JP2020063978A - 投光装置、受光装置、投受光装置、投光方法、受光方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】受光素子の飽和を抑えつつ投光や受光を行うことが可能な投光装置、受光装置又は投受光装置を提供する。【解決手段】光を出射する光源と、回動軸周りに回動し、前記光が入射し且つ前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有する反射素子と、を有する投光装置であって、複数の面のうち、１の面が前記光に対して他の面よりも低い反射率を有する。【選択図】図５Ａ

Description

本発明は、投光装置、受光装置及び投受光装置に関する。

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受光して解析することにより、対象物までの距離を計測する測距装置が知られている。このような測距装置において、光源から出射された光を反射させて投光するため又は対象物からの戻り光を受光素子に導くための反射素子として、回動軸周りに回動し且つ複数の反射面を有するポリゴンミラーが用いられている。このようなポリゴンミラーを用いて様々な方向に向けて光を出射することを可能にするため、回転軸に対してそれぞれ異なる角度をなすように複数の反射面を設けたポリゴンミラーが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−２１７７３２号公報

対象物からの戻り光の光量は対象物までの距離の２乗に逆比例するため、近距離にある対象物からの戻り光は受光素子を飽和させるおそれがある。上記従来技術のようなポリゴンミラーを用いた場合、複数の反射面の各々で反射された光は、それぞれ異なる方向に向けて出射される。このため、例えば地面の方向に向けて光が出射されると、高さの異なる他の方向に出射された場合と比べて短距離で光が反射されるため、戻り光が受光素子を飽和させてしまうおそれがあるという問題点があった。

このように、ポリゴンミラーの各反射面と回転軸との間のなす角によっては、戻り光の強度が高くなり、受光素子を飽和させてしまうおそれがあるということが課題の一例として挙げられる。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、受光素子の飽和を抑えつつ投光や受光を行うことが可能な投光装置、受光装置又は投受光装置を提供することを目的の一つとしている。

請求項１に記載の発明は、投光装置であって、光を出射する光源と、回動軸周りに回動し、前記光が入射し且つ前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有する反射素子と、を有し、前記複数の面のうち、１の面が前記光に対して他の面よりも低い反射率を有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、受光装置であって、回動軸周りに回動し、光が入射し且つ前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有する反射素子と、前記複数の面によって反射された前記光を受光する受光素子と、を有し、前記複数の面のうち、１の面が前記光に対して他の面よりも低い反射率を有することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、所定領域に向けて出射光を出射し、前記所定領域内の対象物によって反射された前記出射光を戻り光として受光する投受光装置であって、前記出射光を出射する光源と、回動軸周りに回動し、前記出射光を反射させて前記所定領域に向けて出射し且つ前記戻り光を反射させる反射素子と、反射した前記戻り光を受光する受光素子と、を有し、前記反射素子は、前記出射光及び前記戻り光が入射し且つ前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち、１の面が前記出射光及び前記戻り光に対して他の面よりも低い反射率を有することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、反射素子であって、回動軸周りに回動し、光が入射し且つ前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち、１の面が前記光に対して他の面よりも低い反射率を有することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、を有する投光装置が実行する投光方法であって、前記光源が、光を出射するステップと、前記反射素子が、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって前記光を反射させるステップと、を含むことを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、プログラムであって、光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、を有する投光装置を制御するコンピュータに、前記光源を制御して、光を出射させるステップと、前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって前記光を反射させるステップと、を実行させることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、記録媒体であって、光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、を有する投光装置を制御するコンピュータに、前記光源を制御して、光を出射させるステップと、前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって前記光を反射させるステップと、を実行させるプログラムを記録する。

請求項１４に記載の発明は、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、光を受光する受光素子と、を有する受光装置が実行する受光方法であって、前記反射素子が、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって光を反射させるステップと、前記受光素子が、前記複数の面によって反射された前記光を受光するステップと、を含むことを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、プログラムであって、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、光を受光する受光素子と、を有する受光装置を制御するコンピュータに、前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって光を反射させるステップと、前記受光素子を制御して、前記複数の面によって反射された前記光を受光させるステップと、を実行させることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、記録媒体であって、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、光を受光する受光素子と、を有する受光装置を制御するコンピュータに、前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって光を反射させるステップと、前記受光素子を制御して、前記複数の面によって反射された前記光を受光させるステップと、を実行させるプログラムを記録する。

請求項１７に記載の発明は、光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、受光素子と、を有する投受光装置が実行する投受光方法であって、前記光源が、所定領域に向けて出射光を出射するステップと、前記反射素子が、前記回動軸周りに回動しつつ、前記出射光を反射させて前記所定領域に向けて出射するステップと、前記反射素子が、前記所定領域内の対象物によって反射された前記出射光である戻り光を反射させるステップと、前記受光素子が、反射した前記戻り光を受光するステップと、を含むことを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、プログラムであって、光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、受光素子と、を有する投受光装置を制御するコンピュータに、前記光源を制御して、所定領域に向けて出射光を出射させるステップと、前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記出射光を反射させて前記所定領域に向けて出射させるステップと、前記反射素子を制御して、前記所定領域内の対象物によって反射された前記出射光である戻り光を反射させるステップと、前記受光素子を制御して、反射した前記戻り光を受光させるステップと、を実行させることを特徴とする。

請求項１９に記載の発明は、記録媒体であって、光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、受光素子と、を有する投受光装置を制御するコンピュータに、前記光源を制御して、所定領域に向けて出射光を出射させるステップと、前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記出射光を反射させて前記所定領域に向けて出射させるステップと、前記反射素子を制御して、前記所定領域内の対象物によって反射された前記出射光である戻り光を反射させるステップと、前記受光素子を制御して、反射した前記戻り光を受光させるステップと、を実行させるプログラムを記録する。

本実施例の測距装置の構成を示すブロック図である。 本実施例の測距装置の測距装置の模式的な動作説明図である。 本実施例の測距装置の測距装置の模式的な動作説明図である。 ポリゴンミラーの反射面で反射された光の照射を示す模式図である。 ポリゴンミラーの反射面Ｓ１による光の反射を示す模式図である。 ポリゴンミラーの反射面Ｓ２による光の反射を示す模式図である。 ポリゴンミラーの反射面Ｓ３による光の反射を示す模式図である。 ポリゴンミラーの反射面Ｓ４による光の反射を示す模式図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面を示す図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面を示す図である。 本実施例の測距装置を搭載する移動体と走査光との関係を示す模式図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例１のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例２のポリゴンミラーの反射面を示す図である。 実施例２のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例２のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例２のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例２のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例２のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例２のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。 実施例２のポリゴンミラーの反射面の他の例を示す図である。

以下に本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下の各実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一または等価な部分には同一の参照符号を付している。

図１は、実施例１の測距装置１００の構成を示すブロック図である。測距装置１００は、光学的に対象物までの距離を測定する光測距装置である。測距装置１００は、車両等の移動体に搭載されており、移動体の進行方向に向かって光を照射することにより、対象物までの距離を測定する。

測距装置１００は、光源１１Ａ及び光源駆動回路１１Ｂからなる光源部１１を有する。光源１１Ａは、パルス化されたレーザ光を生成して出射する。光源駆動回路１１Ｂは、光源１１Ａがレーザ光を出射するための駆動信号を生成し、光源１１Ａに印加する。

測距装置１００は、光源部１１の光源１１Ａから出射されたレーザ光を用いて測距の対象となる対象領域（走査対象領域）を走査する光走査部１２を有する。光走査部１２は、ポリゴンミラー１２Ａと、ポリゴンミラー１２Ａを駆動するミラー駆動回路１２Ｂと、を有する。ポリゴンミラー１２Ａは、回動軸周りに回動する回転多面鏡であり、複数の反射面を有する。光走査部１２は、光源１１Ａから出射されたレーザ光をポリゴンミラー１２Ａの反射面で反射させて照射方向を変化させることにより、走査対象領域の走査を行う。

測距装置１００は、対象物までの距離を計測する測距部１３を有する。測距部１３は、受光部１３Ａ及び距離算出部１３Ｂを有する。受光部１３Ａは、光走査部１２の走査により照射された走査光が対象物により反射された光（以下、戻り光と称する）を受光する。受光部１３Ａは、例えばＡＰＤ（Avalanche Photodiode）等の受光素子から構成されており、受光した戻り光の強度を電気信号に変換して受光信号を生成する。距離算出部１３Ｂは、受光部１３Ａにより生成された受光信号に基づいて、測距装置１０と対象物との間の距離を算出する。

測距装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなる制御部１４を有する。制御部１４は、光源部１１、光走査部１２及び測距部１３の動作を制御する。

図２Ａは、光源１１Ａ及びポリゴンミラー１２Ａの配置例と、光源１１Ａから出射されたレーザ光が対象物ＯＢに照射される際のレーザ光の進路とを模式的に示す図である。

光源１１Ａから出射されたレーザ光Ｌ１の光路上には、ビームスプリッタＢＳが設けられている。レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタＢＳを通過してポリゴンミラー１２Ａの複数の反射面のうちの１つに入射する。レーザ光Ｌ１は、ポリゴンミラー１２Ａの反射面で反射され、走査光Ｌ２として走査対象領域Ｒ０に向けて出射される。

図２Ｂは、ビームスプリッタＢＳ及び受光部１３Ａの配置例と、対象物ＯＪＴで反射されたレーザ光が測距部１３の受光部１３Ａで受光される際の反射光の進路を模式的に示している。

対象物ＯＪＴで反射された走査光Ｌ２は、戻り光Ｌ３として、ポリゴンミラー１２Ａの反射面の１つに入射する。ポリゴンミラー１２Ａの反射面によって反射された戻り光Ｌ３は、さらにビームスプリッタＢＳによって反射され、戻り光Ｌ４として測距部１３の受光部１３Ａによって受光される。受光部１３Ａは、戻り光Ｌ４の強度に基づいた受光信号を生成する。

測距部１３の距離算出部１３Ｂは、受光部１３Ａが生成した受光信号に基づいて、受光部１３Ａと対象物ＯＪＴとの間の距離を算出する。例えば、距離算出部１３Ｂは、ＴＯＦ（Time of Flight）法を用いて、対象物ＯＪＴまでの距離を算出する。

次に、本実施例のポリゴンミラー１２Ａについて詳細に説明する。ポリゴンミラー１２Ａは、回動軸ＲＡｂの軸方向が鉛直方向となるように配置されている。ポリゴンミラー１２Ａは、回動軸ＲＡの鉛直下向き方向に対する角度（以下の説明では、回動軸ＲＡとのなす角と称する）がそれぞれ異なる反射面Ｓ１〜Ｓ４を有する。

図３に示すように、ポリゴンミラー１２Ａに入射したレーザ光Ｌ１は、反射面Ｓ１〜Ｓ４のいずれかで反射され、走査光Ｌ２として、走査対象領域Ｒ０内の高さの異なる４つの領域Ｆ１〜Ｆ４のいずれかに向けて照射（投光）される。

図４Ａ〜Ｄは、ポリゴンミラー１２Ａの反射面Ｓ１〜Ｓ４の各々と回動軸ＲＡとのなす角度、及び各反射面で反射されたレーザ光Ｌ１が走査光Ｌ２として出射される方向を模式的に示す図である。

反射面Ｓ１は、回動軸ＲＡとのなす角θ１が、他の反射面（Ｓ２、Ｓ３及びＳ４）と回動軸ＲＡとのなす角と比べて小さくなるように形成されている。ポリゴンミラー１２Ａは回動軸ＲＡの軸方向が鉛直方向となるように配置されているため、反射面Ｓ１に入射した光は、他の反射面に入射した場合よりも低い方向に反射される。このため、図４Ａに示すように、反射面Ｓ１によって反射されたレーザ光Ｌ１は、走査光Ｌ２として、走査対象領域Ｒ０の領域Ｆ１〜Ｆ４のうち、最も高さの低い領域である領域Ｆ１に向けて照射される。

反射面Ｓ２は、反射面Ｓ２は、回動軸ＲＡとのなす角θ２が、反射面Ｓ１と回動軸ＲＡとのなす角θ１よりも大きく、反射面Ｓ１以外の他の反射面（Ｓ３及びＳ４）と回動軸ＲＡとのなす角よりも小さくなるように形成されている。従って、図４Ｂに示すように、反射面Ｓ２によって反射されたレーザ光Ｌ１は、走査光Ｌ２として、領域Ｆ１よりも高く領域Ｆ３及びＦ４よりも低い領域である領域Ｆ２に向けて照射される。

反射面Ｓ３は、回動軸ＲＡとのなす角θ３が、反射面Ｓ１と回動軸ＲＡとのなす角θ１及び反射面Ｓ２と回動軸ＲＡとのなす角θ２よりも大きく、反射面Ｓ４と回動軸ＲＡとのなす角よりも小さくなるように形成されている。従って、図４Ｃに示すように、反射面Ｓ３によって反射されたレーザ光Ｌ１は、走査光Ｌ２として、領域Ｆ１及びＦ２よりも高く領域Ｆ４よりも低い領域である領域Ｆ３に向けて照射される。

反射面Ｓ４は、回動軸ＲＡとのなす角θ４が、反射面Ｓ１と回動軸ＲＡとのなす角θ１、反射面Ｓ２と回動軸ＲＡとのなす角θ２及び反射面Ｓ３と回動軸ＲＡとのなす角θ３よりも大きくなるように形成されている。従って、図４Ｄに示すように、反射面Ｓ４によって反射されたレーザ光Ｌ１は、走査光Ｌ２として、領域Ｆ１〜Ｆ４のうち最も高い領域である領域Ｆ４に向けて照射される。

また、本実施例のポリゴンミラー１２Ａは、入射光に対する反射面Ｓ１の反射率が他の反射面Ｓ２〜Ｓ４の反射率よりも低い反射率となるように構成されている。

図５Ａは、ポリゴンミラー１２Ａの反射面の例を示す図である。反射面Ｓ１の表面には、低反射率の金属膜又は誘電体多層膜からなる低反射膜ＬＦ１が形成されている。これにより、反射面Ｓ１は、反射面Ｓ２、Ｓ３及びＳ４よりも低い反射率を有する。

また、反射面Ｓ１だけではなく、他の反射面も異なる反射率を有するように構成されていてもよい。図５Ｂは、このようなポリゴンミラー１２Ａの反射面の例を示す図である。反射面Ｓ２の表面には、例えば反射面Ｓ１の表面に形成された低反射膜ＬＦ１よりも高い反射率を有する低反射膜ＬＦ２が形成されている。これにより、反射面Ｓ２は、反射面Ｓ１の反射率よりも高く、反射面Ｓ３及びＳ４の反射率よりも低い反射率を有する。

図５Ａ又は図５Ｂのようなポリゴンミラー１２Ａの構成によれば、反射面Ｓ１で反射された光は、反射面Ｓ２、Ｓ３及びＳ４で反射された光よりも低い強度の光となる。図４Ａ及び図４Ｂに示したように、光源１１Ａから出射されて反射面Ｓ１で反射されたレーザ光Ｌ１は、走査光Ｌ２として、走査対象領域Ｒ０内の低い領域Ｆ１に向けて照射される。従って、領域Ｆ１には、他の領域Ｆ２〜Ｆ４と比べて低い強度の走査光Ｌ２が照射される。

また、対象物ＯＪＴによって反射されたレーザ光である戻り光Ｌ３は、ポリゴンミラー１２Ａの反射面Ｓ１〜Ｓ４で反射され、受光部１３Ａで受光される。その際、領域Ｆ１内の対象物ＯＪＴからの戻り光は、反射面Ｓ１で反射された後、受光部１３Ａで受光される。従って、領域Ｆ１からの戻り光は、反射率の低い反射面Ｓ１で反射されることにより、低い強度の戻り光として、受光部１３で受光される。

図６は、本実施例の測距装置１００を搭載する移動体ＶＨと、測距装置１００から照射される走査光Ｌ２との関係を示す模式図である。図中、反射面Ｓ１で反射されることにより出射された走査光Ｌ２（以下、反射面Ｓ１からの走査光Ｌ２と称する）をＬ２（Ｓ１）、反射面Ｓ３で反射されることにより出射された走査光Ｌ２（以下、反射面Ｓ３からの走査光Ｌ２と称する）をＬ２（Ｓ３）として示している。

図４Ａに示したように、反射面Ｓ１からの走査光Ｌ２は、走査対象領域Ｒ０内の低い領域Ｆ１に向けて照射される。このため、反射面Ｓ１からの走査光Ｌ２は、例えば移動体ＶＨが走行する路面で反射される。すなわち、反射面Ｓ１からの走査光Ｌ２は、反射面Ｓ３からの走査光Ｌ２が対象物ＯＪＴで反射されるのと比べて、短い距離で反射されることになる。従って、本実施例とは異なり、仮に反射面Ｓ１が他の反射面Ｓ２〜Ｓ４と同じ反射率を有していた場合、反射面Ｓ１で反射されて出射され、移動体ＶＨが走行する路面で反射されたレーザ光である戻り光は高い強度の光となり、受光部１３Ａの受光素子を飽和させてしまう。

これに対し、本実施例の測距装置１００では、反射面Ｓ１の反射率が、反射面Ｓ２〜Ｓ４の反射面よりも低い反射率を有するように構成されている。従って、移動体ＶＨが走行する路面等、短い距離の対象物で反射された場合であっても戻り光の強度を低く抑えることができるため、受光素子の飽和を防止することが可能となる。

なお、ポリゴンミラー１２Ａの反射面Ｓ１〜Ｓ４の反射率に差異を設ける方法は、低反射率の金属膜や誘電体多層膜の形成に限られない。例えば、図７Ａ〜Ｃに示すように、反射面Ｓ１やＳ２の表面に凹凸構造を設けることにより、光の散乱や回折を利用して反射率に差異を設けてもよい。図７Ａに示すように、反射面Ｓ４の表面には凹凸構造が形成されていない。これに対し、図７Ｂに示すように、反射面Ｓ２の表面には凹凸構造ＵＳが形成されている。これにより、反射面Ｓ２に入射した光の散乱又は回折が生じるため、反射面Ｓ２の反射率は、反射面Ｓ４の反射率よりも低い反射率となる。また、図７Ｃに示すように、反射面Ｓ１の表面にはさらに多くの凹凸構造ＵＳが形成されており、反射面Ｓ１の反射率は、反射面Ｓ２の反射率よりもさらに低い反射率となる。

また、上記のように走査光Ｌ２の投光及び戻り光Ｌ３の受光に共通のポリゴンミラー１２Ａを用いるのではなく、投光用のポリゴンミラーと受光用のポリゴンミラーとを別個に設けてもよい。このような場合、受光用のポリゴンミラーとして、図８Ａ〜Ｃに示すように、反射面Ｓ１やＳ２の表面に、反射率の低い低反射領域ＬＡをランダムに形成することにより、反射率に差異を設けたポリゴンミラーを用いることができる。図８Ａに示すように、反射面Ｓ４の表面には低反射領域ＬＡが形成されていない。これに対し、図８Ｂに示すように、反射面Ｓ２の表面には低反射領域ＬＡがランダムに形成されており、面全体として、反射面Ｓ４よりも低い反射率となる。また、図８Ｃに示すように、反射面Ｓ１の表面にはさらに広い面積に亘って低反射領域ＬＡが形成されており、反射面Ｓ２よりもさらに低い反射率となる。

また、同様に受光用のポリゴンミラーとしては、図９Ａ〜Ｃに示すように、反射面Ｓ１やＳ２の中央部に低反射領域ＬＡを形成することにより、反射率に差異を設けたポリゴンミラーを用いることができる。図９Ａに示すように、反射面Ｓ４の表面には低反射領域ＬＡが形成されていない。これに対し、図９Ｂに示すように、反射面Ｓ２の中央部には低反射領域ＬＡが形成されており、面全体として、反射面Ｓ４よりも低い反射率となる。また、図９Ｃに示すように、反射面Ｓ１の中央部にはさらに面積の広い低反射領域ＬＡが形成されており、反射面Ｓ２よりもさらに低い反射率となる。

なお、図８Ｂ及び図８Ｃに示したようなランダムに低反射領域ＬＡが形成された反射面を有するポリゴンミラーを、走査光Ｌ２の投光及び戻り光Ｌ３の受光に共通に用いたい場合には、図１０Ａに示すように、反射面に例えば帯状の投光用領域ＥＡを設けることにより実現することが可能である。かかる構成によれば、走査光Ｌ２を投光するときには投光用領域ＥＡを用いて一定の反射率で走査光Ｌ２の照射を行い、戻り光Ｌ３を受光するときには面全体としての平均の反射率を下げた状態で戻り光Ｌ３を反射させることが可能となる。同様に、図９Ｂ及び図９Ｃに示したような中央部に低反射領域ＬＡが形成された反射面を有するポリゴンミラーを走査光Ｌ２の投光及び戻り光Ｌ３の受光に共通して用いたい場合にも、図１０Ｂに示すように、反射面に投光用領域ＥＡを設けることにより実現することが可能である。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例の測距装置では、戻り光Ｌ３の受光に用いる受光用のポリゴンミラーが、走査光Ｌ２の投光に用いるポリゴンミラーとは別個に設けられている。

図１１Ａは、本実施例の受光用ポリゴンミラー２２Ａの例を示す図である。受光用ポリゴンミラー２２Ａは、実施例１のポリゴンミラー１２Ａと同様、回動軸ＲＡとのなす角がそれぞれ異なる反射面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４を有する。反射面Ｓ１〜Ｓ４の回動軸ＲＡとのなす角についても、実施例１のポリゴンミラー１２Ａと同様に構成されている。

反射面Ｓ１には、中央領域ＣＡと、中央領域ＣＡを囲む周辺領域ＳＡとが設けられている。中央領域ＣＡは、単位面積当たりの反射率が反射面Ｓ２、Ｓ３及びＳ４と同等となるように構成されている。一方、周辺領域ＳＡには、低反射率の金属膜又は誘電体多層膜からなる低反射領域が形成されている。これにより、反射面Ｓ１は、面全体の平均の反射率として、反射面Ｓ２、Ｓ３及びＳ４よりも低い反射率を有する。

また、反射面Ｓ１だけではなく、同様の方法により他の反射面も異なる反射率を有するように構成されていてもよい。図１１Ｂは、このような受光用ポリゴンミラー２２Ａの反射面の例を示す図である。反射面Ｓ２には、反射面Ｓ１の中央領域ＣＡよりも小さい面積の中央領域ＣＡが設けられ、反射面Ｓ１の周辺領域ＳＡよりも大きい面積の周辺領域ＳＡが設けられている。これにより、反射面Ｓ２は、面全体の平均の反射率として、反射面Ｓ１の反射率よりも高く、反射面Ｓ３及びＳ４の反射率よりも低い反射率を有する。

図１１Ａ又は図１１Ｂのような受光用ポリゴンミラー２２Ａの構成によれば、反射面Ｓ１で反射された光は、反射面Ｓ２〜Ｓ４で反射された光よりも低い強度の光となる。実施例１と同様、領域Ｆ１内の対象物ＯＪＴからの戻り光は、反射面Ｓ１で反射された後、受光部１３Ａで受光される。従って、領域Ｆ１からの戻り光は、反射率の低い反射面Ｓ１で反射されることにより、反射面Ｓ２〜Ｓ４で反射された戻り光（すなわち、領域Ｆ２〜Ｆ４からの戻り光）よりも低い強度の戻り光として、受光部１３で受光される。これにより、移動体ＶＨが走行する路面等、短い距離の対象物でレーザ光が反射された場合であっても戻り光の強度を低く抑えることができるため、受光素子の飽和を防止することが可能となる。

また、本実施例の受光用ポリゴンミラー２２Ａでは、反射面Ｓ１の中央領域ＣＡでは単位面積当たりの反射率が比較的高く、周辺領域ＳＡが低反射領域となっている。これにより、反射面Ｓ１で反射した光の光量を他の反射面Ｓ２〜Ｓ４で反射した光よりも光量よりも小さくすることができるとともに、反射面Ｓ１で反射した光の外縁（すなわち、光の進行方向に垂直な方向の径）を他の反射面Ｓ２〜Ｓ４で反射した光の外縁よりも小さくすることができる。

受光用ポリゴンミラー２２Ａと受光部１３Ａとの間には、戻り光を集光して受光部１３Ａに導くための集光レンズ（図示せず）が設けられている。この集光レンズの開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）や集光レンズと受光部１３Ａとの間の距離は、無限遠とみなすことができる距離に合わせて設定されている。このため、近距離からの光は、集光レンズの球面収差の影響により、十分に集光しない状態で受光素子により受光されることになる。

しかし、本実施例の受光用ポリゴンミラー２２Ａでは、近距離からの戻り光を反射することが想定される反射面Ｓ１において、光の外縁を小さくすることが可能であるため、近距離からの光を集光レンズによって十分に集光可能な状態にすることができる。従って、受光部１３Ａは、近距離からの戻り光を集光した状態で受光することが可能となる。

なお、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、中央領域ＣＡの単位面積当たりの反射率が反射面Ｓ４の単位面積当たりの反射率と同等である場合について説明したが、これらは異なっていてもよい。例えば、図１２Ａ〜Ｃに示すように、反射面Ｓ１及びＳ２の中央領域ＣＡに、周辺領域ＳＡの低反射領域ＬＡ１よりも反射率の大きい低反射領域ＬＡ２を形成してもよい。

また、図１３Ａ〜Ｃに示すように、反射面の中央部に低反射領域を設けることにより、反射された光の外縁の大きさに差異を設ける構成であってもよい。例えば、図１３Ａに示すように、反射面Ｓ３の中央部には低反射領域ＬＡが設けられている。反射面Ｓ４では、図１３Ａの破線部を外縁とする光が反射される。これに対し、図１３Ｂに示すように、反射面Ｓ２の中央部には、反射面Ｓ３の低反射領域Ｓ３よりも幅の小さい低反射領域ＬＡ１が設けられている。反射面Ｓ２の中央部を囲む周辺部には、低反射領域ＬＡ２が設けられている。これにより、反射面Ｓ２では、破線部よりも小さい外縁の光が反射される。また、図１３Ｃに示すように、反射面Ｓ１は、反射面Ｓ２の中央部の低反射領域ＬＡ１よりもさらに小さい中央部の領域を除いて、低反射領域ＬＡが設けられている。これにより、反射面Ｓ１では、反射面Ｓ２で反射される光の外縁よりもさらに小さい外縁の光が反射される。

なお、本発明の実施形態は、上記実施例で示したものに限られない。例えば、上記実施例１と実施例２とを組み合わせ、例えば投光用のポリゴンミラーを実施例１のように構成し、受光用のポリゴンミラーを実施例２のように構成してもよい。

また、上記実施例では、ポリゴンミラーが４つの反射面Ｓ１〜Ｓ４を有する場合について説明したが、反射面の数はこれに限られない。すなわち、ポリゴンミラーは、回動軸とのなす角がそれぞれ異なり且つ少なくとも１つの反射面が他の反射面よりも低い反射率である複数の反射面を有していればよい。

また、上記実施例で説明した一連の処理は、例えばＲＯＭなどの記録媒体に格納されたプログラムに従ったコンピュータ処理により行うことができる。

１００ 測距装置
１１ 光源部
１１Ａ 光源
１１Ｂ 光源駆動回路
１２ 光走査部
１２Ａ ポリゴンミラー
１２Ｂ ミラー駆動部
１３ 測距部
１３Ａ 受光部
１３Ｂ 距離算出部
１４ 制御部

Claims (19)

1. 光を出射する光源と、
   回動軸周りに回動し、前記光が入射し且つ前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有する反射素子と、
   を有し、
   前記複数の面のうち、１の面が前記光に対して他の面よりも低い反射率を有することを特徴とする投光装置。
2. 前記１の面で反射された前記光の進行方向と鉛直方向とのなす角が、前記他の面で反射された前記光の進行方向と鉛直方向とのなす角よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の投光装置。
3. 前記複数の面の各々は、前記回動軸とのなす角に応じた反射率を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の投光装置。
4. 回動軸周りに回動し、光が入射し且つ前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有する反射素子と、
   前記複数の面によって反射された前記光を受光する受光素子と、
   を有し、
   前記複数の面のうち、１の面が前記光に対して他の面よりも低い反射率を有することを特徴とする受光装置。
5. 前記１の面は、第１の領域と、前記第１の領域よりも低い反射率を有する第２の領域と、を有することを特徴とする請求項４に記載の受光装置。
6. 前記複数の面の各々は、第１の領域と、前記第１の領域よりも低い反射率を有する第２の領域と、を有し、
   前記１の面の前記第１の領域は、前記他の面の前記第１の領域よりも面積が小さいことを特徴とする請求項４に記載の受光装置。
7. 前記第２の領域は、前記第１の領域の周囲に配されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の受光装置。
8. 前記複数の面の各々は、前記回動軸とのなす角に応じた反射率を有することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１に記載の受光装置。
9. 所定領域に向けて出射光を出射し、前記所定領域内の対象物によって反射された前記出射光を戻り光として受光する投受光装置であって、
   前記出射光を出射する光源と、
   回動軸周りに回動し、前記出射光を反射させて前記所定領域に向けて出射し且つ前記戻り光を反射させる反射素子と、
   反射した前記戻り光を受光する受光素子と、
   を有し、
   前記反射素子は、前記出射光及び前記戻り光が入射し且つ前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、
   前記複数の面のうち、１の面が前記出射光及び前記戻り光に対して他の面よりも低い反射率を有することを特徴とする投受光装置。
10. 回動軸周りに回動し、
    光が入射し且つ前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、
    前記複数の面のうち、１の面が前記光に対して他の面よりも低い反射率を有することを特徴とする反射素子。
11. 光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、を有する投光装置が実行する投光方法であって、
    前記光源が、光を出射するステップと、
    前記反射素子が、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって前記光を反射させるステップと、
    を含むことを特徴とする投光方法。
12. 光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、を有する投光装置を制御するコンピュータに、
    前記光源を制御して、光を出射させるステップと、
    前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって前記光を反射させるステップと、
    を実行させることを特徴とするプログラム。
13. 光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、を有する投光装置を制御するコンピュータに、
    前記光源を制御して、光を出射させるステップと、
    前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって前記光を反射させるステップと、
    を実行させるプログラムを記録する記録媒体。
14. 回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、光を受光する受光素子と、を有する受光装置が実行する受光方法であって、
    前記反射素子が、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって光を反射させるステップと、
    前記受光素子が、前記複数の面によって反射された前記光を受光するステップと、
    を含むことを特徴とする受光方法。
15. 回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、光を受光する受光素子と、を有する受光装置を制御するコンピュータに、
    前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって光を反射させるステップと、
    前記受光素子を制御して、前記複数の面によって反射された前記光を受光させるステップと、
    を実行させることを特徴とするプログラム。
16. 回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、光を受光する受光素子と、を有する受光装置を制御するコンピュータに、
    前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記複数の面によって光を反射させるステップと、
    前記受光素子を制御して、前記複数の面によって反射された前記光を受光させるステップと、
    を実行させるプログラムを記録する記録媒体。
17. 光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、受光素子と、を有する投受光装置が実行する投受光方法であって、
    前記光源が、所定領域に向けて出射光を出射するステップと、
    前記反射素子が、前記回動軸周りに回動しつつ、前記出射光を反射させて前記所定領域に向けて出射するステップと、
    前記反射素子が、前記所定領域内の対象物によって反射された前記出射光である戻り光を反射させるステップと、
    前記受光素子が、反射した前記戻り光を受光するステップと、
    を含むことを特徴とする投受光方法。
18. 光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、受光素子と、を有する投受光装置を制御するコンピュータに、
    前記光源を制御して、所定領域に向けて出射光を出射させるステップと、
    前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記出射光を反射させて前記所定領域に向けて出射させるステップと、
    前記反射素子を制御して、前記所定領域内の対象物によって反射された前記出射光である戻り光を反射させるステップと、
    前記受光素子を制御して、反射した前記戻り光を受光させるステップと、
    を実行させることを特徴とするプログラム。
19. 光源と、回動軸周りに回動し、前記回動軸とのなす角がそれぞれ異なる複数の面を有し、前記複数の面のうち１の面が他の面よりも低い反射率を有する反射素子と、受光素子と、を有する投受光装置を制御するコンピュータに、
    前記光源を制御して、所定領域に向けて出射光を出射させるステップと、
    前記反射素子を制御して、前記回動軸周りに回動しつつ、前記出射光を反射させて前記所定領域に向けて出射させるステップと、
    前記反射素子を制御して、前記所定領域内の対象物によって反射された前記出射光である戻り光を反射させるステップと、
    前記受光素子を制御して、反射した前記戻り光を受光させるステップと、
    を実行させるプログラムを記録する記録媒体。

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