JP2023507384A - 物体までの距離を計算するためのｌｉｄａｒ装置及び方法 - Google Patents

Abstract

走査ゾーン（ＳＺ）内の物体（Ｘ）までの距離を測定するためのＬＩＤＡＲ装置（１０）は、光源（１２）、受光器（１４）、回転可能なミラー（１８）、モータ（２６）、角度センサ（２８）、及びコントローラ（２１）を含む。回転可能なミラー（１８）は光源（１２）から放射された光ビームを走査ゾーン（ＳＺ）に向けて反射するように構成される。モータ（２６）は、第１の位置と第２の位置との間で往復するようにミラー（１８）を回転させるように構成される。角度センサ（２８）は、ミラー（１８）の回転角度を検出し、ミラー（１８）の第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、ミラー（１８）の回転角度を示す検出信号を出力するように構成される。コントローラ（２１）は、角度センサ（２８）から検出信号を受信すると、光ビームを放射するように光源（１２）に制御信号を出力するように構成される。

Description

本開示は、物体までの距離を計算するためのＬＩＤＡＲ装置、及び距離を計算するための方法に関する。

ＬＩＤＡＲは、Light Detection and Rangingの略で、走査領域内の物体までの距離を測定するリモートセンシング方式である。このようなＬＩＤＡＲシステムは、自動運転の分野を含む、さまざまな分野で良く使用されている。ＬＩＤＡＲシステムは通常、発光器、受光器、及び、放射された光を走査領域に向けて反射するためのミラーを使用する。走査ミラーは、通常、検出範囲を拡大するため、ミラーを回転させることによって使用される。

本開示の第１の態様は、走査ゾーン内の物体までの距離を測定するためのＬＩＤＡＲ装置である。ＬＩＤＡＲ装置は、光源、受光器、回転可能なミラー、モータ、角度センサ、及びコントローラを含む。

光源は、光ビームを放射するように構成される。受光器は、走査ゾーン内の物体によって反射された戻りビームを受信するように構成される。回転可能なミラーは、光源から放射された光ビームを、走査ゾーンに向けて反射するように構成される。モータは、第１の位置と第２の位置との間で往復するよう、ミラーを回転させるように構成される。角度センサは、ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、ミラーの回転角度を検出し、ミラーの回転角度を示す検出信号を出力するように構成される。コントローラは、光源及び角度センサに結合される。コントローラは、角度センサからの検出信号を受けて、光源に制御信号を出力し、光ビームを放射するように構成される。

本開示の第２の態様は、走査ゾーン内の物体までの距離を測定するためのＬＩＤＡＲ装置である。装置は、光源、受光器、回転可能なミラー、モータ、角度センサ、及びコントローラを含む。

光源は、光ビームを放射するように構成される。受光器は、走査ゾーン内の物体によって反射された戻りビームを受信するように構成される。回転可能なミラーは、光源から放射された光ビームを、走査ゾーンに向けて反射するように構成される。モータは、第１の位置と第２の位置との間で往復するよう、ミラーを回転させるように構成される。角度センサは、ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、ミラーの回転角度を検出し、ミラーの回転角度を示す検出信号を出力するように構成される。コントローラは、光源及び角度センサに結合される。コントローラは、角度センサからの検出信号がミラーの複数の所定のターゲット回転角度のいずれか１つに一致したとき、光源に制御信号を出力し、光ビームを放射するように構成される。

本開示の第３の態様は、走査ゾーン内の物体までの距離を測定する方法である。方法は、角度センサで、光源から放射された光ビームを走査ゾーンに向けて反射するため、第１の位置と第２の位置との間で往復するように回転するミラーの回転角度を検出することを含む。方法は、コントローラに、ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、ミラーの回転角度を示す検出信号を出力すること、コントローラにて、角度センサからの検出信号を受けて、光ビームを放射するように光源に制御信号を出力すること、受光器にて、物体によって反射された戻り光を受けて、戻り信号を出力すること、及び、コントローラにて、コントローラが制御信号を出力したタイミングと受光器が戻り信号を出力したタイミングとに基づいて、物体までの距離を計算すること、も含む。

本開示の第４の態様は、走査ゾーン内の物体までの距離を測定するように光源を制御するための、コントローラによって実行される方法である。方法は、ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、第１の位置と第２の位置との間で往復するよう回転するミラーの回転角度を示す検出信号を受信すること、検出信号を受けて、光ビームを放射するように光源に制御信号を出力すること、走査ゾーン内の物体によって反射された戻り光を受けて生成された戻り信号を受信すること、及び、制御信号が出力されたタイミングと戻り信号が受信されたタイミングとに基づいて、物体までの距離を計算すること、を含む。

本開示の第５の態様は、走査ゾーン内の物体までの距離を測定するように光源を制御するための、コントローラによって実行される方法である。方法は、ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、第１の位置と第２の位置との間で往復するよう回転するミラーの回転角度を示す検出信号を受信すること、検出信号がミラーの複数の所定のターゲット回転角度のいずれか１つに一致するかどうかを判定すること、検出信号が複数の所定のターゲット回転角度のいずれか１つに一致すると判定されると、光ビームを放射するよう光源に制御信号を出力すること、走査ゾーン内の物体によって反射された戻り光を受けて生成された戻り信号を受信すること、及び、制御信号が出力されたタイミングと戻り信号が受信されたタイミングとに基づいて、物体までの距離を計算すること、を含む。

本開示の上記及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照してなされる以下の詳細な説明からより明らかになる。

第１実施形態によるＬＩＤＡＲ装置の概略図である。 発光モジュールと走査ミラーとの間の位置関係を示す上面図である。 ＬＩＤＡＲ装置の側面図である。 （ａ）－６０度、（ｂ）０度、及び（ｃ）＋６０度、での走査ミラーによるレーザービームの反射を示す図である。 ＬＩＤＡＲ装置のブロック図である。 第１実施形態による、検出信号、発光制御信号、及び戻り信号のタイミングチャートである。 第１実施形態によるＬＩＤＡＲ装置によって実行されるフローチャートである。 発光モジュールと走査ミラーとの間の位置関係を示す比較例の概略図である。 比較例の、検出信号、発光制御信号、及び戻り信号のタイミングチャートである。 第２実施形態による、検出信号、発光制御信号、及び戻り信号のタイミングチャートである。 第２実施形態によるＬＩＤＡＲ装置によって実行されるフローチャートである。 第３実施形態による、検出信号、発光制御信号、及び戻り信号のタイミングチャートである。 第３実施形態によるＬＩＤＡＲ装置によって実行されるフローチャートである。 第４実施形態による、検出信号、発光制御信号、及び戻り信号のタイミングチャートである。 第４実施形態によるＬＩＤＡＲ装置によって実行されるフローチャートである。 第５実施形態によるＬＩＤＡＲ装置のブロック図である。 第５実施形態による、検出信号、発光制御信号、及び戻り信号のタイミングチャートである。 第５実施形態によるＬＩＤＡＲ装置によって実行されるフローチャートである。

以下、本開示の複数の実施形態が、図面を参照して説明される。以下の実施形態では、同一又は同等の部分は、互いに同じ参照番号で示され、説明を簡略化するために、説明は、同じ参照番号に対して与えられる。さらに、以下の実施形態では、レーザー画像検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）装置は、自動車などの車両に取り付けられるが、ＬＩＤＡＲ装置１は、自動二輪、飛行機、船、ドローンなどの任意の種類の車両に取り付けられても良い。

（第１実施形態）
図１から図３は、第１実施形態によるＬＩＤＡＲ装置１０の概略図を示す。ＬＩＤＡＲ装置１０は、飛行時間（ＴｏＦ）技術を使用して、走査ゾーンＳＺ内の物体Ｘまでの距離を計算するように構成される。ＬＩＤＡＲ装置１０は、基本的に、発光モジュール１２、受光モジュール１４、走査モジュール１８、及びモータコントローラ５０（図５参照）を含む。物体Ｘまでの距離の計算は、後述されるように、受光モジュール１４内に一体的に配置されるコントローラ２１によって実行される。

ＬＩＤＡＲ装置１０は、図１に示されるように、箱状のケース１０ａに収容された単一のコンポーネントとして形成される。この実施形態では、図１に定義されるように、垂直面が、発光モジュール１２の光軸が伸びる方向に沿い、かつ（後述される）回転可能なシャフト２４の中心軸ＣＸに平行である表面として定義され、垂直方向が、中心軸ＣＸと平行である方向として定義される。そして、発光モジュール１２及び受光モジュール１４は、図１に定義されるように、垂直方向に沿う方向に配置される。図1に定義される垂直方向は、ＬＩＤＡＲ装置１０が搭載される車両の上下方向と一致していても良い。換言すれば、発光モジュール１２及び受光モジュール１４は、走査モジュール１８の回転可能なシャフト２４に沿った方向に配置される。より具体的には、図１に示されるように、発光モジュール１２は、受光モジュール１４の上方に配置される。しかしながら、発光モジュール１２及び受光モジュール１４の配置は、必ずしもこの例に限定されない。例えば、発光モジュール１２が、受光モジュール１４の下方に配置されても良い。

発光モジュール１２、つまり光源は、走査モジュール１８の走査ミラー１６に向けてレーザー光を放射するように構成される。図１、２に示されるように、発光モジュール１２は、２組の発光素子２０ａ、２０ｂと投光レンズ２２ａ、２２ｂを含む。発光素子２０ａ、２０ｂのそれぞれは、例えば、パルスレーザーを放射するように構成された半導体レーザーダイオードである。発光素子２０ａ、２０ｂのそれぞれは、コントローラ２１に電気的に接続され、発光モジュール１２がコントローラ２１から発光制御信号を受信したときにレーザー光を放射するように構成される。従って、発光素子２０ａ、２０ｂの発光タイミングは、コントローラ２１から出力される発光制御信号を介して制御可能である。

発光モジュール１２は、さらに、実際の発光タイミングをコントローラ２１に出力するように構成される。実際の発光タイミングは、発光モジュール１２が実際に光ビームを放射するタイミングである。以下に説明するように、実際の発光タイミングは、コントローラ２１によって距離を計算するときに生じる誤差を補償するために使用される。

投光レンズ２２ａ、２２ｂのそれぞれは、発光素子から放射されたパルスレーザーを集束させて、垂直方向（図１参照）に沿った方向に延びる垂直線（つまり、ライン状のビーム）を形成するように構成されたレンズである。すなわち、ＬＩＤＡＲ装置１０は、垂直方向に伸びるライン状レーザービームを用いて水平走査を行う１Ｄ線走査方式を採用している。

この実施形態では、図１に定義されるように、水平面が、垂直面に垂直な面として定義され、水平方向は水平面に沿う。そして、２組の発光素子２０ａ、２０ｂと投光レンズ２２ａ、２２ｂが水平方向に配置されている。つまり、水平方向は、レーザー射出方向に対して直交する方向である。
以下、２組の発光素子と投光レンズのうちの一方（図２の左側の組２０ａ、２２ａ）から放射されるレーザービームは第１のレーザービームは呼ばれ、２組の発光素子と投光レンズのうちの他方（図２の右側の組２０ｂ、２２ｂ）から放射されるレーザービームは第２のレーザービームと呼ばれる。そして、２つの発光素子２０ａ、２０ｂから放射され、投光レンズ２２ａ、２２ｂを通して集束される第１及び第２のレーザービームは、まとめて、光ビームバンドＬＢと呼ばれる。

図２に示されるように、２つの発光素子２０ａ、２０ｂの光ビームバンドＬＢは、上から見たときに光の進行方向に垂直な方向の幅である光ビーム幅Ｗを有する。そして、光ビーム中心ＢＣは、光ビームバンドＬＢの光ビーム幅Ｗの中心として定義される。より具体的には、光ビーム中心ＢＣは、上から見たときに光の進行方向に垂直な方向における光ビーム幅Ｗの中心点に沿って延びる中心線である。

図３に示されるように、走査モジュール１８は、走査ミラー１６、回転可能なシャフト２４、駆動モータ２６、及び角度センサ２８を含む。回転可能なシャフト２４は、中心軸ＣＸを中心に回転するように構成されたシャフトである。この実施形態では、中心軸ＣＸは、図１に定義されるように垂直方向と平行な方向に沿って延びる。回転可能なシャフト２４は、特定の直径を有する円柱形状を有する。回転可能なシャフト２４の側面２４ａは、例えば接続部材を介してミラー１６に接続されている。なお、図１～図３には、接続部材を図示していない。

走査ミラー１６は、直接、又は別の１つ以上のミラーを介して間接的に、レーザービームを走査ゾーンＳＺに向けて反射するように構成されたミラーである。さらに、この実施形態の走査ミラー１６は、物体Ｘによって反射された戻りビームを受光モジュール１４に向けて反射するように構成される。すなわち、走査ミラー１６は、送信ミラー及び受信ミラーの両方として機能する。

走査ミラー１６は、この実施形態では板状の部材であり、反射面１６ａと、反射面１６ａとは反対側の裏面１６ｂとを含む。走査ミラー１６の裏面１６ｂは、回転可能なシャフト２４の側面に、例えば接続部材を介して接続される。従って、図２に示されるように、反射面１６ａは、所定の距離（例えば、回転可能なシャフト２４の半径＋ミラーの厚さ＋接続部材の厚さ）、回転可能なシャフト２４の中心軸ＣＸから離れており、その結果、走査ミラー１６は、中心軸ＣＸを中心としてではなく、その周りを回転する（つまり、スイングする）。

この実施形態では、反射面１６ａは、正面から見たときに矩形（長方形）の形状を有する（例えば、図５参照）。ただし、反射面１６ａの形状は矩形に限られず、例えば、垂直方向において、短辺と、短辺の上方に位置する長辺とを有する台形であっても良い。あるいは、反射面１６ａの形状は、長方形の角部を面取りして形成された形状であっても良い。反射面１６ａは、垂直方向に沿った方向に長くされている。図５を参照すると、反射面１６ａの２つのエッジ部分３０は、垂直方向に沿った方向に延びる反射面１６ａの長い側縁を含む部分として定義される。また、反射面１６ａの中央部分３２は、２つのエッジ部分３０の間の反射面１６ａの中心領域である部分として定義される。そして、ミラー中心ＭＣは、中心軸ＣＸに沿った方向、つまり、垂直方向から見たとき、図２に示されるように、回転可能なシャフト２４の中心軸ＣＸに最も近い、反射面１６ａのポイントとして定義される。この実施形態では、ミラー中心ＭＣは、中心軸ＣＸに沿った方向から見たときの２つのエッジ部分３０の間の中心点である。換言すれば、ミラー中心ＭＣは、反射面１６ａの幅の中心点である。

駆動モータ２６は、回転可能なシャフト２４を中心軸ＣＸを中心に回転させるように構成された電気モータである。駆動モータ２６はモータコントローラ５０に電気的に接続されており、駆動モータ２６の動作はモータコントローラ５０から出力されるモータ駆動信号によって制御される。モータコントローラ５０は、例えば、少なくとも１つのプロセッサ及び１つのメモリを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。メモリには、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、フラッシュメモリ、又はこれらの組み合わせが含まれる。メモリは、プロセッサによって実行されるとき、プロセッサに駆動モータ２６を制御させる命令を記憶している。

モータコントローラ５０は、交互に反対方向に動作するように駆動モータ２６を制御するように構成される。その結果、回転可能なシャフト２４は、走査ミラー１６が、所定の走査角度範囲で第１の位置と第２の位置との間で揺動するよう、モータによって往復するように（つまり、双方向に）回転される。すなわち、走査ミラー１６は、第１の位置と第２の位置との間を周期的に揺動する。

図２に示されるように、走査ミラー１６の第１の位置は、走査ゾーンＳＺの一端Ａに対応する位置であり、走査ミラー１６の第２の位置は、走査ゾーンＳＺの他端Ｂに対応する位置である。図４に示されるように、反射面１６ａへの光ビームの入射角は、ミラー１６が第２の位置にあるときよりも、ミラーが第１の位置にあるときの方が大きい。この実施形態では、走査角度範囲は１２０度に設定され（すなわち、－６０°≦走査角度θ≦＋６０°）、走査ミラー１６が第１の位置にあるとき走査角度θは－６０°であり、走査ミラー１６が第２の位置にあるとき、走査角度θは＋６０°である（図４参照）。

図２を参照すると、動作範囲は、中心軸ＣＸに沿った方向から見たときのシャフト２４の中心軸ＣＸを含む光ビーム中心ＢＣの片側として定義される（図２のハッチング領域）。そして、発光モジュール１２と走査ミラー１６は、回転可能なシャフト２４の中心軸ＣＸに沿った方向から見た場合、ミラーが第１の位置にあるとき、ミラー中心ＭＣが光ビーム中心ＢＣと位置合わせされる（図２及び図４（ａ）参照）ような位置関係を有するように配置されている。一方、ミラー１６が第１の位置（含まない）と第２の位置（含む）との間で揺動しているとき、ミラー中心ＭＣは動作範囲内でシフトする（図４の（ｂ）及び（ｃ）を参照）。換言すれば、走査ミラー１６のミラー中心ＭＣは、走査ミラー１６が第１の位置に到達したときを除いて、動作範囲内を移動する。従って、ミラー中心ＭＣと光ビーム中心ＢＣは、ミラー１６が第１の位置にある場合を除いて、互いにずれている。

図４（ａ）に示されるように、走査ミラー１６が第１の位置にあるとき、左の発光素子から放射された第１のレーザービームは反射面１６ａの左エッジ部分３０で反射され、右の発光素子から放射された第２のレーザービームは反射面１６ａの右エッジ部分３０で反射される（ただし、第１のレーザービームの一部及び第２のレーザービームの一部は、中央部分３２でも反射され得る）。一方、図４（ｃ）に示されるように、走査ミラー１６が第２の位置にあるとき、両方の発光素子から放射された第１及び第２のレーザービームは、主として反射面１６ａの中央部分３２で反射される。このため、ミラー１６が第２の位置にあるとき、ミラー１６が第１の位置にあるときに比べて、一対のエッジ部分３０で反射される光ビームの量が少なくなる。

走査モジュール１８は、走査ミラー１６の回転角を検出する角度センサ２８をさらに含む。角度センサ２８は、光センサ、機械センサ、超音波センサなどであり得る。角度センサ２８は、第１の位置と第２の位置との間での走査ミラー１６の各回転サイクルの間に、複数の所定の角度間隔で回転角度を検出するように構成される。この実施形態では、角度センサ２８は、ミラー１６の回転角度の各０．１度を検出するように構成される（すなわち、最大角度分解能は０．１度である）。しかしながら、角度センサ２８の分解能は、必ずしも０．１度に限定されるわけではなく、例えば、０．０５度又は０．２度であっても良い。

角度センサ２８は、コントローラ２１に接続され、角度間隔（すなわち、０．１度間隔）でミラーの回転角度を示す検出信号を出力するように構成される。本開示の発明者は、走査ミラー１６が第１の位置と第２の位置との間で揺動するように移動されるので、揺動中に走査ミラー１６に加速度が加えられることを見出した。従って、走査ミラー１６の回転速度は、走査ミラー１６の１回転サイクル中に変化する（一定値を維持しない）。その結果、走査ミラー１６の回転角度は、図６に示されるように、同じ時間間隔で角度センサ２８によってカウントされない。すなわち、角度センサ２８は、同じ角度間隔であるが異なる時間間隔で検出信号をコントローラ２１に出力する。

受光モジュール１４は、受光器３４及びコントローラ２１を含む。受光器３４は、受光レンズ３５、複数の感光性デバイスを有する集積回路３６を含み、コントローラ２１は、受光器３４の集積回路３６内に設けられる。換言すれば、この実施形態では、受光器３４とコントローラ２１は、単一のモジュールとして一体的に形成されている。この実施形態では、受光器３４の複数の感光性デバイスは、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）３８であり、複数のＳＰＡＤ３８を列及び行の両方に配置することによって２ＤＳＰＡＤアレイ３４ａとして形成される。ＳＰＡＤアレイ３４ａはデジタル回路を構成するので、従って、アナログタイプの回路を形成する他の感光性デバイスと比較して高い角度分解能を有する。それゆえ、受光器３４は、０．１度間隔などの小さな回転角度間隔で戻りビームを検出することができる。受光器３４（ＳＰＡＤアレイ３４ａ）は、戻りビームを受信すると、物体Ｘによって反射された戻りビームに従って、デジタル信号である戻り信号をコントローラ２１に出力する。受光器３４はまた、列内のＳＰＡＤ３８が戻りビームを受信できるように構成されたデコーダ３７を含む。なお、受光器３４は、複数のＳＰＡＤ以外の受光素子を含んでも良い。例えば、通常のアバランシェフォトダイオード、又は他のフォトダイオードが受光素子として使用されても良い。

この実施形態におけるコントローラ２１は、発光モジュール１２を制御することによってレーザービームの放射を制御するように構成される。コントローラ２１はさらに、後述されるように、発光モジュール１２がレーザービームを放射した発光タイミングと、受光モジュール１４が戻りビームを受信した受光タイミングとの差に基づいて、物体Ｘまでの距離を計算するように構成される。コントローラ２１は、デジタル回路である集積回路３６上に受光器３４（ＳＰＡＤアレイ３４ａ）と共に実装されるので、コントローラ２１は、プログラム可能なプロセッサなしで上記の機能を実行することができる。

図５は、コントローラ２１の機能ブロックを示している。図５は、これらの機能を有するコントローラ２１を示すが、１つ又はいくつかの機能は、１つ以上の物理的に分離された回路によって実行されてもよい。コントローラ２１は、機能ブロックとして、発光制御部３９及び計算部４０を含む。

発光制御部３９は、発光制御信号を発光モジュール１２に出力することによって、発光モジュール１２を制御するように構成される。この実施形態では、発光制御部３９は、角度センサ２８から検出信号を受信すると発光制御信号を出力するように構成される（図６参照）。このように、発光モジュール１２は、角度センサ２８が走査ミラー１６の回転角度を検出するたびにレーザービームを放射する。換言すれば、発光モジュール１２は、角度間隔（すなわち、０．１度間隔）と同じ間隔でレーザービームを放射する。さらに、発光制御部３９は、信号出力タイミングを計算部４０に出力するように構成される。信号出力タイミングは、発光制御部３９が制御信号を発光モジュール１２に出力するタイミングである。

計算部４０は、受光モジュール１４からの戻り信号及び発光制御部３９からの信号出力タイミングを使用して、物体Ｘまでの距離を計算するように構成される。より具体的には、計算部４０は、飛行時間原理を用いて、信号出力タイミングと受光タイミング（すなわち、戻り信号）との時間差から物体Ｘまでの距離を計算する。さらに、計算部４０は、発光モジュール１２から上記の実際の発光タイミングを受信するように構成される（図５参照）。そして、計算部４０は、実際の発光タイミングを使用して計算された距離を補正するように構成される。すなわち、コントローラ２１が信号出力タイミングを出力してから発光モジュール１２が実際にレーザービームを放射するまでにタイムラグがある。従って、コントローラ２１は、実際の発光タイミングを使用して、信号出力タイミングから計算された距離を補正する。あるいは、計算部４０は、実際の発光タイミングと戻り信号の受光タイミングとの時間差を使用して、物体Ｘまでの距離を計算しても良い。

図７は、物体Ｘまでの距離を計算するためにＬＩＤＡＲ装置１０によって実行されるフローチャートを示す。角度センサ２８がステップＳ１０で所定角度ごとに走査ミラー１６の回転角度を検出すると、角度センサ２８は、ステップＳ２０で、検出された回転角度を示す検出信号をコントローラ２１（発光制御部３９）に出力する。上記のように、走査ミラー１６の回転速度は第１の位置と第２の位置との間で変化するが、角度センサ２８は所定の回転角度間隔（たとえば、０．１度間隔）で回転角度を検出する。コントローラ２１が角度センサ２８から検出信号を受信すると、コントローラ２１は、ステップＳ３０で発光制御信号を発光モジュール１２に出力する。

発光モジュール１２が発光制御信号を受信すると、発光モジュール１２は、ステップＳ４０で走査ミラー１６に向けてレーザービームを放射する。発光モジュール１２はさらに、ステップＳ５０で、発光モジュール１２が実際にレーザービームを放射するタイミングとして、実際の発光タイミングをコントローラ２１（計算部４０）に出力する。

放射されたレーザービームは、走査ミラー１６の反射面１６ａで反射され、走査ゾーンＳＺに進む。そして、レーザービームが物体Ｘによって反射されると、戻り信号がＬＩＤＡＲ装置１０に戻ってきて、走査ミラー１６の反射面１６ａにより受光モジュール１４に向けて再び反射される。戻りビームが受光モジュール１４に到達すると、受光モジュール１４（ＳＰＡＤアレイ）がステップＳ６０で戻りビームを検出し、その後、受光モジュール１４は、ステップＳ７０で戻りビームの受信に応じて戻り信号をコントローラ２１（計算部４０）に出力する。

コントローラ２１（計算部４０）は、ステップＳ８０で信号出力タイミングと戻り信号を用いて、物体Ｘまでの距離を計算する。次に、コントローラ２１（計算部４０）は、ステップＳ９０で実際の発光タイミングを使用して、計算された距離を修正する。

上記のように、第１の実施形態に係るＬＩＤＡＲ装置１０は、回転可能なシャフト２４の中心軸ＣＸに沿った方向から見たとき、ミラー１６が第１の位置にあるときにミラー中心ＭＣが光ビーム中心ＢＣと位置合わせされる位置関係を有するように配置される、発光モジュール１２及び走査ミラー１６を含む。第１の位置は、走査ゾーンＳＺの一端Ａに対応する位置として定義され、反射面１６ａへの光ビームの入射角は、走査ミラー１６が第１の位置にあるときに走査角度範囲において最大値を有する。他方、ミラー１６が第１の位置（含まない）と第２の位置（含む）との間で揺動しているとき、ミラー中心ＭＣは動作範囲内をシフトする。第２の位置は、走査ゾーンＳＺの他端Ｂに対応する位置として定義され、反射面１６ａへの光ビームの入射角は、走査ミラー１６が第２の位置にあるときに走査角度範囲において最小値を有する。

このように、走査ミラー１６が第１の位置にあるとき、光ビーム中心ＢＣはミラー中心ＭＣと位置合わせされるので、第１の光ビーム及び第２の光ビームは、主としてミラー中心が間に置かれる反射面１６ａのエッジ部分３０で反射される。より具体的には、図４（ａ）に示されるように、第１の光ビーム及び第２の光ビームは、走査ミラー１６が第１の位置にあるとき、それぞれ、反射面１６ａの左エッジ部分及び右エッジ部分で主として反射される。従って、反射面１６ａ（走査ミラー１６）の幅は、ミラー１６が第１の位置にあるときに反射面１６ａが両方のエッジ部分３０で第１及び第２の光ビームを受けることができる限り、最小化することができる。その結果、最小幅のミラー１６により、ＬＩＤＡＲ装置１０のサイズを縮小することができる。

反対に、発光モジュール１２及び走査ミラー１６が、図８に示されるように、ミラー中心ＭＣが中心軸ＣＸと位置合わせされるように配置される場合、少なくとも反射面１６ａの左側は、走査ミラー１６が第１の位置にあるときに第１のレーザービームを捕捉するように延長される必要がある。その結果、ＬＩＤＡＲ装置１０のサイズは、延長された幅を有するミラー１６のために増加する。

この実施形態では、角度センサ２８は、走査ミラー１６の回転角度を検出するように配置され、走査ミラー１６の第１の位置と第２の位置との間の各回転サイクル中に、複数の所定の角度間隔（この実施形態では０．１度間隔）で検出信号を出力する。そして、コントローラ２１は、図６に示されるように、角度センサ２８から検出信号を受信すると、制御信号を発光モジュール１２に出力する。その結果、発光モジュール１２は、複数の所定の角度間隔と同じ間隔でレーザービームを放射することができる。

ここで、図９は、発光モジュール１２が、複数の所定の「時間」間隔（例えば、各２７．８マイクロ秒）でレーザービームを放射するように制御される比較例を示す。走査ミラー１６は、第１の位置と第２の位置との間で揺動するため、ミラー１６に加えられる加速度により、回転速度が不規則に変化する。従って、発光モジュール１２は、所定の「時間」間隔でレーザービームを放射することができるが、発光モジュール１２は、第１の位置と第２の位置との間の複数の所定の「回転角度」間隔でレーザービームを放射することはできない。その結果、レーザービームの量は、回転角度間隔のそれぞれに対応する走査ゾーンＳＺの各領域に対して変動する。

反対に、発光モジュール１２は、時間間隔ではなく、本実施形態により、角度センサ２８によって検出された走査ミラー１６の回転角度に基づいてレーザービームを放射するように制御されるので、ＬＩＤＡＲ装置１０は、回転角度間隔ごとに均等にレーザービームを放射することができる。従って、ＬＩＤＡＲ装置１０は、走査ゾーンＳＺを等しく走査することができる。

受光モジュール１４は、コントローラ２１が実装される集積回路３６を含む。すなわち、本実施形態では、コントローラ２１は、受光器３４（ＳＰＡＤアレイ３４ａ）と一体的に形成されており、コントローラ２１が受光器３４と物理的に分離された状況と比較して、コントローラ２１と受光器３４との間の距離を短くすることができる。その結果、受光器３４からコントローラ２１に戻り信号を送信するために必要な時間を短縮することができ、従って、計算された距離の精度を高めることができる。

受光モジュール１４は、感光性デバイスとして複数のＳＰＡＤ３８を含む。ＳＰＡＤ３８は、高分解能の時間間隔で戻りビームを受信する感度を有する。従って、受光モジュール１４は、小さな回転角度間隔（すなわち、この実施形態では０．１度）で戻りビームを検出することができ、それゆえ、ＬＩＤＡＲ装置１０は、走査ゾーンＳＺを細かく走査することができる。さらに、ＳＰＡＤアレイは、コントローラ２１と共にデジタル回路を形成する。従って、物体Ｘまでの距離が、プロセッサなしで計算することができ、その結果、ＬＩＤＡＲ装置１０の製造コストが削減される。

この実施形態では、発光モジュール１２は、発光モジュール１２が実際に光ビームを放射する実際の発光タイミングを出力するように構成される。そして、コントローラ２１は、実際の発光タイミングを使用して、計算された距離を修正する。従って、距離は、コントローラ２１が制御信号を発光モジュール１２に出力する信号出力タイミングを用いて計算され、それゆえ、計算された距離には、信号出力タイミングと実際の発光タイミングとのタイムラグから生じる誤差が必然的に含まれるが、その誤差は、実際の発光タイミングを用いて、修正され、補償されることができる。その結果、ＬＩＤＡＲ装置１０は、物体Ｘまでの距離を高精度に取得することができる。

（第２の実施形態）
次に、本開示の第２の実施形態を、図１０及び図１１を参照して説明する。以下の説明では、第１の実施形態とは異なる部分のみを説明する。

第１の実施形態では、コントローラ２１は、角度センサ２８から検出信号を受信すると、発光制御信号を出力するように構成される。第２の実施形態では、コントローラ２１は、角度センサ２８から検出信号を受信すると、次の１つの検出信号を受信する前に、複数の制御信号を発光モジュール１２に出力するように構成される。

より具体的には、図１０に示されるように、コントローラ２１は、各回転角度間隔内（すなわち、コントローラ２１が検出信号を受信してから次の検出信号を受信するまでの間）に所定数の制御信号を出力する。この実施形態では、各回転角度間隔内に出力される制御信号の数は１０である。また、コントローラ２１は、所定の「時間」間隔（回転角度間隔ではない）で制御信号を１０回連続して出力し、１０回目の制御信号が出力されると制御信号の出力を停止する。

コントローラ２１はさらに、各回転角度間隔での複数の制御信号に対応する複数の戻り信号を使用して、物体Ｘまでの距離を計算するように構成される。例えば、コントローラ２１は、各回転角度間隔での１０個の制御信号に対応する１０個の距離を計算する。そして、コントローラ２１は、１０個の距離を積算し、１０個の計算された距離から平均距離を取得する。

図１１は、第２の実施形態によるＬＩＤＡＲ装置１０によって実行されるプロセスのフローチャートを示す。実際の発光タイミングを使用して、計算された距離を補正するステップ（すなわち、図７のステップＳ５０及びＳ９０）は、第２の実施形態では省略されていることに留意されたい。

角度センサ２８が、ステップＳ１００で走査ミラー１６の回転角を検出すると、角度センサ２８は、ステップＳ１１０で、検出された回転角を示す検出信号をコントローラ２１に出力する。コントローラ２１が角度センサ２８から検出信号を受信すると、コントローラ２１は、ステップＳ１２０で発光制御信号を発光モジュール１２に出力する。

発光モジュール１２が発光制御信号を受信すると、発光モジュール１２は、ステップＳ１３０で走査ミラー１６に向けてレーザービームを放射する。放射されたレーザービームは、走査ミラー１６の反射面で反射され、走査ゾーンＳＺに進む。そして、レーザービームが物体Ｘによって反射された場合、戻りビームがＬＤＩＡＲ装置に戻り、走査ミラー１６の反射面１６ａによって受光モジュール１４に向けて再び反射される。戻りビームが受光モジュール１４に到達すると、受光モジュール１４は、ステップＳ１４０で戻りビームを検出し、次に、受光モジュール１４は、戻りビームの受信に応答して、ステップＳ１５０でコントローラ２１に戻り信号を出力する。

コントローラ２１は、ステップＳ１６０で信号出力タイミングと戻り信号を用いて、物体Ｘまでの距離を計算する。次に、コントローラ２１は、ステップＳ１７０において、検出信号を受信した後に発せられる発光制御信号の数が１０となったかどうかを判定する。その数が１０でない場合（ステップＳ１７０：Ｎｏ）、プロセスはステップＳ１８０に進み、コントローラ２１は、発光制御信号を出力した後、所定の時間間隔（例えば、３マイクロ秒）が経過したかどうかを判定する。時間間隔が経過していない場合（ステップＳ１８０：Ｎｏ）、コントローラ２１はステップＳ１８０を繰り返す。時間間隔が経過した場合（ステップＳ１８０：Ｙｅｓ）、プロセスはステップＳ１２０に進み、コントローラ２１は再び発光制御信号を出力する。次いで、プロセスはステップＳ１２０からＳ１６０を繰り返し、コントローラ２１は、発せられた発光制御信号の数が１０となったかどうかを判定する。ステップＳ１７０で「Ｙｅｓ」の場合、コントローラ２１は、ステップＳ１９０で発光制御信号の出力を停止し、次に、ステップＳ２００で計算された１０個の距離から平均距離を計算する。そして、プロセスはステップＳ１００に戻る。

上記のように、第２の実施形態によるＬＩＤＡＲ装置１０は、角度センサ２８から検出信号を受信すると、次の検出信号を受信するまでに、複数の発光制御信号を出力する。そして、コントローラ２１は、複数の発光制御信号に対応する複数の戻り信号に基づいて、物体Ｘまでの複数の距離を計算し、計算された複数の距離から平均距離を取得する。従って、ＬＩＤＡＲ装置１０は、物体Ｘまでの距離を高精度に取得することができる。

（第３の実施形態）
次に、本開示の第３の実施形態を、図１２及び図１３を参照して説明する。以下の説明では、第１及び第２の実施形態とは異なる部分のみが説明される。

第２の実施形態では、コントローラ２１は、検出信号を受信した後、次の検出信号を受信するまでに、所定数（例えば、１０）の発光制御信号を出力するように構成される。第３の実施形態では、コントローラ２１は、検出信号を受信した後、次の検出信号を受信するまで、所定の時間間隔で発光制御信号を連続的に出力するように構成される（図１２参照）。

第２の実施形態と同様に、コントローラ２１は、複数の発光制御信号に対応する複数の戻り信号に基づいて、回転角度間隔ごとに物体Ｘまでの複数の距離を計算し、次いで、計算された複数の距離から平均距離を取得する。

図１３は、第３の実施形態によるＬＩＤＡＲ装置１０によって実行されるプロセスのフローチャートを示す。第２の実施形態と同様に、実際の発光タイミングを使用して、計算された距離を補正するステップ（すなわち、図７のステップＳ５０及びＳ９０）は、第３の実施形態では省略されていることに留意されたい。

角度センサ２８がステップＳ３００で走査ミラー１６の回転角を検出すると、角度センサ２８は、ステップＳ３１０で、検出された回転角を示す検出信号をコントローラ２１に出力する。コントローラ２１が角度センサ２８から検出信号を受信すると、コントローラ２１は、ステップＳ３２０で、発光制御信号を発光モジュール１２に出力する。発光モジュール１２が発光制御信号を受信すると、発光モジュール１２は、ステップＳ３３０で走査ミラー１６に向けてレーザービームを放射する。

戻りビームが受光モジュール１４に到達すると、受光モジュール１４は、ステップＳ３４０で戻りビームを検出し、次に、受光モジュール１４は、ステップＳ３５０で戻りビームの受信に応答して、戻り信号をコントローラ２１に出力する。

コントローラ２１は、ステップＳ３６０で信号出力タイミングと戻り信号を用いて、物体Ｘまでの距離を計算する。次に、コントローラ２１は、Ｓ３７０で以前の検出信号を受信した後、コントローラ２１が角度センサ２８から次の検出信号を受信したかどうかを判定する。ステップＳ３７０がＮｏの場合、プロセスはステップＳ３８０に進み、コントローラ２１は、発光制御信号を出力した後、所定の時間間隔（例えば、３マイクロ秒）が経過したかどうかを判定する。時間間隔が経過していない場合（ステップＳ３８０：Ｎｏ）、コントローラ２１はステップＳ３８０を繰り返す。時間間隔が経過した場合（ステップＳ３８０：Ｙｅｓ）、プロセスはステップＳ３２０に戻り、コントローラ２１は再び発光制御信号を出力する。そして、プロセスは、ステップＳ３２０からＳ３７０を繰り返し、コントローラ２１は、次の検出信号を受信するまで、所定の時間間隔で複数の発光制御信号を出力する。

コントローラ２１が、コントローラ２１は角度センサ２８から次の検出信号を受信したことを判定した場合（ステップＳ３７０：Ｙｅｓ）、コントローラ２１は、ステップＳ３８０で、計算された複数の距離から平均距離を計算する。次に、プロセスはステップＳ３２０に戻り、コントローラ２１は、ステップＳ３２０からＳ３７０を繰り返すことにより、所定の時間間隔で複数の発光制御信号を再び出力する。

上記のように、第３の実施形態によるＬＩＤＡＲ装置１０は、各回転角度間隔に対して所定の時間間隔で複数の発光制御信号を連続的に出力する。そして、コントローラ２１は、複数の発光制御信号に対応する複数の戻り信号に基づいて、回転角度間隔ごとに物体Ｘまでの複数の距離を計算し、計算された複数の距離から平均距離を取得する。従って、第２の実施形態と同様に、ＬＩＤＡＲ装置１０は、物体Ｘまでの距離を高精度に取得することができる。

（第４の実施形態）
次に、本開示の第４の実施形態を、図１４及び図１５を参照して説明する。以下の説明では、第１から第３の実施形態とは異なる部分のみを説明する。

第１の実施形態では、コントローラ２１は、角度センサ２８から検出信号を受信すると、発光制御信号を自動的に出力するように構成される。第４の実施形態では、コントローラ２１は、検出信号（回転角度）が複数のターゲット回転角度のうちのいずれか１つと一致する場合に、発光制御信号を出力するように構成される（図１４参照）。この実施形態では、ターゲット回転角度は、例えば、０．０、０．２、０．４、０．６、…、１２０．００度に設定される。

図１５は、第４の実施形態によるＬＩＤＡＲ装置１０によって実行されるプロセスのフローチャートを示す。実際の発光タイミングを使用して、計算された距離を修正するステップ（すなわち、図７のステップＳ５０及びＳ９０）は、第４の実施形態では省略されていることに留意されたい。

角度センサ２８がステップＳ４００で走査ミラー１６の回転角を検出すると、角度センサ２８は、ステップＳ４１０で、検出された回転角を示す検出信号をコントローラ２１に出力する。コントローラ２１が角度センサ２８から検出信号を受信すると、コントローラ２１は、ステップＳ４２０で、検出信号がターゲット回転角度のいずれか１つと一致するかどうかを判定する。ステップＳ４２０で「Ｎｏ」の場合、プロセスはステップＳ４００に戻り、ステップＳ４１０からＳ４２０を繰り返す。ステップＳ４２０で「Ｙｅｓ」の場合、コントローラ２１は、ステップＳ４３０で発光モジュール１２に発光制御信号を出力する。

発光モジュール１２が発光制御信号を受信すると、発光モジュール１２は、ステップＳ４４０で走査ミラー１６に向けてレーザービームを放射する。従って、ＬＩＤＡＲ装置１０は、走査ミラー１６が所望の回転角度にあるときにレーザービームを放射することができる。戻りビームが受光モジュール１４に到達すると、受光モジュール１４は、ステップＳ４５０で戻りビームを検出し、次いで、受光モジュール１４は、ステップＳ４６０で、戻りビームの受信に応答して、戻り信号をコントローラ２１に出力する。

コントローラ２１は、ステップＳ４７０で、信号出力タイミングと戻り信号を用いて、物体Ｘまでの距離を計算する。次に、プロセスはステップＳ４００に戻り、ステップＳ４１０からＳ４７０を繰り返す。

上述のように、第４の実施形態によるＬＩＤＡＲ装置１０は、回転角度が複数のターゲット回転角度のいずれか１つと一致した場合に、発光制御信号を出力する。従って、ＬＩＤＡＲは、走査ゾーンＳＺの所望の領域に向けてレーザービームを正確に放射することができる。

上述の第４の実施形態では、ターゲット回転角度は、規則的な態様（例えば、０．０、０．２、０．４など）で設定される。しかしながら、ターゲット回転角度は、例えば、少なくとも１つのメモリに格納された所定のターゲット角度テーブルを使用して、不規則な態様で設定されてもよい。そのような場合、少なくとも１つのプロセッサを使用して、検出信号（回転角度）がターゲット回転角度と一致するかどうかを判定してもよい。

（第５の実施形態）
次に、本開示の第５の実施形態を、図１６から図１８を参照して説明する。以下の説明では、第１から第４の実施形態とは異なる部分のみを説明する。上述した実施形態では、ＬＩＤＡＲ装置１０は、回転角度間隔ごとに一定の態様でレーザー光を放射する（例えば、第１の実施形態では、回転角度間隔ごとに１つのレーザービームが放射され、第２及び第３実施形態では、回転角度間隔ごとに複数のレーザービームが放射される）。第５の実施形態では、ＬＩＤＡＲ装置１０は、走査ゾーンＳＺ内の特定のターゲット領域と残りの領域とに対して異なる態様でレーザービームを放射するように構成される。

この実施形態では、ターゲット領域に対応する走査ミラー１６の特定回転角度範囲が、回転角度範囲において定義される（例えば、－２０°≦特定回転角度θｓ≦＋２０°）。図１７に示されるように、発光モジュール１２は、特定回転角度範囲内で他の回転角度範囲（すなわち、－６０°≦θ＜－２０°及び＋２０°＜θ≦＋６０°）とは異なる態様でレーザービームを放射するように構成される。例えば、発光モジュール１２は、特定回転角度範囲内の各回転角度間隔に対して所定の数のレーザービーム（例えば、１０）を放射するように制御される。以下、特定回転角度範囲以外の走査ミラー１６の回転角度範囲を通常範囲と呼び、その通常範囲では、発光モジュール１２が、第１の実施形態と同様に、角度センサ２８から検出信号を受信するとレーザービームを放射するように制御される。

この実施形態では、コントローラ２１は、図１６に示されるように、受光モジュール１４とは別個に設けられている。すなわち、受光モジュール１４は、第１の実施形態で説明したように、コントローラ２１を一体的に含まない。コントローラ２１は、この実施形態では、少なくとも１つの回路の代わりに、又は組み合わせて、少なくとも１つのプロセッサ２１ａ及び少なくとも１つのメモリ２１ｂを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。メモリ２１ｂは、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、フラッシュメモリ、又はこれらの組み合わせを含む。メモリ２１ｂは、プロセッサ２１ａによって実行されると、プロセッサ２１ａに、後で説明するような様々なタスクを実行させる命令をそこに格納している。メモリ２１ｂは、特定の回転角度範囲も格納している。

図１８は、この実施形態によるＬＩＤＡＲ装置１０によって実行されるフローチャートを示す。実際の発光タイミングを使用して計算された距離を補正するステップ（すなわち、図７のステップＳ５０及びＳ９０）は第５の実施形態において省略されていることに留意されたい。

ステップＳ５００で、角度センサ２８が走査ミラー１６の回転角度を検出すると、角度センサ２８は、ステップＳ５１０で検出信号を出力する。コントローラ２１が角度センサ２８から検出信号を受信すると、コントローラ２１（プロセッサ２１ａ）は、ステップＳ５２０で、走査ミラー１６の回転角度が特定回転角度範囲内にあるかどうかを判定する。ステップＳ５２０でＮｏの場合（回転角度が通常範囲内にある）、プロセスはステップＳ５３０に進み、コントローラ２１は発光制御信号を出力する。従って、コントローラ２１は、走査ミラー１６の回転角度が通常範囲内にあるとき、検出信号を受信すると発光制御信号を出力する。

発光モジュール１２が発光制御信号を受信すると、発光モジュール１２は、ステップＳ５４０で走査ミラー１６に向けてレーザービームを放射する。次に、戻りビームが受光モジュール１４に到達すると、受光モジュール１４は、ステップＳ５５０で戻りビームを検出し、次いで、受光モジュール１４は、戻りビームの受信に応答して、ステップＳ５６０でコントローラ２１に戻り信号を出力する。

コントローラ２１は、ステップＳ５７０で、信号出力タイミングと戻り信号を用いて、物体Ｘまでの距離を計算する。その後、プロセスはステップＳ５００に戻る。このように、回転角度が通常範囲内にあるとき、回転角度間隔ごとに物体Ｘまでの距離が計算される。

コントローラ２１が、ステップＳ５２０で回転角度は特定回転角度範囲内にあると判定した場合（ステップＳ５２０：Ｙｅｓ）、プロセスはステップＳ５８０に進み、コントローラ２１は、ステップＳ５８０で発光制御信号を出力する。発光モジュール１２が発光制御信号を受信すると、発光モジュール１２は、ステップＳ５９０で走査ミラー１６に向けてレーザービームを放射する。そして、戻りビームが受光モジュール１４に到達すると、受光モジュール１４は、ステップＳ６００で戻りビームを検出し、次いで、受光モジュール１４は、戻りビームの受信に応答して、ステップＳ６１０でコントローラ２１に戻り信号を出力する。

コントローラ２１が戻り信号を受信した場合、コントローラ２１は、ステップＳ６２０で戻り信号を使用して、物体Ｘまでの距離を計算する。次に、コントローラ２１は、ステップＳ６３０において、検出信号を受信した後の発光制御信号の出力回数が１０であるかどうかを判定する。ステップＳ６３０で「Ｎｏ」の場合、プロセスはステップＳ６４０に進み、コントローラ２１は、発光制御信号を出力した後、所定の時間間隔（例えば、３マイクロ秒）が経過したかどうかを判断する。時間間隔が経過していない場合（ステップＳ６４０：Ｎｏ）、コントローラ２１はステップＳ６４０を繰り返す。時間間隔が経過した場合（ステップＳ６４０：Ｙｅｓ）、プロセスはステップＳ５８０に進み、コントローラ２１は再び発光制御信号を出力する。その後、プロセスはステップＳ５９０からＳ６２０を繰り返し、コントローラ２１は、ステップＳ６３０で、放出された発光制御信号の数が１０であるかどうかを判定する。ステップＳ６３０で「Ｙｅｓ」の場合、コントローラ２１は、ステップＳ６５０で発光制御信号の出力を停止し、次いで、ステップＳ６６０で、計算された１０個の距離から平均距離を計算する。その後、プロセスはステップＳ５００に戻る。

従って、回転角度が特定回転角度範囲内にあるとき、コントローラ２１は、回転角度間隔ごとに１０個の発光制御信号を出力する。コントローラ２１は、１０個の発光制御信号に対応する１０個の戻り信号に基づいて１０個の距離を計算する。そして、コントローラ２１は、特定回転角度範囲内の回転角度間隔ごとに計算された１０個の距離から平均距離を求める。従って、第５の実施形態によるＬＩＤＡＲ装置１０は、走査ゾーンＳＺの特定領域を細かく走査し、そのような特定領域に対して高精度で物体Ｘまでの距離を取得することができる。

（実施形態の変更）
いくつかの変更を上述の実施形態に適用することができる。

例えば、上述の実施形態では、発光モジュールは、２つの発光素子から２つのレーザービームを放射するように構成される。しかしながら、発光モジュールは、単一の発光素子から１つのレーザービーム、又は３つ以上の発光素子から３つ以上のレーザービームを放射してもよい。

上述の実施形態では、発光モジュールは、走査ミラーの全サイクルの間（すなわち、第１の位置から第２の位置への往路、及び第２の位置から第１の位置への復路）、レーザー光を放射するように構成される。しかしながら、発光モジュールは、走査ミラーの往路の間だけ、レーザー光を放射するように構成されてもよい。例えば、発光モジュールは、ミラーが第１の位置から第２の位置に揺動しているときにのみレーザー光を放射するように制御されてもよい。この場合、ミラーが第２の位置に移動した直後に、ミラーは素早く第１の位置に戻される。

上記の実施形態では、受光器は、複数のＳＰＡＤを含む。しかしながら、他の感光性素子が使用されてもよい。ただし、ＳＰＤＡが受光器として使用される場合、ＳＰＤＡはデジタル信号を出力できるため、上述したように物体までの距離を計算するためにプロセッサを使用する必要はない。

この出願では、「モジュール」及び「システム」という用語には、ハウジング、固定具、配線などのハードウェアコンポーネントが含まれる場合がある。さらに、この出願では、「プロセッサ」という用語は、コード実行するプロセッシングコアハードウェア（共有、専用、又はグループ）と、プロセッシングコアハードウェアによって実行されるコードを格納するメモリハードウェア（共有、専用、又はグループ）を含むことができる回路又は回路機構を指すか、その一部であるか、又は含むことができる。従って、「プロセッサ」という用語は、「回路」という用語に置き換えることができる。

本明細書で説明する方法のステップ、プロセス、及び処理は、実行の順序として具体的に特定されない限り、説明又は図示された特定の順序での実行を必ず必要とするものとして解釈されるべきではない。また、追加又は代替のステップを使用できることも理解されたい。

「第１」、「第２」、「特定」などの用語は、様々な要素を説明するために使用されるが、これらの用語は、ある要素を別の要素から区別するためにのみ使用され得る。本明細書で使用される場合、「第１」、「第２」などの用語、及び他の数値的な用語は、文脈で明確に示されていない限り、順序又は順番を意味するものではない。従って、第１の要素、コンポーネント、領域、層、又はセクションは、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、コンポーネント、領域、層、又はセクションと呼ぶことができる。

「前」、「後」、「左」、「右」などのような空間的に相対的な用語は、説明を容易にするために、ある要素又は機能と、図に示されるような別の要素又は機能との関係を説明するために使用される場合がある。空間的に相対的な用語は、図に示される向きに加えて、使用中又は動作中のデバイスの異なる向きを包含することが意図され得る。例えば、図のセンサシステムが回転される場合、「前／後」と記述されている要素は、車両に対して「左／右」に向けられるかもしれない。従って、「前」という用語の例は、実際には任意の方向を包含することができる。デバイスは他の向きに向けられ（９０°又は他の方向に回転され）てもよく、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈され得る。

光源は、光ビームを放射するように構成される。受光器は、走査ゾーン内の物体によって反射された戻りビームを受信するように構成される。回転可能なミラーは、光源から放射された光ビームを、走査ゾーンに向けて反射するように構成される。モータは、第１の位置と第２の位置との間でミラーを揺動させることによって、第１の位置と第２の位置との間で往復するよう、ミラーを回転させるように構成される。角度センサは、ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、ミラーの回転角度を検出し、ミラーの回転角度を示す検出信号を出力するように構成される。コントローラは、光源及び角度センサに結合される。コントローラは、角度センサからの検出信号を受けて、光源に制御信号を出力し、光ビームを放射するように構成される。

光源は、光ビームを放射するように構成される。受光器は、走査ゾーン内の物体によって反射された戻りビームを受信するように構成される。回転可能なミラーは、光源から放射された光ビームを、走査ゾーンに向けて反射するように構成される。モータは、第１の位置と第２の位置との間でミラーを揺動させることによって、第１の位置と第２の位置との間で往復するよう、ミラーを回転させるように構成される。角度センサは、ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、ミラーの回転角度を検出し、ミラーの回転角度を示す検出信号を出力するように構成される。コントローラは、光源及び角度センサに結合される。コントローラは、角度センサからの検出信号がミラーの複数の所定のターゲット回転角度のいずれか１つに一致したとき、光源に制御信号を出力し、光ビームを放射するように構成される。

本開示の第３の態様は、走査ゾーン内の物体までの距離を測定する方法である。方法は、角度センサで、光源から放射された光ビームを走査ゾーンに向けて反射するため、第１の位置と第２の位置との間でミラーを揺動させることによって、第１の位置と第２の位置との間で往復するように回転するミラーの回転角度を検出することを含む。方法は、コントローラに、ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、ミラーの回転角度を示す検出信号を出力すること、コントローラにて、角度センサからの検出信号を受けて、光ビームを放射するように光源に制御信号を出力すること、受光器にて、物体によって反射された戻り光を受けて、戻り信号を出力すること、及び、コントローラにて、コントローラが制御信号を出力したタイミングと受光器が戻り信号を出力したタイミングとに基づいて、物体までの距離を計算すること、も含む。

本開示の第４の態様は、走査ゾーン内の物体までの距離を測定するように光源を制御するための、コントローラによって実行される方法である。方法は、ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、第１の位置と第２の位置との間でミラーを揺動させることによって、第１の位置と第２の位置との間で往復するよう回転するミラーの回転角度を示す検出信号を受信すること、検出信号を受けて、光ビームを放射するように光源に制御信号を出力すること、走査ゾーン内の物体によって反射された戻り光を受けて生成された戻り信号を受信すること、及び、制御信号が出力されたタイミングと戻り信号が受信されたタイミングとに基づいて、物体までの距離を計算すること、を含む。

本開示の第５の態様は、走査ゾーン内の物体までの距離を測定するように光源を制御するための、コントローラによって実行される方法である。方法は、ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、第１の位置と第２の位置との間でミラーを揺動させることによって、第１の位置と第２の位置との間で往復するよう回転するミラーの回転角度を示す検出信号を受信すること、検出信号がミラーの複数の所定のターゲット回転角度のいずれか１つに一致するかどうかを判定すること、検出信号が複数の所定のターゲット回転角度のいずれか１つに一致すると判定されると、光ビームを放射するよう光源に制御信号を出力すること、走査ゾーン内の物体によって反射された戻り光を受けて生成された戻り信号を受信すること、及び、制御信号が出力されたタイミングと戻り信号が受信されたタイミングとに基づいて、物体までの距離を計算すること、を含む。

Claims (19)

1. 走査ゾーン（ＳＺ）内の物体（Ｘ）までの距離を測定するためのＬＩＤＡＲ装置であって、
   光ビームを放射するように構成される光源（１２）と、
   走査ゾーン内の物体によって反射された戻りビームを受信するように構成される受光器（１４）と、
   光源から放射された光ビームを、走査ゾーンに向けて反射するように構成される回転可能なミラー（１８）と、
   第１の位置と第２の位置との間で往復するよう、ミラーを回転させるように構成されるモータ（２６）と、
   ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、ミラーの回転角度を検出し、ミラーの回転角度を示す検出信号を出力するように構成される角度センサ（２８）と、及び
   光源及び角度センサに結合されるコントローラと、を備え、
   コントローラは、角度センサからの検出信号を受けて、光源に制御信号を出力し、光ビームを放射するように構成されるＬＩＤＡＲ装置。
2. 受光器は、戻りビームを検出する複数の感光性デバイスを有する集積回路（３６）を含み、
   コントローラは、受光器の集積回路内に設けられ、
   受光器は、さらに、戻りビームを受信すると、戻り信号をコントローラに出力するように構成され、そして、
   コントローラは、さらに、コントローラが光源に制御信号を出力する信号出力タイミングと戻り信号とに基づいて、物体までの距離を計算するように構成される、請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
3. 受光器は、複数の単一光子アバランシェダイオード（３８）を含む、請求項２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
4. 光源は、さらに、光源が実際に光ビームを放射する実際の発光タイミングをコントローラに出力するように構成され、そして、
   コントローラは、さらに、実際の発光タイミングを使用して、計算された距離を修正するように構成される、請求項２又は３に記載のＬＩＤＡＲ装置。
5. コントローラは、さらに、角度センサから検出信号を受信すると、角度センサから次の１つの検出信号を受信する前に、複数の制御信号を光源に出力するように構成される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＩＤＡＲ装置。
6. 複数の制御信号は、所定の数の制御信号である、請求項５に記載のＬＩＤＡＲ装置。
7. コントローラは、さらに、所定の数の制御信号に対応する受光器からの複数の戻り信号に基づいて、物体までの距離を計算するように構成される、請求項６に記載のＬＩＤＡＲ装置。
8. コントローラは、さらに、次の１つの検出信号を受信するまで、複数の制御信号を連続的に出力するように構成される、請求項５に記載のＬＩＤＡＲ装置。
9. コントローラは、さらに、複数の制御信号に対応する受光器からの複数の戻り信号に基づいて、物体までの距離を計算するように構成される、請求項８に記載のＬＩＤＡＲ装置。
10. 走査ゾーン（ＳＺ）内の物体（Ｘ）までの距離を測定するためのＬＩＤＡＲ装置であって、
    光ビームを放射するように構成される光源（１２）と、
    走査ゾーン内の物体によって反射された戻りビームを受信するように構成される受光器（１４）と、
    光源から放射された光ビームを、走査ゾーンに向けて反射するように構成される回転可能なミラー（１８）と、
    第１の位置と第２の位置との間で往復するよう、ミラーを回転させるように構成されるモータ（２６）と、
    ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、ミラーの回転角度を検出し、ミラーの回転角度を示す検出信号を出力するように構成される角度センサ（２８）と、及び
    光源及び角度センサに結合されるコントローラ（２１）と、を備え、
    コントローラは、角度センサからの検出信号がミラーの複数の所定のターゲット回転角度のいずれか１つに一致したとき、光源に制御信号を出力し、光ビームを放射するように構成されるＬＩＤＡＲ装置。
11. 走査ゾーン（ＳＺ）内の物体（Ｘ）までの距離を測定する方法であって、
    角度センサ（２８）で、光源（１２）から放射された光ビームを走査ゾーンに向けて反射するため、第１の位置と第２の位置との間で往復するように回転するミラー（１８）の回転角度を検出すること、
    コントローラ（２１）に、ミラーの第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、ミラーの回転角度を示す検出信号を出力すること、
    コントローラにて、検出信号を受けて、光ビームを放射するように光源に制御信号を出力すること、
    受光器（１４）にて、物体によって反射された戻り光を受けて、戻り信号を出力すること、及び、
    コントローラにて、コントローラが制御信号を出力したタイミングと受光器が戻り信号を出力したタイミングとに基づいて、物体までの距離を計算すること、を備える方法。
12. 走査ゾーン（ＳＺ）内の物体（Ｘ）までの距離を測定するように光源（１２）を制御するための、コントローラ（２１）によって実行される方法であって、
    ミラー（１８）の第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、第１の位置と第２の位置との間で往復するよう回転するミラーの回転角度を示す検出信号を受信すること、
    検出信号を受けて、光ビームを放射するように光源に制御信号を出力すること、
    走査ゾーン内の物体によって反射された戻り光を受けて生成された戻り信号を受信すること、及び、
    制御信号が出力されたタイミングと戻り信号が受信されたタイミングとに基づいて、物体までの距離を計算すること、を備える方法。
13. 光源が実際に光ビームを放射する実際の発光タイミングを受信すること、及び
    実際の発光タイミングを用いて、計算された距離を修正すること、をさらに備える請求項１２に記載の方法。
14. 検出信号を受信すると、次の１つの検出信号を受信する前に、複数の制御信号を光源に出力することをさらに備える請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 複数の制御信号は、所定数の制御信号である請求項１４に記載の方法。
16. 距離を計算することは、所定数の制御信号に対応する複数の戻り信号に基づいて計算することである請求項１５に記載の方法。
17. 複数の制御信号を出力することは、次の１つの検出信号を受信するまで、複数の制御信号を連続的に出力することである請求項１４に記載の方法。
18. 距離を検出することは、複数の制御信号に対応する複数の戻り信号に基づいて計算することである請求項１７に記載の方法。
19. 走査ゾーン（ＳＺ）内の物体（Ｘ）までの距離を測定するように光源（１２）を制御するための、コントローラ（２１）によって実行される方法であって、
    ミラー（２６）の第１の位置と第２の位置との間での各回転サイクルの間、複数の所定の角度間隔で、第１の位置と第２の位置との間で往復するよう回転するミラーの回転角度を示す検出信号を受信すること、
    検出信号がミラーの複数の所定のターゲット回転角度のいずれか１つに一致するかどうかを判定すること、
    検出信号が複数の所定のターゲット回転角度のいずれか１つに一致すると判定されると、光ビームを放射するよう光源に制御信号を出力すること、
    走査ゾーン内の物体によって反射された戻り光を受けて生成された戻り信号を受信すること、及び、
    制御信号が出力されたタイミングと戻り信号が受信されたタイミングとに基づいて、物体までの距離を計算すること、を備える方法。

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