JP2019095352A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測距装置の前方側と側方側との距離が異なるように任意に仮想の走査面を定めた場合でも、対象物までの距離を測距することが可能な測距装置を提供する。【解決手段】反射面を有する反射部材を揺動させることにより走査を行う一対の走査部を有する測距装置である。一方の走査部は仮想の走査面のうちの第１の領域を走査し、他方の走査部は当該走査面のうちの第２の領域を走査する。第１の領域と第２の領域は、互いに重なる領域である。測距装置は、測距装置の前方側と側方側との距離が異なるように任意に走査面を定めた場合でも、対象物までの距離を測距する。【選択図】図１

Description

本発明は、測距装置に関する。

測距装置は、例えば、レーザ光を対象領域内で走査して対象物までの距離を計測する、すなわち測距する。このような測距装置の一例としては、レーザ光を出射する光源部と、光源部から出射されたレーザ光を対象領域内でリサージュ走査する光走査部と、レーザ光が物体によって反射された反射光を受光する受光部と、レーザ光の出射タイミングと反射光の受光タイミングとに基づいて、物体までの距離を計測する測距部と、を備える光測距装置が特許文献１に開示されている。

特開２０１１−０５３１３７号公報

ところで、車両等の移動体に測距装置を搭載した場合、例えば、移動体の前方側については数百メートル程度の遠くの測距情報を、また移動体の側方側については数十メートル程度の近くの測距情報を得たいという要望があった。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、方向によって測距が必要とされる距離範囲が異なる場合でも、空間解像度の不均一性が大きくなく、良好な測距を行うことが可能な測距装置を提供すること課題の１つとする。

本願請求項１に記載の測距装置は、パルス光の出射方向を連続的に変化させることにより、前記パルス光の出射方向の変化する方向によって表される走査軌跡の密度が変化する走査態様で所定領域を走査する走査部と、前記所定領域における測距可能距離を規定し、対象物で反射した前記パルス光によって、前記対象物までの距離を測定する測距部と、
を有し、前記走査部は、前記所定領域のうち、第１の測距可能距離が設定された第１方向に対する前記走査軌跡の密度が、前記所定領域のうち、前記第１の測距可能距離よりも大きい第２の測距可能距離が設定された第２方向に対する前記走査軌跡の密度よりも低くなるように、前記所定領域の走査を行うことを特徴とする。

本発明の実施例である測距装置の構成を示すブロック図である。 図１のＭＥＭＳミラー装置の構成を示す平面図である。 図２のＭＥＭＳミラー装置のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１の測距装置が測距する走査対象領域を示した概念図である。 図１の測距装置の投光系の動作原理を説明する説明図である。 図１の測距装置の投光系の動作原理を説明する説明図である。 図１の測距装置の受光系の動作原理を説明する説明図である。 図２のＭＥＭＳミラー装置によって描かれるリサージュ軌跡について説明する説明図であり、図中（ａ）は、図４のＭＥＭＳミラー装置によって射出される光ビームの仮想平面上に描かれる軌跡を示している。（ｂ）及び（ｃ）は、ＭＥＭＳミラー装置に印加される駆動信号の波形を示す図である。 図４の仮想平面に描かれるリサージュ軌跡について説明する説明図である。 図５Ａ，５Ｂの仮想の走査面において照射されるパルス光を説明する図である。 図５Ａ，５Ｂの仮想の走査面において照射されるパルス光と当該パルス光のスポット径との関係を示した概念図である。

図１は、本実施例にかかる測距装置１００を示している。

第１の走査部１０Ａの光源２０Ａは、例えばパルス光を出射可能なレーザ素子である。

ＭＥＭＳミラー装置３０Ａは、光反射面（図示せず）を有しており、当該光反射面にてパルス光を反射して、走査対象領域（図示せず）を規定する仮想の走査面（図示せず）に向けて走査光を出射可能である。走査対象領域に存在する物体に反射された走査光は、測距装置１００に向けて反射光として戻ってくる。

受光部４０Ａは、反射光を受光して、電気信号である受信信号を生成可能な光検出器である。受光部４０Ａとしては、例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等を採用することができる。

角度検知部５０Ａは、光反射面の角度変化を逐次検出する角度検出器である。角度検知部としては、例えば、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａに設けられたホール素子を採用することができる。

制御部６０Ａは、光源２０Ａから出射するパルス光の制御及びＭＥＭＳミラー装置３０Ａの光反射面の角度の制御を行う。

光源制御部６１Ａは、光源２０Ａの発光制御を行う。具体的には、光源２０Ａがパルス発光をするように発光タイミングを規定したテーブル（図示せず）を参照して、その発光を制御する。

ミラー制御部６２Ａは、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａの光反射面の角度の傾を制御する。具体的には、ミラー制御部６２Ａは、光源２０Ａによって出射されて光反射面（図示せず）によって反射されたパルス光によって、走査対象領域の走査がなされるようにＭＥＭＳミラー装置３０Ａを制御する。

光量調整部としてのパワー調整部６３Ａは、光源２０Ａから出射されるパルス光の強度（光量）を調整する。具体的には、パワー調整部６３Ａは、光源２０Ａに供給する電圧と電流を調整する。パワー調整部６３Ａは、例えば、可変抵抗器を採用することができる。パワー調整部６３Ａは、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａの反射面の揺動角度に応じて光源２０Ａに供給する電圧と電流を調整する。具体的にはパワー調整部６３Ａは、光反射面の角度に応じた出力が記憶された出力テーブル（図示せず）を備え、この出力テーブルを参照してパルス光の強度を調整する。

スポット径調整部６４Ａは、光源２０ＡとＭＥＭＳミラー装置３０Ａとの光路上に配置され、光源２０Ａから出射されたパルス光のスポット径を調整する。具体的には、スポット径調整部６４Ａは、レンズ（図示せず）とアクチュエータ（図示せず）を備える。スポット径調整部６４Ａは、アクチュエータを稼働することによりレンズの絞り径を調整する。具体的にはスポット径調整部６４Ａは、光反射面の角度に応じたスポット径を記憶したスポット径テーブル（図示せず）を備え、このスポット径テーブルを参照してパルス光のスポット径を調整する。

従って、スポット径調整部６４Ａに入射されたパルス光は、アクチュエータが動作することによりレンズ径が調整され、走査対象領域上のスポット径が調整される。尚、スポット径を調整する機構は、レンズとアクチュエータと以外の機構でもよく、例えば、液晶レンズを用いることもできる。液晶レンズを用いてパルス光のスポット径を調整する場合には、液晶レンズにかける電圧を適宜調整して行うとよい。

第２の走査部１０Ｂは、光源２０Ｂ、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａ、受光部４０Ｂ、角度検知部５０Ｂ、制御部を備える。これらの光源２０Ｂ、ＭＥＭＳミラー装置３０Ｂ、受光部４０Ｂ、角度検知部５０Ｂ、制御部６０Ｂは、第１の走査部１０Ａと構成が同一であるので説明を省略する。

測距部としての距離測定部７０は、走査対象領域における測距可能距離を規定しかつ、受光部４０Ａ、４０Ｂによって生成された受光信号に基づいて、例えば、タイムオブフライト法によって、測距装置１００と走査対象領域内にある物体との距離を算出する。

具体的には、距離測定部７０は、光源２０Ａ、２０Ｂによって出射された１のパルス光の出射時刻と、当該１のパルス光が走査対象領域内の物体によって反射されて反射光として受光部４０Ａ、４０Ｂに検出された受光時刻を取得する。そして、当該出射時刻と当該受光時刻の時刻差に基づいて、当該１のパルス光が光源２０Ａ，２０Ｂから出射されて受光部４０Ａ、４０Ｂに受光されるまでの光経路の長さを算出し、当該長さに基づいて測距装置１００と物体との距離を算出する。

図２は、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａの平面図である。保持部３１は、本実施例においては矩形の平板形状に形成されている。尚、保持部３１は、矩形の平板形状に限られず、例えば、円板形状であってもよい。

固定部３２は、本実施例においては矩形の枠形状に形成されている。尚、固定部３２の形状は矩形の枠形状に限られず、環状の枠形状に形成されていてもよい。固定部３２は、保持部３１上に保持されている。

可動部３３は、反射部材としての内側可動部３４と、内側可動部３４を囲む枠形状の外側可動部３５と、を含んでいる。内側可動部３４は、本実施例においては、矩形の平板形状に形成されている。尚、内側可動部３４の形状は矩形の平板形状に限られず、例えば、円板形状に形成されていてもよい。内側可動部３４の中央には光ビームを反射する光反射面ＭＲが形成されている。

第１の軸ＡＸは、光反射面ＭＲに対して非垂直方向であり、本実施例においては、光反射面ＭＲに平行である。

２つの第１のトーションバーＴＢ１は、光反射面ＭＲの面中心Ｃを通る第１の軸ＡＸの方向に沿って伸長した板状体に形成されている。２つの第１のトーションバーＴＢ１は、一端が内側可動部３４の側面に固定され、他端が外側可動部３５の側面に固定されている。すなわち、内側可動部３４の第１の軸ＡＸ周りの力が掛かると、第１のトーションバーＴＢ１がねじれる。この結果、内側可動部３４は、第１の軸ＡＸを中心に揺動する。従って、外側可動部３５は第１保持部材として、第１の軸ＡＸの周りに揺動可能に内側可動部３４を保持する。また、第１の軸ＡＸは内側可動部３４の揺動軸となる。

外側可動部３５は、本実施例においては、矩形の枠形状に形成されている。尚、外側可動部３５の形状は矩形の枠形状に限られず、例えば、環状の枠形状に形成されていてもよい。第２の軸ＡＹは、第１の軸ＡＸと直交して交差する。第２の軸ＡＹは、光反射面ＭＲに対して非垂直方向であり、本実施例においては、光反射面ＭＲに平行である。

２つの第２のトーションバーＴＢ２は、第２の軸ＡＹの方向に沿って伸長した板状体に形成されている。２つの第２のトーションバーＴＢ２は、一端が外側可動部３５の側面に固定され、他端が固定部３２の側面に固定されている。すなわち、外側可動部３５の第２の軸ＡＹ周りの力が掛かると、第２のトーションバーＴＢ２がねじれる。この結果、外側可動部３５は、第２の軸ＡＹを中心に揺動する。従って、固定部３２は第２保持部材として、第２の軸ＡＹの周りに揺動可能に外側可動部３５を保持する。また、第２の軸ＡＹは外側可動部３５の揺動軸となる。

２つの第２のトーションバーＴＢ２は、一端が外側可動部３５の側面に固定され、他端が固定部３２の側面に固定されている。すなわち、外側可動部３５の第２の軸ＡＹ周りの力が掛かると、第２のトーションバーＴＢ２がねじれる。この結果、外側可動部３５は、第２の軸ＡＹを中心に揺動する。従って、固定部３２は、外側可動部３５が揺動軸である第２の軸ＡＹの周りに揺動可能に外側可動部３５を保持する。従って、固定部３２は第２保持部材として、外側可動部３５が揺動軸である第２の軸ＡＹの周りに揺動可能に外側可動部３５を保持する。尚、固定部３２、第１のトーションバーＴＢ１、外側可動部３５、第２のトーションバーＴＢ２及び内側可動部３４は、半導体基板で一体的に形成されている。

外側可動部３５の周縁領域にはそれぞれ第１駆動コイルＣＬ１が設けられている。内側可動部３４の周縁領域には第２駆動コイルＣＬ２が設けられている。第１駆動コイルＣＬ１と第２駆動コイルＣＬ２とは、それぞれ対向するように設けられている。第１駆動コイルＣＬ１の端部は、固定部３２に形成された一対の第１電極端子Ｔ１に接続されている。第２駆動コイルＣＬ２の端部は、固定部３２に形成された第２電極端子Ｔ２に接続されている。

第１駆動コイルＣＬ１に磁界を作用させる互いに極性が異なる一対の第１永久磁石ＭＧ１及び第２駆動コイルＣＬ２に磁界を作用させる互いに極性が異なる一対の第２永久磁石ＭＧ２が内側可動部３４及び外側可動部３５を挟んでそれぞれ対向して保持部３１上に配置されている。

したがって、例えば、第１駆動コイルＣＬ１に供給される電流と、第１永久磁石ＭＧ１による磁界と、によって、外側可動部３５及び内側可動部３４に対してローレンツ力が作用する。この結果、内側可動部３４及び外側可動部３５は、第２のトーションバーＴＢ２の軸周りに揺動する。

また、第２駆動コイルＣＬ２に供給される電流と、第２永久磁石ＭＧ１による磁界と、によって、内側可動部３４に対してローレンツ力が作用する。この結果、内側可動部３４は、第１のトーションバーＴＢ１の軸周りに揺動する。したがって、可動部３３は、第１の軸ＡＸ及び第２の軸ＡＹの周りに揺動する。ここで、第１駆動コイルＣＬ１及び第２駆動コイルＣＬ２に供給される電流の周波数のそれぞれは、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａの共振周波数と同一又はその近傍の周波数に設定されている。

図３は、図２のＭＥＭＳミラー装置３０Ａの第１の軸ＡＸに沿った断面図である。図３において、保持部３１は、本実施例においては矩形の平板形状に形成されている。尚、保持部３１は、矩形の平板形状に限られず、例えば、円板形状であってもよい。保持部３１は、その上面ＴＳから突出して形成された突出部３６を含んでいる。

突出部３６は、保持部３１の上面ＴＳの中央部を囲うように固定部３２の周縁領域に沿って環状に形成されている。従って、保持部３１の上面ＴＳと、突出部３６の互いに対向する内側面３６ｓとによって開口部が形成されている。

突出部３６の上面は、平坦に形成され、この上面に固定部３２が固定されている。突出部３６の高さは、少なくとも、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａの内側可動部３４及び外側可動部３５が揺動時に上面ＴＳに干渉しないように形成するとよい。したがって、保持部３１は第３保持部材として、固定部３２を保持する。尚、ＭＥＭＳミラー装置３０Ｂは、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａと同一の構造を有するので説明を省略する。

以上で説明した測距装置が自動車等の移動体に搭載された場合を説明する。尚、移動体は、自動車の他に、自転車、バイク、飛行機、船舶、移動する人等、自動車以外の移動体であっても良い。

図４は、自動車ＡＭに搭載された測距装置の第１の走査部１０Ａと第２の走査部１０Ｂが測距する走査対象領域Ｒ１を示した図である。図４に示すように、自動車ＡＭのフロント領域に、測距中心Ｃが設けられている。また、自動車ＡＭの前後方向に延びる線であって、測距中心Ｃを通る中心線ＣＸが規定されている。

第１の走査部１０Ａは、自動車ＡＭのフロント領域の左側、例えば、自動車ＡＭの左側のヘッドライトの近傍に設けられている。第２の走査部１０Ｂは、自動車ＡＭのフロント領域の右側、例えば、自動車ＡＭの右側のヘッドライトの近傍に設けられている。

第１の走査部１０Ａが走査する第１の走査領域Ｒａは、上面視が測距中心Ｃを中心とする楕円扇形状である。第１の走査部１０Ａは、第１の走査領域Ｒａのうち、画角中央Ｐ１ａから中心線ＣＸまでの領域である第１の領域Ｒ１ａに存在する対象物ＯＢの測距を行う。

第２の走査部１０Ｂが走査する第２の走査領域Ｒｂは、上面視が測距中心Ｃを中心とする楕円扇形状である。第２の走査部１０Ｂは、第２の走査領域Ｒｂのうち、画角中央Ｐ２ｂから中心線ＣＸまでの領域である第２の領域Ｒ１ｂに存在する対象物ＯＢの測距を行う。すなわち、第１の領域Ｒ１ａ及び第２の領域Ｒ１ｂは、中心線ＣＸに対して対象となるように規定された楕円扇状の領域である。

走査対象領域Ｒ１は、第１の領域Ｒ１ａ及び第２の領域Ｒ１ｂの外縁の仮想の走査面（図示せず）によって規定されている領域である。尚、距離測定部７０は、走査対象領域Ｒ１において測距可能距離を規定する。本実施例においては、測距可能距離は、測距中心Ｃから走査対象領域Ｒ１の任意の外縁上の点までの距離となっている。

本実施例においては、第１の領域Ｒ１ａと第２の領域Ｒ１ｂとは、中心線ＣＸ上において互いに接している。尚、第２の領域Ｒ１ｂは、第１の領域Ｒ１ａと重なる領域であってもよい。

ここで、中心線ＣＸと第１の領域Ｒ１ａの外縁との交点をＰ２ａとし、中心線ＣＸと第２の領域Ｒ１ｂの外縁との交点をＰ２ｂとする。本実施例において、測距中心Ｃから交点Ｐ１ａ又は交点Ｐ１ｂまでの距離（第１の測距可能距離）は、例えば、４０ｍである。尚、測距中心Ｃから交点Ｐ２ａ又はＰ２ｂまでの距離は任意に定めることができる。また、測距中心Ｃから交点Ｐ１ａ又は交点Ｐ１ｂまでの距離は任意に定めることができる。尚、測距中心Ｃから交点Ｐ１ａ又はＰ１ｂに向かう方向を第１方向とする。

また、測距中心Ｃから交点Ｐ２ａ又はＰ２ｂまでの距離（第２の測距可能距離）は、例えば、２００ｍである。尚、測距中心Ｃから交点Ｐ２ａ又はＰ２ｂに向かう方向を第２方向とする。

図５Ａは、測距装置１００の第１の走査部１０Ａの投光系の動作を示している。図５において、光源２０ＡとＭＥＭＳミラー装置３０Ａとの間には、ビームスプリッタＢＳが設けられている。ビームスプリッタＢＳは、光源２０Ａ側から入射した光ビームをＭＥＭＳミラー装置３０Ａ側に通す光学素子である。したがって、光源２０Ａから出射された光ビームがビームスプリッタＢＳを介してＭＥＭＳミラー装置３０Ａに入射される。ＭＥＭＳミラー装置３０Ａは、入射した光ビームを第１の領域Ｒ１ａの外縁を含む仮想の走査面ＳＳの一部に向けて反射させる。

具体的には、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａは、可動部３３を揺動して走査する態様で光ビームを第１の領域Ｒ１ａ内に向けて反射する。この結果、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａによって反射された光ビームは、第１の領域Ｒ１ａ内を走査する。この際、第１の走査領域Ｒａに測距装置１００と対向させて仮想平面である走査対象面Ｒ２ａを設定した場合、走査対象面Ｒ２ａにおいてリサージュ軌跡を描くように走査される。

なお、この走査対象面Ｒ２ａは実際に存在するものではなく、第１の領域Ｒ１ａを走査する際の光ビームの照射方向の変化を、光ビームの軌跡で説明するために、本明細書中にて用いられる。すなわち、リサージュ軌跡は、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａの搖動による光ビームの照射方向の連続的な変化の方向によってあらわされるものである。

また、仮想の走査面ＳＳの位置は測距装置１００の測距範囲として設定される走査対象領域Ｒ１の最外周部に位置する。当該測距範囲は、光源２０Ａ（若しくは２０Ｂ）から出射したパルス光の反射光が、受光部４０Ａ（若しくは４０Ｂ）に受光されるまでの待ち時間の最大値によって設定される。すなわち、待ち時間を過ぎて受光された反射光は、測距範囲よりも遠くの対象物ＯＢによって反射されたパルス光であり、そのような対象物ＯＢは測距の対象外として扱われる。

尚、走査対象面Ｒ２ａにおいて描かれる曲線軌跡は、リサージュ曲線に限られず、例えば、パルス光の走査軌跡の密度が変化する走査態様であればよい。本実施例においては、この軌跡がリサージュ軌跡として説明する。

図５Ｂは、測距装置１００の第２の走査部１０Ｂの投光系の動作を示している。図５において、光源２０ＢとＭＥＭＳミラー装置３０Ｂとの間には、ビームスプリッタＢＳが設けられている。ビームスプリッタＢＳは、光源２０Ｂ側から入射した光ビームをＭＥＭＳミラー装置３０Ｂ側に通す光学素子である。したがって、光源２０Ｂから出射された光ビームがビームスプリッタＢＳを介してＭＥＭＳミラー装置３０Ｂに入射される。ＭＥＭＳミラー装置３０Ｂは、入射した光ビームを第２の領域Ｒ１ｂの外縁を含む仮想の走査面ＳＳの一部に向けて反射させる。

具体的には、ＭＥＭＳミラー装置３０Ｂは、可動部３３を揺動して走査する態様で光ビームを第２の領域Ｒ１ｂ内に向けて反射する。この結果、ＭＥＭＳミラー装置３０Ｂによって反射された光ビームは、第２の領域Ｒ１ｂ内を走査する。この際、第１の走査領域Ｒａに測距装置１００と対向させて仮想平面である走査対象面Ｒ２ｂを設定した場合、走査対象面Ｒ２ｂにおいてリサージュ軌跡を描くように走査される。なお、この走査対象面Ｒ２ｂは実際に存在するものではなく、第２の領域Ｒ１ｂを走査する際の光ビームの照射方向の変化を、光ビームの軌跡で説明するために、本明細書中にて用いられるものである。また、走査面ＳＳの位置は測距装置１００の測距範囲として設定される走査対象領域Ｒ１の最外周部に位置する。

図６は、測距装置１００の第１の走査部１０Ａ及び第２の走査部１０Ｂの受光系の動作を示している。図６において、第１の領域Ｒ１ａ又は第２の領域Ｒ１ｂ内に検出する対象物ＯＢが存在すると、対象物ＯＢから反射された光ビームがＭＥＭＳミラー装置３０Ａ（３０Ｂ）に入射され、ビームスプリッタＢＳを介して受光部４０Ａ（４０Ｂ）に入射される。

受光部４０Ａ（４０Ｂ）は、入射された反射光に基づいて電気信号に変換し距離測定部７０に供給する。距離測定部７０は、光ビームを出射した時刻と光ビームを受光した時刻に基づいて、対象物ＯＢまでの距離を計測する。

図７（ａ）は、第１駆動コイルＣＬ１と第２駆動コイルＣＬ２とに供給される電流の位相差を変化させたときの走査対象面Ｒ２ａにおいて描かれるリサージュ走査軌跡を示している。図７（ａ）においては、水平方向走査と垂直方向走査とを、下記のようにした場合のリサージュ走査軌跡を示している。

具体的には図中のＡＸ１及びＡＹ１は、第１の軸ＡＸ及び第２の軸ＡＹにそれぞれ対応している。すなわち、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａの第１の軸ＡＸの周りの揺動は、走査対象面Ｒ２ａにおけるＡＹ１方向の走査位置の変化に対応する。また、ＭＥＭＳミラー装置３０Ａの第２の軸ＡＹの周りの揺動は、走査対象面Ｒ２ａにおけるＡＸ１方向の走査位置の変化に対応する。

水平方向走査： ＤＸ（θｘ）＝Ａｘ ｓｉｎ（θｘ＋Ｂｘ）
垂直方向走査： ＤＹ（θｙ）＝Ａｙ ｓｉｎ（θｙ＋Ｂｙ）

図７（ａ）の走査対象面Ｒ２ａにおいて、リサージュ軌跡が描かれている領域を走査領域とする。図７（ａ）に示されるリサージュ軌跡は、図中において軸ＡＸ１の端部の近傍の走査領域は軌跡が密に描かれている。言い換えれば、走査軌跡の端部は軌跡の密度が高密度である。このように軌跡の密度が密（高密度）である走査領域を密領域とする。

また、軸ＡＸ１の中央の近傍の走査領域は軌跡が疎に描かれている。言い換えれば、走査軌跡の中央部は軌跡の密度が低密度である。このように軌跡の密度が疎（低密度）である走査領域を疎領域とする。従って、図７（ａ）に示されるリサージュ軌跡は、密領域と疎領域を有しており、密領域から疎領域に向かうにつれて軌跡の密度は漸次疎になっている。尚、第２の走査部１０Ｂも第１の走査部１０Ａと同様に動作するため、第２の走査部１０Ｂの動作については、説明を省略する。

図８は、走査対象領域Ｒ１を走査する際に、走査対象面Ｒ２ａ及び走査対象面Ｒ２ｂにおいて描かれることとなるパルス光の軌跡を示している。図中左側に示されている破線の枠内は、第１の走査領域Ｒａを走査する場合の走査対象面Ｒ２ａ上の軌跡のうち、測距に用いる部分を示している。図中右側に示されている破線の枠内は、第２の走査領域Ｒｂを走査する場合の走査対象面Ｒ２ｂ上の軌跡のうち、測距に用いる部分を示している。

第１の走査部１０Ａは、第１の領域Ｒ１ａを走査する際に、図４に示した自動車ＡＭからの距離が最も近い第１の領域Ｒ１ａの交点Ｐ１ａの近傍については、軌跡の密度が疎である疎領域を割り当てて走査する。また、第１の走査部１０Ａは、自動車ＡＭからの距離が最も遠い第１の領域Ｒ１ａの交点Ｐ２ａの近傍については軌跡の密度が密である密領域を割り当てて走査する。

第２の走査部１０Ｂは、第２の領域Ｒ１ｂを走査する際に、自動車ＡＭからの距離が最も近い第２の領域Ｒ１ｂの交点Ｐ１ｂの近傍については軌跡の密度が疎である疎領域を割り当てて走査する。また、自動車ＡＭからの距離が最も遠い第２の領域Ｒ１ｂの交点Ｐ２ｂの近傍については軌跡の密度が密である密領域を割り当てて走査する。

すなわち、本実施例の測距装置１００は、第１の走査部１０Ａによる走査範囲の一部（右側半分）を第１の領域Ｒ１ａに、第２の走査部１０Ｂによる走査範囲の一部（左側半分）を第２の領域Ｒ１ｂを走査するために用い、それぞれを組み合わせて対象物ＯＢの測距を行うのである。

より具体的には、例えば、交点Ｐ１ａへの方向に対しては、軌跡の密度が疎である疎領域を割り当て、交点Ｐ２ａへの方向に対しては、軌跡の密度が密である密領域を割り当てるのである。

図９は、第２の領域Ｒ１ｂ側の走査面ＳＳの一部を上から見た場合の走査面ＳＳに照射されるパルス光の一部を示している。図９において、走査面ＳＳ上に照射されるパルス光の照射点ＰＥ１〜ＰＥ４が示されている。照射点ＰＥ１〜ＰＥ４は、それぞれ一定の間隔ΔＬを有して配置されている。

ここで、走査対象領域Ｒ１の外縁であって照射点ＰＥ２と照射点ＰＥ３との中間点を点ＰＭとする。パルス光の出射点ＰＯから点ＰＭまでの測距可能距離を距離Ｒとする。交点Ｐ１ｂとパルス光の出射点ＰＯを結ぶ線を基準線ＬＢとする。照射点ＰＥ１と出射点ＰＯとを結ぶ射線Ｌ１と基準線ＬＢとがなす角度をθ１とする。照射点ＰＥ２と出射点ＰＯを結んだ射線Ｌ２と基準線ＬＢとがなす角度をθ２とする。

角度θ１から、角度θ２を引いた角度Δθとした場合、距離（Ｒ）と角度（Δθ）と、各パルス光の間隔（ΔＬ）の関係は、以下の式（１）を満たす。

Ｒ×Δθ＝ΔＬ （一定） 式（１）

式（１）に表されるように、各パルス光の間隔ΔＬが一定であることは走査面ＳＳの単位面積あたりに照射されるパルス光の照射点が一定であることを意味する。すなわち、本実施例の測距装置１００は、走査面ＳＳ上の空間解像度の不均一性を抑制するように走査する。

図１０は、走査面ＳＳに照射されたパルス光の照射痕を示している。図１０において、走査面ＳＳに照射されたパルス光のスポット径Ｄの不均一性は抑制されている。ここで、パルス光のスポット径Ｄは、図９に示した出射点ＰＯからパルス光の点ＰＭまでの距離（Ｒ）に比例する。したがって、第１の走査部１０Ａ及び第２の走査部１０Ｂは、出射点ＰＯからパルス光の点ＰＭまでの射線の距離（Ｒ）に応じて、すなわち、出射されるパルス光の射線における走査面ＳＳとの距離に基づいて当該出射されるパルス光のスポット径Ｄを調整して照射する。

具体的には、スポット径調整部６４Ａ，６４Ｂは、パルス光の射線における走査面ＳＳとの距離が大きいほど相対的に小さいスポット径で照射されるようにパルス光のスポット径を調整し、パルス光の射線における走査対象領域Ｒ１との距離が短くなるにつれて徐々にスポット径が大きくなるように調整する。

なお、スポット径テーブルには、パルス光の照射方向ごとの測距可能距離に応じてスポット径が記憶されている。具体的には、スポット径テーブルは、測距装置１００が取り付けられた自動車ＡＭを基準としたパルス光の照射方向毎に光源部１０からのパルス光のスポット径を記憶する。自動車ＡＭを基準としたパルス光の照射方向を定めるものとしては、例えば、角度検知部５０Ａ，５０Ｂが検出するＭＥＭＳミラー装置３０の光反射面ＭＲの角度が挙げられる。

例えば、図４における自動車ＡＭの正面である中心線ＣＸに沿った自動車ＡＭの前方（すなわち、仮想の走査面ＳＳまでの距離が最長である方向）にパルス光を照射する場合、当該方向に対しては相対的に小さなスポット径（αｍｍ）（αは固有の数値）が設定される。また、自動車ＡＭの側方（すなわち、仮想の走査面ＳＳまでの距離が最短である方向）にパルス光を照射する場合、当該方向に対しては相対的に大きなスポット径（γｍｍ）（γはγ＞αを満たす固有の数値）が設定される。

自動車ＡＭの前方から側方までの中間方向にパルス光を照射する場合、自動車ＡＭの前方から側方に近づくにつれて、仮想の走査面ＳＳまでの距離も徐々に短くなる。従って、自動車ＡＭの前方から側方に近づくにつれて徐々にスポット径がγｍｍに近づくようにスポット径が各方向に応じて設定されている。この場合、当該方向に対して、スポット径αよりも大きくかつ、スポット径γよりも小さい中間のスポット径（βｍｍ）（βは、γ＞β＞α満たす変数）が設定されている。

これによって、スポット径テーブルを参照して、スポット径調整部６４Ａ，６４Ｂが制御を行うことで、仮想の走査面ＳＳまでの距離（測距可能距離）に応じた、パルス光のスポット径とすることができる。 また、パワー調整部６３Ａ、６３Ｂは、出射されるパルス光の射線における走査面ＳＳとの距離に基づいて当該出射されるパルス光の出力を変化させる。具体的には、パワー調整部６３Ａ、６３Ｂは、パルス光の射線における走査面ＳＳとの距離が大きいほど、相対的に最も大きい出力で照射されるようにパルス光のパワーを調整し、パルス光の射線における走査対象領域Ｒ１との距離が短くなるにつれて徐々に出力が小さくなるようにパワーを調整する。

なお、出力テーブルには、パルス光の照射方向ごとの測距可能距離に応じてパルス光の出力が記憶されている。具体的には、出力テーブルは、測距装置１００が取り付けられた自動車ＡＭを基準としたパルス光の照射方向毎に光源部１０からのパルス光の出力を記憶する。自動車ＡＭを基準としたパルス光の照射方向を定めるものとしては、例えば、角度検知部５０が検出するＭＥＭＳミラー装置３０の光反射面ＭＲの角度が挙げられる。

例えば、図４における自動車ＡＭの正面である前方（すなわち、仮想の走査面ＳＳまでの距離が最長である方向）にパルス光を照射する場合、当該方向に対しては相対的に大きな出力（δｍＷ）（δは固有の数値）が設定される。また、自動車ＡＭの側方（すなわち、仮想の走査面ＳＳまでの距離が最短である方向）にパルス光を照射する場合、当該方向に対してはδよりも小さな出力（ζｍＷ）（ζはδ＞ζを満たす固有の数値）が設定される。

自動車ＡＭの前方から側方までの中間方向にパルス光を照射する場合、自動車ＡＭの前方から側方に近づくにつれて、仮想の走査面ＳＳまでの距離も徐々に短くなる。従って、自動車ＡＭの前方から側方に近づくにつれて徐々に出力がζｍＷに近づくようにパルス光の出力が設定されている。この場合、当該方向に対しては、出力δよりも小さくかつ、出力ζよりも大きい中間の出力（εｍＷ）（εは、δ＞ε＞ζ満たす変数）が設定される。

これによって、出力テーブルを参照して、パワー調整部６３Ａ，６３Ｂが制御を行うことで、仮想の走査面ＳＳまでの距離（測距可能距離）に応じた、電圧及び電流を光源２０Ａ，２０Ｂに供給することができる。

以上のように、本実施例の測距装置１００は、走査の際に自動車ＡＭからの距離が最も近い交点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの近傍についてはリサージュ軌跡の密度が疎である疎領域を割り当てて走査すると共に、自動車ＡＭからの距離が最も遠い交点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂについては軌跡の密度が密である密領域を割り当てて走査する。従って、本実施例の測距装置１００によれば、自動車ＡＭの前方側と側方側との距離が異なるように、方向によって測距が必要とされる距離範囲が異なる場合でも、走査対象領域Ｒ１上にパルス光が照射される間隔の不均一性を抑えることができる。すなわち、空間解像度の不均一性を抑えた良好な測距を行うことが可能となる。したがって、測距装置１００は、画像処理において対象物ＯＢを検出効率の向上を図ることができる。

また、パワー調整部６３Ａ、６３Ｂによって出射されるパルス光の射線における走査対象領域Ｒ１との距離に基づいて当該出射されるパルス光の出力を調整することで、信号雑音比（Ｓ/Ｎ比）を高めることが可能となる。したがって、測距装置１００が測定した測距情報の信頼性を高めることが可能となる。より具体的には、遠い位置の走査対象領域Ｒ１にはパルス光の相対強度を強くすることで、信号雑音比（Ｓ/Ｎ比）を高めることができる。また、近い位置の走査対象領域Ｒ１にはパルス光の相対強度を小さくすることで、パルス光の出射強度や回数が規定されている場合に、当該規定に沿うようにパルス光の出射を制御することが可能となる。

さらに、スポット径調整部６４Ａ、６４Ｂによって、出射されるパルス光の射線における走査対象領域Ｒ１との距離に基づいて当該出射されるパルス光のスポット径を調整することにより、対象物の検出効率の向上を図ることが可能となる。すなわち、パルス光のスポット径は距離Ｒに比例するため、走査対象領域Ｒ１において照射されるパルス光のスポット径Ｄの不均一性を抑制できる。

１００ 測距装置
１０Ａ 第１の走査部
１０Ｂ 第２の走査部
５３Ａ，５３Ｂ パワー調整部
５４Ａ，５４Ｂ スポット径調整部
Ｒ１ 走査対象領域
Ｒ１ａ 第１の領域
Ｒ１ｂ 第２の領域
Ｌ１，Ｌ２ 射線

Claims (7)

1. パルス光の出射方向を連続的に変化させることにより、前記パルス光の出射方向の変化する方向によって表される走査軌跡の密度が変化する走査態様で所定領域を走査する走査部と、
   前記所定領域における測距可能距離を規定し、対象物で反射した前記パルス光によって、前記対象物までの距離を測定する測距部と、
   を有し、
   前記走査部は、前記所定領域のうち、第１の測距可能距離が設定された第１方向に対する前記走査軌跡の密度が、前記所定領域のうち、前記第１の測距可能距離よりも大きい第２の測距可能距離が設定された第２方向に対する前記走査軌跡の密度よりも低くなるように、前記所定領域の走査を行うことを特徴とする測距装置。
2. 前記走査軌跡は、当該走査軌跡の中央部の密度が端部よりも低密度であり、
   前記測距部は、前記測距可能距離が前記所定領域の一方の端部から他方の端部にかけて大きくなるように設定していることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
3. 前記パルス光の光量を変化させる光量調整部を有し、
   前記光量調整部は、前記第１方向への前記パルス光の出射時の光量よりも前記第２方向への前記パルス光の出射時の光量が大きくなるように、前記パルス光の光量を変化させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の測距装置。
4. 前記パルス光の出射方向ごとの前記測距可能距離に応じた光量が記憶された出力テーブルを有し、
   前記光量調整部は、前記出力テーブルに基づき前記パルス光の光量を変化させることを特徴とする請求項３に記載の測距装置。
5. 前記パルス光のスポット径を変化させるスポット径調整部を有し、
   前記スポット径調整部は、前記第１方向への前記パルス光の出射時のスポット径よりも前記第２方向への前記パルス光の出射時のスポット径が小さくなるように、前記パルス光のスポット径を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の測距装置。
6. 前記パルス光の出射方向ごとの前記測距可能距離に応じたスポット径が記憶されたスポット径テーブルを有し、
   前記スポット径調整部は、前記スポット径テーブルに基づき前記パルス光のスポット径を変化させることを特徴とする請求項５に記載の測距装置。
7. 移動体に搭載された請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の測距装置であって、
   前記車両の前方方向に対する前記測距可能距離が、前記車両の側方方向に対する前記測距可能距離よりも大きく規定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の測距装置。

Images