JP2020027043A - Scanner, method for controlling scanner, program, recording medium, and distance measuring device - Google Patents
Scanner, method for controlling scanner, program, recording medium, and distance measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020027043A JP2020027043A JP2018152304A JP2018152304A JP2020027043A JP 2020027043 A JP2020027043 A JP 2020027043A JP 2018152304 A JP2018152304 A JP 2018152304A JP 2018152304 A JP2018152304 A JP 2018152304A JP 2020027043 A JP2020027043 A JP 2020027043A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- unit
- scanning
- contour
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、光走査を行う走査装置、走査装置の制御方法、走査装置の制御プログラム及び記録媒体、並びに光測距を行う測距装置に関する。 The present invention relates to a scanning device that performs optical scanning, a scanning device control method, a scanning device control program and a recording medium, and a distance measuring device that performs optical ranging.
従来から、光を対象物に照射し、当該対象物によって反射された光を検出することで、当該対象物までの距離を測定する測距装置が知られている。また、対象物の光走査を行い、当該対象物までの距離に加えて当該対象物の形状や向きなどに関する情報を得ることができる光走査型の測距装置が知られている。 2. Description of the Related Art A ranging device that irradiates a target with light and detects light reflected by the target to measure a distance to the target has been known. In addition, there is known an optical scanning type distance measuring device capable of performing optical scanning of an object and obtaining information on the shape and orientation of the object in addition to the distance to the object.
例えば、特許文献1には、光反射面を有し、当該光反射面に入射される光を対象領域内でリサージュ走査できる光走査部と、光源部から出射されて物体によって反射された光を受光する受光部と、当該物体の距離を計測する測距部と、を備える光測距装置が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a light scanning unit having a light reflecting surface and capable of performing Lissajous scanning of light incident on the light reflecting surface in a target region, and light emitted from a light source unit and reflected by an object. An optical ranging device including a light receiving unit that receives light and a distance measuring unit that measures the distance of the object is disclosed.
走査型の測距装置は、例えば、所定の走査領域に対して光走査を行い、その走査結果に基づいて光学的な測距を行う。従って、走査領域内には、多数の物体が存在することが想定される。また、例えば測距装置が移動体に搭載される場合などにおいては、走査領域、すなわち測距対象の領域の状況が刻々と変化する。走査型の測距装置は、例えばこのような環境で使用される場合をも考慮して、当該走査領域に存在する全ての対象物に対し、正確に走査及び測距を行うことができることが好ましい。 The scanning type distance measuring device performs, for example, optical scanning on a predetermined scanning region, and performs optical distance measurement based on the scanning result. Therefore, it is assumed that many objects exist in the scanning area. Further, for example, when the distance measuring device is mounted on a moving body, the state of the scanning area, that is, the area to be measured is changed every moment. It is preferable that the scanning type distance measuring device can accurately perform scanning and distance measurement for all objects existing in the scanning region in consideration of, for example, a case where the distance measuring device is used in such an environment. .
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、種々の対象物に対して正確に走査及び測距を行うことが可能な走査装置及び測距装置を提供することを目的の1つとしている。また、本発明は、種々の対象物に対して正確に走査を行うことが可能な走査装置の制御方法、制御プログラム及び当該制御プログラムが記録された記録媒体を提供することを目的の1つとしている。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a scanning device and a distance measurement device capable of accurately performing scanning and distance measurement on various objects. I have. Another object of the present invention is to provide a control method of a scanning device capable of accurately scanning various objects, a control program, and a recording medium on which the control program is recorded. I have.
請求項1に記載の発明は、第1の方向を主走査方向としかつ第1の方向とは異なる第2の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第1の投光モードと、第2の方向を主走査方向としかつ第1の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第2の投光モードと、を有する投光部と、投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、対象物の輪郭を検出する輪郭検出部と、対象物の輪郭に基づいて第1及び第2の投光モードを切り替えるように投光部を制御する投光モード制御部と、対象物によって反射された光の受光部による複数の受光結果を積算する積算部と、を有することを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a first light emitting mode in which light is variably emitted in a first direction as a main scanning direction and a second direction different from the first direction as a sub scanning direction. A second light projection mode having a second direction as a main scanning direction and a first direction as a sub scanning direction, and a second light projection mode for projecting light in a variable direction. A light receiving unit that receives light reflected by the object, a contour detection unit that detects the contour of the object, and a light emitting unit that switches between the first and second light emitting modes based on the contour of the object. And a integrating unit that integrates a plurality of light receiving results of the light reflected by the object by the light receiving unit.
また、請求項9に記載の発明は、請求項1に記載の走査装置と、積算部によって積算された受光結果に基づいて対象物までの距離を測定する測距部と、を有することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the scanning device according to the first aspect, and a distance measuring unit that measures a distance to an object based on a light reception result integrated by the integrating unit. And
また、請求項10に記載の発明は、第1の方向を主走査方向としかつ第1の方向とは異なる第2の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第1の投光モード及び第2の方向を主走査方向としかつ第1の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第2の投光モードを有する投光部と、投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、対象物によって反射された光の受光部による複数の受光結果を積算する積算部と、を有する走査装置を制御する方法であって、対象物の輪郭を検出するステップと、対象物の輪郭に基づいて第1及び第2の投光モードを切り替えるように投光部を制御するステップと、を含むことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a first light-emitting device that emits light in a variable direction with a first direction being a main scanning direction and a second direction different from the first direction being a sub-scanning direction. A light projecting unit having a second light projecting mode in which light is variably projected with the mode and the second direction as a main scanning direction and the first direction as a sub scanning direction, and light emitted from the light projecting unit. A method for controlling a scanning device having a light receiving unit that receives light reflected by an object and an integrating unit that integrates a plurality of light reception results by the light receiving unit of light reflected by the object, comprising: And a step of controlling the light projecting unit to switch between the first and second light projecting modes based on the contour of the object.
また、請求項11に記載の発明は、コンピュータを、第1の方向を主走査方向としかつ第1の方向とは異なる第2の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第1の投光モード及び第2の方向を主走査方向としかつ第1の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第2の投光モードを有する投光部と、投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、対象物によって反射された光の受光部による複数の受光結果を積算する積算部と、を有する走査装置を、対象物の輪郭に基づいて投光部の第1及び第2の投光モードを切り替えるように制御する制御部として機能させることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, the computer is configured such that the first direction is a main scanning direction and the second direction different from the first direction is a sub-scanning direction. A light projecting section having a light projecting mode, a second light projecting mode for projecting light in a variable direction with the second direction being the main scanning direction and the first direction being the sub scanning direction, and projecting from the light projecting section. A scanning device having a light receiving unit that receives light reflected by the object and a light integrating unit that integrates a plurality of light reception results by the light receiving unit of the light reflected by the object is provided on a contour of the object. It is characterized by functioning as a control unit for controlling the light emitting unit to switch between the first and second light emitting modes based on the light emitting mode.
また、請求項12に記載の発明は、請求項11に記載のプログラムが記録されていることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, a program according to the eleventh aspect is recorded.
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は、実施例1に係る測距装置10の模式的な配置図である。測距装置10は、所定の領域(以下、走査領域と称する)R0の光走査を行い、走査領域R0内に存在する対象物OBまでの距離を測定する走査型の測距装置である。また、図1は、制御部17のブロック図である。図1を用いて、測距装置10について説明する。なお、図1には、走査領域R0及び対象物OBを模式的に示している。
FIG. 1 is a schematic layout diagram of the
まず、測距装置10は、光を方向可変に投光する投光部11と、投光部11から投光されて対象物OBによって反射された光を受光する受光部12と、を有する。本実施例においては、投光部11は、パルス光L1を出射する光源13と、パルス光L1を方向可変に偏向しつつ走査光(出射光と称する場合がある)L2として走査領域R0に向けて投光する偏向素子14と、を有する。また、本実施例においては、光源13は、パルス光L1として赤外領域にピーク波長を有するレーザ光を生成し、これを断続的に出射する。
First, the
また、本実施例においては、偏向素子14は、周期的な動作を行ってパルス光L1の偏向方向を周期的に変化させる。偏向素子14は、パルス光L1の進行方向を屈曲させつつ出射し、またその屈曲方向を周期的に変化させる。偏向素子14は、偏向されたパルス光L1を走査光L2として走査領域R0に向けて投光する。
Further, in the present embodiment, the
本実施例においては、偏向素子14は、互いに直交する2つの揺動軸の周りに揺動し、パルス光L1を反射させる揺動ミラー14Aを有する。本実施例においては、偏向素子14は、揺動ミラー14Aが揺動することで、パルス光L1の反射方向を周期的に変化させる。
In this embodiment, the
なお、走査領域R0は、偏向素子14から走査光L2が投光される仮想の3次元空間である。図1においては、走査領域R0の外縁を破線で模式的に示した。
The scanning region R0 is a virtual three-dimensional space where the scanning light L2 is projected from the
例えば、走査領域R0は、揺動ミラー14Aの2つ揺動軸周りの揺動方向に対応するパルス光L1の偏向方向の可変範囲に対応する方向に沿った幅方向及び高さ方向の方向範囲と、走査光L2が所定の強度を維持できる距離方向の範囲(すなわち奥行範囲)と、を有する錐状の空間として定義されることができる。
For example, the scanning region R0 is a width range and a height range in a direction corresponding to a variable range of the deflection direction of the pulsed light L1 corresponding to the swinging directions of the
また、走査領域R0内における偏向素子14から所定の距離だけ離れた仮想の平面を走査面R1としたとき、走査面R1は、2次元的な領域として定義されることができる。走査光L2は、この走査面R1を走査するように、走査領域R0に向けて投光される。
In addition, when a virtual plane separated by a predetermined distance from the
そして、図1に示すように、走査領域R0に対象物OB(すなわちパルス光L1に対して反射性又は散乱性を有する物体又は物質)が存在する場合、走査光L2は、対象物OBによって反射又は散乱される。対象物OBによって反射された走査光L2は、その一部が、反射光L3として、走査光L2とほぼ同一の光路を走査光L2とは反対の方向に向かって進み、偏向素子14に戻って来る。
Then, as shown in FIG. 1, when an object OB (that is, an object or a substance having reflectivity or scattering property with respect to the pulse light L1) exists in the scan region R0, the scan light L2 is reflected by the object OB. Or scattered. A part of the scanning light L2 reflected by the object OB travels along the same optical path as the scanning light L2 in the direction opposite to the scanning light L2 as reflected light L3, and returns to the
反射光L3は、偏向素子14によって屈曲される。反射光L3は、偏向素子14によって屈曲された後、パルス光L1とほぼ同一の光路をパルス光L1とは反対の方向に向かって進む。
The reflected light L3 is bent by the
受光部12は、対象物OBによって反射されて偏向素子14に戻ってきた走査光L2である反射光L3を受光する受光素子を有する。当該受光素子は、反射光L3に応じた電気信号を生成する少なくとも1つの光電変換素子を含む。受光部12は、当該受光素子によって生成された電気信号を反射光L3の受光結果として生成する。
The
なお、本実施例においては、光源13と偏向素子14との間のパルス光L1の光路上には、反射光L3を分離して受光部12に導く光分離素子BSを有する。例えば、光分離素子BSは、パルス光L1を透過させかつ反射光L3を反射させることでパルス光L1及び反射光L3を分離するビームスプリッタである。なお、光の利用効率を向上させるために、光分離素子BSが設けられず、投光部11と受光部12とがほぼ同軸に配置され、パルス光L1の揺動ミラー14Aへの入射位置と反射光L3の揺動ミラー14Aへの入射位置とがわずかにずれるように投光部11及び受光部12が構成されていてもよい。
In this embodiment, on the optical path of the pulse light L1 between the
測距装置10は、走査領域R0又はその一部の領域(以下、撮像領域と称する)R2を撮像する撮像部16を含む。撮像部16は、例えば赤外線カメラからなる。なお、図1においては、撮像領域R2を破線で模式的に示した。撮像部16は、例えば、所定の間隔で走査領域R0を撮像した画像を生成及び出力する。
The
なお、投光部11及び撮像部16は、例えば、互いに近接して配置され、かつほぼ同一の方向を向いていることが好ましい。そして、走査領域R0と撮像領域R2とがほぼ同一の領域となるように構成されていることが好ましい。すなわち、投光部11から見た走査面R1内の対象物OBの位置及び外形と、撮像部16から見た走査面R1内の対象物OBの位置及び外形とが極力一致していることが好ましい。
In addition, it is preferable that the
次に、測距装置10は、投光部11、受光部12及び撮像部16の動作を制御し、また、受光部12による反射光L3の受光結果に基づいて対象物OBまでの距離を測定する制御部17を有する。
Next, the
制御部17は、対象物OBの輪郭を検出する輪郭検出部21を有する。本実施例においては、輪郭検出部21は、撮像部16から走査領域R0の画像を取得し、この画像に基づいて対象物OBの輪郭を検出する。
The
制御部17は、輪郭検出部21によって検出された対象物OBの輪郭に基づいて投光部11の投光モードを制御する投光モード制御部22を有する。本実施例においては、投光モード制御部22は、偏向素子14におけるパルス光L1の偏向態様、本実施例においては揺動ミラー14Aの揺動態様を制御する偏向モード制御部22Aを有する。
The
具体的には、偏向モード制御部22Aは、偏向素子14を駆動して揺動ミラー14Aを2つの揺動軸の周りにそれぞれ揺動させる駆動信号DX及びDYを生成する。また、偏向モード制御部22Aは、当該駆動信号DX及びDYの態様を制御しつつ偏向素子14に供給することで、揺動ミラー14Aの揺動態様を制御する。
Specifically, the deflection
また、本実施例においては、投光モード制御部22は、光源13によるパルス光L1の出射間隔を制御するパルス間隔制御部22Bを有する。具体的には、パルス間隔制御部22Bは、光源13を駆動してパルス光L1を出射させかつパルス光L1の出射及び非出射を切替えることでパルス光L1の出射態様を制御する駆動信号を生成する。パルス間隔制御部22Bは、当該駆動信号を光源13に供給する。
In the present embodiment, the light projection
制御部17は、走査領域R0内に出射される複数のパルス光L1(走査光L2)のうち、所定の複数のパルス光L1に対応する反射光L3の各々の受光結果を積算して1つの受光結果とする積算部23を有する。本実施例においては、積算部23は、所定の方向に沿って所定の期間内において連続して投光された走査光L2に対応する反射光L3の各々の受光結果を積算して1つの受光結果として生成する。
The
制御部17は、受光部12による反射光L3の受光結果、及び積算部23による積算結果に基づいて、対象物OBまでの距離を測定する測距部24を有する。本実施例においては、測距部24は、受光部12及び積算部23によって生成された電気信号から反射光L3を示すパルスを検出する。また、測距部24は、走査光L2の投光タイミングと反射光L3の受光タイミングとの間の時間差に基づくタイムオブフライト法によって、対象物OB(又はその一部の表面領域)までの距離を測定する。また、測距部24は、測定した距離情報を示すデータ(測距データ)を生成する。
The
また、本実施例においては、測距部24は、走査領域R0(走査面R1)を複数の測距点(走査点又は投光点)に区別し、当該複数の測距点の各々の測距結果(距離値)を画素として示す走査領域R0の画像(測距画像)を生成する。本実施例においては、測距部24は、測距点と偏向素子14の揺動ミラー14Aの変位(揺動位置)とを示す情報とを対応付け、走査領域R0内の対象部OBまでの距離を示す2次元マップである画像データを生成する。
In the present embodiment, the
また、測距部24は、例えば、走査光L2の投光方向の変化周期、すなわち走査領域R0を走査する周期である走査周期を測距画像の生成周期とし、当該走査周期毎に1つの測距画像を生成する。また、測距部24は、生成した複数の測距画像を時系列に沿って動画として表示する表示部(図示せず)を有していてもよい。
Further, the
なお、走査周期とは、例えば、測距装置10が走査領域R0に対する光走査を周期的に行う場合において、偏向素子14の揺動ミラー14Aの任意の変位の状態が、その後に再度当該変位の状態に戻るまでの期間をいう。
Note that, for example, in the case where the
図2は、偏向素子14の上面図である。本実施例においては、偏向素子14は、第1及び第2の揺動軸AX及びAYの周りに揺動する揺動ミラー14Aを有するMEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーである。まず、本実施例においては、偏向素子14は、フレーム部31と、フレーム部31によって支持され、第1及び第2の揺動軸AX及びAYの周りに揺動する揺動部32とを有する。
FIG. 2 is a top view of the
揺動部32は、一端がフレーム部31の内周部に固定され、第1の揺動軸AXに沿って延び、かつ第1の揺動軸AXの周方向の弾性を有する一対のトーションバーTXを有する。また、揺動部32は、一対のトーションバーTXの内側において第1の揺動軸AXの周りに揺動可能なように一対のトーションバーTXの他端に接続された揺動枠SXを有する。揺動枠SXは、一対のトーションバーTXが第1の揺動軸AXの周方向に沿ってねじれることで、第1の揺動軸AXの周りに揺動する。
The
また、揺動部32は、一端が揺動枠SXの内周部に固定され、第2の揺動軸AYに沿って延び、かつ第2の揺動軸AYの周方向の弾性を有する一対のトーションバーTYを有する。また、揺動部32は、一対のトーションバーTYの内側において第2の揺動軸AYの周りに揺動可能なように一対のトーションバーTYの他端に接続された揺動板SYを有する。
In addition, the
揺動板SYは、一対のトーションバーTYが第2の揺動軸AYの周方向に沿ってねじれることで、第2の揺動軸AYの周りに揺動する。また、揺動板SYは、揺動枠SXが第1の揺動軸AXの周りに揺動することで、第1及び第2の揺動軸AX及びAYの周りに揺動する。 The swing plate SY swings around the second swing axis AY by twisting the pair of torsion bars TY along the circumferential direction of the second swing axis AY. The swing plate SY swings around the first and second swing axes AX and AY when the swing frame SX swings around the first swing axis AX.
偏向素子14は、電磁気的に揺動部32を揺動させる揺動力(すなわち偏向素子14の駆動力)を生成する駆動力生成部33を有する。駆動力生成部33は、フレーム部31上に配置された永久磁石MGと、揺動枠SX上において揺動枠SXの外周に沿って配線された金属配線(第1のコイル)CXと、揺動板SY上において揺動板SYの外周に沿って配線された金属配線(第2のコイル)CYと、を含む。
The deflecting
本実施例においては、永久磁石MGは、フレーム部31上における揺動部32の外側領域に設けられた複数の磁石片からなる。本実施例においては、4つの磁石片が、それぞれ、揺動軸AX及びAYの各々に沿ってかつ一対のトーションバーTX及びTYの外側の位置に配置されている。
In the present embodiment, the permanent magnet MG is composed of a plurality of magnet pieces provided on the
また、揺動軸AXに沿った方向において互いに対向する2つの磁石片は、互いに反対の極性を示す部分が対向するように配置されている。同様に、揺動軸AYに沿った方向において互いに対向する2つの磁石片は、互いに反対の極性を示す部分が対向するように配置されている。 The two magnet pieces facing each other in the direction along the swing axis AX are arranged such that portions having opposite polarities face each other. Similarly, the two magnet pieces facing each other in the direction along the swing axis AY are arranged such that portions having opposite polarities face each other.
本実施例においては、金属配線CXに電流が流れると、揺動軸AYに沿った方向に並んだ永久磁石MGの2つの磁石片によって生じた磁界との相互作用により、一対のトーションバーTXが周方向にねじれ、揺動枠SXが揺動軸AXを中心に揺動する。同様に、金属配線CYに流れた電流による電界と揺動枠AXに沿った方向に並んだ永久磁石MGの2つの磁石片による磁界とによって一対のトーションバーTYがねじれ、揺動板SYが揺動軸AYを中心に揺動する。 In the present embodiment, when a current flows through the metal wiring CX, a pair of torsion bars TX is caused to interact with the magnetic field generated by the two magnet pieces of the permanent magnet MG arranged in the direction along the swing axis AY. Twisting in the circumferential direction, the swing frame SX swings around the swing axis AX. Similarly, the pair of torsion bars TY is twisted by the electric field caused by the current flowing through the metal wiring CY and the magnetic field generated by the two magnet pieces of the permanent magnet MG arranged in the direction along the swing frame AX, and the swing plate SY swings. It swings around the axis of movement AY.
また、金属配線CX及びCYは、制御部17に接続されている。制御部17の投光モード制御部22は、金属配線CX及びCYに駆動信号DX及びDYを印加する。駆動力生成部33は、当該駆動信号DX及びDYの印加によって、揺動部32を揺動させる電磁気力を生成する。
Further, the metal wirings CX and CY are connected to the
なお、駆動力生成部33は、電磁気的に揺動ミラー14Aの揺動力を生成するように構成されていてもよい。駆動力生成部33は、例えば、静電気的、圧電的又は熱的に揺動板SYを揺動させる揺動力を生成してもよい。
Note that the driving
また、偏向素子14は、揺動板SY上に形成された光反射膜34を有する。光反射膜34は、揺動板SYの揺動に従って、第1及び第2の揺動軸AX及びAYの周りに揺動する。本実施例においては、光反射膜34は、偏向素子14における揺動ミラー14Aとして機能する。
The deflecting
図3及び図4は、投光部11が有する走査光L2の投光モードを示す図である。図3及び図4は、それぞれ、第1及び第2の投光モードM1及びM2における駆動信号DX及びDYの波形及び走査面R1上の走査光L2の軌跡を示す図である。図3及び図4を用いて、投光部11(光源13及び偏向素子14)の動作について説明する。
FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams illustrating a light projection mode of the scanning light L2 included in the
本実施例においては、第1の投光モードM1においては、光源13は、パルス光L1として、レーザ光を出射するように構成されている。また、第1の投光モードM1においては、偏向素子14は、揺動ミラー14Aを、第1の揺動軸AXの周りには共振させつつ揺動させ、第2の揺動軸AYの周りには非共振の態様で揺動させる。
In the present embodiment, in the first light projection mode M1, the
なお、偏向素子14の共振周波数は、例えば、偏向素子14の質量、トーションバーTX及びTYのねじりばね定数などによって決まる。また、例えば、揺動ミラー14Aを共振させつつ揺動させる場合、非共振の場合に比べ、短い揺動周期と大きい揺動振幅で揺動させることができる。
The resonance frequency of the deflecting
例えば、制御部17のパルス間隔制御部22Bは、光源13に対し、所定の時間間隔でパルス化されたレーザ光を生成させる駆動信号を供給する。また、制御部17の偏向モード制御部22Aは、金属配線CXに対し、駆動信号DXとして、偏向素子14における揺動ミラー14Aの第1の揺動軸AX周りの共振周波数に対応する周波数の正弦波の信号DX1を供給する。
For example, the pulse
一方、制御部17の偏向モード制御部22Aは、金属配線CYに対し、駆動信号DYとして、偏向素子14における揺動ミラー14Aの第2の揺動軸AY周りの共振周波数とは異なる周波数ののこぎり波の信号DY1を供給する。これによって、揺動ミラー14Aは、第1の揺動軸AXの周りには高速で(短い揺動周期で)揺動し、第2の揺動軸AYの周りには低速で(長い揺動周期で)揺動する。
On the other hand, the deflection
従って、本実施例においては、第1の投光モードM1においては、投光部11は、走査領域R0に対し、偏向素子14における揺動ミラー14Aの第1の揺動軸AX周りの変位方向に対応する方向である第1の方向D1を主走査方向とし、偏向素子14における揺動ミラー14Aの第2の揺動軸AY周りの変位方向に対応する方向である第2の方向D2を副走査方向とするラスタ走査を行う。従って、偏向素子14から走査面R1を見たとき、走査光L2は、図3に示すような軌跡TR1を描くように投光される。なお、主走査方向とは、例えば、副走査方向に比べて走査周期が短い(高速で揺動する)方向のことをいう。
Therefore, in the present embodiment, in the first light projection mode M1, the
また、第1の投光モードM1においては、投光部11は、第1の方向D1を長辺方向とし、第2の方向D2を短辺方向とする略長方形の走査面R11に対応する走査領域R0に対して走査光L2を投光することとなる。また、第1の投光モードM1においては、投光部11は、パルス光L1を第1の方向D1に沿って順次投光し、この投光動作を第2の方向D2に沿って繰り返し行うような投光態様を有する。
In the first light projection mode M1, the
以下においては、第1の方向D1を走査面R1の縦方向又はy軸方向と称し、第2の方向を走査面R1の横方向又はx軸方向と称する場合がある。また、例えば、揺動ミラー14Aの第2の揺動軸AYが鉛直方向に沿った方向となるように測距装置10を配置した場合、第1の方向D1は鉛直方向に対応し、第2の方向D2は水平方向に対応する。また、以下においては、第1の投光モードM1を縦ラスタ走査モードと称する場合がある。
Hereinafter, the first direction D1 may be referred to as the vertical direction or the y-axis direction of the scanning plane R1, and the second direction may be referred to as the horizontal direction or the x-axis direction of the scanning plane R1. Further, for example, when the
次に、図4に示すように、第2の投光モードM2においては、投光部11は、第2の方向D2を主走査方向とし、第1の方向D1を副走査方向とするラスタ走査を行うような態様で走査光L2を投光する。
Next, as shown in FIG. 4, in the second light projection mode M2, the
具体的には、光源13は、本実施例においては、第2の投光モードM2においても、パルス光L1として、レーザ光を所定の時間間隔で出射するように構成されている。
Specifically, in the present embodiment, the
一方、第2の投光モードM2においては、偏向素子14は、揺動ミラー14Aを、第2の揺動軸AYの周りには共振させつつ揺動させ、第1の揺動軸AXの周りには非共振の態様で揺動させる。
On the other hand, in the second light projection mode M2, the deflecting
例えば、図4に示すように、制御部17の偏向モード制御部22Aは、金属配線CXに対し、駆動信号DXとして、偏向素子14における揺動ミラー14Aの第1の揺動軸AX周りの共振周波数とは異なる周波数ののこぎり波の信号DX2を供給する。
For example, as shown in FIG. 4, the deflection
また、制御部17の偏向モード制御部22Aは、金属配線CYに対し、駆動信号DYとして、偏向素子14における揺動ミラー14Aの第2の揺動軸AY周りの共振周波数に対応する周波数の正弦波の信号DY2を供給する。これによって、揺動ミラー14Aは、第1の揺動軸AXの周りには低速で(長い揺動周期で)揺動し、第2の揺動軸AYの周りには高速で(短い揺動周期で)揺動する。
In addition, the deflection
従って、本実施例においては、第2の投光モードM2においては、投光部11は、走査領域R0に対し、第2の方向D2を主走査方向とし、第1の方向D1を副走査方向とするラスタ走査を行う。従って、偏向素子14から走査面R1を見たとき、走査光L2は、図4に示すような軌跡TR2を描くように投光される。
Therefore, in the present embodiment, in the second light projection mode M2, the
また、第2の投光モードM2においては、投光部11は、第2の方向D2を長辺方向とし、第1の方向D1を短辺方向とする略長方形の走査面R12に対応する走査領域R0に対して走査光L2を投光することとなる。また、第2の投光モードM2においては、投光部11は、パルス光L1を第2の方向D2に沿って順次投光し、この投光動作を第1の方向D1に沿って繰り返し行うような投光態様を有する。すなわち、第2の投光モードM2は、横方向を主走査方向とするラスタ走査を行う横ラスタ走査モードである。
In the second light projection mode M2, the
このように、本実施例においては、投光部11は、揺動ミラー14Aを第1の揺動軸AXの周りに共振させつつ揺動させるか、又は揺動ミラー14Aを第2の揺動軸AYの周りに共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、第1及び第2の投光モードM1及びM2を切り替える。
As described above, in the present embodiment, the
なお、上記においては、第2の方向D2が第1の方向D1に垂直な方向である場合について説明した。しかし、第2の方向D2は、第1の方向D1とは異なる方向であればよい。投光部11は、第1の方向D1を主走査方向としかつ第1の方向D1とは異なる第2の方向D2を副走査方向として光を方向可変に投光する第1の投光モードM1と、第2の方向D2を主走査方向としかつ第1の方向D1を副走査方向として光を方向可変に投光する第2の投光モードM2と、を有していればよい。
In the above, the case where the second direction D2 is a direction perpendicular to the first direction D1 has been described. However, the second direction D2 may be any direction as long as it is different from the first direction D1. The
図5は、投光モード制御部22における投光モードPMの制御テーブルの例を示す図である。本実施例においては、投光モード制御部22は、輪郭検出部21によって検出された対象物OBの輪郭における縦方向D1の成分と横方向D2の成分とを比較することで、縦ラスタ走査モードM1及び横ラスタ走査モードM2を切替える。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a control table of the light emission mode PM in the light emission
より具体的には、本実施例においては、投光モード制御部22の偏向モード制御部22Aは、対象物OBの輪郭における縦方向D1の成分の方が横方向D2の成分よりも大きい場合、縦ラスタ走査モードM1で走査光L2を投光するように、偏向素子14の動作を制御する。一方、偏向モード制御部22Aは、対象物OBの輪郭における横方向D2の成分の方が縦方向D1の成分よりも大きい場合、横ラスタ走査モードM2で走査光L2を投光するように、偏向素子14の動作を制御する。換言すれば、投光モード制御部22は、対象物OBの輪郭における方向成分に基づいて投光モードPMを制御する。
More specifically, in the present embodiment, the deflection
図6は、輪郭検出部21及び投光モード制御部22の動作について模式的に示す図である。本実施例においては、輪郭検出部21は、撮像部16から、走査領域R0、すなわち走査光L2が投光される領域を撮像した画像IM0を取得する。本実施例においては、画像IM0内には、対象物OBとして複数の樹木OB1が含まれていた場合について説明する。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating operations of the
本実施例においては、輪郭検出部21は、走査領域R0を撮像した画像(以下、撮像画像と称する場合がある)IM0のエッジ検出を行う。また、本実施例においては、輪郭検出部21は、例えば、撮像画像IM0のエッジEGを抽出した画像(以下、エッジ抽出画像と称する場合がある)IM1を生成する。
In the present embodiment, the
そして、投光モード制御部22は、エッジ抽出画像IM1において、エッジEGの縦方向D1の成分の和EG(D1)及び横方法D2の成分の和EG(D2)を算出する。そして、投光モード制御部22は、縦方向D1の成分の和EG(D1)と横方向D2の成分の和EG(D2)とではどちらが大きいかを判定する。
Then, in the edge extraction image IM1, the light projection
例えば、図6に示す撮像画像IM0では、樹木OB1の幹の成分が多く、その方向が縦方向D1に近い。従って、本実施例においては、投光モード制御部22は、撮像画像IM0のエッジEGにおける縦方向D1の成分の和EG(D1)が横方向D2の成分の和EG(D2)よりも大きい(EG(D1)>EG(D2))と判定する。
For example, in the captured image IM0 shown in FIG. 6, there are many stem components of the tree OB1, and the direction is close to the vertical direction D1. Therefore, in the present embodiment, the projection
そして、この場合、投光モード制御部22の偏向モード制御部22Aは、縦ラスタ走査モードM1で走査光L2を投光するように偏向素子14における揺動ミラー14Aの揺動態様を制御する。従って、走査領域R0(走査面R1)には、縦方向D1を主走査方向とするラスタ走査の軌跡TR1に沿って走査光L2が投光される。
In this case, the deflection
このようにして、輪郭検出部21は、撮像画像IM0のエッジ検出を行うことで対象物OBの輪郭を検出する。そして、投光モード制御部22は、撮像画像IM0のエッジEGに基づいて縦ラスタ走査モードM1及び横ラスタ走査モードM2を切り替えるように投光部11を制御する。また、本実施例においては、投光モード制御部22は、撮像画像IM0のエッジEGの縦方向(第1の方向)D1の成分の和EG(D1)と、撮像画像IM0のエッジEGの横方向(第2の方向)D2の成分の和EG(D2)と、に基づいて、縦ラスタ走査モードM1及び横ラスタ走査モードM2を切り替えるように投光部11を制御する。
In this way, the
図7は、積算部23による積算処理の具体例について模式的に示す図である。図7は、縦ラスタ走査モードM1において積算される走査面R11上の走査点S1と、横ラスタ走査モードM2において積算される走査面R12上の走査点S2と、を模式的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a specific example of the integration process performed by the
本実施例においては、積算部23は、連続した複数の走査点を1つの積算走査点GSとし、当該一連の走査点における反射光L3の受光結果を積算して1つの受光結果とする。すなわち、本実施例においては、積算部23は、所定の期間(以下、積算周期と称する)内において投光部11から主走査方向に沿って連続して投光された走査光L2に対応する対象物OBからの反射光L3の受光結果を積算して1つの受光結果とする。
In this embodiment, the integrating
具体的には、図7に示すように、例えば、縦ラスタ走査モードM1においては、走査光L2は、縦方向D1を主走査方向としてラスタ走査を行うような軌跡TR1に沿って投光される。 Specifically, as shown in FIG. 7, for example, in the vertical raster scanning mode M1, the scanning light L2 is projected along a locus TR1 that performs raster scanning with the vertical direction D1 as the main scanning direction. .
例えば、縦ラスタ走査モードM1において連続する4つの走査光L2の投光タイミングをタイミングt11、t12、t13及びt14とし、これらのタイミングにおいて投光された走査光L2の走査面R11上の被照射点を、それぞれ走査点S1(t11)、S1(t12)、S1(t13)及びS1(t14)とする。この場合、これら4つの走査点S1(t11)、S1(t12)、S1(t13)及びS1(t14)は、主走査方向である縦方向D1に沿って並ぶ4つの走査点である。 For example, the projection timings of four continuous scanning lights L2 in the vertical raster scanning mode M1 are timings t11, t12, t13, and t14, and the irradiation points on the scanning surface R11 of the scanning light L2 projected at these timings. Are scanning points S1 (t11), S1 (t12), S1 (t13), and S1 (t14), respectively. In this case, these four scanning points S1 (t11), S1 (t12), S1 (t13) and S1 (t14) are four scanning points arranged along the vertical direction D1 which is the main scanning direction.
積算部23は、これら4つの走査点S1(t11)、S1(t12)、S1(t13)及びS1(t14)の全体を1つの走査点(以下、積算走査点と称する)GS1として1つの走査結果を生成する。具体的には、積算部23は、これら4つの走査点S1(t11)、S1(t12)、S1(t13)及びS1(t14)に対応する反射光L3の受光結果(受光部12によって生成された電気信号)に対して積算処理を行い、1つの受光結果を示す電気信号を生成する。
The integrating
また、本実施例においては、積算部23は、この積算処理を当該積算周期毎に周期的に行う。従って、本実施例においては、走査面R11は、各々が縦方向D1に細長い複数の積算走査点GS1に区別される。そして、積算部23は、これら複数の積算走査点GS1の各々に対する反射光L3の受光結果の集合として、走査面R11の走査結果を示す電気信号を生成する。
In addition, in the present embodiment, the
一方、横ラスタ走査モードM2において連続する4つの走査光L2の投光タイミングをタイミングt21、t22、t23及びt24とし、これらのタイミングにおいて投光された走査光L2の走査面R11上の被照射点を、それぞれ走査点S2(t21)、S2(t22)、S2(t23)及びS2(t24)とする。この場合、これら4つの走査点S2(t21)、S2(t22)、S2(t23)及びS2(t24)は、主走査方向である横方向D2に沿って並ぶ4つの走査点である。 On the other hand, in the horizontal raster scanning mode M2, the projection timings of the four continuous scanning lights L2 are defined as timings t21, t22, t23 and t24, and the irradiation points on the scanning surface R11 of the scanning light L2 projected at these timings. Are scanning points S2 (t21), S2 (t22), S2 (t23) and S2 (t24), respectively. In this case, these four scanning points S2 (t21), S2 (t22), S2 (t23) and S2 (t24) are four scanning points arranged along the horizontal direction D2 which is the main scanning direction.
積算部23は、これら4つの走査点S2(t21)、S2(t22)、S2(t23)及びS2(t24)の全体を1つの走査点(以下、積算走査点と称する)GS2として1つの走査結果を生成する。具体的には、積算部23は、これら4つの走査点S2(t21)、S2(t22)、S2(t23)及びS2(t24)に対応する反射光L3の受光結果(受光部12によって生成された電気信号)に対して積算処理を行い、1つの受光結果を示す電気信号を生成する。
The integrating
また、本実施例においては、積算部23は、この積算処理を当該積算周期毎に周期的に行う。従って、本実施例においては、走査面R12は、各々が横方向D2に細長い複数の積算走査点GS2に区別される。そして、積算部23は、これら複数の積算走査点GS2の各々に対する反射光L3の受光結果の集合として、走査面R12の走査結果を示す電気信号を生成する。
In addition, in the present embodiment, the
このように、本実施例においては、積算部23は、投光部11から主走査方向に沿って連続して投光された走査光L2に対応する反射光L3の受光部12による受光結果を積算して1つの走査結果とする。また、上記したように、対象物OBの輪郭に基づいて、縦ラスタ走査モードM1及び横ラスタ走査モードM2(すなわち本実施例においては主走査方向)が切替わる。測距装置10がこのような積算処理を行うことで、対象物OBの測距精度が大幅に向上する。
As described above, in the present embodiment, the
具体的には、本実施例においては、対象物OBの輪郭の縦方向D1の成分が大きい場合は縦方向D1の複数の走査点S1に対応する反射光L3の受光結果が積算され、対象物OBの輪郭の横方向D2の成分が大きい場合は横方向D2の複数の走査点S2に対応する反射光L3の受光結果が積算される。これによって、対象物OBの輪郭(エッジ)に沿って連続して投光された走査光L2に対して積算処理を行うこととなる可能性が高い。従って、対象物OBにおける他の物体との境界、例えば対象物OBとその後ろの背景との境界を跨ぐように並ぶ複数の走査点の積算処理が行われることが大幅に抑制される。 Specifically, in the present embodiment, when the component of the contour of the object OB in the vertical direction D1 is large, the light receiving results of the reflected light L3 corresponding to the plurality of scanning points S1 in the vertical direction D1 are integrated, and the target object OB is integrated. When the component in the horizontal direction D2 of the outline of the OB is large, the light receiving results of the reflected light L3 corresponding to the plurality of scanning points S2 in the horizontal direction D2 are integrated. Thus, there is a high possibility that the integration processing is performed on the scanning light L2 continuously projected along the contour (edge) of the target object OB. Therefore, the integration of a plurality of scanning points arranged so as to straddle the boundary between the object OB and another object, for example, the boundary between the object OB and the background behind it, is significantly suppressed.
仮に、縦方向D1の成分が大きい輪郭の対象物OBに対して横方向D2を主走査方向とする走査を行い、横方向D2に沿って並ぶ複数の走査点の走査結果を積算する場合、対象物OBと他の物体との境界を跨ぐように複数の走査点が選択されて積算処理が行われる可能性が高くなる。そして、当該物体の境界を跨ぐ走査点の積算結果に基づいて測距を行うと、その測距結果は不正確なものとなる。従って、走査面R1の走査精度及び測距精度が低下することとなる。 If an object OB having a contour having a large component in the vertical direction D1 is scanned with the horizontal direction D2 as a main scanning direction and the scanning results of a plurality of scanning points arranged along the horizontal direction D2 are integrated, There is a high possibility that a plurality of scanning points are selected so as to straddle the boundary between the object OB and another object and the integration process is performed. Then, if the distance measurement is performed based on the integration result of the scanning points straddling the boundary of the object, the result of the distance measurement will be inaccurate. Therefore, the scanning accuracy and the distance measuring accuracy of the scanning surface R1 decrease.
これに対し、本実施例においては、投光部11は、輪郭検出部21によって対象物OBの画像のエッジ検出の結果を用い、エッジEGの方向成分が大きい方向を主走査方向とする態様で走査光L2を投光する。また、積算部23は、主走査方向に沿った複数の走査点を積算走査点GSとして積算走査点GS毎に1つの走査結果を生成する。従って、積算走査点GSを構成する複数の走査点は、高い確率でその全てが対象物OB(すなわち1つの物体)上の走査光L2の被照射点となる。従って、当該走査点の積算処理を行うことで、安定して正確な対象物OB及びその一部の表面領域までの測距結果を得ることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
また、本実施例においては、いずれの投光モードPMにおいても主走査方向に連続して並んだ複数の走査点に対応する反射光L3に対して積算処理を行う。これら複数の走査点は、時間的にも連続して投光される走査光L2(パルス光L1)の各々に対応する走査点である。 Further, in this embodiment, in any of the projection modes PM, the integration process is performed on the reflected light L3 corresponding to a plurality of scanning points continuously arranged in the main scanning direction. The plurality of scanning points are scanning points corresponding to each of the scanning lights L2 (pulse light L1) continuously emitted in time.
ここで、積算部23は、複数の反射光L3の受光結果を積算するために、積算する対象の全ての反射光L3が受光されるまで、既に受光された反射光L3の受光結果を記憶するメモリを有する。しかし、本実施例においては、積算部23は、主走査方向に沿って空間的かつ時間的に連続する複数の走査点に対する積算処理を行うことで、積算対象の反射光L3のみを記憶しておけばよく、対象外の反射光L3の受光結果を記憶しておく必要が無い。換言すれば、複数の積算走査点GSに関する反射光L3の受光結果を同時に記憶しておく必要が無い。従って、積算部23は、最小限の容量のメモリで積算処理を行うことができる。
Here, the integrating
一方、主走査方向以外の方向に隣り合う走査点、例えば副走査方向に連続する走査点は、時間的には不連続な走査点である。従って、例えば副走査方向に連続する走査点に対応する反射光L3の受光結果を積算するためには、主走査方向に沿って走査領域R0内を少なくとも1回往復する分の全ての走査点に対応する反射光L3の受光結果、すなわち積算対象外の反射光L3の受光結果を記憶しておく必要がある。このためには、主走査方向に連続する走査点に対する積算処理に必要となるメモリの容量よりも遥かに大きな容量のメモリを必要とする。 On the other hand, scanning points adjacent in a direction other than the main scanning direction, for example, scanning points that are continuous in the sub-scanning direction are discontinuous scanning points in time. Therefore, for example, in order to integrate the light receiving results of the reflected light L3 corresponding to the scanning points that are continuous in the sub-scanning direction, all the scanning points for reciprocating at least once in the scanning region R0 along the main scanning direction are required. It is necessary to store the received light result of the corresponding reflected light L3, that is, the received light result of the reflected light L3 not to be integrated. For this purpose, a memory having a much larger capacity than the memory required for the integration processing for the scanning points that are continuous in the main scanning direction is required.
このように、積算部23が主走査方向に沿って投光された複数の走査光L2に対応する反射光L3の受光結果を積算して1つの受光結果とすることで、少ない容量のメモリで高い精度の走査結果及び測距結果を得ることができる。
In this way, the integrating
なお、例えば、輪郭検出部21は、過去の走査領域R0の走査結果に基づいて対象物OBの輪郭検出を行ってもよい。すなわち、輪郭検出部21は、撮像部16によって撮像された撮像画像IM0を用いて対象物OBの輪郭を検出する場合に限定されない。輪郭検出部21が過去の走査結果に基づいて対象物OBの輪郭を検出する場合、測距装置10は撮像部16を有していなくてもよい。
Note that, for example, the
例えば、過去の走査結果に基づいて対象物OBの輪郭を検出する具体的な方法としては、測定された距離の値が互いに近い走査点同士をクラスタとしてまとめ、当該クラスタの輪郭を対象物OBの輪郭とみなすことが挙げられる。 For example, as a specific method for detecting the contour of the target object OB based on the past scanning results, scanning points whose measured distance values are close to each other are grouped as a cluster, and the contour of the cluster is defined as the target object OB. May be considered as a contour.
また、本実施例においては、投光部11が光源13及び互いに異なる第1及び第2の揺動軸AX及びAYの周りに揺動することでパルス光L1を縦方向D1及び横方向D2に沿って方向可変に反射させる揺動ミラー14Aを有する場合について説明した。そして、投光部11は、揺動ミラー14Aを第1の揺動軸AXの周りに共振させつつ揺動させるか、又は揺動ミラー14Aを第2の揺動軸AYの周りに共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、第1及び第2の投光モードM1及びM2を切り替える場合について説明した。しかし、投光部11の構成はこれに限定されない。
In the present embodiment, the
例えば、投光部11は、2つの揺動ミラーによってパルス光L1を方向可変に偏向することで、走査光L2を縦方向D1及び横方向D2に沿って方向可変に投光するように構成されていてもよい。図8は、本実施例の変形例に係る測距装置10Aの投光部11Aにおける偏向素子14Mの上面図である。測距装置10Aは、投光部11Aの構成を除いては、測距装置10と同様の構成を有する。また、投光部11Aは、偏向素子14Mの構成を除いては投光部11と同様の構成を有する。
For example, the
本変形例においては、投光部11Aの偏向素子14Mは、第1の揺動軸AXの周りに揺動する第1の揺動ミラー18Aを有する第1のミラー素子18と、第2の揺動軸AYの周りに揺動する第2の揺動ミラー19Aを有する第2のミラー素子19と、を有する。
In this modification, the deflecting
第1のミラー素子18は、フレーム部41と、第1の揺動軸AXの周りに揺動可能にフレーム部41に支持された揺動部42と、揺動部42上に設けられて第1の揺動ミラー18Aとして機能する反射膜43とを有する。例えば、揺動部42は、フレーム部41の内側に支持され、第1の揺動軸AXに沿って延びる一対のトーションバーTXと、トーションバーTXの内側に接続され、第1の揺動軸AXの周りに揺動可能な揺動板SX1と、を有する。また、反射膜43は、揺動板SX1上に設けられ、偏向素子14の反射膜34と同様の構成を有する。
The
また、第2のミラー素子19は、フレーム部44と、第2の揺動軸AYの周りに揺動可能にフレーム部44に支持された揺動部45と、揺動部45上に設けられて第2の揺動ミラー19Aとして機能する反射膜46とを有する。例えば、揺動部45は、フレーム部44の内側に、偏向素子14の一対のトーションバーTY及び揺動板SYのみが設けられた場合に相当する構成を有する。また、反射膜46は、揺動板SY上に設けられ、偏向素子14の反射膜34と同様の構成を有する。
Further, the
また、制御部17は、第1のミラー素子18に対して駆動信号DXを供給し、第2のミラー素子19に対して駆動信号DYを供給する。また、本変形例においては、投光部11Aは、まずパルス光L1を第1の揺動ミラー18Aによって反射させ、次いで第1の揺動ミラー18Aを経たパルス光L1を第2の揺動ミラー19Aによって反射させることで、パルス光L1を縦方向D1及び横方向D2に沿って方向可変に投光する。
Further, the
本変形例においては、第1の揺動ミラー18A及び第2の揺動ミラー19Aのいずれが共振するかに応じて、投光部11Aの投光モードPMは、縦ラスタ走査モードM1(図3)及び横ラスタ走査モードM2(図4)間で切替わることとなる。
In this modification, the light projection mode PM of the
換言すれば、本変形例においては、投光部11Aは、光源13と、第1の揺動軸AXの周りに揺動することで光源13からの出射光(パルス光L1)を縦方向D1に沿って方向可変に反射させる第1の揺動ミラー18Aと、第1の揺動軸AXの軸方向とは異なる方向に延びる第2の揺動軸AYの周りに揺動することで第1の揺動ミラー18Aを経た当該出射光を横方向D2に沿って方向可変に反射させる第2の揺動ミラー19Aと、を有する。
In other words, in this modification, the
また、投光部11Aは、第1の揺動ミラー18Aを共振させつつ揺動させるか、又は第2の揺動ミラー19Aを共振させつつ揺動させるかを切替えることで、縦ラスタ走査モードM1及び横ラスタ走査モードM2を切替える。
In addition, the
また、上記においては、投光部11又は11Aが揺動ミラーによって光を縦方向D1及び横方向D2に沿って走査光L2を方向可変に投光する場合について説明した。しかし、例えば、投光部11Aは、第1の揺動ミラー18Aに代えて、ポリゴンミラーのような回動式のミラーを有していてもよいし、可動式のレンズを有していてもよい。
In the above description, the case where the
換言すれば、例えば、投光部11は、第1の方向D1を主走査方向としかつ第1の方向D1とは異なる第2の方向D2を副走査方向として光を方向可変に投光する第1の投光モードM1と、第2の方向D2を主走査方向としかつ第1の方向D1を副走査方向として光を方向可変に投光する第2の投光モードM2と、を有していればよい。
In other words, for example, the
また、本実施例においては、積算部23が主走査方向に沿って連続して投光された走査光L2に対応する反射光L3の受光結果を積算して1つの受光結果とする場合について説明した。しかし、積算部23による反射光L3の積算処理の構成はこれに限定されない。例えば、十分な容量のメモリを有する場合、積算部23は、対象物OBの輪郭に応じて、主走査方向以外の方向に沿って隣り合う走査点、例えば縦方向D1及び横方向D2の両方において互いに隣接する走査点に対応する反射光L3の受光結果を積算してもよい。
Further, in the present embodiment, a case where the integrating
また、測距装置10又は10Aは、種々の環境において使用されることができる。中でも、測距装置10又は10Aは、移動可能な構成を有する場合、又は車両などの移動体に搭載される場合に大きな効果を発揮する。具体的には、測距対象の領域が変化する状況においては、短時間で正確な走査及び測距を行うことが求められる。従って、例えば、輪郭検出を行うことで積算に適した投光モードを選択しつつ走査を連続して行うことで、高精度な走査及び測距を継続して行うことができる。
Further, the
例えば、輪郭検出部21は、走査周期毎に対象物OBの輪郭を検出してもよい。また、投光モード制御部22は、例えば、投光モードPMを切り替える条件が変化する毎に、例えば撮像画像IM0のエッジEGの縦方向D1の成分の和EG(D1)と横方向D2の成分の和EG(D2)との間の大小関係が変化する毎に、投光モードPMを切替えるように構成されていてもよい。また、積算部23は、走査周期内において、一定の時間間隔で一定の個数の走査点を積算走査点GSとして積算処理を行ってもよいし、輪郭検出結果に基づいて積算走査点GSとして選択する走査点又はその個数を調節してもよい。
For example, the
このように、測距装置10又は10Aは、例えば投光部11又は11Aが移動体に搭載されるか又は移動可能に構成されている場合、大きな効果を得ることができる。なお、測距装置10が固定されて使用される場合であっても、走査領域R0内の対象物OBの輪郭に応じて走査態様及び積算処理を調節することで、正確な走査及び測距を行うことができる。
As described above, the
また、本実施例においては、投光部11は、例えば投光モード制御部22のパルス間隔22Bによって、光源13によるパルス光L1の出射態様を変化させることが可能な構成を有する。これによって、同一投光モードPM内においても、走査領域R0内における走査光L2の投光態様を変化させることができる。
In the present embodiment, the
例えば、パルス間隔制御部22Bは、縦ラスタ走査モードM1内において、副走査方向である横方向D2において走査面R11(走査領域R0)を複数の部分領域に分け、部分領域毎の対象物OBの輪郭に基づいて当該部分領域毎で走査光L2の出射間隔を変化させるように、光源13によるパルス光L1の出射間隔を変化させてもよい。また、例えば、パルス間隔制御部22Bは、当該部分領域のいずれかにおいて全く走査光L2を投光させないように、光源13によるパルス光L1の出射態様を調節してもよい。
For example, in the vertical raster scanning mode M1, the pulse
なお、副走査方向において走査領域R0を複数の部分領域に分け、いずれかの部分領域には走査光L2を投光させない場合、走査領域R0における走査光L2が投光される部分領域の走査結果を得た時点で、走査を終えることができる。従って、パルス光L1の出射態様を切替えることで、走査周期内における実質的な走査時間が短くなる。 When the scanning region R0 is divided into a plurality of partial regions in the sub-scanning direction and the scanning light L2 is not projected on any of the partial regions, the scanning result of the partial region of the scanning region R0 where the scanning light L2 is projected is obtained. At this point, scanning can be completed. Therefore, by switching the emission mode of the pulse light L1, the substantial scanning time in the scanning cycle is shortened.
また、走査光L2が投光される部分領域に対しては比較的高密度で走査光L2を投光するようにパルス光L1の出射間隔を調節してもよい。従って、例えば、投光モード制御部22は、対象物OBの輪郭の検出結果に基づいて、走査領域R0内における重点的に走査を行うべき部分領域を選定し、当該部分領域のみに高密度の走査光L2を投光するように、投光モードを制御してもよい。これによって、例えば、複雑な形状の対象物OB又は多数の対象物OBに対して、走査周期よりも短い期間内に、走査及び測距を行うことができる。
Further, the emission interval of the pulse light L1 may be adjusted so that the scanning light L2 is projected at a relatively high density with respect to the partial area where the scanning light L2 is projected. Therefore, for example, the light projection
なお、投光モード制御部22は、パルス光L1の出射間隔を制御しなくてもよい。すなわち、投光モード制御部22は、少なくとも偏向モード制御部22Aを有していればよく、少なくとも縦ラスタ走査モードM1及び横ラスタ走査モードM2を切替えるように構成されていればよい。
The light projection
このように、本実施例においては、測距装置10は、第1の方向D1を主走査方向としかつ第1の方向D1とは異なる第2の方向D2を副走査方向として光を方向可変に投光する第1の投光モードM1と、第2の方向D2を主走査方向としかつ第1の方向D1を副走査方向として光を方向可変に投光する第2の投光モードM2と、を有する投光部11と、投光部11から投光されて対象物OBによって反射された光を受光する受光部12と、を有する。
As described above, in the present embodiment, the
また、測距装置10は、対象物OBの輪郭を検出する輪郭検出部21と、対象物OBの輪郭に基づいて第1及び第2の投光モードM1及びM2を切り替えるように投光部11を制御する投光モード制御部22と、対象物OBからの反射光の受光部12による複数の受光結果を積算する積算部23と、積算部23によって積算された受光結果に基づいて対象物OBまでの距離を測定する測距部24と、を有する。従って、種々の対象物OBに対して正確に走査及び測距を行うことが可能な測距装置10を提供することができる。
In addition, the
なお、本実施例においては、制御部17が測距部24を有する場合について説明した。しかし、制御部17は測距部24を有していなくてもよい。積算部23による反射光L3の積算結果は、測距以外の用途、例えば対象物OBの検出用途に用いられる場合でも、同様の効果を得ることができる。従って、測距装置10は、測距部24を有さず、走査装置として機能してもよい。この場合でも、積算部23による積算結果は、高精度な走査結果として、種々の用途に用いられることができる。
In the present embodiment, the case where the
換言すれば、例えば、本実施例に係る走査装置は、第1の方向D1を主走査方向としかつ第1の方向D1とは異なる第2の方向D2を副走査方向として光を方向可変に投光する第1の投光モードM1と、第2の方向D2を主走査方向としかつ第1の方向D1を副走査方向として光を方向可変に投光する第2の投光モードM2と、を有する投光部11と、投光部11から投光されて対象物OBによって反射された光を受光する受光部12と、を有する。
In other words, for example, the scanning device according to the present embodiment variably emits light with the first direction D1 as the main scanning direction and the second direction D2 different from the first direction D1 as the sub-scanning direction. A first light emitting mode M1 for emitting light, and a second light emitting mode M2 for emitting light in a variable direction with the second direction D2 as a main scanning direction and the first direction D1 as a sub-scanning direction. And a
また、本実施例に係る走査装置は、対象物OBの輪郭を検出する輪郭検出部21と、対象物OBの輪郭に基づいて第1及び第2の投光モードM1及びM2を切り替えるように投光部11を制御する投光モード制御部22と、投光部11から投光された複数の光に対応する対象物OBからの反射光の受光部12による複数の受光結果を積算して1つの受光結果とする積算部23と、を有する。従って、種々の対象物OBに対して正確に走査を行うことが可能な走査装置を提供することができる。
Further, the scanning device according to the present embodiment is configured such that the
また、本発明は、例えば制御部17のように投光部11及び受光部12を制御することで、走査装置の制御方法としても実施されることができる。例えば、本実施例に係る走査装置の制御方法は、第1の方向D1を主走査方向としかつ第1の方向D1とは異なる第2の方向D2を副走査方向として光を方向可変に投光する第1の投光モードM1及び第2の方向D2を主走査方向としかつ第1の方向D1を副走査方向として光を方向可変に投光する第2の投光モードM2を有する投光部11と、投光部11から投光されて対象物OBによって反射された光を受光する受光部12と、対象物OBによって反射された光の受光部12による複数の受光結果を積算する積算部23と、を有する走査装置を制御する方法であって、対象物OBの輪郭を検出するステップと、対象物OBの輪郭に基づいて第1及び第2の投光モードM1及びM2を切り替えるように投光部11を制御するステップと、を有する。これによって、種々の対象物OBに対して正確に走査を行うことが可能な走査装置の制御方法を提供することができる。
Further, the present invention can be implemented as a control method of a scanning device by controlling the
また、本発明は、例えば制御部17の動作をプログラム化したものとしても実施されることができる。例えば、本実施例に係るプログラムは、コンピュータを、第1の方向D1を主走査方向としかつ第1の方向D1とは異なる第2の方向D2を副走査方向として光を方向可変に投光する第1の投光モードM1及び第2の方向D2を主走査方向としかつ第1の方向D1を副走査方向として光を方向可変に投光する第2の投光モードM2を有する投光部11と、投光部11から投光されて対象物OBによって反射された光を受光する受光部12と、対象物OBによって反射された光の受光部12による複数の受光結果を積算する積算部23と、を有する走査装置を、対象物OBの輪郭に基づいて投光部11の第1及び第2の投光モードM1及びM2を切り替えるように制御する制御部17として機能させる。
Further, the present invention can be implemented, for example, as a program of the operation of the
また、当該プログラムは、記録媒体に記録されていてもよい。従って、種々の対象物OBに対して正確に走査を行うことが可能な走査装置の制御プログラム及び当該制御プログラムが記録された記録媒体を提供することができる。 Further, the program may be recorded on a recording medium. Therefore, it is possible to provide a control program for a scanning device capable of accurately scanning various objects OB and a recording medium on which the control program is recorded.
10、10A 測距装置
11、11A 投光部
12 受光部
21 輪郭検出部
22 投光モード制御部
10, 10A
Claims (12)
前記投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、
前記対象物の輪郭を検出する輪郭検出部と、
前記対象物の輪郭に基づいて前記第1及び第2の投光モードを切り替えるように前記投光部を制御する投光モード制御部と、
前記対象物によって反射された光の前記受光部による複数の受光結果を積算する積算部と、を有することを特徴とする走査装置。 A first light projection mode in which light is variably projected in a first direction as a main scanning direction and a second direction different from the first direction as a sub-scanning direction; A light projection unit having a second light projection mode in which light is variably projected in a scanning direction and the first direction is a sub-scanning direction;
A light receiving unit that receives light that is projected from the light emitting unit and reflected by the object,
A contour detection unit that detects a contour of the object,
A light-projection mode control unit that controls the light-projection unit to switch between the first and second light-projection modes based on the contour of the object;
A multiplying unit for multiplying a plurality of light reception results of the light reflected by the object by the light receiving unit.
前記投光モード制御部は、前記画像のエッジの検出結果に基づいて前記第1及び第2の投光モードを切り替えるように前記投光部を制御することを特徴とする請求項1に記載の走査装置。 The contour detection unit detects the contour of the object by performing edge detection of an image of an area in which light is projected from the light projection unit,
2. The light emitting mode control unit according to claim 1, wherein the light emitting mode control unit controls the light emitting unit to switch between the first and second light emitting modes based on a detection result of an edge of the image. Scanning device.
前記投光部は、前記揺動ミラーを前記第1の揺動軸の周りに共振させつつ揺動させるか、又は前記揺動ミラーを前記第2の揺動軸の周りに共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、前記第1及び第2の投光モードを切り替えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の走査装置。 The light projecting unit oscillates around the first and second swing axes different from each other with respect to the light source, so that the light emitted from the light source is variably reflected in the first and second directions. An oscillating mirror,
The light projecting unit swings while swinging the swing mirror around the first swing axis, or swings while swinging the swing mirror around the second swing axis. The scanning apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the first and second light projection modes are switched by switching between the first and second light projection modes.
前記投光部は、前記第1の揺動ミラーを共振させつつ揺動させるか、又は前記第2の揺動ミラーを共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、前記第1及び第2の投光モードを切り替えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の走査装置。 A light source, a first swinging mirror that swings around a first swinging axis, and reflects light emitted from the light source in a directionally variable manner along a first direction; By oscillating around a second oscillating axis extending in a direction different from the axial direction of the first oscillating axis, the emitted light passing through the first oscillating mirror is moved along the second direction. A second oscillating mirror that reflects the light in a variable direction.
The light projecting unit switches between the first and second oscillating mirrors to oscillate while resonating, or the second oscillating mirror to oscillate while resonating, whereby the first and second oscillating mirrors are oscillated. 5. The scanning device according to claim 1, wherein the light emitting mode is switched.
前記積算部によって積算された受光結果に基づいて前記対象物までの距離を測定する測距部と、を有することを特徴とする測距装置。 A scanning device according to any one of claims 1 to 8,
A distance measuring unit for measuring a distance to the object based on a light receiving result integrated by the integrating unit.
前記対象物の輪郭を検出するステップと、
前記対象物の輪郭に基づいて前記第1及び第2の投光モードを切り替えるように前記投光部を制御するステップと、を有することを特徴とする方法。 A first light projection mode in which light is variably projected in a first direction as a main scanning direction and a second direction different from the first direction as a sub-scanning direction, and the second direction is main scanning. A light projecting unit having a second light projecting mode for projecting light in a direction variable with the first direction as a sub-scanning direction, and light projected from the light projecting unit and reflected by an object A light receiving unit that receives light, and an integrating unit that integrates a plurality of light receiving results of the light reflected by the object by the light receiving unit, comprising:
Detecting the contour of the object;
Controlling the light projecting unit to switch between the first and second light projecting modes based on the contour of the object.
第1の方向を主走査方向としかつ前記第1の方向とは異なる第2の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第1の投光モード及び前記第2の方向を主走査方向としかつ前記第1の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第2の投光モードを有する投光部と、前記投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、前記対象物によって反射された光の前記受光部による複数の受光結果を積算する積算部と、を有する走査装置を、
前記対象物の輪郭に基づいて前記投光部の前記第1及び第2の投光モードを切り替えるように制御する制御部として機能させるプログラム。 Computer
A first light projection mode in which light is variably projected in a first direction as a main scanning direction and a second direction different from the first direction as a sub-scanning direction, and the second direction is main scanning. A light projecting unit having a second light projecting mode for projecting light in a direction variable with the first direction as a sub-scanning direction, and light projected from the light projecting unit and reflected by an object A scanning device having a light receiving unit that receives light and an integrating unit that integrates a plurality of light reception results of the light reflected by the object by the light receiving unit,
A program that functions as a control unit that controls the light emitting unit to switch between the first and second light emitting modes based on an outline of the object.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018152304A JP2020027043A (en) | 2018-08-13 | 2018-08-13 | Scanner, method for controlling scanner, program, recording medium, and distance measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018152304A JP2020027043A (en) | 2018-08-13 | 2018-08-13 | Scanner, method for controlling scanner, program, recording medium, and distance measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020027043A true JP2020027043A (en) | 2020-02-20 |
Family
ID=69622163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018152304A Ceased JP2020027043A (en) | 2018-08-13 | 2018-08-13 | Scanner, method for controlling scanner, program, recording medium, and distance measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020027043A (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1138141A (en) * | 1997-07-23 | 1999-02-12 | Denso Corp | Obstacle recognizing device for vehicle |
JP2010249668A (en) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Honda Motor Co Ltd | Object detecting device for vehicle |
JP2013200478A (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Citizen Holdings Co Ltd | Scanning-type image projection device and driving method of the same |
US20170307876A1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-10-26 | Aeye, Inc. | Ladar Transmitter with Optical Field Splitter/Inverter |
-
2018
- 2018-08-13 JP JP2018152304A patent/JP2020027043A/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1138141A (en) * | 1997-07-23 | 1999-02-12 | Denso Corp | Obstacle recognizing device for vehicle |
JP2010249668A (en) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Honda Motor Co Ltd | Object detecting device for vehicle |
JP2013200478A (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Citizen Holdings Co Ltd | Scanning-type image projection device and driving method of the same |
US20170307876A1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-10-26 | Aeye, Inc. | Ladar Transmitter with Optical Field Splitter/Inverter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011089874A (en) | Distance image data acquisition device | |
US11822020B2 (en) | Scanning lidar systems with moving lens assembly | |
JP5702059B2 (en) | Optical distance measuring device | |
JP2024045643A (en) | Scanning device, scanning device control method, program, recording medium, and distance measuring device | |
JP2023015199A (en) | Scanner and distance measuring device | |
US20210011132A1 (en) | Arrayed MEMS Mirrors for Large Aperture Applications | |
JP2012202803A (en) | Patterned light projecting apparatus and method | |
CN109557554A (en) | Laser radar and vehicle | |
US11828881B2 (en) | Steered LIDAR system with arrayed receiver | |
WO2021032298A1 (en) | High resolution optical depth scanner | |
JP2024038361A (en) | Distance measuring device and optical scanning device | |
JP2021170033A (en) | Scanner | |
JP2019066474A (en) | Device and method for optical detection and ranging | |
US11796643B2 (en) | Adaptive LIDAR scanning methods | |
US20210011279A1 (en) | Scanning Mirror System with Attached Magnet | |
JP2020027043A (en) | Scanner, method for controlling scanner, program, recording medium, and distance measuring device | |
JP7152147B2 (en) | rangefinder | |
CN115015961A (en) | Method for rectangular 2d pattern generation using Lissajous scanning | |
WO2019124177A1 (en) | Optical scanning device and distance measuring device | |
JP2004157796A (en) | Light projection timing calculating program, optical scanning device and intruder detecting device using same | |
JP2019109143A (en) | Optical scanning device and ranging device | |
JP2020020703A (en) | Scanner, method for controlling scanner, program, recording medium, and distance measuring device | |
JP2020027188A (en) | Map data | |
JP4423066B2 (en) | Optical deflector and image forming apparatus | |
JP2020034385A (en) | Distance measuring device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210716 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220531 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220607 |
|
A045 | Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment] |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045 Effective date: 20221025 |