透明板63之间的边界附近的、应熄灭光束的 定时，并将表示该情况的信号输出到控制电路351。

光学修正量存储部364以表格或换算式等形式预先存储图10所示的ω 1和ω2的关系。该关系可以与扫描光束L2a的副扫描方向上的位置相对应 地存储。

光学修正值输出部361基于来自棱镜边界控制部363的信号参照光学 修正量存储部364获取与扫描光束L2a的副扫描方向的当前位置对应的ω1 和ω2的关系，基于该关系和主扫描方向的当前位置求出dω2/dω1并输 出到控制电路351。

另外，也可以预先求出ω1和dω2/dω1的关系并存储在光学修正量存 储部364中。另外，从曲线图371可知，如果确定主扫描一个周期内的大 致相位(前半或后半)，则ω(t)和ω1为1对1对应，因此也可以预先求 出ω(t)和ω2或者ω(t)和dω2/dω1的关系并存储在光学修正量存储 部364中。在这种情况下，光学修正值输出部361即使不一定求出各时刻 的ω1，也能够根据定时信号Tm和ω(t)的当前值得到dω2/dω1。

无论采用哪种方法，实质上在基于与扫描光束L2a的主扫描方向及副 扫描方向的当前位置对应的调整部60的特性并根据该位置的扫描光束L2a 的行进方向与出射光L2的行进方向的关系得到用于LD模块21的点亮间隔 的控制的dω2/dω1的值这一点上都是共同的。

控制电路351能够使用以上的ω(t)和dω2/dω1求出用于使LD模块 21点亮的点亮间隔T，以在出射光L2的主扫描线111a、121a上得到期望 的分辨率。若将分辨率设为ξ度，则T＝π·(ξ/180)/ω(t)/(dω 2/dω1)。

控制电路351为了进行LD模块21的点亮间隔的控制，根据来自差计 算部357的电压值VR(t)(或ω(t))的提供和来自光学修正值输出部 361的dω2/dω1的提供实时地求出点亮间隔T，将表示该T的值的脉宽调 制信号提供给脉冲发生器358。如上所述，在主扫描线111a上和主扫描线 121a上可以改变分辨率，在这种情况下，在计算点亮间隔T时，可以使用与从棱镜边界控制部363提供的副扫描方向位置的信息对应的ξ的值。

脉冲发生器358根据该脉宽调制信号进行脉宽调制，生成具有间隔T 的脉冲的定时信号并提供给激光驱动电路22。激光驱动电路22在从脉冲发 生器358提供的定时信号中包含的脉冲的定时生成使LD模块21点亮的驱 动信号，并提供给LD模块21。

另外，控制电路351基于从棱镜边界控制部363提供的熄灭定时信号 向脉冲发生器358输出控制LD模块21的点亮的开闭的开闭信号。脉冲发 生器358基于该开闭信号在应熄灭LD模块21的期间关闭驱动信号。在棱 镜61与棱镜62之间的边界熄灭的控制与第一边界控制部的功能对应，在 棱镜61、62与透明板63之间的边界熄灭的控制与第二边界控制部的功能 对应。

当与曲线图371同样地将时间取为横轴针对从反射镜的摆动范围的一 端到另一端的期间来表示控制电路351向脉冲发生器358提供的脉冲间隔 时，如曲线图373所示。曲线图372是不考虑调整部60引起的光路的变化 即dω2/dω1时的脉冲间隔。

在曲线图372中，控制电路351根据在感应线圈317中产生的感应电压 在反射镜31a位于摆动路径的中央附近且该感应电压为高电平(第一电平) 的情况下，与反射镜31a位于摆动路径的端部附近且该感应电压为低电平 (第二电平)的情况相比，进行使LD模块21的点亮间隔变短的控制。

另外，控制电路351在此基础上在反射镜31a位于摆动路径的端部附近 且棱镜61、62的折射引起的光路的变化大的情况下，与反射镜31a位于摆 动路径的中央附近且棱镜61、62的折射引起的光路变化小的情况相比，进 行使LD模块21的点亮间隔变短的控制。

其结果是，激光驱动电路22生成的LD模块21的驱动信号如图12所 示的drv2那样，成为根据反射镜31a的位置而不同的脉冲间隔。然后，由 反射镜31a、32a使这样被点亮控制的激光束L1偏转并由调整部60折射而 得到的光点101如图4所示在主扫描方向的扫描线111a上(除了死区111c) 在其全长上大致等间隔地排列。并且，由此，物体检测装置10能够针对主 扫描线111a、121a所扫描的每个区域在该区域内以大致均等的分辨率进行 物体的检测。

另外，在有想以高密度扫描视野内的中央附近等的要求的情况下，如 果根据光学修正值输出部361求出的扫描光束L2a的主扫描方向的位置来 调整ξ的值，也可以在主扫描方向的每个位置改变光点101的分布密度。

关于副扫描方向，在进行主扫描方向的一行量的扫描的期间使反射镜 32a静止，另外，调整部60不会使光路的朝向在副扫描方向上变化，因此 不会发生上述那样的问题，不需要调整点亮间隔。

另外，所述控制电路351可以作为处理器53的一部分设置，也可以与 处理器53分开设置。另外，控制电路351的功能可以通过专用的硬件来实 现，也可以通过使通用的处理器执行软件来实现，还可以是它们的组合。

另外，在图11中说明了基于在感应线圈317中产生的感应电压的电压 值来检测反射镜31a的旋转速度的例子，但是也可以考虑通过角度传感器 或拍摄图像的解析等首先检测反射镜31a的位置，基于其变化速度检测旋 转速度。关于反射镜32a的旋转位置，也可以考虑同样地通过测定求出。

[第一实施方式的变形例(图13至图15)]

接着，使用图13至图15对以上说明的第一实施方式的变形例进行说 明。

图13是表示变形例中的棱镜61的形状的图。图14是示意性地表示变 形例中的通过棱镜的扫描光束L2a的光路的、与图2对应的图。图15是表 示变形例中的构成调整部60的光学部件的结构的立体图。

图13至图15的变形例仅在分别由多个部件构成棱镜61、62这一点上 与所述第一实施方式不同，其他方面是共同的，仅对该不同点进行说明。 与第一实施方式相同或对应的部分使用与第一实施方式相同的符号。

在该变形例中，如图13及图14所示，代替第一实施方式的棱镜61， 将具有相同顶角θ的小型棱镜61a、61b以扫描光束L2a入射侧的面位于共 同的平面上的方式排列配置。即使这样分割为多个棱镜，只要顶角相同且 配置在相同方向上，作为整体也能够得到与棱镜61相同的折射力。

在棱镜61a、61b与棱镜61相比，能够缩短与顶角相对的底边，因此能 够实现薄壁化和轻量化。另外，在通过棱镜61a和棱镜61b的边界附近的光 中有可能引起顶点位置处的漫反射，因此也可以在边界附近熄灭LD模块 21。但是，作为整体，出射光L2的行进方向不会在边界附近急剧变动，因 此不一定需要熄灭，只要调整点亮定时以使边界位于相邻的光点101之间 即可。

棱镜62也同样地分割为小型的棱镜62a、62b而设置。

作为调整部60的光学部件的具体结构，如图15所示构成为以下的形 状：将全部棱镜61a、61b、62a、62b以扫描光束L2a入射侧的面位于共同 的平面上的方式排列，在扫描光束L2a入射的一侧加上共同的透明板64。 若为这样的结构，则棱镜61a、61b、62a、62b及透明板63、64能够全部由 树脂一体成型，能够以低成本制造，并且能够削减部件数量。

但是，这样的一体化不是必须的，也可以分别设置棱镜61a、61b、 62a、62b。另外，也可以将具有相当于棱镜61、62的折射力的棱镜分别分 割为3个以上而设置。

[第二实施方式(图16至图22)]

接着，对本发明的第二实施方式的物体检测装置10进行说明。

第二实施方式与所述第一实施方式的不同点仅在于，使调整部60-1具 有调整扫描光束L2a的副扫描方向上的行进方向的功能，其他方面相同。 因此，使用图16至图18对该不同点进行说明，省略其他部分的说明。与 第一实施方式相同或对应的部分使用与第一实施方式相同的符号。

图16是将通过第二实施方式中的调整部60-1的扫描光束L2a及出射光 L2的光路关注副扫描方向的行进方向而示意性地表示的图。图17是表示 构成第二实施方式中的调整部60-1的光学部件的结构的立体图。图18是表 示在第二实施方式中由出射光L2形成的扫描线的例子的、与图4对应的 图。

在第二实施方式的调整部60-1中，棱镜61、62与第一实施方式相同， 但代替透明板63而设置有图17所示的棱镜65。棱镜65如图16所示是使 入射的扫描光束L2a的副扫描方向的行进方向向接近通过棱镜61、62的出 射光L2的方向折射的第三光学元件。棱镜65以如下方式确定顶角、折射 率及配置角度等：通过棱镜65的出射光L2的副扫描方向的行进范围(图 16的c-d间的范围)与通过棱镜61、62的出射光L2的行进范围(图16的 a-b间的范围)平行地扩展，即a和c、b和d分别平行。另外，与棱镜61、 62的光学面同样，优选棱镜65的光束入射侧和出射侧的面是平面。

在第二实施方式中，通过如上所述的棱镜65的功能，在物体检测装置 10的外部的远离物体检测装置10某种程度的位置，如图18所示能够使第 一扫描范围110和第二扫描范围120在副扫描方向上实质上重叠。因此， 在第一扫描范围110中成为死区111c的范围也能够通过第二扫描范围120 的主扫描线121a进行扫描。另外，主扫描线111a和主扫描线121a重叠的 范围能够进行双重扫描，因此能够进行高密度的扫描。

严格来说，在第一扫描范围110和第二扫描范围120中，会因为棱镜 61、62和棱镜65的上下位置上有一定的错位，也就是说光束a-c间、b-d 间的间距不为零。但由于各棱镜的尺寸只有例如几厘米左右，因此在几十 米外，a-b间及c-d间的错位量可以忽略。在更近的范围内，此错位量也不 会造成太大的问题。

另外，通过棱镜65的出射光L2的行进范围与通过棱镜61、62的出射 光L2的行进范围不完全平行，稍微错开，也能够使第一扫描范围110和第 二扫描范围120部分地重叠，在第二扫描范围部分地覆盖死区111c。由于 在整个扫描范围100中观察到的副扫描方向的宽度减小量取决于第一扫描 范围110和第二扫描范围120的重叠量，因此与死区111c的覆盖程度将成 为副扫描范围设计的折衷方案。

另外，也可以通过棱镜61、62的扫描光束L2a的行进方向向接近通过 透明板63的出射光L2的方向折射来实现与第二实施方式同样的效果。

该折射例如可以通过在第一实施方式的调整部60的基础上设置与棱镜 65反向的棱镜66来实现。

图19是表示通过除了棱镜61、62之外还设置有棱镜66的调整部60-2 的扫描光束L2a及出射光L2的光路的、与图16对应的图。图20是表示该 情况下的光学部件的结构的、与图17对应的图。

另外，使棱镜61、62的光束的入射侧和/或出射侧的面向副扫描方向 倾斜，对棱镜61、62附加与棱镜66同样的功能，由此能够实现同样的折 射。

图21表示通过代替棱镜61、62而设置了棱镜67、68的调整部60-3的 扫描光束L2a及出射光L2的光路的、与图16对应的图，所述棱镜67、68 通过使出射侧的面倾斜而附加了棱镜66的功能。图22是表示该情况下的 光学部件的结构的、与图17对应的图。

另外，在使用棱镜65的情况下，也可以与图19及图20的情况同样 地，考虑将棱镜65与透明板63分开设置。

另外，与使用图13至图15说明棱镜65～68那样的第三光学元件的例 子相同，也可以作为具有相同的折射能力的多个小型棱镜的组合来设置。 可以在这些小型棱镜中添加共同的透明板，这也与使用图13至图15说明 的例子相同。

[其他变形例]

以上结束了实施方式的说明，但在本发明中，装置的具体结构、具体 的动作顺序、部件的具体形状等不限于在上述各实施方式中说明的内容。

另外，上述的物体检测装置10能够以放置在人的手掌上的程度的尺寸 构成，适合搭载在汽车或无人机等移动体上，用作用于自动驾驶的障碍物 检测装置，但其利用目的不限于此。也可以固定在柱或壁等上，用于定点 观测。

另外，本发明的程序的实施方式是以下的程序：使一台计算机或多台 计算机协作，控制所需的硬件，实现上述实施方式中的物体检测装置10中 的包括LD模块21的发光定时调整功能的功能，或者用于执行在上述实施 方式中说明的处理。

这样的程序也可以从一开始就存储在计算机所具备的ROM或其他非 易失性存储介质(闪存、EEPROM等)等中。也可以记录在存储卡、CD、 DVD、蓝光光盘等任意的非易失性记录介质中来提供。此外，还可以从连 接到网络的外部装置下载，并安装在计算机上运行。

另外，当然，以上说明的实施方式及变形例的结构只要不相互矛盾就 能够任意组合实施，另外，能够仅取出一部分来实施。

[符号说明]

10…物体检测装置，20...投射光部，21...LD模块，22...激光驱动电 路，23...投射光光学系统，30...扫描部，31、32…致动器，31a、32a...反射 镜，40...受光部，41、45...反射镜，42...聚光透镜，43...受光元件，44...光 圈，51...前端电路，52…TDC，53…处理器，54…输入输出部，60、 60-1～3…调整部，61、61a、61b、62、62a、62b、65～68…棱镜，63、64…透明板，69…通过棱镜61和62边界的面，71...顶盖，72...后盖，73… 盖夹，74...保护材料，75...凹陷，100、100′...扫描范围，101…光点， 101a、101b…扫描线，110…第一扫描范围，111a...主扫描线，111a1…第 一部分主扫描线，111a2…第二部分主扫描线，111c…死区，120…第二扫 描范围，121a…主扫描线，316…驱动线圈，317…感应线圈，351…控制电路，353…驱动信号，L1…激光束，L2…出射光，L2a…扫描光束，L3、 L4…返回光。

Claims (24)

1.一种光扫描装置，其特征在于，包括：

扫描部，通过光束形成相互在副扫描方向的不同位置的多条主扫描线；以及

调整部，通过使所述扫描部形成的所述多条主扫描线中的一部分主扫描线通过光学部件进行折射，来调整所述多条主扫描线的扫描范围，以使所述多条主扫描线中的所述一部分主扫描线与所述多条主扫描线中的剩余的主扫描线相比在主扫描方向上扫描更大的范围。

2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，

所述光学部件包括：

第一光学元件，使形成所述一部分主扫描线的光束中通过第一主扫描范围的光束越靠近主扫描方向的边缘侧越强地向所述边缘侧折射；以及

第二光学元件，使形成所述一部分主扫描线的光束中处于与所述第一主扫描范围更靠近所述主扫描方向的另一边缘侧的位置并通过与所述第一主扫描范围不重叠的第二主扫描范围的光束越靠近所述另一边缘侧越强地向所述另一边缘侧折射。

3.根据权利要求2所述的光扫描装置，其特征在于，

所述第一光学元件和所述第二光学元件的所述光束通过的面分别为平面。

4.根据权利要求2所述的光扫描装置，其特征在于，

所述第一光学元件和所述第二光学元件配置为在主扫描方向上相邻，

所述光扫描装置包括第一边界控制部，所述第一边界控制部在所述光束通过所述第一光学元件和所述第二光学元件的边界附近的规定范围的期间熄灭所述光束。

5.根据权利要求2所述的光扫描装置，其特征在于，

在所述一部分主扫描线中，由通过所述第一光学元件的光束形成的第一部分主扫描线与由通过所述第二光学元件的光束形成的第二部分主扫描线之间存在间隙，

所述剩余的主扫描线至少覆盖具有所述间隙的主扫描方向范围。

6.根据权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，

所述一部分主扫描线分布的第一副扫描范围和所述剩余的主扫描线分布的第二副扫描范围在该光扫描装置的外部至少部分重叠。

7.根据权利要求6所述的光扫描装置，其特征在于，

所述调整部包括：

第三光学元件，使形成所述一部分主扫描线的光束和形成所述剩余的主扫描线的光束中的一者或两者向所述第一副扫描范围和所述第二副扫描范围重合的方向折射。

8.根据权利要求7所述的光扫描装置，其特征在于，

包括第二边界控制部，所述第二边界控制部在所述光束形成所述一部分主扫描线的期间与所述光束形成所述剩余的主扫描线的期间的边界附近的规定期间熄灭所述光束。

9.根据权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，

所述扫描部通过光束的发光控制形成相互平行所述多条主扫描线，

在由所述调整部进行调整之后，在所述一部分主扫描线上，与所述剩余的主扫描线上相比，由所述光束形成的光点稀疏。

10.根据权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，包括：

获取部，获取从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置与通过该位置的光束在由所述调整部进行调整后出射的方向之间的对应关系；以及

周期控制部，基于从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置和所述获取部获取的对应关系来控制所述光束的点亮间隔。

11.根据权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，

获取部，将从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置与通过该位置的光束在由所述调整部进行调整后出射的方向之间的对应关系与从所述扫描部的出射光束在副扫描方向上的位置对应地获取；以及

周期控制部，基于从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置及在所述副扫描方向上的位置和所述获取部获取的对应关系来控制所述光束的点亮间隔。

12.根据权利要求10所述的光扫描装置，其特征在于，

所述周期控制部控制所述点亮间隔，以使由所述调整部调整后的各主扫描线上的光点分布分别成为等间隔。

13.根据权利要求11所述的光扫描装置，其特征在于，

所述周期控制部控制所述点亮间隔，以使由所述调整部调整后的各主扫描线上的光点分布分别成为等间隔。

14.根据权利要求10所述的光扫描装置，其特征在于，

所述扫描部包括：

第一致动器，使第一反射镜以第一旋转轴为中心进行往复旋转运动；以及

第二致动器，使第二反射镜以与所述第一旋转轴不同的第二旋转轴为中心进行旋转运动，

所述光扫描装置

将光束由所述第一反射镜和所述第二反射镜反射后出射，

根据所述第一反射镜的朝向的变化形成所述主扫描线，

所述周期控制部检测所述第一反射镜的旋转速度，并基于该旋转速度来控制所述光束的点亮间隔。

15.一种物体检测装置，其特征在于，包括：

权利要求1至14中任一项所述的光扫描装置；

受光元件；

光学系统，引导从外部入射的入射光，并以与所述光扫描装置的光束的投射光相同的光轴导向所述受光元件；以及

物体检测部，基于所述光束的投射光定时及投射光方向、和所述受光元件输出的光检测信号的定时来检测所述光束到光路上的物体的距离以及该物体所在的方向，

所述光束是激光束。

16.一种光扫描方法，其特征在于，

利用由光束的发光形成的相互在副扫描方向的不同位置的多条主扫描线进行扫描，

通过使所述多条主扫描线中的一部分主扫描线通过光学部件进行折射，来调整所述多条主扫描线中所述的一部分主扫描线与所述多条主扫描线中的剩余的主扫描线相比在主扫描方向上扫描更大的范围。

17.根据权利要求16所述的光扫描方法，其特征在于，

在所述光束距光源的距离上的有效扫描范围的区域内，所述一部分主扫描线分布的第一副扫描范围和所述剩余的主扫描线分布的第二副扫描范围至少部分重叠。

18.根据权利要求16所述的光扫描方法，其特征在于，

通过光束的发光控制形成相互平行所述多条主扫描线，

使所述一部分主扫描线通过所述光学部件之后，在所述一部分主扫描线上，与所述剩余的主扫描线上相比，由所述光束形成的光点稀疏。

19.一种物体检测方法，其特征在于，

利用权利要求16至18中任一项所述的光扫描方法进行规定视野范围的扫描，

将从所述规定视野范围入射的入射光以与所述光束的投射光相同的光轴引导至受光元件，

基于所述光束的投射光定时及投射光方向、和所述受光元件输出的光检测信号的定时来检测所述光束到光路上的物体的距离及该物体所在的方向，

所述光束是激光束。

20.一种可由机器读取的非临时性记录介质，存储有程序，所述程序使处理器执行以下步骤，所述处理器控制光扫描装置，所述光扫描装置包括：扫描部，通过光束的发光控制形成相互平行且在副扫描方向的不同位置的多条主扫描线；以及调整部，通过使所述扫描部形成的所述多条主扫描线中的的一部分主扫描线通过光学部件进行折射，来调整所述多条主扫描线的扫描范围，以使所述多条主扫描线中的所述一部分主扫描线与所述多条主扫描线中的剩余的主扫描线相比在主扫描方向上扫描更大的范围，在由所述调整部进行调整之后，在所述一部分主扫描线上，与所述剩余的主扫描线上相比，由所述光束形成的光点稀疏，所述步骤包括：

获取步骤，获取从所述扫描部射出的光束在主扫描方向上的位置与通过该位置的光束在由所述调整部进行调整后出射的方向之间的对应关系；以及

周期控制步骤，基于从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置和由所述获取步骤获取的对应关系来控制所述光束的点亮间隔。

21.根据权利要求20所述的记录介质，其特征在于，

所述获取步骤是将从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置与通过该位置的光束在由所述调整部进行调整后出射的方向之间的对应关系与从所述扫描部的出射光束在副扫描方向上的位置对应地获取的步骤，

所述周期控制步骤是基于从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置及在所述副扫描方向上的位置和由所述获取步骤获取的对应关系来控制所述光束的点亮间隔的步骤。

22.根据权利要求20所述的记录介质，其特征在于，

所述周期控制步骤是控制所述点亮间隔以使由所述调整部调整后的各主扫描线上的光点分布分别成为等间隔的步骤。

23.根据权利要求21所述的记录介质，其特征在于，

所述周期控制步骤是控制所述点亮间隔以使由所述调整部调整后的各主扫描线上的光点分布分别成为等间隔的步骤。

24.根据权利要求20至23中任一项所述的记录介质，其特征在于，

在所述光扫描装置中，所述扫描部包括：第一致动器，使第一反射镜以第一旋转轴为中心进行往复旋转运动；以及第二致动器，使第二反射镜以与所述第一旋转轴不同的第二旋转轴为中心进行旋转运动，所述光扫描装置将光束由所述第一反射镜和所述第二反射镜反射后出射，根据所述第一反射镜的朝向的变化形成所述主扫描线，

所述周期控制步骤包括检测所述第一反射镜的旋转速度的步骤，并且是基于该旋转速度来控制所述光束的点亮间隔的步骤。

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