JP6186863B2 - 測距装置及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、測距装置及びプログラムに関する。

従来から、レーザ光源からのレーザ光を光走査手段で走査し、走査領域からの反射光を前記走査レーザ光と異なる光路で受光して走査領域内を監視する走査型レーザレーダが知られている（例えば、特許文献１参照）。この走査型レーザレーダは、多数の受光素子がマトリクス状に配列された受光素子アレイを備える。走査領域からの反射光は、結像レンズを介して受光素子アレイにより受光される。この走査型レーザレーダでは、光走査手段の走査位置が変化する毎に、変換テーブルメモリ内の変換テーブルに基づいて、各走査位置に対して予め対応付けられた受光素子及びその周囲の受光素子がマルチプレクサにより選択される。選択された受光素子の受光出力は加算され、加算された受光出力に基づいて走査領域内が監視される。

特開2004-157044号公報

上記の特許文献１に記載の構成では、マルチプレクサにより選択された受光素子の受光出力のみを用いるため、監視対象以外からの光による受光出力は利用されず、ノイズ成分を軽減することができる。即ち、走査による広角な監視を可能としつつ、ノイズ成分を軽減することができる。

しかしながら、上記の特許文献１に記載の構成では、多数の受光素子（受光素子アレイ）や、マルチプレクサ、変換テーブルメモリ等を必要とし、回路規模が大掛かりになるという問題点がある。

そこで、開示の技術は、回路規模を増大させることなく、近距離に位置する測定対象物の測距精度を高めることが可能な測距装置及びプログラムの提供を目的とする。

本開示の一局面によれば、光源と、
前記光源からの光線を反射することにより外部に出射し、前記光線の出射方向が変化するように角度が制御される第１走査ミラーと、
受光素子と、
外部から入射する光線を前記受光素子に向けて反射し、外部の複数方向から入射する光線のうち、前記受光素子に受光される方向の光線が変化するように角度が制御される第２走査ミラーと、
前記受光素子の受光出力に基づいて、外部に存在する測定対象物までの距離を算出する距離測定部と、
前記測定対象物までの距離に関する距離情報と、前記光線の出射時の前記第１走査ミラーの角度に関する角度情報とに基づいて、前記第２走査ミラーの角度を制御する制御装置とを含み、
前記距離情報は、前記距離測定部の算出結果に基づいて生成される、測距装置が提供される。

本開示の技術によれば、回路規模を増大させることなく、近距離に位置する測定対象物の測距精度を高めることが可能な測距装置等が得られる。

測距装置１の一例を示す構成図である。 角度β_１及び角度β_２等の説明図である。 第２走査ミラー２０８の角度β_２の決定方法の説明図である。 図３の状態を幾何学図形として主要部分だけを取り出した図である。 測距装置１による測距処理の一例を示すフローチャートである。 測距装置１による測距処理の他の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、測距装置１の一例を示す構成図である。図１においては、光線７０Ａ，７０Ｂが２点鎖線で示されている。また、図１においては、光学装置２００は、便宜上、上面視で示されている。光線７０Ａは、測定対象物までの往路に係る光線を示し、光線７０Ｂは、測定対象物までの復路に係る光線を示す。

測距装置１は、外部の測定対象物を検知し、当該測定対象物までの距離（測距装置１と当該測定対象物との間の距離）を測定する。測距装置１は、任意の用途で使用されてもよい。例えば、測距装置１は、車両周囲の測定対象物を検知するために、車両に搭載されてもよい。この場合、測距装置１による測定対象物の検知結果（又は測定対象物までの距離の測定結果）は、測定対象物に対する注意喚起のための警報や、測定対象物との衝突を回避するための衝突防止制御（プリクラッシュ制御）等で利用されてもよい。

測距装置１は、図１に示すように、処理装置１００と、光学装置２００とを含む。

処理装置１００は、任意の形態で構成されてもよい。処理装置１００の各種機能（以下で説明する機能を含む）は、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組み合わせにより実現されてもよい。例えば、処理装置１００の機能の任意の一部又は全部は、特定用途向けＡＳＩＣ（application-specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等により実現されてもよい。また、処理装置１００は、物理的に離れた位置にある複数の処理装置により実現されてもよい。

処理装置１００は、図１に示すように、レーザ駆動回路１０２と、第１走査ミラーコントローラ１０４と、受光出力アンプ１０６と、第２走査ミラーコントローラ１０８と、飛行時間（距離）測定回路１１０と、測定制御回路１１２とを含む。尚、これらの区分けは、便宜上のものであり、各回路等の機能が他の回路により実現されてもよい。例えば、第２走査ミラーコントローラ１０８の機能の一部または全部は、測定制御回路１１２により実現されてもよい。また、飛行時間測定回路１１０の一部または全部は、測定制御回路１１２により実現されてもよい。

レーザ駆動回路１０２は、光源２０２から光線が出射されるように、光源２０２を駆動する。レーザ駆動回路１０２は、測定制御回路１１２からの出射指令に応じて、光源２０２を駆動してよい。レーザ駆動回路１０２は、光線の出射タイミングを表す情報を飛行時間測定回路１１０に供給してよい。

第１走査ミラーコントローラ１０４は、測定制御回路１１２からの角度指令（第１角度指令と称する）に応じて、第１走査ミラー２０４の角度β_１を制御する。例えば、第１走査ミラーコントローラ１０４は、アクチュエータ（図示せず）を制御して、第１走査ミラー２０４の角度β_１を変更させる。第１角度指令は、第１走査ミラー２０４の角度β_１の指示値を含んでよい。第１走査ミラーコントローラ１０４は、第１走査ミラー２０４の角度β_１を検出し、第１走査ミラー２０４の角度β_１を表す情報（以下、角度情報とも称する）を生成して測定制御回路１１２に供給してよい。角度情報は、測定制御回路１１２からの第１角度指令に基づいて生成されてもよい。

受光出力アンプ１０６は、受光素子２０６の受光出力を増幅し、飛行時間測定回路１１０に供給する。

第２走査ミラーコントローラ１０８は、測定制御回路１１２からの角度指令（第２角度指令と称する）に応じて、第２走査ミラー２０８の角度β_２を制御する。例えば、第２走査ミラーコントローラ１０８は、アクチュエータ（図示せず）を制御して、第２走査ミラー２０８の角度β_２を変更させる。第２角度指令は、第２走査ミラー２０８の角度β_２の指示値を含んでよい。

飛行時間測定回路１１０は、受光出力アンプ１０６からの出力（受光素子２０６の受光出力）に基づいて、外部の測定対象物までの距離を算出（計測）する。例えば、飛行時間測定回路１１０は、光源２０２から出射されてから外部の測定対象物に当たって戻ってくるまでの光線の飛行時間（ＴＯＦ：Time Of Flight）を測定することで、外部の測定対象物までの距離を算出する。算出した距離を表す情報（測距結果）は、測定制御回路１１２に供給される。尚、測定制御回路１１２は、このようにして得られた測距結果を、外部機器（例えば、車載の警報制御装置）に送信してもよい。

測定制御回路１１２は、レーザ駆動回路１０２、第１走査ミラーコントローラ１０４及び第２走査ミラーコントローラ１０８を制御することで、測距装置１の測距動作を制御する。また、測定制御回路１１２は、飛行時間測定回路１１０からの測距結果を取得し、例えば外部機器（例えば、車載の警報制御装置）に送信する。測定制御回路１１２の機能の詳細は後述する。

光学装置２００は、光源２０２と、第１走査ミラー２０４と、受光素子２０６と、第２走査ミラー２０８と、集光レンズ２１０と、波長選択フィルタ２１２とを含む。

光源２０２は、任意であるが、本例では、可干渉性を持つレーザ光を発生するレーザ光源（例えば半導体レーザ装置）である。この場合、光源２０２は、例えばレーザダイオードにより形成されてよい。尚、レーザ光は、例えば0.7 μm〜1 mmの赤外線レーザ光であってよい。光源２０２は、例えば、パルスレーザ光を出射するようにレーザ駆動回路１０２により駆動されてよい。

第１走査ミラー２０４は、光源２０２からの光線を反射して外部に光線（光線７０Ａ参照）を出射する。即ち、第１走査ミラー２０４は、光源２０２から受けた光線を、外部に向けて反射する。第１走査ミラー２０４は、角度β_１が可変に構成される。尚、光源２０２からの光線が到達する外部領域（測定対象物検知領域）の角度範囲は、第１走査ミラー２０４の回転範囲（角度β_１の可変範囲）に応じて決定される。図１に示す例では、第１走査ミラー２０４は、水平面内での走査が可能な態様で、角度β_１が可変に構成される。尚、ここでは、角度β_１は、基準線Ｌ１の光源２０２側を０度として時計方向を正方向として増加する角度とする。基準線Ｌ１は、第１走査ミラー２０４の回転中心Ｏ１を通って水平面内で横方向に延在する線であるとする。第１走査ミラー２０４の角度β_１は、上述の如く、アクチュエータ（図示せず）の駆動により可変されてよい。第１走査ミラー２０４及びアクチュエータは、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）により形成されてよい。

受光素子２０６は、第２走査ミラー２０８により反射された光線（光線７０Ｂ参照）を受光し、受光量に応じた電気信号を出力してよい。受光素子２０６は、例えばフォトダイオードにより形成されてよい。受光素子２０６は、単一の受光素子であってよい。即ち、受光素子２０６は、多数の受光素子がマトリックス上に配列された受光素子アレイとして形成されてもよいが、好ましくは、回路規模を低減する観点から、単一の受光素子である。但し、受光素子２０６は、複数の受光素子の集合から形成されてもよい。

第２走査ミラー２０８は、外部（測定対象物検知領域を含む）から入射する光線（光線７０Ｂ参照）を受けて、当該光線を受光素子２０６に向けて反射する。第２走査ミラー２０８は、外部の複数方向から入射する光線のうち、受光素子２０６に受光される方向の光線が変化するように角度β_２が制御される。即ち、第２走査ミラー２０８の角度β_２は、外部の複数方向から入射する光線のうちの、受光素子２０６に受光される光線の方向を決める。受光素子２０６に受光される光線の方向は、第２走査ミラー２０８の角度β_２と、受光素子２０６と第２走査ミラー２０８の位置関係とによって定まる（図２参照）。図１に示す例では、第２走査ミラー２０８は、水平面内での走査が可能な態様で、角度β_２が可変に構成される。尚、ここでは、角度β_２は、基準線Ｌ２の受光素子２０６側を０度として時計方向を正方向として増加する角度とする。基準線Ｌ２は、第２走査ミラー２０８の回転中心Ｏ２を通って水平面内で横方向に延在する線であるとする。第２走査ミラー２０８の角度β_２は、上述の如く、アクチュエータ（図示せず）の駆動により可変されてよい。第２走査ミラー２０８及びアクチュエータは、例えば、ＭＥＭＳにより形成されてよい。尚、第２走査ミラー２０８と第１走査ミラー２０４とは、構成自体は同一であってよい。

集光レンズ２１０は、第２走査ミラー２０８と受光素子２０６との間の光路内に設けられてよい。集光レンズ２１０は、第２走査ミラー２０８により反射された光線を集光し、受光素子２０６上で合焦（結像）させる。

波長選択フィルタ２１２は、光源２０２から発生される光線の波長に対応する波長のみを透過するフィルタである。波長選択フィルタ２１２は、例えばバンドバスフィルタにより形成されてよい。波長選択フィルタ２１２は、第２走査ミラー２０８の前段に設けられる。即ち、外部からの光線は、波長選択フィルタ２１２を介して第２走査ミラー２０８に入射される。

図２は、角度β_１及び角度β_２等の説明図であり、（Ａ）は、第１走査ミラー２０４の角度β_１と光線７０Ａ（往路）の出射方向θ１との関係を模式的に示し、（Ｂ）は、第２走査ミラー２０８の角度β_２と光線７０Ｂ（復路）の入射方向θ２との関係を模式的に示す。尚、図２においては、便宜上、集光レンズ２１０の図示は省略されている。

第１走査ミラー２０４の角度β_１と光線７０Ａ（往路）の出射方向θ１との関係は、図２（Ａ）に示すように、以下の式で表される。
β_１＝（θ１−α_１）／２ 式（１）
ここで、α_１は、光源２０２の設置角度、即ち、基準線Ｌ１に対する光源２０２からの光線の角度である。角度α_１は、基準線Ｌ１の光源２０２側を０度として反時計方向を正方向として増加する角度とする。また、出射方向θ１は、基準線Ｌ１の光源２０２とは逆側を０度として時計方向を正方向として増加する角度とする。尚、図２（Ａ）において、ラインＣ１は、第１走査ミラー２０４の回転中心Ｏ１を通る、第１走査ミラー２０４の表面（反射面）に対する法線を表す。尚、式（１）は、光源２０２からの光線とラインＣ１との間の角度（９０−α_１−β_１）が、第１走査ミラー２０４で反射する光線７０ＡとラインＣ１との間の角度（９０−θ１＋β_１）に等しいことに基づく。

第２走査ミラー２０８の角度β_２と光線７０Ｂ（復路）の入射方向θ２との関係は、図２（Ｂ）に示すように、以下の式で表される。
β_２＝（θ２−α_２）／２ 式（２）
ここで、α_２は、受光素子２０６の設置角度、即ち、基準線Ｌ２に対する受光素子２０６への光線の角度である。角度α_２は、基準線Ｌ２の受光素子２０６側を０度として反時計方向を正方向として増加する角度とする。また、出射方向θ２は、基準線Ｌ２の受光素子２０６とは逆側を０度として時計方向を正方向として増加する角度とする。尚、図２（Ｂ）において、ラインＣ２は、第２走査ミラー２０８の回転中心Ｏ２を通る、第２走査ミラー２０８の表面（反射面）に対する法線を表す。尚、式（２）は、受光素子２０６に向かって反射する光線とラインＣ２との間の角度（９０−α_２−β_２）が、角度（９０−θ２＋β_２）に等しいことに基づく。この角度（９０−θ２＋β_２）は、第２走査ミラー２０８に入射する光線７０Ｂ（受光素子２０６に向かって反射することになる光線）とラインＣ２との間の角度である。

次に、測定制御回路１１２による第２走査ミラーコントローラ１０８の制御方法、即ち第２走査ミラーコントローラ１０８の機能について説明する。

第２走査ミラーコントローラ１０８は、上述の如く、測定制御回路１１２からの第２角度指令に応じて、第２走査ミラー２０８の角度β_２を制御する。即ち、第２走査ミラーコントローラ１０８は、第２角度指令による第２走査ミラー２０８の角度β_２の指示値が実現されるように、第２走査ミラー２０８の角度β_２を制御する。

ここで、第２走査ミラー２０８の角度β_２（第２角度指令の指示値）は、測定対象物までの距離に関する距離情報と、第１走査ミラー２０４の角度β_１を表す情報（角度情報）とに基づいて、決定される。

距離情報は、任意の態様で取得されてもよい。例えば、距離情報は、飛行時間測定回路１１０の測定結果に基づく情報であってもよい。この場合、距離情報は、前回以前の測定時に得られた同一の測定対象物までの距離の測定結果（飛行時間測定回路１１０の測定結果）に基づいて生成されてもよい。或いは、距離情報は、他の測位装置（例えば、ステレオカメラ）から取得されてもよい。かかる距離情報は、例えば、ステレオカメラを搭載する車両に測距装置１が搭載される場合に取得可能である。

尚、距離情報は、精度の高い情報であってよいが、非常に高い精度である必要はない。従って、測距装置１が車両に搭載される場合、距離情報は、車両位置と過去の測定対象物の検知結果との対応関係に基づいて取得されてもよい。例えば、ある車両位置で、測定対象物（例えば駐車場のポール等の固定物）が過去に検知された場合、当該車両位置と略同一の車両位置に位置するときに、当該過去の測定対象物の距離情報が利用されてもよい。また、測定対象物の位置は、ナビゲーション装置からの地図情報等、インフラからの情報、車車間通信で得られる情報等に基づいて、一次的に特定されてよい。この場合、かかる測定対象物の位置と、ＧＰＳ（Global Positioning System）により測位される自車位置とに基づいて、距離情報が生成されてもよい。

角度情報は、今回の測定のための光線の出射時における第１走査ミラー２０４の角度β_１を表す。角度情報は、任意の態様で取得されてもよい。例えば、角度情報は、センサ等で検出されてもよいし、制御値（第１角度指令）が使用されてもよい。

図３は、第２走査ミラー２０８の角度β_２の決定方法の説明図であり、測距装置１と測定対象物Ｓ１との関係の一例を模式的に上面視で示す。尚、測距装置１については、第１走査ミラー２０４及び第２走査ミラー２０８のみを模式的に図示している。

図３に示す例では、測定対象物Ｓ１は、測距装置１から距離Ｘ１だけ離間している。即ち、測距装置１の基準線Ｌ１、Ｌ２（ここでは、便宜上、同一としている）と測定対象物Ｓ１との間の距離は、Ｘ１である。また、測定対象物Ｓ１の横位置Ｙ１は、第１走査ミラー２０４と第２走査ミラー２０８との間の中心軸Ｏを基準としている。中心軸Ｏは、第１走査ミラー２０４の中心Ｏ１と第２走査ミラー２０８の中心Ｏ２から等距離にある軸である。

この場合、先ず、第１走査ミラー２０４の角度β_１（図２（Ａ）参照）、出射される光線７０Ａが測定対象物Ｓ１に当たるように設定（調整）される。このとき、第２走査ミラー２０８の角度β_２（図２（Ｂ）参照）は、測定対象物Ｓ１からの光線（測定対象物Ｓ１にて反射した光線）７０Ｂが受光素子２０６にて受光されるように決定される。即ち、第２走査ミラー２０８の角度β_２は、他の方向から入射する光線（例えば、太陽光等の測定対象外の光線や、他の物体からの光）７０Ｃ，７０Ｄが受光素子２０６にて受光されないように決定される。

図４は、図３の状態を幾何学図形として主要部分だけを取り出した図である。図４に示すように、ここでは、第１走査ミラー２０４及び第２走査ミラー２０８と中心軸Ｏとの間の距離（横方向）をＬとする。尚、この距離Ｌは、測距装置１の構造に依存する距離であり、既知である。

図４に示す幾何的な関係から、以下の式（３）及び式（４）が導かれる。
tan(θ2)=X1/(Y1-L) 式（３）
tan(θ1)=X1/(Y1+L) 式（４）
式（３）及び式（４）から、以下の式（５）が導かれる。
θ2=arctan(X1/(X1cot(θ1)-2L) 式（５）
よって、上述の式（２）から、第２走査ミラー２０８の角度β_２は、以下の式（６）に基づいて決定されてよい。
β_２＝｛arctan(X1/(X1cot(θ1)-2L)-α_２｝/２ 式（６）

ところで、測定対象物Ｓ１までの距離Ｘ１が非常に大きい場合（例えば、(X1cot(θ1)≫2Lの場合）は、式（５）からtan(θ2)≒tan(θ1)となる。従って、第２走査ミラー２０８の角度β_２は、第１走査ミラー２０４の角度β_１と同一であっても、測定対象物Ｓ１からの光線（測定対象物Ｓ１にて反射した光線）７０Ｂを受光素子２０６にて受光することができる。

しかしながら、測定対象物Ｓ１までの距離Ｘ１が小さい場合、式（３）及び式（４）からも分かるように、θ2とθ1の差が有意に大きくなる。このため、第２走査ミラー２０８の角度β_２が、第１走査ミラー２０４の角度β_１と同一であるときは、測定対象物Ｓ１からの光線を受光素子２０６にて受光することができなくなる（または、受光出力が小さくなる）。換言すると、第２走査ミラー２０８の角度β_２が、第１走査ミラー２０４の角度β_１と同一であるときは、測定対象物Ｓ１の方向ではない他の方向から入射する光線（例えば、太陽光等の測定対象外の光線）が受光素子２０６にて受光される虞がある。

これに対して、本実施例によれば、第２走査ミラー２０８の角度β_２を上記の式（６）に従って設定することにより、測定対象物Ｓ１までの距離Ｘ１が小さい場合であっても、測定対象物Ｓ１からの光線を受光素子２０６にて確実に受光することができる。これにより、近距離に位置する測定対象物Ｓ１の測距精度を高めることが可能となる。また、第１走査ミラー２０４の角度β_１を変更することにより広角な監視を可能としつつ、測定対象物Ｓ１の方向ではない他の方向から入射する光線に起因したノイズ成分を軽減することができる。

また、本実施例では、第２走査ミラー２０８と第２走査ミラーコントローラ１０８を用いる構成であるので、例えば上記の特許文献１に記載の構成で使用されるような多数の受光素子（受光素子アレイ）や、マルチプレクサ、変換テーブルメモリ等を必要としない。これにより、回路規模を増大することなく測距装置１を実現することができる。

図５は、測距装置１による測距処理の一例を示すフローチャートである。

ステップ５００では、測定制御回路１１２は、第１走査ミラーコントローラ１０４を介して第１走査ミラー２０４の角度β_１を設定する。第１走査ミラー２０４の角度β_１は、任意の角度に設定されてよい。尚、典型的には、第１走査ミラー２０４の角度β_１は、測定対象物検知領域内を走査するために、所定の走査角度範囲内で一定の角度ずつ変化されてよい。

ステップ５０２では、測定制御回路１１２は、レーザ駆動回路１０２により光源２０２を駆動し、レーザ光を出射する。

ステップ５０４では、測定制御回路１１２は、第２走査ミラーコントローラ１０８を介して第２走査ミラー２０８の角度β_２を設定する。第１回目（初回）の測定時は、測定制御回路１１２は、上記ステップ５００で設定した第１走査ミラー２０４の角度β_１と同一の角度に第２走査ミラー２０８の角度β_２を設定してよい。

ステップ５０６では、測定対象物からの反射光を受光出力アンプ１０６により検出する。尚、測定対象物からの反射光が検出されない場合（例えば、受光出力アンプ１０６の出力レベルが所定値を越えない場合）、ステップ５００に戻り、第１走査ミラー２０４の角度β_１を変更して、測定対象物からの反射光が検出されるまで処理が繰り返されてよい。

ステップ５０８では、飛行時間測定回路１１０により測定対象物までの距離Ｘ１を算出する。このように、ステップ５００からステップ５０８までの処理は、対象物検知領域内に測定対象物を初期的に検知する処理となる。従って、飛行時間測定回路１１０により測定対象物までの距離Ｘ１は、精度が悪い場合がありえ、最終的な測定結果として使用されなくてよい（即ち、ステップ５１０でのみ使用されてもよい）。対象物検知領域内に測定対象物が初期的に検知されると、ステップ５１０以降の処理が実行される。

ステップ５１０では、上記ステップ５０８で算出された距離Ｘ１と、算出した距離Ｘ１に係る光線の出射時の第１走査ミラー２０４の角度β_１とに基づいて、第２走査ミラー２０８の角度β_２を算出する。このとき、第２走査ミラー２０８の角度β_２は、上記の式（６）に従って算出されてよい。測定制御回路１１２は、算出した角度β_２が実現されるように、第２走査ミラーコントローラ１０８を介して第２走査ミラー２０８の角度β_２を変更（設定）する。

ステップ５１２では、再び、測定制御回路１１２は、レーザ駆動回路１０２により光源２０２からレーザ光を出射する。即ち、初期的に検知された測定対象物に関して、２回目以降の測定を実行する。このとき、第１走査ミラー２０４の角度β_１は、先ずは、上記ステップ５００で設定した角度のままであってよいが、かかる角度で測定対象物からの反射光が検出されない場合は変更されてもよい。これは、１回目の測定時から今回の測定時までの間に、測定対象物と測距装置１との関係が変化しうるためである。尚、第１走査ミラー２０４の角度β_１が変更された場合は、それに伴って、上記ステップ５１０で変更された第２走査ミラー２０８の角度β_２が更に変更されてもよい。いずれにしても、測定対象物からの反射光が検出された場合は、飛行時間測定回路１１０により測定対象物までの距離Ｘ１を算出する。このようにして得られた距離Ｘ１は、次回の測定時に、第２走査ミラー２０８の角度β_２を再度決定する際（ステップ５１０参照）に同様に利用されてよい。

このようにして、第２走査ミラー２０８の角度β_２は、測定対象物までの距離Ｘ１が測定される毎に、前回の測定時の測定対象物までの距離Ｘ１と、前回（又は今回）の測定時の第１走査ミラー２０４の角度β_１とに基づいて、決定及び設定されてよい。

図５に示す処理によれば、第２走査ミラー２０８の角度β_２は、第１走査ミラー２０４の角度β_１と、測定対象物までの距離Ｘ１の算出結果（測定結果）とに基づいて、適応的に調整される。これにより、測定対象物が近距離に位置する場合でも、測定対象物からの反射光を第２走査ミラー２０８及び受光素子２０６により高い確度で捕捉することが可能となり、ノイズの影響を低減して精度の高い測定結果を得ることができる。

尚、図５に示す処理では、第２走査ミラー２０８の角度β_２の算出に用いる距離情報（測定対象物までの距離Ｘ１に関する距離情報）は、飛行時間測定回路１１０の算出結果に基づく情報である。しかしながら、第２走査ミラー２０８の角度β_２の算出に用いる距離情報は、上述の如く他の出所の距離情報（例えばステレオカメラからの距離情報）であってもよい。特に、初回の飛行時間測定回路１１０の算出結果（ステップ５０８の算出結果）については、他の情報が代替的に利用されてよい。この場合も、ステップ５１０による第２走査ミラー２０８の角度β_２の変更後は、飛行時間測定回路１１０の算出結果が、次の測定時の第２走査ミラー２０８の角度β_２の決定に利用されてもよい。或いは、同様の観点から、ステップ５０４において、第２走査ミラー２０８の角度β_２は、他の出所の距離情報と、第１走査ミラー２０４の角度β_１とに基づいて、決定及び設定されてよい。この場合、ステップ５１０においては、第２走査ミラー２０８の角度β_２は、初回の飛行時間測定回路１１０の算出結果（ステップ５０８の算出結果）に基づく距離情報と、第１走査ミラー２０４の角度β_１とに基づいて、決定及び設定されてよい。

また、図５を参照した上述の説明は、１つの測定対象物を検知した場合に関するものである。しかしながら、測定対象物検知領域内に２つ以上の別の測定対象物を検知された場合でも、同様に適用可能である。この場合は、それぞれの測定対象物に対して、独立して図５に示す処理が実行されればよい。即ち、ステップ５１０では、それぞれの測定対象物までの各距離と、それぞれの測定対象物を検知する際の第１走査ミラー２０４の各角度β_１とに基づいて、それぞれの測定対象物までの距離を測定する際の第２走査ミラー２０８の各角度β_２が別々に決定（変更）されればよい。

図６は、測距装置１による測距処理の他の一例を示すフローチャートである。

ステップ６００、ステップ６０２、ステップ６０４、ステップ６０６、ステップ６０８、ステップ６１０及びステップ６１２の各処理は、図５に示したステップ５０２、ステップ５０４、ステップ５０６、ステップ５０８、ステップ５１０及びステップ５１２の各処理と実質的に同一であって良いので、異なる部分を重点的に説明する。

ステップ６０９では、測定制御回路１１２は、ステップ６０８で算出された距離Ｘ１が所定閾値よりも小さいか否かを判定する。所定閾値は、θ2とθ1の差が有意に大きくなり測定精度に影響する近距離範囲の最大値に対応してよく、必要とされる精度等に応じて適合されてよい。例えば、所定閾値は、X1cot(80°)＝2L（上記の式（５）参照）を満たすX1に対応してよい。尚、80°は、ほぼ正面に位置する測定対象物を90°±10°で走査するときの、θ1の最小値に対応する。或いは、所定閾値は、測定対象物に対する注意喚起等の警報が出力される距離範囲の最大値に対応してもよい。距離Ｘ１が所定閾値よりも小さい場合は、ステップ６１０に進む。他方、距離Ｘ１が所定閾値よりも小さくない場合は、ステップ６１０をスキップして、ステップ６１２に進む。この場合、ステップ６１２では、第２走査ミラー２０８の角度β_２を変更せず（即ち、第１走査ミラー２０４の角度β_１と同一の角度のままで）、その後の測定が実行されることになる。

このように図６に示す処理によれば、測定対象物までの距離Ｘ１が近距離範囲内である場合に限り、第２走査ミラー２０８の角度β_２は、第１走査ミラー２０４の角度β_１と、測定対象物までの距離Ｘ１の算出結果（測定結果）とに基づいて、適応的に調整される。これにより、測定対象物が近距離範囲外にあるときには、きめ細かい調整が不要となり（第２走査ミラー２０８の角度β_２を第１走査ミラー２０４の角度β_１と同一にするだけでよく）、制御負荷を低減することができる。

尚、図５に示す処理（図６に示す処理も同様）の一部または全部は、コンピューター読み取り可能なプログラムをコンピューターが実行することにより実現されてよい。例えば、図５に示す処理（図６に示す処理も同様）の一部または全部は、プログラムを処理装置１００に実行させることで実現することができる。また、プログラムを記録媒体に記録し、このプログラムが記録された記録媒体を処理装置１００に読み取らせて、図５に示す処理（図６に示す処理も同様）の一部または全部を実現させることも可能である。尚、記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。尚、記録媒体には、搬送波は含まれない。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、第２走査ミラー２０８の角度は、図２で定義した角度β_２に基づいて制御されているが、他の角度に基づいて制御されてもよい。例えば、第２走査ミラー２０８の角度は、図２で定義した角度θ２に基づいて制御されてもよい。この場合、第２走査ミラー２０８の角度θ２は、上記の式（５）に従って算出された角度に制御されればよい。

また、上述した実施例では、説明の複雑化を防止するために、第１走査ミラー２０４の中心Ｏ１と第２走査ミラー２０８の中心Ｏ２は、同一の水平面内に位置するが、高さ方向でオフセットして配置されてもよい。この際、第１走査ミラー２０４の反射面及び／又は第２走査ミラー２０８の反射面は、かかるオフセットを補償するために、鉛直面に対して傾斜されてもよい。

また、上述した実施例では、光源２０２からの光線は、第１走査ミラー２０４により水平面内で走査されているが、水平面以外の面内で走査されてもよい。例えば、光源２０２からの光線は、第１走査ミラー２０４により鉛直面内で走査されてもよい。この場合、図１、図３及び図４は、側面視として考えればよい。

なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
光源と、
前記光源からの光線を反射することにより外部に出射し、前記光線の出射方向が変化するように角度が制御される第１走査ミラーと、
受光素子と、
外部から入射する光線を前記受光素子に向けて反射し、外部の複数方向から入射する光線のうち、前記受光素子に受光される方向の光線が変化するように角度が制御される第２走査ミラーと、
前記受光素子の受光出力に基づいて、外部に存在する測定対象物までの距離を算出する距離測定部と、
前記測定対象物までの距離に関する距離情報と、前記光線の出射時の前記第１走査ミラーの角度に関する角度情報とに基づいて、前記第２走査ミラーの角度を制御する制御装置とを含む、測距装置。
（付記２）
前記距離情報は、前記距離測定部の算出結果に基づいて生成される、付記１に記載の測距装置。
（付記３）
前記制御装置は、前記受光素子の設置角度をα_２とし、前記測定対象物までの距離をX1とし、前記第１走査ミラーの角度をβ_１とし、前記第１走査ミラーの回転中心と第２走査ミラーの回転中心間の距離を2Lとしたとき、β_２＝｛arctan(X1/(X1cot(θ1)-2L)-α_２｝／２なる関係式に基づいて、前記第２走査ミラーの角度β_２を決定する、付記１又は２に記載の測距装置。
（付記４）
前記制御装置は、前記測定対象物までの距離が所定閾値よりも小さいと判定した場合に、前記測定対象物までの距離に関する情報と、前記第１走査ミラーの角度に関する情報とに基づいて、前記第２走査ミラーの角度を制御し、前記測定対象物までの距離が所定閾値よりも大きいと判定した場合に、前記測定対象物までの距離に関する情報、及び、前記第１走査ミラーの角度に関する情報のうち、前記第１走査ミラーの角度に関する情報のみに基づいて、前記第２走査ミラーの角度を制御する、付記１〜３のうちのいずれか１項に記載の測距装置。
（付記５）
前記光源は、レーザ光源である、付記１〜４のうちのいずれか１項に記載の測距装置。
（付記６）
光源からの光線を反射して外部に出射する第１走査ミラーの角度を設定し、
光源から光線を出射し、
前記光線の出射時の前記第１走査ミラーの角度に関する角度情報と、外部に存在する測定対象物までの距離に関する距離情報とを取得し、
外部から入射する光線を受光素子に向けて反射する第２走査ミラーの角度を、前記取得した角度情報及び距離情報に基づいて算出し、
前記算出した第２走査ミラーの角度となるように、第２走査ミラーの角度を変更し、
前記角度が変更された前記第２走査ミラーにより反射された光線を、受光素子を用いて受光し、
前記受光素子の受光出力に基づいて前記測定対象物までの距離を算出することを含む、測距方法。
（付記７）
光線の出射方向が変化するように角度が制御される第１走査ミラーにおける光線の出射時の角度に関する角度情報を取得し、
外部に存在する測定対象物までの距離に関する距離情報を取得し、
外部から入射する光線を受光素子に向けて反射し、外部の複数方向から入射する光線のうち、前記受光素子に受光される方向の光線が変化するように角度が制御される第２走査ミラーにおける角度を、前記取得した角度情報及び距離情報に基づいて算出し、
前記算出した第２走査ミラーの角度となるように、第２走査ミラーの角度を変更する制御信号を生成する、
処理をコンピューターに実行させるプログラム。
（付記８）
光源からの光線を反射して外部に出射する第１走査ミラーの角度を設定し、
光源から光線を出射し、
前記光線の出射時の前記第１走査ミラーの角度に関する角度情報と、外部に存在する測定対象物までの距離に関する距離情報とを取得し、
外部から入射する光線を受光素子に向けて反射する第２走査ミラーの角度を、前記取得した角度情報及び距離情報に基づいて算出し、
前記算出した第２走査ミラーの角度となるように、第２走査ミラーの角度を変更し、
前記角度が変更された前記第２走査ミラーにより反射された光線を、受光素子を用いて受光し、
前記受光素子の受光出力に基づいて、前記測定対象物までの距離を算出する、
処理をコンピューターに実行させるプログラム。

１ 測距装置
１００ 処理装置
１０２ レーザ駆動回路
１０４ 第１走査ミラーコントローラ
１０６ 受光出力アンプ
１０８ 第２走査ミラーコントローラ
１１０ 飛行時間測定回路
１１２ 測定制御回路
２００ 光学装置
２０２ 光源
２０４ 第１走査ミラー
２０６ 受光素子
２０８ 第２走査ミラー
２１０ 集光レンズ
２１２ 波長選択フィルタ

Claims (3)

1. 光源と、
   前記光源からの光線を反射することにより外部に出射し、前記光線の出射方向が変化するように角度が制御される第１走査ミラーと、
   受光素子と、
   外部から入射する光線を前記受光素子に向けて反射し、外部の複数方向から入射する光線のうち、前記受光素子に受光される方向の光線が変化するように角度が制御される第２走査ミラーと、
   前記受光素子の受光出力に基づいて、外部に存在する測定対象物までの距離を算出する距離測定部と、
   前記測定対象物までの距離に関する距離情報と、前記光線の出射時の前記第１走査ミラーの角度に関する角度情報とに基づいて、前記第２走査ミラーの角度を制御する制御装置とを含み、
   前記距離情報は、前記距離測定部の算出結果に基づいて生成される、測距装置。
2. 前記制御装置は、前記受光素子の設置角度をα_２とし、前記測定対象物までの距離をX1とし、前記第１走査ミラーの角度をβ_１とし、前記第１走査ミラーの回転中心と前記第２走査ミラーの回転中心間の距離を2Lとしたとき、β_２＝｛arctan(X1/(X1cot(θ1)-2L)-α_２｝/２なる関係式に基づいて、前記第２走査ミラーの角度β_２を決定する、請求項１に記載の測距装置。
3. 光線の出射方向が変化するように角度が制御される第１走査ミラーにおける光線の出射時の角度に関する角度情報を取得し、
   受光素子の受光出力に基づいて、外部に存在する測定対象物までの距離を算出し、
   前記距離の算出結果に基づいて生成される前記測定対象物までの距離に関する距離情報を取得し、
   外部から入射する光線を前記受光素子に向けて反射し、外部の複数方向から入射する光線のうち、前記受光素子に受光される方向の光線が変化するように角度が制御される第２走査ミラーにおける角度を、前記取得した角度情報及び距離情報に基づいて算出し、
   前記算出した第２走査ミラーの角度となるように、第２走査ミラーの角度を変更する制御信号を生成する、
   処理をコンピューターに実行させるプログラム。

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