JP2016156913A - 光走査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、光走査装置を含む光測距装置の一実施形態の概略構成例を示すブロック図である。以下の説明では、図1に示す光走査装置1を、例えば、パルス光を対象領域内でリサージュ走査して、その対象領域内に存在する物体(人を含む)までの距離を計測する光測距装置100の光走査手段として利用する場合について説明する。
また、一対の第1永久磁石27a,27b及び一対の第2永久磁石27c,27dが、固定部21を挟んでそれぞれ対向配置されている。
なお、以下の説明において、二次元ガルバノミラー20のx軸回りの共振周波数を「第1共振周波数」といい、y軸回りの共振周波数、すなわち、外側可動部23a及び内側可動部23bを含む可動部全体のy軸回りの共振周波数を「第2共振周波数」という。
第1駆動回路31及び第2駆動回路32は、それぞれ周波数変更部35で、新たに変更された周波数に基づいて第1駆動信号、第2駆動信号を生成して光走査部2に出力する。第1駆動回路31及び第2駆動回路32は、例えば、DDS(Direct Digital Synthesizer)方式又はPLL(Phase Locked Loop)方式の周波数シンセサイザを備えており、基準クロック信号から自由に周波数を発生させることができる。つまり、第1駆動回路31及び第2駆動回路32は、それぞれ高分解能で駆動信号の周波数を設定し、必要に応じて、その周波数を変更することができる。
図4において、駆動周波数のうちで共振周波数は、グラフのピーク値である。図4では、駆動周波数を第1駆動周波数とし、共振周波数を第1共振周波数とした場合を表しており、第1共振周波数は、第1初期設定値の一例として1400[Hz]とする。なお、第2共振周波数についても、二次元ガルバノミラーの周波数特性から、第2初期設定値の一例として420[Hz]とする(図示省略)。ここで、第1共振周波数は、1400[Hz]に限定されず、例えば1300Hzであってもよい。また、第2共振周波数についても、420[Hz]に限定されない。
光源制御部52は、光源51によるパルス光の出射タイミングを制御する。光源制御部52は、タイミングテーブルをメモリ4から読み込み、例えば内側可動部23b(光反射面24)の所定の揺動角度(例えば、0度に相当するゲイン)を基準として予め設定されたタイミングで光源51を発光させる。
投光光学系53は、光源51が発したパルス光を好ましい状態(例えば平行光)に変換するものであり、例えばコリメータレンズを含む。
図9は、第1駆動周波数及び第2駆動周波数の変更処理の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理に先立って、第1駆動回路31及び第2駆動回路32は、それぞれ周波数変更部35で決定された周波数に基づいて第1駆動信号、第2駆動信号を生成して光走査部2に出力する。ここで、出力された第1駆動信号の周波数及び第2駆動信号の周波数は、前回の変更処理において更新された周波数である。なお、全く更新されていない場合には、第1駆動信号の周波数は、第1共振周波数(第1初期設定値)であり、第2駆動信号の周波数は、第2共振周波数(第2初期設定値)である。
ステップS4では、駆動部3は、レーザ出射のタイミングを変更する。具体的には、周波数変更部35は、選択したタイミングテーブルをメモリ4から読み出して、レーザ出射のタイミングを設定する。
ステップS5では、駆動部3は、制御パラメータの変更を行う。具体的には、周波数変更部35は、選択したタイミングテーブルに基づいて、クロック数等の制御パラメータの変更を行う。
図10は、共振周波数の測定におけるサブルーチンの一例を示すフローチャートである。
ステップS10では、駆動部3は、位相差の測定を行う。具体的には、第1ずれ量検出部33は、第1駆動周波数と第1共振周波数(x軸回りの共振周波数)とのずれ量(第1ずれ量)を検出する。第2ずれ量検出部34は、第2駆動周波数と第2共振周波数(y軸回りの共振周波数)とのずれ量(第2ずれ量)を検出する。
先ず、メインスイッチ等(図示省略)がオンされて光測距装置100が起動すると、駆動部3は、第1駆動信号及び第2駆動信号を光走査部2に出力して光反射面24をx軸回り及びy軸回りに揺動駆動する。また、光源部5からは、タイミングテーブルに基づいてパルス光が出射される。続いて、対象領域には、光走査部2によるリサージュ走査軌跡上の予め設定された各計測位置にパルス光が出射され、測距部6によって当該各計測位置について測距が行われる。そして、対象領域内の全ての計測位置での測距が完了すると画像生成部8によって対象領域についての距離画像が生成され、この生成された距離画像が表示部9に表示される。すなわち、距離画像は、光走査部2によるリサージュ走査の一周期毎に生成される。
このような処理を行うのは、第1駆動周波数を変動した第1共振周波数に一致させ、第2駆動周波数を変動した第2共振周波数に一致させても、出射タイミングを調整しないと、例えば、各計測位置でリサージュ走査するパルス光の走査幅にずれが生じる場合が発生するからである。そこで、駆動部3は、走査幅のずれを各計測位置で許容範囲内に抑制できるように、出射タイミングを設定する。但し、第1共振周波数と第2共振周波数との比は、効率的な揺動駆動の観点から、例えば3:1程度が保つことが好ましい。
これにより、光走査装置1は、光走査部2による走査幅のずれを各計測位置で許容(誤差)範囲内に抑制することができる。したがって、光測距装置100は、対象領域における各計測位置で安定した測距を行うことができる。
Claims (5)
- 光反射面を有する可動部が第1、第2駆動周波数によって互いに直交する第1、第2軸回りに揺動され、光源から出射されたパルス光をリサージュ走査する光走査装置であって、前記第1駆動周波数を前記第1軸回りの第1共振周波数に一致させ、前記第2駆動周波数を前記第2軸回りの第2共振周波数に一致させ、一致させた前記第1及び前記第2駆動周波数に基づいて前記光源による前記パルス光の出射タイミングを設定する、光走査装置。
- それぞれが前記第1駆動周波数と前記第2駆動周波数との組合せに応じて定まる区分毎に予め設定された前記出射タイミングの情報を含む複数の設定テーブルを有し、
一致させた前記第1駆動周波数及び前記第2駆動周波数に応じて複数の前記設定テーブルの何れか一つを選択し、選択した前記設定テーブルに基づいて前記光源による前記パルス光の出射タイミングを設定する、請求項1に記載の光走査装置。 - リサージュ走査周期毎に前記第1軸回りの前記第1共振周波数及び前記第2軸回りの前記第2共振周波数を検出し、前記第1駆動周波数を検出された前記第1軸回りの前記第1共振周波数に一致させ、前記第2駆動周波数を検出された前記第2軸回りの前記第2共振周波数に一致させる、請求項1又は2に記載の光走査装置。
- 光反射面を有する可動部に向かってパルス光を出射する光源と、
前記可動部が第1、第2駆動周波数によって互いに直交する第1、第2軸回りに揺動され、前記光源から出射された前記パルス光をリサージュ走査する光走査部と、
前記第1駆動周波数を前記第1軸回りの第1共振周波数に一致させ、前記第2駆動周波数を前記第2軸回りの第2共振周波数に一致させ、一致させた前記第1及び前記第2駆動周波数に基づいて前記光源による前記パルス光の出射タイミングを設定する制御部と、
を備える、光走査装置。 - それぞれが前記第1駆動周波数と前記第2駆動周波数との組合せに応じて定まる区分毎に予め設定された前記出射タイミングの情報を含む複数の設定テーブルを有し、
前記制御部は、一致させた前記第1駆動周波数及び前記第2駆動周波数に応じて複数の前記設定テーブルの何れか一つを選択し、選択した前記設定テーブルに基づいて前記光源による前記パルス光の出射タイミングを設定する、請求項4に記載の光走査装置。
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