WO2018225660A1 - 電磁波検出装置、電磁波検出システム、およびプログラム - Google Patents

電磁波検出装置、電磁波検出システム、およびプログラム Download PDF

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traveling
detection
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浩希 岡田
絵梨 内田
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic wave detection device, an electromagnetic wave detection system, and a program.
  • the electromagnetic wave detection device is: A detection unit having a first detection element for detecting electromagnetic waves; A traveling portion having a first traveling element group including a plurality of traveling elements that switches whether the incident electromagnetic wave travels to the first detection element; A switching unit capable of controlling the switching of the propriety of the proceeding for each of the proceeding elements, and sequentially switching the propriety of the different traveling elements.
  • the electromagnetic wave detection system is A detection unit having a first detection element for detecting electromagnetic waves; A traveling portion having a first traveling element group including a plurality of traveling elements that switches whether the incident electromagnetic wave travels to the first detection element; A switching unit capable of controlling the switching of the propriety of the proceeding for each of the proceeding elements, and sequentially switching the propriety of the different traveling elements.
  • the program according to the third aspect is A detection unit having a first detection element for detecting electromagnetic waves, and a progression unit having a first progression element group including a plurality of progression elements for switching whether or not an incident electromagnetic wave proceeds to the first detection element;
  • the electromagnetic wave detection device comprising a control unit that controls switching of the propriety of the progression for each of the progression elements, Sequentially, the step of switching the availability of the different traveling elements is executed.
  • FIG. 2 is a state diagram for illustrating a traveling state of an electromagnetic wave when the traveling unit in FIG. 1 switches one traveling element in each traveling element group to a first state at a first timing.
  • FIG. 3 is a state diagram for illustrating a traveling state of an electromagnetic wave when the traveling unit of FIG. 1 switches one traveling element in each traveling element group to a first state at a second timing.
  • FIG. 6 is a state diagram for illustrating a traveling state of an electromagnetic wave when the traveling unit of FIG. 1 switches one traveling element in each traveling element group to a first state at a third timing.
  • the electromagnetic wave emission timing for explaining the principle of distance measurement by the distance image sensor formed by the irradiation unit, the detection element, and the control unit of FIG. 1, and the electric signal stored by the first storage element and the second storage element It is a timing chart which shows the signal intensity of and the detection period in a detection element. It is a flowchart for demonstrating the control for the production
  • an electromagnetic wave detection device to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
  • increasing the number of detection elements in the detection unit improves the resolution.
  • an electromagnetic wave detection apparatus to which the present invention is applied can improve resolution by being configured to detect electromagnetic waves at a plurality of positions with one detection element without increasing the number of detection elements.
  • the electromagnetic wave detection device 10 includes an electromagnetic wave detection unit 11, an irradiation unit 12, and a control unit 13.
  • the broken lines connecting the functional blocks indicate the flow of control signals or information to be communicated.
  • the communication indicated by the broken line may be wired communication or wireless communication.
  • a solid line protruding from each functional block indicates a beam-like electromagnetic wave.
  • the electromagnetic wave detection unit 11 includes a front optical system 14, a traveling unit 15, a rear optical system 16, and a detection unit 17.
  • the pre-stage optical system 14 includes, for example, at least one of a lens and a mirror, and forms an image of the object ob that is a subject.
  • the advancing unit 15 is provided in the primary imaging position, which is the imaging position by the previous optical system 14, of the image of the object ob away from the previous optical system 14 at a predetermined position, or in the vicinity of the primary imaging position. It only has to be. In the present embodiment, the progression unit 15 is provided at the primary imaging position.
  • the traveling unit 15 has a working surface as on which the electromagnetic wave that has passed through the front optical system 14 is incident.
  • the action surface as is a surface that causes an action such as reflection and transmission on the electromagnetic wave in at least one of a first state and a second state to be described later.
  • At least the first traveling element group 18 is arranged on the working surface as.
  • the working surface as includes a plurality of traveling element groups 18 and 19 including the first traveling element group 18 together with other traveling element groups 19 in a one-dimensional shape or a two-dimensional shape. Has been placed.
  • Each traveling element group 18, 19 is constituted by a plurality of traveling elements 20 arranged on the action surface as.
  • the plurality of traveling elements 20 are arranged one-dimensionally or two-dimensionally on the working surface as.
  • the traveling elements 20 in the traveling element groups 18 and 19 are more specifically arranged in a matrix.
  • the nine advancing elements 20 depicted are schematic and do not necessarily match the number of advancing elements 20 in other figures in the description of the present embodiment.
  • the advancing unit 15 can be switched for each advancing element 20 between a first state in which the electromagnetic wave incident on the working surface as is advanced in the first direction d1 and a second state in which the electromagnetic wave is advanced in the second direction d2. It is. As will be described later, since the detection unit 17 is provided in the first direction d1 from the traveling unit 15, the traveling unit 15 detects the electromagnetic wave incident on the action surface as in the first state. Make progress toward. Moreover, the advancing part 15 advances the electromagnetic waves incident on the action surface as toward the direction other than the detecting part 17 in the second state.
  • each of the advancing element groups 18 and 19 corresponds to the detection elements 21 and 22 included in the detection unit 17.
  • the traveling elements 20 included in the traveling element groups 18 and 19 cause the electromagnetic waves incident on the working surface as to travel to the detection elements 21 and 22 corresponding to the traveling element groups 18 and 19.
  • the plurality of traveling elements 20 included in the arbitrary traveling element groups 18 and 19 switch whether or not the incident electromagnetic waves can travel to the single detection elements 21 and 22 corresponding to the traveling element groups 18 and 19.
  • the first state is a first reflection state in which electromagnetic waves incident on the working surface as are reflected in the first direction d1.
  • the second state is a second reflection state in which the electromagnetic wave incident on the working surface as is reflected in the second direction d2.
  • the traveling unit 15 includes a reflecting surface that reflects electromagnetic waves for each traveling element 20.
  • the progression unit 15 switches the first reflection state and the second reflection state for each progression element 20 by changing the direction of the reflection surface for each progression element 20.
  • the progression unit 15 includes, for example, a DMD (Digital Micro mirror Device).
  • the DMD can switch the reflecting surface to either the + 12 ° or ⁇ 12 ° inclined state with respect to the working surface as for each traveling element 20 by driving a minute reflecting surface constituting the working surface as. is there.
  • the working surface as is parallel to the plate surface of the substrate on which the minute reflecting surface of the DMD is placed.
  • the post-stage optical system 16 is provided in the first direction d1 from the traveling unit 15.
  • the post-stage optical system 16 includes, for example, at least one of a lens and a mirror.
  • the rear optical system 16 forms an image of the object ob as an electromagnetic wave whose traveling direction is switched in the traveling unit 15.
  • the post-stage optical system 16 is formed to have a predetermined focal length.
  • the rear stage optical system 16 having a predetermined focal length associates each of the traveling element groups 18 and 19 with one of the detection elements 21 and 22 of the detection unit 17 described later. More specifically, the post-stage optical system 16 associates the image of the electromagnetic wave formed by the pre-stage optical system 14 on the traveling element groups 18 and 19 by forming an image on one of the detection elements 21 and 22. In other words, the post-stage optical system 16 transmits electromagnetic waves incident on the plurality of traveling elements 20 in the first state of the traveling element groups 18 and 19 to the detection elements 21 and 22 corresponding to the traveling element groups 18 and 19. Make it progress.
  • the electromagnetic wave irradiated from the irradiation part 12 is reflected and scattered in each small area
  • An image of the reflected wave of the object ob is formed on the traveling unit 15 by the front optical system 14.
  • the electromagnetic wave image advanced in the first direction d ⁇ b> 1 by the traveling unit 15 is formed on the detection unit 17 by the post-stage optical system 16.
  • the post-stage optical system 16 forms an image of the electromagnetic wave formed on the first traveling element group 18 of the traveling unit 15 on the first detection element 21. Accordingly, all the 16 traveling elements 20 constituting the first traveling element group 18 cause the electromagnetic waves incident on the traveling elements 20 to travel to the first detection element 21. Similarly, the traveling elements 20 in the other traveling element groups 19 cause electromagnetic waves to travel to the detection elements 22 corresponding to the traveling element groups 19.
  • the four advancing element groups 18 and 19 of the advancing unit 15, the 16 advancing elements 20 in each of the advancing element groups 18 and 19, and the four detecting elements 21 and 22 of the detecting unit 17 are Schematic. Therefore, the numbers of the traveling element groups 18 and 19, the traveling element 20, and the detection element 21 depicted in FIG. 2 are the same as the traveling element groups 18 and 19, the traveling element 20, and the detection elements in the other drawings in the description of the present embodiment. It does not necessarily match the number of elements 21.
  • the detection unit 17 is provided on the path of the electromagnetic wave that travels in the first direction d ⁇ b> 1 by the travel unit 15 and travels through the subsequent optical system 16.
  • the detection unit 17 has at least a first detection element 21.
  • the detection unit 17 includes a plurality of detection elements 21 and 22 including the first detection element 21 together with other detection elements 22.
  • Each of the detection elements 21 and 22 detects an electromagnetic wave that has passed through the post-stage optical system 16, that is, an electromagnetic wave that has traveled in the first direction d1.
  • the detection unit 17 includes a ranging image sensor, an image sensor, and a thermo sensor.
  • the detection unit 17 is more specifically a ranging image sensor.
  • the detection elements 21 and 22 of the detection unit 17 that is a distance measurement image sensor detect electromagnetic waves in the infrared band.
  • the detection elements 21 and 22 function as an image sensor and a thermosensor, you may detect the image of electromagnetic waves other than the infrared band, such as an image of visible light.
  • the electromagnetic wave detection device 10 having the detection unit 17 that is an image sensor can acquire image information.
  • the electromagnetic wave detection apparatus 10 which has the detection part 17 which is a thermosensor can acquire temperature image information.
  • each detection element 21 and 22 of the detection part 17 which is a ranging image sensor in this embodiment is more specifically, the single conversion element 23 and the several switch element 24. As shown in FIG. , And the same number of storage elements 25 as the switch elements 24.
  • the conversion element 23 includes an element constituting a distance measuring sensor.
  • the conversion element 23 is, for example, an APD (Avalanche PhotoDiode) and a PD (PhotoDiode).
  • the conversion element 23 converts the incident electromagnetic wave into an electrical signal corresponding to the intensity of the electromagnetic wave.
  • the switch element 24 is, for example, an FED (Field Effect Transistor).
  • the switch element 24 switches whether the electrical signal generated by the conversion element 23 can be transferred to the storage element 25.
  • the storage element 25 is, for example, a capacitor.
  • the storage element 25 stores the electrical signal generated by the conversion element 23.
  • each detection element 21, 22 has a single conversion element 23, two switch elements 24, and two storage elements 25.
  • Each of the detection elements 21 and 22 may have a plurality of conversion elements 23.
  • each detection element 21, 22 the transfer period of the electrical signal from the conversion element 23 to the plurality of storage elements 25 is shifted from the other storage elements 25 by a predetermined phase difference.
  • the storage periods of the two storage elements 25 in each of the detection elements 21 and 22 are shifted by 180 °.
  • the detection unit 17 is an active sensor that detects a reflected wave from the target ob of the electromagnetic wave irradiated from the irradiation unit 12 toward the target ob.
  • the detection part 17 detects the reflected wave from the said object ob of the electromagnetic wave irradiated toward the object ob by being irradiated from the irradiation part 12.
  • the detection unit 17 notifies the control unit 13 of the detection result corresponding to the intensity of the reflected wave from the object ob detected by the detection elements 21 and 22 as an electrical signal.
  • the detection unit 17 since the detection unit 17 that is a distance measurement image sensor in the present embodiment generates image-like information, blurring is reduced as the detection unit 17 approaches the imaging position. Therefore, the detection unit 17 is preferably provided in the vicinity of the secondary imaging position, which is an imaging position by the post-stage optical system 16, and is most preferably provided at the secondary imaging position. In the present embodiment, more specifically, the detection unit 17 is provided at the secondary imaging position.
  • the detection unit 17 having the single detection element 21 only needs to be able to detect electromagnetic waves, and does not need to be imaged on the detection surface. Therefore, in the configuration having only the single detection element 21, the detection unit 17 may not be provided at the secondary image formation position that is the image formation position by the post-stage optical system 16. That is, in this configuration, the detection unit 17 travels in the first direction d1 by the traveling unit 15 and then passes through the rear stage optical system 16 if the electromagnetic waves from all the angles of view can enter the detection surface. It may be arranged anywhere on the path of the electromagnetic wave that travels.
  • the irradiation unit 12 emits at least one of infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, and radio waves. More specifically, the irradiating unit 12 emits infrared rays in the present embodiment. The irradiation unit 12 irradiates the radiated electromagnetic wave toward the object ob.
  • the irradiation unit 12 emits a wide-angle radial electromagnetic wave. Moreover, the irradiation part 12 can radiate
  • the irradiation unit 12 includes, for example, an LED (Light Emitting Diode) and an LD (Laser Diode). The irradiation unit 12 switches between emission and stop of electromagnetic waves based on the control of the control unit 13 described later.
  • the control unit 13 includes one or more processors and a memory.
  • the processor may include at least one of a general-purpose processor that reads a specific program and executes a specific function, and a dedicated processor specialized for a specific process.
  • the dedicated processor may include an application specific integrated circuit (ASIC) (ASIC; Application Specific Integrated Circuit).
  • the processor may include a programmable logic device (PLD; Programmable Logic Device).
  • the PLD may include an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
  • the control unit 13 may include at least one of SoC (System-on-a-Chip) in which one or a plurality of processors cooperate, and SiP (System In a Package).
  • the control unit 13 can control switching of whether or not to proceed to each of the detection elements 21 and 22, in other words, switching between the first state and the second state for each traveling element 20.
  • the control unit 13 sequentially switches whether or not the incident electromagnetic wave can travel to the detection elements 21 and 22 to a different traveling element 20.
  • the control unit 13 sequentially switches the different traveling elements 20 to the first state, thereby switching the propriety of the incident electromagnetic waves to the detection elements 21 and 22.
  • the control unit 13 switches the propriety of incident electromagnetic waves to the detection elements 21 and 22 independently to the different progression elements 20 independently in each of the plurality of progression element groups 18 and 19.
  • the control unit 13 switches one traveling element 20 in each traveling element group 18, 19 to the first state at the first timing.
  • the control unit 13 has the traveling element that is switched to the first state at the first timing among the traveling element groups 18 and 19 at the second timing after the first timing.
  • the advancing element 20 different from 20 is switched to the first state.
  • the control unit 13 performs the first state at the first timing and the second timing in each of the traveling element groups 18 and 19 at the third timing after the second timing.
  • a traveling element 20 different from the traveling element 20 switched to is switched to the first state.
  • control unit 13 causes the irradiating unit 12 to periodically emit pulsed electromagnetic waves when performing control for generating information of a predetermined visual field range.
  • control unit 13 sequentially switches whether or not the incident electromagnetic wave can travel to the detection elements 21 and 22 to a different traveling element 20 every time the irradiation unit 12 radiates the electromagnetic wave.
  • the controller 13 controls the advancing unit 15 so that the number of the advancing elements 20 that switch the propriety of the incident electromagnetic wave to the detection elements 21 and 22 is the same every time switching is performed.
  • the control unit 13 switches one traveling element 20 to another traveling element 20 at every switching of whether or not the incident electromagnetic wave can travel to the detection elements 21 and 22.
  • the number of advancing elements 20 to be switched is not limited to one and may be two or more.
  • control unit 13 sequentially advances the progression elements 20 until the progression of all the progression elements 20 included in the progression unit 15 is switched during execution of the control for generating information of a predetermined visual field range. Execute the switch.
  • the control unit 13 acquires information on a predetermined visual field range of the electromagnetic wave detection device 10 based on the detection result acquired from the detection unit 17.
  • the control unit 13 arranges the detection result in accordance with the position in the traveling unit 15 of the traveling element 20 that causes the incident electromagnetic wave to travel to the detecting elements 21 and 22, thereby information on a predetermined visual field range incident on the detecting unit 17. To get.
  • the information on the predetermined visual field range is, for example, distance information in the visual direction, image information, and temperature information in the predetermined visual field range of the electromagnetic wave detection device 10.
  • the control unit 13 uses the Flash ToF (Time-of-Flight) method to determine a predetermined visual field range based on the detection result detected by the detection unit 17 as described below. Image-like distance information in the viewing direction is acquired.
  • Flash ToF Time-of-Flight
  • the control unit 13 radiates a pulsed electromagnetic wave by inputting an electromagnetic wave radiation signal that is switched ON / OFF in a pulsed manner to the irradiation unit 12 (see the “Irradiation unit radiation time” column). ).
  • the control unit 13 switches on the first switch elements 24 in all the detection elements 21 and 22 in synchronization with the emission of a single pulsed electromagnetic wave, An electric signal is accumulated (see the “first accumulation element accumulation amount” column).
  • the control unit 13 switches on the second switch elements 24 in all the detection elements 21 and 22 in synchronization with the emission of the electromagnetic wave being stopped, and accumulates the electric signal in the second accumulation element 25 (“ 2nd storage element storage amount "column).
  • the electric signals may be stored in the respective storage elements 25 in synchronization with each other.
  • the control unit 13 detects an electric signal corresponding to the intensity of the electromagnetic wave detected by the conversion element 23 during the accumulation period of the first accumulation element 25 with respect to the radiation of the single pulsed electromagnetic wave during the period from the time T1 to the time T2. I1 is acquired (see the “first storage element storage amount” column). In addition, the control unit 13 acquires an electric signal I2 corresponding to the intensity of the electromagnetic wave detected by the conversion element 23 during the accumulation period of the second accumulation element 25 with respect to the radiation of the electromagnetic wave during the period from the time T1 to the time T2. (Refer to the “Second storage element storage amount” column).
  • the control unit 13 determines when the electromagnetic waves reach the detection elements 21 and 22 based on the ratio of the electrical signals I1 and I2 corresponding to the intensity of the electromagnetic waves accumulated by the first storage element 25 and the second storage element 25, respectively. T3 is calculated (see “detection time” column).
  • the arrival of the electromagnetic wave to the detection elements 21 and 22 with respect to the irradiation of the electromagnetic wave from the irradiation unit 12 is delayed according to the distance from the electromagnetic wave detection device 10 of the object ob that reflects the irradiated electromagnetic wave.
  • the amount of electrical signal stored in the second storage element 25 increases as compared to the amount of electrical signal stored in the first storage element 25. Therefore, as described above, the time T3 when the electromagnetic wave reaches the detection elements 21 and 22 is calculated based on the ratio of the electrical signals I1 and I2 accumulated by the first accumulation element 25 and the second accumulation element 25, respectively. Is possible.
  • the control unit 13 calculates, for each of the detection elements 21 and 22, a time ⁇ T from the electromagnetic wave radiation start time T1 to the time T3 when the electromagnetic wave reaches the detection elements 21 and 22. Further, the control unit 13 multiplies the time ⁇ T by the speed of light and divides by 2 to calculate the distance to each small region on the target ob corresponding to each detection element 21, 22.
  • the control unit 13 calculates the distance to each small region on the object ob using the detection results of the detection elements 21 and 22 for each of the progression elements 20 constituting the progression element groups 18 and 19.
  • the control unit 13 acquires image-like distance information in the viewing direction in a predetermined visual field range, which is configured by distance information corresponding to the distance to each small region on the target ob corresponding to all the traveling elements 20.
  • control for generating information of a predetermined visual field range executed by the control unit 13 in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the control unit 13 starts control for generating information of a predetermined visual field range.
  • the control unit 13 ends when the power of the electromagnetic wave detection device 10 is turned off and when the operation mode of the electromagnetic wave detection device 10 is switched to a mode other than information generation.
  • step S100 the control unit 13 causes the irradiation unit 12 to start emitting pulsed electromagnetic waves. Further, the control unit 13 causes each of the detection elements 21 and 22 to start detecting electromagnetic waves. Note that detection of electromagnetic waves in the detection elements 21 and 22 means that electric signals are accumulated in the plurality of accumulation elements 25 and notified to the control unit 13 as detection results as described above. After starting the emission and detection of the electromagnetic wave by the control unit 13, the process proceeds to step S101.
  • step S101 the control unit 13 switches one traveling element 20 in each traveling element group 18, 19 to the first state. After the control unit 13 switches the one advancing element 20 to the first state, the process proceeds to step S102.
  • step S102 the control unit 13 calculates the distance to the small area on the target ob corresponding to the traveling element 20 switched to the first state in step S101. After the control unit 13 calculates the distance, the process proceeds to step S103.
  • step S103 the control unit 13 determines whether or not all the traveling elements 20 in the traveling element groups 18 and 19 have been switched to the first state. If the controller 13 determines that all the advancing elements 20 have not been switched to the first state, the process proceeds to step S104. If the controller 13 determines that all the advancing elements 20 have been switched to the first state, the process proceeds to step S105.
  • step S104 the control unit 13 switches one traveling element 20 that has not been switched to the first state in each of the traveling element groups 18 and 19 to the first state. After the control unit 13 switches to the first state, the process returns to step S102.
  • step S105 the control unit 13 generates image-like distance information in the visual field direction in a predetermined visual field range of one frame, using the distance calculated for all the traveling elements 20. After the one-frame distance information is generated by the control unit 13, the process returns to step S101.
  • the electromagnetic wave detection device 10 of the present embodiment having the above-described configuration includes a traveling unit 15 including a first traveling element group 18 including a plurality of traveling elements 20 that switches whether to proceed to the first detection element 21.
  • a control unit 13 is provided for sequentially switching whether or not the incident electromagnetic wave can travel to the first detection element 21 to a different traveling element 20.
  • the electromagnetic wave detection device 10 can cause one detection element 21 to detect electromagnetic waves emitted in a plurality of small regions on the object ob. Therefore, the resolution of the electromagnetic wave detection device 10 can be improved, for example, even in the detection unit 17 where it is difficult to increase the number of pixels.
  • the electromagnetic wave that switches whether the traveling element 20 can proceed is a reflected wave of the electromagnetic wave irradiated from the irradiation unit 12 to the object ob. Therefore, the electromagnetic wave detection device 10 can cause the detection unit 17 to function as an active sensor.
  • the electromagnetic wave detection device 10 of the present embodiment each time the electromagnetic wave is periodically radiated and the electromagnetic wave is radiated, the propagating element 20 in which the propriety of the incident electromagnetic wave toward the first detection element 21 is sequentially different. Is switched to. With such a configuration, the electromagnetic wave detection device 10 can generate information on each small region of the object ob corresponding to each traveling element 20 based on the irradiated electromagnetic wave. Therefore, the electromagnetic wave detection device 10 can cause the detection unit 17 to function as an active sensor that can generate information on each small region of the target ob corresponding to each traveling element 20.
  • the electromagnetic wave detection device 10 of the present embodiment has an irradiation unit 12. Therefore, the electromagnetic wave detection device 10 can constitute an active sensor by itself.
  • the number of the traveling elements 20 that can be sequentially switched as to whether or not the traveling of the incident electromagnetic waves to the first detection element 21 is switched is the same.
  • the electromagnetic wave detection device 10 can uniformize the width of the electromagnetic wave that travels to the detection element 21 for detection of the electromagnetic wave. Therefore, the electromagnetic wave detection device 10 can generate information of a predetermined visual field range in which the density of information around the area is uniform.
  • the detection part 17 has the some detection elements 21 and 22
  • the progression part 15 has the several progression element groups 18 and 19
  • the control part 13 has several progression.
  • the propriety of the incident electromagnetic wave to the detection elements 21 and 22 is sequentially switched to different traveling elements 20. Therefore, even if the electromagnetic wave detection apparatus 10 is the detection part 17 which has the some detection elements 21 and 22 for which it is difficult to make high pixel, for example, the resolution can be improved.
  • the propriety of the different traveling elements 20 is sequentially determined until all the traveling elements 20 included in the traveling unit 15 are switched to determine whether or not the traveling electromagnetic waves can travel to the detection elements 21. Let them switch. Therefore, the electromagnetic wave detection device 10 can generate information based on the electromagnetic waves in all small regions of the object ob corresponding to all the traveling elements 20.
  • the electromagnetic wave detection apparatus 10 of this embodiment arrange
  • the irradiation unit 12, the control unit 13, and the electromagnetic wave detection unit 11 constitute the electromagnetic wave detection device 10, but at least the control unit 13 and the electromagnetic wave detection unit 11 detect the electromagnetic wave, not a single device.
  • the system may be configured.
  • the traveling unit 15 can switch the traveling direction of the electromagnetic wave incident on the working surface as to two directions of the first direction d1 and the second direction d2, but to one of the two directions. Instead of switching, it may be possible to switch in three or more directions.
  • the first state and the second state are the first reflection state and the second state, respectively, in which the electromagnetic wave incident on the working surface as is reflected in the first direction d1.
  • it is the 2nd reflective state which reflects in direction d2 of this, other modes may be sufficient.
  • the second state may be a transmission state in which an electromagnetic wave incident on the working surface as is transmitted and proceeds in the second direction d2.
  • the traveling unit 15 may include a shutter having a reflecting surface that reflects electromagnetic waves for each traveling element 20.
  • the transmission state as the first reflection state and the second reflection state can be switched for each traveling element 20 by opening and closing the shutter for each traveling element 20.
  • the advancing unit 15 having such a configuration include an advancing unit including a MEMS shutter in which a plurality of shutters that can be opened and closed are arranged in an array.
  • the traveling unit 15 includes a traveling unit including a liquid crystal shutter capable of switching between a reflection state in which electromagnetic waves are reflected and a transmission state in which electromagnetic waves are transmitted in accordance with liquid crystal alignment.
  • the reflective state as the first state and the transmissive state as the second state can be switched for each traveling element 20 by switching the liquid crystal alignment for each traveling element 20.
  • the electromagnetic wave detection device 10 has a configuration in which the detection unit 17 is an active sensor.
  • the electromagnetic wave detection device 10 is not limited to such a configuration.
  • the electromagnetic wave detection device 10 can obtain an effect similar to that of the first embodiment even when the detection unit 17 is a passive sensor.
  • the detection unit 17 may be an image sensor, and the detection unit 17 may detect electromagnetic waves without providing the irradiation unit 12 or without irradiating the irradiation unit 12 with electromagnetic waves. Even in such a configuration, an effect similar to that of the present embodiment can be obtained.
  • Electromagnetic wave detection apparatus 11 Electromagnetic wave detection unit 12 Irradiation part 13 Control part 14 Previous stage optical system 15 Progression part 16 Rear stage optical system 17 Detection part 18 1st traveling element group 19 Other traveling element group 20 Progressing element 21 1st detection element 22 Other detection elements 23 Conversion elements 24 Switch elements 25 Storage elements as Working surface d1 First direction d2 Second direction ob Target

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Abstract

電磁波検出装置１０は検出部１７と進行部１５と制御部１３とを有する。検出部１７は第１の検出素子２１を有する。第１の検出素子２１は電磁波を検出する。進行部１５は第１の進行素子群１８を有する。第１の進行素子群１８は複数の進行素子２０を有する。進行素子２０は入射する電磁波の第１の検出素子２１への進行の可否を切替える。制御部１３は進行の可否の切替えを進行素子２０毎に制御可能である。制御部１３は順次異なる進行素子２０の可否を切替えさせる。

Description

電磁波検出装置、電磁波検出システム、およびプログラム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年６月９日に日本国に特許出願された特願２０１７－１１４５９７の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
　本発明は、電磁波検出装置、電磁波検出システム、およびプログラムに関するものである。
　近年、電磁波を検出する検出器による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、検出の対象までの距離を、検出素子毎に二次元状に測定する検出部が知られている（特許文献１参照）。このような電磁波検出装置において、検出部の解像度の向上が求められている。
特開２０１１－２２０７３２号公報
　第１の観点による電磁波検出装置は、
　電磁波を検出する第１の検出素子を有する検出部と、
　入射する電磁波の前記第１の検出素子への進行の可否を切替える複数の進行素子を含む第１の進行素子群を有する進行部と、
　前記進行の可否の切替えを前記進行素子毎に制御可能であり、順次、異なる前記進行素子の前記可否を切替えさせる制御部と、を備える。
　また、第２の観点による電磁波検出システムは、
　電磁波を検出する第１の検出素子を有する検出部と、
　入射する電磁波の前記第１の検出素子への進行の可否を切替える複数の進行素子を含む第１の進行素子群を有する進行部と、
　前記進行の可否の切替えを前記進行素子毎に制御可能であり、順次、異なる前記進行素子の前記可否を切替えさせる制御部と、を備える。
　また、第３の観点によるプログラムは、
　電磁波を検出する第１の検出素子を有する検出部と、入射する電磁波の前記第１の検出素子への進行の可否を切替える複数の進行素子を含む第１の進行素子群を有する進行部と、前記進行の可否の切替えを前記進行素子毎に制御する制御部とを備える電磁波検出装置に、
　順次、異なる前記進行素子の前記可否を切替えさせるステップを実行させる。
本実施形態に係る電磁波検出装置の概略構成を示す構成図である。 図１の照射部、対象、進行部、および検出部への電磁波の進行状態を示すための状態図である。 図１の検出素子の内部構成を模式的に示す機能ブロック図である。 図１の進行部が第１のタイミングで各進行素子群の中の１つの進行素子を第１の状態に切替えたときの電磁波の進行状態を示すための状態図である。 図１の進行部が第２のタイミングで各進行素子群の中の１つの進行素子を第１の状態に切替えたときの電磁波の進行状態を示すための状態図である。 図１の進行部が第３のタイミングで各進行素子群の中の１つの進行素子を第１の状態に切替えたときの電磁波の進行状態を示すための状態図である。 図１の照射部、検出素子、および制御部が構成する測距イメージセンサによる測距の原理を説明するための電磁波の放射時期、第１の蓄積素子および第２の蓄積素子が蓄積する電気信号の信号強度、および検出素子における検出期間を示すタイミングチャートである。 図１の制御部が実行する所定の視野範囲の情報の生成のための制御を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明を適用した電磁波検出装置の実施形態について、図面を参照して説明する。電磁波検出装置において、検出部における検出素子の個数を増やすことが、解像度を向上させる。しかし、ＴＯＦイメージセンサのように、構造が複雑で高画素化が困難な検出部がある。そこで、本発明を適用した電磁波検出装置は、検出素子を増やすこと無く、一つの検出素子で複数の位置における電磁波を検出するように構成されることにより、解像度を向上し得る。
　図１に示すように、本開示の本実施形態に係る電磁波検出装置１０は、電磁波検出ユニット１１、照射部１２、および制御部１３を含んで構成されている。
　以後の図において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号または通信される情報の流れを示す。破線が示す通信は有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。また、各機能ブロックから突出する実線は、ビーム状の電磁波を示す。
　電磁波検出ユニット１１は、前段光学系１４、進行部１５、および後段光学系１６、検出部１７を有している。
　前段光学系１４は、例えば、レンズおよびミラーの少なくとも一方を含み、被写体となる対象ｏｂの像を結像させる。
　進行部１５は、前段光学系１４から所定の位置をおいて離れた対象ｏｂの像の、前段光学系１４による結像位置である一次結像位置、又は当該一次結像位置近傍に、設けられていればよい。本実施形態において、進行部１５は、当該一次結像位置に、設けられている。
　進行部１５は、前段光学系１４を通過した電磁波が入射する作用面ａｓを有している。作用面ａｓは、後述する第１の状態および第２の状態の少なくともいずれかにおいて、電磁波に、例えば、反射および透過などの作用を生じさせる面である。作用面ａｓには、少なくとも第１の進行素子群１８が配置されている。
　本実施形態において、作用面ａｓには、より具体的には、第１の進行素子群１８を他の進行素子群１９とともに含む複数の進行素子群１８、１９が一次元状または二次元状に配置されている。
　各進行素子群１８、１９は、作用面ａｓ上に配置される複数の進行素子２０によって構成されている。複数の進行素子２０は、作用面ａｓ上に一次元状または二次元状に配置されている。本実施形態において、各進行素子群１８、１９における進行素子２０は、より具体的には、行列状に配置されている。なお、図１において、描かれた９つの進行素子２０は模式的であって、本実施形態の説明における他の図における進行素子２０の数に必ずしも一致していない。
　進行部１５は、作用面ａｓに入射する電磁波を、第１の方向ｄ１に進行させる第１の状態と、第２の方向ｄ２に進行させる第２の状態とに、進行素子２０毎に切替可能である。なお、後述するように、検出部１７は進行部１５から第１の方向ｄ１に設けられているので、進行部１５は、第１の状態において、作用面ａｓに入射する電磁波を、検出部１７に向かって進行させる。また、進行部１５は、第２の状態において、作用面ａｓに入射する電磁波を、検出部１７以外の方向に向かって進行させる。
　後述するように、各進行素子群１８、１９は、検出部１７が有する検出素子２１、２２に対応付いている。各進行素子群１８、１９が有する進行素子２０は、第１の状態において、作用面ａｓに入射する電磁波を当該進行素子群１８、１９に対応する検出素子２１、２２に進行させる。したがって、任意の進行素子群１８、１９が有する複数の進行素子２０は、入射する電磁波の、当該進行素子群１８、１９に対応する単一の検出素子２１、２２への進行の可否を切替える。
　本実施形態において、第１の状態は、作用面ａｓに入射する電磁波を、第１の方向ｄ１に反射する第１の反射状態である。また、第２の状態は、作用面ａｓに入射する電磁波を、第２の方向ｄ２に反射する第２の反射状態である。
　本実施形態において、進行部１５は、より具体的には、進行素子２０毎に電磁波を反射する反射面を含んでいる。進行部１５は、進行素子２０毎の反射面の向きを変更することにより、第１の反射状態および第２の反射状態を進行素子２０毎に切替える。
　本実施形態において、進行部１５は、例えば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、作用面ａｓを構成する微小な反射面を駆動することにより、進行素子２０毎に当該反射面を作用面ａｓに対して＋１２°および－１２°のいずれかの傾斜状態に切替可能である。なお、作用面ａｓ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。
　後段光学系１６は、進行部１５から第１の方向ｄ１に設けられている。後段光学系１６は、例えば、レンズおよびミラーの少なくとも一方を含む。後段光学系１６は、進行部１５において進行方向を切替えられた電磁波としての対象ｏｂの像を結像させる。
　本実施形態において、後段光学系１６は、所定の焦点距離となるように形成されている。所定の焦点距離を有する後段光学系１６は、各進行素子群１８、１９を、後述する検出部１７のいずれかの検出素子２１、２２に対応付ける。より具体的には、後段光学系１６は、前段光学系１４が進行素子群１８、１９に形成した電磁波の像を、いずれかの検出素子２１、２２上に結像させることにより対応付ける。言換えると、後段光学系１６は、進行素子群１８、１９の第１の状態の複数の進行素子２０に入射する電磁波を、当該進行素子群１８、１９に対応する検出素子２１、２２に、進行させる。
　図２に示すように、照射部１２から照射された電磁波が、対象ｏｂの表面の各小領域において、反射散乱する。対象ｏｂの反射波による像が前段光学系１４により進行部１５上に結像する。進行部１５により第１の方向ｄ１に進行させられた電磁波の像は、後段光学系１６により検出部１７上に結像する。
　後段光学系１６は、進行部１５の第１の進行素子群１８に形成された電磁波の像を、第１の検出素子２１に形成する。したがって、第１の進行素子群１８を構成する１６個の全進行素子２０は、当該進行素子２０に入射する電磁波を第１の検出素子２１に進行させる。他の進行素子群１９における進行素子２０も同様に、当該進行素子群１９に対応する検出素子２２に電磁波を進行させる。
　なお、図２に描かれた、進行部１５の４つの進行素子群１８、１９、各進行素子群１８、１９における１６個の進行素子２０、および検出部１７の４つの検出素子２１、２２は模式的である。したがって、図２に描かれた進行素子群１８、１９、進行素子２０、および検出素子２１の数は、本実施形態の説明における他の図における進行素子群１８、１９、進行素子２０、および検出素子２１の数に必ずしも一致していない。
　図１において、検出部１７は、進行部１５による第１の方向ｄ１に進行した後に後段光学系１６を経由して進行する電磁波の経路上に、設けられている。検出部１７は、少なくとも第１の検出素子２１を有している。本実施形態において、検出部１７は、より具体的には、第１の検出素子２１を他の検出素子２２とともに含む複数の検出素子２１、２２を有している。各検出素子２１、２２は、後段光学系１６を経由した電磁波、すなわち第１の方向ｄ１に進行した電磁波を検出する。
　本実施形態において、検出部１７は、より具体的には、測距イメージセンサ、イメージセンサ、およびサーモセンサを含む。本実施形態において、検出部１７は、いっそう具体的には測距イメージセンサである。測距イメージセンサである検出部１７の検出素子２１、２２は、赤外線の帯域の電磁波を検出する。
　なお、検出素子２１、２２は、イメージセンサおよびサーモセンサとして機能するために、可視光の像など、赤外線の帯域以外の電磁波の像を検出してもよい。イメージセンサである検出部１７を有する電磁波検出装置１０は、画像情報を取得し得る。また、サーモセンサである検出部１７を有する電磁波検出装置１０は、温度画像情報を取得し得る。
　なお、図３に示すように、本実施形態における、測距イメージセンサである検出部１７の各検出素子２１、２２は、より具体的には、単一の変換素子２３、複数のスイッチ素子２４、およびスイッチ素子２４と同数の蓄積素子２５を有している。
　変換素子２３は、測距センサを構成する素子を含む。変換素子２３は、例えば、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ　ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）およびＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）である。変換素子２３は、入射する電磁波を、当該電磁波の強度に応じた電気信号に変換する。スイッチ素子２４は、例えば、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチ素子２４は、変換素子２３が生成した電気信号の蓄積素子２５への転送の可否を切替える。蓄積素子２５は、例えばコンデンサである。蓄積素子２５は変換素子２３が生成した電気信号を蓄積する。
　本実施形態において、各検出素子２１、２２は、さらに具体的には、単一の変換素子２３、２つのスイッチ素子２４、および２つの蓄積素子２５を有している。なお、各検出素子２１、２２は、複数の変換素子２３を有する構成であってもよい。
　各検出素子２１、２２内において、変換素子２３からの複数の蓄積素子２５への電気信号の転送期間は、他の蓄積素子２５に対して所定の位相差でずれている。本実施形態において、各検出素子２１、２２における２つの蓄積素子２５の蓄積期間は１８０°ずれている。
　本実施形態では、検出部１７は、より具体的には、照射部１２から対象ｏｂに向けて照射された電磁波の当該対象ｏｂからの反射波を検出するアクティブセンサである。なお、検出部１７は、本実施形態において、照射部１２から照射されることにより対象ｏｂに向けて照射された電磁波の当該対象ｏｂからの反射波を検出する。
　本実施形態において、検出部１７は、各検出素子２１、２２が検出した対象ｏｂからの反射波の強度に相当する検出結果を電気信号として制御部１３に通知する。
　なお、本実施形態における測距イメージセンサである検出部１７は、画像状の情報を生成するので、検出部１７が結像位置に近付くほど、ボケが低減する。それゆえ、検出部１７は、後段光学系１６による結像位置である二次結像位置近傍に設けられることが好ましく、二次結像位置に設けられることが最も好ましい。本実施形態において、検出部１７は、より具体的には、二次結像位置に設けられている。
　ただし、単一の検出素子２１を有する検出部１７においては、電磁波を検出できればよく、検出面において結像される必要はない。それゆえ、単一の検出素子２１のみを有する構成においては、検出部１７は後段光学系１６による結像位置である二次結像位置に設けられなくてもよい。すなわち、この構成において、検出部１７は、すべ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、進行部１５により第１の方向ｄ１に進行した後に後段光学系１６を経由して進行する電磁波の経路上のどこに配置されてもよい。
　照射部１２は、赤外線、可視光線、紫外線、および電波の少なくともいずれかを放射する。照射部１２は、本実施形態において、より具体的には、赤外線を放射する。照射部１２は、放射する電磁波を、対象ｏｂに向けて、照射する。
　照射部１２は、広角の放射状の電磁波を放射する。また、照射部１２は、周期的にパルス状の電磁波を放射可能である。照射部１２は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）およびＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）などを含む。照射部１２は、後述する制御部１３の制御に基づいて、電磁波の放射および停止を切替える。
　制御部１３は、１以上のプロセッサおよびメモリを含む。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、およ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いずれかを含んでよい。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１３は、１つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）、およびＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎ　ａ　Ｐａｃｋａｇｅ）の少なくともいずれかを含んでもよい。
　制御部１３は、進行素子２０毎に、各検出素子２１、２２への進行の可否の切替え、言い換えると、第１の状態および第２の状態間の切替えを制御可能である。制御部１３は、所定の視野範囲の情報の生成のための制御の実行時に、入射する電磁波の検出素子２１、２２への進行の可否を、順次、異なる進行素子２０に切替えさせる。本実施形態では、制御部１３は、順次、異なる進行素子２０を第１の状態に切替えさせることにより、入射する電磁波の検出素子２１、２２への進行の可否を切替させる。本実施形態において、制御部１３は、複数の進行素子群１８、１９それぞれにおいて独立して、入射する電磁波の検出素子２１、２２への進行の可否を、順次、異なる進行素子２０に切替させる。
　図４に示すように、制御部１３は、第１のタイミングにおいて、各進行素子群１８、１９の中の１つの進行素子２０を第１の状態に切替える。図５に示すように、制御部１３は、第１のタイミングの次の第２のタイミングにおいて、各進行素子群１８、１９の中の、第１のタイミングで第１の状態に切替えた進行素子２０とは異なる進行素子２０を第１の状態に切替える。図６に示すように、制御部１３は、第２のタイミングの次の第３のタイミングにおいて、各進行素子群１８、１９の中の、第１のタイミングおよび第２のタイミングで第１の状態に切替えた進行素子２０とは異なる進行素子２０を第１の状態に切替える。
　本実施形態では、制御部１３は、所定の視野範囲の情報の生成のための制御の実行時に、照射部１２にパルス状の電磁波を周期的に放射させる。また、本実施形態では、制御部１３は、照射部１２が電磁波を放射する度に、入射する電磁波の検出素子２１、２２への進行の可否を、順次、異なる進行素子２０に切替えさせる。
　本実施形態では、制御部１３は、入射する電磁波の検出素子２１、２２への進行の可否を切替える進行素子２０の数が、切替え毎に同じとなるように、進行部１５を制御する。本実施形態では、制御部１３は、入射する電磁波の検出素子２１、２２への進行の可否の毎回の切替時において、１つの進行素子２０を別の１つの進行素子２０に切替させる。なお、切替える進行素子２０の数は１つに限定されず、２つ以上であってよい。
　本実施形態では、制御部１３は、所定の視野範囲の情報の生成のための制御の実行時に、進行部１５が有するすべての進行素子２０において進行の可否を切替えさせるまで、進行素子２０の順次の切替えを実行させる。
　制御部１３は、検出部１７から取得する検出結果に基づいて、電磁波検出装置１０の所定の視野範囲の情報を取得する。制御部１３は、検出結果を、入射する電磁波を検出素子２１、２２に進行させる進行素子２０の進行部１５における位置に合わせて配置することにより、検出部１７に入射する所定の視野範囲に関する情報を取得する。
　所定の視野範囲の情報は、例えば、電磁波検出装置１０の所定の視野範囲における、視方向への距離情報、画像情報、および温度情報などである。本実施形態において、制御部１３は、前述のように、検出部１７が検出する検出結果に基づいて、以下に説明するように、Ｆｌａｓｈ　ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）方式により、所定の視野範囲における視方向への画像状の距離情報を取得する。
　図７に示すように、制御部１３は、照射部１２にパルス状にＯＮ／ＯＦＦが切替わる電磁波放射信号を入力することにより、パルス状の電磁波を放射させる（“照射部放射時期”欄参照）。本実施形態において、制御部１３は、単一のパルス状の電磁波を放射する時に同期して、全検出素子２１、２２における第１のスイッチ素子２４をＯＮに切替え、第１の蓄積素子２５に電気信号を蓄積させる（“第１の蓄積素子蓄積量”欄参照）。制御部１３は、電磁波の放射を停止している時に同期して、全検出素子２１、２２における第２のスイッチ素子２４をＯＮに切替え、第２の蓄積素子２５に電気信号を蓄積させる（“第２の蓄積素子蓄積量”欄参照）。
　なお、検出素子２１、２２における蓄積素子２５の数が３以上である構成においては、照射部１２におけるパルス状の電磁波の照射および非照射の１周期を、蓄積素子２５の数で除した各期間に同期させてそれぞれの蓄積素子２５に電気信号を蓄積させればよい。
　制御部１３は、時期Ｔ１からＴ２の期間の単一のパルス状の電磁波の放射に対して、第１の蓄積素子２５の蓄積期間中に変換素子２３が検出する電磁波の強度に応じた電気信号Ｉ１を取得する（“第１の蓄積素子蓄積量”欄参照）。また、制御部１３は、時期Ｔ１からＴ２の期間の電磁波の放射に対して、第２の蓄積素子２５の蓄積期間中に変換素子２３が検出する電磁波の強度に応じた電気信号Ｉ２を取得する（“第２の蓄積素子蓄積量”欄参照）。
　制御部１３は、第１の蓄積素子２５および第２の蓄積素子２５がそれぞれ蓄積した電磁波の強度に応じた電気信号Ｉ１、Ｉ２の比率に基づいて、検出素子２１、２２に電磁波が到達した時期Ｔ３を算出する（“検出時期”欄参照）。
　なお、照射部１２からの電磁波の照射に対して検出素子２１、２２への電磁波の到達は、照射された電磁波を反射する対象ｏｂの電磁波検出装置１０からの距離に応じて遅延する。遅延量が増えるほど、第１の蓄積素子２５への電気信号の蓄積量に比較して、第２の蓄積素子２５への電気信号の蓄積量が増加する。それゆえ、前述のように、第１の蓄積素子２５および第２の蓄積素子２５がそれぞれ蓄積した電気信号Ｉ１、Ｉ２の比率に基づいて、検出素子２１、２２に電磁波が到達した時期Ｔ３を算出可能である。
　制御部１３は、検出素子２１、２２毎に、電磁波の放射開始時期Ｔ１から電磁波が検出素子２１、２２に到達した時期Ｔ３までの時間ΔＴを算出する。さらに、制御部１３は、当該時間ΔＴに、光速を乗算し、且つ２で除算することにより、各検出素子２１、２２に対応する対象ｏｂ上の各小領域までの距離を算出する。
　制御部１３は、進行素子群１８、１９を構成する進行素子２０毎に、各検出素子２１、２２の検出結果を用いて、対象ｏｂ上の各小領域までの距離の算出を実行する。制御部１３は、全進行素子２０に対応する対象ｏｂ上の各小領域までの距離に相当する距離情報によって構成される、所定の視野範囲における視方向への画像状の距離情報を取得する。
　次に、本実施形態において制御部１３が実行する所定の視野範囲の情報の生成のための制御について、図８のフローチャートを用いて説明する。制御部１３は、例えば、電磁波検出装置１０の電源がＯＮに切替えられる場合、所定の視野範囲の情報の生成のための制御を開始する。制御部１３は、例えば、電磁波検出装置１０の電源がＯＦＦになる場合、および電磁波検出装置１０の動作モードが情報生成以外のモードに切替えられる場合に終了する。
　ステップＳ１００において、制御部１３は、照射部１２にパルス状の電磁波の放射を開始させる。また、制御部１３は、各検出素子２１、２２に電磁波の検出を開始させる。なお、検出素子２１、２２における電磁波の検出は、上述のように、複数の蓄積素子２５に電気信号を蓄積させ、制御部１３に検出結果として通知することを意味する。制御部１３による電磁波の放射および検出の開始後、プロセスはステップＳ１０１に進む。
　ステップＳ１０１では、制御部１３は、各進行素子群１８、１９中の１つの進行素子２０を第１の状態に切替えさせる。制御部１３による１つの進行素子２０の第１の状態への切替え後、プロセスはステップＳ１０２に進む。
　ステップＳ１０２では、制御部１３は、ステップＳ１０１において第１の状態に切替えた進行素子２０に対応する対象ｏｂ上の小領域までの距離を算出する。制御部１３が距離を算出した後、プロセスはステップＳ１０３に進む。
　ステップＳ１０３では、制御部１３は、各進行素子群１８、１９内の全進行素子２０を第１の状態に切替えたか否かを判別する。制御部１３が全進行素子２０を第１の状態に切替えていないと判別する場合、プロセスはステップＳ１０４に進む。制御部１３が全進行素子２０を第１の状態に切替えたと判別する場合、プロセスはステップＳ１０５に進む。
　ステップＳ１０４では、制御部１３は、各進行素子群１８、１９内で第１の状態に切替えていない１つの進行素子２０を第１の状態に切替えさせる。制御部１３による第１の状態への切替え後、プロセスはステップＳ１０２に戻る。
　ステップＳ１０５では、制御部１３は、全進行素子２０に対して算出した距離を用いて、１フレームの所定の視野範囲における視野方向への画像状の距離情報を生成する。制御部１３による１フレームの距離情報の生成後、プロセスはステップＳ１０１に戻る。
　以上のような構成の本実施形態の電磁波検出装置１０は、第１の検出素子２１への進行の可否を切替える複数の進行素子２０を含む第１の進行素子群１８を有する進行部１５と、入射する電磁波の第１の検出素子２１への進行の可否を、順次、異なる進行素子２０に切替えさせる制御部１３とを備えている。このような構成により、電磁波検出装置１０では、１つの検出素子２１に、対象ｏｂ上の複数の小領域において発する電磁波を検出させ得る。したがって、電磁波検出装置１０は、例えば、高画素化が困難な、検出部１７であっても、解像度を向上し得る。
　また、本実施形態の電磁波検出装置１０では、進行素子２０が進行の可否を切替える電磁波は、照射部１２から対象ｏｂに照射された電磁波の反射波である。したがって、電磁波検出装置１０は、検出部１７をアクティブセンサとして機能させ得る。
　また、本実施形態の電磁波検出装置１０では、周期的に電磁波を照射し、電磁波を放射する度に、入射する電磁波の第１の検出素子２１への進行の可否が、順次、異なる進行素子２０に切替えられる。このような構成により、電磁波検出装置１０は、各進行素子２０に対応する対象ｏｂの各小領域の情報を照射される電磁波に基づいて生成し得る。したがって、電磁波検出装置１０は、各進行素子２０に対応する対象ｏｂの各小領域の情報を生成可能なアクティブセンサとして検出部１７を機能させ得る。
　また、本実施形態の電磁波検出装置１０は、照射部１２を有している。したがって、電磁波検出装置１０は、単体でアクティブセンサを構成し得る。
　また、本実施形態の電磁波検出装置１０では、入射する電磁波の第１の検出素子２１への進行の可否が順次切替えられる進行素子２０の数は同じである。このような構成により、電磁波検出装置１０は、電磁波の検出のために当該検出素子２１に進行させる電磁波の広さを、均一化し得る。したがって、電磁波検出装置１０は、広さ辺りの情報の密度が均質な、所定の視野範囲の情報を生成し得る。
　また、本実施形態の電磁波検出装置１０では、検出部１７が複数の検出素子２１、２２を有し、進行部１５が複数の進行素子群１８、１９を有し、制御部１３は複数の進行素子群１８、１９それぞれにおいて独立して、入射する電磁波の検出素子２１、２２への進行の可否を、順次異なる進行素子２０に切替えさせている。したがって、電磁波検出装置１０は、例えば、高画素化が困難な、複数の検出素子２１、２２を有する検出部１７であっても、解像度を向上し得る。
　また、本実施形態の電磁波検出装置１０では、入射する電磁波の検出素子２１への進行の可否を進行部１５が有するすべての進行素子２０に切替えさせるまで、順次、異なる進行素子２０に当該可否を切替えさせる。したがって、電磁波検出装置１０は、全進行素子２０に対応する対象ｏｂの全小領域における電磁波に基づく情報を生成し得る。
　また、本実施形態の電磁波検出装置１０は、検出素子２１による検出結果を、電磁波の検出素子２１への進行の可否を切替えた進行素子２０の進行部１５における位置に合わせて配置することにより、所定の視野範囲に関する情報を取得する。したがって、電磁波検出装置１０は、所定の視野範囲に関する情報を、一次元画像または二次元画像状の情報として生成し得る。
　本発明を諸図面およ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およ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、これらの変形およ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、本実施形態において、照射部１２、制御部１３、および電磁波検出ユニット１１が電磁波検出装置１０を構成しているが、単独の装置でなく、少なくとも制御部１３および電磁波検出ユニット１１が電磁波検出システムを構成してよい。
　また、本実施形態において、進行部１５は、作用面ａｓに入射する電磁波の進行方向を第１の方向ｄ１および第２の方向ｄ２の２方向に切替可能であるが、２方向のいずれかへの切替えでなく、３以上の方向に切替可能であってよい。
　また、本実施形態の進行部１５において、第１の状態および第２の状態は、作用面ａｓに入射する電磁波を、それぞれ、第１の方向ｄ１に反射する第１の反射状態、および第２の方向ｄ２に反射する第２の反射状態であるが、他の態様であってもよい。
　例えば、第２の状態が、作用面ａｓに入射する電磁波を、透過させて第２の方向ｄ２に進行させる透過状態であってもよい。進行部１５は、より具体的には、進行素子２０毎に電磁波を反射する反射面を有するシャッタを含んでいてもよい。このような構成の進行部１５においては、進行素子２０毎のシャッタを開閉することにより、第１の反射状態および第２の反射の状態としての透過状態を進行素子２０毎に切替え得る。このような構成の進行部１５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シャッタを含む進行部が挙げられる。また、進行部１５は、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進行部が挙げられる。このような構成の進行部１５においては、進行素子２０毎の液晶配向を切替えることにより、第１の状態としての反射状態および第２の状態としての透過状態を進行素子２０毎に切替え得る。
　また、本実施形態において、電磁波検出装置１０は、検出部１７がアクティブセンサである構成を有する。しかし、電磁波検出装置１０は、このような構成に限られない。例えば、電磁波検出装置１０は、検出部１７がパッシブセンサである構成でも第１の実施形態と類似の効果が得られる。
　例えば、第１の実施形態において、検出部１７がイメージセンサであって、照射部１２を設けずに、または照射部１２に電磁波を照射させずに、検出部１７に電磁波を検出させてよい。このような構成においても、本実施形態と類似の効果が得られる。
　なお、ここでは、特定の機能を実行する種々のモジュール及び/またはユニットを有するものとしてのシステムを開示しており、これらのモジュール及びユニットは、その機能性を簡略に説明するために模式的に示されたものであって、必ずしも、特定のハードウェア及び/またはソフトウェアを示すものではないことに留意されたい。その意味において、これらのモジュール、ユニット、その他の構成要素は、ここで説明された特定の機能を実質的に実行するように実装されたハードウェア及び/またはソフトウェアであればよい。異なる構成要素の種々の機能は、ハードウェア及び/もしくはソフトウェアのいかなる組合せまたは分離したものであってもよく、それぞれ別々に、またはいずれかの組合せにより用いることができる。また、キーボード、ディスプレイ、タッチスクリーン、ポインティングデバイス等を含むがこれらに限られない入力/出力もしくはI/Oデバイスまたはユーザインターフェースは、システムに直接にまたは介在するI/Oコントローラを介して接続することができる。このように、本開示内容の種々の側面は、多くの異なる態様で実施することができ、それらの態様はすべて本開示内容の範囲に含まれる。
　１０　電磁波検出装置
　１１　電磁波検出ユニット
　１２　照射部
　１３　制御部
　１４　前段光学系
　１５　進行部
　１６　後段光学系
　１７　検出部
　１８　第１の進行素子群
　１９　他の進行素子群
　２０　進行素子
　２１　第１の検出素子
　２２　他の検出素子
　２３　変換素子
　２４　スイッチ素子
　２５　蓄積素子
　ａｓ　作用面
　ｄ１　第1の方向
　ｄ２　第２の方向
　ｏｂ　対象

Claims (14)

  1. 　電磁波を検出する第１の検出素子を有する検出部と、
    　入射する電磁波の前記第１の検出素子への進行の可否を切替える複数の進行素子を含む第１の進行素子群を有する進行部と、
    　前記進行の可否の切替えを前記進行素子毎に制御可能であり、順次、異なる前記進行素子の前記可否を切替えさせる制御部と、を備える
    　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、
    　前記進行素子が進行の可否を切替える電磁波は、照射部から対象に照射された電磁波の反射波である
    　電磁波検出装置。
  3. 　請求項２に記載の電磁波検出装置において、
    　前記照射部は、周期的に電磁波を放射し、
    　前記制御部は、前記照射部が前記電磁波を放射する度に、順次、異なる前記進行素子の前記可否を切替えさせる
    　電磁波検出装置。
  4. 　請求項２または３に記載の電磁波検出装置において、
    　前記照射部を、さらに備える
    　電磁波検出装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、
    　前記制御部が順次前記可否を切替える前記進行素子の数は、同じである
    　電磁波検出装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、
    　前記検出部は、前記第１の検出素子を含む、電磁波を検出する複数の検出素子を有し、
    　前記進行部は、前記第１の進行素子群を含む複数の進行素子群を有し、
    　前記複数の進行素子群それぞれが有する複数の進行素子は、入射する電磁波の、前記複数の進行素子群毎に対応する前記検出素子への進行の可否を切替える、
    　前記制御部は、前記複数の進行素子群それぞれにおいて独立して、順次、異なる前記進行素子の前記可否を切替えさせる
    　電磁波検出装置。
  7. 　請求項１から６のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、
    　前記制御部は、前記進行部が有するすべての前記進行素子の前記可否を切替えるまで、順次、異なる前記進行素子の前記可否を切替えさせる
    　電磁波検出装置。
  8. 　請求項１から７のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、
    　前記制御部は、前記可否の切替えに応じて取得した前記検出素子による検出結果を、前記可否を切替えた前記進行素子の前記進行部における位置に合わせて配置することにより、所定の視野範囲に関する情報を取得する
    　電磁波検出装置。
  9. 　請求項８に記載の電磁波検出装置において、
    　前記情報は、前記所定の視野範囲における画像情報を含む
    　電磁波検出装置。
  10. 　請求項８または９に記載の電磁波検出装置において、
    　前記情報は、前記所定の視野範囲における視方向への距離情報を含む
    　電磁波検出装置。
  11. 　請求項１から１０のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、
    　前記検出部は、イメージセンサを含む
    　電磁波検出装置。
  12. 　請求項１から１０のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、
    　前記検出部は、測距イメージセンサを含む
    　電磁波検出装置。
  13. 　電磁波を検出する第１の検出素子を有する検出部と、
    　入射する電磁波の前記第１の検出素子への進行の可否を切替える複数の進行素子を含む第１の進行素子群を有する進行部と、
    　前記進行の可否の切替えを前記進行素子毎に制御可能であり、順次、異なる前記進行素子の前記可否を切替えさせる制御部と、を備える
    　電磁波検出システム。
  14. 　電磁波を検出する第１の検出素子を有する検出部と、入射する電磁波の前記第１の検出素子への進行の可否を切替える複数の進行素子を含む第１の進行素子群を有する進行部と、前記進行の可否の切替えを前記進行素子毎に制御する制御部とを備える電磁波検出装置に、
    　順次、異なる前記進行素子の前記可否を切替えさせるステップを実行させる
    　プログラム。
    　
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