JP7246151B2 - 電磁波検出装置 - Google Patents

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Description

本開示は、電磁波検出装置及び情報取得システムに関する。
近年、電磁波の検出結果から、周囲に関する情報を得る装置が開発されている。例えば、赤外線カメラで撮像した画像中の物体の位置を、レーザレーダ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２０１１－２２０７３２号公報
このような装置において、電磁波で測定対象上を走査する機構を簡素化することは、有益である。
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、電磁波で測定対象上を走査する機構の簡素化を図ることにある。
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、
電磁波を放射可能な複数の放射領域を有する放射部と、
前記放射部から放射された電磁波の向きを変更させて対象に向けて放射させる走査部と、
前記走査部から前記対象に向けて放射された電磁波が前記対象で反射した反射波を、第１方向に進行させる第１状態と、前記第１方向に進行させない第２状態とに切替可能な複数の切替素子を含む切替部と、
前記第１方向に進行した前記反射波を検出する第１検出部と、
前記複数の放射領域のうち、一部の放射領域に電磁波を放射させる制御部と、
を備え、
前記放射部から放射される電磁波は、可視光、紫外線及び赤外線の何れかであり、
前記制御部は、
電磁波が前記走査部によって第１放射方向に放射された後に異なる放射方向に複数回放射される場合に、電磁波が前記第１放射方向に放射される前に、前記切替部に、前記第１放射方向に放射された電磁波の前記反射波が入射する第１切替素子及び電磁波が前記第１放射方向に放射された後に前記複数回放射されるそれぞれの電磁波の前記反射波が入射する複数の第２切替素子を前記第１状態に切替させ、前記第１切替素子及び前記第２切替素子以外の切替素子を前記第２状態に切替させ、
前記放射部から電磁波を前記第１放射方向への放射、及び前記複数回放射させる場合、前記複数の放射領域のうち、同一の放射領域から連続して電磁波を放射させない。
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。
上述のように構成された本開示によれば、電磁波で測定対象上を走査する機構の簡素化を図ることができる。
一実施形態に係る電磁波検出装置の概略構成を示す図である。 図１に示す放射部の構成の一例を示す図である。 図１に示す放射部の構成の他の例を示す図である。 図１に示す走査部の走査機構を説明する図である。 図１に示す切替部の構成の一例を示す図である。 図１に示す切替部の状態例１を示す図である。 図１に示す切替部の状態例２を示す図である。 図１に示す切替部の状態例３を示す図である。 図１に示す切替部の状態例４を示す図である。 図１に示す切替部の状態例５を示す図である。 図１に示す切替部の状態例６を示す図である。 図１に示す切替部の状態例７を示す図である。 図１に示す切替部の状態例８を示す図である。 図１に示す切替部の状態例９を示す図である。 図１に示す切替部の状態例１０を示す図である。 図１に示す切替部の状態例１１を示す図である。 図１に示す切替部の状態例１２を示す図である。 図１に示す切替部の状態例１３を示す図である。 一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図である。
電磁波検出装置は、電磁波で測定対象上を走査することにより、例えば電磁波を測定対象上の一点に向けて放射する場合よりも、測定対象に関して、より詳細な情報を取得することができる。従って、電磁波検出装置において、電磁波で測定対象上を走査することは、有益である。
従来の電磁波検出装置では、電磁波を偏向可能な部材を用いて、電磁波で測定対象上を走査していた。従来の電磁波検出装置では、このような部材を用いることにより、電磁波で測定対象上を走査する機構が複雑化していた。また、このような部材を用いることにより、従来の電磁波検出装置は、大型化していた。さらに、例えば２軸のＭＥＭＳミラーのような、電磁波を偏向可能な部材は高価であるため、従来の電磁波検出装置では、製造コストが増加していた。
そこで、本開示の電磁波検出装置は、電磁波で測定対象上を走査する機構の簡素化を図るように構成されることにより、電磁波で測定対象上を走査する機構の簡素化を図る。以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、電磁波検出装置１は、放射部１０と、電磁波検出部３０とを備える。電磁波検出装置１は、走査部２０と、記憶部４０と、制御部４１とをさらに備えてよい。
図１において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号又は情報の流れを示す。また、各機能ブロックから突出する実線は、電磁波の流れを示す。
放射部１０は、制御部４１の制御に基づいて、電磁波を放射する。放射部１０は、制御部４１の制御に基づいて、パルス状の電磁波を放射してよい。放射部１０から放射された電磁波は、走査部２０を介して対象２に向けて放射される。電磁波検出装置１が走査部２０を備えない構成では、放射部１０から放射された電磁波は、対象２に向けて直接放射されてよい。放射部１０は、放射領域１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを含む。放射部１０は、放射領域１１Ａ～１１Ｄの構成等に応じて、光学系１２をさらに含み得る。
以下、放射領域１１Ａ～１１Ｄを特に区別しない場合、放射領域１１Ａ～１１Ｄは、単に「放射領域１１」と記載する。図１に示す放射部１０は、４つの放射領域１１を含む。ただし、放射部１０が含む放射領域１１の数は、４つに限定されない。放射部１０が含む放射領域１１の数は、３つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよい。
放射領域１１は、電磁波を放射可能である。例えば、放射領域１１は、赤外線、可視光線、紫外線及び電波の少なくとも何れかを放射可能であってよい。本実施形態では、放射領域１１は、赤外線を放射可能である。
放射領域１１は、レーザダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、フォトニック結晶レーザ、ガスレーザ及びファイバーレーザの少なくとも何れかを含んでよい。本実施形態では、放射領域１１は、レーザダイオード（ＬＤ:Laser Diode）を含む。レーザダイオードの一例として、ファブリペロー型レーザダイオード等が挙げられる。
複数の放射領域１１は、一次元に並ぶ。本実施形態では、図２に示すように、放射領域１１Ａ～１１Ｄは、光学系１２の光軸１２ａに垂直な直線Ａに沿って並ぶ。ただし、複数の放射領域１１が並ぶ態様は、直線Ａに沿って並ぶことに限定されない。例えば、複数の放射領域１１は、曲線に沿って並んでよい。また、複数の放射領域１１は、二次元に並んでよい。例えば、複数の放射領域１１は、三角格子状、正方格子状、長方格子状又は六方格子状に並んでよい。二次元に並ぶ構成では、複数の放射領域１１は、ＶＣＳＥＬアレイであってよい。
図２に示す光学系１２は、放射領域１１Ａ～１１Ｄのうちの少なくとも１つが放射した光をコリメートする。光学系１２は、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含んでよい。
例えば、図２に示すように、光学系１２は、放射領域１１Ｃが放射した光が、放射領域１１Ａ側へ偏向するように、コリメートする。ただし、光学系１２の態様は、図２に示す態様に限定されない。例えば、光学系１２の構成等に応じては、図３に示すように、光学系１２は、放射領域１１Ｃが放射した光が、放射領域１１Ｄ側へ偏向するように、コリメートし得る。
図１に示す走査部２０は、制御部４１の制御に基づいて、放射部１０から放射された電磁波の向きを変える。走査部２０によって向きが変えられた電磁波は、対象２に向けて放射される。図４に示すように、本実施形態では、走査部２０は、制御部４１の制御に基づいて、放射領域１１から放射された電磁波の向きを、直線Ａと直交する方向Ｂに変える。
走査部２０は、ＭＥＭＳミラー、ガルバノミラー及びポリゴンミラーの何れかを含んでよい。走査部２０が含む部材は、１つの方向のみに電磁波を偏光可能な部材であってよい。１つの方向のみに電磁波を偏光可能な部材の一例として、１軸のＭＥＭＳミラー、１軸のガルバノミラー及び１軸のポリゴンミラー等が挙げられる。
図４に示すように、例えば走査部２０を固定した状態において、放射領域１１Ａ～１１Ｃが電磁波を順次放射することにより、電磁波で対象２上を直線Ａに平行な方向に沿って、走査することが可能になる。さらに、図４に示すように、放射領域１１から放射された電磁波の向きを、走査部２０が変えることにより、電磁波で対象２上を方向Ｂに沿って走査することが可能になる。このような構成によって、本実施形態では、直線Ａに平行な方向と方向Ｂとの２つの方向に沿って、電磁波で対象２上を走査することが可能になる。
なお、本実施形態において、走査部２０は、放射領域１１から放射された電磁波の向きを、直線Ａと交差する方向に変えればよい。例えば、走査部２０は、放射領域１１から放射された電磁波の向きを、図４に示す直線Ａと交差する方向Ｃに沿って変えてもよい。この構成においては、直線Ａに平行な方向と方向Ｃとの２つの方向に沿って、電磁波で対象２上を走査することが可能になる。
走査部２０は、例えばエンコーダ等の角度センサを有してよい。この構成では、走査部２０は、角度センサが検出する角度を、電磁波を反射する方向情報として、制御部４１に通知してよい。このような構成において、制御部４１は、走査部２０から取得する方向情報に基づいて、対象２上の放射位置を算出し得る。また、制御部４１は、走査部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、対象２上の放射位置を算出し得る。
図１に示すように、電磁波検出部３０は、前段光学系３１と、切替部３３と、後段光学系３４と、第１検出部３５とを有する。電磁波検出部３０は、分離部３２と、第２検出部３６とをさらに有してよい。
前段光学系３１は、対象２の像を結像させる。前段光学系３１は、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含んでよい。
分離部３２は、前段光学系３１と、前段光学系３１から所定距離をおいて離れた対象２の前段光学系３１による結像位置である一次結像位置との間に、設けられている。分離部３２は、入射する電磁波を分離して、切替部３３に向かう進行方向ｄ１と、第２検出部３６に向かう進行方向ｄ２（第２方向）とに進行させる。
一実施形態では、分離部３２は、入射する電磁波の一部を進行方向ｄ１に透過し、電磁波の別の一部を進行方向ｄ２に透過する。分離部３２は、入射する電磁波の一部を進行方向ｄ２に反射し、電磁波の別の一部を進行方向ｄ１に透過してもよい。また、分離部３２は、入射する電磁波の一部を進行方向ｄ１に屈折させ、電磁波の別の一部を進行方向ｄ２に屈折させてもよい。分離部３２は、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の少なくとも何れかを含んでよい。
切替部３３は、分離部３２から進行方向ｄ１に進行する電磁波の経路上に設けられている。さらに、切替部３３は、前段光学系３１から所定距離をおいて離れた対象２の像の、分離部３２から進行方向ｄ１における前段光学系３１による一次結像位置又は当該一次結像位置近傍に、設けられている。本実施形態では、切替部３３は、当該結像位置に設けられている。
切替部３３は、前段光学系３１及び分離部３２を通過した電磁波が入射する基準面３３ｓを有する。基準面３３ｓは、二次元に並ぶ複数の切替素子３３ａを含む。基準面３３ｓは、後述する第１状態及び第２状態の少なくとも何れかにおいて、電磁波に、例えば、反射及び透過等の作用を生じさせる面である。
切替部３３は、進行方向ｄ１に進行して基準面３３ｓに入射する電磁波を、オン方向ｄ３（第１方向）に進行させる第１状態と、オフ方向ｄ４（第３方向）に進行させる第２状態とに、切替素子３３ａ毎に切替可能である。本実施形態では、第１状態は、基準面３３ｓに入射する電磁波を、オン方向ｄ３に反射する第１反射状態である。また、第２状態は、基準面３３ｓに入射する電磁波を、オフ方向ｄ４に進行させる第２反射状態である。
本実施形態では、切替部３３は、切替素子３３ａ毎に電磁波を反射する反射面を含む。切替部３３は、切替素子３３ａ毎の反射面の向きを変更することにより、切替素子３３ａ毎に、第１反射状態及び第２反射状態を切替る。
切替部３３は、制御部４１の制御に基づいて、第１状態及び第２状態を、切替素子３３ａ毎に切替る。例えば、図１に示すように、切替部３３は、一部の切替素子３３ａ１を第１状態に切替ることにより、当該切替素子３３ａ１に入射する電磁波を、オン方向ｄ３に進行させ得る。これと同時に、切替部３３は、別の一部の切替素子３３ａ２を第２状態に切替ることにより当該切替素子３３ａ２に入射する電磁波をオフ方向ｄ４に進行させ得る。
本実施形態では、切替部３３は、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device：デジタルマイクロミラーデバイス）を含む。ＤＭＤは、基準面３３ｓ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３３ａ毎に当該反射面を基準面３３ｓに対して＋１２°及び－１２°の何れかの傾斜状態に切替可能である。なお、基準面３３ｓ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る。ＤＭＤにおける微小な反射面は、微小鏡面（マイクロミラー）ともいう。換言すると、各切替素子３３ａは、微小鏡面（マイクロミラー）を含む。また、ＤＭＤは一般的に表示素子として用いられるため、切替素子３３ａは、「画素」ともいう。
複数の切替素子３３ａは、図５に示すように、基準面３３ｓ上に二次元に並ぶ。複数の切替素子３３ａは、正方格子状に並び得る。切替素子３３ａは、四角形の反射面を含む。切替素子３３ａは、回転軸３３ｂを含む。回転軸３３ｂは、四角形である反射面すなわち微小鏡面の対角線に沿う。切替素子３３ａは、回転軸３３ｂを中心に、基準面３３ｓに対して＋１２°及び－１２°の何れかの傾斜状態に切替る。切替素子３３ａの回転軸３３ｂが延在する方向は、図１に示す第１検出部３５の検出面の位置を考慮して、適宜決定されてよい。
切替部３３には、図５に示すように、スポットＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが形成され得る。スポットＳＡ～ＳＤは、図１に示す放射領域１１Ａ～１１Ｄの各々が放射する電磁波のうち対象２で反射されて入射する電磁波が、切替部３３上に形成する電磁波のスポットである。本実施形態では、図４に示すように放射領域１１Ａ～１１Ｄは直線Ａに沿って並ぶため、図５に示すようにスポットＳＡ～ＳＤが並ぶ方向Ｄは、直線に沿う方向となる。また、スポットＳＡ～ＳＤの形状は、例えば放射領域１１が光を放射する部分の形状に依拠して、方向Ｄを長軸とする楕円形状、又は、方向Ｄに平行な長辺を有する長方形状となり得る。また、方向Ｄに直交する方向ＥにおけるスポットＳＡ～ＳＤの位置は、走査部２０の向きに応じて、変位し得る。例えば、走査部２０の向きを変えると、スポットＳＡ～ＳＤの位置は、方向Ｅに沿って破線で示す位置に変位する。
前述のように、切替素子３３ａは、制御部４１の制御に基づいて、第１状態に切替る。例えば、図５に示す実線のスポットＳＡが切替部３３上に形成されるとき、４つの切替素子３３ａ３が第１状態に切替る。４つの切替素子３３ａ３の各々は、その内部にスポットＳＡの一部を含む。このような構成によって、スポットＳＡを形成した電磁波は、４つの切替素子３３ａ３によって反射されて、図１に示すオン方向ｄ３に進み得る。以後の図面において、第１状態にある切替素子３３ａには、ハッチングを付す。
切替素子３３ａの回転軸３３ｂが延在する方向は、図５に示すスポットＳＡ～ＳＤが並ぶ方向Ｄに沿ってよい。回転軸３３ｂが延在する方向が方向Ｄに沿うことで、切替部３３によって反射された電磁波は、基準面３３ｓに垂直に進み得る。この構成では、基準面３３ｓと第１検出部３５とを平行に位置させることにより、切替部３３によって反射された電磁波は、図１に示すオン方向ｄ３に進み、第１検出部３５に入射し得る。この構成では、基準面３３ｓと第１検出部３５とを平行に位置させることにより、電磁波検出装置１を小型化することができる。
図１に示すように、後段光学系３４は、切替部３３からオン方向ｄ３に進行する電磁波の経路上に設けられている。後段光学系３４は、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含んでよい。後段光学系３４は、切替部３３において進行方向を切替られた電磁波としての対象２の像を結像させる。
第１検出部３５は、切替部３３によりオン方向ｄ３に進行した後に後段光学系３４を経由して進行する電磁波の経路上に、設けられている。第１検出部３５は、後段光学系３４を経由した電磁波、すなわちオン方向ｄ３（第１方向）に進行した電磁波を検出する。
本実施形態では、第１検出部３５は、放射部１０及び走査部２０によって対象２に向けて放射された電磁波のうち、対象２で反射された電磁波を検出するアクティブセンサである。
本実施形態では、第１検出部３５は、測距センサを構成する素子を含む。例えば、第１検出部３５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検出部３５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。なお、第１検出部３５は、後述のイメージセンサを含んでもよいし、後述のサーモセンサを含んでもよい。
本実施形態では、第１検出部３５は、対象２で反射された電磁波を検出したことを示す検出情報を信号として制御部４１に送信する。第１検出部３５は、赤外線の帯域の電磁波を検出する。
なお、第１検出部３５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い。つまり、第１検出部３５には、検出面において結像される必要はない。それ故、第１検出部３５は、後段光学系３４による結像位置である二次結像位置に設けられていなくてもよい。換言すると、この構成において、第１検出部３５は、全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３３によりオン方向ｄ３に進行した後に後段光学系３４を経由して進行する電磁波の経路上の何処に配置されていてもよい。
第２検出部３６は、分離部３２から進行方向ｄ２に進行する電磁波の経路上に、設けられている。さらに、第２検出部３６は、前段光学系３１から所定距離をおいて離れた対象２の像の、分離部３２から進行方向ｄ２における前段光学系３１による結像位置又は当該結像位置近傍に、設けられている。第２検出部３６は、分離部３２から進行方向ｄ２に進行した電磁波を検出する。第２検出部３６は、第１検出部３５とは異種又は同種の電磁波を検出する。
本実施形態では、第２検出部３６は、パッシブセンサである。第２検出部３６は、第１検出部３５と異種又は同種のセンサであってよい。第２検出部３６は、素子アレイを含んでよい。例えば、第２検出部３６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２に相当する画像情報を生成する。
なお、本実施形態では、第２検出部３６は、可視光の像を撮像する。第２検出部３６は、生成した画像情報を信号として制御部４１に送信する。
なお、第２検出部３６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。また、第２検出部３６は、測距センサを含んでもよい。この構成において、電磁波検出装置１は、第２検出部３６により画像状の距離情報を取得し得る。また、第２検出部３６は、サーモセンサ等を含んでもよい。この構成において、電磁波検出装置１は、第２検出部３６により画像状の温度情報を取得し得る。
図１に示す記憶部４０は、１つ以上のメモリを含んでよい。記憶部４０は、一次記憶装置又は二次記憶装置として機能してよい。記憶部４０は、電磁波検出装置１の動作に用いられる任意の情報及びプログラムを記憶する。記憶部４０は、制御部４１に含まれてよい。
例えば、記憶部４０は、放射領域１１の位置情報と、走査部２０の方向情報と、切替部３３に形成される電磁波のスポット（図５参照）の位置情報とを対応付けて記憶する。電磁波検出装置１が走査部２０を備えない構成では、記憶部４０は、放射領域１１の位置情報と、切替部３３に形成される電磁波のスポットの位置情報とを対応付けて記憶してよい。さらに、記憶部４０は、切替部３３に形成される電磁波のスポットの位置情報と、当該スポットの一部を内部に含む切替素子３３ａの位置情報とを対応付けて記憶する。記憶部４０は、当該スポットの一部を内部に含む切替素子３３ａの位置情報を、第１状態に切替る切替素子３３ａの位置情報として記憶する。
図１に示す制御部４１は、１つ以上のプロセッサを含む。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何れかを含んでよい。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４１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）の少なくとも何れかを含んでもよい。
［電磁波の検出処理］
制御部４１は、放射領域１１Ａ～１１Ｄの少なくとも１つに電磁波を放射させる。制御部４１は、当該電磁波によって切替部３３に形成される電磁波のスポットの位置情報に基づいて、切替部３３に、複数の切替素子３３ａの一部を第１状態に切替させる。
具体的には、まず、制御部４１は、電磁波を放射させる放射領域１１及び走査部２０の方向を決定する。次に、制御部４１は、記憶部４０から、当該放射領域１１の位置情報及び走査部２０の方向情報に対応付けられた、切替部３３に形成される電磁波のスポットの位置情報を取得する。例えば、制御部４１は、電磁波を放射させる放射領域１１を放射領域１１Ａと決定する場合、図５に示すスポットＳＡの位置情報を取得し得る。その後、制御部４１は、記憶部４０から、当該電磁波のスポットの位置情報に対応付けられた、第１状態に切替る切替素子３３ａの位置情報を取得する。例えば、制御部４１は、記憶部４０から、図５に示すスポットＳＡの位置情報に対応付けられた、４つの切替素子３３ａ３の位置情報を取得し得る。制御部４１は、切替部３３に、第１状態に切替る切替素子３３ａとして位置情報を取得した切替素子３３ａを、第１状態に切替させる。また、制御部４１は、切替部３３に、第１状態に切替る切替素子３３ａとして位置情報を取得しなかった切替素子３３ａを第２状態に維持（切替）させる。例えば、制御部４１は、切替部３３に、図５に示す４つの切替素子３３ａ３を第１状態に切替させ、図５に示す切替素子３３ａ３を除く切替素子３３ａを第２状態に維持させる。このような構成によって、図５に示すスポットＳＡを形成した電磁波は、切替素子３３ａ３によって反射されて、図１に示すオン方向ｄ３に進み、図１に示す第１検出部３５に入射し得る。また、図５に示すように、切替素子３３ａ３を除く切替素子３３ａを第２状態に維持することにより、外乱光が図１に示す第１検出部３５に入射することを防ぐことができる。
上述の制御には、多様なパターンがある。以下、この多様なパターンの一例について説明する。
＜例１＞
制御部４１は、放射領域１１Ａ～１１Ｄに順次電磁波を放射させてよい。さらに、制御部４１は、当該電磁波によって切替部３３に順次形成させる電磁波のスポットの位置情報に基づいて、切替部３３に一部の切替素子３３ａを第１状態に順次切替させてよい。上述のように放射領域１１Ａ～１１Ｄが順次電磁波を放射することにより、図４に示すように電磁波で対象２上を直線Ａに平行な方向に沿って走査することができる。さらに、制御部４１は、放射領域１１Ａ～１１Ｄに順次電磁波を放射させた後、走査部２０に、走査部２０の向きを変えさせてよい。上述のように走査部２０の向きが変わることにより、図４に示すように電磁波で対象２上を方向Ｂに沿って走査することができる。以下、この制御例について説明する。
まず、制御部４１は、放射領域１１Ａに電磁波を放射させる。放射領域１１Ａが電磁波を放射すると、図６に示すようにスポットＳＡが形成される。この構成では、制御部４１は、切替部３３に、図６に示す４つの切替素子３３ａ３を、第１状態に切替させる。４つの切替素子３３ａ３の各々は、その内部にスポットＳＡの一部を含む。また、この構成では、制御部４１は、切替部３３に、図６に示す４つの切替素子３３ａ３を除く切替素子３３ａを、第２状態に切替させる。このような構成によって、スポットＳＡを形成した電磁波は、切替素子３３ａ３によって反射されて、図１に示すオン方向ｄ３に進み、図１に示す第１検出部３５に入射し得る。また、切替素子３３ａ３を除く切替素子３３ａを第２状態にすることにより、外乱光が図１に示す第１検出部３５に入射することを防ぐことができる。
次に、制御部４１は、放射領域１１Ｂに電磁波を放射させる。放射領域１１Ｂが電磁波を放射すると、図７に示すようにスポットＳＢが形成される。この構成では、制御部４１は、切替部３３に、図７に示す４つの切替素子３３ａ４を、第１状態に切替させる。４つの切替素子３３ａ４の各々は、その内部にスポットＳＢの一部を含む。また、この構成では、制御部４１は、切替部３３に、図７に示す４つの切替素子３３ａ４を除く切替素子３３ａを、第２状態に切替させる。このような構成によって、スポットＳＢを形成した電磁波は、切替素子３３ａ４によって反射されて、図１に示すオン方向ｄ３に進み、図１に示す第１検出部３５に入射し得る。また、切替素子３３ａ４を除く切替素子３３ａを第２状態にすることにより、外乱光が図１に示す第１検出部３５に入射することを防ぐことができる。
次に、制御部４１は、放射領域１１Ｃに電磁波を放射させる。放射領域１１Ｃが電磁波を放射すると、図８に示すようにスポットＳＣが形成される。この構成では、制御部４１は、切替部３３に、図８に示す４つの切替素子３３ａ５を、第１状態に切替させる。４つの切替素子３３ａ５の各々は、その内部にスポットＳＣの一部を含む。また、この構成では、制御部４１は、切替部３３に、図８に示す４つの切替素子３３ａ５を除く切替素子３３ａを、第２状態に切替させる。このような構成によって、スポットＳＣを形成した電磁波は、切替素子３３ａ５によって反射されて、図１に示すオン方向ｄ３に進み、図１に示す第１検出部３５に入射し得る。また、切替素子３３ａ５を除く切替素子３３ａを第２状態にすることにより、外乱光が図１に示す第１検出部３５に入射することを防ぐことができる。
次に、制御部４１は、放射領域１１Ｄに電磁波を放射させる。放射領域１１Ｄが電磁波を放射すると、図９に示すようにスポットＳＤが形成される。この構成では、制御部４１は、切替部３３に、図９に示す４つの切替素子３３ａ６を、第１状態に切替させる。４つの切替素子３３ａ６の各々は、その内部にスポットＳＤの一部を含む。また、この構成では、制御部４１は、切替部３３に、図９に示す４つの切替素子３３ａ６を除く切替素子３３ａを、第２状態に切替させる。このような構成によって、スポットＳＤを形成した電磁波は、切替素子３３ａ６によって反射されて、図１に示すオン方向ｄ３に進み、図１に示す第１検出部３５に入射し得る。また、切替素子３３ａ６を除く切替素子３３ａを第２状態にすることにより、外乱光が図１に示す第１検出部３５に入射することを防ぐことができる。
その後、制御部４１は、走査部２０に、走査部２０の向きを変えさせる。さらに、制御部４１は、再度、放射領域１１Ａ～１１Ｄに電磁波を順次放射させる。図６を参照して上述したのと同様に、まず、制御部４１は、放射領域１１Ａに電磁波を放射させる。放射領域１１Ａが電磁波を放射すると、図１０に示すようにスポットＳＡが形成される。図１０に示すスポットＳＡの位置は、図６に示すスポットＳＡの位置と比較すると、方向Ｅに沿って変位する。この構成では、制御部４１は、図１０に示す４つの切替素子３３ａ７を、第１状態に切替させる。４つの切替素子３３ａ７の各々は、その内部にスポットＳＡの一部を含む。また、この構成では、制御部４１は、切替部３３に、図１０に示す４つの切替素子３３ａ７を除く切替素子３３ａを、第２状態に切替させる。このような構成によって、スポットＳＡを形成した電磁波は、切替素子３３ａ７によって反射されてオン方向ｄ３に進み、第１検出部３５に入射し得る。また、切替素子３３ａ７を除く切替素子３３ａを第２状態にすることにより、外乱光が図１に示す第１検出部３５に入射することを防ぐことができる。その後、制御部４１は、図７乃至図９を参照して上述したのと同様に、放射領域１１Ｂ～１１Ｄに順次電磁波を放射させる。
制御部４１は、上述の制御を繰り返し実行する。制御部４１が上述の制御を繰り返し実行することにより、図４に示すように、直線Ａに平行な方向と方向Ｂとの２つの方向に沿って、電磁波検出装置１は、電磁波で対象２上を走査することができる。
＜例２＞
制御部４１は、切替部３３上に形成される電磁波のスポットの位置情報に基づいて、切替部３３に、複数の所定領域内の切替素子３３ａを、予め第１状態に切替させておいてよい。複数の所定領域は、方向Ｄに直交する方向Ｅに沿って位置してよい。例えば、制御部４１は、図１１に示すように、方向Ｅに沿って位置する、４つの切替素子３３ａ３と、４つの切替素子３３ａ８とを、第１状態に予め切替させておいてよい。
図１１に示す構成において、まず、制御部４１は、放射領域１１Ａに電磁波を放射させる。放射領域１１Ａが電磁波を放射すると、図１１に示すように、スポットＳＡが形成される。スポットＳＡを形成した電磁波は、切替素子３３ａ３によって反射されてオン方向ｄ３に進み、第１検出部３５に入射し得る。この後、制御部４１は、切替素子３３ａ３を第２状態に速やか切替てよい。
次に、制御部４１は、走査部２０に、放射領域１１Ａが放射した電磁波の向きを変えさせる。放射領域１１Ａが放射した電磁波の向きを走査部２０によって変えることにより、図１２に示すように、スポットＳＡは、方向Ｅに沿って変位する。図１２に示すスポットＳＡを形成した電磁波は、切替素子３３ａ８によって反射されて、図１に示すオン方向ｄ３に進み、図１に示す第１検出部３５に入射し得る。この後、制御部４１は、切替素子３３ａ８を第２状態に速やか切替てよい。
このように、複数の所定領域内の切替素子３３ａを予め第１状態に切替させておくことで、走査部２０の向きを変える毎に、制御部４１は、切替部３３に、切替素子３３ａを第１状態又は第２状態に切替させなくてよい。このような構成により、図４に示すように電磁波で対象２上を方向Ｂに沿って効率良く走査することができる。
＜例３＞
制御部４１は、切替部３３上に形成される電磁波のスポットの位置情報に基づいて、切替部３３に、複数の所定領域内の切替素子３３ａを、予め第１状態に切替させておいてよい。複数の所定領域は、方向Ｄに対して斜めの方向に沿って位置してよい。例えば、制御部４１は、図１３に示すように、方向Ｄに対して斜めの方向に沿って位置する、４つの切替素子３３ａ３と、４つの切替素子３３ａ９とを、第１状態に予め切替ておいてもよい。
図１３に示す構成において、まず、制御部４１は、放射領域１１Ａに電磁波を放射させ、図１３に示すように、スポットＳＡを形成させる。スポットＳＡを形成した電磁波は、切替素子３３ａ３によって反射されてオン方向ｄ３に進み、第１検出部３５に入射し得る。この後、制御部４１は、切替素子３３ａ３を第２状態に速やか切替てよい。
次に、制御部４１は、走査部２０の向きを変え且つ放射領域１１Ｃに電磁波を放射させる。走査部２０の向きが変わり且つ放射領域１１Ｃが電磁波を放射することにより、図１４に示すような、スポットＳＣが形成される。図１４に示すスポットＳＣを形成した電磁波は、切替素子３３ａ９によって反射されて、図１に示すオン方向ｄ３に進み、図１に示す第１検出部３５に入射し得る。この後、制御部４１は、切替素子３３ａ９を第２状態に速やか切替てよい。
このように、複数の所定領域内の切替素子３３ａを予め第１状態に切替させておくことで、走査部２０の向きを変え且つ電磁波を放射させる放射領域１１を変える毎に、制御部４１は、切替部３３に、切替素子３３ａを第１状態又は第２状態に切替させなくてよい。このような構成により、電磁波で対象２上を効率良く走査することができる。また、図１３及び図１４に示すように、異なる放射領域１１Ａ及び１１Ｃを用いながら、電磁波で対象２上を走査することができる。換言すると、同一の放射領域１１を連続して用いらなくても、電磁波で対象２上を走査することができる。このような構成によって、同一の放射領域１１を連続して用いることにより当該放射領域１１が発熱してしまうことを防ぐことができる。
＜例４＞
制御部４１は、切替部３３上に形成される電磁波のスポットの位置情報に基づいて、切替部３３に、複数の所定領域内の切替素子３３ａを、予め第１状態に切替させておいてよい。当該複数の所定領域の一部は、方向Ｄに沿って位置してよい。複数の所定領域の別の一部は、方向Ｅに沿って位置してよい。例えば、制御部４１は、図１５に示すように、４つの切替素子３３ａ３と、４つの切替素子３３ａ５と、４つの切替素子３３ａ８と、４つの切替素子３３ａ９とを、第１状態に予め切替ておいてもよい。
図１５に示す構成において、まず、制御部４１は、放射領域１１Ａに電磁波を放射させ、図１５に示すように、スポットＳＡを形成させる。スポットＳＡを形成した電磁波は、切替素子３３ａ３によって反射されてオン方向ｄ３に進み、第１検出部３５に入射し得る。この後、制御部４１は、切替素子３３ａ３を第２状態に速やか切替てよい。
次に、制御部４１は、放射領域１１Ｃに電磁波を放射させ、図１６に示すようにスポットＳＣを形成させる。図１６に示すスポットＳＣを形成した電磁波は、切替素子３３ａ５によって反射されて、図１に示すオン方向ｄ３に進み、図１に示す第１検出部３５に入射し得る。この後、制御部４１は、切替素子３３ａ５を第２状態に速やか切替てよい。
次に、制御部４１は、走査部２０の向きを変え且つ放射領域１１Ａに電磁波を放射させる。走査部２０の向きが変わり且つ放射領域１１Ａが電磁波を放射することにより、図１７に示すようなスポットＳＡが形成される。図１７に示すスポットＳＡを形成した電磁波は、切替素子３３ａ８によって反射されて、図１に示すオン方向ｄ３に進み、図１に示す第１検出部３５に入射し得る。この後、制御部４１は、切替素子３３ａ８を第２状態に速やか切替てよい。
次に、制御部４１は、放射領域１１Ｃに電磁波を放射させる。放射領域１１Ｃが電磁波を放射することにより、図１８に示すようなスポットＳＣが形成される。図１８に示すスポットＳＣを形成した電磁波は、切替素子３３ａ９によって反射されて、図１に示すオン方向ｄ３に進み、図１に示す第１検出部３５に入射し得る。この後、制御部４１は、切替素子３３ａ９を第２状態に速やか切替てよい。
このように、複数の所定領域内の切替素子３３ａを予め第１状態に切替させておくことで、走査部２０の向きを変える毎及び電磁波を放射させる放射領域１１を変える毎、制御部４１は、切替部３３に、切替素子３３ａを第１状態又は第２状態に切替させなくてよい。このような構成により、図４に示すように電磁波で対象２上を２つの方向（直線Ａに平行な方向及び方向Ｂ）に沿って効率良く走査することができる。
［周囲に関する情報の取得処理］
制御部４１は、第１検出部３５及び第２検出部３６の各々が検出した電磁波に基づいて、電磁波検出装置１の周囲に関する情報を取得する。例えば、周囲に関する情報は、画像情報、距離情報、及び、温度情報等である。制御部４１は、第２検出部３６によって、画像情報を取得する。また、制御部４１は、第１検出部３５によって、後述のように、距離情報を取得する。
例えば、制御部４１は、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）方式により、距離情報を取得する。この構成において、制御部１４は、時間計測ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を有してよい。時間計測ＬＳＩによって、制御部４１は、放射部１０に電磁波を放射させた時刻から、第１検出部３５によって検出情報を取得した時刻までの時間ΔＴを計測する。制御部４１は、計測した時間ΔＴに光速を乗算して２で除算することにより、対象２上の放射位置までの距離を算出する。制御部４１は、走査部２０から取得する方向情報、制御部４１が走査部２０に出力する駆動信号、又は、放射領域１１Ａ～１１Ｄの各々に出力する駆動信号に基づいて、電磁波の放射位置を算出する。制御部４１は、電磁波の放射位置を変えながら各放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取得する。
なお、本実施形態では、電磁波検出装置１は、電磁波を放射して、返ってくるまでの時間を直接計測するＤｉｒｅｃｔ ＴｏＦにより距離情報を取得する構成である。ただし、電磁波検出装置１の構成は、このような構成に限定されない。例えば、電磁波検出装置１は、電磁波を一定の周期で放射し、放射された電磁波と返ってきた電磁波との位相差から、電磁波が返ってくるまでの時間を間接的に計測するＦｌａｓｈ ＴｏＦにより距離情報を取得してもよい。また、電磁波検出装置１は、他のＴｏＦ方式、例えば、Ｐｈａｓｅｄ ＴｏＦにより距離情報を取得してもよい。
以上のように、本実施形態に係る電磁波検出装置１は、複数の放射領域１１としての放射領域１１Ａ～１１Ｄを含む放射部１０と、切替部３３とを備える。このような構成により、放射領域１１Ａ～１１Ｄに電磁波を順次放射させることにより、例えば電磁波の向きを反射板等で偏向させなくても、電磁波で対象２上を走査することができる。換言すると、本実施形態に係る電磁波検出装置１では、電磁波で測定対象上を走査する機構の簡素化を図ることができる。
また、本実施形態に係る電磁波検出装置１では、図４に示すように、放射領域１１Ａ～１１Ｄが直線Ａに沿って並び得る。さらに、本実施形態に係る電磁波検出装置１は、図４に示すように、放射領域１１Ａ～１１Ｄから放射された電磁波の向きを、直線Ａと直交する方向Ｂに変える走査部２０を備え得る。このような構成により、本実施形態に係る電磁波検出装置１は、直線Ａに沿う方向と方向Ｂとの２つの方向に沿って、電磁波で対象２上を走査することが可能になる。本実施形態に係る電磁波検出装置１は、電磁波で対象２上を２つの方向に沿って走査することにより、例えば１つの方向に走査する場合よりも、周囲に関するより詳細な情報を取得することができる。さらに、本実施形態に係る電磁波検出装置１では、走査部２０に、例えば１軸のＭＥＭＳミラーのような、１つの方向のみに電磁波を偏光可能な部材を用いて、２つの方向に沿って電磁波で対象２上を走査することができる。１つの方向のみに電磁波を変更可能な部材は、例えば２軸のＭＥＭＳミラーのような、２つの方向のみに電磁波を変更可能な部材よりも、低コストであり得る。従って、本実施形態では、低コストで、電磁波で対象２上を２つの方向に沿って走査する構成を実現することができる。
また、本実施形態に係る電磁波検出装置１では、制御部４１が、切替部３３上に形成されるスポットの位置に基づいて、複数の所定領域内の切替素子３３ａを予め第１状態に切替させ得る。複数の所定領域内の切替素子３３ａを予め第１状態に切替させておくことで、切替部３３に形成されるスポットを変位させる毎に、制御部４１は、切替部３３に、当該スポットの位置に応じた切替素子３３ａを第１状態に切替させなくてよい。このような構成によって、本実施形態に係る電磁波検出装置１は、電磁波で対象２上を効率良くに走査することができる。
本発明を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及び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、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
例えば、本実施形態では、放射部１０、走査部２０、電磁波検出部３０、記憶部４０及び制御部４１が、電磁波検出装置１を構成するものとして説明した。ただし、放射部１０及び走査部２０を含む装置と、電磁波検出部３０を含む装置とによって、情報取得システムが構成されてよい。当該情報取得システムは、記憶部４０及び制御部４１をさらに備えてよい。
また、本実施形態では、切替部３３は、基準面３３ｓに入射する電磁波の進行方向を、オン方向ｄ３及びオフ方向ｄ４の２方向に切替可能であるとして説明した。ただし、切替部３３は、２方向の何れかへの切替でなく、３つ以上の方向に切替可能であってよい。
また、本実施形態では、切替部３３において、第１状態及び第２状態は、基準面３３ｓに入射する電磁波の各々を、オン方向ｄ３に反射する第１反射状態及びオフ方向ｄ４に反射する第２反射状態であるとして説明した。ただし、第１状態及び第２状態は、他の態様であってもよい。
例えば、図１９に示すように、第１状態は、基準面３３ｓに入射する電磁波を、透過させてオン方向ｄ３に進行させる透過状態であってもよい。この構成において、切替部１３３は、切替素子３３ａ毎に電磁波をオフ方向ｄ４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１３３においては、切替素子３３ａ毎のシャッタを開閉することにより、第１状態としての透過状態及び第２状態としての反射状態を切替素子３３ａ毎に切替得る。
このような構成の切替部１３３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１３３として、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。このような構成の切替部１３３においては、切替素子３３ａ毎の液晶配向を切替えることにより、第１状態としての透過状態及び第２状態としての反射状態を切替素子３３ａ毎に切替得る。
また、本実施形態では、電磁波検出装置１では、第１検出部３５がアクティブセンサであり、第２検出部３６がパッシブセンサであるものとして説明した。ただし、電磁波検出装置１は、このような構成に限られない。例えば、電磁波検出装置１において、第１検出部３５及び第２検出部３６が、共にアクティブセンサである構成でも、共にパッシブセンサである構成でも、本実施形態と類似の効果が得られる。第１検出部３５及び第２検出部３６が共にアクティブセンサである構成において、対象２に電磁波を放射する放射部１０は異なっていても、同一であってもよい。さらに、異なる放射部１０の各々は、異種又は同種の電磁波を放射してよい。
１ 電磁波検出装置
１０ 放射部
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ 放射領域
１２ 光学系
２０ 走査部
３０ 電磁波検出部
３１ 前段光学系
３２ 分離部
３３，１３３ 切替部
３３ｓ 基準面
３３ａ，３３ａ１，３３ａ２，３３ａ３，３３ａ４，３３ａ５，３３ａ６，３３ａ７，３３ａ８，３３ａ９ 切替素子
３４ 後段光学系
３５ 第１検出部
３６ 第２検出部
４０ 記憶部
４１ 制御部
ｄ１ 進行方向（第１方向）
ｄ２ 進行方向
ｄ３ オン方向（第２方向）
ｄ４ オフ方向（第３方向）
ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ スポット
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ 方向

Claims (7)

  1. 電磁波を放射可能な複数の放射領域を有する放射部と、
    前記放射部から放射された電磁波の向きを変更させて対象に向けて放射させる走査部と、
    前記走査部から前記対象に向けて放射された電磁波が前記対象で反射した反射波を、第１方向に進行させる第１状態と、前記第１方向に進行させない第２状態とに切替可能な複数の切替素子を含む切替部と、
    前記第１方向に進行した前記反射波を検出する第１検出部と、
    前記複数の放射領域のうち、一部の放射領域に電磁波を放射させる制御部と、
    を備え、
    前記放射部から放射される電磁波は、可視光、紫外線及び赤外線の何れかであり、
    前記制御部は、
    電磁波が前記走査部によって第１放射方向に放射された後に異なる放射方向に複数回放射される場合に、電磁波が前記第１放射方向に放射される前に、前記切替部に、前記第１放射方向に放射された電磁波の前記反射波が入射する第１切替素子及び電磁波が前記第１放射方向に放射された後に前記複数回放射されるそれぞれの電磁波の前記反射波が入射する複数の第２切替素子を前記第１状態に切替させ、前記第１切替素子及び前記第２切替素子以外の切替素子を前記第２状態に切替させ、
    前記放射部から電磁波を前記第１放射方向への放射、及び前記複数回放射させる場合、前記複数の放射領域のうち、同一の放射領域から連続して電磁波を放射させない、
    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、
    前記制御部は、電磁波が前記第１放射方向に放射される前に、前記切替部に、前記第１切替素子及び前記第２切替素子を前記第１状態に切替させ、その状態を維持したまま、前記放射部から電磁波を前記複数回放射させる
    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、
    記第１切替素子及び前記第２切替素子は、前記第１状態に切替ってから前記反射波が前記第２切替素子に入射しているまでの間、前記第１状態を維持する、
    電磁波検出装置。
  4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の電磁波検出装置において、
    前記制御部は、
    前記第１切替素子に入射した前記反射波が前記第１切替素子によって反射されて前記第１検出部に進行した後、前記切替部に、前記第１切替素子を前記第２状態に切替させ、
    前記第２切替素子に入射した前記反射波が前記第２切替素子によって反射されて前記第１検出部に進行した後、前記切替部に、前記第２切替素子を前記第２状態に切替させる
    電磁波検出装置。
  5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の電磁波検出装置において、
    前記制御部は、前記切替部に、電磁波が前記第１放射方向に放射されてから前記複数回放射されるまでの間において、前記複数の切替素子のうち、前記反射波が入射する切替素子を前記第１状態に切替させ、前記反射波が入射しない他の切替素子を前記第２状態に切替させる
    電磁波検出装置。
  6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の電磁波検出装置において、
    前記電磁波検出装置の外部から入射する電磁波を分離して、前記切替部に向かう方向と、第２方向とに進行させる分離部と、
    前記第２方向に進行した電磁波を検出する第２検出部と、をさらに備える
    電磁波検出装置。
  7. 請求項６に記載の電磁波検出装置において、
    前記第１検出部は、測距センサであり、
    前記第２検出部は、イメージセンサである
    電磁波検出装置。
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