WO2022201504A1 - センサ装置、制御装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

センサ装置、制御装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 Download PDF

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WO2022201504A1
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spot
length
irradiation position
control unit
predetermined direction
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PCT/JP2021/012909
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琢也 白戸
琢麿 柳澤
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パイオニア株式会社
パイオニアスマートセンシングイノベーションズ株式会社
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    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Definitions

  • the present invention relates to sensor devices, control devices, control methods, programs and storage media.
  • the sensor device includes a scanning unit such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror, and a light detection unit that detects the reflected light of the spot generated by the scanning unit.
  • a scanning unit such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror
  • a light detection unit that detects the reflected light of the spot generated by the scanning unit.
  • Patent Document 1 describes an example of a sensor device.
  • the sensor device includes a plurality of light receiving elements and an optical element that guides reflected light to each of the plurality of light receiving elements at predetermined time intervals.
  • the imaging position of the image by the reflected light is shifted by half the pitch of the pixels.
  • Recent sensor devices are required not only to detect objects with high resolution, but also to detect objects at high speed and to detect objects at long distances. When both a function of detecting an object at high speed and a function of detecting an object existing at a long distance are required, it is desirable that one sensor device realizes both functions.
  • One example of the problem to be solved by the present invention is to switch the sensor device between a mode for detecting an object at high speed and a mode for detecting an object existing at a long distance.
  • the invention according to claim 1, a scanning unit; a control unit that varies a driving waveform of the scanning angle of the scanning unit for moving the irradiation position of the spot in the predetermined direction according to the length of the spot generated by the scanning unit in the predetermined direction;
  • a sensor device comprising
  • a control device comprising a control unit for varying a driving waveform of a scanning angle of the scanning unit for moving the irradiation position of the spot in the predetermined direction according to the length of the spot generated by the scanning unit in the predetermined direction.
  • a driving waveform of the scanning angle of the scanning unit for moving the irradiation position of the spot in the predetermined direction is varied according to the length of the spot generated by the scanning unit in the predetermined direction.
  • the invention according to claim 10, to the computer,
  • the program provides a function of varying the driving waveform of the scanning angle of the scanning unit for moving the irradiation position of the spot in the predetermined direction according to the length of the spot generated by the scanning unit in the predetermined direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a sensor device according to an embodiment
  • FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining an example of control by the control unit when the length of the spot in the second direction is the predetermined first length
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of control by the control unit when the length of the spot in the second direction is the predetermined first length
  • For explaining a first example of control by the control unit when the length of the spot in the second direction is a second length shorter than the first length of the spot in the second direction in the example shown in FIG. It is a diagram.
  • FIG. 1 For explaining a third example of control by the control unit when the length of the spot in the second direction is a second length shorter than the first length of the spot in the second direction in the example shown in FIG. It is a diagram. It is a figure which illustrates the hardware constitutions of a control part.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the sensor device 10 according to the embodiment.
  • arrows indicating a first direction X, a second direction Y, and a third direction Z indicate that the direction from the base end to the tip end of the arrow is the positive direction of the direction indicated by the arrow, and It indicates that the direction from the distal end to the proximal end is the negative direction of the direction indicated by the arrow.
  • the first direction X is one direction parallel to the horizontal direction perpendicular to the vertical direction.
  • the second direction Y is a direction parallel to the vertical direction.
  • the positive direction of the second direction Y is the direction from bottom to top in the vertical direction
  • the negative direction of the second direction Y is the direction from top to bottom in the vertical direction.
  • a third direction Z is a direction parallel to the horizontal direction and perpendicular to the first direction X. As shown in FIG.
  • the positive direction of the third direction Z is from left to right in the horizontal direction
  • the negative direction of the third direction Z is from right to left in the horizontal direction. It is the direction to go.
  • the relationship between the first direction X, the second direction Y, the third direction Z, the horizontal direction, and the vertical direction is not limited to the example described above.
  • the relationship between the first direction X, the second direction Y, the third direction Z, the horizontal direction, and the vertical direction varies depending on the arrangement of the sensor device 10 .
  • the second direction Y may be parallel to the horizontal direction.
  • the sensor device 10 includes a transmission system 100, a reception system 200 and a control section 300.
  • the sensor device 10 has an optical axis of light transmitted from the transmission system 100 toward the overall visual field F described later, and an optical axis of light reflected from the overall visual field F and received by the receiving system 200. , are offset from each other in a biaxial LiDAR.
  • the transmission system 100 has a light source section 110 , a scanning section 120 and a transmission system lens 130 .
  • the receiving system 200 has a photodetector 210 and a receiving system lens 220 .
  • a control unit 300 controls the transmission system 100 and the reception system 200 .
  • the light source unit 110 is, for example, a pulse laser.
  • the wavelength of the light emitted from the light source unit 110 is infrared rays, for example.
  • the light source unit 110 emits light repeatedly in terms of time.
  • the emission timing of light from the light source section 110 is controlled by the control section 300 .
  • light emitted from the light source unit 110 passes through the transmission system lens 130 and passes through the scanning unit 120, as indicated by the dashed line extending from the light source unit 110 through the scanning unit 120 toward the entire field of view F, which will be described later. is reflected toward the entire field of view F by .
  • the scanning unit 120 is a MEMS mirror.
  • the scanning unit 120 may be a scanning unit other than the MEMS mirror.
  • the scanning unit 120 reflects light emitted from the light source unit 110 toward a virtual plane that is perpendicular to the third direction Z and on which the entire visual field F is projected, and the light is projected onto the virtual plane.
  • a spot S is generated.
  • the scanning unit 120 moves the position where the spot S is generated in the virtual plane in two directions, the first direction X and the second direction Y. As shown in FIG.
  • the transmission system lens 130 is a zoom lens having a plurality of lenses arranged along the optical axis of the light emitted from the light source section 110 .
  • the control unit 300 controls the size of the spot S projected onto the virtual plane perpendicular to the third direction Z by controlling the distance between the plurality of lenses. Specifically, the size of the spot S increases as the combined focal length is shortened by changing the distance between the plurality of lenses. On the other hand, the size of the spot S becomes smaller as the synthetic focal length becomes longer by changing the distance between the plurality of lenses.
  • the transmission system lens 130 may be a lens different from the zoom lens.
  • the photodetector 210 is a two-dimensional array sensor.
  • the light detection section 210 detects the reflected light of the spot S.
  • the photodetector 210 has a plurality of pixels P arranged in a matrix along two directions, the first direction X and the second direction Y.
  • the entire field of view F in which light is detected by the entire plurality of pixels P through the receiving system lens 220, is projected onto a virtual plane perpendicular to the third direction Z.
  • FIG. 1 the entire field of view F, in which light is detected by the entire plurality of pixels P through the receiving system lens 220, is projected onto a virtual plane perpendicular to the third direction Z.
  • a plurality of fields of view f per pixel of the photodetector 210 are arranged in a matrix in two directions, the first direction X and the second direction Y, corresponding to the plurality of pixels P.
  • the position of each field of view f with respect to the center of the entire field of view F is determined by the reception system lens 220 in the first direction X and inverted in the second direction Y.
  • the pixels P detecting the reflected light of the spot S irradiated to the entire visual field F are indicated by black painting.
  • the reception system lens 220 is a zoom lens having a plurality of lenses arranged from the photodetector 210 toward the entire visual field F.
  • the control unit 300 controls the size of the entire visual field F projected on a virtual plane perpendicular to the third direction Z, and the first direction X and the The size of a plurality of fields of view f arranged in a matrix in two directions of the second direction Y is controlled.
  • the shorter the combined focal length is by changing the distances between the plurality of lenses, the larger the size of the entire field of view F and the plurality of fields of view f.
  • the longer the composite focal length is by changing the distances between the plurality of lenses, the smaller the sizes of the entire visual field F and the plurality of visual fields f are.
  • the receiving system lens 220 may be a lens different from the zoom lens.
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining an example of control by the control unit 300 when the length of the spot S in the second direction Y is the predetermined first length.
  • FIG. 2 will be explained.
  • the circle with X indicating the third direction Z indicates that the direction from the front to the back of the paper is the positive direction of the third direction Z, and the direction from the back to the front of the paper is the negative direction of the third direction Z. It shows that
  • a plurality of substantially square visual fields f are arranged in a matrix in two directions, the first direction X and the second direction Y, when viewed from the negative direction of the third direction Z.
  • the light emitted from the light source unit 110 is a linear beam that is longer in the second direction Y than in the first direction X.
  • the length of the spot S in the first direction X is substantially equal to the length of the field of view f in the first direction X.
  • the length of the spot S in the second direction Y is substantially four times the length of the field of view f in the second direction Y.
  • arrows passing through a plurality of fields of view f indicate that the irradiation position of the spot S is moving from the base end to the tip end of the arrow.
  • the irradiation position of the spot S will be referred to as a spot irradiation position as needed.
  • FIG. 2 shows four spots S irradiated at different timings.
  • the control unit 300 controls the amplitude of the driving waveform of the scanning angle of the scanning unit 120 for moving the spot irradiation position, thereby controlling the range (FOV) followed by the spot irradiation position when viewed from the third direction Z. is doing.
  • the length in the first direction X of the range traced by the spot irradiation position when viewed from the third direction Z is the scanning angle of the scanning unit 120 for moving the spot irradiation position in the first direction X. It is determined according to the amplitude of the driving waveform.
  • the length in the second direction Y of the range followed by the spot irradiation position when viewed from the third direction Z is the amplitude of the driving waveform of the scanning angle of the scanning unit 120 for moving the spot irradiation position in the second direction Y. determined accordingly.
  • FIG. 3 will be explained.
  • the timing chart in the upper part of FIG. 3 shows the pulse trigger timing chart of the light source unit 110 .
  • the number of triggers depicted in the timing chart at the top of FIG. 3 is shown schematically and suggests the number of spots S illuminated in the multiple fields of view f shown in FIG. is not.
  • the timing chart in the lower part of FIG. 3 shows the driving waveform of the scanning angle AY of the scanning unit 120.
  • a scanning angle AY is a scanning angle of the scanning unit 120 for moving the position irradiated with the spot S in the second direction Y. As shown in FIG. In the timing chart in the lower part of FIG. 3, the more the scanning angle AY increases, the more the position irradiated with the spot S moves toward the negative direction of the second direction Y, and the more the scanning angle AY decreases, the more the spot S is irradiated. position is moved in the positive direction of the second Y direction.
  • the control unit 300 moves the spot irradiation position in the first direction X from the positive direction to the negative direction, and moves the spot irradiation position in the first direction X from the negative direction to the positive direction. It alternates between moving to Hereinafter, when necessary, movement of the spot irradiation position from the positive direction in the first direction X to the negative direction is referred to as movement of the spot irradiation position in the first direction X in the negative direction. Movement from the negative direction to the positive direction is referred to as positive movement in the first direction X of the spot irradiation position.
  • the control unit 300 controls the scanning angle AY in the time interval between the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X and the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X.
  • the spot irradiation position is moved from the positive direction in the second direction Y by a distance substantially equal to the length of the spot S in the second direction Y to the negative direction.
  • the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is performed twice, and the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is performed twice.
  • the control unit 300 determines the emission timing of the light from the light source unit 110 in the time period during which the spot irradiation position moves in the negative direction in the first direction X and in the time period during which the spot irradiation position moves in the first direction X in the positive direction.
  • the irradiation pitch in the first direction X of the spots S is substantially matched with the arrangement pitch in the first direction X of the plurality of fields of view f.
  • the spot S is in each field of view through which the spot irradiation position passes in the time interval for moving the spot irradiation position in the first direction X in the negative direction and the time interval for moving the spot irradiation position in the first direction X in the positive direction.
  • f is irradiated.
  • the control unit 300 sets the range traced by the spot irradiation position when viewed from the third direction Z to the entire field of view F when viewed from the third direction Z and substantially are matching. Specifically, the control unit 300 controls the length of the range traced by the spot irradiation position when viewed from the third direction Z in the first direction X and the first direction of the entire visual field F when viewed from the third direction Z and the length of X are made substantially equal. The control unit 300 controls the length in the second direction Y of the range traced by the spot irradiation position when viewed in the third direction Z, the length in the second direction Y of the entire visual field F when viewed in the third direction Z, are made substantially equal.
  • the control unit 300 restores the scanning angle AY to the initial value, and ends the control for one frame.
  • the control unit 300 repeats the control described above in subsequent frames.
  • control of the control unit 300 is not limited to the examples shown in FIGS.
  • the irradiation pitch in the first direction X of the spot S in the time interval of the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X and the time interval of the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is plural. may not match the arrangement pitch in the first direction X of the field of view f.
  • the speed of movement of the spot irradiation position in the negative direction in the first direction X or the speed of movement of the spot irradiation position in the positive direction in the first direction X is relatively high, and the time interval between the timings of light emitted from the light source unit 110 cannot be made very short due to factors such as eye-safety, the irradiation pitch of the spots S in the first direction X may be larger than the arrangement pitch of the plurality of fields of view f in the first direction X.
  • the plurality of spots S are irradiated in the first direction X at a pitch larger than the arrangement pitch in the first direction X of the plurality of fields of view f, and in another time interval after the time interval, The spot S may be irradiated at a position located between the positions irradiated with the spot S in the first direction X in the time interval of .
  • the length of the spot S in the second direction Y is relatively long, and the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X or the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is performed only once. , it may be possible to irradiate the spot S in all fields of view f. In this case, the movement of the spot irradiation position in the first direction X in the negative direction or the movement of the spot irradiation position in the first direction X in the positive direction may be performed only once per frame.
  • control unit 300 controls, in the time interval between the time interval of negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X and the time interval of positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X,
  • the spot irradiation position may be moved by a distance longer than the length of the spot S in the second direction Y from the positive direction in the second direction Y to the negative direction.
  • the length of the spot S in the first direction X is substantially equal to the length of the field of view f in the first direction X.
  • the length of the spot S in the first direction X may differ from the length of the field of view f in the first direction X.
  • the length of the spot S in the first direction X may be an integral multiple of the length of the field of view f in the first direction X.
  • FIGS. 4 and 5 show the control unit when the length of the spot S in the second direction Y is a second length shorter than the first length in the second direction Y of the spot S in the example shown in FIG. 3 is a diagram for explaining a first example of control by 300;
  • FIG. The first example described using FIGS. 4 and 5 is the same as the example described using FIGS. 2 and 3 except for the following points.
  • the length of the spot S in the first direction X is substantially equal to the length of the field of view f in the first direction X.
  • the length of the spot S in the second direction Y is substantially twice the length of the field of view f in the second direction Y.
  • the control unit 300 controls the transmission system lens 130 to determine the length of the spot S in the second direction Y in the example shown in FIG. 2 and the length of the spot S in the second direction Y in the example shown in FIG. are switching.
  • the size of the entire visual field F and the size of the visual field f when viewed from the third direction Z in the example shown in FIG. 2, and the size of the entire visual field F when viewed from the third direction Z in the example shown in FIG. height and the size of the field of view f are equal.
  • the control unit 300 In the time interval from the start to the end of one frame, the control unit 300 alternately repeats negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X and positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X. there is The control unit 300 controls the scanning angle AY in the time interval between the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X and the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X. By increasing, the spot irradiation position is moved from the positive direction in the second direction Y by a distance substantially equal to the length of the spot S in the second direction Y to the negative direction.
  • the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is performed four times, and the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is performed four times.
  • the control unit 300 determines the emission timing of the light from the light source unit 110 in the time period during which the spot irradiation position moves in the negative direction in the first direction X and in the time period during which the spot irradiation position moves in the first direction X in the positive direction.
  • the irradiation pitch in the first direction X of the spots S is substantially matched with the arrangement pitch in the first direction X of the plurality of fields of view f.
  • the spot S is in each field of view through which the spot irradiation position passes in the time interval for moving the spot irradiation position in the first direction X in the negative direction and the time interval for moving the spot irradiation position in the first direction X in the positive direction.
  • f is irradiated.
  • the control unit 300 varies the driving waveform of the scanning angle AY for moving the spot irradiation position in the second direction Y according to the length of the spot S in the second direction Y. Specifically, as shown in FIG. 2, the control unit 300 controls the number of steps in the second direction Y followed by the spot irradiation position when the length of the spot S in the second direction Y is a predetermined first length. is less than the number of steps in the second direction Y followed by the spot irradiation position when the length of the spot S in the second direction Y is a second length shorter than the first length as shown in FIG. is doing.
  • control unit 300 controls the case where the length of the spot S in the second direction Y is the first length as shown in FIG. 2 and the case where the length of the spot S is the second length as shown in FIG.
  • the spot irradiation position is moved in the same direction of the second direction Y in both the case of the height and the case of the height.
  • the moving mode of the spot irradiation position is not limited to this example.
  • the control unit 300 sets the spot irradiation position to It may be moved in the opposite direction of the second direction Y.
  • One frame of the control unit 300 in the example shown in FIG. 3 is shorter than one frame of the control unit 300 in the example shown in FIG. Therefore, the sensor device 10 can detect an object faster in the modes shown in FIGS. 2 and 3 than in the modes shown in FIGS.
  • the size of the spot S when viewed from the third direction Z in the example shown in FIG. 4 is smaller than the size of the spot S when viewed from the third direction Z in the example shown in FIG. Therefore, the amount of light per unit area of the spot S in the example shown in FIG. 4 is greater than the amount of light per unit area of the spot S in the example shown in FIG. Therefore, the sensor device 10 can detect an object existing at a longer distance in the modes shown in FIGS. 4 and 5 than in the modes shown in FIGS.
  • the sensor device 10 is set in a relatively high-speed object detection mode as shown in FIGS. It is possible to switch between modes that detect objects existing at a long distance.
  • the length of the spot S in the first direction X in the example shown in FIG. 2 and the length in the first direction X of the spot S in the example shown in FIG. 4 are substantially equal.
  • the length of the spot S in the first direction X in the example shown in FIG. 2 and the length of the spot S in the first direction X in the example shown in FIG. 4 may be different.
  • the length of the spot S in the first direction X in the example shown in FIG. 2 is k times the length of the field of view f in the first direction X (k is an integer of 2 or more), and FIG. may be substantially equal to the length of the first direction X of the field of view f.
  • the control unit 300 moves the spot S in the negative direction movement in the first direction X or in the positive direction movement in the first direction X according to the length of the spot S in the first direction X, for example. and at least one of the irradiation time interval of the spot S and the number of irradiation times of the spot S is controlled. For example, when the length of the spot S in the first direction X is k times, the irradiation time interval of the spot S is increased by k times, and the number of times of irradiation of the spot S is increased by 1/k times.
  • the driving waveform of the scanning angle AY is a step function.
  • the driving waveform of the scanning angle AY may be, for example, a triangular wave or a sawtooth wave.
  • FIGS. 6 and 7 show the control unit when the length of the spot S in the second direction Y is a second length shorter than the first length in the second direction Y of the spot S in the example shown in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a second example of control by 300;
  • the second example described using FIGS. 6 and 7 is the same as the first example described using FIGS. 4 and 5 except for the following points.
  • the control unit 300 In the time interval from the beginning to the end of the first half of one frame, the control unit 300 alternately moves the spot irradiation position in the first direction X in the negative direction and moves the spot irradiation position in the first direction X in the positive direction. repeating.
  • the control unit 300 controls the scanning angle AY in the time interval between the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X and the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X.
  • the spot irradiation position is moved from the positive direction in the second direction Y to the negative direction by a distance substantially twice the length of the spot S in the second direction Y.
  • the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is performed twice, and the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is performed twice.
  • the control unit 300 determines the emission timing of the light from the light source unit 110 in the time period during which the spot irradiation position moves in the negative direction in the first direction X and in the time period during which the spot irradiation position moves in the first direction X in the positive direction.
  • the irradiation pitch in the first direction X of the spots S is substantially matched with the arrangement pitch in the first direction X of the plurality of fields of view f.
  • the spot S is in each field of view through which the spot irradiation position passes in the time interval for moving the spot irradiation position in the first direction X in the negative direction and the time interval for moving the spot irradiation position in the first direction X in the positive direction.
  • f is irradiated.
  • the control unit 300 decreases the scanning angle AY in the time interval between the first half and the second half of one frame.
  • the control unit 300 controls the length of the spot S from the position where the spot S was irradiated in the time interval of the first half of the frame to be substantially equal to the length of the spot S in the second direction Y.
  • the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X and the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X are alternately repeated.
  • the control unit 300 controls the scanning angle AY in the time interval between the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X and the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X.
  • the spot irradiation position is moved from the positive direction in the second direction Y to the negative direction by a distance substantially twice the length of the spot S in the second direction Y.
  • FIG. The negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is performed twice, and the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is performed twice.
  • the control unit 300 determines the emission timing of the light from the light source unit 110 in the time period during which the spot irradiation position moves in the negative direction in the first direction X and in the time period during which the spot irradiation position moves in the first direction X in the positive direction.
  • the irradiation pitch in the first direction X of the spots S is substantially matched with the arrangement pitch in the first direction X of the plurality of fields of view f.
  • the spot S is in each field of view through which the spot irradiation position passes in the time interval for moving the spot irradiation position in the first direction X in the negative direction and the time interval for moving the spot irradiation position in the first direction X in the positive direction.
  • f is irradiated.
  • control unit 300 moves the spot irradiation position to a plurality of steps in the second direction Y in the first half time period of one frame.
  • the control unit 300 irradiates at least one step located between adjacent steps in the first half time interval of one frame as the spot irradiation position in the second half time interval of one frame.
  • FIG. 8 and 9 show the control unit when the length of the spot S in the second direction Y is a second length shorter than the first length in the second direction Y of the spot S in the example shown in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a third example of control by 300;
  • the third example described using FIGS. 6 and 7 is the same as the second example described using FIGS. 6 and 7 except for the following points.
  • control of the control unit 300 in the time interval from the start to the end of the first half of one frame is the same as the control of the control unit 300 in the time interval from the start to the end of the first half of one frame in the examples shown in FIGS. is.
  • the control unit 300 increases the scanning angle AY in the time interval between the first half and the second half of one frame.
  • the control unit 300 controls the length of the spot S from the position where the spot S was irradiated in the time interval of the first half of the frame to be substantially equal to the length of the spot S in the second direction Y.
  • the positive movement of the spot irradiation position in the first direction X and the negative movement of the spot irradiation position in the first direction X are alternately repeated.
  • the control unit 300 adjusts the scanning angle AY in the time interval between the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X and the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X.
  • the spot irradiation position is moved from the negative direction in the second direction Y to the positive direction by a distance substantially twice the length of the spot S in the second direction Y.
  • FIG. The positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is performed twice, and the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X is performed twice.
  • the control unit 300 determines the emission timing of the light from the light source unit 110 in the positive direction movement of the spot irradiation position in the first direction X and the negative direction movement of the spot irradiation position in the first direction X.
  • the irradiation pitch in the first direction X of the spots S is substantially matched with the arrangement pitch in the first direction X of the plurality of fields of view f.
  • the spot S is in each field of view through which the spot irradiation position passes in the time interval for moving the spot irradiation position in the first direction X in the positive direction and the time interval for moving the spot irradiation position in the first direction X in the negative direction.
  • f is irradiated.
  • control unit 300 moves the spot irradiation position to a plurality of steps in the second direction Y in the first half time period of one frame.
  • the control unit 300 irradiates at least one step located between adjacent steps in the first half time interval of one frame as the spot irradiation position in the second half time interval of one frame.
  • control unit 300 moves the spot irradiation position in the same second direction Y in both the first half time interval of one frame and the second half time interval of one frame. I am letting On the other hand, in the examples shown in FIGS. 8 and 9, the control unit 300 sets the spot irradiation position to moving in the direction
  • the stage positioned on the positive direction side in the second direction Y out of the multiple stages in the second direction Y includes the beginning of the time interval in the first half of one frame and the second half of one frame.
  • the spot S is irradiated at the end of the time interval of .
  • the stage located on the positive direction side in the second direction Y out of the multiple stages in the second direction Y has the start time of the first half time interval of one frame. , and the beginning of the time interval in the latter half of one frame. For this reason, in the examples shown in FIGS.
  • the stage positioned on the positive side in the second direction Y and adjacent in the second direction Y is irradiated with the spot S.
  • the spot S is irradiated to a stage located on the positive side of the second direction Y and adjacent to the second direction Y among the plurality of stages in the second direction Y. can be shorter than the time interval
  • the spot irradiation position is set to the center of the entire visual field F in the second direction Y. is moved from the area located on the negative side in the second direction Y to the area located on the positive side in the second direction Y with respect to the center of the entire visual field F in the second direction Y.
  • the spot irradiation position is set to the center of the entire visual field F in the second direction Y. is moved from the area located on the negative side in the second direction Y to the area located on the positive side in the second direction Y with respect to the center of the entire visual field F in the second direction Y.
  • the spot irradiation position is set to the second direction Y from the area located on the negative direction side in the second direction Y with respect to the center of the entire visual field F to the area located on the positive direction side in the second direction Y with respect to the center of the entire visual field F. Therefore, the time for one frame in the examples shown in FIGS. 8 and 9 can be made shorter than the time for one frame in the examples shown in FIGS.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the hardware configuration of the control unit 300. As shown in FIG. The controller 300 is implemented using an integrated circuit 400 .
  • the integrated circuit 400 is, for example, a SoC (System-on-a-Chip).
  • Integrated circuit 400 has bus 402 , processor 404 , memory 406 , storage device 408 , input/output interface 410 and network interface 412 .
  • the bus 402 is a data transmission path through which the processor 404, memory 406, storage device 408, input/output interface 410 and network interface 412 exchange data with each other.
  • the method of connecting processor 404, memory 406, storage device 408, input/output interface 410 and network interface 412 together is not limited to bus connections.
  • the processor 404 is an arithmetic processing device implemented using a microprocessor or the like.
  • the memory 406 is a memory implemented using a RAM (Random Access Memory) or the like.
  • the storage device 408 is a storage device implemented using ROM (Read Only Memory), flash memory, or the like.
  • the input/output interface 410 is an interface for connecting the integrated circuit 400 with peripheral devices.
  • a transmission system 100 and a reception system 200 are connected to the input/output interface 410 .
  • a network interface 412 is an interface for connecting the integrated circuit 400 to a network.
  • This network is, for example, a CAN (Controller Area Network) network.
  • a method for connecting the network interface 412 to the network may be a wireless connection or a wired connection.
  • the storage device 408 stores program modules for realizing the functions of the control unit 300 .
  • the processor 404 implements the functions of the control unit 300 by reading these program modules into the memory 406 and executing them.
  • the hardware configuration of the integrated circuit 400 is not limited to the configuration shown in FIG.
  • program modules may be stored in memory 406 .
  • integrated circuit 400 may not include storage device 408 .
  • sensor device 100 transmission system 110 light source unit 120 scanning unit 130 transmission system lens 200 reception system 210 light detection unit 220 reception system lens 300 control unit 400 integrated circuit 402 bus 404 processor 406 memory 408 storage device 410 input/output interface 412 network interface AY Scanning angle F Overall field of view P Pixel S Spot X First direction Y Second direction Z Third direction f Field of view

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Abstract

制御部（３００）は、スポット（Ｓ）の第２方向（Ｙ）の長さに応じて、スポット照射位置を第２方向（Ｙ）に移動させるための走査角（ＡＹ）の駆動波形を異ならせている。具体的には、制御部（３００）は、スポット（Ｓ）の第２方向（Ｙ）の長さが所定の第１の長さである場合にスポット照射位置が辿る第２方向（Ｙ）の段の数を、スポット（Ｓ）の第２方向（Ｙ）の長さが第１の長さより短い第２の長さである場合にスポット照射位置が辿る第２方向（Ｙ）の段の数より少なくしている。

Description

センサ装置、制御装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体
　本発明は、センサ装置、制御装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体に関する。
　近年、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｉｇ）等の様々なセンサ装置が開発されている。センサ装置は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー等の走査部と、走査部によって生成されたスポットの反射光を検出する光検出部と、を備えている。
　特許文献１には、センサ装置の一例について記載されている。センサ装置は、複数の受光素子と、反射光を所定の時間間隔で複数の受光素子の各々に導く光学素子と、を備えている。各受光素子の画素は、反射光による像の結像位置が画素のピッチの半分の距離ずれている。各光検出部によって生成される画像データを合成することで、単一の光検出部を用いる場合と比較して、物体を高解像度で検出することができる。
特開２０１７－１５６１１号公報
　近年のセンサ装置では、物体を高解像度で検出することだけでなく、物体を高速に検出することや、遠距離に存在する物体を検出することも要求されることがある。物体を高速に検出する機能と、遠距離に存在する物体を検出する機能と、の双方が要求される場合、１台のセンサ装置によって両機能が実現されることが望ましい。
　本発明が解決しようとする課題としては、センサ装置を、物体を高速に検出するモードと、遠距離に存在する物体を検出するモードと、に切り替えることが一例として挙げられる。
　請求項１に記載の発明は、
　走査部と、
　前記走査部によって生成されるスポットの所定方向の長さに応じて、前記スポットの照射位置を前記所定方向に移動させるための前記走査部の走査角の駆動波形を異ならせる制御部と、
を備えるセンサ装置である。
　請求項８に記載の発明は、
　走査部によって生成されるスポットの所定方向の長さに応じて、前記スポットの照射位置を前記所定方向に移動させるための前記走査部の走査角の駆動波形を異ならせる制御部を備える制御装置である。
　請求項９に記載の発明は、
　コンピュータが、
　走査部によって生成されるスポットの所定方向の長さに応じて、前記スポットの照射位置を前記所定方向に移動させるための前記走査部の走査角の駆動波形を異ならせる、制御方法である。
　請求項１０に記載の発明は、
　コンピュータに、
　走査部によって生成されるスポットの所定方向の長さに応じて、前記スポットの照射位置を前記所定方向に移動させるための前記走査部の走査角の駆動波形を異ならせる機能を持たせるプログラムである。
　請求項１１に記載の発明は、
　上記プログラムを記憶した記憶媒体である。
実施形態に係るセンサ装置を示す斜視図である。 スポットの第２方向の長さが所定の第１の長さである場合における制御部による制御の一例を説明するための図である。 スポットの第２方向の長さが所定の第１の長さである場合における制御部による制御の一例を説明するための図である。 スポットの第２方向の長さが図２に示した例におけるスポットの第２方向の第１の長さより短い第２の長さである場合における制御部による制御の第１例を説明するための図である。 スポットの第２方向の長さが図２に示した例におけるスポットの第２方向の第１の長さより短い第２の長さである場合における制御部による制御の第１例を説明するための図である。 スポットの第２方向の長さが図２に示した例におけるスポットの第２方向の第１の長さより短い第２の長さである場合における制御部による制御の第２例を説明するための図である。 スポットの第２方向の長さが図２に示した例におけるスポットの第２方向の第１の長さより短い第２の長さである場合における制御部による制御の第２例を説明するための図である。 スポットの第２方向の長さが図２に示した例におけるスポットの第２方向の第１の長さより短い第２の長さである場合における制御部による制御の第３例を説明するための図である。 スポットの第２方向の長さが図２に示した例におけるスポットの第２方向の第１の長さより短い第２の長さである場合における制御部による制御の第３例を説明するための図である。 制御部のハードウエア構成を例示する図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
　本明細書において、「第１」、「第２」、「第３」等の序数詞は、特に断りのない限り、同様の名称が付された構成を単に区別するために付されたものであり、構成の特定の特徴（例えば、順番又は重要度）を意味するものではない。
　図１は、実施形態に係るセンサ装置１０を示す斜視図である。
　図１において、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚを示す矢印は、当該矢印の基端から先端に向かう方向が当該矢印によって示される方向の正方向であり、かつ当該矢印の先端から基端に向かう方向が当該矢印によって示される方向の負方向であることを示している。
　第１方向Ｘは、鉛直方向に直交する水平方向に平行な一方向である。第３方向Ｚの負方向から見て、第１方向Ｘの正方向は、水平方向の右から左に向かう方向となっており、第１方向Ｘの負方向は、水平方向の左から右に向かう方向となっている。第２方向Ｙは、鉛直方向に平行な方向である。第２方向Ｙの正方向は、鉛直方向の下から上に向かう方向となっており、第２方向Ｙの負方向は、鉛直方向の上から下に向かう方向となっている。第３方向Ｚは、水平方向に平行かつ第１方向Ｘに直交する一方向である。第１方向Ｘの負方向から見て、第３方向Ｚの正方向は、水平方向の左から右に向かう方向となっており、第３方向Ｚの負方向は、水平方向の右から左に向かう方向となっている。第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、第３方向Ｚ、水平方向及び鉛直方向の関係は、上述した例に限定されない。第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、第３方向Ｚ、水平方向及び鉛直方向の関係は、センサ装置１０の配置に応じて異なる。例えば、第２方向Ｙが水平方向に平行になっていてもよい。
　センサ装置１０は、送信系１００、受信系２００及び制御部３００を備えている。本実施形態において、センサ装置１０は、送信系１００から後述する全体視野Ｆに向けて送信される光の光軸と、全体視野Ｆから反射されて受信系２００によって受信される光の光軸と、が互いにずれているバイアキシャル方式のＬｉＤＡＲである。送信系１００は、光源部１１０、走査部１２０及び送信系レンズ１３０を有している。受信系２００は、光検出部２１０及び受信系レンズ２２０を有している。制御部３００は、送信系１００及び受信系２００を制御している。
　光源部１１０は、例えばパルスレーザである。光源部１１０から出射される光の波長は、例えば赤外線である。光源部１１０は、時間的に繰り返して光を出射している。光源部１１０からの光の出射タイミングは、制御部３００によって制御されている。図１において光源部１１０から走査部１２０を経由して後述する全体視野Ｆに向けて延びる破線で示すように、光源部１１０から出射される光は、送信系レンズ１３０を通過して走査部１２０によって全体視野Ｆに向けて反射されている。
　本実施形態において、走査部１２０は、ＭＥＭＳミラーである。走査部１２０は、ＭＥＭＳミラー以外の走査部であってもよい。走査部１２０は、光源部１１０から出射された光を、第３方向Ｚに垂直であって全体視野Ｆが投影された仮想平面に向けて反射して、当該仮想平面に投影された光であるスポットＳを生成している。走査部１２０は、当該仮想平面内でスポットＳが生成される位置を第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの２方向に移動させている。
　本実施形態において、送信系レンズ１３０は、光源部１１０から出射された光の光軸に沿って並ぶ複数枚のレンズを有するズームレンズである。制御部３００は、当該複数枚のレンズの間の距離を制御することで、第３方向Ｚに垂直な仮想平面に投影されるスポットＳの大きさを制御している。具体的には、上記複数枚のレンズの間の距離を変えることで合成焦点距離が短くなるほど、スポットＳの大きさは大きくなる。これに対して、上記複数枚のレンズの間の距離を変えることで合成焦点距離が長くなるほど、スポットＳの大きさは小さくなる。送信系レンズ１３０は、ズームレンズと異なるレンズであってもよい。
　本実施形態において、光検出部２１０は、２次元アレイセンサである。光検出部２１０は、スポットＳの反射光を検出している。光検出部２１０は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの２方向に沿って行列状に並ぶ複数の画素Ｐを有している。図１に示す例では、複数の画素Ｐの全体が受信系レンズ２２０を通じて光を検出する全体視野Ｆが、第３方向Ｚに垂直な仮想平面に投影されている。
　全体視野Ｆ内では、複数の画素Ｐに対応して、光検出部２１０の画素当たりの複数の視野ｆが、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの２方向に行列状に並んでいる。第３方向Ｚの負方向から見て、全体視野Ｆの中心に対する各視野ｆの位置は、光検出部２１０の中心に対する各画素Ｐの位置に対して、受信系レンズ２２０によって、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにおいて反転している。図１に示す例では、全体視野Ｆに照射されたスポットＳの反射光を検出している画素Ｐが黒塗りによって示されている。
　本実施形態において、受信系レンズ２２０は、光検出部２１０から全体視野Ｆに向けて並ぶ複数枚のレンズを有するズームレンズである。制御部３００は、当該複数枚のレンズの間の距離を制御することで、第３方向Ｚに垂直な仮想平面に投影される全体視野Ｆの大きさと、全体視野Ｆ内で第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの２方向に行列状に並ぶ複数の視野ｆの大きさと、を制御している。具体的には、上記複数枚のレンズの間の距離を変えることで合成焦点距離が短くなるほど、全体視野Ｆ及び複数の視野ｆの大きさは大きくなる。これに対して、上記複数枚のレンズの間の距離を変えることで合成焦点距離が長くなるほど、全体視野Ｆ及び複数の視野ｆの大きさは小さくなる。受信系レンズ２２０は、ズームレンズと異なるレンズであってもよい。
　図２及び図３は、スポットＳの第２方向Ｙの長さが所定の第１の長さである場合における制御部３００による制御の一例を説明するための図である。
　まず、図２について説明する。
　図２において、第３方向Ｚを示すＸ付き丸は、紙面の手前から奥に向かう方向が第３方向Ｚの正方向であり、紙面の奥から手前に向かう方向が第３方向Ｚの負方向であることを示している。
　図２では、第３方向Ｚの負方向から見て、複数の略正方形の視野ｆが、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの２方向に行列状に並んでいる。
　図２に示す例では、光源部１１０から出射される光が第１方向Ｘよりも第２方向Ｙに長いライン状のビームとなっている。スポットＳの第１方向Ｘの長さは、視野ｆの第１方向Ｘの長さと実質的に等しくなっている。スポットＳの第２方向Ｙの長さは、視野ｆの第２方向Ｙの長さの実質的に４倍となっている。図２において、複数の視野ｆを通過する矢印は、矢印の基端から先端に向けて、スポットＳの照射位置が移動していることを示している。以下、必要に応じて、スポットＳの照射位置をスポット照射位置という。図２では、異なるタイミングで照射された４つのスポットＳが示されている。
　制御部３００は、スポット照射位置を移動させるための走査部１２０の走査角の駆動波形の振幅を制御することで、第３方向Ｚから見たときのスポット照射位置が辿る範囲（ＦＯＶ）を制御している。具体的には、第３方向Ｚから見たときのスポット照射位置が辿る範囲の第１方向Ｘの長さは、スポット照射位置を第１方向Ｘに移動させるための走査部１２０の走査角の駆動波形の振幅に応じて決定されている。第３方向Ｚから見たときのスポット照射位置が辿る範囲の第２方向Ｙの長さは、スポット照射位置を第２方向Ｙに移動させるための走査部１２０の走査角の駆動波形の振幅に応じて決定されている。
　次に、図３について説明する。
　図３の上段のタイミングチャートは、光源部１１０のパルストリガのタイミングチャートを示している。図３の最上段のタイミングチャートにおいて描写されているトリガの数は、模式的に示されたものであり、図２に示された複数の視野ｆに照射されたスポットＳの数を示唆するものではない。
　図３の下段のタイミングチャートは、走査部１２０の走査角ＡＹの駆動波形を示している。走査角ＡＹは、スポットＳが照射される位置を第２方向Ｙに移動させるための走査部１２０の走査角である。図３の下段のタイミングチャートでは、走査角ＡＹが増加するほど、スポットＳが照射される位置が第２方向Ｙの負方向に向けて移動し、走査角ＡＹが減少するほど、スポットＳが照射される位置が第２方向Ｙの正方向に向けて移動する。
　次に、図２及び図３を参照して、制御部３００による制御について説明する。
　１フレームの始期から終期までの時間区間において、制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向から負方向への移動と、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向から正方向への移動と、を交互に繰り返している。以下、必要に応じて、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向から負方向への移動を、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動といい、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向から正方向への移動を、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動という。制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、の間の時間区間において、走査角ＡＹを増加させて、スポット照射位置をスポットＳの第２方向Ｙの長さと実質的に等しい距離、第２方向Ｙの正方向から負方向へ移動させている。スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動は２回行われており、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動は２回行われている。制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、における光源部１１０からの光の出射タイミングを制御することで、スポットＳの第１方向Ｘにおける照射ピッチを複数の視野ｆの第１方向Ｘにおける配列ピッチに実質的に一致させている。これによって、スポットＳは、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、においてスポット照射位置が通過する各視野ｆに照射させている。
　１フレームの始期から終期までの時間区間において、制御部３００は、第３方向Ｚから見たときのスポット照射位置が辿る範囲を、第３方向Ｚから見たときの全体視野Ｆと実質的に一致させている。具体的には、制御部３００は、第３方向Ｚから見たときのスポット照射位置が辿る範囲の第１方向Ｘの長さと、第３方向Ｚから見たときの全体視野Ｆの第１方向Ｘの長さと、を実質的に等しくさせている。制御部３００は、第３方向Ｚから見たときのスポット照射位置が辿る範囲の第２方向Ｙの長さと、第３方向Ｚから見たときの全体視野Ｆの第２方向Ｙの長さと、を実質的に等しくさせている。
　制御部３００は、走査角ＡＹを初期の値に戻して、１フレームの制御を終了させている。制御部３００は、上述した制御を以降の各フレームにおいて繰り返している。
　制御部３００の制御は、図２及び図３に示した例に限定されない。
　例えば、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、におけるスポットＳの第１方向Ｘにおける照射ピッチは、複数の視野ｆの第１方向Ｘにおける配列ピッチに一致していなくてもよい。例えば、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の速度、又はスポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の速度が比較的速く、光源部１１０からの光の出射タイミングの時間的間隔がアイセーフ等の要因によってあまり短くすることができない場合、スポットＳの第１方向Ｘにおける照射ピッチは、複数の視野ｆの第１方向Ｘにおける配列ピッチより大きくなることがある。この場合、ある時間区間において、複数の視野ｆの第１方向Ｘにおける配列ピッチより大きいピッチで第１方向Ｘに複数のスポットＳを照射させ、当該時間区間の後の他の時間区間において、先の時間区間においてスポットＳが照射された位置の第１方向Ｘの間に位置する位置にスポットＳを照射させてもよい。
　また、例えば、スポットＳの第２方向Ｙの長さが比較的長く、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動又はスポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動を１回のみ行うことで、すべての視野ｆにスポットＳを照射させることができることがある。この場合、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動、又はスポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動を１フレームにつき１回のみとしてもよい。
　また、例えば、制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、の間の時間区間において、スポット照射位置をスポットＳの第２方向Ｙの長さより長い距離、第２方向Ｙの正方向から負方向へ移動させてもよい。
　図２に示す例においては、スポットＳの第１方向Ｘの長さが視野ｆの第１方向Ｘの長さと実質的に等しくなっている。しかしながら、スポットＳの第１方向Ｘの長さは、視野ｆの第１方向Ｘの長さと異なっていてもよい。例えば、スポットＳの第１方向Ｘの長さは、視野ｆの第１方向Ｘの長さの整数倍であってもよい。
　図４及び図５は、スポットＳの第２方向Ｙの長さが図２に示した例におけるスポットＳの第２方向Ｙの第１の長さより短い第２の長さである場合における制御部３００による制御の第１例を説明するための図である。図４及び図５を用いて説明する第１例は、以下の点を除いて、図２及び図３を用いて説明した一例と同様である。
　図４に示す例において、スポットＳの第１方向Ｘの長さは、視野ｆの第１方向Ｘの長さと実質的に等しくなっている。スポットＳの第２方向Ｙの長さは、視野ｆの第２方向Ｙの長さの実質的に２倍となっている。
　制御部３００は、送信系レンズ１３０の制御によって、図２に示した例におけるスポットＳの第２方向Ｙの長さと、図４に示した例におけるスポットＳの第２方向Ｙの長さと、を切り替えている。図２に示した例において第３方向Ｚから見たときの全体視野Ｆの大きさ及び視野ｆの大きさと、図４に示した例において第３方向Ｚから見たときの全体視野Ｆの大きさ及び視野ｆの大きさと、は等しくなっている。
　１フレームの始期から終期までの時間区間において、制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動と、を交互に繰り返している。制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、の間の時間区間において、走査角ＡＹを増加させて、スポット照射位置をスポットＳの第２方向Ｙの長さと実質的に等しい距離、第２方向Ｙの正方向から負方向へ移動させている。スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動は４回行われており、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動は４回行われている。制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、における光源部１１０からの光の出射タイミングを制御することで、スポットＳの第１方向Ｘにおける照射ピッチを複数の視野ｆの第１方向Ｘにおける配列ピッチに実質的に一致させている。これによって、スポットＳは、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、においてスポット照射位置が通過する各視野ｆに照射させている。
　次に、図２及び図３に示した例と、図４及び図５に示した例と、を比較する。
　制御部３００は、スポットＳの第２方向Ｙの長さに応じて、スポット照射位置を第２方向Ｙに移動させるための走査角ＡＹの駆動波形を異ならせている。具体的には、制御部３００は、図２に示すようにスポットＳの第２方向Ｙの長さが所定の第１の長さである場合にスポット照射位置が辿る第２方向Ｙの段の数を、図４に示すようにスポットＳの第２方向Ｙの長さが第１の長さより短い第２の長さである場合にスポット照射位置が辿る第２方向Ｙの段の数より少なくしている。
　また、制御部３００は、図２に示すようにスポットＳの第２方向Ｙの長さが第１の長さである場合と、図４に示すようにスポットＳの長さが第２の長さである場合と、の双方において、スポット照射位置を第２方向Ｙの同じ方向に移動させている。スポット照射位置の移動態様はこの例に限定されない。例えば、制御部３００は、スポットＳの第２方向Ｙの長さが第１の長さである場合と、スポットＳの長さが第２の長さである場合と、において、スポット照射位置を第２方向Ｙの反対に移動させてもよい。
　また、図２及び図３に示す例と、図４及び図５に示す例と、の双方において、制御部３００は、スポット照射位置を第２方向Ｙの異なる段に移動させる際にスポット照射位置をスポットＳの第２方向Ｙの長さと実質的に等しい距離移動させている。この場合、スポット照射位置を第２方向Ｙの異なる段に移動させる際にスポット照射位置をスポットＳの第２方向Ｙの長さより長い距離移動させる場合と比較して、第２方向Ｙに隣り合う段にスポットＳが照射される時間間隔を短くすることができる。センサ装置１０が自動車等の移動体を検出する場合や、センサ装置１０が自動車等の移動体に搭載されている場合等、センサ装置１０によって検出されるべき物体の態様が比較的速く変動する場合、隣り合う段にスポットＳが照射される時間間隔が長くなるほど、１つの物体を別々の物体であると誤検出する可能性が高くなり得る。これに対して、図２及び図３に示す例と、図４及び図５に示す例と、における制御においては、スポット照射位置を第２方向Ｙの異なる段に移動させる際にスポット照射位置をスポットＳの第２方向Ｙの長さより長い距離移動させる場合と比較して、上述した誤検出を抑制することができる。
　図３に示す例における制御部３００の１フレームは、図５に示す例における制御部３００の１フレームより短くなっている。したがって、センサ装置１０は、図２及び図３に示すモードにおいて、図４及び図５に示すモードにおいてよりも、高速に物体を検出することができる。
　図４に示す例において第３方向Ｚから見たときのスポットＳの大きさは、図２に示す例において第３方向Ｚから見たときのスポットＳの大きさより小さくなっている。このため、図４に示す例におけるスポットＳの単位面積当たりの光量は、図２に示す例におけるスポットＳの単位面積当たりの光量より多くなっている。したがって、センサ装置１０は、図４及び図５に示すモードにおいて、図２及び図３に示すモードにおいてよりも、遠距離に存在する物体を検出することができる。
　上述した説明より、制御部３００の制御に応じて、センサ装置１０を、図２及び図３に示すように物体を比較的高速に検出するモードと、図４及び図５に示すように比較的遠距離に存在する物体を検出するモードと、に切り替えることができる。
　上述した例では、図２に示す例におけるスポットＳの第１方向Ｘの長さと、図４に示す例におけるスポットＳの第１方向Ｘの長さと、が実質的に等しくなっている。しかしながら、図２に示す例におけるスポットＳの第１方向Ｘの長さと、図４に示す例におけるスポットＳの第１方向Ｘの長さと、は異なっていてもよい。例えば、図２に示す例におけるスポットＳの第１方向Ｘの長さが視野ｆの第１方向Ｘの長さのｋ倍となっていて（ｋは２以上の整数である。）、図４に示す例におけるスポットＳの第１方向Ｘの長さが視野ｆの第１方向Ｘの長さと実質的に等しくてもよい。この例において、制御部３００は、例えば、スポットＳの第１方向Ｘの長さに応じて、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動又は第１方向Ｘの正方向移動における、スポットＳの照射時間間隔と、スポットＳの照射回数と、の少なくとも一方を制御する。例えば、スポットＳの第１方向Ｘの長さがｋ倍となった場合、スポットＳの照射時間間隔はｋ倍にし、スポットＳの照射回数は１／ｋ倍にする。
　上述した例では、図３に示す例及び図５に示す例の双方において、走査角ＡＹの駆動波形は、ステップ関数となっている。しかしながら、走査角ＡＹの駆動波形は、例えば、三角波や鋸波となっていてもよい。
　図６及び図７は、スポットＳの第２方向Ｙの長さが図２に示した例におけるスポットＳの第２方向Ｙの第１の長さより短い第２の長さである場合における制御部３００による制御の第２例を説明するための図である。図６及び図７を用いて説明する第２例は、以下の点を除いて、図４及び図５を用いて説明した第１例と同様である。
　１フレームの前半の始期から終期までの時間区間において、制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動と、を交互に繰り返している。制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、の間の時間区間において、走査角ＡＹを増加させて、スポット照射位置をスポットＳの第２方向Ｙの長さの実質的に２倍の距離、第２方向Ｙの正方向から負方向へ移動させている。スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動は２回行われており、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動は２回行われている。制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、における光源部１１０からの光の出射タイミングを制御することで、スポットＳの第１方向Ｘにおける照射ピッチを複数の視野ｆの第１方向Ｘにおける配列ピッチに実質的に一致させている。これによって、スポットＳは、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、においてスポット照射位置が通過する各視野ｆに照射させている。
　次いで、１フレームの前半と後半との間の時間区間において、制御部３００は、走査角ＡＹを減少させている。次いで１フレームの後半の始期から終期までの時間区間において、制御部３００は、１フレームの前半の時間区間においてスポットＳが照射された位置からスポットＳの第２方向Ｙの長さと実質的に等しい距離、第２方向Ｙの負方向にずれた位置において、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動と、を交互に繰り返している。制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、の間の時間区間において、走査角ＡＹを増加させて、スポット照射位置をスポットＳの第２方向Ｙの長さの実質的に２倍の距離、第２方向Ｙの正方向から負方向へ移動させている。スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動は２回行われており、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動は２回行われている。制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、における光源部１１０からの光の出射タイミングを制御することで、スポットＳの第１方向Ｘにおける照射ピッチを複数の視野ｆの第１方向Ｘにおける配列ピッチに実質的に一致させている。これによって、スポットＳは、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、においてスポット照射位置が通過する各視野ｆに照射させている。
　図６及び図７に示す例において、制御部３００は、１フレームの前半の時間区間においてスポット照射位置を第２方向Ｙの複数の段に移動させている。制御部３００は、１フレームの後半の時間区間において、スポット照射位置を１フレームの前半の時間区間での隣り合う段の間に位置する少なくとも１つの段に照射させている。
　図８及び図９は、スポットＳの第２方向Ｙの長さが図２に示した例におけるスポットＳの第２方向Ｙの第１の長さより短い第２の長さである場合における制御部３００による制御の第３例を説明するための図である。図６及び図７を用いて説明する第３例は、以下の点を除いて、図６及び図７を用いて説明した第２例と同様である。
　１フレームの前半の始期から終期までの時間区間における制御部３００の制御は、図６及び７に示した例においての１フレームの前半の始期から終期までの時間区間における制御部３００の制御と同様である。
　次いで、１フレームの前半と後半との間の時間区間において、制御部３００は、走査角ＡＹを増加させている。次いで１フレームの後半の始期から終期までの時間区間において、制御部３００は、１フレームの前半の時間区間においてスポットＳが照射された位置からスポットＳの第２方向Ｙの長さと実質的に等しい距離、第２方向Ｙの負方向にずれた位置において、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動と、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動と、を交互に繰り返している。制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、の間の時間区間において、走査角ＡＹを減少させて、スポット照射位置をスポットＳの第２方向Ｙの長さの実質的に２倍の距離、第２方向Ｙの負方向から正方向へ移動させている。スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動は２回行われており、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動は２回行われている。制御部３００は、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、における光源部１１０からの光の出射タイミングを制御することで、スポットＳの第１方向Ｘにおける照射ピッチを複数の視野ｆの第１方向Ｘにおける配列ピッチに実質的に一致させている。これによって、スポットＳは、スポット照射位置の第１方向Ｘの正方向移動の時間区間と、スポット照射位置の第１方向Ｘの負方向移動の時間区間と、においてスポット照射位置が通過する各視野ｆに照射させている。
　図８及び図９に示す例において、制御部３００は、１フレームの前半の時間区間においてスポット照射位置を第２方向Ｙの複数の段に移動させている。制御部３００は、１フレームの後半の時間区間において、スポット照射位置を１フレームの前半の時間区間での隣り合う段の間に位置する少なくとも１つの段に照射させている。
　図６及び図７に示した例と、図８及び図に示した例と、を比較する。
　図６及び図７に示す例において、制御部３００は、１フレームの前半の時間区間と、１フレームの後半の時間区間と、の双方において、スポット照射位置を第２方向Ｙの同じ方向に移動させている。これに対して、図８及び図９に示す例において、制御部３００は、１フレームの前半の時間区間と、１フレームの後半の時間区間と、において、スポット照射位置を第２方向Ｙの反対方向に移動させている。
　図８及び図９に示す例において、第２方向Ｙの複数の段のうち第２方向Ｙの正方向側に位置する段には、１フレームの前半の時間区間の始期と、１フレームの後半の時間区間の終期と、においてスポットＳが照射されている。これに対して、図６及び図７に示す例において、第２方向Ｙの複数の段のうち第２方向Ｙの正方向側に位置する段には、１フレームの前半の時間区間の始期と、１フレームの後半の時間区間の始期と、においてスポットＳが照射されている。このため、図６及び図７に示す例において第２方向Ｙの複数の段のうち第２方向Ｙの正方向側に位置していて第２方向Ｙに隣り合う段にスポットＳが照射される時間間隔は、図８及び図９に示す例において第２方向Ｙの複数の段のうち第２方向Ｙの正方向側に位置していて第２方向Ｙに隣り合う段にスポットＳが照射される時間間隔より短くすることができる。
　図６及び図７に示す例では、１フレームの前半の時間区間と、１フレームの後半の時間区間と、の間の時間区間において、スポット照射位置を、全体視野Ｆの第２方向Ｙの中心に対して第２方向Ｙの負方向側に位置する領域から全体視野Ｆの第２方向Ｙの中心に対して第２方向Ｙの正方向側に位置する領域へ移動させている。これに対して、図８及び図９に示す例では、１フレームの前半の時間区間と、１フレームの後半の時間区間と、の間において、スポット照射位置を、全体視野Ｆの第２方向Ｙの中心に対して第２方向Ｙの負方向側に位置する領域から全体視野Ｆの第２方向Ｙの中心に対して第２方向Ｙの正方向側に位置する領域へ移動させていない。このため、図８及び図９に示す例における１フレームの時間は、図６及び図７に示す例における１フレームの時間よりも短くすることができる。
　図１０は、制御部３００のハードウエア構成を例示する図である。制御部３００は、集積回路４００を用いて実装されている。集積回路４００は、例えばＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）である。
　集積回路４００は、バス４０２、プロセッサ４０４、メモリ４０６、ストレージデバイス４０８、入出力インタフェース４１０及びネットワークインタフェース４１２を有する。バス４０２は、プロセッサ４０４、メモリ４０６、ストレージデバイス４０８、入出力インタフェース４１０及びネットワークインタフェース４１２が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ４０４、メモリ４０６、ストレージデバイス４０８、入出力インタフェース４１０及びネットワークインタフェース４１２を互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ４０４は、マイクロプロセッサ等を用いて実現される演算処理装置である。メモリ４０６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等を用いて実現されるメモリである。ストレージデバイス４０８は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ等を用いて実現されるストレージデバイスである。
　入出力インタフェース４１０は、集積回路４００を周辺デバイスと接続するためのインタフェースである。入出力インタフェース４１０には送信系１００及び受信系２００が接続されている。
　ネットワークインタフェース４１２は、集積回路４００をネットワークに接続するためのインタフェースである。このネットワークは、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）ネットワークである。ネットワークインタフェース４１２がネットワークに接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。
　ストレージデバイス４０８は、制御部３００の機能を実現するためのプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ４０４は、これらのプログラムモジュールをメモリ４０６に読み出して実行することで、制御部３００の機能を実現する。
　集積回路４００のハードウエア構成は、図１０に示した構成に限定されない。例えば、プログラムモジュールはメモリ４０６に格納されてもよい。この場合、集積回路４００は、ストレージデバイス４０８を備えていなくてもよい。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
１０　センサ装置
１００　送信系
１１０　光源部
１２０　走査部
１３０　送信系レンズ
２００　受信系
２１０　光検出部
２２０　受信系レンズ
３００　制御部
４００　集積回路
４０２　バス
４０４　プロセッサ
４０６　メモリ
４０８　ストレージデバイス
４１０　入出力インタフェース
４１２　ネットワークインタフェース
ＡＹ　走査角
Ｆ　全体視野
Ｐ　画素
Ｓ　スポット
Ｘ　第１方向
Ｙ　第２方向
Ｚ　第３方向
ｆ　視野

Claims (11)

  1. 　走査部と、
    　前記走査部によって生成されるスポットの所定方向の長さに応じて、前記スポットの照射位置を前記所定方向に移動させるための前記走査部の走査角の駆動波形を異ならせる制御部と、
    を備えるセンサ装置。
  2. 　請求項１に記載のセンサ装置において、
    　前記制御部は、前記スポットの前記所定方向の長さが所定の第１の長さである場合に前記照射位置が辿る前記所定方向の段の数を、前記スポットの前記所定方向の前記長さが前記第１の長さより短い第２の長さである場合に前記照射位置が辿る前記所定方向の段の数より少なくする、センサ装置。
  3. 　請求項２に記載のセンサ装置において、
    　前記制御部は、前記スポットの前記所定方向の前記長さが前記第２の長さである場合、前記照射位置を異なる段に移動させる際に前記照射位置を前記スポットの前記所定方向の前記長さと実質的に等しい距離、移動させる、センサ装置。
  4. 　請求項２に記載のセンサ装置において、
    　前記制御部は、前記スポットの前記所定方向の前記長さが前記第２の長さである場合、所定の時間区間において前記照射位置を前記所定方向の複数の前記段に移動させ、前記所定の時間区間と異なる他の時間区間において、前記照射位置を前記所定の時間区間での隣り合う前記段の間に位置する少なくとも１つの段に移動させる、センサ装置。
  5. 　請求項４に記載のセンサ装置において、
    　前記制御部は、前記所定の時間区間と、前記他の時間区間と、の双方において、前記照射位置を前記所定方向の同じ方向に移動させる、センサ装置。
  6. 　請求項４に記載のセンサ装置において、
    　前記制御部は、前記所定の時間区間と、前記他の時間区間と、において、前記照射位置を前記所定方向の反対方向に移動させる、センサ装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
    　前記制御部は、前記スポットの前記所定方向に交差する方向の長さに応じて、前記スポットの照射時間間隔と、前記スポットの照射回数と、の少なくとも一方を制御する、センサ装置。
  8. 　走査部によって生成されるスポットの所定方向の長さに応じて、前記スポットの照射位置を前記所定方向に移動させるための前記走査部の走査角の駆動波形を異ならせる制御部を備える制御装置。
  9. 　コンピュータが、
    　走査部によって生成されるスポットの所定方向の長さに応じて、前記スポットの照射位置を前記所定方向に移動させるための前記走査部の走査角の駆動波形を異ならせる、制御方法。
  10. 　コンピュータに、
    　走査部によって生成されるスポットの所定方向の長さに応じて、前記スポットの照射位置を前記所定方向に移動させるための前記走査部の走査角の駆動波形を異ならせる機能を持たせるプログラム。
  11. 　請求項１０に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
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