KR20200003872A - 전자파 검출 장치, 전자파 검출 시스템, 및 프로그램 - Google Patents

전자파 검출 장치, 전자파 검출 시스템, 및 프로그램 Download PDF

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Abstract

전자파 검출 장치(10)는 검출부(17)와 진행부(15)와 제어부(13)를 가진다. 검출부(17)는 제 1 검출 소자(21)를 가진다. 제 1 검출 소자(21)는 전자파를 검출한다. 진행부(15)는 제 1 진행 소자군(18)을 가진다. 제 1 진행 소자군(18)은 복수의 진행 소자(20)를 가진다. 진행 소자(20)는 입사하는 전자파의 제 1 검출 소자(21)로의 진행의 가부를 전환한다. 제어부(13)는 진행의 가부의 전환을 진행 소자(20)마다 제어 가능하다. 제어부(13)는 차례로 상이한 진행 소자(20)의 가부를 전환시킨다.

Description

전자파 검출 장치, 전자파 검출 시스템, 및 프로그램
(관련 출원의 상호 참조)
본 출원은, 2017년 6월 9일에 일본국에 특허 출원된 특원2017-114597의 우선권을 주장하는 것이며, 상기 출원의 개시 전체를 여기에 참조를 위해 포함시킨다.
본 발명은, 전자파 검출 장치, 전자파 검출 시스템, 및 프로그램에 관한 것이다.
근래, 전자파를 검출하는 검출기에 의한 검출 결과로부터 주위에 관한 정보를 얻는 장치가 개발되고 있다. 예를 들면, 검출의 대상까지의 거리를, 검출 소자마다 2차원 형상으로 측정하는 검출부가 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이와 같은 전자파 검출 장치에 있어서, 검출부의 해상도의 향상이 요구되고 있다.
일본공개특허 특개2011-220732호 공보
제 1 관점에 의한 전자파 검출 장치는,
전자파를 검출하는 제 1 검출 소자를 가지는 검출부와,
입사하는 전자파의 상기 제 1 검출 소자로의 진행의 가부를 전환하는 복수의 진행 소자를 포함하는 제 1 진행 소자군을 가지는 진행부와,
상기 진행의 가부의 전환을 상기 진행 소자마다 제어 가능하고, 차례로, 상이한 상기 진행 소자의 상기 가부를 전환시키는 제어부를 구비한다.
또한, 제 2 관점에 의한 전자파 검출 시스템은,
전자파를 검출하는 제 1 검출 소자를 가지는 검출부와,
입사하는 전자파의 상기 제 1 검출 소자로의 진행의 가부를 전환하는 복수의 진행 소자를 포함하는 제 1 진행 소자군을 가지는 진행부와,
상기 진행의 가부의 전환을 상기 진행 소자마다 제어 가능하고, 차례로, 상이한 상기 진행 소자의 상기 가부를 전환시키는 제어부를 구비한다.
또한, 제 3 관점에 의한 프로그램은,
전자파를 검출하는 제 1 검출 소자를 가지는 검출부와, 입사하는 전자파의 상기 제 1 검출 소자로의 진행의 가부를 전환하는 복수의 진행 소자를 포함하는 제 1 진행 소자군을 가지는 진행부와, 상기 진행의 가부의 전환을 상기 진행 소자마다 제어하는 제어부를 구비하는 전자파 검출 장치에,
차례로, 상이한 상기 진행 소자의 상기 가부를 전환시키는 단계를 실행시킨다.
도 1은, 본 실시형태에 관련되는 전자파 검출 장치의 개략 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는, 도 1의 조사부, 대상, 진행부, 및 검출부로의 전자파의 진행 상태를 나타내기 위한 상태도이다.
도 3은, 도 1의 검출 소자의 내부 구성을 모식적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 4는, 도 1의 진행부가 제 1 타이밍에서 각 진행 소자군 중의 1개의 진행 소자를 제 1 상태로 전환했을 때의 전자파의 진행 상태를 나타내기 위한 상태도이다.
도 5는, 도 1의 진행부가 제 2 타이밍에서 각 진행 소자군 중의 1개의 진행 소자를 제 1 상태로 전환했을 때의 전자파의 진행 상태를 나타내기 위한 상태도이다.
도 6은, 도 1의 진행부가 제 3 타이밍에서 각 진행 소자군 중의 1개의 진행 소자를 제 1 상태로 전환했을 때의 전자파의 진행 상태를 나타내기 위한 상태도이다.
도 7은, 도 1의 조사부, 검출 소자, 및 제어부가 구성하는 측거 이미지 센서에 의한 측거의 원리를 설명하기 위한 전자파의 방사 시기, 제 1 축적 소자 및 제 2 축적 소자가 축적하는 전기 신호의 신호 강도, 및 검출 소자에 있어서의 검출 기간을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 8은, 도 1의 제어부가 실행하는 소정의 시야 범위의 정보의 생성을 위한 제어를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
이하, 본 발명을 적용한 전자파 검출 장치의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 전자파 검출 장치에 있어서, 검출부에 있어서의 검출 소자의 개수를 증가시키는 것이 해상도를 향상시킨다. 그러나, TOF 이미지 센서와 같이, 구조가 복잡하여 고 화소화가 곤란한 검출부가 있다. 그래서, 본 발명을 적용한 전자파 검출 장치는, 검출 소자를 증가시키지 않고, 하나의 검출 소자로 복수의 위치에 있어서의 전자파를 검출하도록 구성됨으로써, 해상도를 향상시킬 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 개시의 본 실시형태에 관련되는 전자파 검출 장치(10)는, 전자파 검출 유닛(11), 조사부(12), 및 제어부(13)를 포함하여 구성되어 있다.
이후의 도면에 있어서, 각 기능 블록을 연결하는 파선은, 제어 신호 또는 통신되는 정보의 흐름을 나타낸다. 파선이 나타내는 통신은 유선 통신이어도 되고, 무선 통신이어도 된다. 또한, 각 기능 블록으로부터 돌출하는 실선은, 빔 형상의 전자파를 나타낸다.
전자파 검출 유닛(11)은, 전단(前段) 광학계(14), 진행부(15), 및 후단 광학계(16), 검출부(17)를 가지고 있다.
전단 광학계(14)는, 예를 들면, 렌즈 및 미러 중 적어도 일방을 포함하고, 피사체가 되는 대상(ob)의 상(像)을 결상(結像)시킨다.
진행부(15)는, 전단 광학계(14)로부터 소정의 위치를 두고 떨어진 대상(ob)의 상의, 전단 광학계(14)에 의한 결상 위치인 1차 결상 위치, 또는 당해 1차 결상 위치 근방에 마련되어 있으면 된다. 본 실시형태에 있어서, 진행부(15)는, 당해 1차 결상 위치에 마련되어 있다.
진행부(15)는, 전단 광학계(14)를 통과한 전자파가 입사하는 작용면(as)을 가지고 있다. 작용면(as)은, 후술하는 제 1 상태 및 제 2 상태 중 적어도 어느 것에 있어서, 전자파에, 예를 들면, 반사 및 투과 등의 작용을 발생시키는 면이다. 작용면(as)에는, 적어도 제 1 진행 소자군(18)이 배치되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 작용면(as)에는, 보다 구체적으로는, 제 1 진행 소자군(18)을 다른 진행 소자군(19)과 함께 포함하는 복수의 진행 소자군(18, 19)이 1차원 형상 또는 2차원 형상으로 배치되어 있다.
각 진행 소자군(18, 19)은, 작용면(as) 상에 배치되는 복수의 진행 소자(20)에 의해 구성되어 있다. 복수의 진행 소자(20)는, 작용면(as) 상에 1차원 형상 또는 2차원 형상으로 배치되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 각 진행 소자군(18, 19)에 있어서의 진행 소자(20)는, 보다 구체적으로는, 행렬 형상으로 배치되어 있다. 또한, 도 1에 있어서, 나타낸 9개의 진행 소자(20)는 모식적이며, 본 실시형태의 설명에 있어서의 다른 도면에 있어서의 진행 소자(20)의 수와 반드시 일치하는 것은 아니다.
진행부(15)는, 작용면(as)에 입사하는 전자파를, 제 1 방향(d1)으로 진행시키는 제 1 상태와, 제 2 방향(d2)으로 진행시키는 제 2 상태로, 진행 소자(20)마다 전환 가능하다. 또한, 후술하는 바와 같이, 검출부(17)는 진행부(15)로부터 제 1 방향(d1)에 마련되어 있으므로, 진행부(15)는, 제 1 상태에 있어서, 작용면(as)에 입사하는 전자파를, 검출부(17)를 향해 진행시킨다. 또한, 진행부(15)는, 제 2 상태에 있어서, 작용면(as)에 입사하는 전자파를, 검출부(17) 이외의 방향을 향해 진행시킨다.
후술하는 바와 같이, 각 진행 소자군(18, 19)은, 검출부(17)가 가지는 검출 소자(21, 22)에 대응시켜져 있다. 각 진행 소자군(18, 19)이 가지는 진행 소자(20)는, 제 1 상태에 있어서, 작용면(as)에 입사하는 전자파를 당해 진행 소자군(18, 19)에 대응하는 검출 소자(21, 22)로 진행시킨다. 따라서, 임의의 진행 소자군(18, 19)이 가지는 복수의 진행 소자(20)는, 입사하는 전자파의, 당해 진행 소자군(18, 19)에 대응하는 단일의 검출 소자(21, 22)로의 진행의 가부를 전환한다.
본 실시형태에 있어서, 제 1 상태는, 작용면(as)에 입사하는 전자파를, 제 1 방향(d1)으로 반사하는 제 1 반사 상태이다. 또한, 제 2 상태는, 작용면(as)에 입사하는 전자파를, 제 2 방향(d2)으로 반사하는 제 2 반사 상태이다.
본 실시형태에 있어서, 진행부(15)는, 보다 구체적으로는, 진행 소자(20)마다 전자파를 반사하는 반사면을 포함하고 있다. 진행부(15)는, 진행 소자(20)마다의 반사면의 방향을 변경함으로써, 제 1 반사 상태 및 제 2 반사 상태를 진행 소자(20)마다 전환한다.
본 실시형태에 있어서, 진행부(15)는, 예를 들면 DMD(Digital Micro mirror Device:디지털 마이크로 미러 디바이스)를 포함한다. DMD는, 작용면(as)을 구성하는 미소한 반사면을 구동함으로써, 진행 소자(20)마다 당해 반사면을 작용면(as)에 대하여 +12° 및 -12° 중 어느 경사 상태로 전환 가능하다. 또한, 작용면(as)은, DMD에 있어서의 미소한 반사면을 탑재하는 기판의 판면에 평행하다.
후단 광학계(16)는, 진행부(15)로부터 제 1 방향(d1)에 마련되어 있다. 후단 광학계(16)는, 예를 들면, 렌즈 및 미러 중 적어도 일방을 포함한다. 후단 광학계(16)는, 진행부(15)에 있어서 진행 방향이 전환된 전자파로서의 대상(ob)의 상을 결상시킨다.
본 실시형태에 있어서, 후단 광학계(16)는, 소정의 초점 거리가 되도록 형성되어 있다. 소정의 초점 거리를 가지는 후단 광학계(16)는, 각 진행 소자군(18, 19)을, 후술하는 검출부(17)의 어느 검출 소자(21, 22)에 대응시킨다. 보다 구체적으로는, 후단 광학계(16)는, 전단 광학계(14)가 진행 소자군(18, 19)에 형성한 전자파의 상을, 어느 검출 소자(21, 22) 상에 결상시킴으로써 대응시킨다. 환언하면, 후단 광학계(16)는, 진행 소자군(18, 19)의 제 1 상태의 복수의 진행 소자(20)에 입사하는 전자파를, 당해 진행 소자군(18, 19)에 대응하는 검출 소자(21, 22)로 진행시킨다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 조사부(12)로부터 조사된 전자파가, 대상(ob)의 표면의 각 소영역에 있어서, 반사 산란한다. 대상(ob)의 반사파에 의한 상이 전단 광학계(14)에 의해 진행부(15) 상에 결상한다. 진행부(15)에 의해 제 1 방향(d1)으로 진행시켜진 전자파의 상은, 후단 광학계(16)에 의해 검출부(17) 상에 결상한다.
후단 광학계(16)는, 진행부(15)의 제 1 진행 소자군(18)에 형성된 전자파의 상을, 제 1 검출 소자(21)에 형성한다. 따라서, 제 1 진행 소자군(18)을 구성하는 16개의 전체 진행 소자(20)는, 당해 진행 소자(20)에 입사하는 전자파를 제 1 검출 소자(21)로 진행시킨다. 다른 진행 소자군(19)에 있어서의 진행 소자(20)도 마찬가지로, 당해 진행 소자군(19)에 대응하는 검출 소자(22)로 전자파를 진행시킨다.
또한, 도 2에 나타낸, 진행부(15)의 4개의 진행 소자군(18, 19), 각 진행 소자군(18, 19)에 있어서의 16개의 진행 소자(20), 및 검출부(17)의 4개의 검출 소자(21, 22)는 모식적이다. 따라서, 도 2에 나타낸 진행 소자군(18, 19), 진행 소자(20), 및 검출 소자(21)의 수는, 본 실시형태의 설명에 있어서의 다른 도면에 있어서의 진행 소자군(18, 19), 진행 소자(20), 및 검출 소자(21)의 수에 반드시 일치하는 것은 아니다.
도 1에 있어서, 검출부(17)는, 진행부(15)에 의한 제 1 방향(d1)으로 진행한 후에 후단 광학계(16)를 경유하여 진행하는 전자파의 경로 상에 마련되어 있다. 검출부(17)는, 적어도 제 1 검출 소자(21)를 가지고 있다. 본 실시형태에 있어서, 검출부(17)는, 보다 구체적으로는, 제 1 검출 소자(21)를 다른 검출 소자(22)와 함께 포함하는 복수의 검출 소자(21, 22)를 가지고 있다. 각 검출 소자(21, 22)는, 후단 광학계(16)를 경유한 전자파, 즉 제 1 방향(d1)으로 진행한 전자파를 검출한다.
본 실시형태에 있어서, 검출부(17)는, 보다 구체적으로는, 측거 이미지 센서, 이미지 센서, 및 서모 센서를 포함한다. 본 실시형태에 있어서, 검출부(17)는, 한층 구체적으로는 측거 이미지 센서이다. 측거 이미지 센서인 검출부(17)의 검출 소자(21, 22)는, 적외선 대역의 전자파를 검출한다.
또한, 검출 소자(21, 22)는, 이미지 센서 및 서모 센서로서 기능하기 위해, 가시광의 상 등, 적외선 대역 이외의 전자파의 상을 검출해도 된다. 이미지 센서인 검출부(17)를 가지는 전자파 검출 장치(10)는, 화상 정보를 취득할 수 있다. 또한, 서모 센서인 검출부(17)를 가지는 전자파 검출 장치(10)는, 온도 화상 정보를 취득할 수 있다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의, 측거 이미지 센서인 검출부(17)의 각 검출 소자(21, 22)는, 보다 구체적으로는, 단일의 변환 소자(23), 복수의 스위치 소자(24), 및 스위치 소자(24)와 동수의 축적 소자(25)를 가지고 있다.
변환 소자(23)는, 측거 센서를 구성하는 소자를 포함한다. 변환 소자(23)는, 예를 들면, APD(Avalanche Photo Diode) 및 PD(Photo Diode)이다. 변환 소자(23)는, 입사하는 전자파를, 당해 전자파의 강도에 따른 전기 신호로 변환한다. 스위치 소자(24)는, 예를 들면, FED(Field Effect Transistor)이다. 스위치 소자(24)는, 변환 소자(23)가 생성한 전기 신호의 축적 소자(25)로의 전송의 가부를 전환한다. 축적 소자(25)는, 예를 들면 콘덴서이다. 축적 소자(25)는 변환 소자(23)가 생성한 전기 신호를 축적한다.
본 실시형태에 있어서, 각 검출 소자(21, 22)는, 더 구체적으로는, 단일의 변환 소자(23), 2개의 스위치 소자(24), 및 2개의 축적 소자(25)를 가지고 있다. 또한, 각 검출 소자(21, 22)는, 복수의 변환 소자(23)를 가지는 구성이어도 된다.
각 검출 소자(21, 22) 내에 있어서, 변환 소자(23)로부터의 복수의 축적 소자(25)로의 전기 신호의 전송 기간은, 다른 축적 소자(25)에 대하여 소정의 위상차로 어긋나 있다. 본 실시형태에 있어서, 각 검출 소자(21, 22)에 있어서의 2개의 축적 소자(25)의 축적 기간은 180° 어긋나 있다.
본 실시형태에서는, 검출부(17)는, 보다 구체적으로는, 조사부(12)로부터 대상(ob)을 향해 조사된 전자파의 당해 대상(ob)으로부터의 반사파를 검출하는 액티브 센서이다. 또한, 검출부(17)는, 본 실시형태에 있어서, 조사부(12)로부터 조사됨으로써 대상(ob)을 향해 조사된 전자파의 당해 대상(ob)으로부터의 반사파를 검출한다.
본 실시형태에 있어서, 검출부(17)는, 각 검출 소자(21, 22)가 검출한 대상(ob)으로부터의 반사파의 강도에 상당하는 검출 결과를 전기 신호로서 제어부(13)에 통지한다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 측거 이미지 센서인 검출부(17)는, 화상 형상의 정보를 생성하므로, 검출부(17)가 결상 위치에 접근할수록, 흐릿함이 저감한다. 그 때문에, 검출부(17)는, 후단 광학계(16)에 의한 결상 위치인 2차 결상 위치 근방에 마련되는 것이 바람직하고, 2차 결상 위치에 마련되는 것이 가장 바람직하다. 본 실시형태에 있어서, 검출부(17)는, 보다 구체적으로는, 2차 결상 위치에 마련되어 있다.
단, 단일의 검출 소자(21)를 가지는 검출부(17)에 있어서는, 전자파를 검출할 수 있으면 되고, 검출면에 있어서 결상될 필요는 없다. 그 때문에, 단일의 검출 소자(21)만을 가지는 구성에 있어서는, 검출부(17)는 후단 광학계(16)에 의한 결상 위치인 2차 결상 위치에 마련되지 않아도 된다. 즉, 이 구성에 있어서, 검출부(17)는, 모든 화각으로부터의 전자파가 검출면 상에 입사 가능한 위치라면, 진행부(15)에 의해 제 1 방향(d1)으로 진행한 후에 후단 광학계(16)를 경유하여 진행하는 전자파의 경로 상의 어디에 배치되어도 된다.
조사부(12)는, 적외선, 가시광선, 자외선, 및 전파 중 적어도 어느 것을 방사한다. 조사부(12)는, 본 실시형태에 있어서, 보다 구체적으로는, 적외선을 방사한다. 조사부(12)는, 방사하는 전자파를, 대상(ob)을 향해 조사한다.
조사부(12)는, 광각의 방사상의 전자파를 방사한다. 또한, 조사부(12)는, 주기적으로 펄스 형상의 전자파를 방사 가능하다. 조사부(12)는, 예를 들면, LED(Light Emitting Diode) 및 LD(Laser Diode) 등을 포함한다. 조사부(12)는, 후술하는 제어부(13)의 제어에 기초하여, 전자파의 방사 및 정지를 전환한다.
제어부(13)는, 1 이상의 프로세서 및 메모리를 포함한다. 프로세서는, 프로세서는, 특정한 프로그램을 불러오게 하여 특정한 기능을 실행하는 범용의 프로세서, 및 특정한 처리에 특화된 전용의 프로세서 중 적어도 어느 것을 포함해도 된다. 전용의 프로세서는, 특정 용도를 위한 IC(ASIC; Application Specific Integrated Circuit)를 포함해도 된다. 프로세서는, 프로그래머블 로직 디바이스(PLD; Programmable Logic Device)를 포함해도 된다. PLD는, FPGA(Field-Programmable Gate Array)를 포함해도 된다. 제어부(13)는, 1개 또는 복수의 프로세서가 협동하는 SoC(System-on-a-Chip), 및 SiP(System In a Package) 중 적어도 어느 것을 포함해도 된다.
제어부(13)는, 진행 소자(20)마다, 각 검출 소자(21, 22)로의 진행의 가부의 전환, 환언하면, 제 1 상태 및 제 2 상태간의 전환을 제어 가능하다. 제어부(13)는, 소정의 시야 범위의 정보의 생성을 위한 제어의 실행 시에, 입사하는 전자파의 검출 소자(21, 22)로의 진행의 가부를, 차례로, 상이한 진행 소자(20)로 전환시킨다. 본 실시형태에서는, 제어부(13)는, 차례로, 상이한 진행 소자(20)를 제 1 상태로 전환시킴으로써, 입사하는 전자파의 검출 소자(21, 22)로의 진행의 가부를 전환시킨다. 본 실시형태에 있어서, 제어부(13)는, 복수의 진행 소자군(18, 19) 각각에 있어서 독립적으로, 입사하는 전자파의 검출 소자(21, 22)로의 진행의 가부를, 차례로, 상이한 진행 소자(20)로 전환시킨다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제어부(13)는, 제 1 타이밍에 있어서, 각 진행 소자군(18, 19) 중의 1개의 진행 소자(20)를 제 1 상태로 전환한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제어부(13)는, 제 1 타이밍의 다음의 제 2 타이밍에 있어서, 각 진행 소자군(18, 19) 중의, 제 1 타이밍에서 제 1 상태로 전환한 진행 소자(20)와는 상이한 진행 소자(20)를 제 1 상태로 전환한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제어부(13)는, 제 2 타이밍의 다음의 제 3 타이밍에 있어서, 각 진행 소자군(18, 19) 중의, 제 1 타이밍 및 제 2 타이밍에서 제 1 상태로 전환한 진행 소자(20)와는 상이한 진행 소자(20)를 제 1 상태로 전환한다.
본 실시형태에서는, 제어부(13)는, 소정의 시야 범위의 정보의 생성을 위한 제어의 실행 시에, 조사부(12)에 펄스 형상의 전자파를 주기적으로 방사시킨다. 또한, 본 실시형태에서는, 제어부(13)는, 조사부(12)가 전자파를 방사할 때마다, 입사하는 전자파의 검출 소자(21, 22)로의 진행의 가부를, 차례로, 상이한 진행 소자(20)로 전환시킨다.
본 실시형태에서는, 제어부(13)는, 입사하는 전자파의 검출 소자(21, 22)로의 진행의 가부를 전환하는 진행 소자(20)의 수가, 전환마다 동일해지도록, 진행부(15)를 제어한다. 본 실시형태에서는, 제어부(13)는, 입사하는 전자파의 검출 소자(21, 22)로의 진행의 가부의 매회의 전환 시에 있어서, 1개의 진행 소자(20)를 다른 1개의 진행 소자(20)로 전환시킨다. 또한, 전환하는 진행 소자(20)의 수는 1개에 한정되지 않고, 2개 이상이어도 된다.
본 실시형태에서는, 제어부(13)는, 소정의 시야 범위의 정보의 생성을 위한 제어의 실행 시에, 진행부(15)가 가지는 모든 진행 소자(20)에 있어서 진행의 가부를 전환시킬 때까지, 진행 소자(20)의 순차 전환을 실행시킨다.
제어부(13)는, 검출부(17)로부터 취득하는 검출 결과에 기초하여, 전자파 검출 장치(10)의 소정의 시야 범위의 정보를 취득한다. 제어부(13)는, 검출 결과를, 입사하는 전자파를 검출 소자(21, 22)로 진행시키는 진행 소자(20)의 진행부(15)에 있어서의 위치에 맞춰 배치함으로써, 검출부(17)에 입사하는 소정의 시야 범위에 관한 정보를 취득한다.
소정의 시야 범위의 정보는, 예를 들면, 전자파 검출 장치(10)의 소정의 시야 범위에 있어서의, 시야 방향으로의 거리 정보, 화상 정보, 및 온도 정보 등이다. 본 실시형태에 있어서, 제어부(13)는, 전술과 같이, 검출부(17)가 검출하는 검출 결과에 기초하여, 이하에 설명하는 바와 같이, Flash ToF(Time-of-Flight) 방식에 의해, 소정의 시야 범위에 있어서의 시야 방향으로의 화상 형상의 거리 정보를 취득한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 제어부(13)는, 조사부(12)에 펄스 형상으로 ON/OFF가 전환되는 전자파 방사 신호를 입력함으로써, 펄스 형상의 전자파를 방사시킨다("조사부 방사 시기"란 참조). 본 실시형태에 있어서, 제어부(13)는, 단일의 펄스 형상의 전자파를 방사할 때에 동기하여, 전체 검출 소자(21, 22)에 있어서의 제 1 스위치 소자(24)를 ON으로 전환하고, 제 1 축적 소자(25)에 전기 신호를 축적시킨다("제 1 축적 소자 축적량"란 참조). 제어부(13)는, 전자파의 방사를 정지하고 있을 때에 동기하여, 전체 검출 소자(21, 22)에 있어서의 제 2 스위치 소자(24)를 ON으로 전환하고, 제 2 축적 소자(25)에 전기 신호를 축적시킨다("제 2 축적 소자 축적량"란 참조).
또한, 검출 소자(21, 22)에 있어서의 축적 소자(25)의 수가 3 이상인 구성에 있어서는, 조사부(12)에 있어서의 펄스 형상의 전자파의 조사 및 비조사의 1주기를, 축적 소자(25)의 수로 나눈 각 기간에 동기시켜 각각의 축적 소자(25)에 전기 신호를 축적시키면 된다.
제어부(13)는, 시기 T1부터 T2의 기간의 단일의 펄스 형상의 전자파의 방사에 대하여, 제 1 축적 소자(25)의 축적 기간 중에 변환 소자(23)가 검출하는 전자파의 강도에 따른 전기 신호(I1)를 취득한다("제 1 축적 소자 축적량"란 참조). 또한, 제어부(13)는, 시기 T1부터 T2의 기간의 전자파의 방사에 대하여, 제 2 축적 소자(25)의 축적 기간 중에 변환 소자(23)가 검출하는 전자파의 강도에 따른 전기 신호(I2)를 취득한다("제 2 축적 소자 축적량"란 참조).
제어부(13)는, 제 1 축적 소자(25) 및 제 2 축적 소자(25)가 각각 축적한 전자파의 강도에 따른 전기 신호(I1, I2)의 비율에 기초하여, 검출 소자(21, 22)에 전자파가 도달한 시기 T3을 산출한다("검출 시기"란 참조).
또한, 조사부(12)로부터의 전자파의 조사에 대하여 검출 소자(21, 22)로의 전자파의 도달은, 조사된 전자파를 반사하는 대상(ob)의 전자파 검출 장치(10)로부터의 거리에 따라 지연된다. 지연량이 증가할수록, 제 1 축적 소자(25)로의 전기 신호의 축적량에 비교하여, 제 2 축적 소자(25)로의 전기 신호의 축적량이 증가한다. 그 때문에, 전술과 같이, 제 1 축적 소자(25) 및 제 2 축적 소자(25)가 각각 축적한 전기 신호(I1, I2)의 비율에 기초하여, 검출 소자(21, 22)에 전자파가 도달한 시기 T3을 산출 가능하다.
제어부(13)는, 검출 소자(21, 22)마다, 전자파의 방사 개시 시기 T1부터 전자파가 검출 소자(21, 22)에 도달한 시기 T3까지의 시간(ΔT)을 산출한다. 또한, 제어부(13)는, 당해 시간(ΔT)에, 광속을 곱하고, 또한 2로 나눔으로써, 각 검출 소자(21, 22)에 대응하는 대상(ob) 상의 각 소영역까지의 거리를 산출한다.
제어부(13)는, 진행 소자군(18, 19)을 구성하는 진행 소자(20)마다, 각 검출 소자(21, 22)의 검출 결과를 이용하여, 대상(ob) 상의 각 소영역까지의 거리의 산출을 실행한다. 제어부(13)는, 전체 진행 소자(20)에 대응하는 대상(ob) 상의 각 소영역까지의 거리에 상당하는 거리 정보에 의해 구성되는, 소정의 시야 범위에 있어서의 시야 방향으로의 화상 형상의 거리 정보를 취득한다.
다음에, 본 실시형태에 있어서 제어부(13)가 실행하는 소정의 시야 범위의 정보의 생성을 위한 제어에 대하여, 도 8의 플로우 차트를 이용하여 설명한다. 제어부(13)는, 예를 들면, 전자파 검출 장치(10)의 전원이 ON으로 전환될 경우, 소정의 시야 범위의 정보의 생성을 위한 제어를 개시한다. 제어부(13)는, 예를 들면, 전자파 검출 장치(10)의 전원이 OFF가 될 경우, 및 전자파 검출 장치(10)의 동작 모드가 정보 생성 이외의 모드로 전환될 경우에 종료한다.
단계 S100에 있어서, 제어부(13)는, 조사부(12)에 펄스 형상의 전자파의 방사를 개시시킨다. 또한, 제어부(13)는, 각 검출 소자(21, 22)에 전자파의 검출을 개시시킨다. 또한, 검출 소자(21, 22)에 있어서의 전자파의 검출은, 상술과 같이, 복수의 축적 소자(25)에 전기 신호를 축적시켜, 제어부(13)에 검출 결과로서 통지하는 것을 의미한다. 제어부(13)에 의한 전자파의 방사 및 검출의 개시 후, 프로세스는 단계 S101로 진행된다.
단계 S101에서는, 제어부(13)는, 각 진행 소자군(18, 19) 중의 1개의 진행 소자(20)를 제 1 상태로 전환시킨다. 제어부(13)에 의한 1개의 진행 소자(20)의 제 1 상태로의 전환 후, 프로세스는 단계 S102로 진행된다.
단계 S102에서는, 제어부(13)는, 단계 S101에 있어서 제 1 상태로 전환한 진행 소자(20)에 대응하는 대상(ob) 상의 소영역까지의 거리를 산출한다. 제어부(13)가 거리를 산출한 후, 프로세스는 단계 S103으로 진행된다.
단계 S103에서는, 제어부(13)는, 각 진행 소자군(18, 19) 내의 전체 진행 소자(20)를 제 1 상태로 전환했는지의 여부를 판별한다. 제어부(13)가 전체 진행 소자(20)를 제 1 상태로 전환하고 있지 않다고 판별할 경우, 프로세스는 단계 S104로 진행된다. 제어부(13)가 전체 진행 소자(20)를 제 1 상태로 전환했다고 판별할 경우, 프로세스는 단계 S105로 진행된다.
단계 S104에서는, 제어부(13)는, 각 진행 소자군(18, 19) 내에서 제 1 상태로 전환하고 있지 않은 1개의 진행 소자(20)를 제 1 상태로 전환시킨다. 제어부(13)에 의한 제 1 상태로의 전환 후, 프로세스는 단계 S102로 되돌아간다.
단계 S105에서는, 제어부(13)는, 전체 진행 소자(20)에 대하여 산출한 거리를 이용하여, 1 프레임의 소정의 시야 범위에 있어서의 시야 방향으로의 화상 형상의 거리 정보를 생성한다. 제어부(13)에 의한 1 프레임의 거리 정보의 생성 후, 프로세스는 단계 S101로 되돌아간다.
이상과 같은 구성의 본 실시형태의 전자파 검출 장치(10)는, 제 1 검출 소자(21)로의 진행의 가부를 전환하는 복수의 진행 소자(20)를 포함하는 제 1 진행 소자군(18)을 가지는 진행부(15)와, 입사하는 전자파의 제 1 검출 소자(21)로의 진행의 가부를, 차례로, 상이한 진행 소자(20)로 전환시키는 제어부(13)를 구비하고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 전자파 검출 장치(10)에서는, 1개의 검출 소자(21)에, 대상(ob) 상의 복수의 소영역에 있어서 발하는 전자파를 검출시킬 수 있다. 따라서, 전자파 검출 장치(10)는, 예를 들면, 고 화소화가 곤란한 검출부(17)라도 해상도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 전자파 검출 장치(10)에서는, 진행 소자(20)가 진행의 가부를 전환하는 전자파는, 조사부(12)로부터 대상(ob)에 조사된 전자파의 반사파이다. 따라서, 전자파 검출 장치(10)는, 검출부(17)를 액티브 센서로서 기능시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 전자파 검출 장치(10)에서는, 주기적으로 전자파를 조사하고, 전자파를 방사할 때마다, 입사하는 전자파의 제 1 검출 소자(21)로의 진행의 가부가, 차례로, 상이한 진행 소자(20)로 전환된다. 이와 같은 구성에 의해, 전자파 검출 장치(10)는, 각 진행 소자(20)에 대응하는 대상(ob)의 각 소영역의 정보를 조사되는 전자파에 기초하여 생성할 수 있다. 따라서, 전자파 검출 장치(10)는, 각 진행 소자(20)에 대응하는 대상(ob)의 각 소영역의 정보를 생성 가능한 액티브 센서로서 검출부(17)를 기능시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 전자파 검출 장치(10)는, 조사부(12)를 가지고 있다. 따라서, 전자파 검출 장치(10)는, 단체(單體)로 액티브 센서를 구성할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 전자파 검출 장치(10)에서는, 입사하는 전자파의 제 1 검출 소자(21)로의 진행의 가부가 차례로 전환되는 진행 소자(20)의 수는 동일하다. 이와 같은 구성에 의해, 전자파 검출 장치(10)는, 전자파의 검출을 위해 당해 검출 소자(21)로 진행시키는 전자파의 면적을 균일화할 수 있다. 따라서, 전자파 검출 장치(10)는, 면적 근처의 정보의 밀도가 균질한, 소정의 시야 범위의 정보를 생성할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 전자파 검출 장치(10)에서는, 검출부(17)가 복수의 검출 소자(21, 22)를 가지고, 진행부(15)가 복수의 진행 소자군(18, 19)을 가지며, 제어부(13)는 복수의 진행 소자군(18, 19) 각각에 있어서 독립적으로, 입사하는 전자파의 검출 소자(21, 22)로의 진행의 가부를, 차례로 상이한 진행 소자(20)로 전환시키고 있다. 따라서, 전자파 검출 장치(10)는, 예를 들면, 고 화소화가 곤란한, 복수의 검출 소자(21, 22)를 가지는 검출부(17)라도 해상도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 전자파 검출 장치(10)에서는, 입사하는 전자파의 검출 소자(21)로의 진행의 가부를 진행부(15)가 가지는 모든 진행 소자(20)로 전환시킬 때까지, 차례로, 상이한 진행 소자(20)에 당해 가부를 전환시킨다. 따라서, 전자파 검출 장치(10)는, 전체 진행 소자(20)에 대응하는 대상(ob)의 전체 소영역에 있어서의 전자파에 기초한 정보를 생성할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 전자파 검출 장치(10)는, 검출 소자(21)에 의한 검출 결과를, 전자파의 검출 소자(21)로의 진행의 가부를 전환한 진행 소자(20)의 진행부(15)에 있어서의 위치에 맞춰 배치함으로써, 소정의 시야 범위에 관한 정보를 취득한다. 따라서, 전자파 검출 장치(10)는, 소정의 시야 범위에 관한 정보를, 1차원 화상 또는 2차원 화상 형상의 정보로서 생성할 수 있다.
본 발명을 제(諸) 도면 및 실시형태에 기초하여 설명하였으나, 당업자라면 본 개시에 기초하여 다양한 변형 및 수정을 행하는 것이 용이한 것에 주의하기 바란다. 따라서, 이러한 변형 및 수정은 본 발명의 범위에 포함되는 것에 유의하기 바란다.
예를 들면, 본 실시형태에 있어서, 조사부(12), 제어부(13), 및 전자파 검출 유닛(11)이 전자파 검출 장치(10)를 구성하고 있지만, 단독의 장치가 아니라, 적어도 제어부(13) 및 전자파 검출 유닛(11)이 전자파 검출 시스템을 구성해도 된다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 진행부(15)는, 작용면(as)에 입사하는 전자파의 진행 방향을 제 1 방향(d1) 및 제 2 방향(d2)의 2방향으로 전환 가능하지만, 2방향 중 어느 것으로의 전환이 아니라, 3 이상의 방향으로 전환 가능해도 된다.
또한, 본 실시형태의 진행부(15)에 있어서, 제 1 상태 및 제 2 상태는, 작용면(as)에 입사하는 전자파를, 각각, 제 1 방향(d1)으로 반사하는 제 1 반사 상태, 및 제 2 방향(d2)으로 반사하는 제 2 반사 상태이지만, 다른 양태여도 된다.
예를 들면, 제 2 상태가, 작용면(as)에 입사하는 전자파를, 투과시켜 제 2 방향(d2)으로 진행시키는 투과 상태여도 된다. 진행부(15)는, 보다 구체적으로는, 진행 소자(20)마다 전자파를 반사하는 반사면을 가지는 셔터를 포함하고 있어도 된다. 이와 같은 구성의 진행부(15)에 있어서는, 진행 소자(20)마다의 셔터를 개폐함으로써, 제 1 반사 상태 및 제 2 반사의 상태로서의 투과 상태를 진행 소자(20)마다 전환할 수 있다. 이와 같은 구성의 진행부(15)로서, 예를 들면, 개폐 가능한 복수의 셔터가 어레이 형상으로 배열된 MEMS 셔터를 포함하는 진행부를 들 수 있다. 또한, 진행부(15)는, 전자파를 반사하는 반사 상태와 전자파를 투과하는 투과 상태를 액정 배향에 따라 전환 가능한 액정 셔터를 포함하는 진행부를 들 수 있다. 이와 같은 구성의 진행부(15)에 있어서는, 진행 소자(20)마다의 액정 배향을 전환함으로써, 제 1 상태로서의 반사 상태 및 제 2 상태로서의 투과 상태를 진행 소자(20)마다 전환할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 전자파 검출 장치(10)는, 검출부(17)가 액티브 센서인 구성을 가진다. 그러나, 전자파 검출 장치(10)는, 이와 같은 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전자파 검출 장치(10)는, 검출부(17)가 패시브 센서인 구성이어도 제 1 실시형태와 유사한 효과가 얻어진다.
예를 들면, 제 1 실시형태에 있어서, 검출부(17)가 이미지 센서로서, 조사부(12)를 마련하지 않고, 또는 조사부(12)에 전자파를 조사시키지 않고, 검출부(17)에 전자파를 검출시켜도 된다. 이와 같은 구성에 있어서도, 본 실시형태와 유사한 효과가 얻어진다.
또한, 여기서는, 특정한 기능을 실행하는 다양한 모듈 및/또는 유닛을 가지는 것으로서의 시스템을 개시하고 있고, 이러한 모듈 및 유닛은, 그 기능성을 간략하게 설명하기 위해 모식적으로 나타내어진 것으로서, 반드시, 특정한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 나타내는 것이 아닌 것에 유의하기 바란다. 그 의미에 있어서, 이와 같은 모듈, 유닛, 그 밖의 구성 요소는, 여기서 설명된 특정한 기능을 실질적으로 실행하도록 실장된 하드웨어 및/또는 소프트웨어이면 된다. 상이한 구성 요소의 다양한 기능은, 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 어떤 조합 또는 분리한 것이어도 되고, 각각 따로따로, 또는 어느 조합에 의해 이용할 수 있다. 또한, 키보드, 디스플레이, 터치 스크린, 포인팅 디바이스 등을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 입력/출력 또는 I/O 디바이스 또는 사용자 인터페이스는, 시스템에 직접 또는 개재하는 I/O 컨트롤러를 개재하여 접속할 수 있다. 이와 같이, 본 개시 내용의 다양한 측면은, 많은 상이한 양태로 실시할 수 있고, 그러한 양태는 모두 본 개시 내용의 범위에 포함된다.
10 : 전자파 검출 장치
11 : 전자파 검출 유닛
12 : 조사부
13 : 제어부
14 : 전단 광학계
15 : 진행부
16 : 후단 광학계
17 : 검출부
18 : 제 1 진행 소자군
19 : 다른 진행 소자군
20 : 진행 소자
21 : 제 1 검출 소자
22 : 다른 검출 소자
23 : 변환 소자
24 : 스위치 소자
25 : 축적 소자
as : 작용면
d1 : 제 1 방향
d2 : 제 2 방향
ob : 대상

Claims (14)

  1. 전자파를 검출하는 제 1 검출 소자를 가지는 검출부와,
    입사하는 전자파의 상기 제 1 검출 소자로의 진행의 가부를 전환하는 복수의 진행 소자를 포함하는 제 1 진행 소자군을 가지는 진행부와,
    상기 진행의 가부의 전환을 상기 진행 소자마다 제어 가능하고, 차례로, 상이한 상기 진행 소자의 상기 가부를 전환시키는 제어부를 구비하는 전자파 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진행 소자가 진행의 가부를 전환하는 전자파는, 조사부로부터 대상에 조사된 전자파의 반사파인 전자파 검출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조사부는, 주기적으로 전자파를 방사하고,
    상기 제어부는, 상기 조사부가 상기 전자파를 방사할 때마다, 차례로, 상이한 상기 진행 소자의 상기 가부를 전환시키는 전자파 검출 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 조사부를, 더 구비하는 전자파 검출 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부가 차례로 상기 가부를 전환하는 상기 진행 소자의 수는, 동일한 전자파 검출 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 제 1 검출 소자를 포함하는, 전자파를 검출하는 복수의 검출 소자를 가지고,
    상기 진행부는, 상기 제 1 진행 소자군을 포함하는 복수의 진행 소자군을 가지며,
    상기 복수의 진행 소자군 각각이 가지는 복수의 진행 소자는, 입사하는 전자파의, 상기 복수의 진행 소자군마다 대응하는 상기 검출 소자로의 진행의 가부를 전환하고,
    상기 제어부는, 상기 복수의 진행 소자군 각각에 있어서 독립적으로, 차례로, 상이한 상기 진행 소자의 상기 가부를 전환시키는 전자파 검출 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 진행부가 가지는 모든 상기 진행 소자의 상기 가부를 전환할 때까지, 차례로, 상이한 상기 진행 소자의 상기 가부를 전환시키는 전자파 검출 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 가부의 전환에 따라 취득한 상기 검출 소자에 의한 검출 결과를, 상기 가부를 전환한 상기 진행 소자의 상기 진행부에 있어서의 위치에 맞춰 배치함으로써, 소정의 시야 범위에 관한 정보를 취득하는 전자파 검출 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 정보는, 상기 소정의 시야 범위에 있어서의 화상 정보를 포함하는 전자파 검출 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 정보는, 상기 소정의 시야 범위에 있어서의 시야 방향으로의 거리 정보를 포함하는 전자파 검출 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부는, 이미지 센서를 포함하는 전자파 검출 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부는, 측거 이미지 센서를 포함하는 전자파 검출 장치.
  13. 전자파를 검출하는 제 1 검출 소자를 가지는 검출부와,
    입사하는 전자파의 상기 제 1 검출 소자로의 진행의 가부를 전환하는 복수의 진행 소자를 포함하는 제 1 진행 소자군을 가지는 진행부와,
    상기 진행의 가부의 전환을 상기 진행 소자마다 제어 가능하고, 차례로, 상이한 상기 진행 소자의 상기 가부를 전환시키는 제어부를 구비하는 전자파 검출 시스템.
  14. 전자파를 검출하는 제 1 검출 소자를 가지는 검출부와, 입사하는 전자파의 상기 제 1 검출 소자로의 진행의 가부를 전환하는 복수의 진행 소자를 포함하는 제 1 진행 소자군을 가지는 진행부와, 상기 진행의 가부의 전환을 상기 진행 소자마다 제어하는 제어부를 구비하는 전자파 검출 장치에,
    차례로, 상이한 상기 진행 소자의 상기 가부를 전환시키는 단계를 실행시키는 프로그램.
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