WO2021095591A1 - 測距装置 - Google Patents

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WO2021095591A1
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control
distance measuring
measuring device
swing
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晶文 植野
水野　文明
善明 帆足
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株式会社デンソー
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    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems

Definitions

  • the present disclosure relates to a distance measuring device provided with a deflection mirror.
  • a distance measuring device that irradiates a transmitted wave, detects a reflected wave of the irradiated transmitted wave from an object, and detects a distance to the object.
  • a deflection mirror driven to rotate by a rotary motor is generally used in order to deflect the transmitted wave for scanning.
  • Patent Document 1 describes a laser radar having a configuration in which a movable portion that reflects laser light and scans is swung by using an elastic body such as a leaf spring or a torsion bar.
  • the distance measuring device that swings and drives the deflection mirror, it becomes scannable after the position of the deflection mirror is aligned with the reference position.
  • the distance measuring device for swinging and driving the deflection mirror can easily align the deflection mirror.
  • One aspect of the present disclosure is to provide a novel configuration that can easily align the deflection mirror.
  • a distance measuring device which includes a deflection mirror and a swing motor.
  • the deflection mirror is configured to reflect the transmitted wave.
  • the oscillating motor is configured to oscillate the deflection mirror around the oscillating axis so that the transmitted wave is scanned into a predetermined scanning range.
  • the swing motor is configured to swing the deflection mirror within a range of a predetermined rotation angle from the reference position which is the rotation position of the deflection mirror that reflects the transmitted wave in the substantially central direction of the scanning range.
  • the deflection mirror is configured to be returned to the reference position when the distance measurement process, which is a process of repeatedly scanning the transmitted wave, is completed.
  • the alignment of the deflection mirror can be easily performed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a rider device.
  • FIG. 2 is a schematic view of the rider device as viewed from above.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the photodetector module.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the swing motor cut by a plane orthogonal to the swing axis.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an incremental encoder.
  • FIG. 6A is a schematic view when the deflection mirror is rotated forward and backward from the reference position.
  • FIG. 6B is a diagram showing a pulse signal of the incremental encoder.
  • FIG. 6A is a schematic view when the deflection mirror is rotated forward and backward from the reference position.
  • FIG. 6B is a diagram showing a pulse signal of the incremental encoder.
  • FIG. 7 is a diagram showing changes in the rotational position, voltage value, and the like of the deflection mirror in the alignment control and the scanning control.
  • FIG. 8 is a diagram showing a transition of the rotation position and the like of the deflection mirror in the position return control.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a position where the optical window is provided when the rider device is viewed from above.
  • the rider device 1 shown in FIG. 1 is a distance measuring device that measures the distance to an object by irradiating the light and detecting the reflected light from the irradiated object.
  • the rider device 1 is used, for example, mounted on a vehicle and is used for detecting various objects existing in front of the vehicle.
  • the lidar is also written as LIDAR and is an abbreviation for Light Detection and Ranging.
  • the rider device 1 includes a measuring unit 2 and a control unit 3.
  • the measuring unit 2 includes a light emitting unit 10, a scanning unit 20, and a light receiving unit 30.
  • FIG. 2 is a schematic view of the rider device 1 installed in the vehicle and viewed from above in the vertical direction.
  • the upper part of the drawing is the scanning direction. Note that the control unit 3 is omitted in FIG.
  • the measuring unit 2 is housed inside the housing 4.
  • the housing 4 is a resin box having a rectangular parallelepiped outer shape and having one surface open.
  • the opening of the housing 4 is provided with a transparent optical window 5 through which light is transmitted so as to cover the entire opening.
  • the light emitting unit 10 is housed above the internal space of the housing 4.
  • the light receiving unit 30 is housed in the lower part of the internal space of the housing 4.
  • the light emitting unit 10 intermittently outputs a light beam.
  • the scanning unit 20 includes a deflection mirror 21 that is driven to swing.
  • the scanning unit 20 reflects the light beam output from the light emitting unit 10 by the deflection mirror 21 and emits the light beam in a direction corresponding to the rotation position of the deflection mirror 21 to bring the light beam into a preset scanning range. Scan the light beam.
  • the detailed configuration of the scanning unit 20 will be described later.
  • the light receiving unit 30 receives the reflected light from the object irradiated with the light beam and converts it into an electric signal.
  • the control unit 3 shown in FIG. 1 uses the measurement unit 2 to measure the distance to the object that reflects the light beam. Specifically, the control unit 3 identifies the timing at which the reflected light is received based on the waveform of the electric signal output from the light receiving unit 30, and determines the distance to the object based on the difference from the timing at which the light beam is output. Ask. In addition to the distance, the control unit 3 can obtain information about the object such as the orientation in which the object is located.
  • control unit 3 In addition to measuring the distance, the control unit 3 also controls the oscillating motor 22, which will be described later.
  • the scanning unit 20 includes a deflection mirror 21, a swing motor 22, and an angle sensor 23.
  • the deflection mirror 21 is a flat plate-shaped member having a reflecting surface that reflects light.
  • the deflection mirror 21 is attached to the swing shaft 221 so as to move integrally with the swing shaft 221 described later of the swing motor 22.
  • the deflection mirror 21 is fixed to the swing shaft 221 so that the swing shaft 221 is along the vertical center line of the plane on the surface opposite to the reflection surface.
  • the oscillating motor 22 is arranged below the deflection mirror 21 and oscillates the deflection mirror 21 around the oscillating shaft 221 so that the light beam is scanned into a predetermined scanning range.
  • the internal structure and operation of the swing motor 22 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the oscillating motor 22 includes a case 222, a rotating magnet 223, two fixed magnets 224, an electromagnetic coil 225, and a rotating shaft 226.
  • the rotating magnet 223 is a disk-shaped magnet having a shaft hole at the center position.
  • the rotary magnet 223 is rotatably supported inside the case 222 by a rotary shaft 226 that passes through the shaft hole.
  • the rotating magnet 223 is formed so that the directions in which both poles are arranged are perpendicular to the axial direction.
  • Each of the two fixed magnets 224 is fixed to the case 222 so that the directions in which the two poles are arranged are perpendicular to the axial direction, specifically, the vertical direction in FIG.
  • each fixed magnet 224 is arranged so that the upper side in FIG. 4 has an S pole and the lower side has an N pole.
  • FIG. 4 shows a case where the rotating magnet 223 is stationary at a stationary position, and the rotating magnet 223 has an N pole on the upper side and an S pole on the lower side in FIG. 4 at the stationary position.
  • the electromagnetic coil 225 is wound around the outer circumference of the case 222 in the vertical direction shown in FIG.
  • the electromagnetic coil 225 generates a magnetic field line having a component perpendicular to the magnetic field line generated between the rotating magnet 223 and the two fixed magnets 224 by energization.
  • the electromagnetic coil 225 is connected to an AC or pulse oscillating power supply.
  • the oscillating motor 22 When the oscillating motor 22 is energized, that is, when the electromagnetic coil 225 is energized, a magnetic field line having a component perpendicular to the magnetic field line generated between the rotating magnet 223 and the two fixed magnets 224 is generated from the electromagnetic coil 225, and the rotating magnet is generated.
  • the 223 swings around the stationary position.
  • the swing is a motion in which a rotational motion is periodically repeated in a forward rotation and a reverse rotation within a range of a predetermined rotation angle of less than 360 °.
  • the clockwise rotation referred to in FIG. 4 is defined as a forward rotation
  • the counterclockwise rotation is defined as a counterclockwise rotation.
  • the rotating magnet 223 rotates forward from the stationary position shown in FIG. 4 to a predetermined angle, then switches to reverse rotation, returns to the stationary position, and then reversely rotates from the stationary position to a predetermined angle. After that, the rotation is switched to forward rotation again, and after returning to the stationary position, the above operation is repeated.
  • the size of the angle range that rotates forward from the stationary position and the angle range that rotates backward from the stationary position are the same.
  • the swing shaft 221 shown in FIG. 3 is formed so as to move integrally with the rotating magnet 223. That is, the swing shaft 221 is stationary at a stationary position when the swing motor 22 is not energized, and swings around the stationary position when the swing motor 22 is energized.
  • the deflection mirror 21 is attached to the swing shaft 221 so as to be a reference position which is a rotation position where the light beam is reflected in the substantially central direction of the scanning range when the swing shaft 221 is in the stationary position.
  • the deflection mirror 21 swings within a range of a predetermined rotation angle from the reference position as the swing shaft 221 rotates.
  • the power of the swing motor 22 is turned off, the swing shaft 221 returns to the stationary position, so that the deflection mirror 21 returns to the reference position and stands still. That is, when the swing motor 22 is not energized, the deflection mirror 21 is urged in the direction of returning to the reference position.
  • the angle sensor 23 is a sensor for detecting the rotation angle of the deflection mirror 21.
  • a well-known three-phase output type incremental encoder is used as the angle sensor 23.
  • the angle sensor 23 includes a rotating disk 231, a fixed slit 232, a light emitting element 233, and a light receiving element 234.
  • the rotating disk 231 has a disk-like shape, and has a plurality of slits on the outer peripheral portion through which light passes. Further, the turntable 231 has one slit indicating the origin position inside the plurality of slits located on the outer peripheral portion.
  • the rotary shaft 2311 of the rotary disk 231 is fixed to the swing shaft 221 of the swing motor 22, and the rotary disk 231 moves integrally with the swing shaft 221.
  • the fixed slit 232 has three types of slits, an A-phase slit 2321, a B-phase slit 2322, and a Z-phase slit 2323, in order to make the output signal into a plurality of phases.
  • the A-phase slits 2321 and the B-phase slits 2322 are formed at positions facing a plurality of slits on the outer peripheral portion of the turntable 231 so that the phase difference between the output signals of the A-phase and the B-phase is 90 °.
  • the Z-phase slit 2323 is formed at a position facing the slit indicating the origin position of the turntable 231.
  • the light emitting element 233 projects light toward the turntable 231.
  • a light emitting diode is used for the light emitting element 233.
  • the light emitting element 233 and the light receiving element 234 are installed so as to face each other with the rotating disk 231 and the fixed slit 232 interposed therebetween.
  • the light receiving element 234 receives the light that has passed through the rotating disk 231 and the fixed slit 232, and outputs the A-phase, B-phase, and Z-phase pulse signals as shown in FIG. 6B.
  • a phototransistor is used for the light receiving element 234.
  • the Z-phase signal is output once for each rotation of the turntable 231.
  • the Z-phase signal is used as the origin signal.
  • the A-phase signal and the B-phase signal are output with a phase difference of 90 °.
  • the B-phase signal is output with a delay of 90 ° with respect to the A-phase signal.
  • the A-phase signal is output with a delay of 90 ° with respect to the B-phase signal. Therefore, the rotation position of the turntable 231 with respect to the origin is detected based on the waveforms of the A-phase signal and the B-phase signal after the Z-phase signal is detected.
  • FIGS. 6A are schematic views of the deflection mirror 21 at each rotation position viewed from above in the vertical direction with the rider device 1 installed in the vehicle.
  • the forward rotation and the reverse rotation referred to in FIGS. 6A (1) to (3) are rotations in the same direction as the forward rotation and the reverse rotation in FIG.
  • the angle sensor 23 is installed in the swing motor 22 so that the Z-phase signal shown in FIG. 6B is output when the deflection mirror 21 is in the reference position. That is, the rotary shaft 2311 of the rotary disk 231 is fixed to the swing shaft 221 so that the Z-phase signal is output when the swing shaft 221 is in the stationary position.
  • FIG. 6A (2) the angle formed by the deflection mirror 21 and the light beam output from the light emitting unit 10 at the reference position is set to X °.
  • X ° 45 °.
  • FIG. 6B shows that a Z-phase signal is output when the angle formed by the deflection mirror 21 and the light beam output from the light emitting unit 10 is X °.
  • the angle sensor 23 can detect the rotation position of the deflection mirror 21 with respect to the reference position based on the waveforms of the A-phase signal and the B-phase signal after the Z-phase signal is detected.
  • the angle sensor 23 is configured to detect the origin position and the relative angle with respect to the origin position as the rotation position of the deflection mirror 21, and detects the reference position of the deflection mirror 21 as the origin position.
  • control unit 3 The control unit 3 is configured to perform alignment control and scanning control as control of the swing motor 22.
  • the angle sensor 23 specifically, in the present embodiment, swings so as to align the deflection mirror 21 based on the detection result of the origin position by the incremental encoder. It is a control to move the dynamic motor 22.
  • the angle sensor 23 will be referred to as an incremental encoder as an example thereof.
  • the scanning control is a control that moves the swing motor 22 so as to scan the light beam by swinging the deflection mirror 21 within a range of a predetermined rotation angle from the reference position after performing the positioning.
  • FIG. 7 (3) The transition of the actual rotation position of the deflection mirror 21 in the alignment control and the scanning control is shown in FIG. 7 (3).
  • (3) of FIG. 7 the case where the deflection mirror 21 is in the reference position is set to 0 °, the rotation position when the deflection mirror 21 is rotated forward from the reference position is a positive value, and the deflection mirror 21 is reversed from the reference position.
  • the rotation position when rotated is indicated by a negative value.
  • the rate of change in the rotation position in other words, the slope of the graph shown in (3) of FIG. 7 is positive, and when it is rotating in the reverse direction, the slope of the graph is negative. It becomes.
  • the rotation position of the deflection mirror 21 changes within a range of + 30 ° to ⁇ 30 °.
  • the absolute value of the rotation position of the deflection mirror 21 becomes the largest. Note that the rotational positions of the deflection mirror 21 are also shown in FIGS. 7 (1) and 7 (4).
  • the range of transition of the rotation position of the deflection mirror 21 in the alignment control that is, the swing width of the deflection mirror 21 is larger than the swing width of the deflection mirror 21 in the scanning control. Is also small.
  • the control unit 3 swings the deflection mirror 21 so that the origin signal is detected by the incremental encoder after the start of energization of the swing motor 22. Since the deflection mirror 21 is urged to return to the reference position when the swing motor 22 is not energized, it is located near the reference position when the swing motor 22 is energized. Therefore, if the deflection mirror 21 is oscillated with a small oscillating width, the incremental encoder can detect the origin position, and it is not necessary to oscillate the deflection mirror 21 with the same oscillating width as during scanning.
  • the control unit 3 is configured to determine a voltage value that is a value of the voltage applied to the swing motor 22.
  • the transition of the voltage value in the alignment control and the scanning control is shown in FIG. 7 (2).
  • the value of the voltage applied to rotate the deflection mirror 21 in the forward direction is shown as a positive value
  • the value of the voltage applied to rotate the deflection mirror 21 in the reverse direction is shown as a negative value.
  • Alignment control is an open loop control that determines the voltage value without using the detection result of the incremental encoder.
  • the alignment control for example, a voltage value preset so that the deflection mirror 21 swings within a predetermined swing width is used.
  • the deflection mirror 21 is aligned as follows.
  • the control unit 3 assumes that the deflection mirror 21 is in the reference position at the start of energization, and the deflection mirror is based on the voltage value shown in FIG. 7 (2).
  • the estimated rotation position of 21 is calculated.
  • the control unit 3 calibrates the estimated rotation position of the deflection mirror 21 to 0 °, which is the reference position, as shown by the arrow in FIG. 7 (4). In this way, the control unit 3 adjusts the estimated rotation position of the deflection mirror 21 to the actual rotation position and makes it scantable.
  • Scanning control is feedback control that determines the voltage value based on the detection result of the incremental encoder and a predetermined target angle.
  • the control unit 3 calculates the estimated rotation position of the deflection mirror 21 based on the detection result of the rotation position of the deflection mirror 21 by the incremental encoder as shown in (4) and (5) of FIG. .. Then, the control unit 3 determines the voltage value based on the calculated estimated rotation position and the position command value shown in FIG. 7 (1).
  • the position command value is a value that commands the rotation position of the deflection mirror 21 so that the rotation angle with respect to the origin position becomes a predetermined target angle in order to scan the light beam.
  • the target angle and the position command value related to the target angle take a changing value.
  • the actual rotation position of the deflection mirror 21 changes according to the position command value as shown in FIGS. 7 (1) and 7 (3).
  • the period during which the deflection mirror 21 indicated by the arrow is rotating forward is one scanning period, and the width of the swing of the deflection mirror 21 is the scanning range. For example, when the swing width of the deflection mirror 21 is + 30 ° to ⁇ 30 °, the scanning range is 60 °. Since the alignment control is not a control for scanning the light beam, the position command value is set to 0 ° because the position command value is not used in the alignment control.
  • the control unit 3 executes the distance measurement process, which is a process in which the scanning of the light beam is repeated by performing scanning control.
  • the swing motor 22 swings the deflection mirror 21 within a predetermined rotation angle from the reference position, which is the rotation position of the deflection mirror 21 that reflects the light beam in the substantially central direction of the scanning range. Then, when the swing motor 22 is not energized, the deflection mirror 21 is urged in the direction of returning to the reference position. According to such a configuration, as compared with the configuration in which the deflection mirror 21 does not return to the reference position when the swing motor 22 is not energized, the alignment of the deflection mirror 21 becomes easier and it takes a scannable state. Time and power can be reduced.
  • the deflection mirror 21 swings as compared with the case where the sizes of both angle ranges are different.
  • the peak power required for the above can be reduced.
  • the peak power is the power required for the swing motor 22 to rotate the deflection mirror 21 to the rotation position where the absolute value becomes maximum.
  • the maximum value of the absolute value of the rotation position of the deflection mirror 21 when the forward rotation angle range and the reverse rotation angle range are equal is in both angle ranges. Is smaller than the maximum absolute value of the rotation position of the deflection mirror 21 when Therefore, when both angle ranges are equal, the peak power required by the swing motor 22 is smaller than when both angle ranges are different.
  • the swing motor 22 is configured such that the swing shaft 221 is urged by two fixed magnets 224 in a direction in which the swing shaft 221 returns to the stationary position when no power is applied. It is attached to the swing shaft 221 so that it becomes a reference position when it is in the stationary position. According to such a configuration, the deflection motor 22 having the urging force can be used to return the deflection mirror 21 to the reference position when the swing motor 22 is not energized.
  • the incremental encoder which is an example of the angle sensor 23, is configured to detect the origin position and the relative angle with respect to the origin position as the rotation position of the deflection mirror 21, and uses the reference position of the deflection mirror 21 as the origin position. To detect. According to such a configuration, the deflection mirror 21 is urged to return to the reference position when the swing motor 22 is not energized, so that the origin position can be easily detected by the incremental encoder after the swing motor 22 is energized. It becomes. As a result, the time and power required for calibrating the estimated rotation position of the deflection mirror 21 can be further reduced, and the time and power required for the scannable state can be further reduced.
  • the control unit 3 is configured to perform alignment control for aligning the deflection mirror 21 after the start of energization of the swing motor 22 and scanning control for scanning the light beam.
  • the swing width of the deflection mirror 21 in the alignment control is smaller than the swing width of the deflection mirror 21 in the scanning control. According to such a configuration, the swing width of the deflection mirror 21 does not become unnecessarily large when the deflection mirror 21 is aligned, and the deflection mirror 21 can be quickly aligned with a small amount of swing.
  • the alignment control is an open loop control that determines a voltage value that is a value of the voltage applied to the swing motor 22 without using the detection result of the incremental encoder.
  • the scanning control is a feedback control that determines the voltage value based on the detection result of the incremental encoder and the target angle of processing. If the control unit 3 also performs the alignment control by feedback control, the voltage value is determined using the estimated rotation position of the deflection mirror 21, so that the estimated rotation position indicated by the arrow in (4) of FIG. 7 is used. The determined voltage value becomes unstable due to fluctuations in the estimated rotation position during calibration.
  • the control unit 3 can stabilize the voltage value in the alignment control by performing the alignment control by the open loop control. Further, the control unit 3 can strictly control the rotation position of the deflection mirror 21 when scanning the light beam by performing the scanning control by feedback control.
  • the light beam corresponds to the transmitted wave
  • the optical window 5 corresponds to the transmission window
  • the two fixed magnets 224 correspond to the urging portion
  • the stationary position corresponds to the predetermined position.
  • the deflection mirror 21 is urged in the direction of returning to the reference position by the two fixed magnets 224 provided in the swing motor 22.
  • the configuration for returning the deflection mirror 21 to the reference position when the distance measuring process is completed is not limited to the configuration in which the deflection mirror 21 is urged to return to the reference position by the two fixed magnets 224.
  • the control unit 3 may be configured to determine the value of the voltage applied to the swing motor 22 so that the deflection mirror 21 returns to the reference position when the distance measuring process is completed.
  • the swing motor 22 itself may not be provided with the two fixed magnets 224, and the deflection mirror 21 may be urged to return to the reference position by the two fixed magnets installed outside the swing motor 22. ..
  • the control unit 3 may be configured to perform position return control, for example, when the distance measurement process is completed, regardless of the presence or absence of the two fixed magnets 224.
  • the position return control is a control for moving the swing motor 22 so as to return the position of the deflection mirror 21 to the reference position, and is the feedback control described above.
  • the control unit 3 calculates the estimated rotation position of the deflection mirror 21 in the same manner as the scanning control described above. Then, the control unit 3 determines the voltage value based on the calculated estimated rotation position and the position command value.
  • FIG. 8 (2) shows an example of the position command value when the distance measurement process is completed by the end command signal shown in FIG. 8 (1) and the position return control is performed.
  • the end command signal is a signal that commands the control unit 3 to end the scanning of the light beam.
  • the end command signal is output from the external ECU of the rider device 1, for example, when the ignition switch of the vehicle is turned off.
  • the control unit 3 detects the end command signal, the light beam is scanned to a predetermined division, and then the rotation position of the deflection mirror 21 is changed to the reference position. It is a command value.
  • FIG. 8 (3) shows the actual rotation position of the deflection mirror 21. As shown in (2) and (3) of FIG. 8, in the position return control, the actual rotation position of the deflection mirror 21 changes according to the position command value and is returned to the reference position.
  • the rotation position of the deflection mirror 21 can be more reliably returned to the reference position when the distance measurement process is completed, so that the alignment of the deflection mirror 21 can be performed more reliably.
  • the position return control is performed after the optical beam is scanned to a predetermined break, but before the end command signal is reached, for example, the end command signal is detected. Immediately after that, the scanning of the light beam may be completed and the position return control may be performed.
  • the rider device 1 may further include an abnormality detection unit configured to detect an abnormality in the rider device 1.
  • the abnormality detection unit may output the end command signal to the control unit 3.
  • the deflection mirror 21 is urged in the direction of returning to the reference position by the magnetic force of the two fixed magnets 224, but the urging force for returning the deflection mirror 21 to the reference position is not limited to the magnetic force.
  • an elastic body such as a spring may be used to urge the deflection mirror 21 to return to the reference position by the elastic force of the elastic body.
  • the housing 4 is provided with the optical window 5.
  • the optical window 5 is provided at a swing non-interference position in the housing 4.
  • the swing non-interference position is a position where the deflection mirror 21 does not interfere with the deflection mirror 21 when the deflection mirror 21 is driven to swing.
  • the optical window 5 may be provided at a rotational interference position as shown in FIG. 9A.
  • the rotation interference position is a position in the housing that interferes with the deflection mirror 21 when it is assumed that the deflection mirror 21 makes one rotation around the swing shaft 221.
  • the lidar device can be miniaturized as compared with the configuration in which the optical window 5 is provided at the rotation non-interference position as shown in FIG. 9B.
  • the rotation non-interference position is a position in the housing that does not interfere with the deflection mirror 21 when it is assumed that the deflection mirror 21 makes one rotation around the swing shaft 221. Note that FIGS. 9A and 9B are schematic views viewed from above in the vertical direction with the rider device installed in the vehicle.
  • the configuration in which the incremental encoder is used as the angle sensor 23 is illustrated, but a sensor other than the incremental encoder may be used. Further, the scanning unit 20 may be configured not to include the angle sensor 23.
  • the alignment control is an open loop control, but may include a control other than the open loop control.
  • the scanning control is a feedback control, but may include a control other than the feedback control.
  • the functions of one component in the above embodiment may be dispersed as a plurality of components, or the functions of the plurality of components may be integrated into one component. Further, a part of the configuration of the above embodiment may be omitted. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added or replaced with the configuration of the other embodiment.

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Abstract

測距装置（１）は、偏向ミラー（２１）と、揺動モータ（２２）と、を備える。偏向ミラーは、送信波を反射するように構成される。揺動モータは、所定の走査範囲への送信波の走査が行われるように偏向ミラーを揺動軸（２２１）周りに揺動駆動するように構成される。また、揺動モータは、走査範囲の略中心方向に送信波を反射する偏向ミラーの回転位置である基準位置から所定の回転角度の範囲内で偏向ミラーを揺動させるように構成される。偏向ミラーは、送信波の走査が繰り返される処理である測距処理が終了した場合に、基準位置に戻されるように構成されている。

Description

測距装置 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１９年１１月１３日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１９－２０５７２５号に基づく優先権及び２０２０年１０月１５日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０２０－１７３９６４号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１９－２０５７２５号の全内容及び日本国特許出願第２０２０－１７３９６４号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
　本開示は、偏向ミラーを備えた測距装置に関する。
　送信波を照射し、照射した送信波の物体からの反射波を検出して、物体までの距離等を検出する測距装置が知られている。この種の測距装置では、送信波を偏向して走査を行うために、一般的に、回転モータにより回転駆動される偏向ミラーが用いられる。
　一方、特許文献１には、レーザ光を反射してスキャンを行う可動部を、板バネやトーションバーなどの弾性体を用いて揺動させる構成のレーザレーダが記載されている。
特許第３９４９０９８号公報
　偏向ミラーを揺動駆動する測距装置では、偏向ミラーの位置を基準位置に合わせる位置合わせが行われた後に、走査可能な状態となる。発明者の詳細な検討の結果、偏向ミラーを揺動駆動する測距装置では、偏向ミラーの位置合わせを容易に行えることが望ましいという課題が見出された。
　本開示の一局面は、偏向ミラーの位置合わせを容易に行うことができる新規な構成を提供することにある。
　本開示の一態様は、測距装置であって、偏向ミラーと、揺動モータと、を備える。偏向ミラーは、送信波を反射するように構成される。揺動モータは、所定の走査範囲への送信波の走査が行われるように偏向ミラーを揺動軸周りに揺動駆動するように構成される。また、揺動モータは、走査範囲の略中心方向に送信波を反射する偏向ミラーの回転位置である基準位置から所定の回転角度の範囲内で偏向ミラーを揺動させるように構成される。偏向ミラーは、送信波の走査が繰り返される処理である測距処理が終了した場合に、基準位置に戻されるように構成されている。
　このような構成によれば、偏向ミラーの位置合わせを容易に行うことができる。
図１は、ライダ装置の構成を示すブロック図である。 図２は、ライダ装置を上方から見た概略図である。 図３は、光検出モジュールの概略構成を示す斜視図である。 図４は、揺動モータを揺動軸に直交する平面で切った断面の概略図である。 図５は、インクリメンタルエンコーダの概略構成を示す分解斜視図である。 図６Ａは、偏向ミラーが基準位置から順回転及び逆回転した場合の模式図である。 図６Ｂは、インクリメンタルエンコーダのパルス信号を示す図である。 図７は、位置合わせ制御及び走査制御における偏向ミラーの回転位置及び電圧値等の推移を示した図である。 図８は、位置戻し制御における偏向ミラーの回転位置等の推移を示した図である。 図９は、ライダ装置を上方から見た場合における、光学窓が設けられる位置を示す概略図である。
　以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
　［１．構成］
　図１に示すライダ装置１は、光を照射し、光が照射された物体からの反射光を検出することにより、物体との距離を測定する測距装置である。ライダ装置１は、例えば、車両に搭載して使用され、車両の前方に存在する様々な物体の検出に用いられる。なお、ライダは、ＬＩＤＡＲとも表記され、Light Detection and Rangingの略語である。
　ライダ装置１は、測定部２と、制御部３と、を備える。
　測定部２は、発光部１０と、スキャン部２０と、受光部３０と、を備える。
　図２は、ライダ装置１を車両に設置した状態で鉛直方向上方から見た概略図である。図２では、図面の上方が走査方向となる。なお、図２では制御部３を省略している。
　図２に示すように、測定部２は、筐体４の内部に収容されている。筐体４は、直方体状の外形を有し、１つの面が開口した樹脂製の箱体である。筐体４の開口には、開口全体を覆うように、光が透過する透明の光学窓５が設けられている。発光部１０は、筐体４の内部空間のうち上方に収容される。受光部３０は、筐体４の内部空間のうち下方に収容される。
　発光部１０は、光ビームを間欠的に出力する。
　スキャン部２０は、揺動駆動される偏向ミラー２１を備える。スキャン部２０は、発光部１０から出力された光ビームを偏向ミラー２１で反射させ、偏向ミラー２１の回転位置に応じた方向に光ビームを出射することにより、あらかじめ設定された走査範囲内への光ビームの走査を行う。スキャン部２０の詳細な構成については後述する。
　受光部３０は、光ビームが照射された物体からの反射光を受光し、電気信号に変換する。
　図１に示す制御部３は、測定部２を用いて、光ビームを反射した物体との距離を測定する。具体的には、制御部３は、受光部３０から出力された電気信号の波形に基づき反射光が受光されたタイミングを特定し、光ビームを出力したタイミングとの差分に基づき物体との距離を求める。なお、制御部３は、距離以外にも、その物体の位置する方位などの物体に関する情報を求めることができる。
　制御部３は、距離の測定に加えて、後述する揺動モータ２２の制御も行う。
　［２．スキャン部］
　図３に示すように、スキャン部２０は、偏向ミラー２１と、揺動モータ２２と、角度センサ２３と、を備える。
　偏向ミラー２１は、光を反射する反射面を有する平板状の部材である。偏向ミラー２１は、揺動モータ２２の後述する揺動軸２２１と一体となって動くように揺動軸２２１に取り付けられている。本実施形態では、偏向ミラー２１は、反射面と反対側の面において、揺動軸２２１が当該面の鉛直方向の中心線に沿うように、揺動軸２２１に固定されている。
　揺動モータ２２は、偏向ミラー２１の下部に配置され、所定の走査範囲への光ビームの走査が行われるように偏向ミラー２１を揺動軸２２１周りに揺動駆動する。本実施形態の揺動モータ２２の内部構造及び作用について、図４を用いて説明する。
　揺動モータ２２は、図４に示すように、ケース２２２と、回転磁石２２３と、２つの固定磁石２２４と、電磁コイル２２５と、回転軸２２６と、を備える。
　回転磁石２２３は、中心位置に軸孔が設けられた円盤状の磁石である。回転磁石２２３は、軸孔を通過する回転軸２２６によって、ケース２２２の内部において回転可能に支持されている。回転磁石２２３は、両極の配置される方向が軸方向に垂直となるように形成されている。
　２つの固定磁石２２４のそれぞれは、両極の配置される方向が軸方向に垂直となるように、具体的には図４の上下方向となるようにケース２２２に固定されている。本実施形態では、各固定磁石２２４は、図４でいう上側がＳ極、下側がＮ極となるように配置されている。
　回転磁石２２３の磁場と２つの固定磁石２２４の磁場とが作用し合うことによって、回転磁石２２３は、磁極が各固定磁石２２４の磁極と逆の方向となる位置である静止位置に静止する。図４では、回転磁石２２３が静止位置に静止している場合を示しており、回転磁石２２３は、静止位置において、図４でいう上側がＮ極、下側がＳ極となる。
　電磁コイル２２５は、ケース２２２の外周において図４の上下方向に巻き付けられている。電磁コイル２２５は、通電により、回転磁石２２３と２つの固定磁石２２４との間に生じる磁力線に対して垂直成分を持つ磁力線を発生させる。電磁コイル２２５は、交流あるいはパルス発振電源に接続されている。
　揺動モータ２２の無通電時には、回転磁石２２３は、図４に示す静止位置に静止している。
　揺動モータ２２の通電時、すなわち、電磁コイル２２５の通電時には、電磁コイル２２５から回転磁石２２３と２つの固定磁石２２４との間に生じる磁力線に対して垂直成分を持つ磁力線が発生し、回転磁石２２３が静止位置を中心に揺動する。揺動とは、３６０°未満の所定の回転角度の範囲内で、回転運動を順回転と逆回転で周期反復する運動である。ここで、図４でいう時計回りの回転を順回転とし、反時計回りの回転を逆回転とする。なお、図４でいう時計回り及び反時計回りは、ライダ装置１を車両に設置した状態で鉛直方向上方から見た場合の時計回り及び反時計回りと一致する。回転磁石２２３は、図４に示す静止位置から所定の角度まで順回転した後、逆回転に切り替わり、静止位置まで戻った後、静止位置から所定の角度まで逆回転する。その後、再び順回転に切り替わり、静止位置まで戻った後、上記の動作を繰り返す。静止位置から順回転する角度範囲及び静止位置から逆回転する角度範囲の大きさは等しい。揺動モータ２２の通電を切ると、回転磁石２２３は、２つの固定磁石２２４の磁力により静止位置に戻って静止する。
　図３に示す揺動軸２２１は、回転磁石２２３と一体となって動くように形成されている。すなわち、揺動軸２２１は、揺動モータ２２の無通電時には静止位置に静止しており、揺動モータ２２の通電時には静止位置を中心に揺動する。
　偏向ミラー２１は、揺動軸２２１が静止位置にあるときに、走査範囲の略中心方向に光ビームを反射する回転位置である基準位置となるように、揺動軸２２１に取り付けられている。揺動モータ２２の通電時に、偏向ミラー２１は、揺動軸２２１の回転に伴い基準位置から所定の回転角度の範囲内で揺動する。揺動モータ２２の通電を切ると、揺動軸２２１が静止位置に戻るため、偏向ミラー２１は、基準位置に戻って静止する。すなわち、揺動モータ２２の無通電時に、偏向ミラー２１は、基準位置に戻る方向へ付勢される。
　角度センサ２３は、偏向ミラー２１の回転角度を検出するためのセンサである。本実施形態では、角度センサ２３として、周知の三相出力形のインクリメンタルエンコーダが用いられる。図５に示すように、角度センサ２３は、回転盤２３１と、固定スリット２３２と、発光素子２３３と、受光素子２３４と、を備える。
　回転盤２３１は、円盤状の形状をしており、外周部に光を通過させる複数のスリットを有する。また、回転盤２３１は、外周部に位置する複数のスリットよりも内側に、原点位置を示すスリットを１つ有する。回転盤２３１の回転軸２３１１は揺動モータ２２の揺動軸２２１に固定されており、回転盤２３１は揺動軸２２１と一体となって動く。
　固定スリット２３２は、出力信号を複数相にするため、Ａ相スリット２３２１、Ｂ相スリット２３２２、及び、Ｚ相スリット２３２３の３種類のスリットを有する。Ａ相スリット２３２１及びＢ相スリット２３２２は、回転盤２３１の外周部の複数のスリットに対向する位置に、Ａ相とＢ相との出力信号の位相差が９０°になるように形成される。Ｚ相スリット２３２３は、回転盤２３１の原点位置を示すスリットに対向する位置に形成される。
　発光素子２３３は、回転盤２３１に向けて光を投光する。発光素子２３３には、例えば、発光ダイオードが用いられる。発光素子２３３及び受光素子２３４は、回転盤２３１及び固定スリット２３２を挟んで対向するように設置される。受光素子２３４は、回転盤２３１及び固定スリット２３２を通過した光を受光し、図６Ｂに示すように、Ａ相、Ｂ相及びＺ相のパルス信号を出力する。受光素子２３４には、例えば、フォト・トランジスタが用いられる。
　Ｚ相信号は、回転盤２３１が１回転するごとに１回出力される。Ｚ相信号は、原点信号として使用される。また、Ａ相信号とＢ相信号とは、９０°の位相差で出力される。回転盤２３１が順回転する場合は、Ａ相信号に対して９０°遅れでＢ相信号が出力される。回転盤２３１が逆回転する場合は、Ｂ相信号に対して９０°遅れでＡ相信号が出力される。このため、Ｚ相信号が検出されてからのＡ相信号及びＢ相信号の波形に基づいて、回転盤２３１の原点に対する回転位置が検出される。
　図６Ａの（１）～（３）は、ライダ装置１を車両に設置した状態で、鉛直方向上方から各回転位置における偏向ミラー２１を見た模式図である。図６Ａの（１）～（３）でいう順回転及び逆回転は、図４でいう順回転及び逆回転と同一方向の回転である。角度センサ２３は、図６Ａの（２）に示すように、偏向ミラー２１が基準位置にあるときに、図６Ｂに示すＺ相信号が出力されるように揺動モータ２２に設置される。すなわち、揺動軸２２１が静止位置にあるときにＺ相信号が出力されるように、回転盤２３１の回転軸２３１１が揺動軸２２１に固定される。なお、図６Ａの（２）では、基準位置において、偏向ミラー２１と発光部１０から出力される光ビームとのなす角をＸ°としている。本実施形態では、Ｘ°＝４５°である。図６Ｂでは、偏向ミラー２１と発光部１０から出力される光ビームとのなす角がＸ°のときにＺ相信号が出力されることを示している。
　図６Ａの（１）に示すように、偏向ミラー２１が基準位置から逆回転した場合、図６Ｂに示すように、Ｂ相信号に対して９０°遅れでＡ相信号が出力される。また、図６Ａの（３）に示すように、偏向ミラー２１が基準位置から順回転した場合、図６Ｂに示すように、Ａ相信号に対して９０°遅れでＢ相信号が出力される。このため、角度センサ２３は、Ｚ相信号が検出されてからのＡ相信号及びＢ相信号の波形に基づいて、偏向ミラー２１の基準位置に対する回転位置を検出できる。
　すなわち、角度センサ２３は、偏向ミラー２１の回転位置として、原点位置及び原点位置に対する相対角度を検出するように構成されており、偏向ミラー２１の基準位置を原点位置として検出する。
　［３．制御部］
　制御部３は、揺動モータ２２の制御として、位置合わせ制御及び走査制御を行うように構成されている。
　位置合わせ制御は、揺動モータ２２への通電開始後、角度センサ２３、具体的には、本実施形態ではインクリメンタルエンコーダによる原点位置の検出結果に基づいて偏向ミラー２１の位置合わせを行うように揺動モータ２２を動かす制御である。以降、制御部３の説明では、角度センサ２３をその一例であるインクリメンタルエンコーダと記載する。
　走査制御は、当該位置合わせを行った後、偏向ミラー２１を基準位置から所定の回転角度の範囲内で揺動させて光ビームの走査を行うように揺動モータ２２を動かす制御である。
　位置合わせ制御及び走査制御における偏向ミラー２１の実際の回転位置の推移を、図７の（３）に示す。図７の（３）では、偏向ミラー２１が基準位置にある場合を０°とし、偏向ミラー２１が基準位置から順回転した場合の回転位置を正の値で、偏向ミラー２１が基準位置から逆回転した場合の回転位置を負の値で示している。偏向ミラー２１が順回転している状態では、回転位置の変化率、換言すれば、図７の（３）に示すグラフの傾きが正となり、逆回転している状態では、グラフの傾きが負となる。例えば、偏向ミラー２１が基準位置を中心に回転角度が６０°の範囲内で揺動する場合、偏向ミラー２１の回転位置は＋３０°～－３０°の範囲内で推移する。偏向ミラー２１の回転方向が切り替わる時点において、偏向ミラー２１の回転位置の絶対値は最も大きくなる。なお、図７の（１）及び（４）においても同様に偏向ミラー２１の回転位置を示している。
　図７の（３）に示すように、位置合わせ制御における偏向ミラー２１の回転位置の推移の範囲、すなわち、偏向ミラー２１の揺動の幅は、走査制御における偏向ミラー２１の揺動の幅よりも小さい。
　位置合わせ制御では、制御部３は、揺動モータ２２への通電開始後、インクリメンタルエンコーダにより原点信号が検出されるように、偏向ミラー２１を揺動させる。偏向ミラー２１は、揺動モータ２２の無通電時に基準位置に戻る方向へ付勢されるため、揺動モータ２２の通電開始時には基準位置付近に位置している。このため、小さい揺動の幅で偏向ミラー２１を揺動させればインクリメンタルエンコーダが原点位置を検出することができ、走査時と同じ揺動の幅で偏向ミラー２１を揺動させる必要がない。
　制御部３は、揺動モータ２２へ印加される電圧の値である電圧値を決定するように構成されている。位置合わせ制御及び走査制御における当該電圧値の推移を、図７の（２）に示す。図７では、偏向ミラー２１を順回転させるために印加される電圧の値を正の値で、偏向ミラー２１を逆回転させるために印加される電圧の値を負の値で示している。
　位置合わせ制御は、インクリメンタルエンコーダの検出結果を用いずに電圧値を決定するオープンループ制御である。位置合わせ制御では、例えば、所定の揺動の幅で偏向ミラー２１が揺動するようにあらかじめ設定された電圧値が用いられる。
　また、位置合わせ制御では、以下のように偏向ミラー２１の位置合わせが行われる。揺動モータ２２への通電開始時は、偏向ミラー２１の回転位置が基準位置からどれだけずれているかが不明である。このため、図７の（４）に示すように、制御部３は、通電開始時に偏向ミラー２１が基準位置にあると仮定し、図７の（２）に示す電圧値に基づいて、偏向ミラー２１の推定回転位置を算出する。その後、制御部３は、インクリメンタルエンコーダによる原点信号の検出時に、図７の（４）に矢印で示すように偏向ミラー２１の推定回転位置を基準位置である０°に校正する。このように、制御部３は、偏向ミラー２１の推定回転位置を実際の回転位置に合わせ、走査可能な状態にする。
　走査制御は、インクリメンタルエンコーダの検出結果及び所定の目標角度に基づいて電圧値を決定するフィードバック制御である。走査制御では、制御部３は、図７の（４）及び（５）に示すように、インクリメンタルエンコーダによる偏向ミラー２１の回転位置の検出結果に基づいて、偏向ミラー２１の推定回転位置を算出する。そして、制御部３は、算出された推定回転位置と、図７の（１）に示す位置指令値とに基づいて、電圧値を決定する。位置指令値とは、光ビームの走査を行うために、原点位置に対する回転角度が所定の目標角度になるように偏向ミラー２１の回転位置を指令する値である。光ビームの走査にあたり、目標角度及び目標角度に係る位置指令値は、推移する値をとる。偏向ミラー２１の実際の回転位置は、図７の（１）及び（３）に示すように、位置指令値に従い推移する。また、矢印で示す偏向ミラー２１が順回転している期間が１回の走査期間であり、偏向ミラー２１の揺動の幅が走査範囲である。例えば、偏向ミラー２１の揺動の幅が＋３０°～－３０°である場合、走査範囲は６０°である。なお、位置合わせ制御は光ビームの走査を行う制御ではないため、位置合わせ制御では、位置指令値を用いないことから、位置指令値を０°としている。
　制御部３は、走査制御を行うことにより、光ビームの走査が繰り返される処理である測距処理を実行する。
　［４．効果］
　以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
　（４ａ）揺動モータ２２は、走査範囲の略中心方向に光ビームを反射する偏向ミラー２１の回転位置である基準位置から所定の回転角度の範囲内で偏向ミラー２１を揺動させる。そして、揺動モータ２２の無通電時に、偏向ミラー２１は、基準位置に戻る方向へ付勢される。このような構成によれば、揺動モータ２２の無通電時に偏向ミラー２１が基準位置に戻らない構成と比較して、偏向ミラー２１の位置合わせが容易となり、走査可能な状態になるまでに要する時間及び電力を低減できる。
　また、偏向ミラー２１が基準位置から順回転する角度範囲及び基準位置から逆回転する角度範囲の大きさが等しいため、両角度範囲の大きさが異なる場合と比較して、偏向ミラー２１の揺動に要するピーク電力を低減できる。ピーク電力とは、揺動モータ２２が絶対値が最大となる回転位置まで偏向ミラー２１を回転させるために要する電力である。例えば、偏向ミラー２１が同じ回転角度の範囲内で揺動する場合、順回転する角度範囲及び逆回転する角度範囲が等しい場合の偏向ミラー２１の回転位置の絶対値の最大値は、両角度範囲が異なる場合の偏向ミラー２１の回転位置の絶対値の最大値よりも小さくなる。このため、両角度範囲が等しい場合、両角度範囲が異なる場合と比較して、揺動モータ２２の要するピーク電力は小さくなる。
　（４ｂ）揺動モータ２２は、２つの固定磁石２２４によって無通電時に揺動軸２２１が静止位置に戻る方向に付勢されるように構成されており、偏向ミラー２１は、揺動軸２２１が静止位置にあるときに基準位置となるように、揺動軸２２１に取り付けられている。このような構成によれば、上記付勢力を有する揺動モータ２２を用いて、揺動モータ２２の無通電時に偏向ミラー２１を基準位置に戻すことができる。
　（４ｃ）角度センサ２３の一例であるインクリメンタルエンコーダは、偏向ミラー２１の回転位置として、原点位置及び原点位置に対する相対角度を検出するように構成されており、偏向ミラー２１の基準位置を原点位置として検出する。このような構成によれば、偏向ミラー２１は揺動モータ２２の無通電時に基準位置に戻る方向へ付勢されるため、揺動モータ２２の通電開始後のインクリメンタルエンコーダによる原点位置の検出が容易となる。これにより、偏向ミラー２１の推定回転位置の校正に要する時間及び電力をより低減でき、走査可能な状態になるまでに要する時間及び電力をより低減できる。
　（４ｄ）制御部３は、揺動モータ２２への通電開始後に偏向ミラー２１の位置合わせを行う位置合わせ制御と、光ビームの走査を行う走査制御と、を行うように構成されている。位置合わせ制御における偏向ミラー２１の揺動の幅は、走査制御における偏向ミラー２１の揺動の幅よりも小さい。このような構成によれば、偏向ミラー２１の位置合わせの際に偏向ミラー２１の揺動の幅が不要に大きくならず、少ない揺動量で迅速に偏向ミラー２１の位置合わせを行うことができる。
　（４ｅ）位置合わせ制御は、インクリメンタルエンコーダの検出結果を用いずに揺動モータ２２へ印加される電圧の値である電圧値を決定するオープンループ制御である。走査制御は、インクリメンタルエンコーダの検出結果及び処理の目標角度に基づいて当該電圧値を決定するフィードバック制御である。仮に、制御部３が、位置合わせ制御もフィードバック制御で行った場合、偏向ミラー２１の推定回転位置を用いて電圧値を決定することから、図７の（４）に矢印で示す推定回転位置の校正時における推定回転位置の変動によって、決定される電圧値が不安定になる。本実施形態のように、制御部３は、位置合わせ制御をオープンループ制御で行うことにより、位置合わせ制御における電圧値を安定させることができる。また、制御部３は、走査制御をフィードバック制御で行うことで、光ビームの走査を行う際には偏向ミラー２１の回転位置を厳密に制御することができる。
　なお、本実施形態では、光ビームが送信波に相当し、光学窓５が透過窓に相当し、２つの固定磁石２２４が付勢部に相当し、静止位置が所定位置に相当する。
　［５．他の実施形態］
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
　（５ａ）上記実施形態では、揺動モータ２２に備えられた２つの固定磁石２２４によって、偏向ミラー２１が基準位置に戻る方向へ付勢された。しかし、測距処理が終了した場合に偏向ミラー２１を基準位置に戻す構成は、２つの固定磁石２２４により偏向ミラー２１が基準位置に戻るように付勢される構成に限定されない。例えば、制御部３が、測距処理が終了した場合に偏向ミラー２１が基準位置に戻るように、揺動モータ２２へ印加される電圧の値を決定する構成でもよい。また例えば、揺動モータ２２自体は２つの固定磁石２２４を備えず、揺動モータ２２の外部に設置された２つの固定磁石により偏向ミラー２１が基準位置に戻るように付勢される構成でもよい。
　（５ｂ）制御部３は、２つの固定磁石２２４の有無によらず、例えば、測距処理が終了した場合に、位置戻し制御を行うように構成されてもよい。位置戻し制御は、偏向ミラー２１の位置を基準位置に戻すように揺動モータ２２を動かす制御であって、上述したフィードバック制御である。位置戻し制御では、制御部３は、上述した走査制御と同様にして偏向ミラー２１の推定回転位置を算出する。そして、制御部３は、算出された推定回転位置と位置指令値とに基づいて、電圧値を決定する。
　図８の（２）には、図８の（１）に示す終了指令信号により測距処理が終了し、位置戻し制御が行われる場合における、位置指令値の一例を示している。終了指令信号とは、制御部３に対して光ビームの走査を終了するように指令する信号である。終了指令信号は、例えば、車両のイグニッションスイッチがオフにされた場合に、ライダ装置１の外部のＥＣＵから出力される。図８の（２）に示す例は、制御部３が終了指令信号を検出した場合に、所定の区切りまで光ビームの走査を行った後、偏向ミラー２１の回転位置を基準位置まで推移させる位置指令値である。図８の（２）では、終了指令信号が検出された際に行われていた走査期間が終了し、偏向ミラー２１が逆回転して次の走査期間が開始されるときを上記区切りとしている。また、図８の（３）には、偏向ミラー２１の実際の回転位置を示している。図８の（２）及び（３）に示すように、位置戻し制御において、偏向ミラー２１の実際の回転位置は、位置指令値に従い推移し、基準位置に戻される。
　このような構成によれば、測距処理が終了した場合に偏向ミラー２１の回転位置をより確実に基準位置に戻すことができるため、偏向ミラー２１の位置合わせをより確実に行うことができる。
　図８に示す例では、終了指令信号が検出された場合、所定の区切りまで光ビームの走査が行われた後に位置戻し制御が行われるが、所定の区切りに至る前、例えば終了指令信号の検出後直ちに光ビームの走査が終了されて位置戻し制御が行われてもよい。
　（５ｃ）ライダ装置１は、ライダ装置１における異常を検知するように構成された異常検知部を更に備えてもよい。異常検出部は、ライダ装置１における異常を検知した場合に、制御部３に対して、上記終了指令信号を出力してもよい。
　（５ｄ）上記実施形態では、偏向ミラー２１は、２つの固定磁石２２４による磁力によって基準位置に戻る方向へ付勢されるが、偏向ミラー２１を基準位置に戻す付勢力は磁力に限定されない。例えば、バネ等の弾性体を用いて、偏向ミラー２１を弾性体の弾性力によって基準位置に戻すように付勢してもよい。
　（５ｅ）上記実施形態では、筐体４に光学窓５が設けられている。光学窓５は、筐体４において、揺動非干渉位置に設けられる。揺動非干渉位置とは、偏向ミラー２１が揺動駆動された場合に偏向ミラー２１と干渉しない位置である。また、光学窓５は、図９の（Ａ）に示すように、回転干渉位置に設けられてもよい。回転干渉位置とは、筐体において、偏向ミラー２１が揺動軸２２１周りに一回転したと仮定した場合に偏向ミラー２１と干渉する位置である。回転干渉位置には、例えば、偏向ミラー２１の回転軸線Ｓに沿って見た場合において、回転軸線Ｓと光学窓５との最短距離が、偏向ミラー２１における回転軸線Ｓからの最長距離よりも短い位置が含まれる。このような構成によれば、図９の（Ｂ）のような、光学窓５が回転非干渉位置に設けられる構成と比較して、ライダ装置を小型化できる。回転非干渉位置とは、筐体において、偏向ミラー２１が揺動軸２２１周りに一回転したと仮定した場合に偏向ミラー２１と干渉しない位置である。なお、図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、いずれも、ライダ装置を車両に設置した状態で鉛直方向上方から見た概略図である。
　（５ｆ）上記実施形態では、角度センサ２３としてインクリメンタルエンコーダを用いた構成を例示したが、インクリメンタルエンコーダ以外のセンサが用いられてもよい。また、スキャン部２０は、角度センサ２３を備えない構成であってもよい。
　（５ｇ）上記実施形態では、位置合わせ制御は、オープンループ制御であるが、オープンループ制御以外の制御を含んでもよい。また、上記実施形態では、走査制御は、フィードバック制御であるが、フィードバック制御以外の制御を含んでもよい。
　（５ｈ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

Claims (8)

  1. 　送信波を反射するように構成された偏向ミラー（２１）と、
    　所定の走査範囲への前記送信波の走査が行われるように前記偏向ミラーを揺動軸（２２１）周りに揺動駆動するように構成された揺動モータ（２２）と、
    　を備え、
    　前記揺動モータは、前記走査範囲の略中心方向に前記送信波を反射する前記偏向ミラーの回転位置である基準位置から所定の回転角度の範囲内で前記偏向ミラーを揺動させるように構成され、
    　前記偏向ミラーは、前記送信波の走査が繰り返される処理である測距処理が終了した場合に、前記基準位置に戻されるように構成されている、測距装置。
  2. 　請求項１に記載の測距装置であって、
    　前記揺動モータは、前記揺動モータの無通電時に、前記揺動軸を、前記揺動軸の所定の回転位置である所定位置に戻る方向へ付勢するように構成された付勢部（２２４）を備え、
    　前記偏向ミラーは、前記揺動軸が前記所定位置にあるときに前記基準位置となるように、前記揺動軸に取り付けられる、測距装置。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の測距装置であって、
    　前記偏向ミラーの回転位置として、原点位置及び前記原点位置に対する相対角度を検出するように構成されたインクリメンタルエンコーダ（２３）を更に備え、
    　前記インクリメンタルエンコーダは、前記基準位置を前記原点位置として検出するように構成されている、測距装置。
  4. 　請求項３に記載の測距装置であって、
    　前記揺動モータを制御するように構成された制御部（３）を更に備え、
    　前記制御部は、位置合わせ制御及び走査制御を行うように構成され、
    　前記位置合わせ制御は、前記揺動モータへの通電開始後、前記インクリメンタルエンコーダによる前記原点位置の検出結果に基づいて前記偏向ミラーの位置合わせを行うように前記揺動モータを動かす制御であり、
    　前記走査制御は、前記位置合わせを行った後、前記偏向ミラーを前記基準位置から所定の回転角度の範囲内で揺動させて前記送信波の走査を行うように前記揺動モータを動かす制御である、測距装置。
  5. 　請求項４に記載の測距装置であって、
    　前記位置合わせ制御における前記偏向ミラーの揺動の幅は、前記走査制御における前記偏向ミラーの揺動の幅よりも小さい、測距装置。
  6. 　請求項４又は請求項５に記載の測距装置であって、
    　前記制御部は、前記揺動モータへ印加される電圧の値である電圧値を決定するように構成され、
    　前記位置合わせ制御は、前記インクリメンタルエンコーダの検出結果を用いずに前記電圧値を決定するオープンループ制御を含み、
    　前記走査制御は、前記インクリメンタルエンコーダの検出結果及び所定の目標角度に基づいて前記電圧値を決定するフィードバック制御を含む、測距装置。
  7. 　請求項３から請求項６までのいずれか１項に記載の測距装置であって、
    　前記揺動モータへ印加される電圧の値である電圧値を決定し、前記揺動モータを制御するように構成された制御部（３）を更に備え、
    　前記制御部は、前記測距処理が終了した場合に、前記偏向ミラーの位置を前記基準位置に戻すように前記揺動モータを動かす制御である位置戻し制御を行うように構成され、
    　前記位置戻し制御は、前記インクリメンタルエンコーダの検出結果及び所定の目標角度に基づいて前記電圧値を決定するフィードバック制御を含む、測距装置。
  8. 　請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の測距装置であって、
    　前記偏向ミラーを収容するように構成された筐体（４）と、
    　前記筐体に設けられ、前記偏向ミラーにより反射された前記送信波を透過するように構成された透過窓（５）と、
    　を更に備え、
    　前記透過窓は、前記筐体において、前記偏向ミラーが前記揺動軸周りに一回転したと仮定した場合に前記偏向ミラーと干渉する位置に設けられている、測距装置。
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