(57)【要約】      （修正有）【課題】交差する軌跡を描くような走査方式を有し、対象領域内で効率的な光走査を行うことが可能な光走査装置及び効率的な測距動作を行うことが可能な測距装置を提供する。【解決手段】投射した光が対象物で反射した反射光を受光して対象物までの距離を測定する測距装置であって、パルス光を出射する光源部と、パルス光が照射される所定の領域内の仮想の面に対して、パルス光による走査の軌跡が第１の方向に沿った複数の第１の軌跡線及び第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってかつ複数の第１の軌跡線と交差する複数の第２の軌跡線を含む走査態様が可能な光走査部と、を有し、光走査部が複数の第１の軌跡線に沿って光走査を行う期間では対象物までの距離を測定し、光走査部が複数の第２の軌跡線に沿って光走査を行う期間では対象物までの距離を測定しない。【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射した光が対象物で反射した反射光を受光して前記対象物までの距離を測定する測距装置であって、
パルス光を出射する光源部と、
前記パルス光が照射される所定の領域内の仮想の面に対して、前記パルス光による走査の軌跡が第１の方向に沿った複数の第１の軌跡線及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってかつ前記複数の第１の軌跡線と交差する複数の第２の軌跡線を含む走査態様が可能な光走査部と、を有し、
前記光走査部が前記複数の第１の軌跡線に沿って光走査を行う期間では前記対象物までの距離を測定し、
前記光走査部が前記複数の第２の軌跡線に沿って光走査を行う期間では前記対象物までの距離を測定しないことを特徴とする測距装置。
【請求項２】
前記光走査部が前記第１の軌跡線に沿って光走査を行う期間では前記パルス光を出射し、前記光走査部が前記第２の軌跡線に沿って光走査を行う期間では前記パルス光の出射を停止するように、前記光源部を制御する制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記光走査部は、前記仮想の面にリサージュ曲線を描くように前記パルス光の出射方向を変化させることが可能な構成を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の測距装置。
【請求項４】
前記光走査部は、Ａ1、Ａ2、Ｂ1及びＢ2を定数とし、θ1及びθ2を変数としたとき、Ａ1ｓｉｎ（θ1＋Ｂ1）の式で示される第１の駆動信号によって第１の揺動軸を中心として揺動し、かつＡ2ｓｉｎ（θ2＋Ｂ2）の式で示される第２の駆動信号によって前記第１の揺動軸に直交する第２の揺動軸を中心として揺動する光反射面を有するスキャナを有し、
前記制御部は、ｍ及びｎを整数とし、前記第１及び第２の駆動信号が（２ｍπ＋π／２）＜（θ1＋Ｂ1）＜（２ｍπ＋３π／２）でありかつ（２ｎπ＋３π／２）＜（θ2＋Ｂ2）＜（２（ｎ＋１）π＋π／２）の関係を満たす期間、及び、（２ｍπ＋３π／２）＜（θ1＋Ｂ1）＜（２（ｍ＋１）π＋π／２）でありかつ（２ｍπ＋π／２）＜（θ2＋Ｂ2）＜（２ｍπ＋３π／２）の関係を満たす期間以外の期間では、前記パルス光を出射しないように前記光源部を制御することを特徴とする請求項２に記載の測距装置。
【請求項５】
前記光走査部は、Ａ1、Ａ2、Ｂ1及びＢ2を定数とし、θ1及びθ2を変数としたとき、Ａ1ｓｉｎ（θ1＋Ｂ1）の式で示される第１の駆動信号によって第１の揺動軸を中心として揺動し、かつＡ2ｓｉｎ（θ2＋Ｂ2）の式で示される第２の駆動信号によって前記第１の揺動軸に直交する第２の揺動軸を中心として揺動する光反射面を有するスキャナを有し、
前記制御部は、ｍ及びｎを整数とし、前記第１及び第２の駆動信号が（２ｍπ＋３π／２）＜（θ1＋Ｂ1）＜（２（ｍ＋１）π＋π／２）でありかつ（２ｎπ＋３π／２）＜（θ2＋Ｂ2）＜（２（ｎ＋１）π＋π／２）の関係を満たす期間、及び、（２ｍπ＋π／２）＜（θ1＋Ｂ1）＜（２ｍπ＋３π／２）でありかつ（２ｍπ＋π／２）＜（θ2＋Ｂ2）＜（２ｍπ＋３π／２）の関係を満たす期間以外の期間では、前記パルス光を出射しないように前記光源部を制御することを特徴とする請求項２に記載の測距装置。
【請求項６】
前記制御部は、１つの測距周期内における前記光走査部の走査期間を複数の走査周期に分け、前記複数の走査周期毎に前記第１及び第２の駆動信号の位相を切り替えるように前記光走査部を制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の測距装置。
【請求項７】
前記反射光を受光する受光部を含む測距部を有し、
前記受光部は、前記第１の方向に対応する方向を長辺方向とする矩形の受光面を有するか、又は前記第１の方向に対応する方向を長軸方向とする長円形の受光面を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の測距装置。
【請求項８】
パルス光を出射する光源部と、
前記パルス光を反射させる光反射面を有するスキャナと、
前記スキャナを駆動して前記パルス光の反射方向を連続的に変化させる駆動回路と、を有する光走査装置であって、
前記駆動回路は、１の走査周期内において、前記スキャナによる前記パルス光の反射方向が第１の方向に変化する第１の期間及び前記第１の方向と交差する第２の方向に変化する第２の期間をそれぞれ複数有するように前記スキャナを駆動し、
前記光源部は、前記第１の期間及び第２の期間のいずれか一方においては、前記パルス光を出射しないことを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査を行う光走査装置、及び光学的な測距を行う測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、測距装置は、光を対象領域内の物体に照射（投射）し、当該物体によって反射された光を検出することで、当該物体までの距離を計測するように構成されている。また、例えば、光スキャナによって当該対象領域の光走査を行うことで、２次元的又は３次元的に測距を行う測距装置が知られている。
【０００３】
光走査型の測距装置には、例えば、光走査装置として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーが搭載されている。例えば、当該ＭＥＭＳ装置には光反射面が設けられ、当該光反射面は２次元的に揺動（振動）する。この光反射面に光を照射することで、当該光反射面によって反射された光によって、対象領域を走査することができる。例えば、特許文献１には、光反射面を有する可動部が揺動することで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を有す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2011-053137号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光走査型の測距装置においては、走査軌道内の複数の点の各々を測距点とし、当該測距点の各々について測距動作が行われる。ここで、例えばリサージュ曲線に沿った軌道で走査を行う場合、その走査軌跡は交差することとなる。
【０００６】
この場合、１つの走査周期（測距周期）内において、同一の測距点に対して複数回の測距動作を行う場合が想定される。従って、例えば、当該同一の測距点に対して１回目の測距時に正確な測距結果を得られた場合、２回目の測距動作は冗長となる場合がある。換言すれば、交差する軌道に従った走査方式を用いた測距装置においては、測距の対象となる領域に対して冗長な測距動作（無駄な測距動作）を行う場合が想定される。
【０００７】
また、例えば、リサージュ曲線に沿った走査を行う光走査装置の走査軌道は、ラスタースキャンを採用する光走査装置の走査軌道に比べて複雑なものとなる。従って、例えばリサージュ曲線に沿って設けられる測距点の各々は、測距対象の領域内において複雑に配置されることとなる。従って、測距データを利用しにくいという課題が１例として挙げられる。
【０００８】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、交差する軌跡を描くような走査態様を有し、対象領域内で効率的な光走査を行うことが可能な光走査装置及び効率的な測距動作を行うことが可能な測距装置を提供することを課題の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、投射した光が対象物で反射した反射光を受光して対象物までの距離を測定する測距装置であって、パルス光を出射する光源部と、パルス光が照射される所定の領域内の仮想の面に対して、パルス光による走査の軌跡が第１の方向に沿った複数の第１の軌跡線及び第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってかつ複数の第１の軌跡線と交差する複数の第２の軌跡線を含む走査態様が可能な光走査部と、を有し、光走査部が複数の第１の軌跡線に沿って光走査を行う期間では対象物までの距離を測定し、光走査部が複数の第２の軌跡線に沿って光走査を行う期間では対象物までの距離を測定しないことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項８に記載の発明は、パルス光を出射する光源部と、パルス光を反射させる光反射面を有するスキャナと、スキャナを駆動してパルス光の反射方向を連続的に変化させる駆動回路と、を有する光走査装置であって、駆動回路は、１の走査周期内において、スキャナによるパルス光の反射方向が第１の方向に変化する第１の期間及び第１の方向と交差する第２の方向に変化する第２の期間をそれぞれ複数有するようにスキャナを駆動し、光源部は、第１の期間及び第２の期間のいずれか一方においては、パルス光を出射しないことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係る測距装置のブロック図である。
【図２Ａ】実施例１に係る測距装置におけるスキャナの上面図である。
【図２Ｂ】実施例１に係る測距装置におけるスキャナの断面図である。
【図３Ａ】実施例１に係る測距装置の模式的な動作説明図である。
【図３Ｂ】実施例１に係る測距装置の模式的な動作説明図である。
【図４】実施例１に係る測距装置のスキャナに印加される駆動信号の波形及び当該スキャナによるパルス光の走査軌跡を示す図である。
【図５Ａ】実施例１に係る測距装置の測距点を示す図である。
【図５Ｂ】実施例１に係る測距装置の制御部によるパルス光の出射制御例を示す図である。
【図６Ａ】実施例１に係る測距装置の測距部における受光部の平面図である。
【図６Ｂ】実施例１の変形例に係る測距装置の測距部における受光部の平面図である。
【図７Ａ】実施例２に係る測距装置における制御部のブロック図である。
【図７Ｂ】実施例２に係る測距装置による１つの測距周期内の模式的な動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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】
【００１３】
図１は、実施例１に係る測距装置１０のブロック図である。測距装置１０は、光学的に対象物までの距離を計測する光測距装置である。図１を用いて、測距装置１０の全体構成について説明する。
【００１４】
まず、本実施例においては、測距装置１０は、光源１１Ａ及び光源１１Ａを駆動する光源駆動回路１１Ｂを含む光源部１１を有する。光源１１Ａは、パルス化されたレーザ光（以下、パルス光と称する）を生成及び出射する。光源駆動回路１１Ｂは、光源１１Ａがパルス光を出射するための駆動信号を生成し、光源１１Ａに印加する。
【００１５】
測距装置１０は、光源部１１の光源１１Ａから出射されたパルス光を用いて測距の対象となる領域（以下、有効走査領域と称する）を含む領域（以下、走査対象領域と称する）を走査する光走査部１２を有する。本実施例においては、光走査部１２は、当該パルス光を用いて走査対象領域の光走査を実行するスキャナ（光走査手段）１２Ａと、スキャナ１２Ａを駆動するスキャナ駆動回路１２Ｂと、を含む。スキャナ駆動回路１２Ｂは、スキャナ１２Ａを駆動する駆動信号を生成し、スキャナ１２Ａに印加する。
【００１６】
測距装置１０は、光走査部１２のスキャナ１２Ａの動作によって得られた光を受光して有効走査領域内に存在する対象物までの距離を測定する測距部１３を有する。本実施例においては、測距部１３は、パルス光が当該対象物によって反射された光（以下、反射光と称する）を受光して検出する受光部１３Ａと、受光部１３Ａが受光した反射光に基づいて測距装置１０と当該対象物との間の距離を計測する計測部１３Ｂとを有する。
【００１７】
本実施例においては、測距部１３の計測部１３Ｂは、測距結果（対象物との間の距離）を示す測距データを生成する。また、例えば、測距部１３は、光走査部１２による走査周期毎に１つの測距データを生成する。なお、走査周期とは、例えば、走査対象領域に対する走査を繰り返す場合において、任意の時点の走査対象位置を走査してから、再度当該走査対象位置に戻るまでの期間をいう。
【００１８】
また、測距装置１０は、測距部１３による測距結果に対して種々の処理を行う情報処理部１４を有する。本実施例においては、情報処理部１４は、測距部１３によって生成された測距データを２次元又は３次元のマップとして画像化する画像データを生成する画像生成部１４Ａと、当該画像データを表示する表示部１４Ｂを有する。
【００１９】
本実施例においては、画像生成部１４Ａは、光走査部１２の走査周期毎に測距部１３が生成した測距データの各々を画像データに変換する。表示部１４Ｂは、これら複数の画像データを時系列に沿って動画として表示する。
【００２０】
測距装置１０は、光源部１１、光走査部１２、測距部１３及び情報処理部１４の動作制御を行う制御部１５を有する。本実施例においては、制御部１５は、光走査部１３から光走査部１３の走査状況を示す情報（走査状況情報）を取得して、光走査部１３の実際の走査軌道を判定（推定）する実走査軌道判定部１５Ａと、当該走査状況情報に基づいて光源部１１の動作制御を行う光源制御部１５Ｂと、を有する。
【００２１】
図２Ａは、光走査部１２のスキャナ１２Ａの模式的な上面図である。図２Ｂは、スキャナ１２Ａの断面図である。図２Ｂは、図２ＡのＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図２Ａ及び図２Ｂを用いて、スキャナ１２Ａの構成例について説明する。
【００２２】
本実施例においては、スキャナ１２Ａは、光（電磁波）を反射させる光反射面２４Ａを有する光反射膜（ミラー）２４を含み、この光反射膜２４が揺動するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーである。また、本実施例においては、スキャナ１２Ａは、電磁気的に光反射膜２４を揺動させるように構成されている。
【００２３】
より具体的には、スキャナ１２Ａは、固定部（ベース部）２１、可動部（揺動部）２２、駆動力生成部２３及び光反射膜２４を有する。また、本実施例においては、スキャナ１２Ａは、互いに直交する２つの揺動軸（第１及び第２の揺動軸）ＡＸ及びＡＹを中心に光反射膜２４が揺動するように構成されている。
【００２４】
本実施例においては、固定部２１は、固定基板Ｂ１及び固定基板Ｂ１上に形成された環状の固定枠Ｂ２を含む。可動部２２は、各々の一端が固定枠Ｂ２の内側に固定された一対のトーションバー（第１のトーションバー）ＴＸを含む。一対のトーションバーＴＸの各々は、少なくとも周方向の弾性を有する棒状の弾性部材からなり、揺動軸ＡＸに沿って整列している。また、可動部２２は、外周部側面が一対のトーションバーＴＸの各々の他端に接続された環状の揺動枠（可動枠）ＳＸを有する。
【００２５】
また、可動部２２は、各々の一端が可動枠ＳＸの内周部側面に接続され、一対のトーションバーＴＸに直交する方向（揺動軸ＡＹに沿った方向）に整列した一対のトーションバー（第２のトーションバー）ＴＹと、外周部側面が一対のトーションバーＴＹの各々の他端に接続された揺動板（可動板）ＳＹと、を有する。一対のトーションバーＴＹの各々は、少なくとも周方向の弾性を有する棒状の弾性部材からなる。
【００２６】
本実施例においては、揺動枠ＳＸは揺動軸ＡＸを中心に（揺動中心として）揺動し、揺動板ＳＹは揺動軸ＡＸ及びＡＹを中心に揺動する。また、揺動板ＳＹ上には光反射膜２４が形成されている。従って、光反射膜２４の光反射面２４Ａは、揺動板ＳＹと共に、互いに直交する揺動軸ＡＸ及びＡＹを中心に揺動する。
【００２７】
駆動力生成部２３は、固定基板Ｂ１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の外周に沿って引き回された金属配線（第１のコイル）ＣＸと、揺動板ＳＹ上において揺動板ＳＹの外周に沿って引き回された金属配線（第２のコイル）ＣＹとを含む。
【００２８】
本実施例においては、永久磁石ＭＧは、固定基板Ｂ１上における固定枠Ｂ２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の各々に沿って一対のトーションバーＴＸ及びＴＹの外側に配置されている。
【００２９】
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。
【００３０】
本実施例においては、金属配線ＣＸに電流が流れると、金属配線ＣＸに生じた電界と、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。
【００３１】
金属配線ＣＸ及びＣＹは、スキャナ駆動回路１２Ｂに接続されている。スキャナ駆動回路１２Ｂは、金属配線ＣＸ及びＣＹに電流（駆動信号）を供給する。駆動力生成部２３は、当該駆動信号の印加によって、可動部２２及び光反射膜２４を揺動させる電磁気力を生成する。
【００３２】
なお、本実施例においては、光反射膜２４は、円板形状を有する。また、光反射膜２４の中心軸ＣＡは、揺動軸ＡＸ及びＡＹに直交する位置に設けられている。なお、光反射膜２４、揺動枠ＳＸ及び揺動板ＳＹは同軸をなすように構成及び配置されている。可動部２２及び光反射膜２４は、光反射膜２４の中心軸ＣＡに関して回転対称に配置されている。
【００３３】
図２Ｂに示すように、本実施例においては、固定部２１の固定基板Ｂ１は、凹部を有する。また、固定枠Ｂ２は、固定基板Ｂ１の当該凹部に可動部２２を懸架するように固定基板Ｂ１に固定されている。また、固定枠Ｂ２及び可動部２２（揺動枠ＳＸ、揺動板ＳＹ並びにトーションバーＴＸ及びＴＹ）は、例えば半導体基板を加工することで形成された当該半導体基板の部分である。
【００３４】
光反射膜２４は、揺動板ＳＹと共に、固定基板Ｂ１の凹部に揺動可能に懸架（支持）されている。また、永久磁石ＭＧは、固定基板Ｂ１上における凹部の外側に形成されている。また、本実施例においては、トーションバーＴＸ及びＴＹがねじれることで、固定枠Ｂ２の内側において、トーションバーＴＸ及びＴＹを挟んだ可動部２２の両端部が固定基板Ｂ１の凹部に向かう方向及び離れる方向に揺動する。また、光反射膜２４は、中心軸ＣＡ上の１点を揺動中心とし、固定枠Ｂ２に対して傾斜するように揺動する。
【００３５】
次に、図３Ａ及び図３Ｂを用いて、測距装置１０の動作について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、光源１１Ａ及びスキャナ１２Ａの模式的な配置例を示す図である。図３Ａは、光源１１Ａから出射されたパルス光Ｌ１が対象物ＯＢに照射される際のパルス光Ｌ１の進路を模式的に示す図である。また、図３Ｂは、対象物ＯＢから反射された反射光Ｌ３が測距部１３の受光部１３Ａに受光される際の反射光Ｌ３の進路を模式的に示す図である。
【００３６】
まず、図３Ａに示すように、光源１１Ａは、パルス光Ｌ１を生成し、スキャナ１２Ａの光反射膜２４（光反射面２４Ａ）に向けて出射する。本実施例においては、光源１１Ａとスキャナ１２Ａとの間のパルス光Ｌ１の光路上には、ビームスプリッタＢＳが設けられている。パルス光Ｌ１の出射時においては、パルス光Ｌ１はビームスプリッタＢＳを透過し、スキャナ１２Ａに向けて進む。
【００３７】
なお、光源１１Ａは、光源駆動回路１１Ｂから供給される駆動信号（光源駆動信号）ＤＬに基づいてパルス光Ｌ１を生成及び出射する。具体的には、光源１１Ａは、駆動信号ＤＬに基づいたタイミングで、パルス光Ｌ１としてのレーザパルスを出射する。
【００３８】
スキャナ１２Ａの光反射膜２４は、パルス光Ｌ１を反射させて走査光（測距光）Ｌ２を生成し、走査光Ｌ２を走査対象となる領域である走査対象領域Ｒ０に向けて出射する。走査対象領域Ｒ０の走査光Ｌ２の光路上に対象物ＯＢ（パルス光Ｌ１を反射する性質を持った物体又は流体）が存在する場合、走査光Ｌ２が対象物ＯＢに照射される。
【００３９】
また、スキャナ１２Ａは、光反射膜２４（光反射面２４Ａ）が揺動することで、パルス光Ｌ１の反射方向を変化させる。より具体的には、スキャナ駆動回路１２Ｂは、光反射膜２４がそれぞれ揺動軸ＡＸ及びＡＹを中心として揺動するための駆動信号（第１及び第２のスキャナ駆動信号）ＤＸ及びＤＹを生成する。本実施例においては、駆動信号ＤＸ及びＤＹは、それぞれスキャナ１２Ａの金属配線ＣＸ及びＣＹに供給される。これによって光反射膜２４が揺動し、パルス光Ｌ１の反射方向、すなわち走査光Ｌ２の出射方向が変化する。
【００４０】
なお、走査対象領域Ｒ０は、光反射膜２４の揺動軸ＡＸ及びＡＹを中心とした揺動可能範囲（走査光Ｌ２の方向の可変範囲）に対応する幅及び高さを有し、走査光Ｌ２の到達可能距離に対応する奥行を有する仮想の３次元空間である。図３Ａにおいては、走査対象領域Ｒ０を破線で囲まれた空間として例示した。
【００４１】
次に、図３Ｂに示すように、本実施例においては、対象物ＯＢによって反射された走査光Ｌ２である反射光Ｌ３は、光反射膜２４（光反射面２４Ａ）に戻る。そして、反射光Ｌ３は、光反射面２４Ａによって反射され、ビームスプリッタＢＳによって分離された後、測距部１３の受光部１３Ａによって受光される（検出される）。例えば、受光部１３Ａは、反射光Ｌ３の強度に基づいた電気信号（受光信号）を生成する。
【００４２】
測距部１３の計測部１３Ｂは、受光部１３Ａが受光した反射光Ｌ３に基づいて、例えば受光部１３Ａと対象物ＯＢとの間の距離を計測する。例えば、計測部１３Ｂは、タイムオブフライト法を用いて、対象物ＯＢの測距を行う。このようにして、測距装置１０は、所定領域内の対象物に対して測距動作を行う。
【００４３】
なお、以下においては、説明上、走査対象領域Ｒ０内におけるスキャナ３０から所定の距離だけ離れた仮想の面を走査対象面Ｒ１と称する場合がある。また、本実施例においては、測距装置１０における測距の対象となる領域である有効走査領域は、走査対象領域Ｒ０（走査対象面Ｒ１）の外縁部分を除いた領域（空間）である。図３Ａには、走査対象面Ｒ１の外縁を除いた内側の領域（有効走査面）Ｒ２として例示した。従って、有効走査面Ｒ２に向けて出射される走査光Ｌ２が測距に用いられることとなる。なお、走査対象面Ｒ１及び有効走査面Ｒ２は、現実に存在するものではなく、走査光Ｌ２の出射方向上に存在すると仮定した場合の走査光Ｌ２の仮想の被照射面である。
【００４４】
情報処理部１４の画像生成部１４Ａは、有効走査領域（有効走査面Ｒ２）内に向けて出射された走査光Ｌ２（パルス光Ｌ１）の各々についての測距データを取得し、これらの測距データを画素データとした画像データを生成する。
【００４５】
図４は、スキャナ駆動回路１２Ｂが生成する駆動信号ＤＸ及びＤＹと、これに基づいたスキャナ１２Ａの揺動状態の変化及び走査光Ｌ２の走査軌道と、の関係を模式的に示す図である。図４を用いて、スキャナ１２Ａの動作態様及び走査光Ｌ２による走査対象領域Ｒ０の走査態様について説明する。
【００４６】
まず、スキャナ駆動回路１２Ｂが生成する駆動信号（第１の駆動信号）ＤＸは、Ａ1及びＢ1を定数とし、θ1を変数としたとき、ＤＸ（θ1）＝Ａ1ｓｉｎ（θ1＋Ｂ1）の式で示される正弦波の信号である。また、駆動信号（第２の駆動信号）ＤＹは、Ａ2及びＢ2を定数とし、θ2を変数としたとき、ＤＹ（θ2）＝Ａ2ｓｉｎ（θ2＋Ｂ2）の式で示される正弦波の信号である。
【００４７】
また、変数θ1は、駆動信号ＤＸが、スキャナ１２ＡのトーションバーＴＸ、揺動枠ＳＸ、トーションバーＴＹ及び揺動板ＳＹの共振周波数に対応する周波数の正弦波となるように設定される。また、変数θ2は、駆動信号ＤＹが、スキャナ１２ＡのトーションバーＴＹ及び揺動板ＳＹの共振周波数に対応する周波数の正弦波となるように設定される。
【００４８】
従って、光反射膜２４（揺動板ＳＹ）は、駆動信号ＤＸによって揺動軸ＡＸを中心に共振し、かつ駆動信号ＤＹによって揺動軸ＡＹを中心に共振する。従って、スキャナ１２Ａの光反射膜２４に反射されたパルス光Ｌ１である走査光Ｌ２は、光反射膜２４の揺動角度位置に応じて出射方向（光軸方向）を変化させつつ走査対象領域Ｒ０に出射される。従って、例えば、走査対象領域Ｒ０の走査対象面Ｒ１を見たとき、走査光Ｌ２のスポット位置の軌跡ＴＲ（Ｌ２）は、リサージュ曲線を描くような軌跡とすることができる。
【００４９】
換言すれば、本実施例においては、スキャナ１２Ａ（光走査部１２）は、パルス光Ｌ１を反射させかつ互いに直交する第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹを中心に揺動する光反射面２４Ａを有し、リサージュ曲線に従った走査軌跡ＴＲに沿って走査対象領域Ｒ０を走査することが可能なように構成されている。
【００５０】
次に、図５Ａ及び図５Ｂを用いて、測距部１３が測距する有効走査面Ｒ２内の測距点ＭＰ、及び制御部１５によるパルス光Ｌ１の出射制御について説明する。図５Ａは、図４の破線で囲まれた有効走査面Ｒ２内の一部の領域Ｒ２１を拡大して示す図である。
【００５１】
まず、図５Ａを用いて、有効走査面Ｒ２内におけるスキャナ１２Ａが走査可能な走査軌道、すなわち走査光Ｌ２の軌跡ＴＲについて説明する。有効走査面Ｒ２内においては、１の走査周期内においてパルス光Ｌ１を出射し続けた場合の走査光Ｌ２の軌跡ＴＲは、第１の方向ＤＲ１に沿った複数の第１の軌跡線ＴＲ１からなる第１の軌跡線群Ｇ１と、第１の方向ＤＲ１とは異なる第２の方向ＤＲ２に沿った複数の第２の軌跡線ＴＲ２からなる第２の軌跡線群Ｇ２とからなる。
【００５２】
また、本実施例においては、光源駆動回路１１Ｂは、光源１２Ａに対し、所定の時間間隔でパルス光Ｌ１を出射するような駆動信号ＤＬを光源１２Ａに供給する。従って、例えば図５Ａに示すように、測距部１３が測距を行うことが可能なポイントである測距点ＭＰは、パルス光Ｌ１の走査軌跡ＴＲ上に点在する。なお、図５Ａにおいては、第１の軌跡線ＴＲ１を実線で示し、第２の軌跡線ＴＲ２を破線で示している。
【００５３】
また、本実施例においては、測距点ＭＰは、第１及び第２の軌跡線ＴＲ１及びＴＲ２が交差する測距点である交差測距点ＭＰ１と、第１及び第２の軌跡線ＴＲ１及びＴＲ２が交差しない測距点である非交差測距点ＭＰ２とに分類される。換言すれば、光走査部１２は、有効走査面Ｒ２上において交差する走査軌跡ＴＲをなぞるように、走査対象領域Ｒ０に向けて走査光Ｌ２を出射するように構成されている。
【００５４】
なお、第１の軌跡線ＴＲ１に沿った走査時に交差測距点ＭＰ１にパルス光Ｌ１を出射可能なタイミングと、第２の軌跡線ＴＲ２に沿った走査時に交差測距点ＭＰ１にパルス光Ｌ１を出射可能なタイミングとでは、スキャナ１２Ａの揺動角度位置が同一である。また、非交差測距点ＭＰ２は、第１の軌跡線ＴＲ１上の測距点ＭＰである。
【００５５】
なお、光走査部１２は、例えば、第１の軌跡線群Ｇ１の複数の第１の軌跡線ＴＲ１に沿って光走査を行う場合、第１の方向ＤＲ１における一方の方向ＤＲ１１（図の右下）に向かって光走査を行うか、又は他方の方向ＤＲ１２（図の左上）に向かって光走査を行う。
【００５６】
次に、図５Ｂは、制御部１５によるパルス光Ｌ１の出射制御の態様を示す制御テーブルを示す図である。本実施例においては、制御部１５は、光源部１１に対し、光走査部１２の走査周期内において、その一部のタイミングでパルス光Ｌ１を出射させ、他のタイミングでパルス光Ｌ１の出射を停止させる制御を行う。
【００５７】
より具体的には、まず、本実施例においては、光走査部１２のスキャナ駆動回路１２Ｂは、ＤＸ（θ1）＝Ａ1ｓｉｎ（θ1＋Ｂ1）の式で示される駆動信号（第１の駆動信号）ＤＸと、ＤＹ（θ2）＝Ａ2ｓｉｎ（θ2＋Ｂ2）の式で示される駆動信号（第２の駆動信号）ＤＹと、を生成する。スキャナ１２Ａの光反射膜２４（光反射面２４Ａ）は、駆動信号ＤＸによって揺動軸ＡＸを中心に揺動し、駆動信号ＤＹによって揺動軸ＡＹを中心に揺動するように構成されている。
【００５８】
この場合において、制御部１５は、ｍ及びｎを整数とし、駆動信号ＤＸ及びＤＹが（２ｍπ＋π／２）＜（θ1＋Ｂ1）＜（２ｍπ＋３π／２）でありかつ（２ｎπ＋３π／２）＜（θ2＋Ｂ2）＜（２（ｎ＋１）π＋π／２）の関係を満たす期間ＴＰ１、及び、（２ｍπ＋３π／２）＜（θ1＋Ｂ1）＜（２（ｍ＋１）π＋π／２）でありかつ（２ｍπ＋π／２）＜（θ2＋Ｂ2）＜（２ｍπ＋３π／２）の関係を満たす期間ＴＰ２においてのみ、パルス光Ｌ１を出射するように光源部１１を制御する。また、本実施例においては、制御部１５は、上記関係を満たす期間ＴＰ１及びＴＰ２以外の期間ではパルス光Ｌ１を出射しないように、光源部１１を制御する。
【００５９】
なお、期間ＴＰ１は、光走査部１２が第１の軌跡線ＴＲ１に沿って第１の方向ＤＲ１のうちの一方の方向ＤＲ１１に向かって光走査を行う期間に対応する。また、期間ＴＰ２は、光走査部１２が第１の軌跡線ＴＲ１に沿って第１の方向ＤＲ１のうちの他方の方向ＤＲ１２に向かって光走査を行う期間に対応する。一方、その他の期間ＴＰ３としては、光走査部１２が第２の軌跡線ＴＲ２に沿って光走査を行う期間に対応する。
【００６０】
換言すれば、本実施例においては、制御部１５は、第１の軌跡線ＴＲ１に沿って光走査部１２が走査を行う期間ＴＰ１及びＴＰ２ではパルス光Ｌ１を出射させ、第２の軌跡線ＴＲ２に沿って光走査を行う期間ＴＰ３ではパルス光Ｌ１の出射を停止させる。従って、図５Ａに示すように、光源部１１は、第１の軌跡線ＴＲ１に沿った走査期間ＴＰ１及びＴＰ２でのみパルス光Ｌ１を出射する。また、測距部１３は、第１の軌跡線ＴＲ１に沿った測距点ＭＰのみについての測距を行う。
【００６１】
より詳細には、走査対象領域Ｒ０に向けて出射される走査光Ｌ２によって走査対象面Ｒ１上に軌跡ＴＲを形成可能なタイミングのうち、有効走査面Ｒ２内の第１の軌跡線ＴＲ１上を走査するタイミング（走査期間ＴＰ１及びＴＰ２）にのみ、光源部１１がパルス光Ｌ１を出射するのである。
【００６２】
測距装置１０がこのような測距動作を行うことで、所定領域内（例えば測距対象領域Ｒ２内）におけるパルス光Ｌ１（走査光Ｌ２）の軌跡ＴＲのうち、互いに交差しない軌跡線（例えば第１の軌跡線ＴＲ１）上の測距点ＭＰにおいてのみ測距を行うことができる。これによって、全ての測距結果が有用な（所定周期内において必要な）データとなる。これに対し、例えば、軌跡ＴＲ上の全ての測距点ＭＰにおいて測距を行う場合、交差測距点ＭＰ１に対応する測距データの一部が重複し、重複した（冗長な）データとなる場合がある。換言すれば、交差する軌跡ＴＲを描くような走査方式を有し、対象領域Ｒ２内で効率的な測距動作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。
【００６３】
また、本実施例においては、走査光Ｌ２が第１の軌跡線ＴＲ１に向けてのみ出射されるため、測距点ＭＰの軌跡は、概ね一定の方向（第１の方向ＤＲ１）に沿ったものとなる。従って、複雑な走査軌跡を描くリサージュスキャンを用いながら、ラスタースキャンのような比較的単純な軌跡（走査態様）に従った測距結果を得ることができる。従って、測距装置１０が取得した測距結果（各測距点の測距情報）は、種々の用途（処理）に容易に利用されることができる。
【００６４】
図６Ａは、測距部１３の受光部１３Ａの模式的な平面図である。図６Ａは、対象物ＯＢからの反射光Ｌ３の光軸ＬＡに沿った方向から受光部１３Ａを見たときの受光部１３Ａの受光面ＲＳを示す図である。
【００６５】
本実施例においては、受光部１３Ａは、基板１３Ｓ及び基板１３Ｓ上に形成された光電変換層１３Ｒを含む光検出素子ＲＥを有する。例えば、光検出素子ＲＥは、半導体層を光電変換層１３Ｒとして有する半導体素子である。例えば、光検出素子ＲＥの光電変換層１３Ｒは、受光面ＲＳとして機能する上面を有し、当該受光面ＲＳに反射光Ｌ３が入射されることで、反射光Ｌ３に応じた光電変換を行う（電気信号を生成する）。
【００６６】
本実施例においては、受光部１３Ａの受光面ＲＳは、第１の軌跡線ＴＲ１が延びる方向である第１の方向ＤＲ１に沿った方向を長辺方向とする矩形の形状を有する。具体的には、受光面ＲＳは、長方形の形状を有し、その中心ＣＰが設計上の反射光Ｌ３の光路上に配置されている。また、受光面ＲＳの長辺は第１の軌跡線ＴＲ１に沿った第１の方向ＤＲ１に対応する方向に沿って配置されている。
【００６７】
例えば、図６Ａに示すように、受光面ＲＳの長辺方向の長さは、設計上の反射光Ｌ３のスポット径の数倍に設定されている。また、受光面ＲＳの短辺方向の長さは、設計上の反射光Ｌ３のスポット径程度に設定されている。
【００６８】
本実施例においては、受光部１３Ａは、第１の軌跡線ＴＲ１に沿った方向を長辺方向とする矩形の受光面ＲＳを有する。これによって、受光部１３Ａは、反射光Ｌ３の受光感度の低下を抑制しつつ正確に反射光Ｌ３を受光（検出）することができる。
【００６９】
具体的には、一般的に、外部環境や動作時間などによってスキャナ１２Ａの揺動状態（共振状態）がわずかに変化し、これによって受光部１３Ａに入射する反射光Ｌ３の位置がわずかにズレる場合がある。また、走査対象領域Ｒ０内の状況及びその変化によっても、受光部１３Ａ上における反射光Ｌ３の入射位置はズレる場合がある。従って、受光面ＲＳは、最適な形状及びサイズで形成されていることが好ましい。
【００７０】
特に、本実施例においては、測距装置１０は、反射光Ｌ３がスキャナ１２Ａによって反射された後に受光部１３Ａに受光されるような光路構成を有する。この場合、走査光Ｌ２がスキャナ１２Ａから出射されてから対象物ＯＢに反射されて反射光Ｌ３としてスキャナ１２Ａに戻って来るまでの間に（すなわち走査光Ｌ２の往復時間の前後で）、スキャナ１２Ａの光反射面２４Ａの揺動状態がわずかに変化（進行）する。
【００７１】
従って、設計上の対象物ＯＢの位置及びこの位置までの走査光Ｌ２の往復時間を考慮して受光面ＲＳの中心ＣＰを配置した場合でも、反射光Ｌ３の受光面ＲＳ上の入射位置（スポット中心）は、実際の対象物ＯＢの位置に応じてズレることとなる。
【００７２】
これに対し、本実施例においては、上記したように、第１の軌跡線ＴＲ１に沿った測距点ＭＰでのみ測距を行う。従って、対象物ＯＢが比較的近距離に存在していた場合には受光面ＲＳの中心ＣＰから第１の方向ＤＲ１に沿った比較的近い位置で反射光Ｌ３が受光され、また対象物ＯＢが比較的遠距離に存在していた場合には中心ＣＰから第１の方向ＤＲ１に沿った比較的遠い位置で反射光Ｌ３が受光される。
【００７３】
また、測距点ＭＰ（光反射面２４Ａの揺動状態）が第１の方向ＤＲ１における一方の方向ＤＲ１１に向かって変化する場合と、他方の方向ＤＲ１２に向かって変化する場合との間で、その反射光Ｌ３の受光位置は、受光面ＲＳの中心ＣＰに対して対称的にズレることとなる。
【００７４】
従って、本実施例のように、受光部１３Ａの受光面ＲＳは、第１の方向ＤＲ１に対応する方向には反射光Ｌ３の受光位置が一定量ズレることを考慮した形状及びサイズを有することが好ましい。
【００７５】
一方、他の方向、例えば第１の方向ＤＲ１に垂直な方向については、反射光Ｌ３の受光位置は、比較的ズレにくいことが予想される。従って、受光面ＲＳは、例えば第１の方向ＤＲ１に垂直な方向については、比較的小さな形状及びサイズを有していても、確実に反射光Ｌ３を受光することができる。
【００７６】
従って、例えば略円形状のスポット形状で反射光Ｌ３が受光される場合、受光部１３Ａは、第１の方向ＤＲ１に対応する方向においては比較的大きく、他の方向においては比較的小さい受光面ＲＳを有していること、例えば第１の方向ＤＲ１に対応する方向に細長い形状を有することが好ましい。例えば、図６Ａに示すように、受光部１３Ａは、第１の方向ＤＲ１に沿った方向を長辺方向とする矩形の受光面ＲＳを有することが好ましい。これによって、確実に（高感度で）反射光Ｌ３を受光することができる。
【００７７】
図６Ｂは、実施例１の変形例に係る測距装置１０Ａにおける受光部１３Ａ１の模式的な平面図である。図６Ｂは、受光部１３Ａ１における図６Ａと同様の平面図である。測距装置１０Ａは、測距部１０における受光部１３Ａが受光部１３Ａ１に置換された構成を有する。
【００７８】
本変形例においては、受光部１３Ａ１は、第１の方向ＤＲ１に対応する方向を長軸方向とする長円形（楕円形）の受光面ＲＳ１を有する。本実施例においては、受光部１３Ａ１は、基板１３Ｓ及び基板１３Ｓ上に形成された光電変換層１３Ｒ１を含む光検出素子ＲＥ１を有する。光電変換層１３Ｒ１の上面は受光面ＲＳ１として機能し、この光電変換層１３Ｒ１の上面は第１の方向ＤＲ１を長軸方向（長さ方向）とする長円形を有する。
【００７９】
本変形例においては、受光部１３Ａ１が長円形の受光面ＲＳ１を有し、受光面ＲＳ１は、その長軸方向が走査光Ｌ２の軌跡ＴＲにおける第１の軌跡線ＴＲ１の第１の方向ＤＲ１に対応する方向に沿うように配置されている。このように、受光部１３Ａ１が長円形の受光面ＲＳ１を有する場合であっても、その長軸方向の配置を第１の方向ＤＲ１に対応するように配置することで、受光面ＲＳ１への反射光Ｌ３の位置ズレに対応しつつ正確に反射光Ｌ３を受光することができる。なお、上記した受光部１３Ａ及び１３Ａ１の構成は一例に過ぎない。
【００８０】
なお、本実施例においては、測距装置１０は、上記した第１の軌跡線ＴＲ１に沿った走査期間ＴＰ１及びＴＰ２ではパルス光Ｌ１を出射して測距を行い、他の第２の軌跡線ＴＲ２に沿った走査期間ＴＰ３ではパルス光Ｌ１の出射を停止して測距を行わないように構成されている。しかし、パルス光Ｌ１の出射切替態様及びこれによる測距動作の切替態様はこれに限定されない。
【００８１】
例えば、測距装置１０の制御部１５は、第１の軌跡ＴＲ１に沿った走査期間ＴＰ１及びＴＰ２ではパルス光Ｌ１の出射を停止し、第２の軌跡線ＴＲ２に沿った走査期間ＴＰ３ではパルス光Ｌ１を出射するように光源部１１を制御してもよい。
【００８２】
この場合、例えば、制御部１５は、上記した式で駆動信号ＤＸ及びＤＹが示される場合、ｍ及びｎを整数とし、駆動信号ＤＸ及びＤＹが（２ｍπ＋３π／２）＜（θ1＋Ｂ1）＜（２（ｍ＋１）π＋π／２）でありかつ（２ｎπ＋３π／２）＜（θ2＋Ｂ2）＜（２（ｎ＋１）π＋π／２）の関係を満たす期間（期間ＴＰ３１）、及び、（２ｍπ＋π／２）＜（θ1＋Ｂ1）＜（２ｍπ＋３π／２）でありかつ（２ｍπ＋π／２）＜（θ2＋Ｂ2）＜（２ｍπ＋３π／２）の関係を満たす期間（期間ＴＰ３２）以外の期間では、パルス光Ｌ１を出射しないように光源部１１を制御すればよい。
【００８３】
また、本実施例においては光走査部１２が有効走査面Ｒ２（仮想の面）にリサージュ曲を描くようにパルス光Ｌ１の出射方向（反射方向）を変化させることが可能な構成を有する場合について説明した。しかし、光走査部１２の走査態様はこれに限定されない。光走査部１２は、走査対象領域Ｒの一部の領域内に光源部１１からの距離が一定となるような仮想の被照射面を置いたとき、当該被照射面に描かれ得るパルス光Ｌ１の軌跡ＴＲが第１の方向ＤＲ１に沿った複数の軌跡線ＴＲ１と第１の軌跡線ＴＲ１に交差する第２の軌跡線ＴＲ２を含むような走査態様を有していればよい。
【００８４】
また、本実施例においては、光源部１１が制御部１５によって所定の期間ではパルス光Ｌ１の出射を停止するように構成されている場合について説明した。しかし、測距部１３が当該所定の期間では測距を行わないように構成されていてもよい。換言すれば、例えば、パルス光Ｌ１が出射されるか否かに関わらず、光走査部１２が第１の軌跡線ＴＲ１に沿って走査する期間ＴＰ１及びＴＰ２では測距を行い、他の期間では測距を行わない（受光しても計測は行わない）ように構成されていればよい。
【００８５】
すなわち、測距装置１０は、例えば、光走査部１２が第１の軌跡線ＴＲ１に沿って光走査を行う期間ＴＰ１では対象物ＯＢまでの距離を測定し、光走査部１２が第２の軌跡線ＴＲ２に沿って光走査を行う期間ＴＰ３では対象物ＯＢまでの距離を測定しないように構成されていればよい。
【００８６】
このように、本実施例においては、測距装置１０は、投射した光（走査光Ｌ２）が対象物ＯＢで反射した反射光Ｌ３を受光して、対象物ＯＢまでの距離を測定する測距装置であって、パルス光Ｌ１を出射する光源部１１と、パルス光Ｌ１が照射される所定の領域（走査対象領域Ｒ０）内の仮想の面（有効走査面Ｒ２又はその一部の領域Ｒ２１）に対して、パルス光Ｌ１による走査の軌跡ＴＲが第１の方向ＤＲ１に沿った複数の第１の軌跡線ＴＲ１及び第１の方向ＤＲ１とは異なる第２の方向ＤＲ２に沿ってかつ複数の第１の軌跡線ＴＲ１と交差する複数の第２の軌跡線ＴＲ２を含む走査態様が可能な光走査部１２と、を有する。
【００８７】
また、測距装置１０は、光走査部１２が当該複数の第１の軌跡線ＴＲ１に沿って光走査を行う期間（期間ＴＰ１及びＴＰ２）では対象物ＯＢまでの距離を測定し、光走査部１２が当該複数の第２の軌跡線ＴＲ２に沿って光走査を行う期間（期間ＴＰ３）では対象物ＯＢまでの距離を測定しないように構成されている。従って、交差する軌跡ＴＲを描くような走査態様を有し、対象領域Ｒ０内で効率的な測距動作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。
【００８８】
また、例えば光源部１１、光走査部１２、受光部１３Ａ及び制御部１５は、測距装置１０における光走査装置を構成する。当該光走査装置においては、スキャナ駆動回路１２Ｂは、スキャナ１２Ａ（光走査手段）を駆動して、パルス光Ｌ１の反射方向を連続的に変化させ、１の走査周期内において、パルス光Ｌ１の反射方向が第１の方向ＤＲ１に変化する第１の期間ＴＰ１及びＴＰ２並びに第１の方向ＤＲ１と交差する第２の方向ＤＲ２に変化する第２の期間ＴＰ３をそれぞれ複数有するようにスキャナ１２Ａを駆動する。
【００８９】
当該光走査装置においても、光源部１１が第１の期間ＴＰ１及びＴＰ２と第２の期間ＴＰ３とのいずれか一方においてはパルス光Ｌ１を出射しないことで、交差する軌跡ＴＲを描くような走査態様を有し、対象領域Ｒ０内で効率的な光走査を行うことが可能な光走査装置を提供することができる。
【実施例２】
【００９０】
図７Ａは、実施例２に係る測距装置２０の制御部１６のブロック図である。測距装置２０は、制御部１６の構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。制御部１６は、光走査部１２のスキャナ１２Ａの揺動状態（共振状態）を制御するスキャナ制御部１６Ａを有する。
【００９１】
スキャナ制御部１６Ａは、光走査部１２による走査周期（スキャナ１２Ａの揺動周期）を決定する走査周期決定部１６Ａ１と、スキャナ駆動回路１２Ｂが生成するスキャナ１２Ａの駆動信号ＤＸ及びＤＹの位相を制御する位相制御部１６Ａ２と、を有する。
【００９２】
また、制御部１６は、測距部１０の制御部１５と同様に、スキャナ１２Ａの実際の走査軌道を判定及び監視する実走査軌道判定部１５Ａと、スキャナ１２Ａの走査状態に基づいて光源部１１によるパルス光Ｌ１の出射制御を行う光源制御部１５Ｂを有する。
【００９３】
また、本実施例においては、制御部１６は、スキャナ制御部１６Ａによるスキャナ１２Ａの制御状態及び光源制御部１５Ｂによる光源部１１の制御状態に基づいて、測距部１３による測距動作を制御する測距制御部１６Ｂを有する。
【００９４】
測距制御部１６Ｂは、走査周期決定部１６Ａ１によって決定された光走査部１２の走査周期及び位相制御部１６Ａ２によって制御される駆動信号ＤＸ及びＤＹの位相制御条件に基づいて、測距部１３による測距周期を決定する測距周期決定部１６Ｂ１を有する。
【００９５】
測距周期決定部１６Ｂ１は、光走査部１２の走査周期に対する測距部１３の測距周期の割り当てを決定及び変更する。また、測距制御部１６Ｂは、測距周期決定部１６Ｂ１が決定した測距周期毎に、測距結果を統合した測距データを生成するように測距部１３を制御するデータ生成制御部１６Ｂ２を有する。
【００９６】
図７Ｂは、制御部１６による光走査部１２の駆動信号ＤＸ及びＤＹの位相制御例及び測距周期ＲＰの割り当て例を示す図である。本実施例においては、駆動信号ＤＸがＤＸ（θ1）＝Ａ1ｓｉｎ（θ1＋Ｂ1）の式で示され、駆動信号ＤＹがＤＹ（θ2）＝Ａ2ｓｉｎ（θ2＋Ｂ2）の式で示される場合について説明する。なお、図には、各走査周期中におけるパルス光Ｌ１（走査光Ｌ２）の軌跡ＴＲにおける第１の方向ＤＲ１に沿った第１の軌跡線ＴＲ１のみを示している。
【００９７】
まず、例えば、制御部１６の走査周期決定部１６Ａ１は、駆動信号ＤＹの振幅の変化周期又はその整数倍の期間を光走査部１２の走査周期として決定する。そして、制御部１６の位相制御部１６Ａ１は、上記した駆動信号ＤＸ及びＤＹの位相値Ｂ1及びＢ2を当該走査周期毎に変化させる。
【００９８】
具体的には、本実施例においては、位相制御部１６Ａ２は、駆動信号ＤＹの位相値Ｂ2を固定（ゼロに設定）した上で、当該走査周期毎に、駆動信号ＤＸの位相値Ｂ1を２つの値（例えば値＋α及び値−α、αは固定値）間で交互に切り替える。
【００９９】
これによって、例えば図７Ｂに示すように、第１の走査周期Ｆ１では、第１の軌跡線ＴＲ１（Ｆ１）の位置は、位相値Ｂ1が＋αの場合に対応する位置に設けられる。また、光源部１１は、制御部１６によって、第１の軌跡線ＴＲ１（Ｆ１）に沿った走査期間のみでパルス光Ｌ１を出射する。また、測距部１３は、制御部１６によって、第１の軌跡線ＴＲ１（Ｆ１）上における所定の測距点ＭＰ（Ｆ１）での距離情報を得る。
【０１００】
一方、第２の走査周期Ｆ２では、第１の軌跡線ＴＲ１（Ｆ２）の位置は、図７Ｂに示すように、位相値Ｂ1が−αの場合に対応する位置、すなわち第１の走査周期Ｆ１での第１の軌跡線ＴＲ１（Ｆ１）とは異なる位置に設けられる。従って、第１の軌跡線ＴＲ１（Ｆ２）上の測距点ＭＰ（Ｆ２）は、第１の走査周期Ｆ１における測距点ＭＰ（Ｆ１）とは異なる点に設けられる。測距部１３はこの測距点ＭＰ（Ｆ２）での距離情報を得る。その結果、第１の走査周期Ｆ１及び第２の走査周期Ｆ２の両方において、第１の方向ＤＲ１に沿った第１の軌跡線ＴＲ１上の測距点ＭＰの測距情報を得ることができる。
【０１０１】
また、本実施例においては、測距制御部１６Ｂの測距周期決定部１６Ｂ１は、第１及び第２の走査周期Ｆ１及びＦ２の全体を１つの測距周期ＲＰとして決定する。そして、データ生成制御部１６Ｂ２は、第１の走査周期Ｆ１の開始から第２の走査周期Ｆ２の終了までの全ての測距結果（距離データ）を１つの測距データとして生成するように、測距部１３を制御する。
【０１０２】
このように、本実施例においては、実施例１と同様に互いに交差する走査軌跡ＴＲの一方の軌跡線（例えば第１の軌跡線ＴＲ１）に沿った走査期間（例えば期間ＴＰ１及びＴＰ２）での測距を行う。さらに、本実施例においては、駆動信号ＤＸ及びＤＹの位相を周期的に切り替えることで、第１の軌跡線ＴＲ１の位置（スキャナ１２Ａにおける光反射面２４Ａの揺動角度位置）を周期的にオフセットする。
【０１０３】
換言すれば、制御部１６は、測距部１３による測距周期ＲＰ内における光走査部１２の走査期間を複数の走査周期Ｆ１及びＦ２に分け、当該走査周期Ｆ１及びＦ２毎に駆動信号ＤＸ及びＤＹの位相を切替える。従って、１つの測距周期ＲＰ内おける測距可能なポイントである測距点ＭＰの個数が増加し、これによって多くの測距点ＭＰで測距を行うことで、高分解能な測距情報を得ることができる。
【０１０４】
なお、駆動信号ＤＸ及びＤＹの位相値Ｂ1及びＢ2は、図７Ｂに示すように、第１の方向ＤＲ１に垂直な方向において、第２の走査周期Ｆ２における第１の軌跡線ＴＲ１（Ｆ２）の位置が第１の走査周期Ｆ１における第１の軌跡線ＴＲ１（Ｆ２）の中間に配されるように、設定されていることが好ましい。これによって、１つの測距周期ＲＰ内で、全ての第１の軌跡線ＴＲ１（Ｆ１）及びＴＲ１（Ｆ２）が互いに等間隔で配置される。
【０１０５】
このように位相制御を行うことで、第１の走査周期Ｆ１の第１の軌跡線ＴＲ１（Ｆ１）の各々から最も離れた位置に第２の走査周期Ｆ２の第１の軌跡線ＴＲ１（Ｆ２）が配置されることとなる。従って、第１の走査周期Ｆ１で測距しなかった点（領域）を均等に網羅するように、測距を行うことができる。従って、測距情報の少なくなり得るポイント、例えば第２の軌跡線ＴＲ２のみに沿った測距点ＭＰが集中する領域での測距情報を失うことを効率的に抑制し、かつ高分解能な測距情報を得ることができる。
【０１０６】
なお、走査周期の決定条件（１つの測距周期ＲＰ内の走査周期の個数）、及び切り替える位相の条件については、上記に限定されない。例えば、１つの測距周期ＲＰが３つ以上の走査周期に分けられていてもよい。また、駆動信号ＤＸ及びＤＹの位相は、３つ以上の段階で切替られていてもよい。
【０１０７】
上記したように、本実施例においては、制御部１６は、１つの測距周期ＲＰ内における光走査部１２の走査期間を複数の走査周期Ｆ１及びＦ２に分け、当該複数の走査周期Ｆ１及びＦ２毎に光走査部１２に印加される駆動信号ＤＸ及びＤＹの位相を切り替えるように光走査部１２を制御する。従って、交差する軌跡ＴＲを描くような走査態様を有し、対象領域Ｒ０内で効率的な測距動作を行うことが可能な測距装置２０を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０、１０Ａ、２０  測距装置
１１  光源部
１２  光走査部
１３  測距部
１３Ａ、１３Ａ１  受光部
１５、１６  制御部
【図１】
2019074329.tif 000003
【図２Ａ】
2019074329.tif 000004
【図２Ｂ】
2019074329.tif 000005
【図３Ａ】
2019074329.tif 000006
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【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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