JP2020076718A - 距離測定装置及び移動体 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の実施形態では、ライダ(LiDAR;Light Detection and Ranging)装置を、距離測定装置の一例として説明する。
図1は、本実施形態に係るライダ装置100の構成の一例を説明する図である。ライダ装置100は、光源からの光を投光する投光部1と、物体40からの反射光を受光する受光部2と、受光部2からの出力信号を時間積算する積算器25と、投光部1の制御および反射信号に基づく距離測定を行う制御回路3とを有する。図1では、受光部2の出力は積算器25の入力に接続され、時間積算された反射信号が制御回路3に入力されているが、積算器25は制御回路3に含まれていてもよい。
次に、集光レンズ22と受光素子21との間の光路に配置した可動ミラー30の機能について、図2を参照して説明する。ここで、可動ミラー30は「可変偏向部」の一例である。
次に、集光レンズ22の構成について説明する。図5は、本実施形態に係る集光レンズ22の構成の一例を説明する図である。(a)は画角が−50度の入射光の結像を示す図であり、(b)は画角が0度の入射光の結像を示す図であり、(c)は画角が+50度の入射光の結像を示す図である。尚、Z方向は集光レンズ22の光軸に沿った方向を示している。
次に、本実施形態に係る投光部1は、図1で説明したように、光スキャナ14により光源11から出力されるレーザ光を、所定の検出領域に向けて、X方向に走査し、Z方向には光源の広がりを利用する1軸走査方式を採用している。このように走査されるレーザ光は、「走査光」の一例である。
投光部1は、半導体レーザから射出されたレーザ光を光スキャナ14で1軸走査する。走査されたレーザ光の物体からの反射光が、受光部2の集光レンズ22に入射する画角に対応させて、可動ミラー30の回動が同期制御される。
フラッシュ方式では、投光部1は、半導体レーザから射出されたレーザ光を、拡散光学系や拡大光学系等により拡大して物体に照射する。ここで、このフラッシュ方式による投光部1は、「同時に光を投光する投光部」の一例である。
投光部1は、半導体レーザから射出されたレーザ光を光スキャナ14で1軸走査する。走査されたレーザ光の物体からの反射光が、受光部2の集光レンズ22に入射する画角に対応させて、2つの可動ミラー30のそれぞれの回動が同期制御される。
投光部1は、半導体レーザから射出されたレーザ光を2軸の光スキャナ14で2軸走査する。走査されたレーザ光の物体からの反射光が、受光部2の集光レンズ22に入射する画角に対応させて、2つの可動ミラー30の回動が同期制御される。
投光部1は、半導体レーザから射出されたレーザ光を、拡散光学系や拡大光学系等で拡げて検出物体に照射する。上記3.と同様に受光部2の可動ミラー30の走査速度によって、距離画像の取得速度が決定される。
次に、比較例に係る同軸ライダ装置と、本実施形態に係るライダ装置との比較について説明する。ここで、同軸ライダ装置とは、投光部の備える投光光学系の光軸と、受光部の備える集光光学系の光軸を一致させたライダ装置である。
次に、第2の実施形態に係る移動体を、図6を参照して説明する。尚、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する。
2 受光部
3 制御回路
11 光源
13 カップリングレンズ
14 光スキャナ
16 光源駆動回路
17 光スキャナ駆動回路
21 受光素子
21a 光学フィルタ
22 集光レンズ
221 第1レンズ
222 第2レンズ
22a 円弧
23 増幅器
25 積算器
30 可動ミラー
303 支持基板
304 可動部
305 反射面
306 蛇行梁部
307a 第1圧電部材
307b 第2圧電部材
40 物体
100 ライダ装置(距離測定装置の一例)
501 車両(移動体の一例)
502 運転者
D 回動軸
Claims (15)
- 被測定物との距離を測定する距離測定装置であって、
受光素子と、
前記受光素子に光を集光させる集光光学系と、
前記受光素子と前記集光光学系との間の光路上に配置される光偏向素子と、を有し、
前記集光光学系は像面湾曲収差を有し、
前記受光素子は前記光偏向素子により偏向された光を受光する
距離測定装置。 - 像面湾曲収差はアンダーである
請求項1に記載の距離測定装置。 - 可変偏向部は、前記集光光学系による像面湾曲の湾曲中心で、前記集光される光を角度可変に偏向させる
請求項1、又は2に記載の距離測定装置。 - 前記可変偏向部は、反射面を回動させる可動反射部を含む
請求項1乃至3の何れか1項に記載の距離測定装置。 - 前記受光素子は、前記集光光学系の光軸と直交する方向に、前記受光素子の受光面が前記光軸と平行になるように配置され、
前記可変偏向部は、前記受光面の面中心に直交する軸と、前記集光光学系の光軸とが交わる点を含む軸を回動軸に前記反射面を回動させる
請求項4に記載の距離測定装置。 - 前記反射面は、プリズムに含まれる面である
請求項4、又は5に記載の距離測定装置。 - 前記可動反射部は、
第1軸を前記反射面の回動軸とする第1可動反射部と、
前記第1軸とは異なる第2軸を前記反射面の回動軸とする第2可動反射部と、を有する
請求項4、又は5に記載の距離測定装置。 - 前記可変偏向部は、前記湾曲中心が含まれる軸を回動軸にした前記反射面の回動により、前記結像光を偏向させる
請求項3乃至7の何れか1項に記載の距離測定装置。 - 前記可変偏向部は、複数の反射面が含まれる多面体を回転させる回転多面鏡である
請求項1乃至3の何れか1項に記載の距離測定装置。 - 前記可変偏向部は、音響光学素子である
請求項1乃至3の何れか1項に記載の距離測定装置。 - 検出領域内にある前記物体に、同時に光を投光する投光部を有する
請求項1乃至10の何れか1項に記載の距離測定装置。 - 光源からの光を、前記集光光学系の光軸に交差する平面内で、交差する2方向に走査し、検出領域内にある前記物体に、走査光を投光する投光部を有する
請求項1乃至10の何れか1項に記載の距離測定装置。 - 前記集光光学系と前記投光部は、前記集光光学系の光軸と交差する平面内の異なる位置に配置されている
請求項11、又は12に記載の距離測定装置。 - 前記集光光学系は、
負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズの2枚のレンズにより構成されている
請求項1乃至13の何れか1項に記載の距離測定装置。 - 請求項1乃至14の何れか1項に記載の距離測定装置を有する
移動体。
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