JP2022143489A - 電磁波検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の検出器が共用する光学系にそれぞれの検出器に適した光学特性を設ける。【解決手段】電磁波検出装置１０は第１の検出部１３と第２の検出部１４と第１の絞り１５と第２の絞り１６と制御部１８とを有する。第１の検出部１３は入射部１２から入射する反射波を検出する。第２の検出部１４は入射部１２から入射する電磁波を検出する。第２の絞り１６は第２の領域及び第３の領域を有する。第２の領域は第１の領域よりも小さい。第３の領域は第２の領域の周囲に位置する。第３の領域は第２の検出部１４に進行する電磁波を透過させない。制御部１８は第１の検出部１３による電磁波の検出に基づき空間に関する第１の空間情報を取得する。制御部１８は第２の検出部１４による電磁波の検出に基づき空間に関する第２の空間情報を取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁波検出装置に関するものである。

近年、電磁波を検出する複数の検出器による検出結果から周囲に関する情報を得る装置が開発されている。例えば、画像中の物体の位置を、対象に照射する電磁波の反射波を用いて測定する装置が知られている。（特許文献１参照）。

特開２０１８－２００９２７号公報

複数の検出器に電磁波を導く光学系を共有化した構成において、明るさ等の光学系に対する特性がそれぞれの検出器に適するように設計及び製造することは難しかった。

従って、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、複数の検出器が共用する光学系に、それぞれの検出器に適した光学特性を備わせることにある。

上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による電磁波検出装置は、
電磁波を空間へ放射する照射部と、
前記照射部が放射した電磁波が対象で反射した反射波を含む電磁波が入射する入射部と、
前記入射部から入射する反射波を検出する第１の検出部と、
前記入射部から入射する電磁波を検出する第２の検出部と、
前記第１の検出部及び前記第２の検出部へ進行する電磁波を通過させる第１の領域を有する第１の絞りと、
前記第１の検出部及び前記第２の検出部へ進行する電磁波を通過させ且つ前記第１の領域よりも小さい第２の領域と、該第２の領域の周囲に前記第２の検出部へ進行する電磁波を透過させない第３の領域とを有する第２の絞りと、
前記第１の絞り及び前記第２の絞りを通過した電磁波のうち、前記反射波を含む第１の部分を前記第１の検出部へ導き、該第１の部分を除く第２の部分を前記第２の検出部へ導く光学系と、
前記第１の検出部による電磁波の検出に基づき前記空間に関する第１の空間情報を取得し、前記第２の検出部による電磁波の検出部に基づき前記空間に関する第２の空間情報を取得する制御部と、を備え、
前記第１の空間情報の解像度は、前記第２の空間情報の解像度より低い。

上述したように本開示の解決手段を装置、及びシステムとして説明してきたが、本開示は、これらを含む態様としても実現し得るものであり、また、これらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

上記のように構成された本開示係る電磁波検出装によれば、複数の検出器が共用する光学系に、それぞれの検出器に適した光学特性が備わる。

本実施形態に係る電磁波検出装置の概略構成を示す構成図である。 図１の照射部、入射部、及び第１の絞りの配置を入射部の光軸方向から見た配置図である。 図１の第２の絞りの、第１の絞りと比較した正面図である。 図１の電磁波検出装置の切替部における切替素子の第１の状態と第２の状態における電磁波の進行方向を説明するための、電磁波検出装置の部分状態図である。 図１の照射部、第１検出部、及び制御部が構成する測距センサによる測距の原理を説明するための電磁波の放射の時期と検出の時期を示すタイミングチャートである。 図１の電磁波検出装置を搭載する移動体の側面図である 図１の制御部が実行する開口調整処理を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る電磁波検出装置の変形例の概略構成を示す部分構成図である。

以下、本開示を適用した電磁波検出装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本開示の一実施形態に係る電磁波検出装置１０は、照射部１１、入射部１２、第１の検出部１３、第２の検出部１４、第１の絞り１５、第２の絞り１６、光学系１７、及び制御部１８を含んで構成される。

以後の図において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号又は通信される情報の流れを示す。破線が示す通信は有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。また、各機能ブロックから突出する実線は、ビーム状の電磁波を示す。

照射部１１は、電磁波を空間へ放射する。照射部１１は、空間内の複数の異なる方向に電磁波を放射することにより、空間内の対象ｏｂに照射される電磁波の照射位置を変更してよい。照射部１１は、放射する電磁波により対象ｏｂを走査してよい。本実施形態において、照射部１１は、後述する第１の検出部１３と協同して、走査型の測距センサを構成してよい。照射部１１は、一次元方向又は二次元方向に対象ｏｂを走査してよい。本実施形態においては、照射部１１は、二次元方向に対象ｏｂを走査する。

照射部１１は、電磁波の放射領域の少なくとも一部が、電磁波検出装置１０における電磁波の検出範囲に含まれるように、構成されている。更に具体的には、照射部１１は、放射された電磁波の照射領域の少なくとも一部が、第１の検出部１３における検出範囲に含まれるように、構成されている。したがって、放射される電磁波の対象ｏｂにおける反射波の少なくとも一部は、第１の検出部１３により検出され得る。

照射部１１は、具体的には、光源部１９及び反射部２０を含んでよい。

光源部１９は、赤外線、可視光線、紫外線、及び電波の少なくともいずれかを放射してよい。本実施形態において、光源部１９は、赤外線を放射する。光源部１９は、幅の細い、例えば０．５°のビーム状の電磁波を放射してよい。また、光源部１９は電磁波をパルス状に放射してよい。光源部１９は、後述する制御部１８の制御に基づいて、電磁波の放射及び停止を切替えてよい。光源部１９は、例えば、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）及びＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等を含む。

反射部２０は、光源部１９から放射された電磁波を、向きを変えながら反射することにより、光源部１９が放射する電磁波を空間内の複数の異なる方向に放射させてよい。反射部２０は、後述する制御部１８の制御に基づいて、電磁波を反射する向きを変えてよい。反射部２０は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー、ポリゴンミラー、及びガルバノミラー等を含む。

照射部１１は、入射部１２を介さずに、電磁波を空間内に放射してよい。又は、照射部１１は、例えば、入射部１２の像側にミラー等を設けて、入射部１２を介して電磁波を空間内に放射してもよい。

入射部１２には、空間からの電磁波が入射する。空間からの電磁波は、照射部１１が放射した電磁波が空間内の対象ｏｂで反射した反射波を含み得る。入射部１２は、例えば、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含み、被写体となる対象ｏｂの像を結像させてよい。

第１の検出部１３は、入射部１２から入射する反射波、言換えると、入射部１２に入射した電磁波に含まれる、照射部１１が放射した電磁波の空間内の対象ｏｂで反射した反射波を検出する。第１の検出部１３は、赤外線、可視光線、紫外線、及び電波の少なくともいずれかの電磁波を検出してよい。第１の検出部１３は、照射部１１が放射する電磁波と同じ帯域の電磁波を検出してよい。第１の検出部１３は、物体からの反射波を検出したことを示す検出情報を信号として制御部１８に送信してよい。

第１の検出部１３は、更に具体的には、測距センサを構成する素子を含む。例えば、第１の検出部１３は、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）、ＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）及び測距イメージセンサ等の単一の素子を含む。また、第１の検出部１３は、ＡＰＤアレイ、ＰＤアレイ、測距イメージングアレイ、及び測距イメージセンサ等の素子アレイを含むものであってもよい。

第１の検出部１３には、後述するように、光学系１７を介して、反射波が入射する。第１の検出部１３は、入射部１２から所定の位置をおいて離れた対象ｏｂの像の、光学系１７を介した入射部１２による結像位置近傍に設けられてよい。又は、第１の検出部１３は、後述するように、入射部１２を経由して進行する電磁波の経路に設けられるレンズ、ミラー等の結像素子の結像位置近傍に設けられてよい。

第２の検出部１４は、入射部１２から入射する電磁波を検出する。第２の検出部１４には、後述するように、光学系１７を介して、電磁波が入射する。第２の検出部１４は、入射部１２から所定の位置をおいて離れた対象ｏｂの像の、光学系１７を介した入射部１２による結像位置近傍又は結像位置に設けられてよい。

第２の検出部１４は、素子アレイを含んでよい。例えば、第２の検出部１４は、イメージセンサ又はイメージングアレイ等の撮像素子を含み、検出面において結像した電磁波による像を撮像して、撮像した対象ｏｂに相当する画像情報を生成してよい。第２の検出部１４は、更に具体的には、可視光の像を撮像してよい。第２の検出部１４は、生成した画像情報を信号として制御部１８に送信してよい。

第２の検出部１４は、赤外線、紫外線、及び電波の像等、可視光以外の像を撮像してもよい。第２の検出部１４は、測距センサを含んでいてもよい。第２の検出部１４が測距センサを含む構成において、電磁波検出装置１０は、第２の検出部１４により画像状の距離情報を取得し得る。また、第２の検出部１４は、サーモセンサ等を含んでいてもよい。第２の検出部１４がサーモセンサを含む構成において、電磁波検出装置１０は、第２の検出部１４により画像状の温度情報を取得し得る。

第１の絞り１５は、第１の検出部１３及び第２の検出部１４へ進行する電磁波を通過させる第１の領域を有する。第１の絞り１５は、第１の領域外において第１の検出部１３及び第２の検出部１４への電磁波の進行を妨げることにより、通過する電磁波の量を調節してよい。

第１の絞り１５における第１の領域の形状は、例えば、円形、楕円形、角丸四角形等の任意の形状であってよい。図２に示すように、第１の領域ａ１は、入射部１２に対する照射部１１の配置方向に対して交差する方向に長径であってよい。さらに具体的には、第１の領域ａ１は、当該配置方向に対して直交する方向に長径であってよい。

第１の絞り１５の第１の領域ａ１は、例えば、可視光及び照射部１１が放射する電磁波が物体で反射した反射波等のように、第１の検出部１３及び第２の検出部１４へ進行する電磁波を透過可能な波長フィルタであってよい。又は、第１の絞り１５は、開口量が可変、言換えると、第１の絞り１５の第１の領域ａ１の大きさが可変な可変絞りであってよい。第１の絞り１５が可変絞りである構成において、第１の絞り１５は、後述する制御部１８の制御に基づいて、開口量を調整してよい。第１の絞り１５における第１の領域ａ１以外の領域ａ４は、電磁波を通過させない領域であってよい。第１の領域ａ１を通過する電磁波以外の電磁波は、第１の絞り１５によって遮断されてよい。

第１の絞り１５は、入射部１２に入射する電磁波が進行する経路上の任意の位置に配置されてよい。例えば、第１の絞り１５は、入射部１２より物体側、入射部１２が複数の光学素子により構成される構成においては入射部１２内、又は入射部１２より像側に配置されてよい。第１の絞り１５は、第１の領域ａ１の形状によらず、第１の領域ａ１の重心が入射部１２の光軸に一致するように、配置されてよい。

図３に示すように、第２の絞り１６は、第２の領域ａ２及び第２の領域ａ２の周囲に第３の領域ａ３を有する。

第２の領域ａ２は、第１の検出部１３及び第２の検出部１４へ進行する電磁波を通過させる。第２の領域ａ２は、第１の領域ａ１より小さい。より具体的には、第１の絞り１５が楕円形又は長方形等の長径と短径を有する形状において、第１の領域ａ１の短径は第２の領域ａ２の経以上の長さであってよい。第２の絞り１６における第２の領域ａ２の形状は、例えば、円形、楕円形、角丸四角形等の任意の形状であってよい。

第３の領域ａ３は、第２の検出部１４へ進行する電磁波を通過させない。第３の領域ａ３は、第１の検出部１３へ進行する電磁波を通過させてよい。第３の領域ａ３は、例えば、可視光帯域の電磁波を通過させず、照射部１１が放射する赤外帯域の電磁波が物体で反射した反射波を通過させる。第３の領域ａ３の面積は第１の領域ａ１の面積よりも大きくてよい。

第２の絞り１６は、第３の領域ａ３において第２の検出部１４への電磁波の進行を妨げることにより、通過する電磁波の量を調節してよい。

第２の絞り１６の第２の領域ａ２は、例えば、可視光及び照射部１１が放射する電磁波が物体で反射した反射波等のように、第１の検出部１３及び第２の検出部１４へ進行する電磁波を透過可能な波長フィルタであってよい。第２の絞り１６の第３の領域ａ３は、例えば、可視光等のように第２の検出部１４へ進行する電磁波の透過を遮断し、例えば、照射部１１が放射する電磁波が物体で反射した反射波等のように第１の検出部１３へ進行する、例えば赤外帯域の電磁波を透過可能な波長フィルタであってよい。

第２の絞り１６は、入射部１２に入射する電磁波が進行する経路上の任意の位置に配置されてよい。例えば、第２の絞り１６は、入射部１２より物体側、入射部１２が複数の光学素子により構成される構成においては入射部１２内、又は入射部１２より像側に配置されてよい。本実施形態において、第２の絞り１６は、入射部１２よりも物体側に配置される。第２の絞り１６は、第２の領域ａ２の形状によらず、第２の領域ａ２及び第３の領域ａ３の重心が光軸中心と一致するように、配置されてよい。

図１に示すように、光学系１７は、第１の絞り１５及び第２の絞り１６を通過した電磁波のうち、第１の部分を第１の検出部１３に導く。第１の部分は、少なくとも反射波を含む成分である。光学系１７は、第１の絞り１５及び第２の絞り１６を通過した電磁波のうち、第２の部分を第２の検出部１４に導く。第２の部分は、第１の絞り１５及び第２の絞り１６を通過した電磁波のうち、第１の部分を除く部分である。例えば、第１の部分は赤外帯域の電磁波であってよく、第２の部分は可視光帯域の電磁波であってよい。

光学系１７は、第１の部分を第１の検出部１３に導き且つ第２の部分を第２の検出部１４に導く分離部２１を有してよい。分離部２１は、入射部１２を通過した電磁波が進行する経路上に設けられてよい。

なお、分離部２１は、入射部１２と、入射部１２から所定の位置をおいて離れた対象ｏｂの像の、入射部１２による結像位置である一次結像位置との間に設けられてよい。分離部２１は、入射する電磁波を第１の方向ｄ１及び第２の方向ｄ２に進行するように分離してよい。

分離部２１に対して第１の方向ｄ１に、第１の検出部１３が設けられてよい。又は、分離部２１に対して第１の方向ｄ１に、後述するように、第１の検出部１３に電磁波を進行させ得る切替部２２が設けられてよい。分離部２１に対して第２の方向ｄ２に、第２の検出部１４が設けられてよい。

本実施形態においてより具体的には、分離部２１は、入射する電磁波の第１の部分を第１の方向ｄ１に透過し、第２の部分を第２の方向ｄ２に反射する。分離部２１は、入射する電磁波の第１の部分を第１の方向ｄ１に透過し、電磁波の第２の部分を第２の方向ｄ２に透過してもよい。また、分離部２１は、入射する電磁波の一部を第１の方向ｄ１に屈折させ、電磁波の別の一部を第２の方向ｄ２に屈折させてもよい。分離部２１は、例えば、ハーフミラー、ビームスプリッタ、ダイクロイックミラー、コールドミラー、ホットミラー、メタサーフェス、偏向素子、及びプリズム等である。本実施形態において、分離部２１は、２つのプリズムの間に波長選択フィルタを挟持させることにより構成される。

光学系１７は、更に切替部２２を有してよい。切替部２２は、上述のように、分離部２１に対して第１の方向ｄ１に設けられてよい。切替部２２は、入射部１２から所定の位置をおいて離れた対象ｏｂの像の、分離部２１から第１の方向ｄ１における入射部１２による一次結像位置又は当該一次結像位置近傍に、設けられてよい。

切替部２２は、入射部１２及び分離部２１を通過した電磁波の第１の部分が入射する作用面ａｓを有してよい。作用面ａｓは、２次元状に沿って並ぶ複数の切替素子ｓｅによって構成されてよい。作用面ａｓは、後述する第１の状態及び第２の状態の少なくともいずれかにおいて、電磁波に、例えば、反射又は透過等の作用を生じさせる面である。

切替部２２は、作用面ａｓに入射する電磁波を、第３の方向ｄ３に進行させる第１の状態と、第４の方向ｄ４に進行させる第２の状態とに、切替素子ｓｅ毎に切替可能であってよい。切替部２２は、更に具体的には、切替素子ｓｅ毎に電磁波を反射する反射面を含んでよい。切替部２２は、切替素子ｓｅ毎の反射面の向きを変更することにより、第１の状態及び第２の状態を切替素子ｓｅ毎に切替えてよい。

切替部２２に対して第３の方向ｄ３に進行する電磁波の経路上に、第１の検出部１３が設けられてよい。具体的には、切替部２２に対して第３の方向ｄ３に、第１の検出部１３が設けられてよい。又は、切替部２２に対して第３の方向ｄ３に位置する反射面による反射方向に、第１の検出部１３が設けられてよい。例えば、切替部２２において第３の方向ｄ３に反射された電磁波は、上述の構成の分離部２１を構成するプリズムの界面において、全反射し得る。このような構成において、第１の検出部１３は、界面からの反射方向に設けられる。

上述のように第１の検出部１３が配置されるので、切替素子ｓｅは、第１の状態において、電磁波の第１の部分を第１の検出部１３へ進行させる。また、切替素子ｓｅは、第２の状態において、電磁波の第１の部分を第１の検出部１３への進行を阻止し、進行させない。

切替部２２は、例えば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：デジタルマイクロミラーデバイス）を含んでよい。ＤＭＤは、作用面ａｓを構成する微小な反射面を駆動することにより、切替素子ｓｅ毎に当該反射面を作用面ａｓに対して＋１２°及び１２°のいずれかの傾斜状態に切替可能である。作用面ａｓは、ＤＭＤにおける微小な反射面を載置する基板の板面に平行であってよい。

切替部２２は、後述する制御部１８の制御に基づいて、第１の状態及び第２の状態を、切替素子ｓｅ毎に切替えてよい。例えば、図４に示すように、切替部２２は、同時に、一部の切替素子ｓｅ１を第１の状態に切替えることにより当該切替素子ｓｅ１に入射する電磁波を第３の方向ｄ３に進行させ得、別の一部の切替素子ｓｅ２を第２の状態に切替えることにより当該切替素子ｓｅ２に入射する電磁波を第４の方向ｄ４に進行させ得る。

第１の検出部１３及び切替部２２の間には、二次結像光学系２３が設けられてよい。二次結像光学系１９は、例えば、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含んでよい。二次結像光学系２３は、切替部２２において進行方向を切替えられた電磁波としての対象ｏｂの像を結像させてよい。

なお、第１の検出部１３は、上述した測距センサを構成する単一の素子である構成において、電磁波を検出できればよく、検出面において物体の像が結像される必要はない。それゆえ、第１の検出部１３は、二次結像光学系２３による結像位置である二次結像位置に設けられなくてもよい。すなわち、この構成において、第１の検出部１３は、すべての画角からの電磁波が検出面上に入射可能な位置であれば、切替部２２により第３の方向ｄ３に進行した後に二次結像光学系２３を経由して進行する電磁波の経路上のどこに配置されてもよい。

制御部１８は、１以上のプロセッサ及びメモリを含む。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、及び特定の処理に特化した専用のプロセッサの少なくともいずれかを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を含んでよい。制御部１８は、１つ又は複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）、及びＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎ ａ Ｐａｃｋａｇｅ）の少なくともいずれかを含んでもよい。

制御部１８は、第１の検出部１３による電磁波の検出に基づき、照射部１１が電磁波を放射した空間に関する第１の空間情報を取得する。また、制御部１８は、第２の検出部１４による電磁波の検出に基づき、当該空間に関する第２の空間情報を取得する。

第１の空間情報の解像度は、第２の空間情報の解像度より低い。ここで、解像度とは、第１の検出部１３及び第２の検出部１４が、照射部１１が電磁波を放射した空間から取得する情報の密度を指す。より具体的には、例えば、第１の検出部１３が取得する距離情報は、第２の検出部１４が取得する画像情報のうち、互いに隣接する複数の画素に対応する領域毎の距離情報であってよい。第１の空間情報及び第２の空間情報は、例えば、画像情報、距離情報、及び温度情報等であってよい。本実施形態において、制御部１８は、第１の検出部１３が検出する検出情報に基づいて、照射部１１の放射方向に位置する物体の測距を行うことにより距離情報を取得してよい。制御部１８は、より具体的には、後述するように、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）方式により、距離情報を生成してよい。また、本実施形態において、制御部１８は、第２の検出部１４が検出した電磁波を画像情報として取得する。また、本実施形態において、制御部１８は、反射部２０に電磁波を反射する向きを変えさせるために入力する駆動信号に基づいて放射方向を算出し得る。

図５に示すように、制御部１８は、照射部１１における光源部１９に電磁波放射信号を入力することにより、光源部１９にパルス状の電磁波を放射させてよい（“電磁波放射信号”欄参照）。光源部１９は、入力された当該電磁波放射信号に基づいて電磁波を照射してよい（“照射部放射量”欄参照）。光源部１９が放射し且つ反射部２０が反射して任意の照射領域に照射された電磁波は、当該照射領域において反射する。制御部１８は、当該照射領域からの反射波の、入射部１２による切替部２２における結像領域の中の少なくとも一部の切替素子ｓｅを第１の状態に切替え、他の切替素子ｓｅを第２の状態に切替えてよい。切替素子ｓｅの切替は、照射部１１による電磁波の放射に先立って行われてよい。制御部１８は、照射部１１がパルス状の電磁波を放射する度に、反射部２０による電磁波の次回の放射方向に応じた切替素子ｓｅを、第１の状態に切替えてよい。すなわち、制御部１８は、次に照射部１１から放射される電磁波の反射波の、切替部２２における結像領域の中の少なくとも一部の切替素子ｓｅを第１の状態に切替え、他の切替素子ｓｅを第２の状態に切替えてよい。第１の検出部１３は、当該照射領域において反射された電磁波を検出するとき（“電磁波検出量”欄参照）、前述のように、検出情報を制御部１８に通知する。

制御部１８は、時間計測ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を有してよい。制御部１８は、照射部１１に電磁波を放射させた時期Ｔ１から、検出情報を取得（“検出情報取得”欄参照）した時期Ｔ２までの時間ΔＴを計測してよい。制御部１８は、当該時間ΔＴに、光速を乗算し、且つ２で除算することにより、照射位置までの距離を算出してよい。なお、制御部１８は、上述のように、反射部２０に出力する駆動信号に基づいて、照射位置を算出してよい。制御部１８は、放射方向を変えながら、放射方向に対応する各照射位置までの距離を算出することにより、画像状の距離情報を作成してよい。

電磁波検出装置１０は、上述のように、レーザ光を照射して、返ってくるまでの時間を直接測定するＤｉｒｅｃｔ ＴｏＦにより距離情報を作成する構成であるが、このような構成に限られない。例えば、電磁波検出装置１０は、電磁波を一定の周期で照射し、照射された電磁波と返ってきた電磁波との位相差から、返ってくるまでの時間を間接的に測定するＦｌａｓｈ ＴｏＦにより距離情報を作成してもよい。また、電磁波検出装置１０は、他のＴｏＦ方式、例えば、Ｐｈａｓｅｄ ＴｏＦにより距離情報を作成してもよい。

制御部１８は、第１の絞り１５が可変絞りである構成においては、第１の絞り１５の開口量を調整するように、第１の絞り１５を制御してよい。第１の絞り１５の開口量を調整することにより、第１の検出部１３の被写界深度が適切に調整され得る。制御部１８は、第１の検出部１３により取得される第１の空間情報に求められる解像度に応じて、第１の絞り１５の開口量を調整してよい。制御部１８は、第１の空間情報に必要な解像度の入力を受付けてよい。制御部１８は、開口量の調整に伴い、調整後の開口量に応じて、第１の状態に切替えられる切替素子ｓｅの数を変更するように、切替部２２を制御してよい。より具体的には、制御部１８は、開口量に応じて第１の状態に切替えられる切替素子ｓｅの数を増やすように、切替部２２を制御してよい。このような構成において、制御部１８は、第１の絞り１５の開口量が大きくなるほど、第１の状態に切替えられる切替素子ｓｅの数を増やしてよい。同様に、制御部１８は、第１の絞り１５の開口量が小さくなるほど、第１の状態に切替えられる切替素子ｓｅの数を減らしてよい。第１の状態に切替えられる切替素子ｓｅは、照射領域の一点に対応する切替素子ｓｅを中心とする一群の切替素子ｓｅであってよい。

図６に示すように、電磁波検出装置１０は、移動体２４に搭載されてよい。電磁波検出装置１０は、例えば、移動体２４の前方の電磁波を検出可能に設置されてよい。

移動体２４は、例えば車両、船舶、航空機などを含んでよい。車両は、例えば、自動車、産業車両、鉄道車両、生活車両、滑走路を走行する固定翼機などを含んでよい。自動車は、例えば、乗用車、トラック、バス、二輪車、トロリーバスなどを含んでよい。産業車両は、例えば、農業、建設向けの産業車両などを含んでよい。産業車両は、例えば、フォークリフト、ゴルフカートなどを含んでよい。農業向けの産業車両は、例えば、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、芝刈り機などを含んでよい。建設向けの産業車両は、例えば、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、ロードローラなどを含んでよい。車両は、人力で走行するものを含んでよい。車両の分類は、上述した例に限られない。例えば、自動車は、道路を走行可能な産業車両を含んでよい。複数の分類に同じ車両が含まれてよい。船舶は、例えば、マリンジェット、ボート、タンカーを含んでよい。航空機は、例えば、固定翼機、回転翼機などを含んでよい。

電磁波検出装置１０は、例えば、移動体２４の内部に搭載され、ウインドシールドを介して移動体２４の外部から入射する電磁波を検出してよい。電磁波検出装置１０は、ルームミラーの前方又はダッシュボード上に配置されてよい。電磁波検出装置１０は、移動体２４のフロントバンパー、フェンダーグリル、サイドフェンダー、ライトモジュール及びボンネットのいずれかに固定されていてよい。

次に、本実施形態において制御部１８が実行する、開口調整処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。開口調整処理は、開口量の調整を決定する場合に開始する。開口量の調整は、ユーザ入力を検出する検出部への調整入力又は多様な情報に基づいて制御部１８の判断に基づいて決定されてよい。

ステップＳ１００において、制御部１８は、調整を決定した開口量が、現在の開口量から増加するか減少するかを判別する。増加である場合、プロセスはステップＳ１０１に進む。低減である場合、プロセスはステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０１では、制御部１８は、第１の状態に切替える切替素子ｓｅの数の増加を決定する。決定後、プロセスはステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０２では、制御部１８は、第１の状態に切替える切替素子ｓｅの数の低減を決定する。決定後、プロセスはステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、制御部１８は、調整を決定した開口量となるように第１の絞り１５を制御し、ステップＳ１０１又はステップＳ１０２において決定した数で切替素子ｓｅを第１の状態に切替える制御を開始する。第１の絞り１５及び切替部２２の制御後に、開口調整処理は終了する。

以上のような構成の本実施形態の電磁波検出装置１０は、第１の検出部１３及び第２の検出部１４へ進行する電磁波を通過させる第１の領域ａ１を有する第１の絞り１５と、第１の検出部１３及び第２の検出部１４へ進行する電磁波を通過させ且つ第１の領域ａ１よりも小さい第２の領域ａ２及び当該第２の領域ａ２の周囲に第２の検出部１４へ進行する電磁波を透過させない第３の領域ａ３とを有する第２の絞り１６と、第１の検出部１３による電磁波の検出に基づき空間に関する第１の空間情報を取得し、第２の検出部１４による電磁波の検出部に基づき空間に関する第２の空間情報を取得する制御部１８とを備え、第１の空間情報の解像度は、第２の空間情報の解像度より低い。電磁波の像を結像させる光学系において、絞りを広げると光学系を通過する電磁波の量が増加する一方で被写界深度が浅くなる。このような事象に対して、上述の構成を有する電磁波検出装置１０は、第１の検出部１３に到達する電磁波の量を第２の絞り１６より通過可能領域の広い第１の絞り１５により調整し得る。したがって、電磁波検出装置１０は、第２の絞り１６により第２の検出部１４に対する被写界深度を深化させながら、第１の検出部１３に到達する電磁波の量を増加させ得る。この結果、電磁波検出装置１０は、第１の検出部１３及び第２の検出部１４のように複数の検出器が共有する入射部１２に、それぞれの検出器に適した光学特性を備わせ得る。

また、本実施形態の電磁波検出装置１０では、第１の絞り１５の第１の領域ａ１は、照射部１１と入射部１２との配置方向に対して交差する方に長径である。上述のように、電磁波検出装置１０において、対象ｏｂに放射する電磁波を放射する位置と、入射部１２に入射する電磁波の位置が異なる構成において、第１の検出部１３の検出結果の位置精度を向上させるためには、照射部１１及び入射部１２を近接させることが求められる。一方で、第１の領域ａ１には、電磁波を入射させるために、所定の大きさが必要である。第１の領域ａ１を、例えば、真円形又は正方形にすると、配置方向において、入射部１２及び第１の絞り１５との干渉を避けるために、照射部１１及び入射部１２の近接が困難となる。このような事象に対して、上述の構成を有する電磁波検出装置１０は、第１の領域ａ１を照射部１１と入射部１２の配置方向において短径にしても、十分な量で電磁波を第１の検出部１３に到達させるので、照射部１１及び入射部１２を近接させ得る。したがって、電磁波検出装置１０は、第１の検出部１３の検出結果の位置精度を向上させる。照射部１１の光軸中心と、入射部１２の光軸中心とが鉛直方向又は水平方向に並ぶように、照射部１１と入射部１２が配置されてよい。この配置によれば、照射部１１が放射する電磁波の照射方向と入射部１２の画角のずれを小さくし、第１の空間情報を取得する範囲を広くさせ得る。

また、本実施形態の電磁波検出装置１０では、第２の絞り１６は入射部１２よりも物体側に配置される。上述のように、第２の検出部１４に進行させる電磁波を透過させず且つ第１の検出部１５に進行させる電磁波を透過させる第３の領域ａ３を有する第２の絞り１６は、第１の絞り１５に比べて厚くなるように、形成される。より具体的には、第２の領域ａ２と第３の領域ａ３の厚みは、第１の領域ａ１の厚みよりも大きい。図4に示すように、絞りの厚みが増えるほど、絞りの内周面ｉｐｓにおける電磁波の反射波が生じやすくなる。それゆえ、比較的厚い絞りを入射部１２の内部に配置すると、絞りの内周面における反射波がノイズとなり得る。このような事象に対して、上述の構成を有する電磁波検出装置１０は、ノイズの原因となる反射波の光学系１７への入射の可能性を低減するので、ノイズを低減させ得る。

また、本実施形態の電磁波検出装置１０は、切替部２２における一部の切替素子ｓｅを第１の状態に切替え、且つ別の一部の切替素子ｓｅを第２の状態に切替え得る。このような構成により、電磁波検出装置１０は、各切替素子ｓｅに入射する電磁波を出射する対象ｏｂの部分毎の電磁波に基づく情報を第１の検出部１３に検出させ得る。したがって、電磁波検出装置１０は、照射部１１が放射する電磁波の照射位置以外における当該電磁波の第１の検出部１３への到達を防ぐ。その結果、電磁波検出装置１０は、照射位置における反射波の検出精度を向上させ得る。

また、本実施形態の電磁波検出装置１０は、第１の絞り１５の開口量に応じて第１の状態に切替えられる切替素子ｓｅの数を変更する。第１の絞り１５の開口量に応じて、切替部２２の作用面ａｓ上に結像する電磁波のスポットの広がりは変わる。このような事象に対して、上述の構成を有する電磁波検出装置１０は、スポットの広がりに応じて切替素子ｓｅを第１の状態に切替え可能である。したがって、電磁波検出装置１０は、照射領域における反射波の第１の検出部１３への到達量の低下を抑え得る。

本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本実施形態の切替部２２において、第１の状態において作用面ａｓに入射する電磁波を第３の方向ｄ３に反射し、第２の状態において作用面ａｓに入射する電磁波を第４の方向ｄ４に反射する構成であるが、他の構成が採用されてもよい。

例えば、図８に示すように、切替部２２０は、第１の状態において作用面ａｓに入射する電磁波を透過させて第３の方向ｄ３に進行させてもよい。切替部２２０は、更に具体的には、切替素子毎に電磁波を第４の方向に反射する反射面を有するシャッタを含んでいてもよい。このような構成の切替部２２０においては、切替素子毎のシャッタを開閉することにより、第３の方向ｄ３への進行と第４の方向ｄ４への進行とを切替素子毎に切替え得る。

このような構成の切替部２２０として、例えば、開閉可能な複数のシャッタがアレイ状に配列されたＭＥＭＳシャッタを含む切替部が挙げられる。また、切替部２２０は、電磁波を反射する反射状態と電磁波を透過する透過状態とを液晶配向に応じて切替え可能な液晶シャッタを含む切替部が挙げられる。

また、本実施形態において、電磁波検出装置１０は、照射部１１から放射されるビーム状の電磁波を反射部２０に走査させることにより、第１の検出部１３を反射部２０と協同させて走査型のアクティブセンサとして機能させる構成を有する。しかし、電磁波検出装置１０は、このような構成に限られない。例えば、電磁波検出装置１０は、反射部２０を備えず、照射部１１から放射状の電磁波を放射させ、走査なしで情報を取得する構成でも、本実施形態と類似の効果が得られる。

本開示において「第１」、「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」、「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１の検出部は、第２の検出部と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」、「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。

１０ 電磁波検出装置
１１ 照射部
１２ 入射部
１３ 第１の検出部
１４ 第２の検出部
１５ 第１の絞り
１６ 第２の絞り
１７ 光学系
１８ 制御部
１９ 光源部
２０ 反射部
２１ 分離部
２２ 切替部
２３ 二次結像光学系
２４ 移動体
ａｓ 作用面
ａ１ 第１の領域
ａ２ 第２の領域
ａ３ 第３の領域
ａ４ 第１の絞りにおける第１の領域以外の領域
ｄ１ 第1の方向
ｄ２ 第２の方向
ｄ３ 第３の方向
ｄ４ 第４の方向
ｉｐｓ 内周面
ｏｂ 対象
ｓｅ 切替素子

Claims (8)

1. 電磁波を空間へ放射する照射部と、
   前記照射部が放射した電磁波が対象で反射した反射波を含む電磁波が入射する入射部と、
   前記入射部から入射する反射波を検出する第１の検出部と、
   前記入射部から入射する電磁波を検出する第２の検出部と、
   前記第１の検出部及び前記第２の検出部へ進行する電磁波を通過させる第１の領域を有する第１の絞りと、
   前記第１の検出部及び前記第２の検出部へ進行する電磁波を通過させ且つ前記第１の領域よりも小さい第２の領域と、該第２の領域の周囲に前記第２の検出部へ進行する電磁波を透過させない第３の領域とを有する第２の絞りと、
   前記第１の絞り及び前記第２の絞りを通過した電磁波のうち、前記反射波を含む第１の部分を前記第１の検出部へ導き、該第１の部分を除く第２の部分を前記第２の検出部へ導く光学系と、
   前記第１の検出部による電磁波の検出に基づき前記空間に関する第１の空間情報を取得し、前記第２の検出部による電磁波の検出部に基づき前記空間に関する第２の空間情報を取得する制御部と、を備え、
   前記第１の空間情報の解像度は、前記第２の空間情報の解像度より低い
   電磁波検出装置。
2. 請求項１に記載の電磁波検出装置において、
   前記第１の領域は、前記入射部に対する前記照射部の配置方向に対して交差する方向に長径である
   電磁波検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の電磁波検出装置において、
   前記第２の絞りの厚みは、前記第１の絞りの厚みよりも大きく、
   前記第２の絞りは、前記入射部よりも物体側に配置される
   電磁波検出装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、
   前記光学系は、前記第１の部分を前記第１の検出部へ進行させる第１の状態、又は前記第１の部分を前記第１の検出部へ進行させない第２の状態に切替え可能な切替素子を含む切替部を有し、
   前記制御部は、前記照射部による前記電磁波の放射に先立って、切替部における前記第１の部分の結像領域の中の少なくとも前記反射波を含む一部の前記切替素子を第１の状態に切替え、その他の前記切替素子を前記第２の状態に切替える
   電磁波検出装置。
5. 請求項４に記載の電磁波検出装置において、
   前記第１の絞りの開口量は、可変であり、
   前記第１の絞りの開口量に応じて、前記第１の状態に切替えられる前記切替素子の数が変更される
   電磁波検出装置。
6. 請求項５に記載の電磁波検出装置において、
   前記制御部は、入力された前記第１の空間情報の解像度に応じて前記第１の絞りの開口量を決定する、
   電磁波検出装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、
   前記第２の領域は、前記照射部の放射する電磁波の波長を含む帯域の電磁波、及び可視光帯域の電磁波を通過させる波長フィルタを含み、
   前記第３の領域は、前記照射部の放射する電磁波の波長を含む帯域の電磁波を通過させ、可視光帯域の電磁波を遮断する波長フィルタを含む、
   電磁波検出装置。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、
   前記第１の空間情報は、距離情報であり、
   前記第２の空間情報は、画像情報である
   電磁波検出装置。

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