JP2021162475A - 走査装置、走査方法及び走査プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】歪みの少ない鮮明な測距画像を得られる走査装置、走査方法及び走査プログラムを提供する。【解決手段】走査装置１０は、１の方向に伸長したライン状の１又は複数の照射光を照射する照射部と、前記照射部による照射を制御する照射制御部と、前記照射光を第１の軸回りの方向に沿った走査方向に走査しかつ前記走査方向と垂直な方向にそれぞれオフセットした複数の領域の各々に照射する走査部と、を、含み、前記照射制御部は、前記照射光が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射されるように前記照射部を制御し、前記照射制御部は、前記照射光による前記複数の領域の走査において、前記複数の領域の各々が一度ずつ順次走査されることによる前記複数の領域の全体の走査が繰り返されるように前記照射部を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、光を走査する走査装置及び走査方法に関する。

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ＴＯＦ（Time Of Flight）法を用いた測距装置が知られている。

また、特許文献１には、ＴＯＦ法を用い且つ、照射する光の光走査を行うことで複数の対象物に対する測距を行い、２次元の距離分布を示す画像データ（以下、測距画像と称する）を生成する撮像システムが開示されている。

特開2018-124271号公報

例えば、測距装置及びそれを用いた撮像装置には、測距用のレーザ光を投光する投光部と、対象物によって反射された光を受光する受光部とが設けられている。また、投光部及び受光部の構成としては、例えば、投光部が所定の細長いビーム形状のレーザ光（以下、単にラインレーザ光と称する場合もある）を対象領域に走査させるように投光し、受光部が複数の受光素子によって対象物からの反射光を受光する構成が挙げられる。この場合、複数の対象領域（複数の対象物や当該対象物における複数の表面領域など）に対して一括して投受光を行うことができる。

しかしながら、さらに広範囲な対象領域に対して投受光を行うために、複数のラインレーザ光を垂直方向にオフセットさせて複数の対象領域に投受光するような場合には、複数の対象領域の各々を走査する際の時間差により、生成された測距画像が歪む可能性があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、複数のラインレーザ光で複数の対象領域を走査しても歪みの少ない鮮明な測距画像を得られる走査装置、走査方法及び走査プログラム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、１の方向に伸長したライン状の１又は複数の照射光を照射する照射部と、前記照射部による照射を制御する照射制御部と、前記照射光を第１の軸回りの方向に沿った走査方向に走査しかつ前記走査方向と垂直な方向にそれぞれオフセットした複数の領域の各々に照射する走査部と、を、含み、前記照射制御部は、前記照射光が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射されるように前記照射部を制御し、前記照射制御部は、前記照射光による前記複数の領域の走査において、前記複数の領域の各々が一度ずつ順次走査されることによる前記複数の領域の全体の走査が繰り返されるように前記照射部を制御することを特徴としている。

また、請求項７に記載の発明は、１又は複数の照射光を複数の領域に複数回の走査をする走査装置の走査方法であって、１の方向に伸長したライン状の１又は複数の照射光を照射して、前記照射光を第１の軸回りの方向に沿った走査方向に走査しかつ前記走査方向と垂直な方向にそれぞれオフセットした複数の領域の各々に照射する走査ステップを含み、前記走査ステップにおいて、前記照射光が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射し、前記走査ステップにおいて、前記照射光による前記複数の領域の走査において、前記複数の領域の各々が一度ずつ順次走査されることによる前記複数の領域の全体の走査が繰り返されるように前記１又は複数の照射光を照射することを特徴としている。

また、請求項８に記載の発明は、コンピュータによって実行される走査プログラムであって、前記コンピュータに、１の方向に伸長したライン状の１又は複数の照射光を照射して、前記照射光を第１の軸回りの方向に沿った走査方向に走査しかつ前記走査方向と垂直な方向にそれぞれオフセットした複数の領域の各々に照射する走査ステップを実行させ、前記走査ステップにおいて、前記照射光が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射し、前記走査ステップにおいて、前記照射光による前記複数の領域の走査において、前記複数の領域の各々が一度ずつ順次走査されることによる前記複数の領域の全体の走査が繰り返されるように前記１又は複数の照射光を照射することを特徴としている。

本実施例に係る走査装置の全体構成を示す図である。 本実施例に係る走査装置の走査領域の照射領域を示す図である。 本実施例に係る走査装置の走査領域の照射領域を示す図である。 自動車が走行中に走査装置から見た実際の風景を示す図である。 従来の走査方法によって生成された測距画像の比較例である。 本実施例に係る走査方法によって生成された測距画像の画像例ＲＩ２である。

以下に本発明の好適な実施例を詳細に説明する。尚、以下の各実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。

図１は、本実施例に係る走査装置１０の全体構成を示す図である。走査装置１０は、所定の領域（以下、走査領域と称する）である第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の光走査を行い、第１及び第２の走査領域内に存在する対象物ＯＢの測距画像を生成する走査装置である。図１を用いて、走査装置１０について説明する。尚、図１には、第１の走査領域Ｒ１、第２の走査領域Ｒ２及び対象物ＯＢを模式的に示している。尚、本実施例においては、２のラインレーザ光を射出する２の光源を有する場合について説明する。

まず、走査装置１０は、第１の射出光（以下、単に射出光と称する場合もある）を生成及び射出する光源１１Ａと、第１のパルス光と垂直方向にオフセットして配された第２の射出光（以下、単に射出光と称する場合もある）を生成及び射出する光源１１Ｂと、を含む照射部１１を有する。本実施例においては、光源１１Ａ及び１１Ｂは、射出光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、これをパルス状に断続的に出射する。また、光源１１Ａ及び１１Ｂは、例えば、射出光を垂直方向に連続するように光軸中心からオフセットされて配されている。また、光源１１Ａ及び１１Ｂは、例えば、水平方向に対して、射出光の光軸中心から各々所定の距離だけオフセットされて配されている。

走査装置１０は、照射部１１から射出される射出光の各々の断面形状を示す像を結像する結像光学系１２を有する。結像光学系１２は、例えば、コリメートレンズ１２Ａ及び１２Ｂを含む。また、本実施例においては、同形状のコリメートレンズ１２Ａ及び１２Ｂが光源１１Ａ及び１１Ｂのラインレーザ光の射出口に取り付けられている場合について説明する。また、光源１１Ａ及び１１Ｂの各々から射出され、コリメートレンズ１２Ａ及び１２Ｂに入射する射出光の各々は、例えば、各々が光軸中心からの垂直方向及び水平方向のオフセット量と同一のオフセット位置に入射される。

走査装置１０は、射出光を投光する投光光学系１５を有する。投光光学系１５は、例えば、射出光を集光及び整形して出射する少なくとも１つのレンズを含む。

走査装置１０は、走査部として、射出光を方向可変に偏向して投光する偏向素子１６を有する。偏向素子１６は、周期的な動作を行って射出光の偏向方向を周期的に変化させる。偏向素子１６は、射出光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１６によって偏向された射出光は、走査光としてそれぞれ第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２に向けて投光される。

本実施例においては、偏向素子１６は、揺動軸ＡＹの周りに揺動し、射出光を反射させる少なくとも１つの揺動ミラー１６Ａを有する。例えば、偏向素子１６は、１軸揺動式のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー又はガルバノミラーを含む。尚、本実施例においては、偏向素子１６は、揺動ミラー１６がＭＥＭＳミラーである場合について説明する。偏向素子１６は、揺動ミラー１６Ａが揺動しつつ射出光を反射させることで、走査光の投光方向を周期的に変化させる。

尚、第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２は、偏向素子１６を経た走査光の各々が投光される仮想の３次元空間である。図１においては、第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２の外縁を破線で模式的に示した。

本実施例においては、光源１１Ａ及び１１Ｂは、揺動ミラー１６Ａの揺動軸ＡＹの軸方向に沿って延びるライン状の断面形状を有するレーザ光を走査光として出射する。従って、例えば、第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２は、走査光の断面における長手方向に沿った高さ方向の方向範囲と、偏向素子１６による走査光の偏向方向の可変範囲に対応する方向である走査方向ＳＬに沿った幅方向の方向範囲と、走査光が所定の強度を維持できる距離方向の範囲である、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。

尚、偏向素子１６の揺動ミラー１６Ａに入射される射出光の位置は、例えば、揺動ミラー１６Ａの中心点に対し、射出光の各々が光軸中心からの垂直方向及び水平方向のオフセット量と同一のオフセット位置に入射される。従って、第１の走査領域Ｒ１と第２の走査領域Ｒ２の垂直方向は、光源１１Ａ及び１１Ｂから射出される射出光の位置関係に対応して垂直方向に連続するような範囲を有する。また、第１の走査領域Ｒ１と第２の走査領域Ｒ２の水平方向は、射出光の各々の光軸中心からのオフセット量に応じた走査領域のずれが生じる。

また、図１に示すように、第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２に対象物ＯＢ（すなわち走査光であるラインレーザ光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は、その一部が、反射光として、走査光とほぼ同一の光路を走査光とは反対の方向に向かって進み、偏向素子１６に戻って来る。

走査装置１０は、反射光の光路上、本実施例においては偏向素子１６と投光光学系１５との間の射出光及び反射光に共通の光路上に設けられ、反射光を偏向する偏向素子ＳＰを有する。例えば、偏向素子ＳＰは、射出光を透過させかつ反射光を反射させることで射出光及び反射光を分離する光分離素子であり、本実施例においてはビームスプリッタである。

また、本実施例においては、偏向素子１６は、動作することで射出光を方向可変に偏向する走査用の可動偏向素子である。一方、偏向素子ＳＰは、固定式の偏向素子である。

走査装置１０は、偏向素子ＳＰによって偏向された反射光を受光する受光光学系１７を有する。受光光学系１７は、反射光を集光しつつ整形する。受光光学系１７は、例えば、少なくとも１つのレンズを含む。

また、走査装置１０は、反射光の各々を受光する受光素子１８Ａ及び１８Ｂを含む受光部１８を有する。受光素子１８Ａ及び１８Ｂは、例えば、受光光学系１７によって集光された反射光のそれぞれの焦点位置に配置されている。例えば、受光素子１８Ａは、光源１１Ａから射出され対象物ＯＢで反射された反射光を検出し、受光素子１８Ｂは、光源１１Ｂから射出され対象物ＯＢで反射された反射光を検出する。また、受光素子１８Ａ及び１８Ｂの各々は、反射光に応じた電気信号を生成する検出素子を有する。

受光素子１８Ａ及び１８Ｂの各々は、当該電気信号を反射光の検出結果（受光結果）として生成する。すなわち、走査装置１０は、受光素子１８Ａによって生成された当該電気信号を第１の走査領域Ｒ１の走査結果として生成し、受光素子１８Ｂによって生成された当該電気信号を第２の走査領域Ｒ２の走査結果として生成する。

すなわち、光源１１Ａ及び１１Ｂから射出されたライン状のパルスレーザ光である射出光は、結像光学系１２及び投光光学系１５を介し偏向素子１６に入射され、当該偏向素子１６で偏向されて走査光として第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２に投光される。また、第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２に投光された走査光は、対象物ＯＢで反射されて反射光として当該射出光と同じ光路を経て偏向素子ＳＰに入射される。反射光は、偏向素子ＳＰで反射され、受光光学系１７を介して受光素子１８Ａ及び１８Ｂで受光される。

上記によれば、照射部１１は、各々がライン状の複数の照射光の各々を断続的に照射する複数の光源１１Ａ及び１１Ｂを有する。

走査装置１０は、照射部１１、偏向素子１６及び受光部１８の駆動及びその制御を行う制御部２０を有する。例えば、本実施例においては、制御部２０は、光源１１Ａ及び１１Ｂの各々の駆動及び制御をそれぞれ独立して行う照射制御部としての光源制御部２１を含む。また、制御部２０は、偏向素子１６、受光素子１８Ａ及び１８Ｂの各々の駆動をそれぞれ独立して行う。

また、制御部２０は、受光素子１８Ａ及び１８Ｂによる反射光の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２２を有する。本実施例においては、測距部２２は、当該電気信号から反射光を示すパルスを検出する。また、測距部２２は、走査光の投光タイミングと反射光の受光タイミングとの間の時間差に基づくＴＯＦ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２２は、第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２で測定した距離情報を示すデータの測距データを生成する。

また、制御部２０は、測距画像生成部として、測距部２２が生成した第１及び第２の測距データと揺動ミラー１６Ａの変異を示す情報とに基づいて、第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２の測距画像を生成する画像生成部２３を有する。本実施例においては、画像生成部２３は、測距部２２が生成した測距データと揺動ミラー１６Ａの変位とを示す情報とを対応付け、測距データの距離値を画素として示す第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２を含む全体の走査領域の２次元画像データである測距画像を生成する。

また、本実施例においては、走査装置１０は、揺動ミラー１６Ａの１回の走査において、第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２のどちらかの走査領域に走査光が照射されるように光源１１Ａ又は１１Ｂを制御する。すなわち、走査装置１０は、１の測距部２２に対し、２の光源及び２の受光素子を駆動するように構成される。従って、測距部２２は、揺動ミラー１６Ａの１回の走査において、受光素子１８Ａ又は１８Ｂのどちらかの受光結果に基づいて測距を行う。

また、本実施例の走査装置１０は、第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２の各々の走査方向ＳＬにおける走査光の照射を密にするために、第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２をそれぞれ複数回走査して各々１の測距データとする水平インターレース方式を採用している。

具体的には、第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２の各々において、走査方向ＳＬに沿って配列されかつ走査方向ＳＬと垂直な方向に沿って伸張しているストライプ状の複数の照射領域が規定される。この複数の照射領域の各々は、走査時に１のパルス光が照射される領域である。１回の走査では、走査領域の各々において、複数の照射領域のうちの一部の照射領域にのみパルス光が照射される。

第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２の各々において、それぞれが所定の間隔で並んでいる複数の照射領域からなる複数の照射領域群が規定される。走査装置１０は、揺動ミラー１６Ａの１回の走査において、第１の走査領域Ｒ１又は第２の走査領域Ｒ２のいずれかの１の照射領域群に走査光を照射するように光源１１Ａ及び１１Ｂを制御する。

すなわち、本実施例においては、走査装置１０は、走査光を第１の走査領域Ｒ１に第１の走査領域Ｒ１に含まれる照射領域群の数と同じ回数走査し、第２の走査領域Ｒ２に第２の走査領域Ｒ２に含まれる照射領域群の数と同じ回数走査して測距データ及び測距画像を生成する。

尚、本実施例においては、第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２の各々が４の照射領域群を有する場合について説明する。すなわち、本実施例においては、第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２でそれぞれ４回ずつ走査した、計８回の走査をもって測距データ及び測距画像を生成する。

図２及び図３は、本実施例に係る走査装置１０の走査領域の照射領域を示す図である。図２は、第１の走査領域Ｒ１の照射領域を上から見た図を示し、図３は、第２の走査領域Ｒ２の照射領域を上から見た図を示す。尚、前述の通り、本実施例においては第１及び第２の走査領域Ｒ１及びＲ２の各々が４の照射領域群を有する場合について説明する。

第１の走査領域Ｒ１は、第１の照射領域群に属する第１の照射領域Ｐ１１、第２の照射領域群に属する第２の照射領域Ｐ１２、第３の照射領域群に属する第３の照射領域Ｐ１３及び第４の照射領域群に属する第４の照射領域Ｐ１４を有する。また、照射領域Ｐ１１〜Ｐ１４は、例えば、走査方向ＳＬに対して走査開始位置から照射領域Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１１、・・・、Ｐ１４の順に並んでいる。また、照射領域Ｐ１１〜Ｐ１４の各々は、光源１１Ａが射出するパルス状の射出光の出射間隔に基づいて、走査方向ＳＬに対し等間隔（等角度間隔）を有するように並んでいる。また、照射領域Ｐ１１〜Ｐ１４の位置は、走査方向ＳＬの走査位置に対して固定されるように光源１１Ａが制御される。具体的には、例えば、揺動ミラー１６Ａの揺動速度から光源１１Ａが出射するパルス状の射出光の出射間隔を算出してもよいし、揺動ミラー１６Ａの変異位置を監視してその監視結果に基づいて光源１１Ａの射出光の出射を制御してもよい。

同様に、第２の走査領域Ｒ２は、第５の照射領域群に属する第５の照射領域Ｐ２１、第６の照射領域群に属する第６の照射領域Ｐ２２、第７の照射領域群に属する第７の照射領域Ｐ２３及び第８の照射領域群に属する第８の照射領域Ｐ２４を有する。また、照射領域Ｐ２１〜Ｐ２４は、例えば、走査方向ＳＬに対して走査開始位置から照射領域Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４、Ｐ２１、・・・、Ｐ２４の順に並んでいる。また、照射領域Ｐ２１〜Ｐ２４の各々は、光源１１Ｂが射出するパルス状の射出光の出射間隔に基づいて、走査方向ＳＬに対し等間隔（等角度間隔）を有するように並んでいる。また、照射領域Ｐ２１〜Ｐ２４の位置は、走査方向ＳＬの走査位置に対して固定されるように光源１１Ｂが制御される。具体的には、例えば、揺動ミラー１６Ａの揺動速度から光源１１Ｂが出射するパルス状の射出光の出射間隔を算出してもよいし、揺動ミラー１６Ａの変異位置を監視してその監視結果に基づいて光源１１Ｂの射出光の出射を制御してもよい。

前述の通り、走査装置１０は、揺動ミラー１６Ａの１回の走査において、光源１１Ａ又は１１Ｂから射出された走査光のいずれかが第１の走査領域Ｒ１又は第２の走査領域Ｒ２のいずれかの１の照射領域に照射されるように光源１１Ａ又は１１Ｂを制御する。具体的には、例えば、第１の走査領域Ｒ１の照射領域Ｐ１１に走査光が照射される場合、図２に示す通り、走査方向ＳＬの走査開始位置から順に第１の走査領域Ｒ１の照射領域Ｐ１１に走査光が照射され、その他の照射領域Ｐ１２〜Ｐ２４には照射されない。

また、Ｐ１１の走査光が対象物ＯＢによって反射された反射光を受光素子１８Ａが受光し、当該受光結果に基づいて測距部２２が照射領域Ｐ１１に対応する位置の測距データを生成する。

上記の処理を照射領域Ｐ１１〜Ｐ２４の全ての照射領域で実行し且つ、その各々の反射光が受光された受光結果に基づいて、測距部２２はそれぞれの照射領域に対応する位置の測距データを生成する。また、画像生成部２３は、当該各々の測距データに基づいて、それぞれ対応する位置の測距画像を生成し、それらを合成して走査領域全体を示す１の測距画像を生成する。

本実施例においては、走査光を照射する照射領域の順序を図２及び図３に示した順で照射する。例えば、ラスタスキャン方式のような従来の走査方法では、測距画像の上部から順に走査して測距画像を完成させる。すなわち、まず第１の走査領域Ｒ１の走査を完了させ、第１の走査領域Ｒ１の測距データ及び測距画像を生成させた後、第２の走査領域Ｒ２を走査して第２の走査領域Ｒ２の測距データ及び測距画像を生成させる方法である。具体的には、走査光を照射させる照射領域の順序は、照射領域Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４の順で光源１１Ａからの走査光を照射した後、照射領域Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４の順で光源１１Ｂからの走査光を照射する。

上記の走査方法では、第１の走査領域Ｒ１の走査を開始した時と第２の走査領域Ｒ２の走査を開始した時とでは時間差が生じる。自動車は、この間にも前方に走行しており、風景が大きく変化する可能性がある。

本実施例では、第１の走査領域Ｒ１の照射領域Ｐ１１を走査して測距画像を生成した後、第２の走査領域Ｒ２の照射領域Ｐ２１を走査して測距画像を生成する。すなわち、揺動ミラー１６Ａの１回の走査ごとに光源１１Ａ又は１１Ｂからの走査光を交互に照射するように光源１１Ａ及び１１Ｂを制御する。具体的には、走査光を照射領域Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ１４、Ｐ２４の順で走査して各々の測距画像を生成し、当該各々の測距画像を合成して走査領域全体を示す１の測距画像を生成する。

このように、第１の走査領域Ｒ１と第２の走査領域Ｒ２とを交互に走査することにより、第１の走査領域Ｒ１の測距画像と第２の走査領域Ｒ２の測距画像との間の時間差を少なくすることが可能となる。

図４〜６は、例えば、走査装置１０が自動車の前方の風景を走査光が走査して測距画像を生成するように取り付けられている場合に生成される測距画像を示す図である。本実施例においては、当該自動車が走行中に所定のタイミングで測距画像を生成する場合について説明する。

図４は、自動車が走行中に走査装置１０から見た実際の風景ＳＣを示す図である。また、図５は、従来の走査方法によって生成された測距画像の比較例ＲＩ１である。また、図６は、本実施例に係る走査方法によって生成された測距画像の画像例ＲＩ２である。

図５に示すように、従来の走査方法では、前述のように第１の走査領域Ｒ１の測距データ及び測距画像を生成させた後、第２の走査領域Ｒ２を走査して第２の走査領域Ｒ２の測距データ及び測距画像を生成させる。従って、生成された測距画像は、第１の走査領域Ｒ１の測距画像と第２の走査領域Ｒ２の測距画像との間で時間差による歪みが生じる。特に、第１の走査領域Ｒ１の測距画像の下端部と第２の走査領域Ｒ２の測距画像の上端部で連続性が取れなくなる。

本実施例の走査方法は、上記した従来の走査方法で生じた走査領域の走査の時間差による問題を防ぐために、前述の通り、例えば、走査光を照射領域Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ１４、Ｐ２４等の順で照射する。

このように、本実施例においては、揺動ミラー１６Ａの１回の走査ごとに走査光を第１の走査領域Ｒ１と第２の走査領域Ｒ２とに交互に照射することにより、第１の走査領域Ｒ１の測距画像と第２の走査領域Ｒ２の測距画像との間の時間差を少なくすることができ、歪みの少ない測距画像を生成することが可能となる。

尚、走査光を照射する照射領域の順序は、上記した順に限定されない。例えば、Ｐ１１、Ｐ２２、Ｐ１３、Ｐ２４、Ｐ２１、Ｐ１２、Ｐ２３、Ｐ１４等の順で走査光を照射してもよい。これにより、水平方向に並ぶ照射領域の時間差も軽減することが可能となる。

すなわち、本発明による走査装置１０は、１の方向に伸長したライン状の１又は複数の射出光を照射する光源１１Ａ及び１１Ｂと、光源１１Ａ及び１１Ｂによる照射を制御する光源制御部２１と、射出光を第１の軸回りの方向に沿った走査方向ＳＬに走査しかつ走査方向ＳＬと垂直な方向にそれぞれオフセットした第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の各々に照射する偏向素子１６と、を、含み、光源制御部２１は、走査光が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射されるように光源１１Ａ及び１１Ｂを制御し、光源制御部２１は、射出光による第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の走査において、第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の各々が一度ずつ順次走査されることによる第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の全体の走査が繰り返されるように光源１１Ａ及び１１Ｂを制御する。また、換言すれば、本発明による走査装置１０は、各々が１の方向に伸長したライン状の射出光を照射する光源１１Ａ及び１１Ｂと、光源１１Ａ及び１１Ｂによる射出光の各々の照射を制御する光源制御部２１と、射出光の各々を揺動軸ＡＹ回りの方向に沿った走査方向ＳＬに走査しかつ走査方向ＳＬと垂直な方向にそれぞれオフセットした第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の各々に照射する偏向素子１６と、を、含み、光源制御部２１は、走査光の各々が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射されるように光源１１Ａ及び１１Ｂを制御し、光源制御部２１は、走査光による第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の走査において、第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の各々が一度ずつ順次走査されることによる第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の全体の走査が繰り返されるように光源１１Ａ及び１１Ｂを制御する。

また、走査装置１０は、走査光の各々が対象物ＯＢによって反射された反射光の各々を受光する受光素子１８Ａ及び１８Ｂと、受光素子１８Ａ及び１８Ｂによる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２２と、測距部２２による測距結果に基づいて第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２全体の測距画像を生成する画像生成部２３と、を、さらに含む。

また、画像生成部２３は、第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の各々について走査光による複数回の走査による測距結果に基づいて１の測距画像を生成する。

また、本発明は、例えば制御部２０の動作に対応するステップを実行することで、走査装置１０の走査方法としても実施されることができる。すなわち、例えば、走査装置１０の走査方法は、１又は複数の照射光を第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２に複数回の走査をする走査装置１０の走査方法であって、１の方向に伸長したライン状の１又は複数の射出光を照射して、射出光を第１の軸回りの方向に沿った走査方向ＳＬに走査しかつ走査方向ＳＬと垂直な方向にそれぞれオフセットした第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の各々に照射する走査ステップを含み、走査ステップにおいて、射出光が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射し、走査ステップにおいて、走査光による第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の走査において、第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の各々が一度ずつ順次走査されることによる第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の全体の走査が繰り返されるように１又は複数の走査光を照射する。

また、本発明は、例えばコンピュータを制御部２０として機能させるプログラムとしても実施されることができる。すなわち、例えば、走査装置１０の走査プログラムは、コンピュータによって実行される走査プログラムであって、コンピュータに、１の方向に伸長したライン状の１又は複数の射出光を照射して、射出光を第１の軸回りの方向に沿った走査方向ＳＬに走査しかつ走査方向ＳＬと垂直な方向にそれぞれオフセットした第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の各々に照射する走査ステップを含み、走査ステップにおいて、射出光が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射し、走査ステップにおいて、走査光による第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の走査において、第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の各々が一度ずつ順次走査されることによる第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の全体の走査が繰り返されるように１又は複数の走査光を照射する。

また、本発明は、例えば上記した走査プログラムが記録された記録媒体としても実施されることができる。これによって、歪みの少ない測距画像を生成する走査装置１０の走査プログラム及び当該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。

尚、本実施例においては、垂直方向に連続するように射出光を射出する２の光源１１Ａ及び１１Ｂを有する走査装置１０について説明したが、走査装置１０に備える光源の数はこれに限定されない。具体的には、垂直方向に連続するように射出光を射出する複数の光源を備え、揺動ミラー１６Ａの１回の走査ごとに走査光の各々を照射する複数の走査領域に対して、射出光を射出する光源を順に変更すればよい。

また、複数の光源において、射出光を射出する順についても、垂直方向に上部から順に限定されない。例えば、複数の走査領域の中央付近から走査光の照射を開始してもよいし、複数の走査領域の走査光照射部分の上端と下端から中央に向かって交互に照射するようにしてもよい。また、予め複数の走査領域の各々の重要性を決めておき、重要性の高い走査領域から照射を開始するようにしてもよい。

また、複数の光源を備えることに限定されず、例えば、垂直方向に並んだ複数の発光セグメントを有する光源を用い、揺動ミラー１６Ａの１回の走査ごとに射出光を射出する領域の発光セグメントを発光させるように制御するようにしてもよい。

また、本実施例においては、走査装置１０がライン状のレーザ光を断続的に射出する光源１１Ａ及び１１Ｂを備える場合について説明した。しかし、ライン状のレーザ光を射出する方法はこれに限定されない。例えば、シリンドリカルレンズ又はフライアイレンズ等の光学系をさらに備え、点状の断面形状を有するレーザ光をライン状のレーザ光に成形するように射出してもよい。

また、本実施例においては、走査領域を水平方向に分割した第１の走査領域Ｒ１及び第２の走査領域Ｒ２の各々において、走査光を水平方向である走査方向ＳＬに走査する場合について説明したが、走査領域の分割方向及び走査方向はこれに限定されない。例えば、水平方向に伸長したライン状の走査光を、走査領域を垂直方向に分割した複数の走査領域の各々において垂直方向に走査するようにしてもよい。

また、本実施例においては、走査装置１０が１の測距画像を生成する場合について説明したが、生成されるのは画像に限定されない。例えば、１の測距画像を生成する処理を連続して繰り返し、測距動画を生成するとしてもよい。

また、複数の光源及び走査領域を走査して測距動画を生成する場合において、測距動画の全てのフレーム画像で全ての走査領域の測距画像を生成しなくてもよい。具体的には、複数の走査領域のうち重要性の高い走査領域においては全てのフレームで走査を行い、重要性の低い走査領域においては２フレームに１枚の測距画像を生成するようにしてもよい。これにより、測距動画のフレームレートを向上させることが可能となる。

また、本実施例においては、揺動ミラー１６Ａの走査方向ＳＬを１の方向で走査させる場合について説明したが、走査方向はこれに限定されない。具体的には、例えば、複数の走査領域の上から奇数段を揺動ミラー１６Ａの往路（走査方向ＳＬに相当）で走査を行い、上から偶数段を揺動ミラー１６Ａの復路（走査方向ＳＬの逆方向に相当）で走査を行ってもよい。これにより、揺動ミラー１６Ａの往復の揺動で投受光を行うことが可能となり、生成される測距画像の複数の走査領域の間で生じる時間差をより小さくすることが可能となる。

また、本実施例においては、１の照射領域に対して走査光を１回照射して測距画像を生成する場合について説明したが、１の照射領域に対する走査光の照射回数はこれに限定されない。例えば、１の照射領域に対して、走査光を複数回照射し反射された反射光の受光結果、すなわち受光部１８の各々の検出信号を積算するようにしてもよい。これにより、より鮮明な測距画像を生成することが可能となる。

また、本実施例においては、複数の光源からの出射光を偏向素子１６のＭＥＭＳミラーである揺動ミラー１６Ａが反射させて複数の走査領域に走査光を走査する場合について説明した。しかし、複数の走査領域に走査光を走査させる方法はこれに限定されない。

例えば、複数の光源と揺動ミラー１６Ａの代わりに、１の光源と回動ミラーとを用いてもよい。回動ミラーは、例えば、多面ミラーであって、光源と各々のミラー面の組み合わせごとにそれぞれ異なる領域に走査光を照射するポリゴンミラーであってもよい。具体的には、回動ミラーは、互いに異なる反射角を有する複数の反射面を備えた多角形体であって、当該回動ミラーの回転運動によって複数の照射領域に走査光を照射する。尚、回動ミラーを用いる場合においても、走査装置は複数の光源を備えていてもよい。

１０ 走査装置
１１ 光源
１２ 結像光学系
１５ 投光光学系
１６ 偏向素子
１７ 受光光学系
１８ 受光部
２０ 制御部
２１ 光源制御部
２２ 測距部
２３ 画像生成部

Claims (9)

1. １の方向に伸長したライン状の１又は複数の照射光を照射する照射部と、
   前記照射部による照射を制御する照射制御部と、
   前記照射光を第１の軸回りの方向に沿った走査方向に走査しかつ前記走査方向と垂直な方向にそれぞれオフセットした複数の領域の各々に照射する走査部と、
   を、含み、
   前記照射制御部は、前記照射光が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射されるように前記照射部を制御し、
   前記照射制御部は、前記照射光による前記複数の領域の走査において、前記複数の領域の各々が一度ずつ順次走査されることによる前記複数の領域の全体の走査が繰り返されるように前記照射部を制御することを特徴とする走査装置。
2. 請求項１に記載の走査装置であって、
   各々が１の方向に伸長したライン状の複数の照射光を照射する照射部と、
   前記照射部による前記複数の照射光の各々の照射を制御する照射制御部と、
   前記複数の照射光の各々を第１の軸回りの方向に沿った走査方向に走査しかつ前記走査方向と垂直な方向にそれぞれオフセットした複数の領域の各々に照射する走査部と、
   を、含み、
   前記照射制御部は、前記複数の照射光の各々が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射されるように前記照射部を制御し、
   前記照射制御部は、前記複数の照射光による前記複数の領域の走査において、前記複数の領域の各々が一度ずつ順次走査されることによる前記複数の領域の全体の走査が繰り返されるように前記照射部を制御することを特徴とする走査装置。
3. 前記照射部は、各々が前記ライン状の複数の照射光の各々を断続的に照射する複数のラインレーザ光源を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の走査装置。
4. 前記走査装置は、
   前記複数の照射光の各々が対象物によって反射された複数の反射光の各々を受光する受光部と、
   前記受光部による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、
   前記測距部による測距結果に基づいて前記複数の領域全体の測距画像を生成する測距画像生成部と、
   を、さらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の走査装置。
5. 前記画像生成部は、前記複数の領域の各々について前記複数の照射光による複数回の走査による前記測距結果に基づいて１の画像を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の走査装置。
6. 前記照射部は、ライン状の照射光を照射し、
   前記走査部は、多面ミラーであって、それぞれの面は前記複数の領域のそれぞれ異なる領域に前記照射光を照射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の走査装置。
7. １又は複数の照射光を複数の領域に複数回の走査をする走査装置の走査方法であって、
   １の方向に伸長したライン状の１又は複数の照射光を照射して、前記照射光を第１の軸回りの方向に沿った走査方向に走査しかつ前記走査方向と垂直な方向にそれぞれオフセットした複数の領域の各々に照射する走査ステップを含み、
   前記走査ステップにおいて、前記照射光が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射し、
   前記走査ステップにおいて、前記照射光による前記複数の領域の走査において、前記複数の領域の各々が一度ずつ順次走査されることによる前記複数の領域の全体の走査が繰り返されるように前記１又は複数の照射光を照射することを特徴とする走査方法。
8. コンピュータによって実行される走査プログラムであって、前記コンピュータに、
   １の方向に伸長したライン状の１又は複数の照射光を照射して、前記照射光を第１の軸回りの方向に沿った走査方向に走査しかつ前記走査方向と垂直な方向にそれぞれオフセットした複数の領域の各々に照射する走査ステップを実行させ、
   前記走査ステップにおいて、前記照射光が複数回の走査の各々の間で互いに異なる領域に照射し、
   前記走査ステップにおいて、前記照射光による前記複数の領域の走査において、前記複数の領域の各々が一度ずつ順次走査されることによる前記複数の領域の全体の走査が繰り返されるように前記１又は複数の照射光を照射することを特徴とする走査プログラム。
9. 請求項８に記載の走査プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータが読取可能な記録媒体。

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