JP2022143489A - 電磁波検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の検出器が共用する光学系にそれぞれの検出器に適した光学特性を設ける。【解決手段】電磁波検出装置10は第1の検出部13と第2の検出部14と第1の絞り15と第2の絞り16と制御部18とを有する。第1の検出部13は入射部12から入射する反射波を検出する。第2の検出部14は入射部12から入射する電磁波を検出する。第2の絞り16は第2の領域及び第3の領域を有する。第2の領域は第1の領域よりも小さい。第3の領域は第2の領域の周囲に位置する。第3の領域は第2の検出部14に進行する電磁波を透過させない。制御部18は第1の検出部13による電磁波の検出に基づき空間に関する第1の空間情報を取得する。制御部18は第2の検出部14による電磁波の検出に基づき空間に関する第2の空間情報を取得する。【選択図】図1
Description
本発明は、電磁波検出装置に関するものである。
近年、電磁波を検出する複数の検出器による検出結果から周囲に関する情報を得る装置が開発されている。例えば、画像中の物体の位置を、対象に照射する電磁波の反射波を用いて測定する装置が知られている。(特許文献1参照)。
複数の検出器に電磁波を導く光学系を共有化した構成において、明るさ等の光学系に対する特性がそれぞれの検出器に適するように設計及び製造することは難しかった。
従って、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、複数の検出器が共用する光学系に、それぞれの検出器に適した光学特性を備わせることにある。
上述した諸課題を解決すべく、第1の観点による電磁波検出装置は、
電磁波を空間へ放射する照射部と、
前記照射部が放射した電磁波が対象で反射した反射波を含む電磁波が入射する入射部と、
前記入射部から入射する反射波を検出する第1の検出部と、
前記入射部から入射する電磁波を検出する第2の検出部と、
前記第1の検出部及び前記第2の検出部へ進行する電磁波を通過させる第1の領域を有する第1の絞りと、
前記第1の検出部及び前記第2の検出部へ進行する電磁波を通過させ且つ前記第1の領域よりも小さい第2の領域と、該第2の領域の周囲に前記第2の検出部へ進行する電磁波を透過させない第3の領域とを有する第2の絞りと、
前記第1の絞り及び前記第2の絞りを通過した電磁波のうち、前記反射波を含む第1の部分を前記第1の検出部へ導き、該第1の部分を除く第2の部分を前記第2の検出部へ導く光学系と、
前記第1の検出部による電磁波の検出に基づき前記空間に関する第1の空間情報を取得し、前記第2の検出部による電磁波の検出部に基づき前記空間に関する第2の空間情報を取得する制御部と、を備え、
前記第1の空間情報の解像度は、前記第2の空間情報の解像度より低い。
電磁波を空間へ放射する照射部と、
前記照射部が放射した電磁波が対象で反射した反射波を含む電磁波が入射する入射部と、
前記入射部から入射する反射波を検出する第1の検出部と、
前記入射部から入射する電磁波を検出する第2の検出部と、
前記第1の検出部及び前記第2の検出部へ進行する電磁波を通過させる第1の領域を有する第1の絞りと、
前記第1の検出部及び前記第2の検出部へ進行する電磁波を通過させ且つ前記第1の領域よりも小さい第2の領域と、該第2の領域の周囲に前記第2の検出部へ進行する電磁波を透過させない第3の領域とを有する第2の絞りと、
前記第1の絞り及び前記第2の絞りを通過した電磁波のうち、前記反射波を含む第1の部分を前記第1の検出部へ導き、該第1の部分を除く第2の部分を前記第2の検出部へ導く光学系と、
前記第1の検出部による電磁波の検出に基づき前記空間に関する第1の空間情報を取得し、前記第2の検出部による電磁波の検出部に基づき前記空間に関する第2の空間情報を取得する制御部と、を備え、
前記第1の空間情報の解像度は、前記第2の空間情報の解像度より低い。
上述したように本開示の解決手段を装置、及びシステムとして説明してきたが、本開示は、これらを含む態様としても実現し得るものであり、また、これらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
上記のように構成された本開示係る電磁波検出装によれば、複数の検出器が共用する光学系に、それぞれの検出器に適した光学特性が備わる。
以下、本開示を適用した電磁波検出装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に示すように、本開示の一実施形態に係る電磁波検出装置10は、照射部11、入射部12、第1の検出部13、第2の検出部14、第1の絞り15、第2の絞り16、光学系17、及び制御部18を含んで構成される。
以後の図において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号又は通信される情報の流れを示す。破線が示す通信は有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。また、各機能ブロックから突出する実線は、ビーム状の電磁波を示す。
照射部11は、電磁波を空間へ放射する。照射部11は、空間内の複数の異なる方向に電磁波を放射することにより、空間内の対象obに照射される電磁波の照射位置を変更してよい。照射部11は、放射する電磁波により対象obを走査してよい。本実施形態において、照射部11は、後述する第1の検出部13と協同して、走査型の測距センサを構成してよい。照射部11は、一次元方向又は二次元方向に対象obを走査してよい。本実施形態においては、照射部11は、二次元方向に対象obを走査する。
照射部11は、電磁波の放射領域の少なくとも一部が、電磁波検出装置10における電磁波の検出範囲に含まれるように、構成されている。更に具体的には、照射部11は、放射された電磁波の照射領域の少なくとも一部が、第1の検出部13における検出範囲に含まれるように、構成されている。したがって、放射される電磁波の対象obにおける反射波の少なくとも一部は、第1の検出部13により検出され得る。
照射部11は、具体的には、光源部19及び反射部20を含んでよい。
光源部19は、赤外線、可視光線、紫外線、及び電波の少なくともいずれかを放射してよい。本実施形態において、光源部19は、赤外線を放射する。光源部19は、幅の細い、例えば0.5°のビーム状の電磁波を放射してよい。また、光源部19は電磁波をパルス状に放射してよい。光源部19は、後述する制御部18の制御に基づいて、電磁波の放射及び停止を切替えてよい。光源部19は、例えば、LD(Laser Diode)及びLED(Light Emitting Diode)等を含む。
反射部20は、光源部19から放射された電磁波を、向きを変えながら反射することにより、光源部19が放射する電磁波を空間内の複数の異なる方向に放射させてよい。反射部20は、後述する制御部18の制御に基づいて、電磁波を反射する向きを変えてよい。反射部20は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー、ポリゴンミラー、及びガルバノミラー等を含む。
照射部11は、入射部12を介さずに、電磁波を空間内に放射してよい。又は、照射部11は、例えば、入射部12の像側にミラー等を設けて、入射部12を介して電磁波を空間内に放射してもよい。
入射部12には、空間からの電磁波が入射する。空間からの電磁波は、照射部11が放射した電磁波が空間内の対象obで反射した反射波を含み得る。入射部12は、例えば、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含み、被写体となる対象obの像を結像させてよい。
第1の検出部13は、入射部12から入射する反射波、言換えると、入射部12に入射した電磁波に含まれる、照射部11が放射した電磁波の空間内の対象obで反射した反射波を検出する。第1の検出部13は、赤外線、可視光線、紫外線、及び電波の少なくともいずれかの電磁波を検出してよい。第1の検出部13は、照射部11が放射する電磁波と同じ帯域の電磁波を検出してよい。第1の検出部13は、物体からの反射波を検出したことを示す検出情報を信号として制御部18に送信してよい。
第1の検出部13は、更に具体的には、測距センサを構成する素子を含む。例えば、第1の検出部13は、APD(Avalanche PhotoDiode)、PD(PhotoDiode)及び測距イメージセンサ等の単一の素子を含む。また、第1の検出部13は、APDアレイ、PDアレイ、測距イメージングアレイ、及び測距イメージセンサ等の素子アレイを含むものであってもよい。
第1の検出部13には、後述するように、光学系17を介して、反射波が入射する。第1の検出部13は、入射部12から所定の位置をおいて離れた対象obの像の、光学系17を介した入射部12による結像位置近傍に設けられてよい。又は、第1の検出部13は、後述するように、入射部12を経由して進行する電磁波の経路に設けられるレンズ、ミラー等の結像素子の結像位置近傍に設けられてよい。
第2の検出部14は、入射部12から入射する電磁波を検出する。第2の検出部14には、後述するように、光学系17を介して、電磁波が入射する。第2の検出部14は、入射部12から所定の位置をおいて離れた対象obの像の、光学系17を介した入射部12による結像位置近傍又は結像位置に設けられてよい。
第2の検出部14は、素子アレイを含んでよい。例えば、第2の検出部14は、イメージセンサ又はイメージングアレイ等の撮像素子を含み、検出面において結像した電磁波による像を撮像して、撮像した対象obに相当する画像情報を生成してよい。第2の検出部14は、更に具体的には、可視光の像を撮像してよい。第2の検出部14は、生成した画像情報を信号として制御部18に送信してよい。
第2の検出部14は、赤外線、紫外線、及び電波の像等、可視光以外の像を撮像してもよい。第2の検出部14は、測距センサを含んでいてもよい。第2の検出部14が測距センサを含む構成において、電磁波検出装置10は、第2の検出部14により画像状の距離情報を取得し得る。また、第2の検出部14は、サーモセンサ等を含んでいてもよい。第2の検出部14がサーモセンサを含む構成において、電磁波検出装置10は、第2の検出部14により画像状の温度情報を取得し得る。
第1の絞り15は、第1の検出部13及び第2の検出部14へ進行する電磁波を通過させる第1の領域を有する。第1の絞り15は、第1の領域外において第1の検出部13及び第2の検出部14への電磁波の進行を妨げることにより、通過する電磁波の量を調節してよい。
第1の絞り15における第1の領域の形状は、例えば、円形、楕円形、角丸四角形等の任意の形状であってよい。図2に示すように、第1の領域a1は、入射部12に対する照射部11の配置方向に対して交差する方向に長径であってよい。さらに具体的には、第1の領域a1は、当該配置方向に対して直交する方向に長径であってよい。
第1の絞り15の第1の領域a1は、例えば、可視光及び照射部11が放射する電磁波が物体で反射した反射波等のように、第1の検出部13及び第2の検出部14へ進行する電磁波を透過可能な波長フィルタであってよい。又は、第1の絞り15は、開口量が可変、言換えると、第1の絞り15の第1の領域a1の大きさが可変な可変絞りであってよい。第1の絞り15が可変絞りである構成において、第1の絞り15は、後述する制御部18の制御に基づいて、開口量を調整してよい。第1の絞り15における第1の領域a1以外の領域a4は、電磁波を通過させない領域であってよい。第1の領域a1を通過する電磁波以外の電磁波は、第1の絞り15によって遮断されてよい。
第1の絞り15は、入射部12に入射する電磁波が進行する経路上の任意の位置に配置されてよい。例えば、第1の絞り15は、入射部12より物体側、入射部12が複数の光学素子により構成される構成においては入射部12内、又は入射部12より像側に配置されてよい。第1の絞り15は、第1の領域a1の形状によらず、第1の領域a1の重心が入射部12の光軸に一致するように、配置されてよい。
図3に示すように、第2の絞り16は、第2の領域a2及び第2の領域a2の周囲に第3の領域a3を有する。
第2の領域a2は、第1の検出部13及び第2の検出部14へ進行する電磁波を通過させる。第2の領域a2は、第1の領域a1より小さい。より具体的には、第1の絞り15が楕円形又は長方形等の長径と短径を有する形状において、第1の領域a1の短径は第2の領域a2の経以上の長さであってよい。第2の絞り16における第2の領域a2の形状は、例えば、円形、楕円形、角丸四角形等の任意の形状であってよい。
第3の領域a3は、第2の検出部14へ進行する電磁波を通過させない。第3の領域a3は、第1の検出部13へ進行する電磁波を通過させてよい。第3の領域a3は、例えば、可視光帯域の電磁波を通過させず、照射部11が放射する赤外帯域の電磁波が物体で反射した反射波を通過させる。第3の領域a3の面積は第1の領域a1の面積よりも大きくてよい。
第2の絞り16は、第3の領域a3において第2の検出部14への電磁波の進行を妨げることにより、通過する電磁波の量を調節してよい。
第2の絞り16の第2の領域a2は、例えば、可視光及び照射部11が放射する電磁波が物体で反射した反射波等のように、第1の検出部13及び第2の検出部14へ進行する電磁波を透過可能な波長フィルタであってよい。第2の絞り16の第3の領域a3は、例えば、可視光等のように第2の検出部14へ進行する電磁波の透過を遮断し、例えば、照射部11が放射する電磁波が物体で反射した反射波等のように第1の検出部13へ進行する、例えば赤外帯域の電磁波を透過可能な波長フィルタであってよい。
第2の絞り16は、入射部12に入射する電磁波が進行する経路上の任意の位置に配置されてよい。例えば、第2の絞り16は、入射部12より物体側、入射部12が複数の光学素子により構成される構成においては入射部12内、又は入射部12より像側に配置されてよい。本実施形態において、第2の絞り16は、入射部12よりも物体側に配置される。第2の絞り16は、第2の領域a2の形状によらず、第2の領域a2及び第3の領域a3の重心が光軸中心と一致するように、配置されてよい。
図1に示すように、光学系17は、第1の絞り15及び第2の絞り16を通過した電磁波のうち、第1の部分を第1の検出部13に導く。第1の部分は、少なくとも反射波を含む成分である。光学系17は、第1の絞り15及び第2の絞り16を通過した電磁波のうち、第2の部分を第2の検出部14に導く。第2の部分は、第1の絞り15及び第2の絞り16を通過した電磁波のうち、第1の部分を除く部分である。例えば、第1の部分は赤外帯域の電磁波であってよく、第2の部分は可視光帯域の電磁波であってよい。
光学系17は、第1の部分を第1の検出部13に導き且つ第2の部分を第2の検出部14に導く分離部21を有してよい。分離部21は、入射部12を通過した電磁波が進行する経路上に設けられてよい。
なお、分離部21は、入射部12と、入射部12から所定の位置をおいて離れた対象obの像の、入射部12による結像位置である一次結像位置との間に設けられてよい。分離部21は、入射する電磁波を第1の方向d1及び第2の方向d2に進行するように分離してよい。
分離部21に対して第1の方向d1に、第1の検出部13が設けられてよい。又は、分離部21に対して第1の方向d1に、後述するように、第1の検出部13に電磁波を進行させ得る切替部22が設けられてよい。分離部21に対して第2の方向d2に、第2の検出部14が設けられてよい。
本実施形態においてより具体的には、分離部21は、入射する電磁波の第1の部分を第1の方向d1に透過し、第2の部分を第2の方向d2に反射する。分離部21は、入射する電磁波の第1の部分を第1の方向d1に透過し、電磁波の第2の部分を第2の方向d2に透過してもよい。また、分離部21は、入射する電磁波の一部を第1の方向d1に屈折させ、電磁波の別の一部を第2の方向d2に屈折させてもよい。分離部21は、例えば、ハーフミラー、ビームスプリッタ、ダイクロイックミラー、コールドミラー、ホットミラー、メタサーフェス、偏向素子、及びプリズム等である。本実施形態において、分離部21は、2つのプリズムの間に波長選択フィルタを挟持させることにより構成される。
光学系17は、更に切替部22を有してよい。切替部22は、上述のように、分離部21に対して第1の方向d1に設けられてよい。切替部22は、入射部12から所定の位置をおいて離れた対象obの像の、分離部21から第1の方向d1における入射部12による一次結像位置又は当該一次結像位置近傍に、設けられてよい。
切替部22は、入射部12及び分離部21を通過した電磁波の第1の部分が入射する作用面asを有してよい。作用面asは、2次元状に沿って並ぶ複数の切替素子seによって構成されてよい。作用面asは、後述する第1の状態及び第2の状態の少なくともいずれかにおいて、電磁波に、例えば、反射又は透過等の作用を生じさせる面である。
切替部22は、作用面asに入射する電磁波を、第3の方向d3に進行させる第1の状態と、第4の方向d4に進行させる第2の状態とに、切替素子se毎に切替可能であってよい。切替部22は、更に具体的には、切替素子se毎に電磁波を反射する反射面を含んでよい。切替部22は、切替素子se毎の反射面の向きを変更することにより、第1の状態及び第2の状態を切替素子se毎に切替えてよい。
切替部22に対して第3の方向d3に進行する電磁波の経路上に、第1の検出部13が設けられてよい。具体的には、切替部22に対して第3の方向d3に、第1の検出部13が設けられてよい。又は、切替部22に対して第3の方向d3に位置する反射面による反射方向に、第1の検出部13が設けられてよい。例えば、切替部22において第3の方向d3に反射された電磁波は、上述の構成の分離部21を構成するプリズムの界面において、全反射し得る。このような構成において、第1の検出部13は、界面からの反射方向に設けられる。
上述のように第1の検出部13が配置されるので、切替素子seは、第1の状態において、電磁波の第1の部分を第1の検出部13へ進行させる。また、切替素子seは、第2の状態において、電磁波の第1の部分を第1の検出部13への進行を阻止し、進行させない。
切替部22は、例えば、DMD(Digital Micro mirror Device:デジタルマイクロミラーデバイス)を含んでよい。DMDは、作用面asを構成する微小な反射面を駆動することにより、切替素子se毎に当該反射面を作用面asに対して+12°及び12°のいずれかの傾斜状態に切替可能である。作用面asは、DMDにおける微小な反射面を載置する基板の板面に平行であってよい。
切替部22は、後述する制御部18の制御に基づいて、第1の状態及び第2の状態を、切替素子se毎に切替えてよい。例えば、図4に示すように、切替部22は、同時に、一部の切替素子se1を第1の状態に切替えることにより当該切替素子se1に入射する電磁波を第3の方向d3に進行させ得、別の一部の切替素子se2を第2の状態に切替えることにより当該切替素子se2に入射する電磁波を第4の方向d4に進行させ得る。
第1の検出部13及び切替部22の間には、二次結像光学系23が設けられてよい。二次結像光学系19は、例えば、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含んでよい。二次結像光学系23は、切替部22において進行方向を切替えられた電磁波としての対象obの像を結像させてよい。
なお、第1の検出部13は、上述した測距センサを構成する単一の素子である構成において、電磁波を検出できればよく、検出面において物体の像が結像される必要はない。それゆえ、第1の検出部13は、二次結像光学系23による結像位置である二次結像位置に設けられなくてもよい。すなわち、この構成において、第1の検出部13は、すべての画角からの電磁波が検出面上に入射可能な位置であれば、切替部22により第3の方向d3に進行した後に二次結像光学系23を経由して進行する電磁波の経路上のどこに配置されてもよい。
制御部18は、1以上のプロセッサ及びメモリを含む。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、及び特定の処理に特化した専用のプロセッサの少なくともいずれかを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けIC(ASIC;Application Specific Integrated Circuit)を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス(PLD;Programmable Logic Device)を含んでよい。PLDは、FPGA(Field-Programmable Gate Array)を含んでよい。制御部18は、1つ又は複数のプロセッサが協働するSoC(System-on-a-Chip)、及びSiP(System In a Package)の少なくともいずれかを含んでもよい。
制御部18は、第1の検出部13による電磁波の検出に基づき、照射部11が電磁波を放射した空間に関する第1の空間情報を取得する。また、制御部18は、第2の検出部14による電磁波の検出に基づき、当該空間に関する第2の空間情報を取得する。
第1の空間情報の解像度は、第2の空間情報の解像度より低い。ここで、解像度とは、第1の検出部13及び第2の検出部14が、照射部11が電磁波を放射した空間から取得する情報の密度を指す。より具体的には、例えば、第1の検出部13が取得する距離情報は、第2の検出部14が取得する画像情報のうち、互いに隣接する複数の画素に対応する領域毎の距離情報であってよい。第1の空間情報及び第2の空間情報は、例えば、画像情報、距離情報、及び温度情報等であってよい。本実施形態において、制御部18は、第1の検出部13が検出する検出情報に基づいて、照射部11の放射方向に位置する物体の測距を行うことにより距離情報を取得してよい。制御部18は、より具体的には、後述するように、ToF(Time-of-Flight)方式により、距離情報を生成してよい。また、本実施形態において、制御部18は、第2の検出部14が検出した電磁波を画像情報として取得する。また、本実施形態において、制御部18は、反射部20に電磁波を反射する向きを変えさせるために入力する駆動信号に基づいて放射方向を算出し得る。
図5に示すように、制御部18は、照射部11における光源部19に電磁波放射信号を入力することにより、光源部19にパルス状の電磁波を放射させてよい(“電磁波放射信号”欄参照)。光源部19は、入力された当該電磁波放射信号に基づいて電磁波を照射してよい(“照射部放射量”欄参照)。光源部19が放射し且つ反射部20が反射して任意の照射領域に照射された電磁波は、当該照射領域において反射する。制御部18は、当該照射領域からの反射波の、入射部12による切替部22における結像領域の中の少なくとも一部の切替素子seを第1の状態に切替え、他の切替素子seを第2の状態に切替えてよい。切替素子seの切替は、照射部11による電磁波の放射に先立って行われてよい。制御部18は、照射部11がパルス状の電磁波を放射する度に、反射部20による電磁波の次回の放射方向に応じた切替素子seを、第1の状態に切替えてよい。すなわち、制御部18は、次に照射部11から放射される電磁波の反射波の、切替部22における結像領域の中の少なくとも一部の切替素子seを第1の状態に切替え、他の切替素子seを第2の状態に切替えてよい。第1の検出部13は、当該照射領域において反射された電磁波を検出するとき(“電磁波検出量”欄参照)、前述のように、検出情報を制御部18に通知する。
制御部18は、時間計測LSI(Large Scale Integrated circuit)を有してよい。制御部18は、照射部11に電磁波を放射させた時期T1から、検出情報を取得(“検出情報取得”欄参照)した時期T2までの時間ΔTを計測してよい。制御部18は、当該時間ΔTに、光速を乗算し、且つ2で除算することにより、照射位置までの距離を算出してよい。なお、制御部18は、上述のように、反射部20に出力する駆動信号に基づいて、照射位置を算出してよい。制御部18は、放射方向を変えながら、放射方向に対応する各照射位置までの距離を算出することにより、画像状の距離情報を作成してよい。
電磁波検出装置10は、上述のように、レーザ光を照射して、返ってくるまでの時間を直接測定するDirect ToFにより距離情報を作成する構成であるが、このような構成に限られない。例えば、電磁波検出装置10は、電磁波を一定の周期で照射し、照射された電磁波と返ってきた電磁波との位相差から、返ってくるまでの時間を間接的に測定するFlash ToFにより距離情報を作成してもよい。また、電磁波検出装置10は、他のToF方式、例えば、Phased ToFにより距離情報を作成してもよい。
制御部18は、第1の絞り15が可変絞りである構成においては、第1の絞り15の開口量を調整するように、第1の絞り15を制御してよい。第1の絞り15の開口量を調整することにより、第1の検出部13の被写界深度が適切に調整され得る。制御部18は、第1の検出部13により取得される第1の空間情報に求められる解像度に応じて、第1の絞り15の開口量を調整してよい。制御部18は、第1の空間情報に必要な解像度の入力を受付けてよい。制御部18は、開口量の調整に伴い、調整後の開口量に応じて、第1の状態に切替えられる切替素子seの数を変更するように、切替部22を制御してよい。より具体的には、制御部18は、開口量に応じて第1の状態に切替えられる切替素子seの数を増やすように、切替部22を制御してよい。このような構成において、制御部18は、第1の絞り15の開口量が大きくなるほど、第1の状態に切替えられる切替素子seの数を増やしてよい。同様に、制御部18は、第1の絞り15の開口量が小さくなるほど、第1の状態に切替えられる切替素子seの数を減らしてよい。第1の状態に切替えられる切替素子seは、照射領域の一点に対応する切替素子seを中心とする一群の切替素子seであってよい。
図6に示すように、電磁波検出装置10は、移動体24に搭載されてよい。電磁波検出装置10は、例えば、移動体24の前方の電磁波を検出可能に設置されてよい。
移動体24は、例えば車両、船舶、航空機などを含んでよい。車両は、例えば、自動車、産業車両、鉄道車両、生活車両、滑走路を走行する固定翼機などを含んでよい。自動車は、例えば、乗用車、トラック、バス、二輪車、トロリーバスなどを含んでよい。産業車両は、例えば、農業、建設向けの産業車両などを含んでよい。産業車両は、例えば、フォークリフト、ゴルフカートなどを含んでよい。農業向けの産業車両は、例えば、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、芝刈り機などを含んでよい。建設向けの産業車両は、例えば、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、ロードローラなどを含んでよい。車両は、人力で走行するものを含んでよい。車両の分類は、上述した例に限られない。例えば、自動車は、道路を走行可能な産業車両を含んでよい。複数の分類に同じ車両が含まれてよい。船舶は、例えば、マリンジェット、ボート、タンカーを含んでよい。航空機は、例えば、固定翼機、回転翼機などを含んでよい。
電磁波検出装置10は、例えば、移動体24の内部に搭載され、ウインドシールドを介して移動体24の外部から入射する電磁波を検出してよい。電磁波検出装置10は、ルームミラーの前方又はダッシュボード上に配置されてよい。電磁波検出装置10は、移動体24のフロントバンパー、フェンダーグリル、サイドフェンダー、ライトモジュール及びボンネットのいずれかに固定されていてよい。
次に、本実施形態において制御部18が実行する、開口調整処理について、図7のフローチャートを用いて説明する。開口調整処理は、開口量の調整を決定する場合に開始する。開口量の調整は、ユーザ入力を検出する検出部への調整入力又は多様な情報に基づいて制御部18の判断に基づいて決定されてよい。
ステップS100において、制御部18は、調整を決定した開口量が、現在の開口量から増加するか減少するかを判別する。増加である場合、プロセスはステップS101に進む。低減である場合、プロセスはステップS102に進む。
ステップS101では、制御部18は、第1の状態に切替える切替素子seの数の増加を決定する。決定後、プロセスはステップS103に進む。
ステップS102では、制御部18は、第1の状態に切替える切替素子seの数の低減を決定する。決定後、プロセスはステップS103に進む。
ステップS103では、制御部18は、調整を決定した開口量となるように第1の絞り15を制御し、ステップS101又はステップS102において決定した数で切替素子seを第1の状態に切替える制御を開始する。第1の絞り15及び切替部22の制御後に、開口調整処理は終了する。
以上のような構成の本実施形態の電磁波検出装置10は、第1の検出部13及び第2の検出部14へ進行する電磁波を通過させる第1の領域a1を有する第1の絞り15と、第1の検出部13及び第2の検出部14へ進行する電磁波を通過させ且つ第1の領域a1よりも小さい第2の領域a2及び当該第2の領域a2の周囲に第2の検出部14へ進行する電磁波を透過させない第3の領域a3とを有する第2の絞り16と、第1の検出部13による電磁波の検出に基づき空間に関する第1の空間情報を取得し、第2の検出部14による電磁波の検出部に基づき空間に関する第2の空間情報を取得する制御部18とを備え、第1の空間情報の解像度は、第2の空間情報の解像度より低い。電磁波の像を結像させる光学系において、絞りを広げると光学系を通過する電磁波の量が増加する一方で被写界深度が浅くなる。このような事象に対して、上述の構成を有する電磁波検出装置10は、第1の検出部13に到達する電磁波の量を第2の絞り16より通過可能領域の広い第1の絞り15により調整し得る。したがって、電磁波検出装置10は、第2の絞り16により第2の検出部14に対する被写界深度を深化させながら、第1の検出部13に到達する電磁波の量を増加させ得る。この結果、電磁波検出装置10は、第1の検出部13及び第2の検出部14のように複数の検出器が共有する入射部12に、それぞれの検出器に適した光学特性を備わせ得る。
また、本実施形態の電磁波検出装置10では、第1の絞り15の第1の領域a1は、照射部11と入射部12との配置方向に対して交差する方に長径である。上述のように、電磁波検出装置10において、対象obに放射する電磁波を放射する位置と、入射部12に入射する電磁波の位置が異なる構成において、第1の検出部13の検出結果の位置精度を向上させるためには、照射部11及び入射部12を近接させることが求められる。一方で、第1の領域a1には、電磁波を入射させるために、所定の大きさが必要である。第1の領域a1を、例えば、真円形又は正方形にすると、配置方向において、入射部12及び第1の絞り15との干渉を避けるために、照射部11及び入射部12の近接が困難となる。このような事象に対して、上述の構成を有する電磁波検出装置10は、第1の領域a1を照射部11と入射部12の配置方向において短径にしても、十分な量で電磁波を第1の検出部13に到達させるので、照射部11及び入射部12を近接させ得る。したがって、電磁波検出装置10は、第1の検出部13の検出結果の位置精度を向上させる。照射部11の光軸中心と、入射部12の光軸中心とが鉛直方向又は水平方向に並ぶように、照射部11と入射部12が配置されてよい。この配置によれば、照射部11が放射する電磁波の照射方向と入射部12の画角のずれを小さくし、第1の空間情報を取得する範囲を広くさせ得る。
また、本実施形態の電磁波検出装置10では、第2の絞り16は入射部12よりも物体側に配置される。上述のように、第2の検出部14に進行させる電磁波を透過させず且つ第1の検出部15に進行させる電磁波を透過させる第3の領域a3を有する第2の絞り16は、第1の絞り15に比べて厚くなるように、形成される。より具体的には、第2の領域a2と第3の領域a3の厚みは、第1の領域a1の厚みよりも大きい。図4に示すように、絞りの厚みが増えるほど、絞りの内周面ipsにおける電磁波の反射波が生じやすくなる。それゆえ、比較的厚い絞りを入射部12の内部に配置すると、絞りの内周面における反射波がノイズとなり得る。このような事象に対して、上述の構成を有する電磁波検出装置10は、ノイズの原因となる反射波の光学系17への入射の可能性を低減するので、ノイズを低減させ得る。
また、本実施形態の電磁波検出装置10は、切替部22における一部の切替素子seを第1の状態に切替え、且つ別の一部の切替素子seを第2の状態に切替え得る。このような構成により、電磁波検出装置10は、各切替素子seに入射する電磁波を出射する対象obの部分毎の電磁波に基づく情報を第1の検出部13に検出させ得る。したがって、電磁波検出装置10は、照射部11が放射する電磁波の照射位置以外における当該電磁波の第1の検出部13への到達を防ぐ。その結果、電磁波検出装置10は、照射位置における反射波の検出精度を向上させ得る。
また、本実施形態の電磁波検出装置10は、第1の絞り15の開口量に応じて第1の状態に切替えられる切替素子seの数を変更する。第1の絞り15の開口量に応じて、切替部22の作用面as上に結像する電磁波のスポットの広がりは変わる。このような事象に対して、上述の構成を有する電磁波検出装置10は、スポットの広がりに応じて切替素子seを第1の状態に切替え可能である。したがって、電磁波検出装置10は、照射領域における反射波の第1の検出部13への到達量の低下を抑え得る。
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
例えば、本実施形態の切替部22において、第1の状態において作用面asに入射する電磁波を第3の方向d3に反射し、第2の状態において作用面asに入射する電磁波を第4の方向d4に反射する構成であるが、他の構成が採用されてもよい。
例えば、図8に示すように、切替部220は、第1の状態において作用面asに入射する電磁波を透過させて第3の方向d3に進行させてもよい。切替部220は、更に具体的には、切替素子毎に電磁波を第4の方向に反射する反射面を有するシャッタを含んでいてもよい。このような構成の切替部220においては、切替素子毎のシャッタを開閉することにより、第3の方向d3への進行と第4の方向d4への進行とを切替素子毎に切替え得る。
このような構成の切替部220として、例えば、開閉可能な複数のシャッタがアレイ状に配列されたMEMSシャッタを含む切替部が挙げられる。また、切替部220は、電磁波を反射する反射状態と電磁波を透過する透過状態とを液晶配向に応じて切替え可能な液晶シャッタを含む切替部が挙げられる。
また、本実施形態において、電磁波検出装置10は、照射部11から放射されるビーム状の電磁波を反射部20に走査させることにより、第1の検出部13を反射部20と協同させて走査型のアクティブセンサとして機能させる構成を有する。しかし、電磁波検出装置10は、このような構成に限られない。例えば、電磁波検出装置10は、反射部20を備えず、照射部11から放射状の電磁波を放射させ、走査なしで情報を取得する構成でも、本実施形態と類似の効果が得られる。
本開示において「第1」、「第2」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第1」、「第2」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第1の検出部は、第2の検出部と識別子である「第1」と「第2」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第1」、「第2」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
10 電磁波検出装置
11 照射部
12 入射部
13 第1の検出部
14 第2の検出部
15 第1の絞り
16 第2の絞り
17 光学系
18 制御部
19 光源部
20 反射部
21 分離部
22 切替部
23 二次結像光学系
24 移動体
as 作用面
a1 第1の領域
a2 第2の領域
a3 第3の領域
a4 第1の絞りにおける第1の領域以外の領域
d1 第1の方向
d2 第2の方向
d3 第3の方向
d4 第4の方向
ips 内周面
ob 対象
se 切替素子
11 照射部
12 入射部
13 第1の検出部
14 第2の検出部
15 第1の絞り
16 第2の絞り
17 光学系
18 制御部
19 光源部
20 反射部
21 分離部
22 切替部
23 二次結像光学系
24 移動体
as 作用面
a1 第1の領域
a2 第2の領域
a3 第3の領域
a4 第1の絞りにおける第1の領域以外の領域
d1 第1の方向
d2 第2の方向
d3 第3の方向
d4 第4の方向
ips 内周面
ob 対象
se 切替素子
Claims (8)
- 電磁波を空間へ放射する照射部と、
前記照射部が放射した電磁波が対象で反射した反射波を含む電磁波が入射する入射部と、
前記入射部から入射する反射波を検出する第1の検出部と、
前記入射部から入射する電磁波を検出する第2の検出部と、
前記第1の検出部及び前記第2の検出部へ進行する電磁波を通過させる第1の領域を有する第1の絞りと、
前記第1の検出部及び前記第2の検出部へ進行する電磁波を通過させ且つ前記第1の領域よりも小さい第2の領域と、該第2の領域の周囲に前記第2の検出部へ進行する電磁波を透過させない第3の領域とを有する第2の絞りと、
前記第1の絞り及び前記第2の絞りを通過した電磁波のうち、前記反射波を含む第1の部分を前記第1の検出部へ導き、該第1の部分を除く第2の部分を前記第2の検出部へ導く光学系と、
前記第1の検出部による電磁波の検出に基づき前記空間に関する第1の空間情報を取得し、前記第2の検出部による電磁波の検出部に基づき前記空間に関する第2の空間情報を取得する制御部と、を備え、
前記第1の空間情報の解像度は、前記第2の空間情報の解像度より低い
電磁波検出装置。 - 請求項1に記載の電磁波検出装置において、
前記第1の領域は、前記入射部に対する前記照射部の配置方向に対して交差する方向に長径である
電磁波検出装置。 - 請求項1又は2に記載の電磁波検出装置において、
前記第2の絞りの厚みは、前記第1の絞りの厚みよりも大きく、
前記第2の絞りは、前記入射部よりも物体側に配置される
電磁波検出装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の電磁波検出装置において、
前記光学系は、前記第1の部分を前記第1の検出部へ進行させる第1の状態、又は前記第1の部分を前記第1の検出部へ進行させない第2の状態に切替え可能な切替素子を含む切替部を有し、
前記制御部は、前記照射部による前記電磁波の放射に先立って、切替部における前記第1の部分の結像領域の中の少なくとも前記反射波を含む一部の前記切替素子を第1の状態に切替え、その他の前記切替素子を前記第2の状態に切替える
電磁波検出装置。 - 請求項4に記載の電磁波検出装置において、
前記第1の絞りの開口量は、可変であり、
前記第1の絞りの開口量に応じて、前記第1の状態に切替えられる前記切替素子の数が変更される
電磁波検出装置。 - 請求項5に記載の電磁波検出装置において、
前記制御部は、入力された前記第1の空間情報の解像度に応じて前記第1の絞りの開口量を決定する、
電磁波検出装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の電磁波検出装置において、
前記第2の領域は、前記照射部の放射する電磁波の波長を含む帯域の電磁波、及び可視光帯域の電磁波を通過させる波長フィルタを含み、
前記第3の領域は、前記照射部の放射する電磁波の波長を含む帯域の電磁波を通過させ、可視光帯域の電磁波を遮断する波長フィルタを含む、
電磁波検出装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の電磁波検出装置において、
前記第1の空間情報は、距離情報であり、
前記第2の空間情報は、画像情報である
電磁波検出装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230915 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240618 |