WO2022244273A1 - 光源装置及びセンサ装置 - Google Patents

Abstract

Ａ１ビーム及びＢ１ビームが第１反射面（２０２）によって順に反射されて、空間的に近接して第１位置（Ｐ１）に向けて照射される。次いで、Ａ２ビーム及びＢ２ビームが第１反射面（２０２）によって順に反射されて、空間的に近接して第２位置（Ｐ２）に向けて照射される。次いで、Ａ３ビーム及びＢ３ビームが第１反射面（２０２）によって順に反射されて、空間的に近接して第３位置（Ｐ３）に向けて照射される。次いで、Ａ４ビーム及びＢ４ビームが第２反射面（２０４）によって順に反射されて、空間的に近接して第４位置（Ｐ４）に向けて照射される。次いで、Ａ５ビーム及びＢ５ビームが第２反射面（２０４）によって順に反射されて、空間的に近接して第５位置（Ｐ５）に向けて照射される。

Description

光源装置及びセンサ装置

　本発明は、光源装置及びセンサ装置に関する。

　近年、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）等、様々なセンサ装置が開発されている。センサ装置は、パルスレーザ等の光源部と、ポリゴンミラー、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー等の可動反射部と、を備えている。センサ装置は、光源部から時間的に繰り返して出射された複数のビームを可動反射部によって反射することで、空間的に互いにずれた複数の位置に向けて複数のビームを照射する。

　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、ポリゴンミラーによって空間的に互いにずれた複数の位置に向けて照射された複数のビームの反射ビームに応じて生成される複数の信号を積算する信号処理部を備えている。複数の位置からの反射ビームに応じて生成される複数の信号を積算することで、複数の信号のノイズを除去することができる。複数の位置が空間的に近接している場合、センサ装置によって検出される物体の解像度が所望の解像度まで高くなる。

　特許文献２には、画像形成装置の一例について記載されている。この一例に係る画像形成装置は、複数の半導体レーザと、複数の半導体レーザから出射された複数のビームを集光するシリンドリカルレンズと、シリンドリカルレンズによって集光された複数のビームを反射する振動ミラーと、を備えている。

　特許文献３には、画像形成装置の一例について記載されている。この一例に係る画像形成装置は、マルチビームレーザと、マルチビームレーザから出射された複数のビームを反射するポリゴンミラーと、を備えている。

特開２００４－１７７３５０号公報 特開２０１１－５３６１６号公報 特開平１１－３３４１３９号公報

　例えば特許文献１に記載されているように、空間的に互いにずれた複数の位置に向けて可動反射部によって複数のビームを照射する場合がある。一方、アイセーフ等の要因によって、光源部から出射される複数のビームの出射タイミングの時間差を一定値より短くすることができない場合がある。この場合において、可動反射部の角速度が比較的速いとき、可動反射部によって複数の位置に向けて時間的に繰り返して照射された複数のビームを空間的に近接させることができない。このため、複数のビームの反射ビームに応じて生成される複数の信号を積算すると、センサ装置によって検出される物体の解像度が低下することがある。

　他の方法として、ある時間区間において、可動反射部によって反射された複数のビームを空間的に互いにずれた複数の位置に向けて照射し、この時間区間の後の他の時間区間において、可動反射部によって反射されたビームを、先の時間区間においてビームが照射された位置に空間的に近接した他の位置に向けて照射することがある。この方法では、可動反射部の角速度が比較的速くても、先の時間区間においてビームが照射された位置と後の時間区間においてビームが照射された他の位置とを空間的に近接させることができる。しかしながら、この方法においては、空間的に近接した当該位置及び当該他の位置に照射されるビームが比較的長い時間差をおいて照射されている。このため、空間的に近接した当該位置及び当該他の位置に照射されたビームの反射ビームに応じて生成される複数の信号を積算する場合、先の時間区間において生成された信号をメモリに記憶させる必要があり、膨大なメモリを要し得る。また、センサ装置によって検出される物体の態様が比較的速く変動する場合、先の時間区間と後の時間区間とで物体の態様が比較的大きく変動することがある。この場合、先の時間区間において生成された信号と後の時間区間において生成された信号とを積算しても、物体をうまく検出することができないことがある。

　本発明が解決しようとする課題としては、比較的短い時間差で照射された複数のビームを空間的に近接させ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、
　光源部と、
　前記光源部から入射するビームを複数の位置に向けて反射する可動反射部と、
を備え、
　前記可動反射部は、所定方向に前記可動反射部に入射する一群のビームに含まれる各々のビームを前記複数の位置の各々に向けて反射し、前記一群のビームと異なるタイミングで前記所定方向と異なる方向に前記可動反射部に入射する他の一群のビームに含まれる各々のビームを前記複数の位置の各々に向けて反射する、光源装置である。

　請求項４に記載の発明は、
　上記光源装置と、
　前記光源装置から照射された前記ビームの反射ビームを検出する光検出部と、
を備えるセンサ装置である。

実施形態に係る光源装置を示す図である。 第１光源素子のパルストリガのタイミングチャート及び第２光源素子のパルストリガのタイミングチャートの一例を示す図である。 可動反射部の回転の角速度が時間に依存して変動する場合おいての、第１光源素子から出射されて可動反射部によって反射されたビームの照射角度の振動の１周期と、第２光源素子から出射されて可動反射部によって反射されたビームの照射角度の振動の１周期と、の一例を示すグラフである。 図３に示した第１振動及び第２振動のうちの単位時間当たりの増加率が他の領域より大きい領域を拡大した図である。 図３に示した第１振動及び第２振動のうちの単位時間当たりの増加率が他の領域より小さい領域を拡大した図である。 光源部が３つの光源素子を有する場合において第１位置～第６位置に向けて照射されるビームを説明するための図である。 ３つの光源素子のパルストリガのタイミングチャートの一例を示す図である。 変形例に係る光源部を示す図である。 実施例に係るセンサ装置を示す図である。

　以下、本発明の実施形態、変形例及び実施例について、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、実施形態に係る光源装置１０を示す図である。図２は、第１光源素子１１２のパルストリガのタイミングチャート及び第２光源素子１１４のパルストリガのタイミングチャートの一例を示す図である。

　図１において、第１方向Ｘ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２方向Ｙを示す黒点付き白丸は、紙面の奥から手前に向かう方向が第２方向Ｙの正方向であり、紙面の手前から奥に向かう方向が第２方向Ｙ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、光源装置１０の配置に応じて異なる。例えば、第３方向Ｚが鉛直方向に平行になっていてもよい。

　図１において、第１位置Ｐ１～第５位置Ｐ５の５つの位置において丸印で囲まれた「Ａ１」～「Ａ５」及び「Ｂ１」～「Ｂ５」は、後述するＡ１ビーム～Ａ５ビーム及びＢ１ビーム～Ｂ５ビームが丸印で囲まれた「Ａ１」～「Ａ５」及び「Ｂ１」～「Ｂ５」が付された位置にそれぞれ照射されていることを示している。

　図２の上段のタイミングチャートは、第１光源素子１１２のパルストリガのタイミングチャートを示している。図２の上段のタイミングチャートの横軸は時間を示している。図２の上段のタイミングチャートでは、「Ａ１」～「Ａ５」が付されたトリガのタイミングにおいてビームが出射されていることを示している。以下、必要に応じて、「Ａ１」～「Ａ５」が付されたトリガのタイミングにおいて出射されたビームを、それぞれ、Ａ１ビーム～Ａ５ビームという。

　図２の下段のタイミングチャートは、第２光源素子１１４のパルストリガのタイミングチャートを示している。図２の下段のタイミングチャートの横軸は時間を示している。図２の下段のタイミングチャートでは、「Ｂ１」～「Ｂ５」が付されたトリガのタイミングにおいてビームが出射されていることを示している。以下、必要に応じて、「Ｂ１」～「Ｂ５」が付されたトリガのタイミングにおいて出射されたビームを、それぞれ、Ｂ１ビーム～Ｂ５ビームという。

　光源装置１０は、光源部１００及び可動反射部２００を備えている。光源部１００は、第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４を有している。可動反射部２００は、第１反射面２０２、第２反射面２０４、第３反射面２０６及び第４反射面２０８を有している。

　第１光源素子１１２は、例えばパルスレーザである。第１光源素子１１２から出射されるビームの波長は例えば赤外線である。

　第１光源素子１１２は、複数のビームを時間的に繰り返して出射している。図２の上段のタイミングチャートにおいて、第１光源素子１１２は、Ａ１ビーム、Ａ２ビーム及びＡ３ビームを順に出射した後、Ａ４ビーム及びＡ５ビームを順に出射している。第１光源素子１１２は、Ａ３ビームの出射タイミングと、Ａ４ビームの出射タイミングと、の間のタイミングにおいて、他のビームを出射していてもよいし、又は出射していなくてもよい。第１光源素子１１２は、Ａ５ビームの出射タイミング後のタイミングにおいて、他のビームを出射していてもよいし、又は出射していなくてもよい。

　第２光源素子１１４は、例えばパルスレーザである。第２光源素子１１４から出射されるビームの波長は例えば赤外線である。

　第２光源素子１１４は、複数のビームを時間的に繰り返して出射している。図２の下段のタイミングチャートにおいて、第２光源素子１１４は、Ｂ１ビーム、Ｂ２ビーム及びＢ３ビームを順に出射した後、Ｂ４ビーム及びＢ５ビームを順に出射している。第２光源素子１１４は、Ｂ３ビームの出射タイミングと、Ｂ４ビームの出射タイミングと、の間のタイミングにおいて、他のビームを出射していてもよいし、又は出射していなくてもよい。第２光源素子１１４は、Ｂ５ビームの出射タイミング後のタイミングにおいて、他のビームを出射していてもよいし、又は出射していなくてもよい。

　第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４は、異なるタイミングでビームを出射している。具体的には、第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４は、時間的に交互にビームを出射している。図２に示す例おいて、第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４は、Ａ１ビーム、Ｂ１ビーム、Ａ２ビーム、Ｂ２ビーム、Ａ３ビーム、Ｂ３ビーム、・・・、Ａ４ビーム、Ｂ４ビーム、Ａ５ビーム及びＢ５ビームの順で複数のビームを出射している。図２に示す例では、Ａ１ビームの出射タイミングとＢ１ビームの出射タイミングとの時間差Δｔによって示されるように、第２光源素子１１４は、第１光源素子１１２の各ビームの出射タイミングから時間差Δｔ遅れたタイミングで各ビームを出射している。これによって、Ａ１ビーム～Ａ５ビームを含む一群のビームが可動反射部２００に入射するタイミングと、Ｂ１ビーム～Ｂ５ビームを含む他の一群のビームが可動反射部２００に入射するタイミングと、が互いに異なっている。

　図１において、第１光源素子１１２から可動反射部２００を経由して可動反射部２００の第３方向Ｚの正方向側に向けて延びる実線矢印は、第１光源素子１１２から出射されて第１反射面２０２によって反射されたビームの光軸を示している。第２光源素子１１４から可動反射部２００を経由して可動反射部２００の第３方向Ｚの正方向側に向けて延びる破線矢印は、第１光源素子１１２からの上記ビームの出射タイミングから時間差Δｔ遅れたタイミングで第２光源素子１１４から出射されて第１反射面２０２によって反射されたビームの光軸を示している。

　図１において実線で示された可動反射部２００は、第１光源素子１１２から出射されたビームが第１反射面２０２によって可動反射部２００の第３方向Ｚの正方向側に向けて反射されるタイミングにおける可動反射部２００を示している。図１において実線で示された可動反射部２００を第２方向Ｙの正方向から見て第２方向Ｙに平行な回転軸の周りに時計回りに回転させた状態の破線は、第１光源素子１１２からの上記ビームの出射タイミングから時間差Δｔ遅れたタイミングで第２光源素子１１４から出射されたビームが第１反射面２０２によって可動反射部２００の第３方向Ｚの正方向側に向けて反射されるタイミングにおける可動反射部２００を示している。

　本実施形態において、可動反射部２００は、ポリゴンミラーである。第２方向Ｙの正方向から見て、第１反射面２０２、第２反射面２０４、第３反射面２０６及び第４反射面２０８は、可動反射部２００の中心の周りに反時計回りに順に並んでいる。第１反射面２０２、第２反射面２０４、第３反射面２０６及び第４反射面２０８の各々の法線方向は、９０°間隔で互いに異なる方向に向けられている。可動反射部２００に付された円弧矢印で示すように、第２方向Ｙの正方向から見て、可動反射部２００は、第２方向Ｙに平行な回転軸の周りに、時間によらず一定の角速度で時計回りに回転している。したがって、可動反射部２００によって反射されるビームの照射方向は、第２方向Ｙに平行な回転軸の周りに、角速度ｖで時計回りに回転する。

　第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４は、可動反射部２００から見て第２方向Ｙに垂直な方向の周りに角度Δｑ異なる方向からビームを入射させている。具体的には、第２方向Ｙの正方向から見て、第２光源素子１１４から可動反射部２００に入射するビームの光軸は、第１光源素子１１２から可動反射部２００に入射するビームの光軸に対して、これら２つの光軸の交差部を中心として時計回りに角度Δｑ傾いている。これによって、Ａ１ビーム～Ａ５ビームを含む一群のビームが所定方向に可動反射部２００に入射している。また、Ｂ１ビーム～Ｂ５ビームを含む他の一群のビームが上記所定方向と異なる方向に可動反射部２００に入射している。

　第１光源素子１１２から出射されるビームの速度が光速で極めて高いことに鑑みると、第１光源素子１１２からビームが出射されるタイミングと、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００に到達するタイミングと、は光源装置１０の動作において実質的に同一タイミングとみなすことができる。同様にして、第２光源素子１１４から出射されるビームの速度が光速で極めて高いことに鑑みると、第２光源素子１１４からビームが出射されるタイミングと、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００に到達するタイミングと、は光源装置１０の動作において実質的に同一タイミングとみなすことができる。したがって、図２を用いて説明した第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４からのビームの出射タイミングと同様にして、第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４は、異なるタイミングでビームを可動反射部２００に入射させている。

　角度Δｑを角速度ｖ及び時間差Δｔに対して適切に設定することで、第１光源素子１１２から出射されて可動反射部２００によって反射されたビームと、第１光源素子１１２からの上記ビームの出射タイミングから時間差Δｔ遅れたタイミングで第２光源素子１１４から出射されて可動反射部２００によって反射されたビームと、を空間的に近接させることができる。例えば、角度Δｑは、ｖ×Δｔと実質的に等しくなっている。この例では、第１光源素子１１２から出射されて可動反射部２００によって可動反射部２００の第３方向Ｚの正方向側に向けて反射されるビームの照射角度と、第１光源素子１１２からの上記ビームの出射タイミングから時間差Δｔ遅れたタイミングで第２光源素子１１４から出射されて可動反射部２００によって可動反射部２００の第３方向Ｚの正方向側に向けて反射されるビームの照射角度と、が実質的に等しくなる。

　第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４から出射されたビームを可動反射部２００によって第１位置Ｐ１～第５位置Ｐ５に向けて反射する方法の一例について説明する。第１位置Ｐ１～第５位置Ｐ５は、空間的に互いにずれている。以下の例で説明するように、可動反射部２００は、第１光源素子１１２から出射された一群のビームに含まれるＡ１～Ａ５ビームの各々を第１位置Ｐ１～第５位置Ｐ５の各々に向けて反射しており、第２光源素子１１４から出射された他の一群のビームに含まれるＢ１～Ｂ５ビームの各々を第１位置Ｐ１～第５位置Ｐ５の各々に向けて反射している。

　まず、Ａ１ビームの出射タイミングからＢ３ビームの出射タイミングまでの時間区間において、Ａ１ビーム、Ｂ１ビーム、Ａ２ビーム、Ｂ２ビーム、Ａ３ビーム及びＢ３ビームが第１反射面２０２に順に入射する。この場合、Ａ１ビーム及びＢ１ビームが第１反射面２０２によって順に反射されて、空間的に近接して第１位置Ｐ１に向けて照射される。次いで、Ａ２ビーム及びＢ２ビームが第１反射面２０２によって順に反射されて、空間的に近接して第２位置Ｐ２に向けて照射される。次いで、Ａ３ビーム及びＢ３ビームが第１反射面２０２によって順に反射されて、空間的に近接して第３位置Ｐ３に向けて照射される。可動反射部２００の回転の角速度が比較的高いため、Ａ１ビームの出射タイミングからＢ３ビームの出射タイミングまでの時間区間において第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４から出射されたビームは、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間に位置する第４位置Ｐ４と、第２位置Ｐ２と第３位置Ｐ３との間に位置する第５位置Ｐ５と、には照射されていない。

　次いで、Ａ４ビームの出射タイミングからＢ５ビームの出射タイミングまでの時間区間において、Ａ４ビーム、Ｂ４ビーム、Ａ５ビーム及びＢ５ビームが第２反射面２０４に順に入射する。この場合、Ａ４ビーム及びＢ４ビームが第２反射面２０４によって順に反射されて、空間的に近接して第４位置Ｐ４に向けて照射される。次いで、Ａ５ビーム及びＢ５ビームが第２反射面２０４によって順に反射されて、空間的に近接して第５位置Ｐ５に向けて照射される。図１に示す例では、第１位置Ｐ１に向けて照射されたＡ１ビームの光軸と第４位置Ｐ４に向けて照射されたＡ４ビームの光軸との角度差Δｐによって示されるように、第１位置Ｐ１～第５位置Ｐ５を含む複数の位置のうち隣り合う位置に向けて照射される２つのビームの光軸の角度差がΔｐとなっている。

　第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４は、図２に示したＡ１ビーム～Ｂ５ビームの出射を周期的に繰り返している。以下、必要に応じて、第１反射面２０２又は第２反射面２０４によって反射されたＡ１ビーム～Ｂ５ビームが出射された周期を前周期という。

　第３反射面２０６は、前周期の次の周期に出射されたＡ１ビーム及びＢ１ビームを、第１反射面２０２と同様にして、第１位置Ｐ１に向けて反射する。次いで、第３反射面２０６は、前周期の次の周期に出射されたＡ２ビーム及びＢ２ビームを、第１反射面２０２と同様にして、第２位置Ｐ２に向けて反射する。次いで、第３反射面２０６は、前周期の次の周期に出射されたＡ３ビーム及びＢ３ビームを、第１反射面２０２と同様にして第３位置Ｐ３に向けて反射する。

　次いで、第４反射面２０８は、前周期の次の周期に出射されたＡ４ビーム及びＢ４ビームを、第２反射面２０４と同様にして第４位置Ｐ４に向けて反射する。次いで、第４反射面２０８は、前周期の次の周期のＡ５ビーム及びＢ５ビームを第５位置Ｐ５に向けて反射する。

　この例においては、第２方向Ｙの正方向から見て可動反射部２００が第２方向Ｙに平行な回転軸の周りに時計回りに１回転するごとに２フレームの点群が取得されている。

　第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４から出射されたビームを可動反射部２００によって第１位置Ｐ１～第５位置Ｐ５に向けて反射する方法は、上述した例に限定されない。例えば、第２反射面２０４及び第４反射面２０８が、Ａ１ビーム及びＢ１ビームを第１位置Ｐ１に向けて反射し、Ａ２ビーム及びＢ２ビームを第２位置Ｐ２に向けて反射し、Ａ３ビーム及びＢ３ビームを第３位置Ｐ３に向けて反射し、第１反射面２０２及び第３反射面２０６が、Ａ４ビーム及びＢ４ビームを第４位置Ｐ４に向けて反射し、Ａ５ビーム及びＢ５ビームを第５位置Ｐ５に向けて反射してもよい。

　図３は、可動反射部２００の回転の角速度が時間に依存して変動する場合おいての、第１光源素子１１２から出射されて可動反射部２００によって反射されたビームの照射角度の振動の１周期と、第２光源素子１１４から出射されて可動反射部２００によって反射されたビームの照射角度の振動の１周期と、の一例を示すグラフである。図４は、図３に示した第１振動Ｏ１及び第２振動Ｏ２のうちの単位時間当たりの増加率が他の領域より大きい領域αを拡大した図である。図５は、図３に示した第１振動Ｏ１及び第２振動Ｏ２のうちの単位時間当たりの増加率が他の領域より小さい領域βを拡大した図である。

　図１に示した例において、第２方向Ｙの正方向から見て、可動反射部２００は、第２方向Ｙに平行な回転軸の周りに、時間によらず一定の角速度で時計回りに回転している。しかしながら、図３～図５を用いた以下の説明から明らかなように、第２方向Ｙの正方向から見て、可動反射部２００は、第２方向Ｙに平行な回転軸の周りに、時間に依存して変動する角速度で往復回転していてもよい。この例において、可動反射部２００は、例えばＭＥＭＳミラーである。

　以下、図１を参照しながら、図３～図５に示す例について説明する。図３～図５に示す例において、第２方向Ｙの正方向から見て、可動反射部２００は、第２方向Ｙに平行な回転軸の周りに、時間に依存して変動する角速度で往復回転している。

　まず、図３について説明する。

　図３において、グラフの横軸は、時間を示している。グラフの縦軸は、第１光源素子１１２又は第２光源素子１１４から出射されて可動反射部２００によって反射されたビームの照射角度を示している。照射角度は、第３方向Ｚに平行な方向が０°となっている。照射角度の正方向は、第３方向Ｚに対して第１方向Ｘの正方向側に向かう方向である。照射角度の負方向は、第３方向Ｚに対して第１方向Ｘの負方向側に向かう方向である。

　図３における第１振動Ｏ１は、第１光源素子１１２から出射されて可動反射部２００によって反射されたビームの照射角度の振動を示している。第１振動Ｏ１は、周期１０００μｓで振動している。

　図３における第２振動Ｏ２は、第２光源素子１１４から出射されて可動反射部２００によって反射されたビームの照射角度の振動を示している。第２振動Ｏ２は、周期１０００μｓで振動している。

　図１を用いて説明した角度Δｑに起因して、いずれの時間においても、第１振動Ｏ１は、第２振動Ｏ２より大きな値をとっている。

　次に、図４について説明する。

　図４において、第１振動Ｏ１の照射角度θ_１に付された中実プロットは、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_１で照射されることを示している。第１振動Ｏ１の照射角度θ_２に付された中空プロットは、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_２で照射されることを示している。第１振動Ｏ１の照射角度θ_３に付された中実プロットは、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_３で照射されることを示している。第２振動Ｏ２の照射角度θ_１に付された中実プロットは、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_１で照射されることを示している。第２振動Ｏ２の照射角度θ_２に付された中空プロットは、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_２で照射されることを示している。第２振動Ｏ２の照射角度θ_３に付された中実プロットは、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_３で照射されることを示している。

　照射角度θ_１、照射角度θ_２及び照射角度θ_３は、この順で大きくなっている。照射角度θ_１と照射角度θ_２との差と、照射角度θ_２と照射角度θ_３との差と、の各々は、図１を用いた説明したΔｐとなっている。

　図４に示す例では、光源装置１０は、以下のように動作している。

　まず、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_１に向けて反射されている。以下、必要に応じて、第１振動Ｏ１及び第２振動Ｏ２のうち第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_１に向けて反射された周期と同一周期を第１現在周期という。

　次いで、第１現在周期において、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_１に向けて反射されてから時間差Δｔ_１後、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_１に向けて反射されている。

　次いで、第１現在周期において、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_１に向けて反射されてから時間差Δｔ_２後、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_３に向けて反射されている。

　次いで、第１現在周期において、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_３に向けて反射された後、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_３に向けて反射されている。

　次いで、第１振動Ｏ１及び第２振動Ｏ２のうち第１現在周期よりも後の周期において、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_２に向けて反射されている。

　次いで、第１振動Ｏ１及び第２振動Ｏ２のうち第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_２に向けて反射された周期と同一周期において、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_２に向けて反射された後、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_２に向けて反射されている。

　次に、図５について説明する。

　図５において、第１振動Ｏ１の照射角度θ_４に付された中実プロットは、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_４で照射されることを示している。第１振動Ｏ１の照射角度θ_５に付された中空プロットは、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_５で照射されることを示している。第１振動Ｏ１の照射角度θ_６に付された中実プロットは、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_６で照射されることを示している。第２振動Ｏ２の照射角度θ_４に付された中実プロットは、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_４で照射されることを示している。第２振動Ｏ２の照射角度θ_５に付された中空プロットは、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_５で照射されることを示している。第２振動Ｏ２の照射角度θ_６に付された中実プロットは、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_６で照射されることを示している。

　照射角度θ_４、照射角度θ_５及び照射角度θ_６は、この順で大きくなっている。照射角度θ_４は、図４に示した照射角度θ_３より大きくなっている。照射角度θ_４と照射角度θ_５との差と、照射角度θ_５と照射角度θ_６との差と、の各々は、図１を用いて説明したΔｐとなっている。

　図５に示す例では、光源装置１０は、以下のように動作している。

　まず、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_４に向けて反射されている。以下、必要に応じて、第１振動Ｏ１及び第２振動Ｏ２のうち第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_４に向けて反射された周期と同一周期を第２現在周期という。

　次いで、第２現在周期において、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_４に向けて反射されてから時間差Δｔ_３後、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_４に向けて反射されている。

　次いで、第２現在周期において、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_４に向けて反射されてから時間差Δｔ_４後、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_６に向けて反射されている。

　次いで、第２現在周期において、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_６に向けて反射された後、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_６に向けて反射されている。

　次いで、第１振動Ｏ１及び第２振動Ｏ２のうち第２現在周期よりも後の周期において、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_５に向けて反射されている。

　次いで、第１振動Ｏ１及び第２振動Ｏ２のうち第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_５に向けて反射された周期と同一周期において、第１光源素子１１２から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_５に向けて反射された後、第２光源素子１１４から出射されたビームが可動反射部２００によって照射角度θ_６に向けて反射されている。

　以下、必要に応じて、第１光源素子１１２から出射されたビームと第２光源素子１１４から出射されたビームとが可動反射部２００によって同一の照射角度に向けて反射されるための、第１光源素子１１２からのビームの出射タイミングと第２光源素子１１４からの次のビームの出射タイミングとの間の時間差を必要時間差という。

　時間差Δｔ_１、時間差Δｔ_２、時間差Δｔ_３及び時間差Δｔ_４は、この順で大きくなっている。つまり、必要時間差は、第１振動Ｏ１及び第２振動Ｏ２の単位時間当たりの変化率が大きい時間ほど短くなっている。第１光源素子１１２からのビームの出射タイミングと第２光源素子１１４からの次のビームの出射タイミングとの間の時間差の最小値は、アイセーフ等の要因によってΔｔ_ｍｉｎに制限されている場合がある。したがって、Δｔ_ｍｉｎが、第１振動Ｏ１及び第２振動Ｏ２がゼロをとる付近における必要時間差よりも短い場合、光源装置１０は動作することができる。

　図６は、光源部１００が３つの光源素子を有する場合において第１位置Ｐ１～第６位置Ｐ６に向けて照射されるビームを説明するための図である。図７は、３つの光源素子のパルストリガのタイミングチャートの一例を示す図である。図６及び図７を用いて説明する例は、以下の点を除いて、図１及び図２を用いて説明した例と同様である。

　まず、図７について説明する。

　図７の上段のタイミングチャートは、３つの光源素子のうちの第１光源素子のパルストリガのタイミングチャートを示している。図７の上段のタイミングチャートでは、Ａ１ビーム、Ａ２ビーム、Ａ３ビーム、Ａ４ビーム、Ａ５ビーム及びＡ６ビームを含む複数のビームが時間的に繰り返して出射されている。Ａ１ビーム～Ａ６ビームは、図７の上段のタイミングチャートのうちの「Ａ１」～「Ａ６」が付されたトリガのタイミングにおいて、それぞれ出射されている。

　図７の中段のタイミングチャートは、３つの光源素子のうちの第２光源素子のパルストリガのタイミングチャートを示している。図７の中段のタイミングチャートでは、Ｂ１ビーム、Ｂ２ビーム、Ｂ３ビーム、Ｂ４ビーム、Ｂ５ビーム及びＢ６ビームを含む複数のビームが時間的に繰り返して出射されている。Ｂ１ビーム～Ｂ６ビームは、図７の中段のタイミングチャートのうちの「Ｂ１」～「Ｂ６」が付されたトリガのタイミングにおいて、それぞれ出射されている。

　図７の下段のタイミングチャートは、３つの光源素子のうちの第３光源素子のパルストリガのタイミングチャートを示している。図７の下段のタイミングチャートでは、Ｃ１ビーム、Ｃ２ビーム、Ｃ３ビーム、Ｃ４ビーム、Ｃ５ビーム及びＣ６ビームを含む複数のビームが時間的に繰り返して出射されている。Ｃ１ビーム～Ｃ６ビームは、図７の下段のタイミングチャートのうちの「Ｃ１」～「Ｃ６」が付されたトリガのタイミングにおいて、それぞれ出射されている。

　３つの光源素子は、異なるタイミングでビームを出射している。具体的には、光源部１００は、第１光源素子、第２光源素子及び第３光源素子から順にビームを出射することを繰り返している。このため、光源部１００は、Ａ１ビーム、Ｂ１ビーム、Ｃ１ビーム、Ａ２ビーム、Ｂ２ビーム、Ｃ２ビーム、・・・の順にビームを出射している。

　次に、図６について説明する。

　図６において、第１位置Ｐ１～第６位置Ｐ６の６つの位置において丸印で囲まれた「Ａ１」～「Ａ６」、「Ｂ１」～「Ｂ５」及び「Ｃ１」～「Ｃ６」は、Ａ１ビーム～Ａ６ビーム、Ｂ１ビーム～Ｂ６ビーム及びＣ１ビーム～Ｃ６ビームが丸印で囲まれた「Ａ１」～「Ａ６」、「Ｂ１」～「Ｂ５」及び「Ｃ１」～「Ｃ６」が付された位置にそれぞれ照射されていることを示している。

　３つの光源素子は、図１に示した可動反射部２００から見て第２方向Ｙに垂直な方向の周りに異なる方向から可動反射部２００にビームを入射させている。以下で説明するように、可動反射部２００は、第１光源素子から出射された一群のビームに含まれるＡ１～Ａ６ビームの各々を第１位置Ｐ１～第６位置Ｐ６の各々に向けて反射しており、第２光源素子から出射された他の一群のビームに含まれるＢ１～Ｂ６ビームの各々を第１位置Ｐ１～第６位置Ｐ６の各々に向けて反射しており、第３光源素子から出射されたさらに他の一群のビームに含まれるＣ１～Ｃ６ビームの各々を第１位置Ｐ１～第６位置Ｐ６の各々に向けて反射している。

　可動反射部２００は、Ａ１ビーム、Ｂ１ビーム及びＣ１ビームを第１位置Ｐ１に向けて反射する。次いで、可動反射部２００は、Ａ２ビーム、Ｂ２ビーム及びＣ２ビームを第２位置Ｐ２に向けて反射する。

　次いで、可動反射部２００は、Ａ３ビーム、Ｂ３ビーム及びＣ３ビームを第３位置Ｐ３に向けて反射する。第３位置Ｐ３は、第１方向Ｘにおいて第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間に位置していて、第１方向Ｘにおいて第２位置Ｐ２より第１位置Ｐ１の近くに位置している。次いで、可動反射部２００は、Ａ４ビーム、Ｂ４ビーム及びＣ４ビームを第４位置Ｐ４に向けて反射する。第４位置Ｐ４は、第１方向Ｘにおいて第２位置Ｐ２に対して第３位置Ｐ３が位置する側の反対側に位置している。

　次いで、可動反射部２００は、Ａ５ビーム、Ｂ５ビーム及びＣ５ビームを第５位置Ｐ５に向けて反射する。第５位置Ｐ５は、第１方向Ｘにおいて第３位置Ｐ３と第２位置Ｐ２との間に位置している。次いで、可動反射部２００は、Ａ６ビーム、Ｂ６ビーム及びＣ６ビームを第６位置Ｐ６に向けて反射する。第６位置Ｐ６は、第１方向Ｘにおいて第４位置Ｐ４に対して第２位置Ｐ２が位置する側の反対側に位置している。

　図１及び図２において光源部１００が２つの光源素子を有する場合と、図６及び図７において光源部１００が３つの光源素子を有する場合と、について説明した。しかしながら、光源部１００の光源素子の数は、これらの例に限定されない。光源部１００は、４つ以上の光源素子を有していてもよい。

　図８は、変形例に係る光源部１００Ａを示す図である。

　光源部１００Ａは、光源素子１１０Ａ及び光学素子１２０Ａを有している。

　光源素子１１０Ａは、例えばパルスレーザである。光源素子１１０Ａは、複数のビームを時間的に繰り返して出射している。図８に示す例では、光源素子１１０Ａは、第１ビームＢＡ及び第２ビームＢＢを時間的に交互に出射している。

　光学素子１２０Ａは、音響光学（ＡＯ）素子や電気光学（ＥＯ）素子等の偏向器である。

　第１ビームＢＡが光学素子１２０Ａの第１方向Ｘの正方向側の面に第１方向Ｘに平行に入射したタイミングにおいて、光学素子１２０Ａは、光学素子１２０Ａの第１方向Ｘの正方向側の面に第１方向Ｘに平行に入射したビームを偏向させずに透過させる状態となっている。したがって、第１ビームＢＡは、光学素子１２０Ａによって偏向されずに光学素子１２０Ａの第１方向Ｘの負方向側の面から第１方向Ｘに平行に出射されている。

　第２ビームＢＢが光学素子１２０Ａの第１方向Ｘの正方向側の面に第１方向Ｘに平行に入射したタイミングにおいて、光学素子１２０Ａは、光学素子１２０Ａの第１方向Ｘの正方向側の面に第１方向Ｘに平行に入射したビームを第３方向Ｚの負方向側に偏向させる状態となっている。したがって、第２ビームＢＢは、光学素子１２０Ａによって第３方向Ｚの負方向側に向けて偏向されて光学素子１２０Ａの第１方向Ｘの負方向側の面から出射されている。

　光学素子１２０Ａによる偏向の有無によって、第１ビームＢＡ及び第２ビームＢＢは、図１に示した可動反射部２００から見て第２方向Ｙに垂直な方向の周りに異なる方向から可動反射部２００に入射する。

　図８に示す例では、光源素子１１０Ａから出射されたビームが異なる２方向から可動反射部２００に入射している。しかしながら、光源素子１１０Ａから出射されたビームを光学素子１２０Ａによって３つ以上の方向に偏向させることで、光源素子１１０Ａから出射されたビームを異なる３つ以上の方向から可動反射部２００に入射させることもできる。

　図９は、実施例に係るセンサ装置２０を示す図である。

　センサ装置２０は、実施形態に係る光源装置１０と同様にして、光源部１００及び可動反射部２００を備えている。センサ装置２０は、光検出部３００、ビームスプリッタ４００及び信号処理部５００をさらに備えている。

　第１光源素子１１２及び第２光源素子１１４から出射されたビームは、ビームスプリッタ４００を透過して、実施形態と同様にして、可動反射部２００によって反射されている。

　光検出部３００は、例えば、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）である。光検出部３００は、Ａ１ビーム～Ｂ５ビームの反射ビームを検出している。図９に示す例では、センサ装置２０は、光源部１００から可動反射部２００を経て第１位置Ｐ１～第５位置Ｐ５の各々に向けて送信される光の光軸の一部分と、第１位置Ｐ１～第５位置Ｐ５の各々にある測定対象物から反射されて可動反射部２００を経て光検出部３００によって受信される光の光軸の一部分と、が共通しているコアキシャル方式のＬｉＤＡＲとなっている。Ａ１ビーム～Ｂ５ビームの反射ビームは、可動反射部２００の第３方向Ｚの正方向側から可動反射部２００に向けて延びて可動反射部２００からビームスプリッタ４００を経由して光検出部３００に達する実線矢印で示されるように、可動反射部２００によってビームスプリッタ４００に向けて反射されて、ビームスプリッタ４００によって光検出部３００に向けて反射されている。センサ装置２０は、コアキシャル方式のＬｉＤＡＲでなく、送信系の光軸と受信系の光軸とが異なるバイアキシャル方式のＬｉＤＡＲであってもよい。

　信号処理部５００は、第１位置Ｐ１～第５位置Ｐ５の各々に向けて照射された複数のビームの反射ビームに応じて生成される複数の信号を積算している。図９に示す例において、信号処理部５００は、第１位置Ｐ１に向けて照射されたＡ１ビームの反射ビームに応じて生成される信号と、第１位置Ｐ１に向けて照射されたＢ１ビームの反射ビームに応じて生成される信号と、を積算している。この処理によって、Ａ１ビームの反射ビームに応じて生成される信号のノイズと、Ｂ１ビームの反射ビームに応じて生成される信号のノイズと、を除去することができる。第２位置Ｐ２に向けて照射されたＡ２ビーム及びＢ２ビームと、第３位置Ｐ３に向けて照射されたＡ３ビーム及びＢ３ビームと、第４位置Ｐ４に向けて照射されたＡ４ビーム及びＢ４ビームと、第５位置Ｐ５に向けて照射されたＡ５ビーム及びＢ５ビームと、についても同様である。

　本実施例によれば、第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２及び第３位置Ｐ３だけでなく、第４位置Ｐ４及び第５位置Ｐ５にもビームが照射されている。この場合、第４位置Ｐ４及び第５位置Ｐ５にビームが照射されずに第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２及び第３位置Ｐ３にビームが照射される場合と比較して、センサ装置２０の解像度を向上させることができる。

　第１位置Ｐ１に向けて照射されたＡ１ビーム及びＢ１ビームは、光源部１００から時間的に連続して出射されている。例えば、光源部１００が第２光源素子１１４を有さずに第１光源素子１１２を有する場合、Ａ１ビーム、Ａ２ビーム、Ａ３ビーム、Ａ４ビーム及びＡ５ビームがそれぞれ第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、第３位置Ｐ３、第４位置Ｐ４及び第５位置Ｐ５に照射された後、第１光源素子１１２から出射された他のビームが第１位置Ｐ１に向けて照射されることがある。しかしながら、この場合、第１位置Ｐ１に照射されたＡ１ビームと他のビームとは比較的長い時間差を置いて照射されている。これに対して、本実施例において第１位置Ｐ１に向けて照射されたＡ１ビーム及びＢ１ビームの照射の時間差は、Ａ１ビーム及び上記他のビームの照射の時間差より短くなっている。このため、Ａ１ビームの反射ビームに応じて生成される信号とＢ１ビームの反射ビームに応じて生成される信号との積算において、Ａ１ビームの反射ビームに応じて生成される信号をメモリに記憶させる必要がない。また、センサ装置２０によって検出される物体の態様が比較的速く変動する場合であっても、Ａ１ビーム及び上記他のビームが第１位置Ｐ１に照射されるときと比較して、物体をうまく検出することが可能である。第２位置Ｐ２に向けて照射されたＡ２ビーム及びＢ２ビームと、第３位置Ｐ３に向けて照射されたＡ３ビーム及びＢ３ビームと、第４位置Ｐ４に向けて照射されたＡ４ビーム及びＢ４ビームと、第５位置Ｐ５に向けて照射されたＡ５ビーム及びＢ５ビームと、についても同様である。

　以上、図面を参照して本発明の実施形態、変形例及び実施例について述べたが、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　光源装置
２０　センサ装置
１００　光源部
１００Ａ　光源部
１１０Ａ　光源素子
１１２　第１光源素子
１１４　第２光源素子
１２０Ａ　光学素子
２００　可動反射部
２０２　第１反射面
２０４　第２反射面
２０６　第３反射面
２０８　第４反射面
３００　光検出部
４００　ビームスプリッタ
５００　信号処理部
ＢＡ　第１ビーム
ＢＢ　第２ビーム
Ｏ１　第１振動
Ｏ２　第２振動
Ｐ１　第１位置
Ｐ２　第２位置
Ｐ３　第３位置
Ｐ４　第４位置
Ｐ５　第５位置
Ｐ６　第６位置
Ｘ　第１方向
Ｙ　第２方向
Ｚ　第３方向

Claims (6)

1. 　光源部と、
   　前記光源部から入射するビームを複数の位置に向けて反射する可動反射部と、
   を備え、
   　前記可動反射部は、所定方向に前記可動反射部に入射する一群のビームに含まれる各々のビームを前記複数の位置の各々に向けて反射し、前記一群のビームと異なるタイミングで前記所定方向と異なる方向に前記可動反射部に入射する他の一群のビームに含まれる各々のビームを前記複数の位置の各々に向けて反射する、光源装置。
2. 　請求項１に記載の光学装置において、
   　前記可動反射部は、
   　　所定の時間区間において、前記一群のビームに含まれる各々のビームを前記複数の位置のうちの少なくとも２つの位置の各々に向けて反射するとともに前記他の一群のビームに含まれる各々のビームを前記少なくとも２つの位置の各々に向けて反射し、
   　　前記所定の時間区間と異なる他の時間区間において、前記一群のビームに含まれる各々のビームを前記複数の位置のうちの前記少なくとも２つの位置の間に位置する他の少なくとも１つの位置に向けて反射するとともに前記他の一群のビームに含まれる各々のビームを前記他の少なくとも１つの位置に向けて反射する、光源装置。
3. 　請求項１又は２に記載の光源装置において、
   　光源部は、異なる方向から前記可動反射部に異なるタイミングで複数の前記ビームを入射させる複数の光源素子を有する、光源装置。
4. 　請求項１又は２に記載の光源装置において、
   　前記光源部は、
   　　光源素子と、
   　　前記光源素子から異なるタイミングで出射された複数の前記ビームを異なる方向から前記可動反射部に入射させる光学素子と、
   を有する、光源装置。
5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の光源装置と、
   　前記光源装置から照射された前記ビームの反射ビームを検出する光検出部と、
   を備えるセンサ装置。
6. 　請求項５に記載のセンサ装置において、
   　前記複数の位置の各々に向けて照射された複数の前記ビームの反射ビームに応じて生成される複数の信号を積算する信号処理部をさらに備えるセンサ装置。

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