(57)【要約】      （修正有）【課題】種々の対象物に対して正確に走査及び測距を行うことが可能な走査装置及び測距装置を提供する。【解決手段】第１の方向を主走査方向としかつ第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードと、第２の方向を主走査方向としかつ第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードと、を有する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部１２と、対象物の輪郭を検出する輪郭検出部２１と、対象物の輪郭に基づいて第１及び第２の投光モードを切り替えるように投光部１１を制御する投光モード制御部２２と、対象物によって反射された光の受光部１２による複数の受光結果を積算する積算部２３と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードと、前記第２の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードと、を有する投光部と、
前記投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、
前記対象物の輪郭を検出する輪郭検出部と、
前記対象物の輪郭に基づいて前記第１及び第２の投光モードを切り替えるように前記投光部を制御する投光モード制御部と、
前記対象物によって反射された光の前記受光部による複数の受光結果を積算する積算部と、を有することを特徴とする走査装置。
【請求項２】
前記輪郭検出部は、前記投光部から光が投光される領域を撮像した画像のエッジ検出を行うことで前記対象物の輪郭を検出し、
前記投光モード制御部は、前記画像のエッジの検出結果に基づいて前記第１及び第２の投光モードを切り替えるように前記投光部を制御することを特徴とする請求項１に記載の走査装置。
【請求項３】
前記投光モード制御部は、前記画像のエッジの前記第１の方向の成分の和と、前記画像の前記エッジの前記第２の方向の成分の和と、に基づいて、前記第１及び第２の投光モードを切り替えるように前記投光部を制御することを特徴とする請求項２に記載の走査装置。
【請求項４】
前記積算部は、所定の期間内に前記投光部から前記主走査方向に沿って連続して投光された光に対応する前記対象物からの反射光の受光結果を積算して１つの受光結果とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の走査装置。
【請求項５】
前記投光部は、光源と、互いに異なる第１及び第２の揺動軸の周りに揺動することで前記光源からの出射光を前記第１及び第２の方向に沿って方向可変に反射させる揺動ミラーと、を有し、
前記投光部は、前記揺動ミラーを前記第１の揺動軸の周りに共振させつつ揺動させるか、又は前記揺動ミラーを前記第２の揺動軸の周りに共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、前記第１及び第２の投光モードを切り替えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の走査装置。
【請求項６】
前記投光部は、光源と、第１の揺動軸の周りに揺動することで前記光源からの出射光を第１の方向に沿って方向可変に反射させる第１の揺動ミラーと、前記第１の揺動軸の軸方向とは異なる方向に延びる第２の揺動軸の周りに揺動することで前記第１の揺動ミラーを経た前記出射光を前記第２の方向に沿って方向可変に反射させる第２の揺動ミラーと、を有し、
前記投光部は、前記第１の揺動ミラーを共振させつつ揺動させるか、又は前記第２の揺動ミラーを共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、前記第１及び第２の投光モードを切り替えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の走査装置。
【請求項７】
前記投光部は、前記輪郭検出部による前記対象物の輪郭の検出結果に基づいて、前記光源による光の出射態様を変化させることを特徴とする請求項５又は６に記載の走査装置。
【請求項８】
前記投光部は、移動体に搭載されるか又は移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の走査装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の走査装置と、
前記積算部によって積算された受光結果に基づいて前記対象物までの距離を測定する測距部と、を有することを特徴とする測距装置。
【請求項１０】
第１の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モード及び前記第２の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードを有する投光部と、前記投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、前記対象物によって反射された光の前記受光部による複数の受光結果を積算する積算部と、を有する走査装置を制御する方法であって、
前記対象物の輪郭を検出するステップと、
前記対象物の輪郭に基づいて前記第１及び第２の投光モードを切り替えるように前記投光部を制御するステップと、を有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
コンピュータを、
第１の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モード及び前記第２の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードを有する投光部と、前記投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、前記対象物によって反射された光の前記受光部による複数の受光結果を積算する積算部と、を有する走査装置を、
前記対象物の輪郭に基づいて前記投光部の前記第１及び第２の投光モードを切り替えるように制御する制御部として機能させるプログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプログラムが記録された記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査を行う走査装置、走査装置の制御方法、走査装置の制御プログラム及び記録媒体、並びに光測距を行う測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光を対象物に照射し、当該対象物によって反射された光を検出することで、当該対象物までの距離を測定する測距装置が知られている。また、対象物の光走査を行い、当該対象物までの距離に加えて当該対象物の形状や向きなどに関する情報を得ることができる光走査型の測距装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、光反射面を有し、当該光反射面に入射される光を対象領域内でリサージュ走査できる光走査部と、光源部から出射されて物体によって反射された光を受光する受光部と、当該物体の距離を計測する測距部と、を備える光測距装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2011-53137号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
走査型の測距装置は、例えば、所定の走査領域に対して光走査を行い、その走査結果に基づいて光学的な測距を行う。従って、走査領域内には、多数の物体が存在することが想定される。また、例えば測距装置が移動体に搭載される場合などにおいては、走査領域、すなわち測距対象の領域の状況が刻々と変化する。走査型の測距装置は、例えばこのような環境で使用される場合をも考慮して、当該走査領域に存在する全ての対象物に対し、正確に走査及び測距を行うことができることが好ましい。
【０００６】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、種々の対象物に対して正確に走査及び測距を行うことが可能な走査装置及び測距装置を提供することを目的の１つとしている。また、本発明は、種々の対象物に対して正確に走査を行うことが可能な走査装置の制御方法、制御プログラム及び当該制御プログラムが記録された記録媒体を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、第１の方向を主走査方向としかつ第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードと、第２の方向を主走査方向としかつ第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードと、を有する投光部と、投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、対象物の輪郭を検出する輪郭検出部と、対象物の輪郭に基づいて第１及び第２の投光モードを切り替えるように投光部を制御する投光モード制御部と、対象物によって反射された光の受光部による複数の受光結果を積算する積算部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の走査装置と、積算部によって積算された受光結果に基づいて対象物までの距離を測定する測距部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１０に記載の発明は、第１の方向を主走査方向としかつ第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モード及び第２の方向を主走査方向としかつ第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードを有する投光部と、投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、対象物によって反射された光の受光部による複数の受光結果を積算する積算部と、を有する走査装置を制御する方法であって、対象物の輪郭を検出するステップと、対象物の輪郭に基づいて第１及び第２の投光モードを切り替えるように投光部を制御するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項１１に記載の発明は、コンピュータを、第１の方向を主走査方向としかつ第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モード及び第２の方向を主走査方向としかつ第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードを有する投光部と、投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、対象物によって反射された光の受光部による複数の受光結果を積算する積算部と、を有する走査装置を、対象物の輪郭に基づいて投光部の第１及び第２の投光モードを切り替えるように制御する制御部として機能させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のプログラムが記録されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る測距装置の全体構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る測距装置における偏向素子の上面図である。
【図３】実施例１に係る測距装置の走査態様を示す図である。
【図４】実施例１に係る測距装置の走査態様を示す図である。
【図５】実施例１に係る測距装置におけるモード切替のテーブルを示す図である。
【図６】実施例１に係る測距装置における制御部の動作説明図である。
【図７】実施例１に係る測距装置における積算部の動作説明図である。
【図８】実施例１の変形例に係る測距装置における偏向素子の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、実施例１に係る測距装置１０の模式的な配置図である。測距装置１０は、所定の領域（以下、走査領域と称する）Ｒ０の光走査を行い、走査領域Ｒ０内に存在する対象物ＯＢまでの距離を測定する走査型の測距装置である。また、図１は、制御部１７のブロック図である。図１を用いて、測距装置１０について説明する。なお、図１には、走査領域Ｒ０及び対象物ＯＢを模式的に示している。
【００１５】
まず、測距装置１０は、光を方向可変に投光する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物ＯＢによって反射された光を受光する受光部１２と、を有する。本実施例においては、投光部１１は、パルス光Ｌ１を出射する光源１３と、パルス光Ｌ１を方向可変に偏向しつつ走査光（出射光と称する場合がある）Ｌ２として走査領域Ｒ０に向けて投光する偏向素子１４と、を有する。また、本実施例においては、光源１３は、パルス光Ｌ１として赤外領域にピーク波長を有するレーザ光を生成し、これを断続的に出射する。
【００１６】
また、本実施例においては、偏向素子１４は、周期的な動作を行ってパルス光Ｌ１の偏向方向を周期的に変化させる。偏向素子１４は、パルス光Ｌ１の進行方向を屈曲させつつ出射し、またその屈曲方向を周期的に変化させる。偏向素子１４は、偏向されたパルス光Ｌ１を走査光Ｌ２として走査領域Ｒ０に向けて投光する。
【００１７】
本実施例においては、偏向素子１４は、互いに直交する２つの揺動軸の周りに揺動し、パルス光Ｌ１を反射させる揺動ミラー１４Ａを有する。本実施例においては、偏向素子１４は、揺動ミラー１４Ａが揺動することで、パルス光Ｌ１の反射方向を周期的に変化させる。
【００１８】
なお、走査領域Ｒ０は、偏向素子１４から走査光Ｌ２が投光される仮想の３次元空間である。図１においては、走査領域Ｒ０の外縁を破線で模式的に示した。
【００１９】
例えば、走査領域Ｒ０は、揺動ミラー１４Ａの２つ揺動軸周りの揺動方向に対応するパルス光Ｌ１の偏向方向の可変範囲に対応する方向に沿った幅方向及び高さ方向の方向範囲と、走査光Ｌ２が所定の強度を維持できる距離方向の範囲（すなわち奥行範囲）と、を有する錐状の空間として定義されることができる。
【００２０】
また、走査領域Ｒ０内における偏向素子１４から所定の距離だけ離れた仮想の平面を走査面Ｒ１としたとき、走査面Ｒ１は、２次元的な領域として定義されることができる。走査光Ｌ２は、この走査面Ｒ１を走査するように、走査領域Ｒ０に向けて投光される。
【００２１】
そして、図１に示すように、走査領域Ｒ０に対象物ＯＢ（すなわちパルス光Ｌ１に対して反射性又は散乱性を有する物体又は物質）が存在する場合、走査光Ｌ２は、対象物ＯＢによって反射又は散乱される。対象物ＯＢによって反射された走査光Ｌ２は、その一部が、反射光Ｌ３として、走査光Ｌ２とほぼ同一の光路を走査光Ｌ２とは反対の方向に向かって進み、偏向素子１４に戻って来る。
【００２２】
反射光Ｌ３は、偏向素子１４によって屈曲される。反射光Ｌ３は、偏向素子１４によって屈曲された後、パルス光Ｌ１とほぼ同一の光路をパルス光Ｌ１とは反対の方向に向かって進む。
【００２３】
受光部１２は、対象物ＯＢによって反射されて偏向素子１４に戻ってきた走査光Ｌ２である反射光Ｌ３を受光する受光素子を有する。当該受光素子は、反射光Ｌ３に応じた電気信号を生成する少なくとも１つの光電変換素子を含む。受光部１２は、当該受光素子によって生成された電気信号を反射光Ｌ３の受光結果として生成する。
【００２４】
なお、本実施例においては、光源１３と偏向素子１４との間のパルス光Ｌ１の光路上には、反射光Ｌ３を分離して受光部１２に導く光分離素子ＢＳを有する。例えば、光分離素子ＢＳは、パルス光Ｌ１を透過させかつ反射光Ｌ３を反射させることでパルス光Ｌ１及び反射光Ｌ３を分離するビームスプリッタである。なお、光の利用効率を向上させるために、光分離素子ＢＳが設けられず、投光部１１と受光部１２とがほぼ同軸に配置され、パルス光Ｌ１の揺動ミラー１４Ａへの入射位置と反射光Ｌ３の揺動ミラー１４Ａへの入射位置とがわずかにずれるように投光部１１及び受光部１２が構成されていてもよい。
【００２５】
測距装置１０は、走査領域Ｒ０又はその一部の領域（以下、撮像領域と称する）Ｒ２を撮像する撮像部１６を含む。撮像部１６は、例えば赤外線カメラからなる。なお、図１においては、撮像領域Ｒ２を破線で模式的に示した。撮像部１６は、例えば、所定の間隔で走査領域Ｒ０を撮像した画像を生成及び出力する。
【００２６】
なお、投光部１１及び撮像部１６は、例えば、互いに近接して配置され、かつほぼ同一の方向を向いていることが好ましい。そして、走査領域Ｒ０と撮像領域Ｒ２とがほぼ同一の領域となるように構成されていることが好ましい。すなわち、投光部１１から見た走査面Ｒ１内の対象物ＯＢの位置及び外形と、撮像部１６から見た走査面Ｒ１内の対象物ＯＢの位置及び外形とが極力一致していることが好ましい。
【００２７】
次に、測距装置１０は、投光部１１、受光部１２及び撮像部１６の動作を制御し、また、受光部１２による反射光Ｌ３の受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離を測定する制御部１７を有する。
【００２８】
制御部１７は、対象物ＯＢの輪郭を検出する輪郭検出部２１を有する。本実施例においては、輪郭検出部２１は、撮像部１６から走査領域Ｒ０の画像を取得し、この画像に基づいて対象物ＯＢの輪郭を検出する。
【００２９】
制御部１７は、輪郭検出部２１によって検出された対象物ＯＢの輪郭に基づいて投光部１１の投光モードを制御する投光モード制御部２２を有する。本実施例においては、投光モード制御部２２は、偏向素子１４におけるパルス光Ｌ１の偏向態様、本実施例においては揺動ミラー１４Ａの揺動態様を制御する偏向モード制御部２２Ａを有する。
【００３０】
具体的には、偏向モード制御部２２Ａは、偏向素子１４を駆動して揺動ミラー１４Ａを２つの揺動軸の周りにそれぞれ揺動させる駆動信号ＤＸ及びＤＹを生成する。また、偏向モード制御部２２Ａは、当該駆動信号ＤＸ及びＤＹの態様を制御しつつ偏向素子１４に供給することで、揺動ミラー１４Ａの揺動態様を制御する。
【００３１】
また、本実施例においては、投光モード制御部２２は、光源１３によるパルス光Ｌ１の出射間隔を制御するパルス間隔制御部２２Ｂを有する。具体的には、パルス間隔制御部２２Ｂは、光源１３を駆動してパルス光Ｌ１を出射させかつパルス光Ｌ１の出射及び非出射を切替えることでパルス光Ｌ１の出射態様を制御する駆動信号を生成する。パルス間隔制御部２２Ｂは、当該駆動信号を光源１３に供給する。
【００３２】
制御部１７は、走査領域Ｒ０内に出射される複数のパルス光Ｌ１（走査光Ｌ２）のうち、所定の複数のパルス光Ｌ１に対応する反射光Ｌ３の各々の受光結果を積算して１つの受光結果とする積算部２３を有する。本実施例においては、積算部２３は、所定の方向に沿って所定の期間内において連続して投光された走査光Ｌ２に対応する反射光Ｌ３の各々の受光結果を積算して１つの受光結果として生成する。
【００３３】
制御部１７は、受光部１２による反射光Ｌ３の受光結果、及び積算部２３による積算結果に基づいて、対象物ＯＢまでの距離を測定する測距部２４を有する。本実施例においては、測距部２４は、受光部１２及び積算部２３によって生成された電気信号から反射光Ｌ３を示すパルスを検出する。また、測距部２４は、走査光Ｌ２の投光タイミングと反射光Ｌ３の受光タイミングとの間の時間差に基づくタイムオブフライト法によって、対象物ＯＢ（又はその一部の表面領域）までの距離を測定する。また、測距部２４は、測定した距離情報を示すデータ（測距データ）を生成する。
【００３４】
また、本実施例においては、測距部２４は、走査領域Ｒ０（走査面Ｒ１）を複数の測距点（走査点又は投光点）に区別し、当該複数の測距点の各々の測距結果（距離値）を画素として示す走査領域Ｒ０の画像（測距画像）を生成する。本実施例においては、測距部２４は、測距点と偏向素子１４の揺動ミラー１４Ａの変位（揺動位置）とを示す情報とを対応付け、走査領域Ｒ０内の対象部ＯＢまでの距離を示す２次元マップである画像データを生成する。
【００３５】
また、測距部２４は、例えば、走査光Ｌ２の投光方向の変化周期、すなわち走査領域Ｒ０を走査する周期である走査周期を測距画像の生成周期とし、当該走査周期毎に１つの測距画像を生成する。また、測距部２４は、生成した複数の測距画像を時系列に沿って動画として表示する表示部（図示せず）を有していてもよい。
【００３６】
なお、走査周期とは、例えば、測距装置１０が走査領域Ｒ０に対する光走査を周期的に行う場合において、偏向素子１４の揺動ミラー１４Ａの任意の変位の状態が、その後に再度当該変位の状態に戻るまでの期間をいう。
【００３７】
図２は、偏向素子１４の上面図である。本実施例においては、偏向素子１４は、第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの周りに揺動する揺動ミラー１４Ａを有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。まず、本実施例においては、偏向素子１４は、フレーム部３１と、フレーム部３１によって支持され、第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの周りに揺動する揺動部３２とを有する。
【００３８】
揺動部３２は、一端がフレーム部３１の内周部に固定され、第１の揺動軸ＡＸに沿って延び、かつ第１の揺動軸ＡＸの周方向の弾性を有する一対のトーションバーＴＸを有する。また、揺動部３２は、一対のトーションバーＴＸの内側において第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動可能なように一対のトーションバーＴＸの他端に接続された揺動枠ＳＸを有する。揺動枠ＳＸは、一対のトーションバーＴＸが第１の揺動軸ＡＸの周方向に沿ってねじれることで、第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動する。
【００３９】
また、揺動部３２は、一端が揺動枠ＳＸの内周部に固定され、第２の揺動軸ＡＹに沿って延び、かつ第２の揺動軸ＡＹの周方向の弾性を有する一対のトーションバーＴＹを有する。また、揺動部３２は、一対のトーションバーＴＹの内側において第２の揺動軸ＡＹの周りに揺動可能なように一対のトーションバーＴＹの他端に接続された揺動板ＳＹを有する。
【００４０】
揺動板ＳＹは、一対のトーションバーＴＹが第２の揺動軸ＡＹの周方向に沿ってねじれることで、第２の揺動軸ＡＹの周りに揺動する。また、揺動板ＳＹは、揺動枠ＳＸが第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動することで、第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの周りに揺動する。
【００４１】
偏向素子１４は、電磁気的に揺動部３２を揺動させる揺動力（すなわち偏向素子１４の駆動力）を生成する駆動力生成部３３を有する。駆動力生成部３３は、フレーム部３１上に配置された永久磁石ＭＧと、揺動枠ＳＸ上において揺動枠ＳＸの外周に沿って配線された金属配線（第１のコイル）ＣＸと、揺動板ＳＹ上において揺動板ＳＹの外周に沿って配線された金属配線（第２のコイル）ＣＹと、を含む。
【００４２】
本実施例においては、永久磁石ＭＧは、フレーム部３１上における揺動部３２の外側領域に設けられた複数の磁石片からなる。本実施例においては、４つの磁石片が、それぞれ、揺動軸ＡＸ及びＡＹの各々に沿ってかつ一対のトーションバーＴＸ及びＴＹの外側の位置に配置されている。
【００４３】
また、揺動軸ＡＸに沿った方向において互いに対向する２つの磁石片は、互いに反対の極性を示す部分が対向するように配置されている。同様に、揺動軸ＡＹに沿った方向において互いに対向する２つの磁石片は、互いに反対の極性を示す部分が対向するように配置されている。
【００４４】
本実施例においては、金属配線ＣＸに電流が流れると、揺動軸ＡＹに沿った方向に並んだ永久磁石ＭＧの２つの磁石片によって生じた磁界との相互作用により、一対のトーションバーＴＸが周方向にねじれ、揺動枠ＳＸが揺動軸ＡＸを中心に揺動する。同様に、金属配線ＣＹに流れた電流による電界と揺動枠ＡＸに沿った方向に並んだ永久磁石ＭＧの２つの磁石片による磁界とによって一対のトーションバーＴＹがねじれ、揺動板ＳＹが揺動軸ＡＹを中心に揺動する。
【００４５】
また、金属配線ＣＸ及びＣＹは、制御部１７に接続されている。制御部１７の投光モード制御部２２は、金属配線ＣＸ及びＣＹに駆動信号ＤＸ及びＤＹを印加する。駆動力生成部３３は、当該駆動信号ＤＸ及びＤＹの印加によって、揺動部３２を揺動させる電磁気力を生成する。
【００４６】
なお、駆動力生成部３３は、電磁気的に揺動ミラー１４Ａの揺動力を生成するように構成されていてもよい。駆動力生成部３３は、例えば、静電気的、圧電的又は熱的に揺動板ＳＹを揺動させる揺動力を生成してもよい。
【００４７】
また、偏向素子１４は、揺動板ＳＹ上に形成された光反射膜３４を有する。光反射膜３４は、揺動板ＳＹの揺動に従って、第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの周りに揺動する。本実施例においては、光反射膜３４は、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａとして機能する。
【００４８】
図３及び図４は、投光部１１が有する走査光Ｌ２の投光モードを示す図である。図３及び図４は、それぞれ、第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２における駆動信号ＤＸ及びＤＹの波形及び走査面Ｒ１上の走査光Ｌ２の軌跡を示す図である。図３及び図４を用いて、投光部１１（光源１３及び偏向素子１４）の動作について説明する。
【００４９】
本実施例においては、第１の投光モードＭ１においては、光源１３は、パルス光Ｌ１として、レーザ光を出射するように構成されている。また、第１の投光モードＭ１においては、偏向素子１４は、揺動ミラー１４Ａを、第１の揺動軸ＡＸの周りには共振させつつ揺動させ、第２の揺動軸ＡＹの周りには非共振の態様で揺動させる。
【００５０】
なお、偏向素子１４の共振周波数は、例えば、偏向素子１４の質量、トーションバーＴＸ及びＴＹのねじりばね定数などによって決まる。また、例えば、揺動ミラー１４Ａを共振させつつ揺動させる場合、非共振の場合に比べ、短い揺動周期と大きい揺動振幅で揺動させることができる。
【００５１】
例えば、制御部１７のパルス間隔制御部２２Ｂは、光源１３に対し、所定の時間間隔でパルス化されたレーザ光を生成させる駆動信号を供給する。また、制御部１７の偏向モード制御部２２Ａは、金属配線ＣＸに対し、駆動信号ＤＸとして、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第１の揺動軸ＡＸ周りの共振周波数に対応する周波数の正弦波の信号ＤＸ１を供給する。
【００５２】
一方、制御部１７の偏向モード制御部２２Ａは、金属配線ＣＹに対し、駆動信号ＤＹとして、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第２の揺動軸ＡＹ周りの共振周波数とは異なる周波数ののこぎり波の信号ＤＹ１を供給する。これによって、揺動ミラー１４Ａは、第１の揺動軸ＡＸの周りには高速で（短い揺動周期で）揺動し、第２の揺動軸ＡＹの周りには低速で（長い揺動周期で）揺動する。
【００５３】
従って、本実施例においては、第１の投光モードＭ１においては、投光部１１は、走査領域Ｒ０に対し、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第１の揺動軸ＡＸ周りの変位方向に対応する方向である第１の方向Ｄ１を主走査方向とし、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第２の揺動軸ＡＹ周りの変位方向に対応する方向である第２の方向Ｄ２を副走査方向とするラスタ走査を行う。従って、偏向素子１４から走査面Ｒ１を見たとき、走査光Ｌ２は、図３に示すような軌跡ＴＲ１を描くように投光される。なお、主走査方向とは、例えば、副走査方向に比べて走査周期が短い（高速で揺動する）方向のことをいう。
【００５４】
また、第１の投光モードＭ１においては、投光部１１は、第１の方向Ｄ１を長辺方向とし、第２の方向Ｄ２を短辺方向とする略長方形の走査面Ｒ１１に対応する走査領域Ｒ０に対して走査光Ｌ２を投光することとなる。また、第１の投光モードＭ１においては、投光部１１は、パルス光Ｌ１を第１の方向Ｄ１に沿って順次投光し、この投光動作を第２の方向Ｄ２に沿って繰り返し行うような投光態様を有する。
【００５５】
以下においては、第１の方向Ｄ１を走査面Ｒ１の縦方向又はｙ軸方向と称し、第２の方向を走査面Ｒ１の横方向又はｘ軸方向と称する場合がある。また、例えば、揺動ミラー１４Ａの第２の揺動軸ＡＹが鉛直方向に沿った方向となるように測距装置１０を配置した場合、第１の方向Ｄ１は鉛直方向に対応し、第２の方向Ｄ２は水平方向に対応する。また、以下においては、第１の投光モードＭ１を縦ラスタ走査モードと称する場合がある。
【００５６】
次に、図４に示すように、第２の投光モードＭ２においては、投光部１１は、第２の方向Ｄ２を主走査方向とし、第１の方向Ｄ１を副走査方向とするラスタ走査を行うような態様で走査光Ｌ２を投光する。
【００５７】
具体的には、光源１３は、本実施例においては、第２の投光モードＭ２においても、パルス光Ｌ１として、レーザ光を所定の時間間隔で出射するように構成されている。
【００５８】
一方、第２の投光モードＭ２においては、偏向素子１４は、揺動ミラー１４Ａを、第２の揺動軸ＡＹの周りには共振させつつ揺動させ、第１の揺動軸ＡＸの周りには非共振の態様で揺動させる。
【００５９】
例えば、図４に示すように、制御部１７の偏向モード制御部２２Ａは、金属配線ＣＸに対し、駆動信号ＤＸとして、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第１の揺動軸ＡＸ周りの共振周波数とは異なる周波数ののこぎり波の信号ＤＸ２を供給する。
【００６０】
また、制御部１７の偏向モード制御部２２Ａは、金属配線ＣＹに対し、駆動信号ＤＹとして、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第２の揺動軸ＡＹ周りの共振周波数に対応する周波数の正弦波の信号ＤＹ２を供給する。これによって、揺動ミラー１４Ａは、第１の揺動軸ＡＸの周りには低速で（長い揺動周期で）揺動し、第２の揺動軸ＡＹの周りには高速で（短い揺動周期で）揺動する。
【００６１】
従って、本実施例においては、第２の投光モードＭ２においては、投光部１１は、走査領域Ｒ０に対し、第２の方向Ｄ２を主走査方向とし、第１の方向Ｄ１を副走査方向とするラスタ走査を行う。従って、偏向素子１４から走査面Ｒ１を見たとき、走査光Ｌ２は、図４に示すような軌跡ＴＲ２を描くように投光される。
【００６２】
また、第２の投光モードＭ２においては、投光部１１は、第２の方向Ｄ２を長辺方向とし、第１の方向Ｄ１を短辺方向とする略長方形の走査面Ｒ１２に対応する走査領域Ｒ０に対して走査光Ｌ２を投光することとなる。また、第２の投光モードＭ２においては、投光部１１は、パルス光Ｌ１を第２の方向Ｄ２に沿って順次投光し、この投光動作を第１の方向Ｄ１に沿って繰り返し行うような投光態様を有する。すなわち、第２の投光モードＭ２は、横方向を主走査方向とするラスタ走査を行う横ラスタ走査モードである。
【００６３】
このように、本実施例においては、投光部１１は、揺動ミラー１４Ａを第１の揺動軸ＡＸの周りに共振させつつ揺動させるか、又は揺動ミラー１４Ａを第２の揺動軸ＡＹの周りに共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２を切り替える。
【００６４】
なお、上記においては、第２の方向Ｄ２が第１の方向Ｄ１に垂直な方向である場合について説明した。しかし、第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１とは異なる方向であればよい。投光部１１は、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１と、第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２と、を有していればよい。
【００６５】
図５は、投光モード制御部２２における投光モードＰＭの制御テーブルの例を示す図である。本実施例においては、投光モード制御部２２は、輪郭検出部２１によって検出された対象物ＯＢの輪郭における縦方向Ｄ１の成分と横方向Ｄ２の成分とを比較することで、縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替える。
【００６６】
より具体的には、本実施例においては、投光モード制御部２２の偏向モード制御部２２Ａは、対象物ＯＢの輪郭における縦方向Ｄ１の成分の方が横方向Ｄ２の成分よりも大きい場合、縦ラスタ走査モードＭ１で走査光Ｌ２を投光するように、偏向素子１４の動作を制御する。一方、偏向モード制御部２２Ａは、対象物ＯＢの輪郭における横方向Ｄ２の成分の方が縦方向Ｄ１の成分よりも大きい場合、横ラスタ走査モードＭ２で走査光Ｌ２を投光するように、偏向素子１４の動作を制御する。換言すれば、投光モード制御部２２は、対象物ＯＢの輪郭における方向成分に基づいて投光モードＰＭを制御する。
【００６７】
図６は、輪郭検出部２１及び投光モード制御部２２の動作について模式的に示す図である。本実施例においては、輪郭検出部２１は、撮像部１６から、走査領域Ｒ０、すなわち走査光Ｌ２が投光される領域を撮像した画像ＩＭ０を取得する。本実施例においては、画像ＩＭ０内には、対象物ＯＢとして複数の樹木ＯＢ１が含まれていた場合について説明する。
【００６８】
本実施例においては、輪郭検出部２１は、走査領域Ｒ０を撮像した画像（以下、撮像画像と称する場合がある）ＩＭ０のエッジ検出を行う。また、本実施例においては、輪郭検出部２１は、例えば、撮像画像ＩＭ０のエッジＥＧを抽出した画像（以下、エッジ抽出画像と称する場合がある）ＩＭ１を生成する。
【００６９】
そして、投光モード制御部２２は、エッジ抽出画像ＩＭ１において、エッジＥＧの縦方向Ｄ１の成分の和ＥＧ（Ｄ１）及び横方法Ｄ２の成分の和ＥＧ（Ｄ２）を算出する。そして、投光モード制御部２２は、縦方向Ｄ１の成分の和ＥＧ（Ｄ１）と横方向Ｄ２の成分の和ＥＧ（Ｄ２）とではどちらが大きいかを判定する。
【００７０】
例えば、図６に示す撮像画像ＩＭ０では、樹木ＯＢ１の幹の成分が多く、その方向が縦方向Ｄ１に近い。従って、本実施例においては、投光モード制御部２２は、撮像画像ＩＭ０のエッジＥＧにおける縦方向Ｄ１の成分の和ＥＧ（Ｄ１）が横方向Ｄ２の成分の和ＥＧ（Ｄ２）よりも大きい（ＥＧ（Ｄ１）＞ＥＧ（Ｄ２））と判定する。
【００７１】
そして、この場合、投光モード制御部２２の偏向モード制御部２２Ａは、縦ラスタ走査モードＭ１で走査光Ｌ２を投光するように偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの揺動態様を制御する。従って、走査領域Ｒ０（走査面Ｒ１）には、縦方向Ｄ１を主走査方向とするラスタ走査の軌跡ＴＲ１に沿って走査光Ｌ２が投光される。
【００７２】
このようにして、輪郭検出部２１は、撮像画像ＩＭ０のエッジ検出を行うことで対象物ＯＢの輪郭を検出する。そして、投光モード制御部２２は、撮像画像ＩＭ０のエッジＥＧに基づいて縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切り替えるように投光部１１を制御する。また、本実施例においては、投光モード制御部２２は、撮像画像ＩＭ０のエッジＥＧの縦方向（第１の方向）Ｄ１の成分の和ＥＧ（Ｄ１）と、撮像画像ＩＭ０のエッジＥＧの横方向（第２の方向）Ｄ２の成分の和ＥＧ（Ｄ２）と、に基づいて、縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切り替えるように投光部１１を制御する。
【００７３】
図７は、積算部２３による積算処理の具体例について模式的に示す図である。図７は、縦ラスタ走査モードＭ１において積算される走査面Ｒ１１上の走査点Ｓ１と、横ラスタ走査モードＭ２において積算される走査面Ｒ１２上の走査点Ｓ２と、を模式的に示す図である。
【００７４】
本実施例においては、積算部２３は、連続した複数の走査点を１つの積算走査点ＧＳとし、当該一連の走査点における反射光Ｌ３の受光結果を積算して１つの受光結果とする。すなわち、本実施例においては、積算部２３は、所定の期間（以下、積算周期と称する）内において投光部１１から主走査方向に沿って連続して投光された走査光Ｌ２に対応する対象物ＯＢからの反射光Ｌ３の受光結果を積算して１つの受光結果とする。
【００７５】
具体的には、図７に示すように、例えば、縦ラスタ走査モードＭ１においては、走査光Ｌ２は、縦方向Ｄ１を主走査方向としてラスタ走査を行うような軌跡ＴＲ１に沿って投光される。
【００７６】
例えば、縦ラスタ走査モードＭ１において連続する４つの走査光Ｌ２の投光タイミングをタイミングｔ１１、ｔ１２、ｔ１３及びｔ１４とし、これらのタイミングにおいて投光された走査光Ｌ２の走査面Ｒ１１上の被照射点を、それぞれ走査点Ｓ１（ｔ１１）、Ｓ１（ｔ１２）、Ｓ１（ｔ１３）及びＳ１（ｔ１４）とする。この場合、これら４つの走査点Ｓ１（ｔ１１）、Ｓ１（ｔ１２）、Ｓ１（ｔ１３）及びＳ１（ｔ１４）は、主走査方向である縦方向Ｄ１に沿って並ぶ４つの走査点である。
【００７７】
積算部２３は、これら４つの走査点Ｓ１（ｔ１１）、Ｓ１（ｔ１２）、Ｓ１（ｔ１３）及びＳ１（ｔ１４）の全体を１つの走査点（以下、積算走査点と称する）ＧＳ１として１つの走査結果を生成する。具体的には、積算部２３は、これら４つの走査点Ｓ１（ｔ１１）、Ｓ１（ｔ１２）、Ｓ１（ｔ１３）及びＳ１（ｔ１４）に対応する反射光Ｌ３の受光結果（受光部１２によって生成された電気信号）に対して積算処理を行い、１つの受光結果を示す電気信号を生成する。
【００７８】
また、本実施例においては、積算部２３は、この積算処理を当該積算周期毎に周期的に行う。従って、本実施例においては、走査面Ｒ１１は、各々が縦方向Ｄ１に細長い複数の積算走査点ＧＳ１に区別される。そして、積算部２３は、これら複数の積算走査点ＧＳ１の各々に対する反射光Ｌ３の受光結果の集合として、走査面Ｒ１１の走査結果を示す電気信号を生成する。
【００７９】
一方、横ラスタ走査モードＭ２において連続する４つの走査光Ｌ２の投光タイミングをタイミングｔ２１、ｔ２２、ｔ２３及びｔ２４とし、これらのタイミングにおいて投光された走査光Ｌ２の走査面Ｒ１１上の被照射点を、それぞれ走査点Ｓ２（ｔ２１）、Ｓ２（ｔ２２）、Ｓ２（ｔ２３）及びＳ２（ｔ２４）とする。この場合、これら４つの走査点Ｓ２（ｔ２１）、Ｓ２（ｔ２２）、Ｓ２（ｔ２３）及びＳ２（ｔ２４）は、主走査方向である横方向Ｄ２に沿って並ぶ４つの走査点である。
【００８０】
積算部２３は、これら４つの走査点Ｓ２（ｔ２１）、Ｓ２（ｔ２２）、Ｓ２（ｔ２３）及びＳ２（ｔ２４）の全体を１つの走査点（以下、積算走査点と称する）ＧＳ２として１つの走査結果を生成する。具体的には、積算部２３は、これら４つの走査点Ｓ２（ｔ２１）、Ｓ２（ｔ２２）、Ｓ２（ｔ２３）及びＳ２（ｔ２４）に対応する反射光Ｌ３の受光結果（受光部１２によって生成された電気信号）に対して積算処理を行い、１つの受光結果を示す電気信号を生成する。
【００８１】
また、本実施例においては、積算部２３は、この積算処理を当該積算周期毎に周期的に行う。従って、本実施例においては、走査面Ｒ１２は、各々が横方向Ｄ２に細長い複数の積算走査点ＧＳ２に区別される。そして、積算部２３は、これら複数の積算走査点ＧＳ２の各々に対する反射光Ｌ３の受光結果の集合として、走査面Ｒ１２の走査結果を示す電気信号を生成する。
【００８２】
このように、本実施例においては、積算部２３は、投光部１１から主走査方向に沿って連続して投光された走査光Ｌ２に対応する反射光Ｌ３の受光部１２による受光結果を積算して１つの走査結果とする。また、上記したように、対象物ＯＢの輪郭に基づいて、縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２（すなわち本実施例においては主走査方向）が切替わる。測距装置１０がこのような積算処理を行うことで、対象物ＯＢの測距精度が大幅に向上する。
【００８３】
具体的には、本実施例においては、対象物ＯＢの輪郭の縦方向Ｄ１の成分が大きい場合は縦方向Ｄ１の複数の走査点Ｓ１に対応する反射光Ｌ３の受光結果が積算され、対象物ＯＢの輪郭の横方向Ｄ２の成分が大きい場合は横方向Ｄ２の複数の走査点Ｓ２に対応する反射光Ｌ３の受光結果が積算される。これによって、対象物ＯＢの輪郭（エッジ）に沿って連続して投光された走査光Ｌ２に対して積算処理を行うこととなる可能性が高い。従って、対象物ＯＢにおける他の物体との境界、例えば対象物ＯＢとその後ろの背景との境界を跨ぐように並ぶ複数の走査点の積算処理が行われることが大幅に抑制される。
【００８４】
仮に、縦方向Ｄ１の成分が大きい輪郭の対象物ＯＢに対して横方向Ｄ２を主走査方向とする走査を行い、横方向Ｄ２に沿って並ぶ複数の走査点の走査結果を積算する場合、対象物ＯＢと他の物体との境界を跨ぐように複数の走査点が選択されて積算処理が行われる可能性が高くなる。そして、当該物体の境界を跨ぐ走査点の積算結果に基づいて測距を行うと、その測距結果は不正確なものとなる。従って、走査面Ｒ１の走査精度及び測距精度が低下することとなる。
【００８５】
これに対し、本実施例においては、投光部１１は、輪郭検出部２１によって対象物ＯＢの画像のエッジ検出の結果を用い、エッジＥＧの方向成分が大きい方向を主走査方向とする態様で走査光Ｌ２を投光する。また、積算部２３は、主走査方向に沿った複数の走査点を積算走査点ＧＳとして積算走査点ＧＳ毎に１つの走査結果を生成する。従って、積算走査点ＧＳを構成する複数の走査点は、高い確率でその全てが対象物ＯＢ（すなわち１つの物体）上の走査光Ｌ２の被照射点となる。従って、当該走査点の積算処理を行うことで、安定して正確な対象物ＯＢ及びその一部の表面領域までの測距結果を得ることができる。
【００８６】
また、本実施例においては、いずれの投光モードＰＭにおいても主走査方向に連続して並んだ複数の走査点に対応する反射光Ｌ３に対して積算処理を行う。これら複数の走査点は、時間的にも連続して投光される走査光Ｌ２（パルス光Ｌ１）の各々に対応する走査点である。
【００８７】
ここで、積算部２３は、複数の反射光Ｌ３の受光結果を積算するために、積算する対象の全ての反射光Ｌ３が受光されるまで、既に受光された反射光Ｌ３の受光結果を記憶するメモリを有する。しかし、本実施例においては、積算部２３は、主走査方向に沿って空間的かつ時間的に連続する複数の走査点に対する積算処理を行うことで、積算対象の反射光Ｌ３のみを記憶しておけばよく、対象外の反射光Ｌ３の受光結果を記憶しておく必要が無い。換言すれば、複数の積算走査点ＧＳに関する反射光Ｌ３の受光結果を同時に記憶しておく必要が無い。従って、積算部２３は、最小限の容量のメモリで積算処理を行うことができる。
【００８８】
一方、主走査方向以外の方向に隣り合う走査点、例えば副走査方向に連続する走査点は、時間的には不連続な走査点である。従って、例えば副走査方向に連続する走査点に対応する反射光Ｌ３の受光結果を積算するためには、主走査方向に沿って走査領域Ｒ０内を少なくとも１回往復する分の全ての走査点に対応する反射光Ｌ３の受光結果、すなわち積算対象外の反射光Ｌ３の受光結果を記憶しておく必要がある。このためには、主走査方向に連続する走査点に対する積算処理に必要となるメモリの容量よりも遥かに大きな容量のメモリを必要とする。
【００８９】
このように、積算部２３が主走査方向に沿って投光された複数の走査光Ｌ２に対応する反射光Ｌ３の受光結果を積算して１つの受光結果とすることで、少ない容量のメモリで高い精度の走査結果及び測距結果を得ることができる。
【００９０】
なお、例えば、輪郭検出部２１は、過去の走査領域Ｒ０の走査結果に基づいて対象物ＯＢの輪郭検出を行ってもよい。すなわち、輪郭検出部２１は、撮像部１６によって撮像された撮像画像ＩＭ０を用いて対象物ＯＢの輪郭を検出する場合に限定されない。輪郭検出部２１が過去の走査結果に基づいて対象物ＯＢの輪郭を検出する場合、測距装置１０は撮像部１６を有していなくてもよい。
【００９１】
例えば、過去の走査結果に基づいて対象物ＯＢの輪郭を検出する具体的な方法としては、測定された距離の値が互いに近い走査点同士をクラスタとしてまとめ、当該クラスタの輪郭を対象物ＯＢの輪郭とみなすことが挙げられる。
【００９２】
また、本実施例においては、投光部１１が光源１３及び互いに異なる第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの周りに揺動することでパルス光Ｌ１を縦方向Ｄ１及び横方向Ｄ２に沿って方向可変に反射させる揺動ミラー１４Ａを有する場合について説明した。そして、投光部１１は、揺動ミラー１４Ａを第１の揺動軸ＡＸの周りに共振させつつ揺動させるか、又は揺動ミラー１４Ａを第２の揺動軸ＡＹの周りに共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２を切り替える場合について説明した。しかし、投光部１１の構成はこれに限定されない。
【００９３】
例えば、投光部１１は、２つの揺動ミラーによってパルス光Ｌ１を方向可変に偏向することで、走査光Ｌ２を縦方向Ｄ１及び横方向Ｄ２に沿って方向可変に投光するように構成されていてもよい。図８は、本実施例の変形例に係る測距装置１０Ａの投光部１１Ａにおける偏向素子１４Ｍの上面図である。測距装置１０Ａは、投光部１１Ａの構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。また、投光部１１Ａは、偏向素子１４Ｍの構成を除いては投光部１１と同様の構成を有する。
【００９４】
本変形例においては、投光部１１Ａの偏向素子１４Ｍは、第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動する第１の揺動ミラー１８Ａを有する第１のミラー素子１８と、第２の揺動軸ＡＹの周りに揺動する第２の揺動ミラー１９Ａを有する第２のミラー素子１９と、を有する。
【００９５】
第１のミラー素子１８は、フレーム部４１と、第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動可能にフレーム部４１に支持された揺動部４２と、揺動部４２上に設けられて第１の揺動ミラー１８Ａとして機能する反射膜４３とを有する。例えば、揺動部４２は、フレーム部４１の内側に支持され、第１の揺動軸ＡＸに沿って延びる一対のトーションバーＴＸと、トーションバーＴＸの内側に接続され、第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動可能な揺動板ＳＸ１と、を有する。また、反射膜４３は、揺動板ＳＸ１上に設けられ、偏向素子１４の反射膜３４と同様の構成を有する。
【００９６】
また、第２のミラー素子１９は、フレーム部４４と、第２の揺動軸ＡＹの周りに揺動可能にフレーム部４４に支持された揺動部４５と、揺動部４５上に設けられて第２の揺動ミラー１９Ａとして機能する反射膜４６とを有する。例えば、揺動部４５は、フレーム部４４の内側に、偏向素子１４の一対のトーションバーＴＹ及び揺動板ＳＹのみが設けられた場合に相当する構成を有する。また、反射膜４６は、揺動板ＳＹ上に設けられ、偏向素子１４の反射膜３４と同様の構成を有する。
【００９７】
また、制御部１７は、第１のミラー素子１８に対して駆動信号ＤＸを供給し、第２のミラー素子１９に対して駆動信号ＤＹを供給する。また、本変形例においては、投光部１１Ａは、まずパルス光Ｌ１を第１の揺動ミラー１８Ａによって反射させ、次いで第１の揺動ミラー１８Ａを経たパルス光Ｌ１を第２の揺動ミラー１９Ａによって反射させることで、パルス光Ｌ１を縦方向Ｄ１及び横方向Ｄ２に沿って方向可変に投光する。
【００９８】
本変形例においては、第１の揺動ミラー１８Ａ及び第２の揺動ミラー１９Ａのいずれが共振するかに応じて、投光部１１Ａの投光モードＰＭは、縦ラスタ走査モードＭ１（図３）及び横ラスタ走査モードＭ２（図４）間で切替わることとなる。
【００９９】
換言すれば、本変形例においては、投光部１１Ａは、光源１３と、第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動することで光源１３からの出射光（パルス光Ｌ１）を縦方向Ｄ１に沿って方向可変に反射させる第１の揺動ミラー１８Ａと、第１の揺動軸ＡＸの軸方向とは異なる方向に延びる第２の揺動軸ＡＹの周りに揺動することで第１の揺動ミラー１８Ａを経た当該出射光を横方向Ｄ２に沿って方向可変に反射させる第２の揺動ミラー１９Ａと、を有する。
【０１００】
また、投光部１１Ａは、第１の揺動ミラー１８Ａを共振させつつ揺動させるか、又は第２の揺動ミラー１９Ａを共振させつつ揺動させるかを切替えることで、縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替える。
【０１０１】
また、上記においては、投光部１１又は１１Ａが揺動ミラーによって光を縦方向Ｄ１及び横方向Ｄ２に沿って走査光Ｌ２を方向可変に投光する場合について説明した。しかし、例えば、投光部１１Ａは、第１の揺動ミラー１８Ａに代えて、ポリゴンミラーのような回動式のミラーを有していてもよいし、可動式のレンズを有していてもよい。
【０１０２】
換言すれば、例えば、投光部１１は、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１と、第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２と、を有していればよい。
【０１０３】
また、本実施例においては、積算部２３が主走査方向に沿って連続して投光された走査光Ｌ２に対応する反射光Ｌ３の受光結果を積算して１つの受光結果とする場合について説明した。しかし、積算部２３による反射光Ｌ３の積算処理の構成はこれに限定されない。例えば、十分な容量のメモリを有する場合、積算部２３は、対象物ＯＢの輪郭に応じて、主走査方向以外の方向に沿って隣り合う走査点、例えば縦方向Ｄ１及び横方向Ｄ２の両方において互いに隣接する走査点に対応する反射光Ｌ３の受光結果を積算してもよい。
【０１０４】
また、測距装置１０又は１０Ａは、種々の環境において使用されることができる。中でも、測距装置１０又は１０Ａは、移動可能な構成を有する場合、又は車両などの移動体に搭載される場合に大きな効果を発揮する。具体的には、測距対象の領域が変化する状況においては、短時間で正確な走査及び測距を行うことが求められる。従って、例えば、輪郭検出を行うことで積算に適した投光モードを選択しつつ走査を連続して行うことで、高精度な走査及び測距を継続して行うことができる。
【０１０５】
例えば、輪郭検出部２１は、走査周期毎に対象物ＯＢの輪郭を検出してもよい。また、投光モード制御部２２は、例えば、投光モードＰＭを切り替える条件が変化する毎に、例えば撮像画像ＩＭ０のエッジＥＧの縦方向Ｄ１の成分の和ＥＧ（Ｄ１）と横方向Ｄ２の成分の和ＥＧ（Ｄ２）との間の大小関係が変化する毎に、投光モードＰＭを切替えるように構成されていてもよい。また、積算部２３は、走査周期内において、一定の時間間隔で一定の個数の走査点を積算走査点ＧＳとして積算処理を行ってもよいし、輪郭検出結果に基づいて積算走査点ＧＳとして選択する走査点又はその個数を調節してもよい。
【０１０６】
このように、測距装置１０又は１０Ａは、例えば投光部１１又は１１Ａが移動体に搭載されるか又は移動可能に構成されている場合、大きな効果を得ることができる。なお、測距装置１０が固定されて使用される場合であっても、走査領域Ｒ０内の対象物ＯＢの輪郭に応じて走査態様及び積算処理を調節することで、正確な走査及び測距を行うことができる。
【０１０７】
また、本実施例においては、投光部１１は、例えば投光モード制御部２２のパルス間隔２２Ｂによって、光源１３によるパルス光Ｌ１の出射態様を変化させることが可能な構成を有する。これによって、同一投光モードＰＭ内においても、走査領域Ｒ０内における走査光Ｌ２の投光態様を変化させることができる。
【０１０８】
例えば、パルス間隔制御部２２Ｂは、縦ラスタ走査モードＭ１内において、副走査方向である横方向Ｄ２において走査面Ｒ１１（走査領域Ｒ０）を複数の部分領域に分け、部分領域毎の対象物ＯＢの輪郭に基づいて当該部分領域毎で走査光Ｌ２の出射間隔を変化させるように、光源１３によるパルス光Ｌ１の出射間隔を変化させてもよい。また、例えば、パルス間隔制御部２２Ｂは、当該部分領域のいずれかにおいて全く走査光Ｌ２を投光させないように、光源１３によるパルス光Ｌ１の出射態様を調節してもよい。
【０１０９】
なお、副走査方向において走査領域Ｒ０を複数の部分領域に分け、いずれかの部分領域には走査光Ｌ２を投光させない場合、走査領域Ｒ０における走査光Ｌ２が投光される部分領域の走査結果を得た時点で、走査を終えることができる。従って、パルス光Ｌ１の出射態様を切替えることで、走査周期内における実質的な走査時間が短くなる。
【０１１０】
また、走査光Ｌ２が投光される部分領域に対しては比較的高密度で走査光Ｌ２を投光するようにパルス光Ｌ１の出射間隔を調節してもよい。従って、例えば、投光モード制御部２２は、対象物ＯＢの輪郭の検出結果に基づいて、走査領域Ｒ０内における重点的に走査を行うべき部分領域を選定し、当該部分領域のみに高密度の走査光Ｌ２を投光するように、投光モードを制御してもよい。これによって、例えば、複雑な形状の対象物ＯＢ又は多数の対象物ＯＢに対して、走査周期よりも短い期間内に、走査及び測距を行うことができる。
【０１１１】
なお、投光モード制御部２２は、パルス光Ｌ１の出射間隔を制御しなくてもよい。すなわち、投光モード制御部２２は、少なくとも偏向モード制御部２２Ａを有していればよく、少なくとも縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替えるように構成されていればよい。
【０１１２】
このように、本実施例においては、測距装置１０は、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１と、第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２と、を有する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物ＯＢによって反射された光を受光する受光部１２と、を有する。
【０１１３】
また、測距装置１０は、対象物ＯＢの輪郭を検出する輪郭検出部２１と、対象物ＯＢの輪郭に基づいて第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２を切り替えるように投光部１１を制御する投光モード制御部２２と、対象物ＯＢからの反射光の受光部１２による複数の受光結果を積算する積算部２３と、積算部２３によって積算された受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離を測定する測距部２４と、を有する。従って、種々の対象物ＯＢに対して正確に走査及び測距を行うことが可能な測距装置１０を提供することができる。
【０１１４】
なお、本実施例においては、制御部１７が測距部２４を有する場合について説明した。しかし、制御部１７は測距部２４を有していなくてもよい。積算部２３による反射光Ｌ３の積算結果は、測距以外の用途、例えば対象物ＯＢの検出用途に用いられる場合でも、同様の効果を得ることができる。従って、測距装置１０は、測距部２４を有さず、走査装置として機能してもよい。この場合でも、積算部２３による積算結果は、高精度な走査結果として、種々の用途に用いられることができる。
【０１１５】
換言すれば、例えば、本実施例に係る走査装置は、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１と、第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２と、を有する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物ＯＢによって反射された光を受光する受光部１２と、を有する。
【０１１６】
また、本実施例に係る走査装置は、対象物ＯＢの輪郭を検出する輪郭検出部２１と、対象物ＯＢの輪郭に基づいて第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２を切り替えるように投光部１１を制御する投光モード制御部２２と、投光部１１から投光された複数の光に対応する対象物ＯＢからの反射光の受光部１２による複数の受光結果を積算して１つの受光結果とする積算部２３と、を有する。従って、種々の対象物ＯＢに対して正確に走査を行うことが可能な走査装置を提供することができる。
【０１１７】
また、本発明は、例えば制御部１７のように投光部１１及び受光部１２を制御することで、走査装置の制御方法としても実施されることができる。例えば、本実施例に係る走査装置の制御方法は、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１及び第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２を有する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物ＯＢによって反射された光を受光する受光部１２と、対象物ＯＢによって反射された光の受光部１２による複数の受光結果を積算する積算部２３と、を有する走査装置を制御する方法であって、対象物ＯＢの輪郭を検出するステップと、対象物ＯＢの輪郭に基づいて第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２を切り替えるように投光部１１を制御するステップと、を有する。これによって、種々の対象物ＯＢに対して正確に走査を行うことが可能な走査装置の制御方法を提供することができる。
【０１１８】
また、本発明は、例えば制御部１７の動作をプログラム化したものとしても実施されることができる。例えば、本実施例に係るプログラムは、コンピュータを、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１及び第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２を有する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物ＯＢによって反射された光を受光する受光部１２と、対象物ＯＢによって反射された光の受光部１２による複数の受光結果を積算する積算部２３と、を有する走査装置を、対象物ＯＢの輪郭に基づいて投光部１１の第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２を切り替えるように制御する制御部１７として機能させる。
【０１１９】
また、当該プログラムは、記録媒体に記録されていてもよい。従って、種々の対象物ＯＢに対して正確に走査を行うことが可能な走査装置の制御プログラム及び当該制御プログラムが記録された記録媒体を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１０、１０Ａ  測距装置
１１、１１Ａ  投光部
１２  受光部
２１  輪郭検出部
２２  投光モード制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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