(57)【要約】      （修正有）【課題】回動する反射面を有する光反射素子を有し、広範囲に亘って所望の方向に光を投光することが可能な投光装置及び当該投光装置を含む測距装置を提供する。【解決手段】光を出射する光源１１と、光を方向可変に偏向させる偏向素子１２と、各々が回動軸の周りに回動し、各々が偏向素子を経た光を反射させ、かつ回動軸に対する角度が互いに異なる複数の反射面を有する反射素子１３と、を有する。【選択図】図１
2020060409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、
前記光を方向可変に偏向させる偏向素子と、
各々が回動軸の周りに回動し、各々が前記偏向素子を経た前記光を反射させ、かつ前記回動軸に対する角度が互いに異なる複数の反射面を有する反射素子と、を有することを特徴とする投光装置。
【請求項２】
前記偏向素子は、前記反射素子の回動に応じて前記光の偏向方向を変化させることを特徴とする請求項１に記載の投光装置。
【請求項３】
前記偏向素子は、前記複数の反射面のうち、前記光が入射している反射面における前記光の前記反射面への入射期間内の前記反射面の法線ベクトルの変化に応じて前記光の偏向方向を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の投光装置。
【請求項４】
前記偏向素子は、前記回動軸の軸方向に沿った前記光の成分を変化させるように、前記光を偏向させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の投光装置。
【請求項５】
前記偏向素子は、前記回動軸と前記複数の反射面の各々とがなす角度に応じて前記光の偏向方向を変化させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の投光装置。
【請求項６】
前記偏向素子は、前記複数の反射面のうち、前記光が入射している反射面における前記光の前記反射面への入射期間内に前記反射面によって反射された前記光の前記回動軸の軸方向に沿った成分が一定となるように、前記光の偏向方向を変化させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の投光装置。
【請求項７】
前記偏向素子は、前記複数の反射面のうち、前記光が入射している反射面によって反射された前記光が前記回動軸の軸方向において互いに離間した複数の軌跡に沿って投光されるように、前記光の偏向方向を変化させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の投光装置。
【請求項８】
前記偏向素子は、前記光が前記反射面に入射している第１の期間内において前記反射面によって反射された光が前記複数の軌跡のうちの１つの軌跡に沿って投光され、前記光が前記反射面に入射している前記第１の期間とは異なる第２の期間内において前記反射面によって反射された光が前記複数の軌跡のうちの他の軌跡に沿って投光されるように、前記光の偏向方向を変化させることを特徴とする請求項７に記載の投光装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の投光装置と、
前記反射素子を経て投光されかつ対象物によって反射された前記光である反射光を受光する受光素子と、
前記受光素子による前記反射光の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を投光する投光装置及び光学的な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。例えば、特許文献１には、回転軸に対して傾いた第１ミラー面及び第２ミラー面を備えたミラーユニットと、第１ミラー面に向けて光束を出射する少なくとも１つの光源を含む投光系と、を有する走査光学系が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第2016/056545号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
走査型の測距装置は、例えば、パルス光を走査領域に向けて投光する投光部を有する。そして、測距装置は、投光部からみたパルス光の各々の被照射領域を測距点とし、当該測距点の各々からの光を受光することで、走査領域内の走査情報を得る。
【０００５】
走査領域を漏れなくかつ無駄なく走査することを考慮すると、走査領域内においてパルス光が照射されない領域がないこと、また、パルス光が重複して照射される領域がないことが好ましい。
【０００６】
例えば、当該投光部は、回動式のミラーによって光を反射させ、当該反射された光を走査領域に向けて投光するように構成されている。また、回動軸に対して傾斜しかつその傾斜角度が互いに異なる複数の光反射面を備えた回動ミラーを用いて光を投光することで、当該回動軸の軸方向に沿って光の反射方向を変化させることができる。これによって、当該回動軸の軸方向に沿ってパルス光の投光領域を拡張し、走査領域を拡大することができる。
【０００７】
しかし、回動軸に対して傾斜した光反射面を当該回動軸の周りに回動させ、この光反射面に対して光を入射させる場合、当該光反射面によって反射される光の方向が３次元的に変化する。これによって、例えば、当該複数の光反射面を有する回動ミラーを用いる場合、走査領域の端部近傍では、パルス光の各々の投光位置の間隔がバラつく場合がある。
【０００８】
この場合、走査領域内においてパルス光が投光されない領域が形成され、また、複数回に亘って重複してパルス光が投光される領域が形成される場合がある。換言すれば、走査領域内における走査精度（測距精度）が低下する領域が形成される場合がある。
【０００９】
従って、例えば、回動軸に対して傾斜した光反射面を有する回動ミラーを用いる場合であっても、広範囲に亘って安定して所望の方向に光を投光できることが好ましい。また、これによって、広範囲に亘って高精度な測距を行うことができることが好ましい。
【００１０】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、回動する反射面を有する光反射素子を有し、広範囲に亘って所望の方向に光を投光することが可能な投光装置及び当該投光装置を含む測距装置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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、光を出射する光源と、光を方向可変に偏向させる偏向素子と、各々が回動軸の周りに回動し、各々が偏向素子を経た光を反射させ、かつ回動軸に対する角度が互いに異なる複数の反射面を有する反射素子と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の投光装置と、反射素子を経て投光されかつ対象物によって反射された光である反射光を受光する受光素子と、受光素子による反射光の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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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斜視図である。
【図３】実施例１に係る測距装置における反射素子の斜視図である。
【図４Ａ】実施例１に係る測距装置における反射素子での光の反射態様を示す図である。
【図４Ｂ】実施例１に係る測距装置における反射素子での光の反射態様を示す図である。
【図４Ｃ】実施例１に係る測距装置における反射素子での光の反射態様を示す図である。
【図５Ａ】実施例１に係る測距装置における偏向素子による光の偏向態様を示す図である。
【図５Ｂ】実施例１に係る測距装置における反射素子の回動時の法線ベクトルの変化を示す図である。
【図６Ａ】実施例１に係る測距装置における反射素子での光の反射角度の変化を示す図である。
【図６Ｂ】実施例１に係る測距装置における走査光の投光領域を示す図である。
【図７Ａ】比較例に係る測距装置における反射素子での光の反射角度の変化を示す図である。
【図７Ｂ】比較例に係る測距装置における走査光の投光領域を示す図である。
【図８】実施例２に係る測距装置の全体構成を示す図である。
【図９】実施例２に係る測距装置における走査光の投光領域を示す図である。
【図１０】実施例２に係る測距装置における偏向素子での光の偏向態様の制御例を示す図である。
【図１１】実施例２に係る測距装置における偏向素子での光の偏向態様の制御例を示す図である。
【図１２】実施例２に係る測距装置における受光素子の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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】
【００１５】
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。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。
【００１６】
まず、測距装置１０は、パルス光（以下、１次光と称する）Ｌ１を生成及び出射する光源１１を有する。本実施例においては、光源１１は、１次光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。
【００１７】
測距装置１０は、光源１１から出射された１次光Ｌ１を方向可変に偏向する偏向素子１２を有する。偏向素子１２は、周期的な動作を行って１次光Ｌ１の偏向方向を周期的に変化させる。偏向素子１２は、１次光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１２は、偏向された１次光Ｌ１を２次光Ｌ２として出射する。
【００１８】
本実施例においては、偏向素子１２は、１つの揺動軸ＡＸの周りに揺動し、１次光Ｌ１を反射させる揺動ミラーＭＬ１を有する。本実施例においては、偏向素子１２は、揺動ミラーＭＬ１が揺動することで、１次光Ｌ１の反射方向を周期的に変化させる。本実施例においては、偏向素子１２は、揺動ミラーＭＬ１によって反射された１次光Ｌ１を２次光Ｌ２として出射する。
【００１９】
測距装置１０は、回動軸ＡＹの周りに回動し、２次光Ｌ２、すなわち偏向素子１２を経た１次光Ｌ１を反射させる少なくとも１つの反射面ＭＬ２を有する反射素子１３を有する。反射素子１３における反射面ＭＬ２の各々のうち、少なくとも１つの反射面ＭＬ２は、回動軸ＡＹに対して角度を持つように配置されている。例えば、反射素子１３は、３つの反射面ＭＬ２を有するポリゴンミラーを含む。
【００２０】
本実施例においては、反射素子１３の反射面ＭＬ２の各々は、偏向素子１２の揺動ミラーＭＬ１が揺動する揺動軸ＡＸの軸方向に垂直な方向に延びる軸を回動軸ＡＹとし、回動軸ＡＹの周りに回動する。２次光Ｌ２は、回動する反射面ＭＬ２に反射されることで、その出射方向が周期的に変化する。
【００２１】
本実施例においては、反射素子１３を経た２次光Ｌ２は、走査光（以下、３次光と称する）Ｌ３として、走査領域Ｒ０に向けて投光される。すなわち、反射素子１３は、反射面ＭＬ２によって２次光Ｌ２を方向可変に偏向しつつ（反射させつつ）、３次光Ｌ３として走査領域Ｒ０に向けて投光する投光素子として機能する。
【００２２】
なお、走査領域Ｒ０は、偏向素子１２及び反射素子１３を経た１次光Ｌ１である３次光Ｌ３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。
【００２３】
例えば、走査領域Ｒ０は、２次光Ｌ２の入射時における反射素子１３の反射面ＭＬ２の回動軸ＡＹに対する角度と法線ベクトルの変化とに対応する高さ方向（以下、第１の方向と称する）Ｄ１に沿った方向範囲及び幅方向（以下、第２の方向と称する）Ｄ２に沿った方向範囲と、３次光Ｌ３が所定の強度を維持できる距離方向の範囲（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。
【００２４】
また、走査領域Ｒ０内における反射素子１３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、第１及び第２の方向Ｄ１及びＤ２に沿って広がる２次元的な領域として定義されることができる。３次光Ｌ３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。
【００２５】
また、図１に示すように、走査領域Ｒ０に対象物ＯＢ（すなわち１次光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、３次光Ｌ３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Ｌ３は、その一部が、反射光（以下、４次光と称する場合がある）Ｌ４として、３次光Ｌ３とほぼ同一の光路を３次光Ｌ３とは反対の方向に向かって進み、反射素子１３に戻って来る。
【００２６】
４次光Ｌ４は、反射素子１３によって偏向される。すなわち、本実施例においては、反射素子１３は、偏向素子１２を経た１次光Ｌ１である２次光Ｌ２を方向可変に偏向しつつ３次光Ｌ３として投光し、対象物ＯＢによって反射された３次光Ｌ３である４次光Ｌ４を受光して偏向する走査素子として機能する。４次光Ｌ４は、反射素子１３によって偏向された後、２次光Ｌ２とほぼ同一の光路を２次光Ｌ２とは反対の方向に向かって進む。
【００２７】
測距装置１０は、４次光Ｌ４を集光する受光光学系１４と、受光光学系１４によって集光された４次光Ｌ４を受光する受光素子１５と、を有する。受光光学系１４は、例えば少なくとも１つのレンズを含む。また、受光素子１５は、４次光Ｌ４を検出する少なくとも１つの検出素子を含む。受光素子１５は、４次光Ｌ４を受光し、４次光Ｌ４に応じた電気信号を生成する。
【００２８】
受光素子１５は、当該電気信号を４次光Ｌ４の検出結果（受光結果）として生成する。すなわち、測距装置１０は、受光素子１５によって生成された当該電気信号を走査領域Ｒ０の走査結果として生成する。
【００２９】
なお、本実施例においては、測距装置１０は、偏向素子１２と反射素子１３との間の２次光Ｌ２の光路上に設けられ、２次光Ｌ２及び４次光Ｌ４を分離する分離素子１６を有する。例えば、分離素子１６は、２次光Ｌ２を反射させかつ４次光Ｌ４を透過させることで２次光Ｌ２及び４次光Ｌ４を分離するビームスプリッタ又は穴あきミラーを含む。
【００３０】
測距装置１０は、光源１１、偏向素子１２、反射素子１３及び受光素子１５を駆動し、また、その制御を行う制御部２０を有する。制御部２０は、光源１１の駆動及び制御を行う光源制御部２１と、偏向素子１２の駆動及び制御を行う偏向素子制御部２２と、反射素子１３の駆動及び制御を行う反射素子制御部２３と、を有する。
【００３１】
また、制御部２０は、受光素子１５による４次光Ｌ４の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を有する。本実施例においては、測距部２４は、受光素子１５によって生成された電気信号から４次光Ｌ４を示すパルスを検出する。また、測距部２４は、３次光Ｌ３の投光タイミングと４次光Ｌ４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。
【００３２】
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）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、測距点と反射素子１３の反射面ＭＬ２の変位とを示す情報とを対応付け、走査領域Ｒ０の２次元マップ又は３次元マップを示す画像データを生成する。
【００３３】
また、測距部２４は、例えば、３次光Ｌ３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。
【００３４】
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、反射素子１３の反射面ＭＬ２の所定の変位が、その後に再度当該所定の変位に戻るまでの期間をいう。
【００３５】
図２は、偏向素子１２の斜視図である。本実施例においては、偏向素子１２は、揺動ミラーＭＬ１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１２は、フレーム部１２Ａと、フレーム部１２Ａによって支持され、揺動軸ＡＸの周りに揺動する揺動部１２Ｂとを有する。揺動部１２Ｂは、一端がフレーム部１２Ａの内周部に固定され、揺動軸ＡＸに沿って延び、かつ揺動軸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。
【００３６】
また、揺動部１２Ｂは、一対のトーションバーＴＸの内側において揺動軸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板ＳＰを有する。揺動板ＳＰは、一対のトーションバーＴＸが揺動軸ＡＸの周方向に沿ってねじれることで、揺動軸ＡＸの周りに揺動する。
【００３７】
また、偏向素子１２は、例えば、電磁気的、静電気的、圧電的又は熱的に揺動板ＳＰ１を揺動させる揺動力（すなわち揺動部１２Ｂの駆動力）を生成する駆動力生成部（図示せず）を有する。制御部２０の偏向素子制御部２２は、当該駆動力生成部の外部接続端子（図示せず）に接続されている。揺動部１２Ｂは、偏向素子制御部２２から駆動信号を受けて揺動する。
【００３８】
また、偏向素子１２は、揺動板ＳＰ上に形成された光反射膜１２Ｃを有する。光反射膜１２Ｃは、揺動板ＳＰの揺動に従って、揺動軸ＡＸの周りに揺動する。本実施例においては、光反射膜１２Ｃは、偏向素子１２における揺動ミラーＭＬ１として機能する。
【００３９】
図３は、反射素子１３の斜視図である。本実施例においては、反射素子１３は、回動軸ＡＹの周りに回動する３つの反射面ＭＬ２０、ＭＬ２１及びＭＬ２２を有するポリゴンミラーである。本実施例においては、反射素子１３は、回動軸ＡＹの周りに回動する回動体１３Ａと、回動体１３Ａに固定され、回動体１３Ａと共に回動する反射体１３Ｂと、を有する。
【００４０】
反射体１３Ｂは、回動軸ＡＹとのなす角度が互いに異なる３つの側面Ｓ０、Ｓ１及びＳ２を有する。反射体１３Ｂの当該３つの側面Ｓ０〜Ｓ２は、それぞれ反射素子１３における反射面ＭＬ２０、ＭＬ２１及びＭＬ２２として機能する。
【００４１】
本実施例においては、反射面ＭＬ２０は、回動軸ＡＹに平行に延びる平面であり、回動軸ＡＹとのなす角度が０°の平面である。反射面ＭＬ２０は、反射素子１３における基準反射面として機能する。一方、反射面ＭＬ２１及び反射面ＭＬ２２は、それぞれ回動軸ＡＹに対して角度を持った平面である。
【００４２】
従って、本実施例においては、第１の反射面ＭＬ２０の法線Ｎ０は、回動軸ＡＹに垂直な方向に延びる。また、反射面ＭＬ２１の法線Ｎ１及び反射面ＭＬ２２の法線Ｎ２の各々は、回動軸ＡＹの軸方向に沿った成分を持って延びる。以下においては、反射面ＭＬ２０を基準反射面と称し、反射面ＭＬ２１及びＭＬ２２をそれぞれ第１及び第２の反射面と称する場合がある。
【００４３】
なお、本実施例においては、第１及び第２の反射面ＭＬ２１及びＭＬ２２は、回動軸ＡＹに沿って互いに反対方向の成分を持つような法線Ｎ１及びＮ２をそれぞれ有するように構成されている。従って、第１及び第２の反射面ＭＬ２１及びＭＬ２２は、基準反射面ＭＬ２０に対し、互いに反対方向に傾斜している。
【００４４】
図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、基準反射面ＭＬ２０、第１及び第２の反射面ＭＬ２１及びＭＬ２２のそれぞれに２次光Ｌ２が入射する期間中の２次光Ｌ２及び３次光Ｌ３の進路の概略について模式的に示す図である。
【００４５】
以下においては、基準反射面ＭＬ２０に入射する２次光Ｌ２を２次光Ｌ２０と称し、基準反射面ＭＬ２０によって反射された２次光Ｌ２０を３次光Ｌ３０と称する。また、基準反射面ＭＬ２０に２次光Ｌ２０が入射している期間を基準期間Ｐ０と称する。
【００４６】
同様に、第１及び第２の反射面ＭＬ２１及びＭＬ２２に入射する２次光Ｌ２をそれぞれ２次光Ｌ２１及びＬ２２と称し、第１及び第２の反射面ＭＬ２１及びＭＬ２２によって反射された２次光Ｌ２１及びＬ２２をそれぞれ３次光Ｌ３１及びＬ３２と称する。また、第１及び第２の反射面ＭＬ２１及びＭＬ２２に２次光Ｌ２１及びＬ２２が入射している期間をそれぞれ第１及び第２の期間Ｐ１及びＰ２と称する。
【００４７】
また、図４Ａ〜図４Ｃにおいては、図の明確さのため、各期間中において２次光Ｌ２０〜Ｌ２２が回動軸ＡＹに垂直な方向に沿った光軸、本実施例においては基準反射面ＭＬ２０の法線Ｎ０のベクトルと同一の方向に沿った光軸で各反射面ＭＬ２０、ＭＬ２１及びＭＬ２２に入射する場合について説明する。
【００４８】
また、図４Ａ〜図４Ｃにおいては、基準反射面ＭＬ２０、第１及び第２の反射面ＭＬ２１及びＭＬ２２の各々における法線Ｎ０、Ｎ１及びＮ２のベクトルが２次光Ｌ２の光軸に沿った成分と回動軸ＡＹに沿った成分のみを持った位置に配置された場合について示している。
【００４９】
また、本実施例においては、図４に示すように、回動軸ＡＹの軸方向に沿った方向をｚ方向とする。また、基準反射面ＭＬ２０が所定の位置にある状態の基準反射面ＭＬ２０の法線Ｎ０のベクトルに沿った方向をｘ方向とする。また、ｘ方向及びｚ方向の両方に垂直な方向をｙ方向と称する。また、２次光Ｌ２及び３次光Ｌ３は、ｘ方向に沿ったｘ軸、ｙ方向に沿ったｙ軸、及びｚ方向に沿ったｚ軸によって定義される３次元空間内を進むものとする。
【００５０】
まず、図４Ａに示すように、基準反射面ＭＬ２０に２次光Ｌ２０が入射している基準期間Ｐ０内においては、基準反射面ＭＬ２０によって反射された２次光Ｌ２０は、２次光Ｌ２０のベクトルと、基準反射面ＭＬ２０の法線Ｎ０のベクトルと、に基づいたベクトルを持つ３次光Ｌ３０となる。例えば、基準期間Ｐ０内においては、基準反射面ＭＬ２０の回動に応じ、３次光Ｌ３０のベクトルは、ｘ方向及びｙ方向に沿って変化する。一方、基準期間Ｐ０内においては、３次光Ｌ３０のベクトルは、ｚ方向においては変化しない。
【００５１】
その一方、図４Ｂに示すように、第１の反射面ＭＬ２１は、回動軸ＡＹに対して角度を持った状態で回動軸ＡＹの周りに回動する。従って、第１の反射面ＭＬ２１に２次光Ｌ２１が入射している第１の期間Ｐ１内においては、３次光Ｌ３１のベクトルは、ｘ方向及びｙ方向に沿って変化するのみならず、ｚ方向に沿って変化する。これによって、３次光Ｌ３１は、ｚ方向において基準期間Ｐ０内の３次光Ｌ３０とは異なる方向に出射される。
【００５２】
また、図４Ｃに示すように、第２の反射面ＭＬ２２は、回動軸ＡＹに対して第１の反射面ＭＬ２１とは異なる角度を有する状態で回動する。従って、第２の反射面ＭＬ２２に２次光Ｌ２２が入射している第２の期間Ｐ２内においても、３次光Ｌ３２のベクトルは、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向に沿って変化する。また、３次光Ｌ３２は、ｚ方向において３次光Ｌ３０及びＬ３１とは異なる方向に出射される。本実施例においては、３次光Ｌ３２は、ｚ方向において、３次光Ｌ３０を基準として３次光Ｌ３１とは反対方向に出射される。
【００５３】
このようにして、反射素子１３は、２次光Ｌ２を方向可変に偏向しつつ、３次光Ｌ３として走査領域Ｒ０内の種々の領域に向けて投光される。３次光Ｌ３の被照射領域は走査点又は測距点となる。
【００５４】
図５Ａ及び図５Ｂは、偏向素子１２による１次光Ｌ１の偏向態様の概要について示す図である。本実施例においては、偏向素子１２は、２次光Ｌ２のベクトルにおけるｚ方向の成分を変化させるように、１次光Ｌ１を方向可変に偏向する。以下においては、第１の反射面ＭＬ２１に２次光Ｌ２１が入射している第１の期間Ｐ１中における偏向素子１２の動作について説明する。
【００５５】
まず、図５Ａに示すように、２次光Ｌ２１のベクトルを入射ベクトルＶｉと称し、第１の反射面ＭＬ２１の法線Ｎ１のベクトルを法線ベクトルＶｎと称し、３次光Ｌ３１のベクトルを反射ベクトルＶｒと称する。また、法線ベクトルＶｎがｙ方向の成分を持たない第１の反射面ＭＬ２１の位置（ｘ方向及びｚ方向の成分のみを持つ位置）を基準とする。
【００５６】
また、ｚ方向に沿った方向から見たときの入射ベクトルＶｉと反射ベクトルＶｒとがなす角度をｙ方向走査角度θｈとする。また、ｙ方向に沿った方向から見たときの入射ベクトルＶｉとｘ軸とがなす角度をｚ方向入射角度θとする。また、ｙ方向に沿った方向から見たときの反射ベクトルＶｒとｘ軸とがなす角度をｚ方向走査角度θｖとする。また、反射ベクトルＶｒのｚ方向の成分（高さ方向の成分）を成分Ｖｒ（ｚ）とする。
【００５７】
そして、図５Ｂに示すように、第１の反射面ＭＬ２１が回動軸ＡＹに対して角度βの角度を有しており、この第１の反射面ＭＬ２１の法線ベクトルＶｎが回動軸ＡＹの周りを角度γで回動する場合を考える。
【００５８】
なお、以下においては、説明の簡易さのため、入射ベクトルＶｉがｙ方向の成分を持たない場合について説明する。この場合、入射ベクトルＶｉにおけるｘ方向の成分、ｙ方向の成分及びｚ方向の成分の各々は、以下の式（１）に示す行列として定義することができる。
【００５９】
【数１】
2020060409.tif 000003
【００６０】
また、法線ベクトルＶｎにおけるｘ方向の成分、ｙ方向の成分及びｚ方向の成分の各々は、以下の式（２）に示す行列として定義することができる。
【００６１】
【数２】
2020060409.tif 000004
【００６２】
このとき、反射ベクトルＶｒにおけるｘ方向の成分、ｙ方向の成分及びｚ方向の成分の各々は、角度θ、角度β及び角度γを用いて、以下の式（３）に示す行列式として表すことができる。
【００６３】
【数３】
2020060409.tif 000005
【００６４】
この式（３）を展開すると、反射ベクトルＶｒを以下の式（４）に示す行列として表すことができる。
【００６５】
【数４】
2020060409.tif 000006
【００６６】
式（４）は、第１の期間Ｐ１においては、反射ベクトルＶｒのｘ方向の成分、ｙ方向の成分及びｚ方向の成分の全てが角度θ、角度β及び角度γに応じて変化することを示している。換言すれば、回動軸ＡＹに対して角度β（β≠０）を持った反射面ＭＬ２である第１の反射面ＭＬ２１を回動軸ＡＹの周りに角度γで回動させた場合、入射ベクトルＶｉが固定されていた場合（角度θが一定の場合）でも、反射ベクトルＶｒのｚ方向の成分Ｖｒ（ｚ）が角度γに応じて変化することを示している。
【００６７】
また、反射ベクトルＶｒのｙ方向の成分の変化範囲は、走査面Ｒ１内における３次光Ｌ３の第２の方向Ｄ２に沿った投光方向の変化範囲に対応する。また、反射ベクトルＶｒのｚ方向の成分の変化範囲は、走査面Ｒ１内における３次光Ｌ３の第１の方向Ｄ１に沿った投光方向の変化範囲に対応する。
【００６８】
従って、第１の期間Ｐ１内において、３次光Ｌ３１の投光方向は、第１の反射面ＭＬ２１の回動（すなわち角度γの変化）に応じ、第１及び第２の方向Ｄ１及びＤ２の両方に沿って変化することとなる。これは、３次光Ｌ３１の走査面Ｒ１上での軌跡が湾曲することを示している。
【００６９】
また、同様に、第２の期間Ｐ２において第２の反射面ＭＬ２２によって反射されて投光される３次光Ｌ３２の方向も、第２の反射光Ｌ２２の回動に応じ、第１及び第２の方向Ｄ１及びＤ２の両方に沿って変化することとなる。また、３次光Ｌ３２の軌跡は、３次光Ｌ３１の軌跡とは異なる程度及び方向に湾曲することとなる。
【００７０】
従って、基準期間Ｐ０においては３次光Ｌ３の軌跡は第２の方向Ｄ２に沿って直線状に延びているにも関わらず、その他の期間における３次光Ｌ３の軌跡は湾曲することとなる。これは、走査領域Ｒ０内に走査漏れや重複走査が生ずることにつながる可能性が高い。
【００７１】
従って、走査漏れや重複走査を抑制することを抑制することを考慮すると、３次光Ｌ３１及びＬ３２の軌跡は第２の方向Ｄ２に沿って直線状に延びていることが好ましい。具体的には、例えば、第１の反射面ＭＬ２１が回動した場合でも、３次光Ｌ３１の投光方向は第１の方向Ｄ１に変化しないことが好ましい。また、例えば、第１の期間Ｐ１内において、ｙ方向走査角度θｈのみが変化し、ｚ方向走査角度θｖは一定となっていることが好ましい。
【００７２】
これに対し、本実施例においては、偏向素子１２によって２次光Ｌ２のｚ方向の成分を変化させつつ反射素子１３に２次光Ｌ２を入射させる。例えば、偏向素子１２は、反射ベクトルＶｒのｚ方向の成分Ｖｒ（ｚ）が一定となるように、１次光Ｌ１の偏向方向を変化させて２次光Ｌ２のｚ方向入射角度θを変化させる。
【００７３】
より具体的には、反射ベクトルＶｒのｚ方向の成分Ｖｒ（ｚ）は、ｚ方向走査角度θｖを用いて、以下の式（５）で表すことができる。
【００７４】
【数５】
2020060409.tif 000007
【００７５】
この式（５）をｚ方向入射角度θについて解くと、ｚ方向入射角度θは、以下の式（６）で表すことができる。
【００７６】
【数６】
2020060409.tif 000008
【００７７】
従って、ｚ方向走査角度θｖを制御するには、ｚ方向走査角度θｖの所望の値（例えば固定値）を式（６）に代入した上で、角度β及びγを変数として式（６）によって導出された値をｚ方向入射角度θの制御値とすればよい。本実施例においては、偏向素子１２は、式（６）に従って１次光Ｌ１のｚ方向の成分を変化させるように１次光Ｌ１を偏向しつつ反射素子１３に入射させる。
【００７８】
図６Ａは、基準期間Ｐ０、第１及び第２の期間Ｐ１及びＰ２の各々におけるｙ方向走査角度θｈ及びｚ方向走査角度θｖの変化のシミュレーション結果を示す図である。図６Ａに示すように、各期間中において、ｚ方向走査角度θｖがほとんど変化していないことがわかる。これは、偏向素子１２によってｚ方向入射角度θを制御することによる。
【００７９】
図６Ｂは、走査面Ｒ１上における３次光Ｌ３０〜Ｌ３２の投光点及びその軌跡を模式的に示す図である。図６Ｂにおいては、基準反射面ＭＬ２０からの３次光Ｌ３０の軌跡ＴＲ０、第１の反射面ＭＬ３１からの３次光Ｌ３１の軌跡ＴＲ１、及び第２の反射面ＭＬ２２からの３次光Ｌ３２の軌跡ＴＲ２をそれぞれ破線で示している。また、３次光Ｌ３０〜Ｌ３２の各々の投光ポイントの領域を実線で示している。
【００８０】
上記したように偏向素子１２によって１次光Ｌ１の偏向方向を調節することで、図６Ｂに示すように、全ての反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２からの３次光Ｌ３を第２の方向Ｄ２に沿った直線状の軌跡を描くように投光することができる。従って、走査領域Ｒ０内に走査漏れ又は重複走査の領域が生ずることが抑制される。
【００８１】
図７Ａは、比較例に係る測距装置１００による走査領域Ｒ０のｙ方向走査角度θｈ及びｚ方向走査角度θｖの変化のシミュレーション結果を示す図である。また、図７Ｂは、測距装置１００における走査光Ｌ３０〜Ｌ３２の投光ポイント及びその軌跡を模式的に示す図である。
【００８２】
測距装置１００は、偏向素子１２を有していない点を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。すなわち、測距装置１００においては、ｚ方向入射角度θが固定された状態で２次光Ｌ２が反射素子１３に入射するように構成されている。
【００８３】
図７Ａに示すように、測距装置１００においては、基準反射面ＭＬ２０からの３次光Ｌ３０は、測距装置１０と同様の軌跡ＴＲ０を描くように投光される。一方、第１及び第２の反射面ＭＬ２１及びＭＬ２２からの３次光Ｌ３１及びＬ３２の各々は、各期間Ｐ２及びＰ３内において、式（５）に従ってｚ方向走査角度θｖを変化させながら投光される。
【００８４】
従って、図７Ｂに示すように、３次光Ｌ３１及びＬ３２の各々の軌跡ＴＲ１０及びＴＲ２０は、第２の方向Ｄ２における走査面Ｒ１の端部の近傍で、第１の方向Ｄ１において３次光Ｌ３０の軌跡に接近する。従って、走査面Ｒ１における第２の方向Ｄ２の端部の近傍では、走査されない領域及び重複走査が行われる領域が形成され、走査精度が大きく低下する。従って、正確な走査情報を得ることを考慮して、走査領域Ｒ０を小さくすること余儀なくされる場合がある。
【００８５】
これに対し、本実施例においては、偏向素子１２が１次光Ｌ１のｚ方向の成分を変化させるように１次光Ｌ１を偏向しつつ反射素子１３に入射させる。各反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２に入射する全ての２次光Ｌ２を所望の領域に向けて投光することができる。従って、走査領域Ｒ０の全域に向けて３次光Ｌ３をムラがなくかつ無駄のないように投光することができる。従って、３次光Ｌ３の投光領域の広範囲に亘って走査漏れ及び重複走査が抑制され、広範囲に亘って正確な走査情報を得ることができる。
【００８６】
このように、本実施例においては、偏向素子１２は、反射素子１３における第１及び第２の反射面ＭＬ２１及びＭＬ２２に入射する２次光Ｌ２１及びＬ２２の入射ベクトルＶｉのｚ方向入射角度θを、反射素子１３の回動に応じて変化させる。従って、２次光Ｌ２１及びＬ２２の反射ベクトルＶｒ、すなわち３次光Ｌ３１及びＬ３２の投光方向が所望の方向となるように調節することができる。従って、広範囲に亘って所望の方向に光を投光することができる。
【００８７】
なお、本実施例においては、反射素子１３が３つの反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２を有し、反射面ＭＬ２０の各々が回動軸ＡＹに対して互いに異なる角度を有するポリゴンミラーからなる場合について説明した。しかし、反射素子１３の構成はこれに限定されない。
【００８８】
反射素子１３は、少なくとも１つの反射面を有していればよい。例えば、反射素子１３は、第１の反射面ＭＬ２１のみを有するガルバノミラー又はＭＥＭＳミラーであってもよい。反射素子１３は、回動軸ＡＹの周りに回動し、偏向素子１２を経た１次光Ｌ１を反射させかつ回動軸ＡＹと角度を持った反射面ＭＬ２を有していればよい。
【００８９】
また、本実施例においては、反射面ＭＬ２が平面である場合について説明した。しかし、反射面ＭＬ２の一部が凹凸構造を有していたり、湾曲していてもよい。反射素子１２は、少なくとも２次光Ｌ２が入射する領域において回動軸ＡＹに対して角度を有する反射面ＭＬを有していればよい。
【００９０】
また、本実施例においては、偏向素子１２が反射素子１３の回動軸ＡＹに垂直な方向の揺動軸ＡＸの周りに揺動する揺動ミラーＭＬ１を有するＭＥＭＳミラーからなる場合について説明した。しかし、偏向素子１２の構成はこれに限定されない。
【００９１】
偏向素子１２は、１次光Ｌ１を方向可変に偏向するように構成されていればよい。例えば、偏向素子１２は、可動式のレンズを有していても良いし、液晶レンズを有していてもよい。また、偏向素子１２における１次光Ｌ１の偏向方向の可変範囲は、ｚ方向のみに限定されない。例えば、偏向素子１２は、ｚ方向を含む種々の方向に沿って１次光Ｌ１を方向可変に偏向するように構成されていてもよい。
【００９２】
また、本実施例においては、偏向素子１２は、反射面ＭＬ２の回動軸ＡＹに対する傾斜角度β及び回動角度γに応じて、１次光Ｌ１の偏向方向を、式（６）に従って変化させるように構成される場合について説明した。例えば、偏向素子１２は、各期間中のｚ方向走査角度θｖを固定値としてｚ方向入射角度θを制御する場合について説明した。しかし、偏向素子１２による１次光Ｌ１の偏向態様はこれに限定されない。
【００９３】
例えば、偏向素子１２は、式（６）に従う場合に限定されず、反射面ＭＬ２の回動に応じて（角度γの変化に応じて）１次光Ｌ１の偏向方向を変化させるように構成されていればよい。なお、この場合、例えば、偏向素子１２は、反射面ＭＬ２の法線ベクトルＶｎの変化に応じて１次光Ｌ１の偏向方向を変化させることが好ましい。
【００９４】
また、例えば、偏向素子１２は、ｚ方向に沿った１次光Ｌ１の成分、すなわち回動軸ＡＹの軸方向に沿った１次光Ｌ１の成分を変化させるように、１次光Ｌ１を偏向させることが好ましい。また、例えば、偏向素子１２は、反射面ＭＬ２と回動軸ＡＹとがなす角度、すなわち角度βに応じて１次光Ｌ１の偏向方向を変化させることが好ましい。
【００９５】
しかし、これらの偏向素子１２による１次光Ｌ１の偏向態様は一例に過ぎない。すなわち、光源１１と反射素子１３との間に、１次光Ｌ１を方向可変に偏向する偏向素子１２が設けられていればよい。これによって、偏向素子１２を動作させることで、広範囲に亘って所望の方向に光を投光することが可能となる。そして、広範囲に亘って安定して正確な測距を行うことができる。
【００９６】
また、本実施例においては、光源１１が点状のビーム形状の１次光Ｌ１を出射する場合について説明した。しかし、光源１１の構成はこれに限定されない。例えば、光源１１は、線状のビーム形状を有する１次光Ｌ１を出射するように構成されていてもよい。また、光源１１は、各々がレーザ光を出射する複数の出射口を有し、当該複数のレーザ光の全体を１次光Ｌ１として出射してもよい。
【００９７】
また、本実施例においては、光源１１、偏向素子１２及び反射素子１３の動作が制御部２０によって制御される場合について説明した。しかし、光源１１、偏向素子１２及び反射素子１３は、それぞれ自身が制御プログラムを有し、互いに連携しつつ動作するように構成されていればよい。すなわち、光源制御部２１、偏向素子制御部２２及び反射素子制御部２３は設けられていなくてもよい。
【００９８】
上記したように、本実施例においては、測距装置１０は、光（１次光Ｌ１）を出射する光源１１と、当該光を方向可変に偏向させる偏向素子１２と、回動軸ＡＹの周りに回動し、偏向素子１２を経た光を反射させかつ回動軸ＡＹと角度を持った反射面ＭＬ２を有する反射素子１３と、反射素子１３を経て投光されかつ対象物ＯＢによって反射された光である反射光（４次光Ｌ４）を受光する受光素子１５と、受光素子１５による当該反射光の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、広範囲に亘って所望の方向に光を投光することで広範囲に亘って高精度な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。
【００９９】
なお、測距装置１０における受光素子１５の４次光Ｌ４の受光結果は、測距以外の用途、例えば単純な検出用途にも有用な情報である。従って、測距装置１０は測距部２４を有していなくてもよい。この場合、測距装置１０は走査装置として機能する。
【０１００】
また、測距装置１０は、測距部２４に加え、受光素子１５を有していなくてもよい。反射素子１３を経て投光される３次光Ｌ３は、照明などの投光用途にも十分に使用されることができる。すなわち、測距装置１０は、受光素子１５及び測距部２４を有していない場合、光源１１、偏向素子１２及び反射素子１３は、投光装置として機能する。
【０１０１】
このように、本実施例に係る投光装置は、光（１次光Ｌ１）を出射する光源１１と、当該光を方向可変に偏向させる偏向素子１２と、回動軸ＡＹの周りに回動し、偏向素子１２を経た光を反射させかつ回動軸ＡＹと角度を持った反射面ＭＬ２を有する反射素子１３と、を有する。従って、回動する反射面ＭＬ２を有する反射素子１３を有し、広範囲に亘って所望の方向に光を投光することが可能な投光装置を提供することができる。
【実施例２】
【０１０２】
図８は、実施例２に係る測距装置３０の全体構成を示す図である。測距装置３０は、偏向素子３１、受光素子３２及び制御部４０の構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。測距装置３０においては、偏向素子３１は、反射面ＭＬによって反射された２次光Ｌ２が互いに離間した複数の軌跡に沿って投光されるように１次光Ｌ１の偏向方向を変化させるように構成されている。偏向素子３１は、例えば、偏向素子１２と同様の構成を有し、駆動信号によって偏向態様が変化するように構成されている。
【０１０３】
また、受光素子３２は、当該複数の軌跡に沿って投光された３次光Ｌ３に対応する４次光Ｌ４の各々を受光するように構成されている。また、制御部４０は、偏向素子３１に供給する駆動信号を調節する偏向素子制御部４１と、受光素子３２から得られた複数の受光結果に基づいて複数の測距点における対象物ＯＢまでの測距を一括で行う測距部４２と、を有する。
【０１０４】
なお、本実施例においても、測距装置３０は、回動軸ＡＹの周りに回動し、回動軸ＡＹとの角度βが互いに異なる複数の反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２を有する反射素子１３を有する。
【０１０５】
本実施例においては、偏向素子３１は、上記式（６）において、ｚ方向入射角度θを、離散的な値として設定したｚ方向走査角度θｖに従って制御する。より具体的には、偏向素子３１は、例えば、第１の反射面ＭＬ２１に入射する２次光Ｌ２が、互いに異なる離散的な固定値のｚ方向走査角度θｖ（例えば、第１、第２及び第３のｚ方向走査角度）で反射されるように、１次光Ｌ１の偏向方向を変化させる。
【０１０６】
換言すれば、偏向素子３１は、例えば、反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２のうち、２次光Ｌ２が入射している第１の反射面ＭＬ２１における２次光Ｌ２の第１の反射面ＭＬ２１への入射期間内に第１の反射面ＭＬ２１によって反射された２次光Ｌ２（３次光Ｌ３）のｚ方向の成分Ｖｒ（ｚ）が複数の離散値となるように、１次光Ｌ１の偏向方向を変化させる。
【０１０７】
すなわち、本実施例においては、偏向素子３１は、３次光Ｌ３の軌跡を調整（補正）するのみならず、３次光Ｌ３の軌跡を増加させることで走査領域Ｒ０を第１の方向Ｄ１に拡大するように、１次光Ｌ１を偏向する。従って、測距装置３０においては、偏向素子３１と反射素子１３の両方が走査素子として機能する。
【０１０８】
図９は、測距装置３０による走査面Ｒ１上の３次光Ｌ３の投光ポイント及びその軌跡を模式的に示す図である。本実施例においては、偏向素子３１は、３つの反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２の各々において、３つの離散的な値のｚ方向走査角度θｖに基づいたｚ方向入射角度θの制御を行う。
【０１０９】
従って、基準反射面ＭＬ２０によって反射された３次光Ｌ３は、第１の方向Ｄ１に沿って互いに離間しかつ第２の方向Ｄ２に沿って延びる３つの軌跡ＴＲ０１〜ＴＲ０３を描くように投光される３次光Ｌ３０１〜Ｌ３０３となる。
【０１１０】
同様に、第１の反射面ＭＬ２１によって反射された３次光Ｌ３は、第１の方向Ｄ１に沿って互いに離間しかつ第２の方向Ｄ２に沿って延びる３つの軌跡ＴＲ１１〜ＴＲ１３を描くように投光される３次光Ｌ３１１〜Ｌ３１３となる。
【０１１１】
また、第２の反射面ＭＬ２２によって反射された３次光Ｌ３は、第１の方向Ｄ１に沿って互いに離間しかつ第２の方向Ｄ２に沿って延びる３つの軌跡ＴＲ２１〜ＴＲ２３を描くように投光される３次光Ｌ３２１〜Ｌ３２３となる。
【０１１２】
これによって、３つの反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２を用いて、第１の方向Ｄ１に沿って９段階で互いに異なる軌跡に沿った３次光Ｌ３の投光を行うことができる。また、３次光Ｌ３の各々は、その全域でムラ及び無駄のない配置間隔で投光される。従って、広範囲に亘って、所望の方向に光を投光することで、高精度な測距を行うことが可能となる。
【０１１３】
図１０は、偏向素子３１による１次光Ｌ１の偏向態様の制御例を示す図である。例えば、偏向素子３１は、各反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２に２次光Ｌ２が入射している期間の中で３次光Ｌ３の投光方向を変化させるように、１次光Ｌ１の偏向動作を行ってもよい。この場合、図１０に示すように、基準期間Ｐ０の終了直後には、３次光Ｌ３１１〜Ｌ３１３の各々がそれぞれ、第１、第２及び第３のｚ方向走査角度θｖ（ＭＬ２０）に対応する軌跡ＴＲ０１、ＴＲ０２及びＴＲ０３を描くように投光される。
【０１１４】
そして、第１及び第２の期間Ｐ１及びＰ２の終了後には、第１、第２及び第３のｚ方向走査角度θｖ（ＭＬ２０）、第１、第２及び第３のｚ方向走査角度θｖ（ＭＬ２１）並びに第１、第２及び第３のｚ方向走査角度θｖ（ＭＬ２２）の全てに対応する軌跡ＴＲ０１〜ＴＲ０３、ＴＲ１１〜ＴＲ１３及びＴＲ２１〜ＴＲ２３に沿った３次光Ｌ３の投光が終了する。この場合、短時間で広範囲に亘って３次光Ｌ３を投光することができる。
【０１１５】
図１１は、偏向素子３１による１次光Ｌ１の偏向態様の他の制御例を示す図である。例えば、偏向素子３１は、各反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２に２次光Ｌ２が入射している期間内ではｚ方向走査角度θｖを変化させず、当該期間毎にｚ方向走査角度θｖを変化させるように、１次光Ｌ１の偏向動作を行ってもよい。
【０１１６】
この場合、図１１に示すように、例えば、基準反射面ＭＬ２０に２次光Ｌ２が入射している第１の期間Ｐ１１内においては、第１のｚ方向走査角度θｖ（ＭＬ２０）に対応する１つの軌跡ＴＲ０１に沿って３次光Ｌ３０１が投光される。同様に、第１の反射面ＭＬ２１に２次光Ｌ２が入射している第２の期間Ｐ２１内においては、第１のｚ方向走査角度θｖ（ＭＬ２１）１つの軌跡ＴＲ１１に沿って３次光Ｌ３１１が投光される。また、第２の反射面ＭＬ２２に２次光Ｌ２が入射している第３の期間Ｐ３１内においては、第１のｚ方向走査角度θｖ（ＭＬ２２）１つの軌跡ＴＲ３１に沿って３次光Ｌ３２１が投光される。
【０１１７】
そして、第１の期間Ｐ１１の次に基準反射面ＭＬ２０に２次光Ｌ２が入射している第４の期間Ｐ１２内においては、第２のｚ方向走査角度θｖ（ＭＬ２０）に対応する１つの軌跡ＴＲ０２に沿って３次光Ｌ３０２が投光される。同様に、第２及び第３の期間Ｐ２１及びＰ３１の次に第１及び第２の反射面ＭＬ２１及びＭＬ２２に２次光Ｌ２が入射している第５及び第６の期間Ｐ２２及びＰ３２においては、それぞれ、第２のｚ方向走査角度θｖ（ＭＬ２１）及びθｖ（ＭＬ２２）に対応する軌跡ＴＲ２２及びＴＲ３２に沿って３次光Ｌ３１２及びＬ３２２が投光される。
【０１１８】
同様に、第７、第８及び第９の期間Ｐ１３、Ｐ２３及びＰ３３においては、それぞれ、第３のｚ方向走査角度θｖ（ＭＬ２０）、θｖ（ＭＬ２１）及びθｖ（ＭＬ２２）に対応する軌跡ＴＲ０３、ＴＲ１３及びＴＲ２３に沿って、３次光Ｌ３０３、Ｌ３１３及びＬ３２３が投光される。
【０１１９】
このように、偏向素子３１は、９つの期間に亘ってそれぞれ異なる軌跡に沿って３次光Ｌ３が投光されるように、１次光Ｌ１のｚ方向に沿った偏向方向を変化させてもよい。これによって、偏向素子３１の制御が容易になり、安定して所望の方向に３次光Ｌ３を投光することができる。
【０１２０】
図１２は、受光素子３２の受光面３２Ａの構成例を示す平面図である。図１２に示すように、受光素子３２は、第１の方向Ｄ１に沿って配列された３つの受光セグメントＳＧ１、ＳＧ２及びＳＧ３からなる受光面３２Ａを有する。３つの受光セグメントＳＧ１〜ＳＧ３は、互いに独立して４次光Ｌ４の受光動作を行う。例えば、受光素子３２は、第１の方向Ｄ１に沿って延びる受光面３２Ａを有するラインセンサである。
【０１２１】
本実施例においては、受光セグメントＳＧ１は、各反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２からの３次光Ｌ３のうちの１つ、例えば、３次光Ｌ３０３、Ｌ３１３及びＬ３２３に対応する４次光Ｌ４を受光するように構成及び配置されている。同様に、受光セグメントＳＧ２は、３次光Ｌ３０１、Ｌ３１１及びＬ３２１に対応する４次光Ｌ４を受光するように構成及び配置されている。また、受光セグメントＳＧ３は、３次光Ｌ３０２、Ｌ３１２及びＬ３２２に対応する４次光Ｌ４を受光するように構成及び配置されている。
【０１２２】
受光素子３２が複数の受光セグメントＳＧ１〜ＳＧ３によって４次光Ｌ４を受光することで、全ての３次光Ｌ３０１〜Ｌ３０３、Ｌ３１１〜Ｌ３１３及びＬ３２１〜Ｌ３２３に対応する４次光Ｌ４を個別に受光することができる。従って、例えば図１０に示すような態様で３次光Ｌ３を投光した場合にも、同一期間中に投光された３次光Ｌ３の各々に対応する４次光Ｌ４を一括でかつ個別に受光することができる。また、測距部２４は、これらの受光結果を用いて、例えば一括で測距動作を行うことができる。
【０１２３】
なお、本実施例においても、反射素子１３による２次光Ｌ２の偏向態様は一例に過ぎない。反射素子１３は、実施例１において記載したような種々の態様で２次光Ｌ２を反射させることが可能である。また、受光素子３２は、複数の受光セグメントＳＧ１〜ＳＧ３を有する場合に限定されず、４次光Ｌ４を受光するように構成されていればよい。
【０１２４】
このように、本実施例においては、測距装置３０は、光源１１と、光源１１から出射された１次光Ｌ１を方向可変に偏向する偏向素子３１と、回動軸ＡＹに対する角度βが互いに異なる複数の反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２を有し、当該複数の反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２の各々によって偏向素子３１を経た１次光Ｌ１を反射させる反射素子１３と、対象物ＯＢからの反射光Ｌ４を受光する複数の受光セグメントＳＧ１〜ＳＧ３を有する受光素子３２と、受光素子３２による反射光Ｌ４の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４２と、を有する。従って、複数の反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２の各々に入射させる２次光Ｌ２の方向を偏向素子３１によって変化させることで、広範囲に亘って所望の方向に光を投光することで広範囲に亘って高精度な測距を行うことが可能な測距装置３０を提供することができる。
【０１２５】
また、本実施例においては、測距装置３０は、受光素子３２及び測距部４２を有していなくてもよい。この場合、例えば、光源１１、偏向素子３１及び反射素子１３は、投光装置として機能する。
【０１２６】
従って、例えば、本実施例に係る投光装置は、光（１次光Ｌ１）を出射する光源１１と、当該光を方向可変に偏向させる偏向素子３１と、回動軸ＡＹの周りに回動し、回動軸ＡＹとの角度βが互いに異なる複数の反射面ＭＬ２０〜ＭＬ２２を有する反射素子１３と、を有する。従って、広範囲に亘って所望の方向に光を投光することが可能な投光装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０、３０  測距装置
１１  光源
１２、３１  偏向素子
１３  反射素子
１５、３２  受光素子
２４、４２  測距部
【図１】
2020060409.tif 000009
【図２】
2020060409.tif 000010
【図３】
2020060409.tif 000011
【図４Ａ】
2020060409.tif 000012
【図４Ｂ】
2020060409.tif 000013
【図４Ｃ】
2020060409.tif 000014
【図５Ａ】
2020060409.tif 000015
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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