WO2021220862A1 - 測距装置 - Google Patents

測距装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021220862A1
WO2021220862A1 PCT/JP2021/015844 JP2021015844W WO2021220862A1 WO 2021220862 A1 WO2021220862 A1 WO 2021220862A1 JP 2021015844 W JP2021015844 W JP 2021015844W WO 2021220862 A1 WO2021220862 A1 WO 2021220862A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
floodlight
distance measuring
laser
measuring device
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/015844
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊平 鈴木
貴洋 加戸
Original Assignee
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 filed Critical ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Priority to EP21797470.8A priority Critical patent/EP4145170A4/en
Priority to US17/996,558 priority patent/US20230204732A1/en
Publication of WO2021220862A1 publication Critical patent/WO2021220862A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning

Definitions

  • This disclosure relates to a distance measuring device.
  • the optical configuration is miniaturized by using a common MEMS mirror in the light projecting system and the light receiving system.
  • the MEMS mirror since the MEMS mirror has a small deflection angle and the amount of received light cannot be increased, the distance measurement range is narrowed and it becomes difficult to distinguish it from noise light, so that there is a problem that the distance measurement accuracy is lowered. Further, a MEMS mirror capable of scanning a laser beam in a two-dimensional direction has a small runout angle and is expensive, so that it is difficult to adopt it in terms of cost.
  • optical mirrors such as polygon mirrors can increase the runout angle, but it is difficult to reduce the size, and there remains concern about in-vehicle reliability.
  • the present disclosure provides a distance measuring device that can be miniaturized and can expand the distance measurement range while satisfying the safety standards of laser light.
  • a light projecting unit that emits light in a two-dimensional manner and a light projecting unit are used.
  • a light receiving unit having a plurality of light receiving elements arranged in a two-dimensional direction, Provided is a distance measuring device including a control unit that controls whether or not light reception is performed by the plurality of light receiving elements.
  • the light projecting unit may emit linear light extending in the first direction and scan the linear light in the second direction.
  • the plurality of light receiving elements are arranged in the first direction and the second direction.
  • the control unit may sequentially switch a plurality of light receiving elements arranged in the first direction and the second direction to receive light.
  • the light projecting unit A light source that emits laser light and An optical system that allows the laser beam to pass through, It may have a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror that controls the traveling direction of the laser beam that has passed through the optical system.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • the MEMS mirror may control the traveling direction of the laser beam that has passed through the optical system in a one-dimensional direction.
  • the light projecting unit may have a light direction changing member that changes the direction of the laser beam reflected by the MEMS mirror.
  • the direction of the laser light after being reflected by the light direction changing member may be parallel to the laser light emitted from the light source unit.
  • the light projecting unit has a plurality of light source units arranged in a two-dimensional direction, and has a plurality of light source units. Each of the plurality of light source units may be able to individually switch whether or not to emit laser light.
  • the control unit may individually control the lighting or extinguishing of the plurality of light source units at predetermined periods.
  • the light projecting unit has a first floodlight and a second floodlight that are arranged apart from each other along a predetermined direction.
  • Each of the first floodlight and the second floodlight may emit linear light extending in the first direction and scan the linear light in the second direction.
  • the light receiving unit may be arranged at a position substantially equal to each of the first floodlight and the second floodlight.
  • Each of the first floodlight and the second floodlight A light source that emits laser light and An optical system that allows the laser beam to pass through, It may have a MEMS mirror that controls the traveling direction of the laser beam that has passed through the optical system.
  • the angle between the direction toward the first floodlight and the direction toward the second floodlight at a position of 100 mm along the center line of the line segment connecting the two MEMS mirrors may be 100 mrad or more.
  • Each of the first floodlight and the second floodlight may have an optical direction changing member that changes the direction of the laser beam reflected by the MEMS mirror.
  • the light direction changing member may be a reflection mirror having a reflection surface having a fixed inclination angle.
  • Each of the first floodlight and the second floodlight has a plurality of light source units arranged in a two-dimensional direction.
  • Each of the plurality of light source units may be able to individually switch whether or not to emit laser light.
  • the light source unit has a plurality of laser light sources arranged in one direction, and has a plurality of laser light sources.
  • the MEMS mirror may scan the laser light emitted from the plurality of laser light sources in a direction different from the arrangement direction of the plurality of laser light sources.
  • the beam shape of the laser light emitted from the laser light source is elliptical.
  • the MEMS mirror may be rotated about a rotation axis extending along the minor axis direction of the ellipse.
  • the light emitted from the light projecting unit receives the reflected light reflected by the object, and the light receiving unit receives the reflected light.
  • the distance to the object is measured by the time difference between the time when the light projecting unit emits light and the time when the light emitted from the light projecting unit is reflected by the object and received by the light receiving unit.
  • a distance measuring unit may be provided.
  • the figure which shows the example which the minor axis direction of the beam spot of a laser beam is substantially parallel to the rotation axis of a MEMS mirror.
  • the waveform diagram which shows an example of the emission timing of the laser beam emitted from two light emitting parts.
  • the cross-sectional view which shows an example of the cross-sectional structure of a light projecting part.
  • the ranging device will be described with reference to the drawings.
  • the main components of the distance measuring device will be mainly described, but the range measuring device may have components and functions not shown or described.
  • the following description does not exclude components or functions not shown or described.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a main part of the distance measuring device 1 according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a distance measuring device 1 according to the first embodiment.
  • the distance measuring device 1 includes a light emitting unit 2, a light receiving unit 3, and a control unit 4.
  • the light emitting unit 2, the light receiving unit 3, and the control unit 4 may be mounted or stored on one board or housing, or may be mounted or stored on separate boards or housings. good. More specifically, for example, the substrate or housing including the light emitting unit 2 and the light receiving unit 3 and the substrate or housing including the control unit 4 may be provided separately.
  • the light projecting unit 2 emits light in a two-dimensional manner.
  • the emitted light is, for example, coherent light having the same phase and frequency, that is, laser light.
  • a plurality of light projecting units 2 are provided. 1 and 2 show an example in which two floodlights 2 (first floodlight LD1 and second floodlight LD2) are provided at intervals along the X direction.
  • the internal configurations of the two light projecting units 2 are the same.
  • the light projecting unit 2 includes a light source unit 5, a light projecting optical system 6, and a MEMS mirror 7.
  • the light source unit 5 emits laser light.
  • the laser light source of each channel can individually control the timing of light emission and extinguishing.
  • the laser light source of each channel is arranged in one direction, and the light trail of the laser light emitted from the laser light source of each channel becomes linear light 5a and 5b.
  • the directions of the linear lights 5a and 5b are the X direction will be described.
  • the projection optical system 6 is composed of one or a plurality of lenses that shape the laser beam emitted from the light source unit 5 into a desired spreading angle.
  • the laser beam formed by the projection optical system 6 is incident on the MEMS mirror 7.
  • the MEMS mirror 7 scans the laser beam in the one-dimensional direction.
  • the light projecting unit 2 can emit the laser light in a two-dimensional manner. Since the light projecting unit 2 according to the present embodiment can emit light in a two-dimensional manner without using an expensive MEMS mirror 7 that scans the laser light in the two-dimensional direction, the cost of the light projecting unit 2 can be reduced.
  • the MEMS mirror 7 has a rotation axis extending in a predetermined direction, and by rotating the mirror surface around the rotation axis, linear light emitted from the light source unit 5 is emitted in a one-dimensional direction (for example, the Z direction in FIG. 1). ) To scan.
  • the light receiving unit 3 has a light receiving optical system 8 and a plurality of light receiving elements 9 arranged in a two-dimensional direction.
  • the light receiving optical system 8 passes the reflected light generated by the laser light emitted from the light projecting unit 2 reflected by the object 10.
  • the reflected light that has passed through the light receiving optical system 8 is incident on the light receiving unit 3.
  • the light receiving unit 3 may be, for example, a SPAD (Single Photon Avalanche Diode).
  • SPAD Single Photon Avalanche Diode
  • the avalanche diode is operated in the Geiger mode in which the gain becomes infinite, and even weak light can be detected.
  • the light receiving unit 3 may be an image sensor.
  • the image sensor may be a CMOS (Complimentary Metal-Oxide Sensor) sensor or a CCD (Charge Coupled Device) sensor.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Sensor
  • CCD Charge Coupled Device
  • the control unit 4 shown in FIG. 2 controls whether or not the plurality of light receiving elements 9 receive light. For example, when a plurality of light receiving elements 9 are arranged in the first direction (X direction) and the second direction (Z direction) as shown in FIG. 1, the control unit 4 is arranged in a plurality of second directions.
  • the light receiving element row is sequentially switched to receive light. For example, the control unit 4 sequentially switches each light receiving element row from the negative side to the positive side in the Z direction of FIG. 1 to receive the reflected light. In FIG. 1, a row of light receiving elements that receive light is shown by a thick line.
  • control unit 4 controls the emission timing of the laser light emitted from the light emitting unit 2 and the scanning timing of the MEMS mirror 7. As shown in FIG. 1, the control unit 4 controls the emission timing of the laser light emitted from the plurality of laser light sources, so that the emission direction of the laser light emitted from the light projecting unit 2 is along the X direction. It can be controlled and can generate linear light extending in the X direction. Further, the control unit 4 can scan the linear light in the Z direction by controlling the scanning timing of the MEMS mirror 7. Further, the control unit 4 can receive the reflected light by sequentially switching the plurality of light receiving element rows arranged in the X direction or the Z direction by controlling the light receiving timings of the plurality of light receiving elements 9.
  • the distance measuring device 1 includes a driving unit 11 and a distance measuring unit 12.
  • the drive unit 11 drives the light source unit 5 under the control of the control unit 4.
  • the drive unit 11 supplies a power supply voltage to the laser light source to emit light, and causes the laser light source to emit light. Further, the drive unit 11 stops the supply of the power supply voltage to the laser light source to be turned off.
  • the distance measuring unit 12 measures the distance to the object 10 and generates a distance image based on the light receiving result of the light receiving unit 3. That is, the distance measuring unit 12 is the distance to the object 10 based on the time difference between the timing when the light emitting unit 2 emits the laser light and the timing when the light receiving unit 3 receives the reflected light corresponding to the laser light. To measure. Further, the distance measuring unit 12 generates a distance image in which the color and the degree of shading are changed according to the distance to the object 10.
  • the distance measuring unit 12 measures the distance to the object 10 based on the image data processed by the image processing unit. You may.
  • the linear lights 5a and 5b emitted from the two light projecting units 2 partially overlap each other.
  • the light intensity of the laser light becomes high, so that the distance can be measured up to a long distance.
  • the reason why the light intensity is increased only in a part of the region is to meet the safety standards of laser light.
  • Laser light safety standards vary from country to country or region and stipulate restrictions on the wavelength, light intensity, continuous irradiation time, etc. of the laser light.
  • two light projecting units 2 irradiate pulsed laser light at predetermined intervals so that the laser light safety standard is satisfied with respect to the pulse width of the laser light, that is, the continuous irradiation time and the like.
  • the light intensity of each laser light pulse also meets the safety standards for laser light.
  • the laser light pulses satisfying the safety standard of the laser light are emitted from the two light projecting units 2, the linear laser light emitted from the two light projecting units 2 overlap in a part of the region. By doing so, the laser beam intensity in the overlapping region is increased. The higher the intensity of the laser beam, the easier it is to distinguish it from noise light, and it is possible to measure the distance to an object 10 located farther away with a high discrimination rate.
  • FIG. 3 is a perspective view of the light emitting unit 2 and the light receiving unit 3.
  • FIG. 4A is a top view of the light projecting unit 2 and the light receiving unit 3
  • FIG. 4B shows the light projecting unit 2 and the light receiving unit 3 from the positive side (right side in FIG. 4A) to the negative side (left side in FIG. 4A) in the X direction. It is a side view as seen.
  • the two light projecting portions 2 are arranged at intervals along the X direction.
  • the light receiving unit 3 is arranged at positions substantially equidistant from the two light emitting units 2. More specifically, the light receiving unit 3 is arranged along the center line extending in the Y direction through the midpoint of the distance between the two light emitting units 2 in the X direction.
  • the light receiving unit 3 does not necessarily have to be arranged on the center line described above, but it is desirable that the light receiving unit 3 is arranged at a position equidistant from the two light emitting units 2.
  • the light projecting unit 2 may have a folded mirror (light direction changing member) 13 that changes the traveling direction of the laser beam reflected by the MEMS mirror 7.
  • the folded mirror 13 is provided to allow the laser beam reflected by the MEMS mirror 7 to travel in the direction of the object 10.
  • the mirror surface of the folded mirror 13 is fixed, and the light incident on the mirror surface is reflected in a direction corresponding to the incident direction with respect to the normal direction of the mirror surface.
  • the light source unit 5 is arranged on the first substrate 31, the MEMS mirror 7 is arranged on the second substrate 32, and the light receiving unit 3 is arranged on the third substrate 33. ..
  • the front panel 14 of the distance measuring device 1 has a first opening 14a for emitting laser light from the light projecting unit 2 and a light receiving unit 3 for receiving the reflected light from the object 10.
  • a second opening 14b for receiving light is provided.
  • the light projecting unit 2 and the light receiving unit 3 may be housed in a common housing as an integrated module.
  • the linear laser beam emitted from the light source unit 5 in the X direction is scanned in one direction by the MEMS mirror 7, and the light traveling direction is switched by the folded mirror 13 to project the light. It is ejected from the part 2.
  • the reflected light generated by reflecting the laser light on the object 10 travels in the Y direction and is received by the light receiving unit 3.
  • the beam shape of the laser beam emitted from the light source unit 5 is not a circular shape but an elliptical shape. Therefore, depending on the direction in which the MEMS mirror 7 is rotated, the projected area of the laser beam on the MEMS mirror 7 becomes small, the reflected light intensity decreases, and the object identification rate at a distance may decrease. ..
  • FIG. 5 shows an example in which the minor axis direction of the beam spot bs of the laser beam incident on the MEMS mirror 7 from the light source unit 5 is substantially parallel to the rotation axis j1 of the MEMS mirror 7.
  • the MEMS mirror 7 is rotated around the rotation axis j1
  • the projected area of the laser beam on the MEMS mirror 7 becomes smaller and the reflected light intensity decreases as shown in the figure.
  • a method of rotating the direction of the beam shape of the laser beam emitted from the light source unit 5 by 90 degrees or rotating the rotation axis j1 of the MEMS mirror 7 by 90 degrees is conceivable. Be done.
  • the rotation direction of the light source unit 5 in order to match the direction with the light receiving element array, the rotation direction of the light source unit 5 must be used in the direction in which a plurality of laser channels are arranged in the X-axis direction.
  • the rotation axis j1 since it is necessary to scan the laser beam in the Z direction, the rotation axis j1 has to be the X axis. That is, the light source unit 5 or the MEMS mirror 7 cannot be rotated so as to form a horizontally long beam on the surface of the MEMS mirror 7.
  • the MEMS mirror 7 can be brought as close to the light source unit 5 as possible and the laser beam can be directed to the MEMS mirror 7. It is desirable to make it vertically incident as much as possible.
  • the MEMS mirror 7 Since the MEMS mirror 7 is formed by microfabrication, it is difficult to increase the area of the mirror surface capable of reflecting light. Further, since the laser beam has a spreading angle, the size of the laser beam increases according to the distance. Therefore, if the MEMS mirror 7 is arranged at a position away from the light source unit 5, the light components that cannot be reflected by the MEMS mirror 7 increase, and the light utilization efficiency decreases. Therefore, it is desirable to arrange the MEMS mirror 7 as close as possible to the light source unit 5. Similarly, by increasing the projected area of the laser beam onto the MEMS mirror 7 as large as possible, the light component reflected by the MEMS mirror 7 increases, which causes the laser beam to be as perpendicular to the MEMS mirror 7 as possible. It is desirable to make it incident.
  • FIG. 6 is a diagram showing the traveling direction of the laser beam in the light projecting unit 2.
  • the laser beam travels in an inverted Z shape in a zigzag manner. More specifically, the optical path of the laser beam emitted from the light source unit 5 is changed by the MEMS mirror 7, and then changed again by the folding mirror 13.
  • the laser beam can be emitted from the light projecting unit 2 in the same direction (Y direction) as the direction of the laser light emitted from the light source unit 5.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the positional relationship between the light emitting unit 2 and the light receiving unit 3.
  • the distance between the two light projecting portions 2 in the X direction is, for example, about 88 mm.
  • the light receiving unit 3 is arranged on the center line of the line segment connecting the two light emitting units 2.
  • the angle between the two light projecting units 2 at a position 100 mm in front of the MEMS mirror 7 which is the scanning center is 100 mrad or more
  • the distance between the two light projecting units 2 is set to 88 mm
  • the angle formed by the two light projecting units 2 at a position 100 mm in front of the MEMS mirror 7 is set to 100 mrad or more.
  • the laser light emission timing also complies with the following 1) and 2) specified in the laser light safety standards.
  • laser light is emitted from the two light projecting units 2 at the injection timing as shown in FIGS. 8 and 9.
  • FIG. 8 is a waveform diagram showing an example of the emission timing of the laser light emitted from the two light projecting units 2.
  • the two floodlights 2 may be referred to as a first floodlight LD1 and a second floodlight LD2.
  • the laser light emission timing of ch4 of one floodlight unit 2 (first floodlight LD1) and the laser light emission timing of ch1 of the other floodlight unit 2 (second floodlight LD2) are the same.
  • the laser light of ch4 of the first floodlight LD1 and the laser beam of ch1 of the second floodlight LD2 are emitted every 9 ⁇ s (time t1, t4, t7, t10).
  • the laser beam of ch4 of the first floodlight LD1 and the laser beam of ch1 of the second floodlight LD2 are emitted into overlapping regions.
  • the laser beam emission timings of the other channels are shifted by 3 ⁇ s.
  • the laser beam of ch1 of the first floodlight LD1 is emitted at time t2
  • the laser beam of ch2 of the first floodlight LD1 is emitted at time t3 3 ⁇ s later
  • the laser beam of ch2 of the first floodlight LD1 is emitted at time t5 6 ⁇ s later.
  • the laser beam of ch3 is emitted.
  • the laser light of ch2 of the second floodlight LD2 is emitted at time t6, and the laser light of ch3 of the second floodlight LD2 is emitted at time t8 6 ⁇ s later, and the second laser beam of ch3 of the second floodlight LD2 is emitted at time t9 3 ⁇ s later.
  • the laser beam of ch4 of the floodlight LD2 is emitted.
  • the laser beam of the channel other than ch4 of the first floodlight LD1 and the laser beam of the channel other than ch1 of the second floodlight LD2 are emitted to the region where the two linear lights do not overlap.
  • each laser beam of ch4 of the first floodlight LD1 and ch1 of the second floodlight LD2 has a larger number of irradiations than the laser beam of another channel.
  • each laser beam of ch4 of the first floodlight LD1 and ch1 of the second floodlight LD2 is emitted into a region where the two linear lights 5a and 5b overlap. Therefore, by increasing the number of times the laser beam is irradiated in this region, the light intensity of the laser beam can be increased, the S / N ratio can be improved, and the detectable distance can be extended.
  • FIG. 9 is a figure showing the order in which a plurality of laser light sources in the light source unit 5 emit light numerically.
  • the four circles on the right side of FIG. 9 show the four beam spots bs constituting the linear light 5a generated by the laser beams of ch1 to ch4 of the first floodlight LD1. Further, the four circles on the left side of FIG. 9 indicate the four beam spots bs constituting the linear light 5b generated by the laser light of ch1 to ch4 of the second floodlight LD2.
  • the two linear lights are emitted at the same position in the Z direction, but in FIG. 9, they are shown shifted in the Z direction for convenience.
  • FIG. 9 shows the emission positions of the 1st to 12th laser beams numerically. This injection order is an example, and various modifications can be considered.
  • the laser light (ch4 of the first floodlight LD1 and ch1 of the second floodlight LD2) emitted into the region where the linear lights 5a and 5b overlap each other has a higher emission frequency than the laser light of other channels. Is high.
  • the laser light emitted into the region where the linear lights 5a and 5b do not overlap with each other is emitted in sequence.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a case where the average light intensity of each channel of the laser light projected from the light projecting unit 2 is equal.
  • light is emitted from the light projecting unit 2 in a two-dimensional manner, but by increasing the frequency of emitting laser light only in a part of the region, the average light intensity is made higher than that in the other regions. be able to.
  • a laser beam having a high light intensity is irradiated to a part of the range where the distance can be measured, so that the distance can be measured up to a long distance.
  • the laser beam emitted from the laser light sources of a plurality of channels arranged in one direction is scanned by the MEMS mirror 7 capable of light scanning in the one-dimensional direction, so that the light projecting unit 2 Laser light can be emitted in a two-dimensional manner.
  • the cost of the light projecting unit 2 can be reduced.
  • the light receiving unit 3 having the plurality of light receiving elements 9 arranged in the two-dimensional direction receives the reflected light from the object 10, and receives the reflected light from the plurality of light receiving elements 9. Since the light receiving element 9 is controlled by the control unit 4, it is not necessary to provide a MEMS mirror 7 on the light receiving side, and there is no problem of a decrease in the amount of light received by using the MEMS mirror 7 having a small mirror area. Further, in the present embodiment, since the light receiving element 9 that receives the reflected light is electrically switched among the plurality of light receiving elements 9, the light receiving element 9 is faster than the light receiving element 9 is optically switched by the MEMS mirror 7. Can be switched.
  • the two light emitting units 2 and the light receiving unit 3 are arranged in accordance with the safety standard of the laser light, and the linear lights 5a and 5b emitted from the two light emitting units 2 are arranged with each other.
  • the light intensity of the laser beam can be increased, and the distance can be measured farther while satisfying the safety standard of the laser beam.
  • the light intensity is further increased while satisfying the safety standard of the laser light.
  • Laser light can be emitted from each laser light source at an injection timing that can increase the amount of laser light.
  • a laser light source that emits laser light into a region where linear lights 5a and 5b overlap each other increases the number of times the laser light is emitted as compared with other laser light sources, so that the light intensity can be increased and the light intensity can be increased up to a long distance. Distance measurement becomes possible.
  • the configuration of the light projecting unit 2 is different from that in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a main part of the distance measuring device 1a according to the second embodiment.
  • the ranging device 1a according to the second embodiment includes a light projecting unit 2a in which a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 15 is arranged in a two-dimensional manner. It is different from the ranging device 1 according to the first embodiment.
  • the configuration other than the light projecting unit 2a is the same as that of the distance measuring device 1 shown in FIGS. 1 and 2. However, since the light projecting unit 2a has a plurality of VCSELs 15, the control method by the control unit 4 and the drive method by the drive unit 11 are also different from those in FIG.
  • the distance measuring device 1a of FIG. 11 includes two light emitting units 2a arranged apart from each other in the X direction, and each light projecting unit 2a has a plurality of VCSELs 15 arranged in a two-dimensional manner.
  • the control unit 4 can individually control whether or not each of the plurality of VCSELs 15 is made to emit light.
  • the control unit 4 causes a plurality of VCSELs 15 arranged in the X direction and the Z direction in each light projecting unit 2a to emit light for each channel, and a plurality of light receiving elements in the light receiving unit 3 according to the light emission timing and the channel. 9 may be driven for each channel to receive the reflected light.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional structure of the light projecting unit 2.
  • the light projecting unit 2 of FIG. 12 includes a plurality of VCSELs. As shown in FIG. 12, the light emitting unit 2 has the light emitting chip 21 bonded to the first substrate 22 by a bump 23.
  • the light emitting chip 21 includes a second substrate 24, a laminated film 25, a light emitting element 26 arranged in a part of the laminated film 25, an anode electrode 27, and a cathode electrode 28. Further, a connection pad 29 is provided on the surface of the first substrate 22.
  • a plurality of light emitting elements 26, an anode electrode 27, a cathode electrode 28, and a connection pad 29 are provided.
  • the laminated film 25 includes a plurality of layers laminated on the surface S1 of the second substrate 24. Examples of these layers are an n-type semiconductor layer, an active layer, a p-type semiconductor layer, a light reflecting layer, an insulating layer having a light emission window, and the like.
  • the laminated film 25 includes a plurality of mesa portions 30 protruding in the ⁇ X direction. A part of these mesa portions 30 is a plurality of light emitting elements 26.
  • the plurality of light emitting elements 26 form a part of the laminated film 25 and are provided on the surface S1 side of the substrate 24.
  • Each light emitting element 26 of the present embodiment has a VCSEL structure and emits light in the + X direction. As shown in FIG. 12, the light emitted from each light emitting element 26 is transmitted from the front surface S1 to the back surface S2 in the second substrate 24, and is emitted from the second substrate 24.
  • the anode electrode 27 is formed on the lower surface of the light emitting element 26.
  • the cathode electrode 28 is formed on the lower surface of the mesa portion 30, and extends to the lower surface of the laminated film 25 between the mesas portions 30.
  • Each light emitting element 26 emits light when a current flows between its anode electrode 27 and the corresponding cathode electrode 28.
  • the light emitting chip 21 is arranged on the first substrate 22 via the bump 23, and is electrically connected to the first substrate 22 by the bump 23.
  • the bump 23 is joined to the connection pad 29 on the first substrate 22, and the mesa portion 30 is arranged on the connection pad 29 via the bump 23.
  • Each mesa portion 30 is arranged on the bump 23 via the anode electrode 27 or the cathode electrode 28.
  • the substrate 22 is a semiconductor substrate such as a Si (silicon) substrate.
  • the entire light projecting unit 2 can be made into a chip, and the MEMS mirror 7 and the folded mirror 13 can be formed. It becomes unnecessary, and the optical structure of the light projecting unit 2 becomes simple.
  • the control unit 4 can individually control whether or not to emit light of a plurality of VCSELs arranged in the two-dimensional direction in the light projecting unit 2, and the light projecting unit 2 emits linear light similar to that of the first embodiment. Can be ejected. Therefore, the linear lights 5a and 5b emitted from the two light projecting units 2 can be partially overlapped with each other, and the light intensity of the laser light can be improved in the overlapped region. Similarly, it is possible to measure the distance of a distant object 10.
  • the emission of linear light in the light emitting unit 2 is optically controlled, but in the second embodiment, both the light emitting unit 2 and the light receiving unit 3 are electrically controlled. Since the laser light emission control in the two-dimensional direction and the light reception control of the reflected light from the two-dimensional direction are performed, the scanning direction and the light receiving position of the laser light can be quickly switched.
  • the present technology can have the following configurations.
  • a light projecting unit that emits light in a two-dimensional manner,
  • a light receiving unit having a plurality of light receiving elements arranged in a two-dimensional direction,
  • a distance measuring device including a control unit that controls whether or not light reception is performed by the plurality of light receiving elements.
  • the distance measuring device according to (1) wherein the light projecting unit emits linear light extending in the first direction and scans the linear light in the second direction.
  • the plurality of light receiving elements are arranged in the first direction and the second direction.
  • the distance measuring device according to (2), wherein the control unit sequentially switches a plurality of light receiving elements arranged in the first direction and the second direction to receive light.
  • the light projecting unit is A light source that emits laser light and An optical system that allows the laser beam to pass through,
  • the ranging device according to any one of (1) to (3), further comprising a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror that controls the traveling direction of the laser beam that has passed through the optical system.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • the distance measuring device (4), wherein the MEMS mirror controls the traveling direction of the laser beam passing through the optical system in a one-dimensional direction.
  • the light projecting unit includes a light direction changing member that changes the direction of the laser beam reflected by the MEMS mirror.
  • the distance measuring device has a plurality of light source units arranged in a two-dimensional direction, and has a plurality of light source units.
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (3), wherein each of the plurality of light source units can individually switch whether or not to emit laser light.
  • the control unit individually controls lighting or extinguishing of the plurality of light source units at predetermined periods.
  • the floodlight unit has a first floodlight and a second floodlight that are arranged apart from each other along a predetermined direction.
  • Each of the first floodlight and the second floodlight emits linear light extending in the first direction and scans the linear light in the second direction, any of (1) to (3).
  • the ranging device according to paragraph 1. (11) In the first floodlight and the second floodlight, a part of linear light extending from the first floodlight in the first direction and linear light extending from the second floodlight in the second direction overlap.
  • Each of the first floodlight and the second floodlight A light source that emits laser light and An optical system that allows the laser beam to pass through,
  • the ranging device according to any one of (10) to (12), further comprising a MEMS mirror for controlling the traveling direction of the laser beam passing through the optical system.
  • the angle between the direction toward the first floodlight and the direction toward the second floodlight at a position of 100 mm along the center line of the line segment connecting the two MEMS mirrors is 100 mrad or more.
  • Each of the first floodlight and the second floodlight has a plurality of light source units arranged in a two-dimensional direction.
  • the distance measuring device according to any one of (10) to (13), wherein each of the plurality of light source units can individually switch whether or not to emit laser light.
  • the light source unit has a plurality of laser light sources arranged in one direction.
  • the MEMS mirror scans the laser beams emitted from the plurality of laser light sources in a direction different from the arrangement direction of the plurality of laser beams, according to (4), (5), (14) or (15). The distance measuring device described.
  • the beam shape of the laser light emitted from the laser light source is elliptical.
  • the light emitted from the light projecting unit receives the reflected light reflected by the object, and the light receiving unit receives the reflected light.
  • the distance to the object is measured by the time difference between the time when the light projecting unit emits light and the time when the light emitted from the light projecting unit is reflected by the object and received by the light receiving unit.
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (19), comprising a distance measuring unit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

［課題］小型化が可能で、かつレーザ光の安全基準を満たしつつ、距離計測範囲を広げることができる。 ［解決手段］測距装置は、二次元状に光を射出する投光部と、二次元方向に配置された複数の受光素子を有する受光部と、前記複数の受光素子で受光を行うか否かを制御する制御部と、を備える。

Description

測距装置
　本開示は、測距装置に関する。
　自動運転や顔認証、デプス情報検出などのために、レーザ光を用いて非接触で距離計測を行う技術（例えば、ＬｉＤＡＲ：Light Detection And Ranging）が注目されている。距離計測を行うには、できるだけ広範囲の光を受光できるのが望ましい。このため、受光系に反射ミラーを設けて、広い範囲の光を受光できるようにするＴｏＦ（Time of Flight）センサが開発されている。
　最近は、スマートフォンなどでも、顔認証やデプス情報検出等を目的としてＴｏＦセンサを用いて距離計測を行う例が増えている。スマートフォンなどの携帯機器では、実装面積が限られていることから、ＴｏＦセンサをできるだけ小型化する必要がある。
　例えば、特許文献１に開示された装置では、投光系と受光系で共通のＭＥＭＳミラーを用いることで、光学構成を小型化している。
特開２０１５－２１００９８号公報
　しかしながら、ＭＥＭＳミラーは振れ角が小さく、受光量を増やせないことから、距離計測範囲が狭くなる上に、ノイズ光との識別ができにくくなることから、距離計測精度が低下するという問題がある。また、二次元方向にレーザ光をスキャンさせることができるＭＥＭＳミラーは、振れ角が小さい上に高価であり、コスト的に採用が難しい。
　ＭＥＭＳミラーに入射されるレーザ光の光強度を高くすることも考えられるが、レーザ光の安全基準を満たさなくなるおそれがある。
　一方、ポリゴンミラー等の光学ミラーは、振れ角を大きくできるが、小型化するのが困難であり、車載信頼性についても懸念が残る。
　そこで、本開示では、小型化が可能で、かつレーザ光の安全基準を満たしつつ、距離計測範囲を広げることが可能な測距装置を提供するものである。
　上記の課題を解決するために、本開示によれば、二次元状に光を射出する投光部と、
　二次元方向に配置された複数の受光素子を有する受光部と、
　前記複数の受光素子で受光を行うか否かを制御する制御部と、を備える、測距装置が提供される。
　前記投光部は、第１方向に延びる線状光を射出するとともに、前記線状光を第２方向に走査させてもよい。
　前記複数の受光素子は、前記第１方向及び前記第２方向に配置されており、
　前記制御部は、前記第１方向、及び第２方向に配置された複数の受光素子を順次に切り替えて受光させてもよい。
　前記投光部は、
　レーザ光を射出する光源部と、
　前記レーザ光を通過させる光学系と、
　前記光学系を通過したレーザ光の進行方向を制御するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーと、を有してもよい。
　前記ＭＥＭＳミラーは、前記光学系を通過したレーザ光の進行方向を１次元方向に制御してもよい。
　前記投光部は、前記ＭＥＭＳミラーで反射されたレーザ光の向きを変更する光方向変更部材を有してもよい。
　前記光方向変更部材で反射後のレーザ光の向きは、前記光源部から発せられたレーザ光と平行であってもよい。
　前記投光部は、二次元方向に配置された複数の光源部を有し、
　前記複数の光源部のそれぞれは、レーザ光を射出するか否かを個別に切り替え可能であってもよい。
　前記制御部は、所定期間ごとに前記複数の光源部の点灯又は消灯を個別に制御してもよい。
　前記投光部は、所定方向に沿って離隔して配置される第１投光器及び第２投光器を有し、
　前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、前記第１方向に延びる線状光を射出するとともに、前記線状光を前記第２方向に走査させてもよい。
　前記第１投光器及び前記第２投光器は、前記第１投光器から前記第１方向に延びる線状光と、前記第２投光器から前記第１方向に延びる線状光との一部が重なるように、前記所定方向に離隔して配置されてもよい。
　前記受光部は、前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれから略等しい距離の位置に配置されてもよい。
　前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、
　レーザ光を射出する光源部と、
　前記レーザ光を通過させる光学系と、
　前記光学系を通過したレーザ光の進行方向を制御するＭＥＭＳミラーと、を有してもよい。
　２つの前記ＭＥＭＳミラーを結ぶ線分の中心線に沿って１００ｍｍの位置での前記第１投光器に向かう方向と前記第２投光器に向かう方向との為す角度は、１００ｍｒａｄ以上であってもよい。
　前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、前記ＭＥＭＳミラーで反射されたレーザ光の向きを変更する光方向変更部材を有してもよい。
　前記光方向変更部材は、傾斜角度が固定の反射面を有する反射ミラーであってもよい。
　前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、二次元方向に配置された複数の光源部を有し、
　前記複数の光源部のそれぞれは、レーザ光を射出するか否かを個別に切り替え可能であってもよい。
　前記光源部は、一方向に配置された複数のレーザ光源を有し、
　前記ＭＥＭＳミラーは、前記複数のレーザ光源から射出されたレーザ光を、前記複数のレーザ光の配置方向とは異なる方向に走査させてもよい。
　前記レーザ光源から射出されるレーザ光のビーム形状は、楕円形であり、
　前記ＭＥＭＳミラーは、前記楕円形の短軸方向に沿って延びる回転軸周りに回転されてもよい。
　前記投光部から射出された光が対象物で反射された反射光を前記受光部で受光し、
　前記投光部が光を射出した時刻と、前記投光部から射出された光が対象物で反射されて前記受光部で受光される時刻と、の時間差により、前記対象物までの距離を計測する距離計測部を備えてもよい。
第１の実施形態による測距装置の要部の構成を示す図。 第１の実施形態による測距装置の概略構成を示すブロック図。 投光部及び受光部の斜視図。 投光部及び受光部の上面図。 投光部及び受光部をＸ方向の正側から負側を見た側面図。 レーザ光のビームスポットの短軸方向がＭＥＭＳミラーの回転軸に略平行な例を示す図。 投光部内のレーザ光の進行方向を示す図。 投光部と受光部の位置関係を説明する図。 ２つの投光部から射出されるレーザ光の射出タイミングの一例を示す波形図。 光源部内の複数のレーザ光源が発光する順序を数字で表した図。 投光部から投光されるレーザ光の各チャネルの平均光強度が等しい場合を模式的に示す図。 第２の実施形態による測距装置の要部を示す図。 投光部の断面構造の一例を示す断面図。
　以下、図面を参照して、測距装置の実施形態について説明する。以下では、測距装置の主要な構成部分を中心に説明するが、測距装置には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
　（第１の実施形態）
　図１は第１の実施形態による測距装置１の要部の構成を示す図、図２は第１の実施形態による測距装置１の概略構成を示すブロック図である。
　図１及び図２に示すように、第１の実施形態による測距装置１は、投光部２と、受光部３と、制御部４とを備えている。測距装置１は、投光部２と、受光部３と、制御部４を一つの基板又は筐体に実装又は収納してもよいし、別々の基板又は筐体に実装又は収納してもよい。より具体的には、例えば、投光部２と受光部３を含む基板又は筐体と、制御部４を含む基板又は筐体を別個に設けてもよい。
　投光部２は、二次元状に光を射出する。射出する光は、例えば、位相及び周波数が揃ったコヒーレント光、すなわちレーザ光である。投光部２は、例えば複数設けられている。図１及び図２では、Ｘ方向に沿って間隔を置いて２つの投光部２（第１投光器ＬＤ１と第２投光器ＬＤ２）を設ける例を示している。２つの投光部２の内部構成は同じである。
　投光部２は、光源部５と、投光光学系６と、ＭＥＭＳミラー７とを有する。光源部５は、レーザ光を射出する。本実施形態では、光源部５が複数チャネルのレーザ光源を有する例を説明する。各チャネルのレーザ光源は、発光及び消灯のタイミングを個別に制御することができる。各チャネルのレーザ光源は、一方向に配置されており、各チャネルのレーザ光源から射出されたレーザ光の光跡は、線状光５ａ、５ｂになる。本実施形態では、線状光５ａ、５ｂの方向がＸ方向である例を説明する。
　投光光学系６は、光源部５から射出されたレーザ光を所望の広がり角に成形する一つ又は複数のレンズで構成されている。投光光学系６で成形されたレーザ光は、ＭＥＭＳミラー７に入射される。
　ＭＥＭＳミラー７は、一次元方向にレーザ光を走査する。光源部５におけるレーザ光源の配置方向とは異なる方向（例えば直交する方向）にＭＥＭＳミラー７でレーザ光を走査させることで、投光部２はレーザ光を二次元状に射出することができる。本実施形態による投光部２は、二次元方向にレーザ光を走査させる高価なＭＥＭＳミラー７を用いることなく、二次元状に光を射出できるため、投光部２のコストを低減できる。ＭＥＭＳミラー７は、所定方向に延びる回転軸を有し、この回転軸周りにミラー面を回転させることで、光源部５から射出された線状光を一次元方向（例えば、図１のＺ方向）に走査させる。
　受光部３は、受光光学系８と、二次元方向に配置された複数の受光素子９を有する。受光光学系８は、投光部２から射出されたレーザ光が対象物１０で反射されて生成される反射光を通過させる。受光光学系８を通過した反射光は、受光部３に入射される。受光部３は、例えばＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）であってもよい。ＳＰＡＤでは、アバランシェダイオードを、ゲインが無限大になるガイガーモードで動作させるものであり、微弱な光でも検出することができる。
　また、受光部３は、イメージセンサであってもよい。イメージセンサは、ＣＭＯＳ（Complimentary Metal-Oxide Sensor）センサでもよいし、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサでもよい。
　図２に示す制御部４は、複数の受光素子９で受光を行うか否かを制御する。例えば、複数の受光素子９が図１に示すように第１方向（Ｘ方向）と第２方向（Ｚ方向）に配置されている場合、制御部４は、第２方向に配置された複数の受光素子列を順次に切り替えて受光させる。例えば、制御部４は、図１のＺ方向の負側から正側にかけて、各受光素子列を順次に切り替えて、反射光を受光する。図１では、受光を行う受光素子列を太線で示している。
　制御部４は、受光部３の受光タイミングを制御することに加えて、投光部２から射出されるレーザ光の射出タイミングと、ＭＥＭＳミラー７の走査タイミングを制御する。図１に示すように、制御部４は、複数のレーザ光源から射出されるレーザ光の射出タイミングを制御することで、投光部２から射出されるレーザ光の射出方向をＸ方向に沿って制御でき、Ｘ方向に延びる線状光を生成できる。また、制御部４は、ＭＥＭＳミラー７の走査タイミングを制御することで、線状光をＺ方向に走査させることができる。さらに、制御部４は、複数の受光素子９の受光タイミングを制御することで、Ｘ方向、又はＺ方向に配置された複数の受光素子列を順次に切り替えて反射光を受光させることができる。
　この他、本実施形態による測距装置１は、図２に示すように、駆動部１１と、測距部１２とを備えている。
　駆動部１１は、制御部４の制御の下で光源部５を駆動する。駆動部１１は、発光させるレーザ光源に電源電圧を供給して、レーザ光源を発光させる。また、駆動部１１は、消灯させるレーザ光源への電源電圧の供給を停止する。
　測距部１２は、受光部３の受光結果に基づいて、対象物１０までの距離を計測するとともに、距離画像を生成する。すなわち、測距部１２は、投光部２がレーザ光を射出したタイミングと、そのレーザ光に対応する反射光を受光部３が受光したタイミングとの時間差に基づいて、対象物１０までの距離を計測する。また、測距部１２は、対象物１０までの距離に応じて色や濃淡度合いを変えた距離画像を生成する。
　なお、受光部３がイメージセンサの場合、図２では不図示の画像処理部を設けて、画像処理部で画像処理された画像データに基づいて測距部１２は対象物１０までの距離を計測してもよい。
　図１に示すように、本実施形態では、２つの投光部２から射出された線状光５ａ、５ｂ同士が一部重なり合うようにしている。線状光５ａ、５ｂ同士が重なり合う領域では、レーザ光の光強度が高くなるため、遠距離までの距離計測が可能になる。一部の領域だけについて光強度を高めるようにしたのは、レーザ光の安全基準を満たすようにするためである。レーザ光の安全基準は、国又は地域ごとに異なっており、レーザ光の波長、光強度、連続照射時間などについての制限事項を規定している。本実施形態では、２つの投光部２から所定間隔でパルス状のレーザ光を照射し、レーザ光のパルス幅、すなわち連続照射時間等についてレーザ光の安全基準を満たすようにしている。また、各レーザ光パルスの光強度もレーザ光の安全基準を満たすようにしている。このように、レーザ光の安全基準を満たすレーザ光パルスを２つの投光部２から射出する一方で、２つの投光部２から射出された線状のレーザ光同士が一部の領域で重なるようにすることで、重なり合う領域でのレーザ光強度を高めている。レーザ光の強度が高いほど、ノイズ光との識別が容易になり、より遠方に位置する対象物１０までの距離計測を高い識別率で行うことができる。
　図３は投光部２及び受光部３の斜視図である。また、図４Ａは投光部２及び受光部３の上面図、図４Ｂは投光部２及び受光部３をＸ方向の正側（図４Ａの右側）から負側（図４Ａの左側）を見た側面図である。
　図３に示すように、２つの投光部２は、Ｘ方向に沿って間隔を隔てて配置されている。受光部３は、２つの投光部２から略等距離の位置に配置されている。より具体的には、受光部３は、２つの投光部２のＸ方向の間隔の中点を通ってＹ方向に延びる中心線に沿って配置されている。受光部３は、必ずしも上述した中心線上に配置されている必要はないが、２つの投光部２から等距離の位置に配置するのが望ましい。
　図３に示すように、投光部２は、ＭＥＭＳミラー７で反射されたレーザ光の進行方向を変更する折り返しミラー（光方向変更部材）１３を有していてもよい。折り返しミラー１３は、ＭＥＭＳミラー７で反射されたレーザ光を対象物１０の方向に進行させるために設けられている。折り返しミラー１３のミラー面は固定であり、このミラー面に入射された光は、ミラー面の法線方向に対する入射方向に応じた方向に反射される。
　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、光源部５は第１基板３１上に配置され、ＭＥＭＳミラー７は第２基板３２上に配置され、受光部３は第３基板３３上に配置されている。測距装置１の正面パネル１４には、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、投光部２からのレーザ光を射出する第１開口部１４ａと、対象物１０からの反射光を受光部３で受光するための第２開口部１４ｂが設けられている。投光部２と受光部３は、一体のモジュールとして共通の筐体に収納されてもよい。
　図４Ｂに示すように、光源部５から射出されたＸ方向に延びる線状のレーザ光は、ＭＥＭＳミラー７にて一方向に走査されて、折り返しミラー１３で光進行方向が切り替えられて投光部２から射出される。このレーザ光が対象物１０で反射されて生成された反射光は、図４Ｂに示すように、Ｙ方向に進行して受光部３にて受光される。
　光源部５から射出されるレーザ光のビーム形状は円形ではなく、楕円形状である。このため、ＭＥＭＳミラー７を回転させる向きによっては、ＭＥＭＳミラー７へのレーザ光の投影面積は小さくなり、反射される光強度は低下してしまい、遠方での物体識別率が低下するおそれがある。
　図５は光源部５からＭＥＭＳミラー７に入射されるレーザ光のビームスポットｂｓの短軸方向がＭＥＭＳミラー７の回転軸ｊ１に略平行な例を示している。この場合、ＭＥＭＳミラー７を回転軸ｊ１周りに回転させると、図示のように、ＭＥＭＳミラー７へのレーザ光の投影面積は小さくなり、反射される光強度は低下してしまう。
　ＭＥＭＳミラー７における光強度の低下を抑える方法として、光源部５から射出されるレーザ光のビーム形状の向きを９０度回転させる、あるいは、ＭＥＭＳミラー７の回転軸ｊ１を９０度回転させる方法が考えられる。しかしながら、受光素子列との方向を合わせるため、光源部５の回転方向はＸ軸方向にレーザの複数チャネルが並んだ方向で使わざるを得ない。同様に、ＭＥＭＳミラー７の回転軸ｊ１についても、Ｚ方向にレーザ光を走査させる必要があるため、回転軸ｊ１はＸ軸とせざるを得ない。すなわち、ＭＥＭＳミラー７の面上において横長のビームとなるように光源部５、あるいは、ＭＥＭＳミラー７を回転させることは出来ない。
　このような制約がある中、ＭＥＭＳミラー７で反射される光成分を最大限多くするには、ＭＥＭＳミラー７を可能な限り光源部５に近づけ、かつ、レーザ光をＭＥＭＳミラー７に対して可能な限り垂直入射させることが望ましい。
　この理由について説明する。ＭＥＭＳミラー７は、微細加工で形成されるため、光を反射可能なミラー面の面積を大きくするのは難しい。また、レーザ光は広がり角を持つため、距離に応じてレーザ光サイズは大きくなる。このため、光源部５から離れた位置にＭＥＭＳミラー７を配置すると、ＭＥＭＳミラー７で反射できない光成分が増えてしまい、光の利用効率が低下してしまう。そこで、光源部５にできるだけ近づけてＭＥＭＳミラー７を配置するのが望ましい。同様に、レーザ光のＭＥＭＳミラー７への投影面積を可能な限り大きくすることで、ＭＥＭＳミラー７で反射される光成分は増え、これにはレーザ光をＭＥＭＳミラー７に対して可能な限り垂直入射させることが望ましい。
　図６は投光部２内のレーザ光の進行方向を示す図である。図６に示すように、投光部２内では、レーザ光は、逆Ｚ字形状にジグザグに進行する。より具体的には、光源部５から射出されたレーザ光の光路はＭＥＭＳミラー７で変更され、次に、折り返しミラー１３で再度変更される。折り返しミラー１３を設けることで、光源部５から射出されたレーザ光の方向と同じ方向（Ｙ方向）に投光部２からレーザ光を射出することができる。
　投光光学系６の直後にＭＥＭＳミラー７を設け、かつ、レーザ光をＭＥＭＳミラー７に対して可能な限り垂直入射させるように配置することで、光の利用効率の低下を抑制しつつ、Ｘ方向に延びる線状のレーザ光をＺ方向に走査させることができる。しかしながら、これだけでは、対象物１０の方向に進行させることができない。そこで、位置が固定の折り返しミラー１３を設けて、レーザ光の向きを変更させて、対象物１０の方向にレーザ光を進行させる。上記理由により、逆Ｚ字形状で折り返す構造とした。
　図７は投光部２と受光部３の位置関係を説明する図である。２つの投光部２のＸ方向における間隔は、例えば８８ｍｍ前後である。受光部３は、２つの投光部２を結ぶ線分の中心線上に配置されている。走査中心であるＭＥＭＳミラー７の前方１００ｍｍの位置での２つの投光部２同士の為す角度が１００ｍｒａｄ以上である場合、影響が大きい１つの投光部２のみをレーザ光の安全基準の対象とすれば良いことが定められている。そこで、本実施形態では、２つの投光部２の間隔を８８ｍｍとし、ＭＥＭＳミラー７の前方１００ｍｍの位置での２つの投光部２同士の為す角度を１００ｍｒａｄ以上としている。
　レーザ光の射出タイミングについても、レーザ光の安全基準で規定されている以下の１）と２）を準拠したものが望ましい。
　１）所定期間５μｓ以内に複数のレーザ光パルスを同一箇所に射出する場合は、これら複数のレーザ光パルスを合算して一つのパルスとしてみなす。すなわち、５μｓ以内に複数のレーザ光パルスを同一箇所に射出する場合は、最初のレーザ光パルスが射出を開始してから、最後のレーザ光パルスの射出が終了するまでの期間を連続照射時間とみなす。よって、同一箇所に射出されるレーザ光パルスの間隔は、所定期間５μｓ以上であることが望ましい。
　２）レーザ光が目の中を連続して通過する時間が放出持続時間となる。よって、レーザ光が目の中を連続して通過しないように、頻繁にレーザ光を目の外にそらすことが望ましい。
　上記１）と２）に示すレーザ光の安全基準を準拠し、本実施形態では、図８及び図９に示すような射出タイミングで２つの投光部２からレーザ光を射出する。
　図８は２つの投光部２から射出されるレーザ光の射出タイミングの一例を示す波形図である。本明細書では、２つの投光部２を第１投光器ＬＤ１と第２投光器ＬＤ２と呼ぶことがある。一方の投光部２（第１投光器ＬＤ１）のｃｈ４のレーザ光の射出タイミングと、他方の投光部２（第２投光器ＬＤ２）のｃｈ１のレーザ光の射出タイミングは同一である。図８では、９μｓごとに、第１投光器ＬＤ１のｃｈ４のレーザ光と、第２投光器ＬＤ２のｃｈ１のレーザ光がそれぞれ射出されている（時刻ｔ１、ｔ４、ｔ７、ｔ１０）。第１投光器ＬＤ１のｃｈ４のレーザ光と、第２投光器ＬＤ２のｃｈ１のレーザ光は、重複する領域に射出される。
　それ以外のチャネルのレーザ光の射出タイミングは、３μｓごとにずれている。例えば、第１投光器ＬＤ１のｃｈ１のレーザ光は時刻ｔ２に射出され、その３μｓ後の時刻ｔ３に第１投光器ＬＤ１のｃｈ２のレーザ光が射出され、その６μｓ後の時刻ｔ５に第１投光器ＬＤ１のｃｈ３のレーザ光が射出される。また、第２投光器ＬＤ２のｃｈ２のレーザ光は時刻ｔ６に射出され、その６μｓ後の時刻ｔ８に第２投光器ＬＤ２のｃｈ３のレーザ光は時刻ｔ８に射出され、その３μｓ後の時刻ｔ９に第２投光器ＬＤ２のｃｈ４のレーザ光が射出される。第１投光器ＬＤ１のｃｈ４以外のチャネルのレーザ光と、第２投光器ＬＤ２のｃｈ１以外のチャネルのレーザ光は、２つの線状光が重複しない領域に射出される。
　図８を見ればわかるように、第１投光器ＬＤ１のｃｈ４と第２投光器ＬＤ２のｃｈ１の各レーザ光は、他のチャネルのレーザ光よりも照射回数を多くしている。第１投光器ＬＤ１のｃｈ４と第２投光器ＬＤ２のｃｈ１の各レーザ光は、図１に示すように、２つの線状光５ａ、５ｂが重なる領域に射出される。そこで、この領域内でのレーザ光の照射回数を増やすことで、レーザ光の光強度を高めることができ、Ｓ／Ｎ比が向上して、検知可能距離を長距離化することができる。
　図９は光源部５内の複数のレーザ光源が発光する順序を数字で表した図である。図９の右側の４つの円は、第１投光器ＬＤ１のｃｈ１～ｃｈ４のレーザ光による線状光５ａを構成する４つのビームスポットｂｓを示している。また、図９の左側の４つの円は、第２投光器ＬＤ２のｃｈ１～ｃｈ４のレーザ光による線状光５ｂを構成する４つのビームスポットｂｓを示している。実際には、２つの線状光はＺ方向の同一位置に射出されるが、図９では便宜上Ｚ方向にずらして示している。
　図９は、１番目から１２番目までのレーザ光の射出位置を数字で示している。なお、この射出順序は一例であり、種々の変形例が考えられる。図９に示すように、線状光５ａ、５ｂ同士が重なる領域に射出されるレーザ光（第１投光器ＬＤ１のｃｈ４と第２投光器ＬＤ２のｃｈ１）は、他のチャネルのレーザ光よりも射出頻度を高くしている。線状光５ａ、５ｂ同士が重ならない領域に射出されるレーザ光は、順繰りに射出される。
　図１０は投光部２から投光されるレーザ光の各チャネルの平均光強度が等しい場合を模式的に示す図である。図示のように、投光部２からは二次元状に光が射出されるが、一部の領域のみレーザ光を射出する頻度を高くすることで、平均光強度を他の領域よりも高くすることができる。これにより、距離計測可能な範囲のうち、一部の領域については、光強度の高いレーザ光が照射されるため、遠距離までの距離計測が可能になる。
　このように、第１の実施形態では、一方向に配置された複数チャネルのレーザ光源から射出されたレーザ光を、１次元方向に光走査可能なＭＥＭＳミラー７で走査させるため、投光部２から二次元状にレーザ光を射出できる。本実施形態では、二次元方向に光走査可能な高価なＭＥＭＳミラー７を用いることなく、二次元状にレーザ光を射出できるため、投光部２のコストを削減できる。
　また、本実施形態では、二次元方向に配置された複数の受光素子９を有する受光部３にて、対象物１０からの反射光を受光し、複数の受光素子９のうち、反射光を受光する受光素子９を制御部４にて制御するため、受光側にはＭＥＭＳミラー７を設ける必要がなくなり、ミラー面積の小さいＭＥＭＳミラー７を用いることによる受光量の低下という問題が起きない。また、本実施形態では、複数の受光素子９のうち、反射光を受光する受光素子９を電気的に切り替えるため、ＭＥＭＳミラー７で光学的に受光素子９を切り替えるよりも、迅速に受光素子９の切替を行うことができる。
　さらに、本実施形態では、２つの投光部２と受光部３を、レーザ光の安全基準を準拠して配置し、かつ、２つの投光部２から射出される線状光５ａ、５ｂ同士が一部重なるようにしたため、重なる領域では、レーザ光の光強度を高めることができ、レーザ光の安全基準を満たしつつ、より遠方までの距離計測が可能になる。
　また、本実施形態では、投光部２内に複数のレーザ光源を設け、レーザ光源ごとにレーザ光を射出するタイミングを制御できるようにするため、レーザ光の安全基準を満たしつつ、より光強度を高めることができるような射出タイミングで、各レーザ光源からレーザ光を射出できる。特に、線状光５ａ、５ｂ同士が重なる領域にレーザ光を射出するレーザ光源は、他のレーザ光源よりも、レーザ光の射出回数を増やすため、光強度を高めることができ、遠距離までの距離計測が可能になる。
　（第２の実施形態）
　第２の実施形態は、投光部２の構成が第１の実施形態とは異なっている。
　図１１は第２の実施形態による測距装置１ａの要部を示す図である。図１１に示すように、第２の実施形態による測距装置１ａは、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：垂直共振器面発光レーザ）１５を二次元状に配置した投光部２ａを備える点で第１の実施形態による測距装置１とは異なる。投光部２ａ以外の構成は、図１及び図２に示す測距装置１と同様である。ただし、投光部２ａが複数のＶＣＳＥＬ１５を有するため、制御部４による制御方法と、駆動部１１による駆動方法も図２とは異なったものになる。
　図１１の測距装置１ａは、Ｘ方向に離隔して配置される２つの投光部２ａを備えており、各投光部２ａとも、二次元状に配置された複数のＶＣＳＥＬ１５を有する。制御部４は、複数のＶＣＳＥＬ１５のそれぞれを発光させるか否かを個別に制御することができる。
　制御部４は、各投光部２ａ内のＸ方向及びＺ方向に配置された複数のＶＣＳＥＬ１５を、チャネルごとに発光させ、その発光タイミング、チャネルに合わせて、受光部３内の複数の受光素子９をチャネルごとに駆動して、反射光を受光してもよい。
　図１２は投光部２の断面構造の一例を示す断面図である。図１２の投光部２は、複数のＶＣＳＥＬを備えている。図１２に示すように、投光部２は、発光チップ２１を第１基板２２上にバンプ２３にて接合している。発光チップ２１は、第２基板２４と、積層膜２５と、積層膜２５の一部に配置される発光素子２６と、アノード電極２７と、カソード電極２８とを備えている。また、第１基板２２の表面には、接続パッド２９が設けられている。発光素子２６、アノード電極２７、カソード電極２８、及び接続パッド２９は、複数個ずつ設けられている。
　積層膜２５は、第２基板２４の表面Ｓ１に積層された複数の層を含んでいる。これらの層の例は、ｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層、光反射層、光の射出窓を有する絶縁層などである。積層膜２５は、－Ｘ方向に突出した複数のメサ部３０を含んでいる。これらのメサ部３０の一部が、複数の発光素子２６となっている。
　複数の発光素子２６は、積層膜２５の一部を構成しており、基板２４の表面Ｓ１側に設けられている。本実施形態の各発光素子２６は、ＶＣＳＥＬ構造を有しており、光を＋Ｘ方向に出射する。各発光素子２６から出射された光は、図１２に示すように、第２基板２４内を表面Ｓ１から裏面Ｓ２へと透過し、第２基板２４から射出される。
　アノード電極２７は、発光素子２６の下面に形成されている。カソード電極２８は、メサ部３０の下面に形成されており、メサ部３０間にある積層膜２５の下面まで延びている。各発光素子２６は、そのアノード電極２７と対応するカソード電極２８との間に電流が流れることで光を出射する。
　上述のように、発光チップ２１は、第１基板２２上にバンプ２３を介して配置されており、バンプ２３により第１基板２２と電気的に接続されている。具体的には、バンプ２３は、第１基板２２上の接続パッド２９に接合されており、接続パッド２９上にバンプ２３を介してメサ部３０が配置されている。各メサ部３０は、アノード電極２７またはカソード電極２８を介してバンプ２３上に配置されている。基板２２は、例えばＳｉ（シリコン）基板などの半導体基板である。
　このように、第２の実施形態による測距装置１は、投光部２をＶＣＳＥＬ構造にすることで、投光部２の全体をチップ化することができ、ＭＥＭＳミラー７や折り返しミラー１３が不要となり、投光部２の光学構造が簡易となる。
　制御部４は、投光部２内の二次元方向に配置された複数のＶＣＳＥＬを発光させるか否かを個別に制御でき、投光部２から第１の実施形態と同様の線状光を射出することができる。よって、２つの投光部２から射出される線状光５ａ、５ｂ同士が一部重なるようにすることもでき、重なった領域では、レーザ光の光強度を向上できるため、第１の実施形態と同様に、遠方の対象物１０の距離計測が可能になる。
　第１の実施形態では、投光部２における線状光の射出は光学的な制御を行っていたが、第２の実施形態では、投光部２と受光部３の両方とも電気的な制御で二次元方向へのレーザ光の射出制御と、二次元方向からの反射光の受光制御を行うため、レーザ光の走査方向と受光位置を迅速に切り替えることができる。
　なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
　（１）二次元状に光を射出する投光部と、
　二次元方向に配置された複数の受光素子を有する受光部と、
　前記複数の受光素子で受光を行うか否かを制御する制御部と、を備える、測距装置。
　（２）前記投光部は、第１方向に延びる線状光を射出するとともに、前記線状光を第２方向に走査させる、（１）に記載の測距装置。
　（３）前記複数の受光素子は、前記第１方向及び前記第２方向に配置されており、
　前記制御部は、前記第１方向、及び第２方向に配置された複数の受光素子を順次に切り替えて受光させる、（２）に記載の測距装置。
　（４）前記投光部は、
　レーザ光を射出する光源部と、
　前記レーザ光を通過させる光学系と、
　前記光学系を通過したレーザ光の進行方向を制御するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーと、を有する、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（５）前記ＭＥＭＳミラーは、前記光学系を通過したレーザ光の進行方向を１次元方向に制御する、（４）に記載の測距装置。
　（６）前記投光部は、前記ＭＥＭＳミラーで反射されたレーザ光の向きを変更する光方向変更部材を有する、（４）又は（５）に記載の測距装置。
　（７）前記光方向変更部材反射後のレーザ光の向きは、前記光源部から発せられたレーザ光と平行であることを特徴とする、（６）に記載の測距装置。
　（８）前記投光部は、二次元方向に配置された複数の光源部を有し、
　前記複数の光源部のそれぞれは、レーザ光を射出するか否かを個別に切り替え可能である、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（９）前記制御部は、所定期間ごとに前記複数の光源部の点灯又は消灯を個別に制御する、（８）に記載の測距装置。
　（１０）前記投光部は、所定方向に沿って離隔して配置される第１投光器及び第２投光器を有し、
　前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、前記第１方向に延びる線状光を射出するとともに、前記線状光を前記第２方向に走査させる、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（１１）前記第１投光器及び前記第２投光器は、前記第１投光器から前記第１方向に延びる線状光と、前記第２投光器から前記第２方向に延びる線状光との一部が重なるように、前記所定方向に離隔して配置される、（１０）に記載の測距装置。
　（１２）前記受光部は、前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれから略等しい距離の位置に配置される、（１０）又は（１１）に記載の測距装置。
　（１３）前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、
　レーザ光を射出する光源部と、
　前記レーザ光を通過させる光学系と、
　前記光学系を通過したレーザ光の進行方向を制御するＭＥＭＳミラーと、を有する、（１０）乃至（１２）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（１４）２つの前記ＭＥＭＳミラーを結ぶ線分の中心線に沿って１００ｍｍの位置での前記第１投光器に向かう方向と前記第２投光器に向かう方向との為す角度は、１００ｍｒａｄ以上である、（１３）に記載の測距装置。
　（１５）前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、前記ＭＥＭＳミラーで反射されたレーザ光の向きを変更する光方向変更部材を有する、（１３）又は（１４）に記載の測距装置。
　（１６）前記光方向変更部材は、傾斜角度が固定の反射面を有する反射ミラーである、（６）又は（１５）に記載の測距装置。
　（１７）前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、二次元方向に配置された複数の光源部を有し、
　前記複数の光源部のそれぞれは、レーザ光を射出するか否かを個別に切り替え可能である、（１０）乃至（１３）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（１８）前記光源部は、一方向に配置された複数のレーザ光源を有し、
　前記ＭＥＭＳミラーは、前記複数のレーザ光源から射出されたレーザ光を、前記複数のレーザ光の配置方向とは異なる方向に走査させる、（４）、（５）、（１４）又は（１５）に記載の測距装置。
　（１９）前記レーザ光源から射出されるレーザ光のビーム形状は、楕円形であり、
　前記ＭＥＭＳミラーは、前記楕円形の短軸方向に沿って延びる回転軸周りに回転される、（１８）に記載の測距装置。
　（２０）前記投光部から射出された光が対象物で反射された反射光を前記受光部で受光し、
　前記投光部が光を射出した時刻と、前記投光部から射出された光が対象物で反射されて前記受光部で受光される時刻と、の時間差により、前記対象物までの距離を計測する距離計測部を備える、（１）乃至（１９）のいずれか一項に記載の測距装置。
　本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
　１　測距装置、２　投光部、３　受光部、４　制御部、５　光源部、６　投光光学系、７　ＭＥＭＳミラー、８　受光光学系、９　受光素子、１０　対象物、１１　駆動部、１２　測距部、１３　折り返しミラー、１４　正面パネル、１４ａ　第１開口部、１４ｂ　第２開口部、１５　ＶＣＳＥＬ、２１　発光チップ、２２　第１基板、２３　バンプ、２４　第２基板、２５　積層膜、２６　発光素子、２７　アノード電極、２８　カソード電極、２９　接続パッド、３０　メサ部

Claims (20)

  1. 　二次元状に光を射出する投光部と、
    　二次元方向に配置された複数の受光素子を有する受光部と、
    　前記複数の受光素子で受光を行うか否かを制御する制御部と、を備える、測距装置。
  2. 　前記投光部は、第１方向に延びる線状光を射出するとともに、前記線状光を第２方向に走査させる、請求項１に記載の測距装置。
  3. 　前記複数の受光素子は、前記第１方向及び前記第２方向に配置されており、
    　前記制御部は、前記第１方向、及び第２方向に配置された複数の受光素子を順次に切り替えて受光させる、請求項２に記載の測距装置。
  4. 　前記投光部は、
    　レーザ光を射出する光源部と、
    　前記レーザ光を通過させる光学系と、
    　前記光学系を通過したレーザ光の進行方向を制御するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーと、を有する、請求項１に記載の測距装置。
  5. 　前記ＭＥＭＳミラーは、前記光学系を通過したレーザ光の進行方向を１次元方向に制御する、請求項４に記載の測距装置。
  6. 　前記投光部は、前記ＭＥＭＳミラーで反射されたレーザ光の向きを変更する光方向変更部材を有する、請求項４に記載の測距装置。
  7. 　前記光方向変更部材で反射後のレーザ光の向きは、前記光源部から発せられたレーザ光と平行であることを特徴とする、請求項６に記載の測距装置。
  8. 　前記投光部は、二次元方向に配置された複数の光源部を有し、
    　前記複数の光源部のそれぞれは、レーザ光を射出するか否かを個別に切り替え可能である、請求項１に記載の測距装置。
  9. 　前記制御部は、所定期間ごとに前記複数の光源部の点灯又は消灯を個別に制御する、請求項８に記載の測距装置。
  10. 　前記投光部は、所定方向に沿って離隔して配置される第１投光器及び第２投光器を有し、
    　前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、第１方向に延びる線状光を射出するとともに、前記線状光を第２方向に走査させる、請求項１に記載の測距装置。
  11. 　前記第１投光器及び前記第２投光器は、前記第１投光器から前記第１方向に延びる線状光と、前記第２投光器から前記第１方向に延びる線状光との一部が重なるように、前記所定方向に離隔して配置される、請求項１０に記載の測距装置。
  12. 　前記受光部は、前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれから略等しい距離の位置に配置される、請求項１０に記載の測距装置。
  13. 　前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、
    　レーザ光を射出する光源部と、
    　前記レーザ光を通過させる光学系と、
    　前記光学系を通過したレーザ光の進行方向を制御するＭＥＭＳミラーと、を有する、請求項１０に記載の測距装置。
  14. 　２つの前記ＭＥＭＳミラーを結ぶ線分の中心線に沿って１００ｍｍの位置での前記第１投光器に向かう方向と前記第２投光器に向かう方向との為す角度は、１００ｍｒａｄ以上である、請求項１３に記載の測距装置。
  15. 　前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、前記ＭＥＭＳミラーで反射されたレーザ光の向きを変更する光方向変更部材を有する、請求項１３に記載の測距装置。
  16. 　前記光方向変更部材は、傾斜角度が固定の反射面を有する反射ミラーである、請求項６に記載の測距装置。
  17. 　前記第１投光器及び前記第２投光器のそれぞれは、二次元方向に配置された複数の光源部を有し、
    　前記複数の光源部のそれぞれは、レーザ光を射出するか否かを個別に切り替え可能である、請求項１０に記載の測距装置。
  18. 　前記光源部は、一方向に配置された複数のレーザ光源を有し、
    　前記ＭＥＭＳミラーは、前記複数のレーザ光源から射出されたレーザ光を、前記複数のレーザ光の配置方向とは異なる方向に走査させる、請求項４に記載の測距装置。
  19. 　前記レーザ光源から射出されるレーザ光のビーム形状は、楕円形であり、
    　前記ＭＥＭＳミラーは、前記楕円形の短軸方向に沿って延びる回転軸周りに回転される、請求項１８に記載の測距装置。
  20. 　前記投光部から射出された光が対象物で反射された反射光を前記受光部で受光し、
    　前記投光部が光を射出した時刻と、前記投光部から射出された光が対象物で反射されて前記受光部で受光される時刻と、の時間差により、前記対象物までの距離を計測する距離計測部を備える、請求項１に記載の測距装置。
PCT/JP2021/015844 2020-04-27 2021-04-19 測距装置 WO2021220862A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21797470.8A EP4145170A4 (en) 2020-04-27 2021-04-19 TELEMETRY DEVICE
US17/996,558 US20230204732A1 (en) 2020-04-27 2021-04-19 Distance measuring device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020078306A JP2023085576A (ja) 2020-04-27 2020-04-27 測距装置
JP2020-078306 2020-04-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021220862A1 true WO2021220862A1 (ja) 2021-11-04

Family

ID=78331528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/015844 WO2021220862A1 (ja) 2020-04-27 2021-04-19 測距装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230204732A1 (ja)
EP (1) EP4145170A4 (ja)
JP (1) JP2023085576A (ja)
WO (1) WO2021220862A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024035157A1 (ko) * 2022-08-11 2024-02-15 엘지이노텍 주식회사 카메라 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10227856A (ja) * 1996-12-10 1998-08-25 Omron Corp 光ビームセンサ
JP2015210098A (ja) 2014-04-24 2015-11-24 リコー光学株式会社 レーザレーダ装置
US20190094345A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-28 Leica Geosystems Ag Laser scanner
WO2019171726A1 (ja) * 2018-03-08 2019-09-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザレーダ
JP2020510208A (ja) * 2017-03-13 2020-04-02 オプシス テック リミテッド 眼安全性走査ｌｉｄａｒシステム

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11016193B2 (en) * 2017-07-05 2021-05-25 Ouster, Inc. Light ranging device having an electronically scanned emitter array
US20200041614A1 (en) * 2018-08-03 2020-02-06 OPSYS Tech Ltd. Distributed Modular Solid-State LIDAR System

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10227856A (ja) * 1996-12-10 1998-08-25 Omron Corp 光ビームセンサ
JP2015210098A (ja) 2014-04-24 2015-11-24 リコー光学株式会社 レーザレーダ装置
JP2020510208A (ja) * 2017-03-13 2020-04-02 オプシス テック リミテッド 眼安全性走査ｌｉｄａｒシステム
US20190094345A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-28 Leica Geosystems Ag Laser scanner
WO2019171726A1 (ja) * 2018-03-08 2019-09-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザレーダ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024035157A1 (ko) * 2022-08-11 2024-02-15 엘지이노텍 주식회사 카메라 장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP4145170A1 (en) 2023-03-08
EP4145170A4 (en) 2023-09-13
JP2023085576A (ja) 2023-06-21
US20230204732A1 (en) 2023-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021220861A1 (ja) 測距装置
US11860313B2 (en) LiDAR systems and methods for focusing on ranges of interest
EP3064957B1 (en) Semiconductor laser driving apparatus, optical scanning apparatus, object detection apparatus, and mobile apparatus
KR20210029831A (ko) 분산 모듈형 솔리드-스테이트 광 검출 및 거리 측정 시스템
CN109156071B (zh) 用于扫过角度范围的发光元件的交错阵列
WO2021220862A1 (ja) 測距装置
US9929537B2 (en) Laser device comprising optically pumped extended cavity laser
US20240019547A1 (en) Illumination apparatus and ranging apparatus
CN110118961A (zh) 光线发射模块和激光雷达
JP2018059847A (ja) レーザレーダ装置
JP2018004374A (ja) 光走査装置および距離計測装置
US11762065B2 (en) Multiple beam generation from a single source beam for use with a lidar system
EP4177631A2 (en) Light projecting apparatus, distance measuring apparatus, and light projection control method of laser light
US20190331769A1 (en) Optical sensor and electronic apparatus
EP4321903A1 (en) Solid-state laser radar and method for detecting by using same
JP2017026523A (ja) レーザレーダ装置及びその制御方法
US20210382177A1 (en) System for monitoring surroundings of vehicle
JP2019039848A (ja) 対象物検出装置
CN218867636U (zh) 一种阵列tof光源及系统
US20210293954A1 (en) Object detection apparatus and movable apparatus
CN220399639U (zh) 一种激光雷达光源及系统
CN219285418U (zh) 一种激光雷达
CN220455519U (zh) 一种可切换激光光源及系统
EP3907524A1 (en) A lidar sensor for light detection and ranging, lidar module, lidar enabled device and method of operating a lidar sensor for light detection and ranging
CN117996565A (zh) 一种阵列tof光源及系统

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21797470

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021797470

Country of ref document: EP

Effective date: 20221128

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP