JP7504196B2 - センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、センサ装置に関する。

近年、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等、様々なセンサ装置が開発されている。センサ装置は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー等の可動反射部を備えている。センサ装置は、赤外線等の電磁波を所定の走査範囲に向けて可動反射部によって反射することで、センサ装置の外部に存在する物体等の対象物を走査する。

特許文献１には、可動反射部によって反射されたレーザ光が出力された方向を求めるため、可動反射部の走査範囲の一端側に反射部材を配置することが記載されている。反射部材によって反射されたレーザ光は、受光部によって受光される。受光部の受光結果に基づいて、可動反射部から反射部材までの距離が算出される。可動反射部から反射部材までの距離に基づいて、可動反射部によって反射されたレーザ光が出力された方向が算出される。

特許文献２には、可動反射部等、センサ装置を構成する部材を収容する筐体に反射部材を設けて、反射部材によって反射されたレーザ光によって可動反射部の走査位置のずれを検知することが記載されている。

特開２０１６－６４０３号公報 特開２０２０－１６４８１号公報

センサ装置では、可動反射部によって反射された電磁波の照射によって点群が生成される。しかしながら、様々な要因、例えば、可動反射部の伝達関数のゲインが設計状態のゲインからずれることによって、点群の位置が設計状態の位置からずれることがある。

本発明が解決しようとする課題としては、点群の位置の設計状態の位置からのずれを補正することが一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、
所定の走査範囲内に向けて電磁波を反射する可動反射部と、
前記走査範囲内に位置する構造体によって反射又は散乱された前記電磁波を受信する受信部と、
前記構造体によって反射又は散乱された前記電磁波の前記受信部による受信結果に基づいて、前記可動反射部の振動の振幅を制御する制御部と、
を備えるセンサ装置である。

実施形態に係るセンサ装置を示す図である。 構造体と、可動反射部の走査線と、の関係の一例を示す図である。 制御部による制御の第１例を説明するための図である。 制御部による制御の第１例を説明するための図である。 制御部による制御の第２例を説明するための図である。 制御部による制御の第２例を説明するための図である。 構造体と、可動反射部が設計状態で動作した場合における第１スポット及び第２スポットと、の関係の第１例を示す図である。 図７に示した第１スポット及び第２スポットによって受信部に発生する信号の一例を示すグラフである。 構造体と、可動反射部の伝達関数の第１方向におけるゲインが図７に示した設計状態のゲインからずれた状態で可動反射部が動作した場合における第１スポット及び第２スポットと、の関係の一例を示す図である。 図９に示した第１スポット及び第２スポットによって受信部に発生する信号の一例を示すグラフである。 構造体と、可動反射部の伝達関数の位相が図７に示した設計状態の位相からずれた状態で可動反射部が動作した場合における第１スポット及び第２スポットと、の関係の一例を示す図である。 図１１に示した第１スポット及び第２スポットによって受信部に発生する信号の一例を示すグラフである。 構造体と、可動反射部が設計状態で動作した場合における第１スポット及び第２スポットと、の関係の第２例を示す図である。 図１３に示した第１スポット及び第２スポットによって受信部に発生する信号の一例を示すグラフである。 構造体と、可動反射部の伝達関数の第２方向におけるゲインが図１３に示した設計状態のゲインからずれた状態で可動反射部が動作した場合における第１スポット及び第２スポットと、の関係の一例を示す図である。 図１５に示した第１スポット及び第２スポットによって受信部に発生する信号の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、実施形態に係るセンサ装置１０を示す図である。

図１において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、互いに交差しており、具体的には直交している。図１において、第１方向Ｘは水平方向である。第１方向Ｘを示す矢印の方向である第１方向Ｘの正方向は、後述する可動反射部１２０から可動反射部１２０の後述する走査範囲に向けて見て左方向である。第１方向Ｘを示す矢印の方向の反対方向である第１方向Ｘの負方向は、可動反射部１２０が位置する側から可動反射部１２０の走査範囲に向けて見て右方向である。第２方向Ｙは垂直方向である。第２方向Ｙを示す矢印の方向である第２方向Ｙの正方向は、上方向である。第２方向Ｙを示す矢印の方向の反対方向である第２方向Ｙの負方向は、下方向である。

本明細書の説明から明らかなように、第１方向Ｘは水平方向と異なる方向であってもよく、第２方向Ｙは垂直方向と異なる方向であってもよい。

センサ装置１０は、出射部１１０、可動反射部１２０、受信部１３０、ビームスプリッタ１４０、及び制御部１５０を備えている。図１において、出射部１１０、可動反射部１２０、受信部１３０、ビームスプリッタ１４０及び走査線Ｌにかけて延びる点線は、出射部１１０、可動反射部１２０、受信部１３０、ビームスプリッタ１４０及び走査線Ｌに亘って伝搬する電磁波を示している。図１では、可動反射部１２０から走査線Ｌに向けて反射された電磁波は、走査線Ｌが形成される領域のおおよそ中央部に向けて照射されている。

出射部１１０は、一定のタイミングの間隔でパルス状の赤外線等の電磁波を出射する。出射部１１０は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）等、電流等の電気を光等の電磁波に変換可能な素子である。出射部１１０から出射された電磁波は、ビームスプリッタ１４０を透過して可動反射部１２０に入射する。

可動反射部１２０は、出射部１１０から出射された電磁波を所定の走査範囲内に向けて反射する。可動反射部１２０の走査範囲は、可動反射部１２０によって反射された電磁波によって照射可能な範囲である。可動反射部１２０は、例えば、２軸ＭＥＭＳミラーである。可動反射部１２０は、第１方向Ｘに共振駆動されており、第２方向Ｙに線型駆動されている。可動反射部１２０の共振駆動には、例えば、正弦波又は余弦波が用いられている。可動反射部１２０の線形駆動には、例えば、鋸波又は三角波が用いられている。

出射部１１０から出射されて可動反射部１２０によって反射された一部の電磁波は、センサ装置１０の外部に存在する物体等の対象物によって反射又は散乱される。この電磁波は、可動反射部１２０に戻り、可動反射部１２０による反射と、ビームスプリッタ１４０による反射と、を順に経て、受信部１３０に入射して受信部１３０によって受信される。受信部１３０は、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等、光等の電磁波を電流等の電気に変換可能な素子である。

出射部１１０から出射された可動反射部１２０によって反射された他の一部の電磁波は、上記対象物よりも可動反射部１２０の近くに位置する構造体２００によって反射又は散乱される。この電磁波は、可動反射部１２０に向けて戻り、可動反射部１２０による反射と、ビームスプリッタ１４０の透過と、を順に経て、受信部１３０に入射して受信部１３０によって受信される。構造体２００としては、例えば、メッキ等経時安定性の高い表面処理を施した金属等が用いられる。

可動反射部１２０から構造体２００までの距離は、可動反射部１２０から上記対象物までの距離より短くなっている。したがって、出射部１１０からの電磁波の出射から、構造体２００による電磁波の反射を経て、受信部１３０による電磁波の受信までの時間は、出射部１１０からの電磁波の出射から、上記対象物による電磁波の反射を経て、受信部１３０による電磁波の受信までの時間より短くなる。このため、受信部１３０において発生する信号の時間差に基づいて、センサ装置１０は、受信部１３０において発生した信号が、構造体２００に起因する信号であるか、又は上記対象物に起因する信号であるかを区別することができる。

センサ装置１０は、構造体２００を備えていてもよい。或いは、構造体２００は、センサ装置１０の外部に設けられていてもよい。センサ装置１０が構造体２００を備えている場合、構造体２００は、例えば、出射部１１０、可動反射部１２０、受信部１３０、ビームスプリッタ１４０等センサ装置１０を構成する部材を収容する筐体の窓部、すなわち、筐体の内部と外部との間で電磁波が透過する部分に設けることができる。しかしながら、構造体２００が設けられる場所は、窓部に限定されない。

本実施形態において、制御部１５０は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。制御部１５０は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。

制御部１５０は、構造体２００によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による受信結果に基づいて、可動反射部１２０の振動の振幅を制御する。また、制御部１５０は、構造体２００によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による受信結果に基づいて、出射部１１０からの電磁波の出射タイミングの間隔を制御する。さらに、制御部１５０は、構造体２００によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による受信結果に基づいて、出射部１１０からの電磁波の出射タイミングを遷移させている。制御部１５０は、構造体２００によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による受信結果に応じて、出射部１１０及び可動反射部１２０についてのこれらの制御のうちの少なくとも一つを実施する。制御部１５０の制御によって、可動反射部１２０によって生成される点群の位置の設計状態の位置からのずれを補正することができる。

図２は、構造体２００と、可動反射部１２０の走査線Ｌと、の関係の一例を示す図である。

走査線Ｌは、第１方向Ｘ、すなわち可動反射部１２０の共振駆動の方向に折り返しながら第２方向Ｙ、すなわち可動反射部１２０の線型駆動の方向の正方向から負方向に向けて伸びている。図２では、走査線Ｌの第１周期Ｔ１の一部分と、第２周期Ｔ２と、第３周期Ｔ３と、が示されている。

走査線Ｌの第１周期Ｔ１は、走査線Ｌの上端を第１周期Ｔ１の始点から約１／４周期ずれた位置とし、走査線Ｌの右側における上から１段目の折り返しを経て、走査線Ｌの左側における上から１段目の折り返しを終点とする区間である。

走査線Ｌの第２周期Ｔ２は、走査線Ｌの第１周期Ｔ１の終点を始点として、走査線Ｌの右側における上から２段目の折り返しを経て、走査線Ｌの左側における上から２段目の折り返しを終点とする区間である。

走査線Ｌの第３周期Ｔ３は、走査線Ｌの第２周期Ｔ２の終点を始点として、走査線Ｌの右側における上から３段目の折り返しを経て、走査線Ｌの左側における上から３段目の折り返しを終点とする区間である。

構造体２００は、可動反射部１２０の走査線Ｌの折り返しの少なくとも一部分と交差している。図２に示す例では、構造体２００は、走査線Ｌの第１周期Ｔ１の右側の折り返しの少なくとも一部分と、走査線Ｌの第２周期Ｔ２の右側の折り返しの少なくとも一部分と、走査線Ｌの第３周期Ｔ３の右側の折り返しの少なくとも一部分と、交差している。仮に、構造体２００が、走査線Ｌが生成される領域の第１方向Ｘにおけるおおよそ中央又はその周辺に配置される場合、センサ装置１０は、構造体２００が配置されている領域における対象物を検出することができなくなり、又は検出することが難しくなる可能性がある。これに対して、本実施形態においては、センサ装置１０が対象物を検出することができなくなり、又は検出することが難しくなる領域を可動反射部１２０の走査範囲の端部に限定することができる。

構造体２００が配置される領域は図２に示す例に限定されない。例えば、構造体２００は、走査線Ｌが生成される領域の第１方向Ｘにおけるおおよそ中央又はその周辺に配置されていてもよい。例えば、構造体２００は、第２方向Ｙに沿って線状に延伸するワイヤ等の部材であってもよい。この場合であっても、構造体２００の第１方向Ｘにおける幅が比較的狭く、例えば、可動反射部１２０によって生成されるスポットの第１方向Ｘの幅より狭い場合、構造体２００によって減衰される電磁波を抑制することができる。

走査線Ｌの第１周期Ｔ１において、可動反射部１２０は、設計状態で動作している。走査線Ｌの第１周期Ｔ１における右側折り返しには、出射部１１０から出射され、かつ可動反射部１２０によって反射された電磁波によって生成される３つのスポットが黒丸として示されている。

走査線Ｌの第２周期Ｔ２において、可動反射部１２０は、可動反射部１２０の伝達関数のゲインが設計状態のゲインからずれた状態で動作している。走査線Ｌの第２周期Ｔ２における右側折り返しには、出射部１１０から出射され、かつ可動反射部１２０によって反射された電磁波によって生成される３つのスポットが黒丸として示されている。ゲインのずれによって、第２周期Ｔ２における走査線Ｌの第１方向Ｘにおける振幅が設計状態の振幅より小さくなっている。これによって、走査線Ｌの第２周期Ｔ２における３つのスポットは、走査線Ｌの第１周期Ｔ１における３つのスポットに対して、左側にずれている。

走査線Ｌの第３周期Ｔ３において、可動反射部１２０は、可動反射部１２０の伝達関数の位相が設計状態の位相からずれた状態で動作している。走査線Ｌの第３周期Ｔ３における右側折り返し及びその近傍には、出射部１１０から出射され、かつ可動反射部１２０によって反射された電磁波によって生成される３つのスポットが黒丸として示されている。位相のずれによって、走査線Ｌの第３周期Ｔ３における３つのスポットの位相は、設計状態の位相から遅れている。これによって、走査線Ｌの第３周期Ｔ３における３つのスポットは、走査線Ｌの第１周期Ｔ１における３つのスポットに対してずれている。

図３及び図４は、制御部１５０による制御の第１例を説明するための図である。

図３及び図４では、可動反射部１２０のＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）等の視野Ｆが破線で示されている。図１及び図２に示した構造体２００は、例えば、視野Ｆの外側に配置される。或いは、構造体２００は、視野Ｆの内側に配置されていてもよい。

図３及び図４では、出射部１１０によって出射され、かつ可動反射部１２０によって反射される電磁波によって生成される点群、すなわちスポットが、走査線Ｌと重なる複数の黒丸として示されている。

図３では、第１周期Ｔ１における可動反射部１２０は、設計状態で動作している。これに対して、第２周期Ｔ２における可動反射部１２０の伝達関数のゲインは、設計状態のゲインからずれている。このため、走査線Ｌの第２周期Ｔ２の第１方向Ｘにおける振幅が設計状態の振幅より大きくなっている。したがって、視野Ｆ内において、第１周期Ｔ１の点群と、第２周期Ｔ２の点群と、が第１方向Ｘに互いにずれて配置されている。具体的には、視野Ｆ内において、第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける間隔が第１周期Ｔ１の点群の第１方向Ｘにおける間隔より広くなっている。

図４では、制御部１５０は、構造体２００によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による受信結果に基づいて、可動反射部１２０の振幅と、出射部１１０からの電磁波の出射タイミングの間隔と、の少なくとも一方を制御している。可動反射部１２０の振幅は、例えば、可動反射部１２０に入力される駆動信号の振幅によって制御することができる。具体的には、制御部１５０は、視野Ｆ内において、第１周期Ｔ１の点群と、第２周期Ｔ２の点群と、を第１方向Ｘに実質的に揃わせている。

なお、図３及び図４に示す例では、視野Ｆ内において、第１周期Ｔ１の点群と、第２周期Ｔ２の点群と、を第１方向Ｘに揃わせることについて説明している。つまり、図３及び図４に示す例では、視野Ｆ内における各周期の点群が図４に示すように第１方向Ｘに揃っている状態が、視野Ｆ内の点群の配置についての設計状態等の基準状態となっている。しかしながら、視野Ｆ内の点群の配置の基準状態は、視野Ｆ内における各周期の点群が第１方向Ｘに揃っている状態に限定されない。例えば、視野Ｆ内の点群の配置の基準状態は、視野Ｆ内における各周期の点群が第１方向Ｘに沿って所定の距離だけずれていてもよい。この例においても、視野Ｆ内の点群の配置が基準状態の配置からずれても、図３及び図４を用いて説明した例と同様にして、視野Ｆ内における点群の配置を基準状態の配置に戻すことができる。後述する図５及び図６についても同様である。

制御部１５０による可動反射部１２０の振幅の制御の一例は以下のようになる。

例えば、図３に示したように視野Ｆ内において第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける間隔が第１周期Ｔ１の点群の第１方向Ｘにおける間隔より広い場合、制御部１５０は、可動反射部１２０の第２周期Ｔ２における第１方向Ｘの振動の振幅を小さくすることで、視野Ｆ内における第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける間隔を狭くすることができ、これによって、視野Ｆ内における第１周期Ｔ１の点群の第１方向Ｘにおける位置と第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける位置とを揃えることができる。また、視野Ｆ内において第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける間隔が第１周期Ｔ１の点群の第１方向Ｘにおける間隔より狭い場合、制御部１５０は、可動反射部１２０の第２周期Ｔ２における第１方向Ｘの振動の振幅を大きくすることで、視野Ｆ内における第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける間隔を広くすることができ、これによって、視野Ｆ内における第１周期Ｔ１の点群の第１方向Ｘにおける位置と第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける位置とを揃えることができる。

制御部１５０による出射部１１０の電磁波の出射タイミングの間隔の制御の一例は以下のようになる。

例えば、図３に示したように視野Ｆ内において第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける間隔が第１周期Ｔ１の点群の第１方向Ｘにおける間隔より広い場合、制御部１５０は、出射部１１０からの視野Ｆ内における電磁波の出射タイミングの間隔を短くすることで、視野Ｆ内における第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける間隔を狭くすることができる。また、視野Ｆ内において第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける間隔が第１周期Ｔ１の点群の第１方向Ｘにおける間隔より狭い場合、制御部１５０は、出射部１１０からの視野Ｆ内における電磁波の出射タイミングの間隔を長くすることで、視野Ｆ内における第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける間隔を広くすることができる。

図５及び図６は、制御部１５０による制御の第２例を説明するための図である。図５及び図６に示す例は、以下の点を除いて、図３及び図４に示した例と同様である。

図５では、第１周期Ｔ１における可動反射部１２０は、設計状態で動作している。一方、第２周期Ｔ２における可動反射部１２０の伝達関数の位相は、設計状態の位相からずれている。このため、第２周期Ｔ２の点群の各位相が設計状態の位相から進んでいる。したがって、視野Ｆ内において、第１周期Ｔ１の点群と、第２周期Ｔ２の点群と、が第１方向Ｘに互いにずれて配置されている。

図６では、制御部１５０は、構造体２００によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による受信結果に基づいて、出射部１１０からの電磁波の出射タイミングを遷移させている。具体的には、制御部１５０は、視野Ｆ内において、第１周期Ｔ１の点群と、第２周期Ｔ２の点群と、を第１方向Ｘに実質的に揃わせている。

制御部１５０による出射部１１０からの電磁波の出射タイミングの遷移の一例は以下のようになる。

例えば、図５に示したように第２周期Ｔ２の点群の各位相が設計状態の位相より進んでいる場合、制御部１５０は、第２周期Ｔ２における出射部１１０からの視野Ｆ内における電磁波の出射タイミングを早めることで、視野Ｆ内における第１周期Ｔ１の点群の第１方向Ｘにおける位置と第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける位置とを揃えることができる。また、第２周期Ｔ２の点群の各位相が設計状態の位相より遅れている場合、制御部１５０は、第２周期Ｔ２における出射部１１０からの視野Ｆ内における電磁波の出射のタイミングを遅らせることで、視野Ｆ内における第１周期Ｔ１の点群の第１方向Ｘにおける位置と第２周期Ｔ２の点群の第１方向Ｘにおける位置とを揃えることができる。

図７は、構造体２００と、可動反射部１２０が設計状態で動作した場合における第１スポットＳ１及び第２スポットＳ２と、の関係の第１例を示す図である。図８は、図７に示した第１スポットＳ１及び第２スポットＳ２によって受信部１３０に発生する信号の一例を示すグラフである。

図７では、可動反射部１２０によって生成される走査線Ｌの１周期の一部分、具体的には走査線Ｌのうちの右側折り返し及びその周辺が示されている。走査線Ｌは、図内の左上から右側に向けて延びて、図内の右側で折り返して、図内の右側から左下に向けて延びている。

図８において、グラフの横軸は時刻ｔを示しており、グラフの縦軸は受信部１３０によって発生した信号の強度を示している。図８では、時刻ｔ１において第１スポットＳ１によって強度ｒ０の信号が発生しており、時刻ｔ２において第２スポットＳ２によって強度ｒ０の信号が発生している。

図７及び図８では、可動反射部１２０が設計状態で動作した場合に第１スポットＳ１によって時刻ｔ１に受信部１３０に発生する信号の強度ｒ０と、可動反射部１２０が設計状態で動作した場合に第２スポットＳ２によって時刻ｔ２に受信部１３０に発生する信号の強度ｒ０と、が実質的に等しくなるように、構造体２００が設けられている。具体的には、構造体２００のうち走査線Ｌの右側折り返しと交差する縁は、第２方向Ｙに対して平行になっている。また、構造体２００の反射率は、構造体２００内のいずれの領域においても一様となっている。しかしながら、可動反射部１２０が設計状態で動作した場合に第１スポットＳ１によって時刻ｔ１に受信部１３０に発生する信号の強度と、可動反射部１２０が設計状態で動作した場合に第２スポットＳ２によって時刻ｔ２に受信部１３０に発生する信号の強度とは、実質的に等しくなくてもよく、互いに異なっていてもよい。

図９は、構造体２００と、可動反射部１２０の伝達関数の第１方向Ｘにおけるゲインが図７に示した設計状態のゲインからずれた状態で可動反射部１２０が動作した場合における第１スポットＳ１及び第２スポットＳ２と、の関係の一例を示す図である。図１０は、図９に示した第１スポットＳ１及び第２スポットＳ２によって受信部１３０に発生する信号の一例を示すグラフである。

図９では、可動反射部１２０の伝達関数の第１方向Ｘ、すなわち共振駆動の方向におけるゲインが設計状態のゲインからずれている。これによって、可動反射部１２０の振動の第１方向Ｘにおける振幅が設計状態の振幅より大きくなっている。

図９における第１スポットＳ１のうち構造体２００への照射面積は、図７における第１スポットＳ１のうち構造体２００への照射面積より大きくなっている。したがって、図１０において時刻ｔ１に受信部１３０によって受信される電磁波の量は、図８において時刻ｔ１に受信部１３０によって受信される電磁波の量より多くなっている。このため、図１０において時刻ｔ１に発生している信号の強度ｒ１は、図８において時刻ｔ１に発生している信号の強度ｒ０より高くなっている。

図９における第２スポットＳ２のうち構造体２００への照射面積は、図７における第２スポットＳ２のうち構造体２００への照射面積より大きくなっている。したがって、図１０において時刻ｔ２に受信部１３０によって受信される電磁波の量は、図８において時刻ｔ２に受信部１３０によって受信される電磁波の量より多くなっている。このため、図１０において時刻ｔ２に発生している信号の強度ｒ１は、図８において時刻ｔ２に発生している信号の強度ｒ０より高くなっている。

図１に示した制御部１５０は、構造体２００の第１部分によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による第１受信値と、構造体２００の第２部分によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による第２受信値と、の関係と、可動反射部１２０が基準状態、例えば設計状態で動作した場合における構造体２００の第１部分によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による第１基準受信値と、可動反射部１２０が基準状態で動作した場合における構造体２００の第２部分によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による第２基準受信値と、の関係と、の比較結果に基づいて、可動反射部１２０の伝達関数の第１方向Ｘにおけるゲインの設計状態のゲインからのずれを判断することができる。制御部１５０は、この判断結果に基づいて、各種制御、例えば、可動反射部１２０の第１方向Ｘにおける振動の振幅の制御又は出射部１１０からの電磁波の出射タイミングの間隔の制御を行うことができる。構造体２００の第１部分は、例えば、構造体２００のうち第１スポットＳ１が生成される部分又はその近傍である。構造体２００の第２部分は、例えば、構造体２００のうち第２スポットＳ２が生成される部分又はその近傍である。また、構造体２００の第１部分及び第２部分は、例えば、可動反射部１２０の走査線Ｌの折り返しを挟んで互いに反対側に位置している。

例えば、制御部１５０は、第１受信値及び第２受信値の双方が第１基準受信値又は第２基準受信値より大きいか又は小さいかに基づいて、可動反射部１２０の伝達関数の第１方向Ｘにおけるゲインの設計状態のゲインからのずれを判断することができる。例えば、図１０において時刻ｔ１に発生した信号の強度ｒ１及び時刻ｔ２に発生した信号の強度ｒ１の双方が、図８において時刻ｔ１に発生した信号の強度ｒ０又は時刻ｔ２に発生した信号の強度ｒ０より大きい場合、制御部１５０は、可動反射部１２０の伝達関数の第１方向Ｘにおけるゲインが設計状態のゲインより大きくなっていると判断することができる。また、図１０において時刻ｔ１に発生した信号の強度ｒ１及び時刻ｔ２に発生した信号の強度ｒ１の双方が、図８において時刻ｔ１に発生した信号の強度ｒ０又は時刻ｔ２に発生した信号の強度ｒ０より小さい場合、制御部１５０は、可動反射部１２０の伝達関数の第１方向Ｘにおけるゲインが設計状態のゲインより小さくなっていると判断することができる。

図１１は、構造体２００と、可動反射部１２０の伝達関数の位相が図７に示した設計状態の位相からずれた状態で可動反射部１２０が動作した場合における第１スポットＳ１及び第２スポットＳ２と、の関係の一例を示す図である。図１２は、図１１に示した第１スポットＳ１及び第２スポットＳ２によって受信部１３０に発生する信号の一例を示すグラフである。

図１１では、可動反射部１２０の伝達関数の位相が設計状態の位相から進んでいる。

図１１における第１スポットＳ１のうち構造体２００への照射面積は、図７における第１スポットＳ１のうち構造体２００への照射面積より大きくなっている。したがって、図１２において時刻ｔ１に受信部１３０によって受信される電磁波の量は、図８において時刻ｔ１に受信部１３０によって受信される電磁波の量より多くなっている。このため、図１２において時刻ｔ１に発生している信号の強度ｒ２は、図８において時刻ｔ１に発生している信号の強度ｒ０より高くなっている。

図１１における第２スポットＳ２のうち構造体２００への照射面積は、図７における第２スポットＳ２のうち構造体２００への照射面積より小さくなっている。したがって、図１２において時刻ｔ２に受信部１３０によって受信される電磁波の量は、図８において時刻ｔ２に受信部１３０によって受信される電磁波の量より少なくなっている。このため、図１２において時刻ｔ２に発生している信号の強度ｒ３は、図８において時刻ｔ２に発生している信号の強度ｒ０より低くなっている。

図１に示した制御部１５０は、構造体２００の第１部分によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による第１受信値と、構造体２００の第２部分によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による第２受信値と、の関係と、可動反射部１２０が基準状態、例えば設計状態で動作した場合における構造体２００の第１部分によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による第１基準受信値と、可動反射部１２０が基準状態で動作した場合における構造体２００の第２部分によって反射又は散乱された電磁波の受信部１３０による第２基準受信値と、の関係と、の比較結果に基づいて、可動反射部１２０の伝達関数の位相の設計状態の位相からのずれを判断することができる。制御部１５０は、この判断結果に基づいて、各種制御、例えば、出射部１１０からの電磁波の出射タイミングの遷移を行うことができる。構造体２００の第１部分は、例えば、構造体２００のうち第１スポットＳ１が生成される部分又はその近傍である。構造体２００の第２部分は、例えば、構造体２００のうち第２スポットＳ２が生成される部分又はその近傍である。また、構造体２００の第１部分及び第２部分は、例えば、可動反射部１２０の走査線Ｌの折り返しを挟んで互いに反対側に位置している。

例えば、制御部１５０は、第１受信値及び第２受信値の一方が第１基準受信値又は第２基準受信値より大きく、かつ第１受信値及び第２受信値の他方が第１基準受信値又は第２基準受信値より小さいかに基づいて、可動反射部１２０の伝達関数の位相の設計状態の位相からのずれを判断することができる。例えば、図１２において時刻ｔ１に発生した信号の強度ｒ２が、図８において時刻ｔ１に発生した信号の強度ｒ０より大きく、かつ図１２において時刻ｔ２に発生した信号の強度ｒ３が、図８において時刻ｔ１に発生した信号の強度ｒ０より小さい場合、制御部１５０は、可動反射部１２０の伝達関数の位相が設計状態の位相より進んでいると判断することができる。また、図１２において時刻ｔ１に発生した信号の強度ｒ２が、図８において時刻ｔ１に発生した信号の強度ｒ０より小さく、かつ図１２において時刻ｔ２に発生した信号の強度ｒ３が、図８において時刻ｔ１に発生した信号の強度ｒ０より大きい場合、制御部１５０は、可動反射部１２０の伝達関数の位相が設計状態の位相より遅れていると判断することができる。

図１３は、構造体２００Ａと、可動反射部１２０が設計状態で動作した場合における第１スポットＳ１及び第２スポットＳ２と、の関係の第２例を示す図である。図１４は、図１３に示した第１スポットＳ１及び第２スポットＳ２によって受信部１３０に発生する信号の一例を示すグラフである。

図１３及び図１４では、可動反射部１２０が設計状態で動作した場合に第１スポットＳ１によって時刻ｔ１に受信部１３０に発生する信号の強度ｒ０と、可動反射部１２０が設計状態で動作した場合に第２スポットＳ２によって時刻ｔ２に受信部１３０に発生する信号の強度ｒ０´と、が異なるように、構造体２００Ａが配置されている。具体的には、構造体２００Ａのうち走査線Ｌの右側折り返しと交差する縁は、第２方向Ｙに対して斜めになっている。より具体的には、構造体２００Ａの当該縁は、構造体２００Ａの上方から下方に向かうにつれて構造体２００Ａの左側から右側に向けて斜めに傾いている。また、構造体２００Ａの反射率は、構造体２００Ａ内のいずれの領域においても一様となっている。

図１５は、構造体２００Ａと、可動反射部１２０の伝達関数の第２方向Ｙにおけるゲインが図１３に示した設計状態のゲインからずれた状態で可動反射部１２０が動作した場合における第１スポットＳ１及び第２スポットＳ２と、の関係の一例を示す図である。図１６は、図１５に示した第１スポットＳ１及び第２スポットＳ２によって受信部１３０に発生する信号の一例を示すグラフである。

図１５では、可動反射部１２０の伝達関数の第２方向Ｙ、すなわち線型駆動の方向におけるゲインが設計状態のゲインからずれている。これによって、第１スポットＳ１及び第２スポットＳ２の間の第２方向Ｙにおける間隔が設計状態の間隔より広くなっている。

図１５における第１スポットＳ１のうち構造体２００Ａへの照射面積に対する第２スポットＳ２のうち構造体２００Ａへの照射面積の比は、図１３における第１スポットＳ１のうち構造体２００Ａへの照射面積に対する第２スポットＳ２のうち構造体２００Ａへの照射面積の比より小さくなっている。したがって、図１６において時刻ｔ１に発生している信号の強度ｒ１に対する時刻ｔ２に発生している信号の強度ｒ１´の比βは、図１４において時刻ｔ１に発生している信号の強度ｒ０に対する時刻ｔ２に発生している信号の強度ｒ０´の比αより小さくなっている（α＝ｒ０´／ｒ０、β＝ｒ１´／ｒ１）。

例えば、制御部１５０は、第１受信値及び第２受信値の比及び差の少なくとも一方と、第１基準受信値又は第２基準受信値の比及び差の少なくとも一方と、の比較結果に基づいて、可動反射部１２０の伝達関数の第２方向Ｙにおけるゲインの設計状態のゲインからのずれを判断することができる。例えば、比βが比αより小さい場合、制御部１５０は、可動反射部１２０の伝達関数の第２方向Ｙにおけるゲインが設計状態のゲインより大きくなっていると判断することができる。また、比βが比αより大きい場合、制御部１５０は、可動反射部１２０の伝達関数の第２方向Ｙにおけるゲインが設計状態のゲインより小さくなっていると判断することができる。制御部１５０は、この判断結果に基づいて、各種制御、例えば、可動反射部１２０の第２方向Ｙにおける振動の振幅の制御を行うことができる。

なお、図７及び図９に示した構造体２００と、図１３及び図１５に示した構造体２００Ａと、は、走査線Ｌが形成される領域において第１方向Ｘにおいて互いに反対側に配置されていてもよい。この場合、制御部１５０は、図７及び図９に示した構造体２００によって、可動反射部１２０の伝達関数の第１方向Ｘにおけるゲインの設計状態のゲインからのずれを判断することができ、図１３及び図１５に示した構造体２００Ａによって、可動反射部１２０の伝達関数の第２方向Ｙにおけるゲインの設計状態のゲインからのずれを判断することができる。

以上、図面を参照して実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

例えば、実施形態では、センサ装置１０は、コアキシャル型ＬｉＤＡＲとなっている。しかしながら、センサ装置１０は、バイアキシャル型ＬｉＤＡＲであってもよい。

本明細書によれば、以下の態様が提供される。
（態様１－１）
所定の走査範囲内に向けて電磁波を反射する可動反射部と、
前記走査範囲内に位置する構造体によって反射又は散乱された前記電磁波を受信する受信部と、
前記構造体によって反射又は散乱された前記電磁波の前記受信部による受信結果に基づいて、前記可動反射部の振動の振幅を制御する制御部と、
を備えるセンサ装置。
（態様１－２）
態様１－１に記載のセンサ装置において、
前記可動反射部は、出射部から出射された前記電磁波を前記走査範囲内に向けて反射しており、
前記制御部は、前記出射部からの前記電磁波の出射タイミングの間隔をさらに制御する、センサ装置。
（態様１－３）
態様１－１又は１－２に記載のセンサ装置において、
前記制御部は、前記構造体の第１部分によって反射又は散乱された前記電磁波の前記受信部による第１受信値と、前記構造体の第２部分によって反射又は散乱された前記電磁波の前記受信部による第２受信値と、の関係と、前記可動反射部が基準状態で動作した場合における前記構造体の前記第１部分によって反射又は散乱された前記電磁波の前記受信部による第１基準受信値と、前記可動反射部が前記基準状態で動作した場合における前記構造体の前記第２部分によって反射又は散乱された前記電磁波の前記受信部による第２基準受信値と、の関係と、の比較結果に基づいて、前記可動反射部の前記振動の前記振幅を制御する、センサ装置。
（態様１－４）
態様１－３に記載のセンサ装置において、
前記制御部は、前記第１受信値及び前記第２受信値の双方が前記第１基準受信値又は前記第２基準受信値より大きいか又は小さいかに基づいて、前記可動反射部の前記振動の前記振幅を制御する、センサ装置。
（態様１－５）
態様１－３に記載のセンサ装置において、
前記構造体は、前記第１基準受信値と前記第２基準受信値とが異なるように設けられており、
前記制御部は、前記第１受信値及び前記第２受信値の比及び差の少なくとも一方と、前記第１基準受信値及び前記第２基準受信値の比及び差の少なくとも一方と、の比較結果に基づいて、前記可動反射部の前記振動の前記振幅を制御する、センサ装置。
（態様１－６）
態様１－３～１－５のいずれか一に記載のセンサ装置において、
前記構造体の前記第１部分及び前記第２部分は、前記可動反射部の走査線の折り返しを挟んで互いに反対側に位置している、センサ装置。
（態様１－７）
態様１－１～１－６までのいずれか一に記載のセンサ装置において、
前記構造体は、前記可動反射部の走査線の折り返しの少なくとも一部分と交差している、センサ装置。
（態様２－１）
電磁波を出射する出射部と、
所定の走査範囲内に向けて前記電磁波を反射する可動反射部と、
前記走査範囲内に位置する構造体によって反射又は散乱された前記電磁波を受信する受信部と、
前記構造体によって反射された前記電磁波の前記受信部による受信結果に基づいて、前記出射部からの前記電磁波の出射タイミングを遷移させる制御部と、
を備えるセンサ装置。
（態様２－２）
態様２－１に記載のセンサ装置において、
前記制御部は、前記構造体の第１部分によって反射又は散乱された前記電磁波の前記受信部による第１受信値と、前記構造体の第２部分によって反射又は散乱された前記電磁波の前記受信部による第２受信値と、の関係と、前記可動反射部が基準状態で動作した場合における前記構造体の前記第１部分によって反射又は散乱された前記電磁波の前記受信部による第１基準受信値と、前記可動反射部が前記基準状態で動作した場合における前記構造体の前記第２部分によって反射又は散乱された前記電磁波の前記受信部による第２基準受信値と、の関係と、の比較結果に基づいて、前記出射部からの前記電磁波の前記出射タイミングを遷移させる、センサ装置。
（態様２－３）
態様２－２に記載のセンサ装置において、
前記制御部は、前記第１受信値及び前記第２受信値の一方が前記第１基準受信値又は前記第２基準受信値より大きく、かつ前記第１受信値及び前記第２受信値の他方が前記第１基準受信値又は前記第２基準受信値より小さいかに基づいて、前記出射部からの前記電磁波の前記出射タイミングを遷移させる、センサ装置。
（態様２－４）
態様２－２又は２－３に記載のセンサ装置において、
前記構造体の前記第１部分及び前記第２部分は、前記可動反射部の走査線の折り返しを挟んで互いに反対側に位置している、センサ装置。
（態様２－５）
態様２－１～２－４までのいずれか一に記載のセンサ装置において、
前記構造体は、前記可動反射部の走査線の折り返しの少なくとも一部分と交差している、センサ装置。

この出願は、２０２０年３月２７日に出願された日本出願特願２０２０－０５８８９６号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０ センサ装置
１１０ 出射部
１２０ 可動反射部
１３０ 受信部
１４０ ビームスプリッタ
１５０ 制御部
２００ 構造体
２００Ａ 構造体
Ｆ 視野
Ｌ 走査線
Ｓ１ 第１スポット
Ｓ２ 第２スポット
Ｔ１ 第１周期
Ｔ２ 第２周期
Ｔ３ 第３周期
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向

Claims (7)

1. 所定の走査範囲内に向けてパルス状電磁波を反射する可動反射部と、
   前記走査範囲の第１方向の少なくとも一方の端部に設けられた構造体と、
   物体によって反射又は散乱された前記パルス状電磁波を受信する受信部と、
   前記構造体によって反射又は散乱された前記パルス状電磁波の前記受信部による受信結果に基づいて、前記可動反射部の振動の振幅を制御する制御部と、
   を備え、
   前記可動反射部は、前記パルス状電磁波の前記走査範囲内の走査軌跡の折り返しの前及び後のそれぞれにおいて、前記構造体に向けて前記パルス状電磁波を反射する、センサ装置。
2. 請求項１に記載のセンサ装置において、
   前記制御部は、前記パルス状電磁波の前記走査軌跡の前記折り返しの前において前記構造体によって反射又は散乱された前記パルス状電磁波の前記受信部による第１受信値の大きさと、前記パルス状電磁波の前記走査軌跡の前記折り返しの後において前記構造体によって反射又は散乱された前記パルス状電磁波の前記受信部による第２受信値の大きさと、の関係に基づいて、前記可動反射部の前記振動の前記振幅を制御する、センサ装置。
3. 請求項１に記載のセンサ装置において、
   前記制御部は、前記パルス状電磁波の前記走査軌跡の前記折り返しの前において前記構造体によって反射又は散乱された前記パルス状電磁波の前記受信部による第１受信値と、前記パルス状電磁波の前記走査軌跡の前記折り返しの後において前記構造体によって反射又は散乱された前記パルス状電磁波の前記受信部による第２受信値と、の関係に基づいて、前記可動反射部の前記振動の前記振幅を制御する、
   前記制御部は、前記第１受信値及び前記第２受信値の前記関係と、前記可動反射部が基準状態で動作した場合に前記パルス状電磁波の前記走査軌跡の前記折り返しの前において前記構造体によって反射又は散乱された前記パルス状電磁波の前記受信部による第１基準受信値と、前記可動反射部が前記基準状態で動作した場合に前記パルス状電磁波の前記走査軌跡の前記折り返しの後において前記構造体によって反射又は散乱された前記パルス状電磁波の前記受信部による第２基準受信値と、の関係と、の比較結果に基づいて、前記可動反射部の前記振動の前記振幅を制御する、センサ装置。
4. 請求項３に記載のセンサ装置において、
   前記制御部は、前記第１受信値及び前記第２受信値の双方が前記第１基準受信値又は前記第２基準受信値より大きいか又は小さいかに基づいて、前記可動反射部の前記振動の前記振幅を制御する、センサ装置。
5. 請求項３に記載のセンサ装置において、
   前記構造体は、前記第１基準受信値と前記第２基準受信値とが異なるように設けられており、
   前記制御部は、前記第１受信値及び前記第２受信値の比及び差の少なくとも一方と、前記第１基準受信値及び前記第２基準受信値の比及び差の少なくとも一方と、の比較結果に基づいて、前記可動反射部の前記振動の前記振幅を制御する、センサ装置。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
   前記可動反射部は、前記走査軌跡の前記折り返しの前及び後の少なくとも一方の前記パルス状電磁波のスポットの中心が前記構造体に入射するように、前記パルス状電磁波を反射する、センサ装置。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
   前記可動反射部は、出射部から出射された前記パルス状電磁波を前記走査範囲内に向けて反射しており、
   前記制御部は、前記出射部からの前記パルス状電磁波の出射タイミングの間隔をさらに制御する、センサ装置。

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