WO2025154698A1 - 光検出装置、光検出方法、光検出プログラム - Google Patents

光検出装置、光検出方法、光検出プログラム

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control
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    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems

Definitions

  • the start point command angle and the end point command angle are each individually corrected according to the angle deviation, and the angular velocity is controlled between the corrected start point command angle and the end point command angle. Therefore, deviations in the actual angles at the start point timing and the end point timing are suppressed more than when the control gain is set uniformly according to the angle amplitude. And, because the light emission timing is set for each set change amount of the actual angle whose angular velocity is controlled between the corrected start point command angle and the end point command angle, deterioration in scanning accuracy caused by deviations in the scanning orientation can be suppressed.
  • First Embodiment 1 detects a reflected beam of an illumination beam.
  • the illumination beam is a so-called LiDAR (Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Ranging) device that can detect the distance to a target that has reflected the illumination beam by detecting the reflected beam.
  • LiDAR Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Ranging
  • the oscillating mirror 32 is provided in common to the light-projecting module 21 and the light-receiving module 41.
  • the oscillating mirror 32 irradiates the sensing area As with the illumination beam incident from the light-projecting lens system 26 of the light-projecting module 21 through the translucent panel 12 by reflection from the reflecting surface 33 whose orientation corresponds to the rotation angle, thereby scanning the area As in time and space.
  • the mechanical scanning of the sensing area As with the illumination beam is substantially limited to scanning in the horizontal direction.
  • the oscillating mirror 32 further reflects the reflected light incident from the sensing area As through the translucent panel 12 toward the light receiving module 41 side by the reflecting surface 33 oriented according to the rotation angle.
  • the speed of the illumination beam and the reflected light is sufficiently large compared to the rotational speed of the oscillating mirror 32.
  • the reflected light of the illumination beam is guided toward the light receiving module 41 side so as to travel in the opposite direction to the illumination beam by the oscillating mirror 32, which has approximately the same rotation angle as the illumination beam.
  • the scanning motor 35 is, for example, a voice coil motor, a brushed DC motor, or a stepping motor.
  • the scanning motor 35 drives and rotates (i.e., drives and swings) the oscillating mirror 32 within the finite driving range described above in accordance with control from the control unit 100.
  • the scanning motor 35 drives and rotates the oscillating mirror 32 against the biasing force of the biasing member 34 in the forward direction.
  • the rotation angle of the oscillating mirror 32 is changed sequentially in synchronization with the light emission period of the irradiation unit 22 of the light projecting module 21.
  • the scanning motor 35 drives and rotates the oscillating mirror 32 following the biasing force of the biasing member 34. In this way, the scanning motor 35 swings the oscillating mirror 32 back and forth.
  • the light receiving module 41 is arranged offset in the Y-axis direction relative to the light projecting module 21.
  • the light receiving module 41 includes a light receiving lens system 42 and a light receiving unit 45.
  • the light receiving lens system 42 exerts an optical effect so as to image the reflected light from the sensing area As on the light receiving unit 45.
  • the light receiving lens system 42 forms a light receiving optical axis along the Z-axis.
  • the light receiving lens system 42 has at least one light receiving lens on the light receiving optical axis, the lens shape of which corresponds to the optical effect it exerts.
  • the reflected light incident on the reflective surface 33 of the oscillating mirror 32 is guided along the light receiving optical axis of the light receiving lens system 42, regardless of the rotation angle of the oscillating mirror 32 within the driving section.
  • the light receiving unit 45 is positioned on the light receiving optical axis of the light receiving lens system 42. As shown in FIG. 3, the light receiving unit 45 is constructed by arranging a plurality of light receiving pixels 46 in an array on a substrate. Each light receiving pixel 46 is further constructed from a plurality of light receiving elements 460.
  • the light receiving elements 460 of each light receiving pixel 46 are mainly composed of photodiodes such as single photon avalanche diodes (SPADs). With this configuration, each light receiving pixel 46 receives reflected light incident from the light receiving lens system 42 at each light receiving element 460.
  • SPADs single photon avalanche diodes
  • the dedicated computer constituting the control unit 100 has at least one memory 101 and one processor 102.
  • the memory 101 is at least one type of non-transitory tangible storage medium, such as a semiconductor memory, a magnetic medium, or an optical medium, that non-temporarily stores computer-readable programs and data.
  • storage may mean accumulation in which data is retained even when the vehicle 5 is turned off, or temporary storage in which data is erased when the vehicle 5 is turned off.
  • the processor 102 includes at least one type of core, such as a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a RISC (Reduced Instruction Set Computer)-CPU, a CISC (Complex Instruction Set Computer)-CPU, a DFP (Data Flow Processor), or a GSP (Graph Streaming Processor).
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • RISC Reduced Instruction Set Computer
  • CISC Complex Instruction Set Computer
  • DFP Data Flow Processor
  • GSP Graph Streaming Processor
  • the processor 102 executes a number of commands contained in a light detection program stored in the memory 101, which serves as a storage medium, in order to control the irradiation unit and the scanning unit.
  • the control unit 100 constructs a number of functional blocks for controlling the irradiation unit and the scanning unit.
  • the multiple functional blocks constructed in the control unit 100 include an angle command block 110, a drive control block 170, a light emission control block 180, and a distance measurement block 190, as shown in FIG. 4.
  • the angle command block 110 generates a control command angle as an angle command value for controlling the oscillation angle of the oscillating mirror 32.
  • the angle command block 110 includes a counter block 120, an angle acquisition block 130, an amplitude control block 140, and an angle setting block 150 as sub-function blocks.
  • the amplitude control block 140 provides feedback control that outputs a current control command angle according to feedback of the previous angle deviation.
  • the control performed by the amplitude control block 140 is equivalent to PI control using a subtractor 141, multipliers 142 and 144, an integrator 143, and adders 145 and 146.
  • the amplitude control block 140 described above functions in the same way when acquiring an end point command angle.
  • the amplitude control block 140 functions as a block with the "start point” replaced with "end point” in the above description. That is, the amplitude control block 140 acquires a correction amount AH_2 according to the end point angle deviation between the previous end point command angle a1+AH_1 and the previous maximum angle value, and acquires the current end point command angle a1+AH_2 by adding the correction amount AH_2 to the end point target angle a1.
  • the amplitude control block 140 acquires the above start point command angle and end point command angle for each swing period. For example, as shown in FIG.
  • this amplitude correction flow skips S50. On the other hand, if it is determined that the angular velocity is outside the allowable angular velocity range, this amplitude correction flow proceeds to S50. In S50, the amplitude control block 140 sets a correction value for the end point timing t1 that brings the angular velocity into the allowable angular velocity range.
  • the control command angle is set in S110 of the angular velocity control flow.
  • the angle setting block 150 sets a control command angle by linear interpolation for each control period divided between the start point timing t0 and the corrected end point timing t1, as shown in FIG. 12.
  • a judgment process is performed with a set change amount that correlates with the upper limit number of times of light emission per pixel according to the angular velocity. That is, when a correction value for the end point timing t1 is set, in S210, the light emission control block 180 judges whether the oscillating mirror 32 has been rotated by the set change amount according to the correction value. For example, when a correction value that delays the end point timing t1 is set, the light emission control block 180 executes the judgment process with a smaller set change amount because the upper limit number of times of light emission per pixel increases due to the slower angular velocity of the outward movement.
  • the light emission control block 180 executes the judgment process with a larger set change amount because the upper limit number of times of light emission per pixel decreases due to the faster angular velocity of the outward movement.
  • the amplitude control block 140 controls an intermediate command angle in addition to the start command angle and end command angle.
  • the intermediate command angle is a control command angle at an intermediate timing between the start timing t0 and the end timing t1 in the forward cycle.
  • a targeted intermediate target angle is set for the intermediate command angle.
  • the intermediate target angle is set so as to impart different linearity to the angular velocity before and after the intermediate timing.
  • the intermediate target angle is set so that the angular velocity is greater in the section from the intermediate timing to the end timing t1 than in the section from the start timing t0 to the intermediate timing.
  • the amplitude correction flow proceeds to S21 after S10 as shown in FIG. 13.
  • the amplitude control block 140 acquires the angle detection value at the intermediate timing as an angle intermediate value, which is the actual angle at the intermediate timing.
  • the amplitude control block 140 corrects and sets the intermediate command angle in addition to the start point command angle and the end point command angle.
  • the amplitude control block 140 may correct the intermediate command angle by feedback control such as PI control, in the same way as the start point command angle and the end point command angle.
  • the angular velocity resulting from variably setting the control command angle for each control timing in the current forward cycle is given different linearity before and after the intermediate timing. Therefore, it may be possible to set different sections of angular velocity before and after the intermediate timing within one forward cycle. This may enable more accurate distance measurement for a portion of the scanning area.
  • the fourth embodiment is a modification of the first embodiment.
  • a process of determining whether or not light emission is prohibited is performed before the light emission process. That is, in the distance measurement flow of the fourth embodiment, first in S200a, the light emission control block 180 determines whether or not light emission is prohibited. For example, the light emission control block 180 determines that light emission is prohibited when the light emission prohibition flag is set to on by accessing the memory 101 or the like. The process of S200a is repeated until the prohibition of light emission is released, and if it is determined that light emission is not prohibited, the flow proceeds to S200b. The process of S200b is the same as the process of S200. Through the processes of S60, S70, S80, and S200a, the maximum angle value and the minimum angle value are each within the target range, as shown in FIG. 17, and then light emission and distance measurement information are output.
  • control unit 100 may control the angular velocity nonlinearly.
  • the dedicated computer constituting the control unit 100 may be an integrated ECU that integrates the driving control of the vehicle 5.
  • the dedicated computer constituting the control unit 100 may be a judgment ECU that judges the driving task in the driving control of the vehicle 5.
  • the dedicated computer constituting the control unit 100 may be a monitoring ECU that monitors the driving control of the vehicle 5.
  • the dedicated computer constituting the control unit 100 may be an evaluation ECU that evaluates the driving control of the vehicle 5.
  • the dedicated computer constituting the control unit 100 may be a navigation ECU that navigates the driving route of the vehicle 5.
  • the dedicated computer constituting the control unit 100 may be a locator ECU that estimates the self-state quantity of the vehicle 5.
  • the dedicated computer constituting the control unit 100 may be an actuator ECU that controls the driving actuator of the vehicle 5.
  • the dedicated computer constituting the control unit 100 may be an HCU (Human Machine Interface Control Unit) that controls the presentation of information in the vehicle 5.
  • the dedicated computer constituting the control unit 100 may have at least one of a digital circuit and an analog circuit as a processor.
  • the digital circuit is at least one of the following types: ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), SOC (System on a Chip), PGA (Programmable Gate Array), and CPLD (Complex Programmable Logic Device).
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • SOC System on a Chip
  • PGA Programmable Gate Array
  • CPLD Complex Programmable Logic Device

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Abstract

光検出装置の制御ユニットは、揺動ミラーの揺動周期のうち、照射ビームの走査を実行する往路周期の始点タイミング及び終点タイミングに関して、前回の往路周期における揺動ミラーの実角度をそれぞれ取得することを実行するように構成される。制御ユニットは、今回の往路周期における始点指令角度及び終点指令角度を、前回の始点タイミング及び終点タイミングでの制御指令角度と実角度との角度偏差に応じてそれぞれ補正することを実行するように構成される。制御ユニットは、制御タイミング毎に、始点指令角度及び終点指令角度の間での制御指令角度が可変設定されることにより、揺動の角速度を制御することを実行するように構成される。制御ユニットは、光源の発光タイミングを、今回の往路周期における実角度の設定変化量毎に設定することを実行するように構成される。

Description

光検出装置、光検出方法、光検出プログラム 関連出願の相互参照
 この出願は、2024年1月17日に日本に出願された特許出願第2024-5514号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。
 本開示は、照射ビームに対して反射される反射ビームを検出する光検出技術に、関する。
 特許文献1には、光ビームを偏向する揺動体装置が開示されている。揺動体装置は、目標揺動振幅と検出した揺動振幅の差に基づき振幅制御値を制御する制御ループを実行する。揺動体装置は、揺動体の揺動振幅が目標揺動振幅となる状態における振幅制御値に基づき、制御ループの利得を設定する。
特開2010-48928号公報
 特許文献1の技術では、最大振幅値と最小振幅値のうち、一方の振幅値が目標揺動振幅を満たしており、他方が満たしていない場合、他方側の振幅値のみを目標揺動振幅に補正することが困難となり得る。すなわち、特許文献1の揺動体装置は、制御ループの利得の変更により振動振幅を設定するため、他方側の振幅値を目標揺動振幅に補正するために利得を変更すると、一方側の振幅値も変更され、目標揺動振幅から外れる虞がある。この場合、走査方位のずれが大きくなることで走査精度が低下し得る。
 本開示の課題は、走査精度を向上可能な光検出装置を、提供することにある。本開示の別の課題は、走査精度を向上可能な光検出方法を、提供することにある。本開示の又別の課題は、走査精度を向上可能な光検出プログラムを、提供することにある。
 以下、課題を解決するための本開示の技術的手段について、説明する。尚、請求の範囲に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
 本開示の第一態様は、照射ビームに対して反射される反射ビームを検出する光検出装置であって、
 照射ビームを光源の発光にて生成し、照射する照射ユニットと、
 照射ビームを走査するために往復揺動する揺動ミラーを含む走査ユニットと、
 反射ビームを受光する受光ユニットと、
 照射ユニットにおける光源の発光タイミング及び走査ユニットにおける揺動ミラーの角度についての制御指令を出力する制御ユニットと、
 を備え、
 制御ユニットは、
 揺動ミラーの揺動周期のうち、照射ビームの走査を実行する往路周期の始点タイミング及び終点タイミングに関して、前回の往路周期における揺動ミラーの実角度をそれぞれ取得することと、
 今回の往路周期における始点タイミング及び終点タイミングでの揺動ミラーの各制御指令角度である始点指令角度及び終点指令角度を、前回の往路周期における始点タイミング及び終点タイミングでの制御指令角度と実角度との角度偏差に応じてそれぞれ補正することと、
 今回の往路周期において始点タイミング及び終点タイミング間を分割した制御タイミング毎に、始点指令角度及び終点指令角度の間での制御指令角度が可変設定されることにより、揺動の角速度を制御することと、
 光源の発光タイミングを、今回の往路周期における実角度の設定変化量毎に設定することと、
 を実行するように構成される。
 本開示の第二態様は、揺動ミラーにより走査される照射ビームに対して反射される反射ビームを検出する光検出装置を制御するために、プロセッサにより実行される光検出方法であって、
 揺動ミラーの揺動周期のうち、照射ビームの走査を実行する往路周期の始点タイミング及び終点タイミングに関して、前回の往路周期における揺動ミラーの実角度をそれぞれ取得することと、
 今回の往路周期における始点タイミング及び終点タイミングでの揺動ミラーの各制御指令角度である始点指令角度及び終点指令角度を、前回の往路周期における始点タイミング及び終点タイミングでの制御指令角度と実角度との角度偏差に応じてそれぞれ補正することと、
 今回の往路周期において始点タイミング及び終点タイミング間を分割した制御タイミング毎に、始点指令角度及び終点指令角度の間での制御指令角度が可変設定されることにより、揺動の角速度を制御することと、
 照射ビームを生成する光源の発光タイミングを、今回の往路周期における実角度の設定変化量毎に設定することと、
 を含む。
 本開示の第三態様は、揺動ミラーにより走査される照射ビームに対して反射される反射ビームを検出する光検出装置を制御するために記憶媒体に記憶され、プロセッサに実行させる命令を含む光検出プログラムであって、
 命令は、
 揺動ミラーの揺動周期のうち、照射ビームの走査を実行する往路周期の始点タイミング及び終点タイミングに関して、前回の往路周期における揺動ミラーの実角度をそれぞれ取得させることと、
 今回の往路周期における始点タイミング及び終点タイミングでの揺動ミラーの各制御指令角度である始点指令角度及び終点指令角度を、前回の往路周期における始点タイミング及び終点タイミングでの制御指令角度と実角度との角度偏差に応じてそれぞれ補正させることと、
 今回の往路周期において始点タイミング及び終点タイミング間を分割した制御タイミング毎に、始点指令角度及び終点指令角度の間での制御指令角度が可変設定されることにより、揺動の角速度を制御させることと、
 照射ビームを生成する光源の発光タイミングを、今回の往路周期における実角度の設定変化量毎に設定させることと、
 を含む。
 これら第一~第三態様によると、角度偏差に応じて始点指令角度及び終点指令角度がそれぞれ個別に補正され、補正済みの始点指令角度及び終点指令角度の間で角速度が制御される。したがって、角度振幅に応じて一律に制御ゲインを設定する場合よりも、始点タイミング及び終点タイミングでの各実角度のずれが抑制される。そして、この補正済みの始点指令角度及び終点指令角度の間で角速度を制御された実角度の設定変化量毎に、発光タイミングが設定されるので、走査方位のずれに起因する走査精度の低下が、抑制され得る。
第一実施形態の全体構成を示す模式図である。 第一実施形態による照射ユニットの機械的構成を示す模式図である。 第一実施形態による受光ユニットの機械的構成を示す模式図である。 第一実施形態による制御ユニットの構成を示すブロック図である。 振幅制御ブロックの制御内容を等価的に示すブロック図である。 制御波形の一例を示すグラフである。 揺動周期と制御周期との関係を示すグラフである。 光検出フローの一部を示すフローチャートである。 光検出フローの一部を示すフローチャートである。 光検出フローの一部を示すフローチャートである。 第二実施形態の光検出フローの一部を示すフローチャートである。 第二実施形態の制御波形の一例を示すグラフである。 第三実施形態の光検出フローの一部を示すフローチャートである。 第三実施形態の制御波形の一例を示すグラフである。 第四実施形態の光検出フローの一部を示すフローチャートである。 第四実施形態の光検出フローの一部を示すフローチャートである。 第四実施形態の制御波形の一例を示すグラフである。
 以下、本開示の実施形態を図面に基づき複数説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことで、重複する説明を省略する場合がある。又、各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。さらに、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。
 (第一実施形態)
 図1に示す第一実施形態の光検出装置1は、照射ビームに対して反射される反射ビームを検出する。光検出装置1は、反射ビームの検出により照射ビームを反射したターゲットまでの距離を検出可能な、所謂LiDAR(Light Detection and Ranging / Laser Imaging Detection and Ranging)である。
 光検出装置1は、車両5に搭載される。車両5は、乗員の搭乗状態において走行路を走行可能な、例えば自動車等の移動体である。車両5は、自動運転制御モードにおいて定常的、又は一時的に自動走行可能となっている。ここで自動運転制御モードは、条件付運転自動化、高度運転自動化、又は完全運転自動化といった、作動時のシステムが全ての運転タスクを実行する自律運転制御により、実現されてもよい。自動運転制御モードは、運転支援、又は部分運転自動化といった、乗員が一部又は全ての運転タスクを実行する高度運転支援制御において、実現されてもよい。自動運転制御モードは、それら自律運転制御と高度運転支援制御とのいずれか一方、組み合わせ、又は切り替えにより実現されてもよい。こうした車両5は、自律走行車(autonomous vehicle)又は自律装置(autonomous robot)とも称される。
 尚、以下の説明では断り書きがない限り、前、後、上、下、左、及び右の各方向は、水平面上の車両5を基準として定義される。又、水平方向とは、車両5の方向基準となる水平面に対して、平行方向を示す。さらに鉛直方向とは、車両5の方向基準となる水平面に対して、上下方向でもある垂直方向を示す。
 光検出装置1は、自動制御運転モードを含む車両5の運転制御に活用可能な画像データを取得する。光検出装置1は、例えば前方部、左右の側方部、後方部、及び上方のルーフ等のうち、車両5における少なくとも一箇所に配置される。
 光検出装置1においては、互いに直交する三軸としてのX軸、Y軸、及びZ軸により、三次元直交座標系が定義されている。特に本実施形態では、X軸及びZ軸がそれぞれ車両5の相異なる水平方向に沿って設定され、又、Y軸が車両5の鉛直方向に沿って設定される。尚、図1においてY軸に沿う一点鎖線よりも左側部分(後述の透光パネル12側)は実際には、三次元直交座標系の与えられる当該一点鎖線よりも右側部分(後述のモジュール21,41側)に対して、垂直な断面を図示している。
 光検出装置1は、車両5の外界空間のうち配置箇所及び視野角に応じたセンシングエリアAsへ向けて、光を照射する。光検出装置1は、照射した光がセンシングエリアAsから反射されることで入射してくる反射光を、受光する。こうした照射ビームに対しての反射光の受光に応じて光検出装置1は、センシングエリアAs内において光を反射した物標を、センシングする。ここでセンシングとは、光検出装置1から物標までの反射点距離、及び物標からの反射強度のうち、少なくとも前者を測定することを意味する。
 車両5に適用される光検出装置1において代表的なセンシング対象物標は、例えば歩行者、サイクリスト、人間以外の動物、及び他車両等の移動物体のうち、少なくとも一種類であってもよい。車両5に適用される光検出装置1において代表的なセンシング対象物標は、例えばガードレール、道路標識、道路脇の構造物、及び道路上の落下物等の静止物体のうち、少なくとも一種類であってもよい。
 光検出装置1は、ケーシングモジュール10、投光モジュール21、走査ユニット31、受光モジュール41、及び制御ユニット100を含んで構成されている。ケーシングモジュール10は、筐体11と透光パネル12とを備えている。筐体11は、例えば金属又は合成樹脂等の遮光性部材を主体として、中空箱状に形成されている。筐体11は、投光モジュール21、走査ユニット31、及び受光モジュール41を内部に収容している。筐体11には、例えばガラス又は合成樹脂等の透光性部材から板状に形成された、透光パネル12が保持されている。
 投光モジュール21は、照射ユニット22と投光レンズ系26とを備えている。図2に示すように照射ユニット22は、光源としての複数の発光ダイオード24が基板23上においてアレイ状に実装されることで、構築されている。各発光ダイオード24は、制御ユニット100からの制御に従って、センシングエリアAsへの照射ビームとなる赤外域のレーザ光を、それぞれパルス状に生成する。こうした各発光ダイオード24としては、例えばエッジエミッタレーザ、又は垂直共振器面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)等の、レーザダイオードが設けられる。
 図1に示すように投光レンズ系26は、照射ユニット22での発光による照射ビームを、走査ユニット31の揺動ミラー32へ向かって投光する。投光レンズ系26は、例えば集光、コリメート、及び整形等のうち、少なくとも一種類の光学作用を発揮する。投光レンズ系26は、Z軸に沿って投光光軸を形成する。投光レンズ系26は、発揮する光学作用に応じたレンズ形状の投光レンズを、投光光軸上に少なくとも一つ有している。投光レンズ系26の投光光軸上には、照射ユニット22が位置決めされている。照射ユニット22において各発光ダイオード24の発光による照射ビームは、投光レンズ系26の投光光軸に沿って導光される。
 走査ユニット31は、揺動ミラー32、付勢部材34及び走査モータ35を備えている。揺動ミラー32は、基材の片面である反射面33に反射膜が蒸着されることで、板状に形成されている。揺動ミラー32は、Y軸に沿う回転中心線まわりに回転可能に、筐体11によって支持されている。揺動ミラー32は、機械的又は電気的なストッパの機能によって有限となる、駆動区間内で往復に揺動運動する。
 揺動ミラー32は、投光モジュール21と受光モジュール41とに共通に設けられている。揺動ミラー32は、投光モジュール21の投光レンズ系26から入射する照射ビームを、回転角度に応じた向きとなる反射面33での反射によって透光パネル12を通してセンシングエリアAsへ照射することで、当該エリアAsを時間的且つ空間的に走査する。特に光検出装置1では、照射ビームによるセンシングエリアAsの機械的な走査が、水平方向での走査に実質制限されている。
 このような走査と同時的に揺動ミラー32は、センシングエリアAsから透光パネル12を通して入射してくる反射光を、回転角度に応じた向きの反射面33によって受光モジュール41側へとさらに反射する。ここで揺動ミラー32の回転運動速度に対しては、照射ビーム及び反射光の速度が十分に大きい。これにより照射ビームに対する反射光は、照射ビームと略同一回転角度の揺動ミラー32により照射ビームと逆行するように、受光モジュール41側へ導光される。
 付勢部材34は、ばね等の弾性体により構成されている。付勢部材34は、一端を揺動ミラー32、他端を筐体11に直接又は間接的に固定されている。付勢部材34は、揺動ミラー32を特定の回転方向に対して付勢するように設けられている。例えば、揺動ミラー32は、照射ビームが照射される回転方向を往路方向、当該往路方向の逆方向を復路方向とすると、復路方向に対して付勢されている。
 走査モータ35は、例えばボイスコイルモータ、ブラシ付き直流モータ、又はステッピングモータ等である。走査モータ35は、制御ユニット100からの制御に従って揺動ミラー32を、上述した有限の駆動区間内で回転駆動(即ち、揺動駆動)する。走査モータ35は、往路方向において付勢部材34による付勢力に抗して揺動ミラー32を回転駆動させる。このとき揺動ミラー32の回転角度は、投光モジュール21の照射ユニット22による発光周期と同期させて、順次変化させられる。一方、復路方向において、走査モータ35は、付勢部材34による付勢力に追従して揺動ミラー32を回転駆動させる。以上により走査モータ35は、揺動ミラー32を往復揺動させる。
 受光モジュール41は、投光モジュール21に対してY軸方向にずれて配置されている。受光モジュール41は、受光レンズ系42と受光ユニット45とを備えている。受光レンズ系42は、センシングエリアAsからの反射光を受光ユニット45に対して結像させるように、光学作用を発揮する。受光レンズ系42は、Z軸に沿って受光光軸を形成する。受光レンズ系42は、発揮する光学作用に応じたレンズ形状の受光レンズを、受光光軸上に少なくとも一つ有している。揺動ミラー32において反射面33から入射した反射光は、揺動ミラー32の駆動区間内での回転角度に拘わらず、受光レンズ系42の受光光軸に沿って導光される。
 受光ユニット45は、受光レンズ系42の受光光軸上に位置決めされている。図3に示すように受光ユニット45は、複数の受光画素46が基板上においてアレイ状に配列されることで、構築されている。各受光画素46はさらに、それぞれ複数ずつの受光素子460から構築されている。各受光画素46の受光素子460は、例えばシングルフォトンアバランシェダイオード(SPAD:Single Photon Avalanche Diode)等のフォトダイオードを主体に構成されている。こうした構成により各受光画素46は、受光レンズ系42から入射した反射光を、各受光素子460にて受光する。
 図1に示すように受光ユニット45は、出力回路48を一体に有している。出力回路48は、発光周期に応じた揺動ミラー32の回転角度と対応付けられる走査ライン別に、制御ユニット100からの制御に従ってサンプリング処理を実行する。そこで、サンプリング処理により出力回路48は、受光ユニット45の各受光画素46からの出力信号に基づき、走査ライン別の受光データを生成する。こうして生成された受光データは、出力回路48から制御ユニット100へ出力される。
 制御ユニット100は、例えばLAN(Local Area Network)回線、ワイヤハーネス、及び内部バス等のうち、少なくとも一種類を介して発光ダイオード24、走査モータ35、及び受光ユニット45に接続されている。例えば、制御ユニット100は、図1に示すように、筐体11の内部に収納されて設けられている。制御ユニット100は、少なくとも一つの専用コンピュータを含んで構成されている。
 制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、光検出装置1の制御に特化した、光検出制御ECU(Electronic Control Unit)であってもよい。制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、光検出装置1を含む複数種類の車載センサを統合的に制御するセンサECUであってもよい。
 制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、メモリ101とプロセッサ102とを、少なくとも一つずつ有している。メモリ101は、コンピュータにより読み取り可能なプログラム及びデータ等を非一時的に記憶する、例えば半導体メモリ、磁気媒体、及び光学媒体等のうち、少なくとも一種類の非遷移的実体的記憶媒体(non-transitory tangible storage medium)である。ここで記憶とは、車両5の起動オフによってもデータが保持される蓄積であってもよいし、車両5の起動オフによりデータが消去される一時的な格納であってもよい。プロセッサ102は、例えばCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、RISC(Reduced Instruction Set Computer)-CPU、CISC(Complex Instruction Set Computer)-CPU、DFP(Data Flow Processor)、及びGSP(Graph Streaming Processor)等のうち、少なくとも一種類をコアとして含んでいる。
 制御ユニット100においてプロセッサ102は、照射ユニット及び走査ユニットを制御するために、記憶媒体としてのメモリ101に記憶された、光検出プログラムに含まれる複数の命令を実行する。これにより制御ユニット100は、照射ユニット及び走査ユニットを制御するための機能ブロックを、複数構築する。制御ユニット100において構築される複数の機能ブロックには、図4に示すように角度指令ブロック110、駆動制御ブロック170、発光制御ブロック180、及び測距ブロック190が含まれている。
 角度指令ブロック110は、揺動ミラー32の揺動角度を制御するための角度指令値として制御指令角度を、生成する。角度指令ブロック110は、サブ機能ブロックとして、カウンタブロック120、角度取得ブロック130、振幅制御ブロック140、及び角度設定ブロック150を含んでいる。
 カウンタブロック120は、揺動波形の周期(揺動周期)にてカウントを実行するカウンタとして機能する、カウンタブロック120は、揺動周期毎にリセットされる。カウンタブロック120は、揺動周期毎にカウント値及びリセットタイミングを出力する。
 角度取得ブロック130は、揺動ミラー32の角度を検出する角度センサ50から出力された揺動ミラー32の角度検出値を、当該揺動ミラー32の実角度として逐次取得する。特に、角度取得ブロック130は、揺動ミラー32の揺動周期のうち、照射ビームの走査を実行する往路周期の始点タイミングt0及び終点タイミングt1における実角度を取得する。例えば、角度取得ブロック130は、逐次角度センサ50から出力される角度検出値のうち、最小角度値を始点タイミングt0の実角度、最大角度値を終点タイミングt1の実角度として、保持する。角度取得ブロック130は、カウンタブロック120からリセットタイミングを取得すると、保持していた最大角度値及び最小角度値を初期化する。尚、以下において、始点タイミングt0での揺動ミラー32の実角度を、始点実角度、終点タイミングt1での揺動ミラー32の実角度を、終点実角度と表記する場合がある。
 振幅制御ブロック140は、始点実角度及び終点実角度が取得された往路周期の次の往路周期における始点指令角度及び終点指令角度の値を、制御する。ここで、「次の往路周期」を中心とする視点において、「次の往路周期」は「今回の往路周期」と表記することもできる。又、この場合、始点実角度及び終点実角度が取得された往路周期は、「前回の往路周期」と表記することもできる。振幅制御ブロック140は、前回の往路周期における始点指令角度を、前回の往路周期における始点実角度との角度偏差に応じて補正することで、今回の往路周期における始点指令角度を、取得する。同様に振幅制御ブロック140は、前回の往路周期における終点指令角度を、前回の往路周期における終点実角度との角度偏差に応じて補正することで、今回の往路周期における終点指令角度を、取得する。尚、以下において、「前回の往路周期」を単に「前回」、「今回の往路周期」を単に「今回」と表記する場合がある。
 例えば、振幅制御ブロック140は、図5に示すように、前回の角度偏差のフィードバックに応じた今回の制御指令角度を出力する、フィードバック制御を提供する。図5に示すように、振幅制御ブロック140の実行する制御は、減算器141、乗算器142,144、積分器143及び加算器145,146によるPI制御と等価である。
 始点指令角度を取得する場合、減算器141は、前回の始点指令角度a0+AL_1と、前回の最小角度値との差分の演算により、当該差分を角度偏差(始点角度偏差)として取得する。乗算器142は、角度偏差にP制御ゲインを乗算することで、PI制御のための比例項を、取得する。積分器143は、角度偏差を積分して乗算器144に出力する。そして、乗算器144は、積分された角度偏差に対してI制御ゲインを乗算することで、PI制御のための積分項を、取得する。尚、積分器143は、工場出荷時にメモリ101等に予め記憶された値を、I制御ゲインの初期値として使用する。加算器145は、比例項と積分項とを加算することで、角度偏差に応じた補正量を取得する。加算器146は、始点タイミングt0の実角度が収束する目標角度として予め設定された始点目標角度a0に補正量AL_2を加算することで、補正された今回の始点指令角度a0+AL_2を、取得する。
 以上の振幅制御ブロック140は、終点指令角度を取得する場合にも、同様に機能する。終点指令角度を取得する場合、振幅制御ブロック140は、上述の説明において「始点」を「終点」に入れ替えたものとして機能する。すなわち、振幅制御ブロック140は、前回の終点指令角度a1+AH_1と、前回の最大角度値との終点角度偏差に応じた補正量AH_2を取得し、終点目標角度a1に補正量AH_2を加算することで、今回の終点指令角度a1+AH_2を取得する。振幅制御ブロック140は、以上の始点指令角度及び終点指令角度を、揺動周期ごとに取得する。例えば、振幅制御ブロック140は、図6に示すように、復路周期中に設定される振幅更新タイミングtuにて、直後の往路周期における始点指令角度及び終点指令角度を、取得する。尚、図6等のグラフにおいて、実線が制御指令角度を示し、破線が角度検出値を示している。
 角度設定ブロック150は、往路周期において始点タイミングt0及び終点タイミングt1間を分割した制御タイミング毎に、制御指令角度を可変設定する。制御タイミングは、カウンタ値に応じた、揺動周期よりも短い制御周期によって、規定される(図7参照)。角度設定ブロック150は、角度指令テーブル160、カウンタ値、始点指令角度及び終点指令角度に応じて、制御タイミング毎の制御指令角度を、設定する。ここで、角度指令テーブル160は、始点タイミングt0から終点タイミングt1までの、制御タイミング毎の各制御指令角度の初期値を示すデータである。例えば、制御指令角度の初期値は、始点目標角度から終点目標角度まで線形に増加する値として、設定されている。
 角度設定ブロック150は、制御タイミング毎に、カウンタ値に対応する角度指令テーブル160における制御指令角度の初期値を補正した実際の制御指令角度を設定する。具体的には、角度設定ブロック150は、今回の始点指令角度及び終点指令角度の間の線形補間により、各制御タイミングでの実際の制御指令角度を、設定する。この制御タイミング毎の制御指令角度の可変設定により、揺動ミラー32の揺動の角速度が逐次制御されることになる。
 駆動制御ブロック170は、揺動ミラー32を駆動する電圧指令値を出力する。例えば駆動制御ブロック170は、制御指令角度と角度検出値を比較し、差分にゲインをかけるフィードバック制御に応じた電圧指令値を出力する。フィードバック制御の場合、駆動制御ブロック170は、角度制御の内側にインナーループとして、異なる周期で角速度の制御や電流制御を行ってもよい。尚、駆動制御ブロック170は、角度検出値を利用せずに制御指令角度を利用したオープンループ制御に応じた電圧指令値を、出力してもよい。
 駆動制御ブロック170は、電圧指令値に応じた電圧信号を、走査モータ35を駆動するための駆動信号として生成する。駆動制御ブロック170は、生成した駆動信号を制御指令として走査モータ35へと出力することで、走査モータ35を回転駆動する。
 発光制御ブロック180は、照射ユニット22の発光タイミングを、制御する。発光制御ブロック180は、角度検出値を取得し、往路周期における角度検出値の設定変化量毎に、照射ユニット22に対して駆動信号を出力する。設定変化量は、例えば角速度に応じた1画素あたりの発光上限回数等に基づく角度変化量として、予め設定されている。
 測距ブロック190は、受光ユニット45の出力回路48から出力された走査ライン別の受光データを、取得する。測距ブロック190は、少なくとも光検出装置1からターゲットまでの反射点距離をセンシングすることで、当該受光データに基づく測距情報を、生成する。測距ブロック190は、生成した測距情報を光検出装置1の外部に出力する。測距情報は、例えば車両5の運転制御を統合する統合ECUに出力されてもよい。測距情報は、車両5の運転制御において外界を認識する認識ECUに出力されてもよい。測距情報は、光検出装置1を含めた車載センサのセンシング情報を処理する、センシングECUに出力されてもよい。
 ここまで説明したブロック110,170,180,190の共同により、制御ユニット100が走査ユニット及び照射ユニット22を制御する光検出方法は、図8~10に示す光検出フローに従って実行される。光検出フローは、揺動周期毎に実行される図8の振幅補正フロー、制御周期毎に実行される図9の角速度制御フロー、及び測距周期毎に実行される図10の測距フローを含む。本光検出フローは、光検出装置1の起動中に繰り返し実行される。尚、本光検出フローにおける各「S」は、光検出プログラムに含まれた複数命令によって実行される複数ステップを、それぞれ意味している。
 図8に示す振幅補正フローにおいて、まずS10では、カウンタブロック120が、直前の揺動周期までのカウンタ値をリセットする。次に、S20では、角度取得ブロック130が、往路周期における角度最大値及び角度最小値を、始点タイミングt0及び終点タイミングt1における揺動ミラー32の実角度として取得する。そして、S30では、振幅制御ブロック140が、次の往路周期における始点指令角度を前回の始点角度偏差に応じて補正し、終点指令角度を前回の終点角度偏差に応じて補正する。
 次に、制御周期毎において、図9の角速度制御フローに示すように、まずS100では、カウンタブロック120が、カウンタ値をインクリメントする。次に、S110では、角度設定ブロック150が、前回の揺動周期にて補正された始点指令角度及び終点指令角度の線形補間に応じた制御指令角度を取得する。そして、S120では、駆動制御ブロック170が、角度センサ50から現在の角度検出値を取得する。次に、S130では、駆動制御ブロック170が、取得した角度検出値に応じた電圧指令値を取得する。そして、S140では、駆動制御ブロック170が、電圧指令値に応じた駆動電圧を、走査モータ35に対して出力する。
 次に、測距周期毎において実行される測距フローを、図10に従って以下説明する。まず、S200では、発光制御ブロック180が、角度検出値を取得する。次に、S210では、発光制御ブロック180が、角度検出値に基づき揺動ミラー32が設定変化量分回転駆動したか否かを判定する。
 設定変化量分回転駆動していないと判定されると、本フローはS200へと戻る。一方で、設定変化量分回転駆動したと判定されると、本フローはS220へと移行する。S220では、発光制御ブロック180が、照射ユニット22に対して駆動信号を出力することで、照射ユニット22を発光させる。S200,S210,S220の処理により、揺動ミラー32の角度変化に応じた発光タイミングの制御が、実行される。
 S220に続くS230では、測距ブロック190が、受光ユニット45の出力回路48から、受光データを取得する。そして、S240では、測距ブロック190が、受光データに基づく測距情報を、出力する。
 以上の第一実施形態によれば、前回の往路周期における角度偏差に応じて今回の往路周期における始点指令角度及び終点指令角度が補正される。そして、制御タイミング毎に、始点指令角度及び終点指令角度の間での制御指令角度が可変設定されることにより、揺動の角速度が制御される。さらに、発光ダイオード24の発光タイミングが、実角度の設定変化量毎に設定される。故に、角度偏差に応じて始点指令角度及び終点指令角度がそれぞれ個別に補正され、補正済みの始点指令角度及び終点指令角度の間で角速度が制御される。したがって、角度振幅に応じて一律に制御ゲインを設定する場合よりも、始点タイミングt0及び終点タイミングt1での各実角度のずれが抑制される。そして、この補正済みの始点指令角度及び終点指令角度の間で角速度を制御された実角度の設定変化量毎に、発光タイミングが設定されるので、走査方位のずれに起因する走査精度の低下が、抑制され得る。
 又、第一実施形態によれば、角速度は、線形制御される。故に、線形制御における角速度のむらが、抑制され得る。
 さらに、第一実施形態によれば、揺動ミラー32は、復路側に向かって付勢されて設けられている。故に、往路周期にて発光する際に逆方向側に付勢されている揺動ミラー32の組付け誤差等により、往路方向への走査における角度制御のブレが大きくなり易い光検出装置1において、走査精度の抑制が可能となり得る。
 (第二実施形態)
 図11,12に示すように第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。
 第二実施形態において、振幅補正フローは、図11に示すようにS30の後S40へと移行する。S40では、振幅制御ブロック140が、終点タイミングt1を補正する角速度条件が成立したか否かを、判定する。角速度条件は、前回の往路周期における角速度の調整が必要な場合に成立する条件である。例えば、角速度条件は、角速度が許容角速度範囲外となる場合に、成立する。ここで、許容角速度範囲は、角速度が上限閾値未満又は以下且つ下限閾値以上又は超過となる範囲である。角速度条件は、角度検出値の時間変化等から推定される角速度が許容速度範囲となるか否かに応じて、判定されてもよい。角速度条件は、復路周期にて走査モータ35に流れる瞬時電流値が、許容電流値範囲外まで上昇しているか否かに応じて、判定されてもよい。復路周期における瞬時電流値の許容電流値範囲外までの上昇は、復路周期の角速度の過大、すなわち往路周期の角速度の許容角速度範囲外までの低下に対応する。
 角速度が許容角速度範囲内であると判定されると、本振幅補正フローはS50をスキップする。一方で、角速度が許容角速度範囲外であると判定されると、本振幅補正フローはS50へと移行する。S50では、振幅制御ブロック140が、角速度を許容角速度範囲に収める終点タイミングt1の補正値を、設定する。
 例えば、振幅制御ブロック140は、角速度が許容角速度範囲外に上昇していた場合、すなわち上限閾値以上又は超過していた場合、終点タイミングt1を遅らせる補正値を、設定する。一方で、振幅制御ブロック140は、角速度が許容角速度範囲外まで低下していた場合、すなわち下限閾値以下又は未満となった場合、終点タイミングt1を早める補正値を、設定する。
 以上に説明した振幅補正フローに応じて、角速度制御フローのS110では、制御指令角度が設定されることになる。すなわち、終点タイミングt1に対する補正値が設定された場合、S110において、角度設定ブロック150は、図12に示すように、始点タイミングt0と、補正された終点タイミングt1との間で分割した制御周期毎に、線形補間による制御指令角度を設定する。
 又、以上の振幅補正フローに応じて、測距フローのS210では、角速度に応じた1画素あたりの発光上限回数等に相関する設定変化量にて、判定処理が実施される。すなわち、終点タイミングt1に対する補正値が設定された場合、S210において、発光制御ブロック180は、当該補正値に応じた設定変化量分、揺動ミラー32が回転駆動したか否かを、判定する。例えば、発光制御ブロック180は、終点タイミングt1を遅らせる補正値が設定されていた場合、往路の角速度が遅くなることで1画素あたりの発光上限回数が大きくなるため、より小さな設定変化量にて判定処理を実行する。又、発光制御ブロック180は、終点タイミングt1を早める補正値が設定されていた場合、往路の角速度が速くなることで1画素あたりの発光上限回数が小さくなるため、より大きな設定変化量にて判定処理を実行する。
 以上の第二実施形態によれば、角速度が許容角速度範囲外となった場合、角速度を許容角速度範囲内に収める制御が実行される。故に、角速度の過大により、1画素に対して発光できる回数が少なくなり、SN比が低下してしまうことを回避可能となり得る。
 (第三実施形態)
 図13,図14に示すように第三実施形態は、第一実施形態の変形例である。
 第三実施形態において、振幅制御ブロック140は、始点指令角度及び終点指令角度に加えて、中間指令角度を制御する。中間指令角度は、往路周期における始点タイミングt0及び終点タイミングt1の間の中間タイミングにおける制御指令角度である。始点指令角度及び終点指令角度と同様に、中間指令角度に対しては、目標とされる中間目標角度が、設定されている。
 中間目標角度は、中間タイミングの前後において、角速度に異なる線形性を付与するように、設定されている。図14に示す例では、中間目標角度は、始点タイミングt0から中間タイミングまでの区間よりも、中間タイミングから終点タイミングt1までの区間の方が、角速度が大きくなるように設定されている。
 第三実施形態において、振幅補正フローは、図13に示すようにS10の後S21へと移行する。S21では、振幅制御ブロック140が、中間タイミングにおける角度検出値を、中間タイミングでの実角度である角度中間値として取得する。次に、S31では、振幅制御ブロック140が、始点指令角度及び終点指令角度に加えて、中間指令角度を補正して設定する。例えば、振幅制御ブロック140は、始点指令角度及び終点指令角度と同様に、PI制御等のフィードバック制御により、中間指令角度を補正すればよい。
 以上に説明した振幅補正フローに応じて、角速度制御フローのS110では、中間タイミングの前後において、異なる線形性にて制御指令角度が設定されることになる。すなわち、S110の角度設定ブロック150は、始点タイミングt0と中間タイミングとの間で分割された制御タイミング毎と、中間タイミングと終点タイミングt1との間で分割された制御タイミング毎とで、異なる線形補間による制御指令角度を設定する。
 又、以上の振幅補正フローに応じて、測距フローのS210では、中間タイミングの前後それぞれの角速度に応じた1画素あたりの発光上限回数等に相関する設定変化量にて、判定処理が実施される。すなわち、S210において、発光制御ブロック180は、中間タイミングの前後で、異なる設定変化量にて、揺動ミラー32の回転駆動角を判定する。図14に示す例では、発光制御ブロック180は、中間タイミングの前区間において、後区間より小さな設定変化量にて判定処理を実行する。
 以上の第三実施形態によれば、始点タイミングt0及び終点タイミングt1の間の中間タイミングに関して、前回の角度偏差が取得され、今回の中間タイミングでの中間指令角度が、前回の角度偏差に応じて補正される。故に、始点タイミングt0及び終点タイミングt1の間において、別の制御指令角度を予め設定可能となる。したがって、揺動周期における制御角度波形の設定の自由度が向上され得る。
 又、第三実施形態によれば、今回の往路周期における制御タイミング毎の制御指令角度が可変設定されることによる角速度に、中間タイミングの前後において異なる線形性が付与される。故に、1つの往路周期内において、中間タイミングの前後に角速度の異なる区間を設定可能となり得る。したがって、走査領域の一部に対してより精度の高い測距が可能となり得る。
 (第四実施形態)
 図15~17に示すように第四実施形態は、第一実施形態の変形例である。
 第四実施形態において、振幅補正フローは、図15に示すように、S30の後にS60へと移行する。S60では、角度取得ブロック130が、角度最大値及び角度最小値が、それぞれの目標範囲に収束したか否かを、判定する。例えば、角度取得ブロック130は、最小角度値が目標始点角度範囲内に収まり、且つ最大角度値が目標終点角度範囲内に収まった揺動周期数が、規定回数連続したことを以って、角度偏差が収束したと判定する。ここで、目標始点角度範囲は、始点目標角度を含む角度範囲であり、目標終点角度範囲は、終点目標角度を含む角度範囲である。
 目標範囲に収束していないと判定されると、本フローはS70へと移行する。S70では、角度取得ブロック130が、照射ユニット22の発光を禁止する。例えば、角度取得ブロック130は、発光禁止フラグをメモリ101等にセットする。一方で、角度最大値及び角度最小値がそれぞれの目標範囲に収束したと判定されると、本フローはS80へと移行する。S80では、角度取得ブロック130が、照射ユニット22の発光禁止を解除する。例えば、角度取得ブロック130は、メモリ101等にセットされた発光禁止フラグを消去する。
 以上の振幅補正フローに応じて、図16に示す測距フローでは、発光処理よりも前に、発光が禁止されているか否かの判定処理が実施される。すなわち、第四実施形態の測距フローでは、まずS200aにおいて、発光制御ブロック180が、発光が禁止されているか否かを判定する。例えば、発光制御ブロック180は、メモリ101等へのアクセスにより発光禁止フラグがオン設定となっている場合に、発光が禁止されていると判定する。発光の禁止が解除されるまでS200aの処理は繰り返され、発光が禁止されていないと判定されると、本フローはS200bへと移行する。S200bの処理は、S200の処理と同様である。S60,S70,S80,S200aの処理により、図17に示すように、最大角度値及び最小角度値がそれぞれ目標範囲内となってから発光及び測距情報の出力が実行されることになる。
 以上の第四実施形態によれば、始動後に角度偏差が許容範囲内に収束した場合に、測距開始される。故に、始点タイミングt0及び終点タイミングt1の実角度が安定した以降の測距結果を、出力可能となる。
 (他の実施形態)
 以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
 変形例において、制御ユニット100は、筐体11の外部において設けられていてもよい。
 変形例において、制御ユニット100は、角速度を非線形制御してもよい。
 変形例において、制御ユニット100は、制御指令角度の補正において、微分制御をさらに加えて、所謂PID制御を実行してもよい。
 変形例において、制御ユニット100は、角速度が許容角速度範囲に収束するまで、発光を禁止してもよい。
 変形例において、制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、車両5の運転制御を統合する、統合ECUであってもよい。制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、車両5の運転制御における運転タスクを判断する、判断ECUであってもよい。制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、車両5の運転制御を監視する、監視ECUであってもよい。制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、車両5の運転制御を評価する、評価ECUであってもよい。
 制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、車両5の走行経路をナビゲートする、ナビゲーションECUであってもよい。制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、車両5の自己状態量を推定する、ロケータECUであってもよい。制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、車両5の走行アクチュエータを制御する、アクチュエータECUであってもよい。制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、車両5において情報提示を制御する、HCU(HMI(Human Machine Interface) Control Unit)であってもよい。
 変形例において制御ユニット100を構成する専用コンピュータは、デジタル回路及びアナログ回路のうち、少なくとも一方をプロセッサとして有していてもよい。ここでデジタル回路とは、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、SOC(System on a Chip)、PGA(Programmable Gate Array)、及びCPLD(Complex Programmable Logic Device)等のうち、少なくとも一種類である。又こうしたデジタル回路は、プログラムを記憶したメモリを、有していてもよい。
 変形例において制御ユニット100の適用される移動体は、例えば自律走行又はリモート走行により荷物搬送若しくは情報収集等の可能な自律走行ロボットであってもよい。ここまでの説明形態の他に上述の実施形態及び変形例は、移動体に搭載可能に構成されてプロセッサ102及びメモリ101を少なくとも一つずつ有する制御装置として実施されてもよい。具体的には、上述の実施形態及び変形例は、処理回路(例えば処理ECU等)又は半導体装置(例えば半導体チップ等)の形態で実施されてもよい。
 (技術的思想の開示)
 この明細書は、以下に列挙する複数の項に記載された複数の技術的思想を開示している。いくつかの項は、後続の項において先行する項を択一的に引用する多項従属形式(a multiple dependent form)により記載されている場合がある。さらに、いくつかの項は、他の多項従属形式の項を引用する多項従属形式(a multiple dependent form referring to another multiple dependent form)により記載されている場合がある。これらの多項従属形式で記載された項は、複数の技術的思想を定義している。
 (技術的思想1)
 照射ビームに対して反射される反射ビームを検出する光検出装置であって、
 前記照射ビームを光源(24)の発光にて生成し、照射する照射ユニット(22)と、
 前記照射ビームを走査するために往復揺動する揺動ミラー(32)を含む走査ユニット(31)と、
 前記反射ビームを受光する受光ユニット(45)と、
 前記照射ユニットにおける前記光源の発光タイミング及び前記走査ユニットにおける前記揺動ミラーの角度についての制御指令を出力する制御ユニット(100)と、
 を備え、
 前記制御ユニットは、
 前記揺動ミラーの揺動周期のうち、前記照射ビームの走査を実行する往路周期の始点タイミング(t0)及び終点タイミング(t1)に関して、前回の前記往路周期における前記揺動ミラーの実角度をそれぞれ取得することと、
 今回の前記往路周期における前記始点タイミング及び前記終点タイミングでの前記揺動ミラーの各制御指令角度である始点指令角度及び終点指令角度を、前回の前記往路周期における前記始点タイミング及び前記終点タイミングでの前記制御指令角度と前記実角度との角度偏差に応じてそれぞれ補正することと、
 今回の前記往路周期において前記始点タイミング及び前記終点タイミング間を分割した制御タイミング毎に、前記始点指令角度及び前記終点指令角度の間での前記制御指令角度が可変設定されることにより、揺動の角速度を制御することと、
 前記光源の発光タイミングを、今回の前記往路周期における前記実角度の設定変化量毎に設定することと、
 を実行するように構成される光検出装置。
 (技術的思想2)
 前記角速度を制御することは、
 前記角速度を線形制御することを含む技術的思想1に記載の光検出装置。
 (技術的思想3)
 前記揺動ミラーは、復路側に向かって付勢されて設けられている技術的思想1又は技術的思想2に記載の光検出装置。
 (技術的思想4)
 前記制御ユニットは、
 測距を実行するように構成され、
 測距を実行することは、始動後に前記始点タイミング及び前記終点タイミングでの前記実角度が許容範囲内に収束した場合に、測距開始することを含む技術的思想1から技術的思想3のいずれか1項に記載の光検出装置。
 (技術的思想5)
 前記角速度を制御することは、
 前記角速度が許容角速度範囲外となった場合、前記角速度を許容角速度範囲内に収める制御を、実行することを含む技術的思想1から技術的思想4のいずれか1項に記載の光検出装置。
 (技術的思想6)
 前記角度偏差を取得することは、
 前記始点タイミング及び前記終点タイミングの間の中間タイミングに関して、前回の前記往路周期における前記角度偏差を取得することを含み、
 前記始点指令角度及び前記終点指令角度を補正することは、
 今回の前記往路周期における前記中間タイミングでの前記制御指令角度である中間指令角度を、前回の前記往路周期における前記角度偏差に応じて補正することを含む技術的思想1から技術的思想5のいずれか1項に記載の光検出装置。
 (技術的思想7)
 前記角速度を制御することは、
 前記角速度を線形制御することと、今回の前記往路周期における前記制御タイミング毎の前記制御指令角度が可変設定されることによる前記角速度に、前記中間タイミングの前後において異なる線形性を付与することと、を含む技術的思想6に記載の光検出装置。
 尚、以上の技術的思想1~7は、光検出方法及び光検出プログラムの形態で、実施されてもよい。

Claims (9)

  1.  照射ビームに対して反射される反射ビームを検出する光検出装置であって、
     前記照射ビームを光源(24)の発光にて生成し、照射する照射ユニット(22)と、
     前記照射ビームを走査するために往復揺動する揺動ミラー(32)を含む走査ユニット(31)と、
     前記反射ビームを受光する受光ユニット(45)と、
     前記照射ユニットにおける前記光源の発光タイミング及び前記走査ユニットにおける前記揺動ミラーの角度についての制御指令を出力する制御ユニット(100)と、
     を備え、
     前記制御ユニットは、
     前記揺動ミラーの揺動周期のうち、前記照射ビームの走査を実行する往路周期の始点タイミング(t0)及び終点タイミング(t1)に関して、前回の前記往路周期における前記揺動ミラーの実角度をそれぞれ取得することと、
     今回の前記往路周期における前記始点タイミング及び前記終点タイミングでの前記揺動ミラーの各制御指令角度である始点指令角度及び終点指令角度を、前回の前記往路周期における前記始点タイミング及び前記終点タイミングでの前記制御指令角度と前記実角度との角度偏差に応じてそれぞれ補正することと、
     今回の前記往路周期において前記始点タイミング及び前記終点タイミング間を分割した制御タイミング毎に、前記始点指令角度及び前記終点指令角度の間での前記制御指令角度が可変設定されることにより、揺動の角速度を制御することと、
     前記光源の発光タイミングを、今回の前記往路周期における前記実角度の設定変化量毎に設定することと、
     を実行するように構成される光検出装置。
  2.  前記角速度を制御することは、
     前記角速度を線形制御することを含む請求項1に記載の光検出装置。
  3.  前記揺動ミラーは、復路側に向かって付勢されて設けられている請求項1に記載の光検出装置。
  4.  前記制御ユニットは、
     測距を実行するように構成され、
     測距を実行することは、始動後に前記始点タイミング及び前記終点タイミングでの前記実角度が許容範囲内に収束した場合に、測距開始することを含む請求項1に記載の光検出装置。
  5.  前記角速度を制御することは、
     前記角速度が許容角速度範囲外となった場合、前記角速度を許容角速度範囲内に収める制御を、実行することを含む請求項1に記載の光検出装置。
  6.  前記角度偏差を取得することは、
     前記始点タイミング及び前記終点タイミングの間の中間タイミングに関して、前回の前記往路周期における前記角度偏差を取得することを含み、
     前記始点指令角度及び前記終点指令角度を補正することは、
     今回の前記往路周期における前記中間タイミングでの前記制御指令角度である中間指令角度を、前回の前記往路周期における前記角度偏差に応じて補正することを含む請求項1に記載の光検出装置。
  7.  前記角速度を制御することは、
     前記角速度を線形制御することと、今回の前記往路周期における前記制御タイミング毎の前記制御指令角度が可変設定されることによる前記角速度に、前記中間タイミングの前後において異なる線形性を付与することと、を含む請求項6に記載の光検出装置。
  8.  揺動ミラー(32)により走査される照射ビームに対して反射される反射ビームを検出する光検出装置(1)を制御するために、プロセッサ(102)により実行される光検出方法であって、
     前記揺動ミラーの揺動周期のうち、前記照射ビームの走査を実行する往路周期の始点タイミング(t0)及び終点タイミング(t1)に関して、前回の前記往路周期における前記揺動ミラーの実角度をそれぞれ取得することと、
     今回の前記往路周期における前記始点タイミング及び前記終点タイミングでの前記揺動ミラーの各制御指令角度である始点指令角度及び終点指令角度を、前回の前記往路周期における前記始点タイミング及び前記終点タイミングでの前記制御指令角度と前記実角度との角度偏差に応じてそれぞれ補正することと、
     今回の前記往路周期において前記始点タイミング及び前記終点タイミング間を分割した制御タイミング毎に、前記始点指令角度及び前記終点指令角度の間での前記制御指令角度が可変設定されることにより、揺動の角速度を制御することと、
     前記照射ビームを生成する光源(24)の発光タイミングを、今回の前記往路周期における前記実角度の設定変化量毎に設定することと、
     を含む光検出方法。
  9.  揺動ミラー(32)により走査される照射ビームに対して反射される反射ビームを検出する光検出装置(1)を制御するために記憶媒体(101)に記憶され、プロセッサ(102)に実行させる命令を含む光検出プログラムであって、
     前記命令は、
     前記揺動ミラーの揺動周期のうち、前記照射ビームの走査を実行する往路周期の始点タイミング(t0)及び終点タイミング(t1)に関して、前回の前記往路周期における前記揺動ミラーの実角度をそれぞれ取得させることと、
     今回の前記往路周期における前記始点タイミング及び前記終点タイミングでの前記揺動ミラーの各制御指令角度である始点指令角度及び終点指令角度を、前回の前記往路周期における前記始点タイミング及び前記終点タイミングでの前記制御指令角度と前記実角度との角度偏差に応じてそれぞれ補正させることと、
     今回の前記往路周期において前記始点タイミング及び前記終点タイミング間を分割した制御タイミング毎に、前記始点指令角度及び前記終点指令角度の間での前記制御指令角度が可変設定されることにより、揺動の角速度を制御させることと、
     前記照射ビームを生成する光源(24)の発光タイミングを、今回の前記往路周期における前記実角度の設定変化量毎に設定させることと、
     を含む光検出プログラム。
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