JPWO2019244701A1 - Light radiation device, object information detection device, optical path adjustment method, and object information detection method - Google Patents

Abstract

コストを抑えた簡便な構成で、光放射角度の高精度な調整を要することなく、広い角度範囲に光を放射することができる光放射装置として、コヒーレント光を出射する光源と、空間光変調器と、反射体と、第１受光部と、変調光制御部とを備えた光放射装置が提供される。かかる光放射装置において、反射体は、球面の一部である第１反射面と、第１反射面とは別個の第２反射面とを備え、空間光変調器は、変調光制御部の制御により、光源からの入射光に基づいて、第１反射面側へ向かう第１変調光と、第２反射面側へ向かう第２変調光とを生成し、第１反射面で反射された反射光は対象物側へ放射され、第２反射面で反射された反射光は第１受光部側へ放射される。A light source that emits coherent light and a spatial light modulator as a light emitting device that can emit light over a wide angle range without the need for highly accurate adjustment of the light emission angle with a simple configuration that keeps costs down. A light emitting device including a reflector, a first light receiving unit, and a modulated light control unit is provided. In such a light emitting device, the reflector includes a first reflecting surface that is a part of a spherical surface and a second reflecting surface that is separate from the first reflecting surface, and the spatial light modulator controls the modulated light control unit. As a result, first modulated light toward the first reflecting surface side and second modulated light toward the second reflecting surface side are generated based on the incident light from the light source, and the reflected light reflected by the first reflecting surface. Is radiated to the object side, and the reflected light reflected by the second reflecting surface is radiated to the first light receiving portion side.

Description

本発明は、対象物へ所定の光を放射させる光放射装置と、対象物の物体情報を検知する物体情報検知装置と、対象物へ放射する光の光路を調整する光路調整方法と、対象物の物体情報を検知する物体情報検知方法とに関する。 The present invention includes a light emitting device that emits a predetermined light to an object, an object information detecting device that detects the object information of the object, an optical path adjusting method that adjusts an optical path of light radiated to the object, and an object. The present invention relates to an object information detection method for detecting the object information of the above.

空間光変調器を用いて所望の変調光を生成し、対象物に向けて放射する光放射装置や、前記対象物からの反射光を利用して対象物の情報を検知する装置などが検討・提案されている（特許文献１、２、３、非特許文献１、２）。例えば特許文献１に記載の装置は、三次元マッピング二次元スキャニング飛行時間型ライダー測距装置に関し、複数の一次元フェーズドアレイに基づくレーザービーム成形及びステアリングフォトニック集積回路チップを含んでいる。このフォトニック集積回路チップは、レーザービームを成形し、ステアリングするものであり、少なくとも１つのオフチップレンズと少なくとも１つのオンチップ回折格子を含む。また、特許文献２に記載の状況認識センサは、コリメートされたスポットビームを生成するレーザーと、スポットビームを光軸から所定角度の方向へ導く液晶導波管と、液晶導波管へ制御信号を与えるコントローラと、光軸に沿った円錐状の固定ミラーと、スポットビームの反射成分を検出する検出器とを備える。特許文献３に記載のライダーシステムは、複数のレーザー放射器と、複数のフォトダイオード検出器と、レーザー放射器及びフォトダイオード検出器を回転させる回転部材とを備える。 Consideration is being given to a light emitting device that generates desired modulated light using a spatial light modulator and radiates it toward the object, and a device that detects information on the object using the reflected light from the object. It has been proposed (Patent Documents 1, 2, 3 and Non-Patent Documents 1, 2). For example, the apparatus described in Patent Document 1 includes a laser beam forming and steering photonic integrated circuit chip based on a plurality of one-dimensional phased arrays for a three-dimensional mapping two-dimensional scanning time-of-flight lidar distance measuring apparatus. This photonic integrated circuit chip shapes and steers a laser beam and includes at least one off-chip lens and at least one on-chip diffraction grating. Further, the situation recognition sensor described in Patent Document 2 transmits a laser that generates a collimated spot beam, a liquid crystal waveguide that guides the spot beam in a direction of a predetermined angle from the optical axis, and a control signal to the liquid crystal waveguide. It includes a giving controller, a conical fixed mirror along the optical axis, and a detector that detects the reflected component of the spot beam. The lidar system described in Patent Document 3 includes a plurality of laser radiators, a plurality of photodiode detectors, and a rotating member for rotating the laser radiator and the photodiode detector.

米国公開特許２０１６／０４９，７６５号公報US Publication No. 2016 / 049,765 米国公開特許２０１６／３７７，７０６号公報US Publication No. 2016 / 377,706 米国特許７，９６９，５５８号公報U.S. Pat. No. 7,969,558

Ｓ．Ｓｅｒａｔｉ ｅｔ ａｌ．， ”Ｂｅａｍ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ａ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ ｏｆ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙｓ （ＰＡＰＡ）”， ＩＥＥＥ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （２００２）S. Serati et al. , "Beam combining using a Phased Array of Phased Arrays (PAPA)", IEEE Aerospace Conference (2002) Ｊ．Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．， ”Ｗｉｄｅ−ａｎｇｌｅ， ｎｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅａｍ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｔｈｉｎ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｇｒａｔｉｎｇｓ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ， Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ ７０９３， Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ： Ｍｅｔｈｏｄｓ， Ｄｅｖｉｃｅｓ， ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ＶＩ， ７０９３０２ （Ａｕｇｕｓｔ ２８， ２００８）J. Kim et al. , "Wide-angle, nonmechanical beam steering using thin liquid crystal polarization gratings", Proceedings, Proc. SPIE 7093, Advanced Wavefront Control: Methods, Devices, and Applications VI, 709302 (August 28, 2008)

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、空間光変調器を含む複数のフォトニック集積回路チップを並べることによって、レーザービーム成形やステアリングの差異の角度を稼ぐようにしているため、コストが高くなるという問題がある。 However, in the apparatus described in Patent Document 1, the cost is high because a plurality of photonic integrated circuit chips including a spatial light modulator are arranged so as to gain an angle of difference in laser beam forming and steering. There is a problem.

また、特許文献２に記載の状況認識センサでは、液晶導波管からのスポットビームを円錐状のミラー上へ走査し、ミラーからの反射光を対象物側へ放射しているが、例えばミラーの角度がθずれると、対象物から検出器への反射角度が２θずれることから、一定の検出精度を確保するためには、ミラーの角度を高い精度で調整することが必要となる。特許文献３に記載のライダーシステムにおいても、レーザー放射器の角度ずれによって、検出精度が著しく低下するため、回転部材を高精度で制御する必要がある。 Further, in the situation recognition sensor described in Patent Document 2, the spot beam from the liquid crystal waveguide is scanned onto the conical mirror, and the reflected light from the mirror is emitted to the object side. When the angle deviates by θ, the reflection angle from the object to the detector deviates by 2θ. Therefore, in order to secure a constant detection accuracy, it is necessary to adjust the angle of the mirror with high accuracy. Even in the lidar system described in Patent Document 3, the detection accuracy is significantly lowered due to the angle deviation of the laser radiator, so that it is necessary to control the rotating member with high accuracy.

非特許文献１に記載の装置では、液晶を用いた空間光変調器を備えているが、損失を極端に増大させずに変えることができるビームの角度は３度程度であって、光放射範囲としては実用的な角度範囲とは言えない。また、非特許文献２に記載の装置では、複数の液晶パネルを重ねて走査角度を確保しているが、コストが高くなるという問題がある。 The apparatus described in Non-Patent Document 1 includes a spatial light modulator using a liquid crystal, but the beam angle that can be changed without extremely increasing the loss is about 3 degrees, and the light emission range. It cannot be said that it is a practical angle range. Further, in the apparatus described in Non-Patent Document 2, although a plurality of liquid crystal panels are stacked to secure a scanning angle, there is a problem that the cost is high.

そこで本発明は、コストを抑えた簡便な構成で、光放射角度の高精度な調整を要することなく、広い角度範囲に光を放射することができる光放射装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、このような光放射装置に用いられる、又は、このような光放射装置を用いた、物体情報検知装置、光路調整方法、及び、物体情報検知方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a light emitting device capable of emitting light in a wide angle range with a simple configuration at a low cost without requiring highly accurate adjustment of the light emitting angle. A further object of the present invention is to provide an object information detecting device, an optical path adjusting method, and an object information detecting method used in such a light emitting device or using such a light emitting device. ..

上記課題を解決するために、本発明の光放射装置は、コヒーレント光を出射する光源と、空間光変調器と、反射体と、第１受光部と、変調光制御部とを備えた光放射装置であって、反射体は、球面の一部である第１反射面と、第１反射面とは別個の第２反射面とを備え、空間光変調器は、変調光制御部の制御により、光源からの入射光に基づいて、第１反射面側へ向かう第１変調光と、第２反射面側へ向かう第２変調光とを生成し、第１反射面で反射された反射光は対象物側へ放射され、第２反射面で反射された反射光は第１受光部側へ放射されることを特徴としている。
これにより、コストを抑えた簡便な構成で、光放射角度の高精度な調整を要することなく、広い角度範囲に光を放射することができる。In order to solve the above problems, the light emitting device of the present invention includes a light source that emits coherent light, a spatial light modulator, a reflector, a first light receiving unit, and a modulated light control unit. In the device, the reflector includes a first reflecting surface that is a part of a spherical surface and a second reflecting surface that is separate from the first reflecting surface, and the spatial light modulator is controlled by a modulated light control unit. Based on the incident light from the light source, the first modulated light toward the first reflecting surface side and the second modulated light toward the second reflecting surface side are generated, and the reflected light reflected by the first reflecting surface is The feature is that the reflected light radiated to the object side and reflected by the second reflecting surface is radiated to the first light receiving portion side.
As a result, it is possible to radiate light over a wide angle range with a simple configuration at a low cost without requiring highly accurate adjustment of the light emission angle.

本発明の光放射装置において、第１受光部における受光結果に基づいて、反射体の状態を検知する状態検知部を備え、第２変調光は、変調光制御部の制御により、第２反射面内における照射位置を変えていくように走査され、状態検知部は、第１受光部における受光強度の変化に基づいて、反射体に対する第２変調光の入射状態を検知することが好ましい。 The light emitting device of the present invention includes a state detecting unit that detects the state of the reflector based on the light receiving result in the first light receiving unit, and the second modulated light is a second reflecting surface under the control of the modulated light control unit. It is preferable that the state detection unit detects the incident state of the second modulated light on the reflector based on the change in the light receiving intensity in the first light receiving unit, which is scanned so as to change the irradiation position in the inside.

本発明の光放射装置において、状態検知部は、第１受光部における受光強度が所定値以上であるときに、第２変調光が第２反射面の所定範囲に入射していると検知することが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, the state detecting unit detects that the second modulated light is incident on a predetermined range of the second reflecting surface when the light receiving intensity in the first light receiving unit is equal to or higher than a predetermined value. Is preferable.

本発明の光放射装置において、第２反射面で反射された反射光は第１受光部で受光され、第１受光部における受光結果に基づいて、状態検知部が反射体の状態を検知することが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, the reflected light reflected by the second reflecting surface is received by the first light receiving unit, and the state detecting unit detects the state of the reflector based on the light receiving result in the first light receiving unit. Is preferable.

本発明の光放射装置において、第２反射面が平面、又は、第１反射面と曲率が異なる曲面であることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable that the second reflecting surface is a flat surface or a curved surface having a curvature different from that of the first reflecting surface.

本発明の光放射装置において、第１反射面と第２反射面は曲率中心の位置が同一であることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable that the first reflecting surface and the second reflecting surface have the same position of the center of curvature.

本発明の光放射装置において、第２反射面は、第１反射面を形成する球面の一部であって、第１反射面とは別個の領域に設けられていることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable that the second reflecting surface is a part of the spherical surface forming the first reflecting surface and is provided in a region separate from the first reflecting surface.

本発明の光放射装置において、第１変調光と第２変調光は、空間光変調器の同一の領域で変調されることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable that the first modulated light and the second modulated light are modulated in the same region of the spatial light modulator.

本発明の光放射装置において、第１変調光と第２変調光は、空間光変調器の異なる領域で生成されることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, the first modulated light and the second modulated light are preferably generated in different regions of the spatial light modulator.

本発明の光放射装置において、空間光変調器は複数設けられ、第１変調光と第２変調光は、複数の空間光変調器のうちの異なる空間光変調器で生成されることが好ましい。 In the light emission device of the present invention, a plurality of spatial light modulators are provided, and it is preferable that the first modulated light and the second modulated light are generated by different spatial light modulators among the plurality of spatial light modulators.

本発明の光放射装置において、空間光変調器が、液晶層を有する、液晶パネル又はＬＣＯＳであることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, the spatial light modulator is preferably a liquid crystal panel or LCOS having a liquid crystal layer.

本発明の光放射装置において、空間光変調器が、複数の鏡からなる微小電気機械システムであることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable that the spatial light modulator is a microelectromechanical system composed of a plurality of mirrors.

本発明の光放射装置において、球面は、対象物側に凸面を向けた凸面鏡の一部、又は、対象物側に凹面を向けた凹面鏡の一部であることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, the spherical surface is preferably a part of a convex mirror having a convex surface facing the object side or a part of a concave mirror having a concave surface facing the object side.

本発明の光放射装置において、光源はレーザー光源であることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, the light source is preferably a laser light source.

本発明の光放射装置において、レーザー光源からの出射光をコリメート光とし、空間光変調器へ出射するコリメート光学系を備えることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable to provide a collimating optical system in which the light emitted from the laser light source is collimated light and emitted to the spatial light modulator.

本発明の光放射装置において、変調光制御部は、状態検知部による検知結果に基づいて、第１変調光を制御することが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable that the modulated light control unit controls the first modulated light based on the detection result by the state detection unit.

本発明の光放射装置において、変調光制御部は、状態検知部による検知結果に基づいて、第１反射面へ入射する第１変調光の出射方向を変更するように空間光変調器を制御することが好ましい。 In the light emission device of the present invention, the modulated light control unit controls the spatial light modulator so as to change the emission direction of the first modulated light incident on the first reflecting surface based on the detection result by the state detection unit. Is preferable.

本発明の光放射装置において、変調光制御部は、状態検知部による検知結果に基づいて、第１反射面における第１変調光の反射方向を変更するように反射体の位置を調整することが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, the modulated light control unit can adjust the position of the reflector so as to change the reflection direction of the first modulated light on the first reflecting surface based on the detection result by the state detecting unit. preferable.

本発明の物体情報検知装置は、上述のいずれか１つの光放射装置と、対象物で反射された第１変調光を受光する第２受光部と、第２受光部における受光結果に基づいて、対象物の物体情報を検知する物体情報検知部とを備えることを特徴としている。
これにより、コストを抑えた簡便な構成で、広い角度範囲において、高い精度で物体情報検知を実行することができる。The object information detection device of the present invention is based on any one of the above-mentioned light emitting devices, a second light receiving unit that receives the first modulated light reflected by the object, and a light receiving result in the second light receiving unit. It is characterized by including an object information detection unit that detects object information of an object.
As a result, it is possible to execute object information detection with high accuracy in a wide angle range with a simple configuration at low cost.

本発明の物体情報検知装置においては、状態検知部による検知結果に基づいて、座標系を設定する座標系設定部を備え、物体情報検知部は、第２受光部における受光結果に基づいて、座標系設定部が設定した座標系における対象物の位置を検知することが好ましい。 The object information detection device of the present invention includes a coordinate system setting unit that sets the coordinate system based on the detection result by the state detection unit, and the object information detection unit has coordinates based on the light reception result in the second light receiving unit. It is preferable to detect the position of the object in the coordinate system set by the system setting unit.

本発明の光路調整方法は、空間光変調器において変調された第１変調光を反射体で反射させて対象物へ放射するときに、反射体で反射されて放射される第１変調光の光路を調整する光路調整方法であって、反射体は、球面の一部である第１反射面と、第１反射面とは別個の第２反射面とを備え、空間光変調器にコヒーレント光を与え、第１反射面側へ向かう第１変調光、及び、第２反射面側へ向かう第２変調光を生成させる変調光生成ステップと、第２反射面における反射光に基づいて、反射体の状態を検知する状態検知ステップと、状態検知ステップにおいて検知された反射体の状態に基づいて、第１変調光を制御する第１変調光制御ステップとを有することを特徴としている。
これにより、コストを抑えた簡便な構成で、広い角度範囲において、放射光の光路を精度良く調整することが可能となる。In the optical path adjusting method of the present invention, when the first modulated light modulated in the spatial light modulator is reflected by the reflector and radiated to the object, the optical path of the first modulated light reflected and emitted by the reflector. The reflector is provided with a first reflecting surface that is a part of a spherical surface and a second reflecting surface that is separate from the first reflecting surface, and provides coherent light to a spatial light modulator. Based on the modulation light generation step of giving and generating the first modulated light toward the first reflecting surface side and the second modulated light toward the second reflecting surface side, and the reflected light at the second reflecting surface, the reflector It is characterized by having a state detection step for detecting a state and a first modulated light control step for controlling the first modulated light based on the state of the reflector detected in the state detection step.
This makes it possible to accurately adjust the optical path of synchrotron radiation over a wide angle range with a simple configuration that keeps costs down.

本発明の光路調整方法においては、第２反射面に対する照射位置を変えていくように第２変調光を走査する走査ステップを備え、状態検知ステップは、第１受光部における受光強度の変化に基づいて、反射体に対する第２変調光の入射状態を検知する入射状態検知ステップを含み、入射状態検知ステップにおいて、第２変調光が第２反射面の所定範囲に入射していると検知された後に、第１変調光制御ステップが実行されることが好ましい。 The optical path adjusting method of the present invention includes a scanning step of scanning the second modulated light so as to change the irradiation position with respect to the second reflecting surface, and the state detection step is based on the change of the light receiving intensity in the first light receiving unit. After the incident state detection step of detecting the incident state of the second modulated light with respect to the reflector is detected, the second modulated light is detected to be incident on a predetermined range of the second reflecting surface in the incident state detection step. , It is preferable that the first modulated optical control step is executed.

本発明の物体情報検知方法は、空間光変調器において変調された変調光が反射体で反射させて対象物へ放射され、反射体は、球面の一部である第１反射面と、第１反射面とは別個の第２反射面とを備え、空間光変調器にコヒーレント光を与え、第１反射面側へ向かう第１変調光、及び、第２反射面側へ向かう第２変調光を生成させる変調光生成ステップと、第１反射面における反射光を対象物へ放射させ、第２反射面における反射光に基づいて、反射体の状態を検知するとともに、座標系を設定し、対象物で反射された第１変調光の受光結果に基づいて、対象物の物体情報を検知することを特徴としている。
これにより、コストを抑えた簡便な構成で、広い角度範囲において、高い精度で物体情報検知を実行することができる。In the object information detection method of the present invention, the modulated light modulated in the spatial light modulator is reflected by a reflector and radiated to an object, and the reflector is a first reflecting surface which is a part of a spherical surface and a first reflecting surface. A second reflecting surface separate from the reflecting surface is provided to give coherent light to the spatial light modulator, and the first modulated light toward the first reflecting surface side and the second modulated light toward the second reflecting surface side are emitted. The modulated light generation step to be generated, the reflected light on the first reflecting surface is radiated to the object, the state of the reflector is detected based on the reflected light on the second reflecting surface, the coordinate system is set, and the object is generated. It is characterized in that object information of an object is detected based on the light receiving result of the first modulated light reflected by.
As a result, it is possible to execute object information detection with high accuracy in a wide angle range with a simple configuration at low cost.

本発明によると、コストを抑えた簡便な構成で、高精度の調整を要することなく、広い角度範囲に光を放射することができる光放射装置を提供することができる。さらに、このような光放射装置に用いられる、又は、このような光放射装置を用いた、物体情報検知装置、光路調整方法、及び、物体情報検知方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light emitting device capable of emitting light in a wide angle range with a simple configuration at a low cost without requiring high-precision adjustment. Further, it is possible to provide an object information detecting device, an optical path adjusting method, and an object information detecting method used in such a light emitting device or using such a light emitting device.

本発明の第１実施形態に係る光放射装置及び物体情報検知装置の構成を概念的に示すブロック図である。It is a block diagram which conceptually shows the structure of the light emitting device and the object information detection device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る光放射装置及び物体情報検知装置の構成を概念的に示すブロック図である。It is a block diagram which conceptually shows the structure of the light emitting device and the object information detecting device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 実施例１に係る光放射装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emitting device which concerns on Example 1. FIG. 実施例２に係る光放射装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emitting device which concerns on Example 2. FIG.

以下、本発明の実施形態に係る光放射装置、物体情報検知装置、光路調整方法、及び、物体情報検知方法について図面を参照しつつ詳しく説明する。 Hereinafter, the light emitting device, the object information detecting device, the optical path adjusting method, and the object information detecting method according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜第１実施形態＞
＜光放射装置＞
図１は、第１実施形態に係る光放射装置及び物体情報検知装置の構成を概念的に示すブロック図である。図１に示すように、第１実施形態に係る光放射装置は、光源１１、空間光変調器２０、反射体３０、及び、第１受光部１２を備える。さらに、この光放射装置は、状態検知部１３と変調光制御部１４を備えることが好ましい。ここで、後述する物体検知装置としては、上記光放射装置に加えて、第２受光部４１と物体情報検知部４２を備え、さらに座標系設定部４３を備えることが好ましい。<First Embodiment>
<Light radiation device>
FIG. 1 is a block diagram conceptually showing the configurations of the light emitting device and the object information detecting device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the light emitting device according to the first embodiment includes a light source 11, a spatial light modulator 20, a reflector 30, and a first light receiving unit 12. Further, it is preferable that the light emitting device includes a state detection unit 13 and a modulated light control unit 14. Here, as the object detection device described later, in addition to the light radiation device, it is preferable to include a second light receiving unit 41, an object information detection unit 42, and a coordinate system setting unit 43.

光源１１は、コヒーレント光を出射する光源であって、例えば、ガウシアンビームを出射するレーザー光源である。また、光源１１からの出射光をコリメート光とし、空間光変調器２０へ出射するコリメート光学系を備えることが好ましい。 The light source 11 is a light source that emits coherent light, for example, a laser light source that emits a Gaussian beam. Further, it is preferable to provide a collimating optical system in which the light emitted from the light source 11 is collimated light and is emitted to the spatial light modulator 20.

空間光変調器２０は、入射光を変調して出射する。例えば、液晶パネル、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）、又は、微小電気機械システムを用いる。液晶パネルとＬＣＯＳは、液晶層を有しており、変調光を生成する領域（変調領域）としての画素を複数備える。微小電気機械システムは、変調領域として可動鏡を複数有する。 The spatial light modulator 20 modulates the incident light and emits it. For example, a liquid crystal panel, an LCOS (Liquid Crystal On Silicon), or a microelectromechanical system is used. The liquid crystal panel and LCOS have a liquid crystal layer, and include a plurality of pixels as a region (modulation region) for generating modulated light. The microelectromechanical system has a plurality of movable mirrors as a modulation region.

空間光変調器２０は、変調光制御部１４の制御により、光源１１からの入射光に基づいて第１変調光と第２変調光を生成する。第１変調光と第２変調光は、同一の変調領域において、出射角が互いに異なる２つの変調光として、同時に、あるいは互いに異なるタイミングで生成される。これらの変調光は、液晶パネルやＬＣＯＳにおいては、例えば液晶分子の配向方向を変えることによって出射方向が調整される。また、微小電気機械システムにおいては、可動鏡の角度もしくは位置を変えることによって出射方向が調整される。空間光変調器２０における出射方向の調整は変調光制御部１４によって制御される。 The spatial light modulator 20 generates the first modulated light and the second modulated light based on the incident light from the light source 11 under the control of the modulated light control unit 14. The first modulated light and the second modulated light are generated as two modulated lights having different emission angles in the same modulation region at the same time or at different timings. In a liquid crystal panel or LCOS, the emission direction of these modulated lights is adjusted by, for example, changing the orientation direction of liquid crystal molecules. Further, in the microelectromechanical system, the emission direction is adjusted by changing the angle or position of the movable mirror. The adjustment of the emission direction in the spatial light modulator 20 is controlled by the modulated light control unit 14.

第１変調光は、反射体３０の第１反射面３１側へ向かう出射角度で、空間光変調器２０から出射され、一方の第２変調光は、反射体３０の第２反射面３２側へ向かう出射角度で、空間光変調器２０から出射される。 The first modulated light is emitted from the spatial light modulator 20 at an emission angle toward the first reflecting surface 31 side of the reflector 30, while the second modulated light is emitted toward the second reflecting surface 32 side of the reflector 30. It is emitted from the spatial light modulator 20 at an exit angle toward which it is directed.

反射体３０は、球面の一部で構成される第１反射面３１と、第１反射面３１とは別個の第２反射面３２とを備える。第１変調光は第１反射面３１に入射し、その反射光は対象物Ｓ側へ放射される。第２変調光は第２反射面３２に入射し、その反射光は第１受光部１２側へ放射される。 The reflector 30 includes a first reflecting surface 31 formed of a part of a spherical surface and a second reflecting surface 32 separate from the first reflecting surface 31. The first modulated light is incident on the first reflecting surface 31, and the reflected light is radiated to the object S side. The second modulated light is incident on the second reflecting surface 32, and the reflected light is radiated to the first light receiving unit 12 side.

第１反射面３１を構成する球面は、対象物Ｓ側に凸面を向けた凸面鏡の一部、又は、対象物Ｓ側に凹面を向けた凹面鏡の一部であるとよい。 The spherical surface forming the first reflecting surface 31 may be a part of a convex mirror having a convex surface facing the object S side, or a part of a concave mirror having a concave surface facing the object S side.

第２反射面３２としては、例えば、平面、第１反射面３１が設けられた曲面の一部、又は、第１反射面３１と曲率が異なる曲面とすることができる。第２反射面３２を、第１反射面３１と曲率が異なる曲面とする場合、第１反射面３１と第２反射面３２の曲率中心の位置を同一とする構成にするとよい。 The second reflecting surface 32 may be, for example, a flat surface, a part of a curved surface provided with the first reflecting surface 31, or a curved surface having a curvature different from that of the first reflecting surface 31. When the second reflecting surface 32 has a curved surface having a curvature different from that of the first reflecting surface 31, it is preferable that the positions of the centers of curvature of the first reflecting surface 31 and the second reflecting surface 32 are the same.

第１反射面３１を形成する曲面の一部に第２反射面３２を設ける場合は、第１反射面３１とは別個の領域に第２反射面３２を設けるとよい。 When the second reflecting surface 32 is provided on a part of the curved surface forming the first reflecting surface 31, it is preferable to provide the second reflecting surface 32 in a region separate from the first reflecting surface 31.

第１受光部１２は、各種の光センサを用いることができる。第１受光部１２には、反射体３０の第２反射面３２で反射された第２変調光が入射し、その入射光強度を検知することができる。第１受光部１２による検知結果は状態検知部１３へ出力される。 Various optical sensors can be used for the first light receiving unit 12. The second modulated light reflected by the second reflecting surface 32 of the reflector 30 is incident on the first light receiving unit 12, and the incident light intensity can be detected. The detection result by the first light receiving unit 12 is output to the state detection unit 13.

第２変調光は、変調光制御部１４の制御によって、第２反射面３２内における照射位置を変えていくように走査される。この走査は、空間光変調器２０の変調領域を制御して出射方向（出射角度）を変えることによって行われる。例えば空間光変調器２０として液晶パネルを用いる場合には、液晶分子の配向方向を制御することによって、この液晶分子において生成される第２変調光の入射方向を変更していく。ここで、第２変調光の走査範囲は、第１変調光の出射範囲と重ならないように設定される。 The second modulated light is scanned so as to change the irradiation position in the second reflecting surface 32 under the control of the modulated light control unit 14. This scanning is performed by controlling the modulation region of the spatial light modulator 20 to change the emission direction (emission angle). For example, when a liquid crystal panel is used as the spatial light modulator 20, the incident direction of the second modulated light generated in the liquid crystal molecules is changed by controlling the orientation direction of the liquid crystal molecules. Here, the scanning range of the second modulated light is set so as not to overlap with the emission range of the first modulated light.

上記走査によって第２反射面３２内における照射位置を変更すると、第２反射面３２からの反射光の進行方向が変化する。このため、第１受光部１２を小さなセンサで構成したとしても、照射位置を変化させていく過程で第２変調光を第１受光部１２に入射させることが可能となる。これにより、第１受光部１２を小さな構成、例えばアレイではない単体のセンサ構成とすることができ、また、第１受光部１２の配置の自由度も上がることから、装置全体の小型化を図ることが可能となる。 When the irradiation position in the second reflecting surface 32 is changed by the above scanning, the traveling direction of the reflected light from the second reflecting surface 32 changes. Therefore, even if the first light receiving unit 12 is composed of a small sensor, the second modulated light can be incident on the first light receiving unit 12 in the process of changing the irradiation position. As a result, the first light receiving unit 12 can have a small configuration, for example, a single sensor configuration that is not an array, and the degree of freedom in arranging the first light receiving unit 12 is increased, so that the entire device can be miniaturized. It becomes possible.

状態検知部１３は、第１受光部１２における検知結果に基づいて、反射体３０の状態を検知する。反射体３０の状態としては、例えば、第２反射面３２の配置角度が挙げられ、この角度は反射体３０全体の配置角度に対応する。ここで、上述のように、第２変調光を走査することによって第２反射面３２内における照射位置が変化し、これによって第１受光部１２への入射光の強度も変化する。状態検知部１３は、第１受光部１２に対する入射光の強度（受光強度）が予め定めた所定値以上（閾値以上）であったときに、第２変調光が第２反射面３２の所定範囲に入射し、そして、第２反射面３２からの反射光の主たる進行方向が第１受光部１２に向かっているものと検知し、閾値未満のときは第２反射面３２からの反射光の進行方向は第１受光部１２からずれを生じているものと検知する。第２反射面３２からの反射光が入射したものと検知したとき、この検知信号が状態検知部１３から変調光制御部１４へ出力され、変調光制御部１４は、第２変調光の走査を停止する。 The state detection unit 13 detects the state of the reflector 30 based on the detection result of the first light receiving unit 12. Examples of the state of the reflector 30 include the arrangement angle of the second reflecting surface 32, and this angle corresponds to the arrangement angle of the entire reflector 30. Here, as described above, by scanning the second modulated light, the irradiation position in the second reflecting surface 32 changes, and thereby the intensity of the incident light on the first light receiving unit 12 also changes. When the intensity of the incident light (light receiving intensity) with respect to the first light receiving unit 12 is equal to or higher than a predetermined value (threshold value or higher), the state detecting unit 13 measures the second modulated light within a predetermined range of the second reflecting surface 32. It is detected that the main traveling direction of the reflected light from the second reflecting surface 32 is toward the first light receiving unit 12, and when it is less than the threshold value, the traveling of the reflected light from the second reflecting surface 32 It is detected that the direction is deviated from the first light receiving unit 12. When it is detected that the reflected light from the second reflecting surface 32 is incident, this detection signal is output from the state detection unit 13 to the modulated light control unit 14, and the modulated light control unit 14 scans the second modulated light. Stop.

ここで、上記閾値は、例えば、第２反射面３２に照射した第２変調光の反射光がすべて第１受光部１２に入射したときの受光強度の７０％〜９０％の範囲内の値に設定する。これにより、受光強度が閾値以上であることを検知することで、第２変調光が第２反射面３２の所定範囲に照射され、その主たる進行方向が第１受光部１２に向かっていることを確認することができる。 Here, the threshold value is, for example, a value within the range of 70% to 90% of the light receiving intensity when all the reflected light of the second modulated light irradiated to the second reflecting surface 32 is incident on the first light receiving unit 12. Set. As a result, by detecting that the light receiving intensity is equal to or higher than the threshold value, the second modulated light is irradiated to a predetermined range of the second reflecting surface 32, and the main traveling direction thereof is toward the first light receiving unit 12. You can check.

状態検知部１３には、光源１１からの出射光強度の情報も入力されており、この出射光強度と、第２反射面３２からの反射光として第１受光部１２で検知した受光強度との関係から、反射体３０の第２反射面３２の角度を算出することができる。反射体３０及び空間光変調器２０の形状や光学特性は予め状態検知部１３に記憶されている。これらの情報を用いると、第２反射面３２の配置角度に基づいて、反射体３０の姿勢及び第１反射面３１の角度も算出でき、これにより、第１反射面３１における反射光の進行方向、及び、その出射強度も算出できる。 Information on the intensity of the emitted light from the light source 11 is also input to the state detection unit 13, and the intensity of the emitted light and the intensity of the received light detected by the first light receiving unit 12 as the reflected light from the second reflecting surface 32. From the relationship, the angle of the second reflecting surface 32 of the reflector 30 can be calculated. The shapes and optical characteristics of the reflector 30 and the spatial light modulator 20 are stored in advance in the state detection unit 13. Using this information, the posture of the reflector 30 and the angle of the first reflecting surface 31 can also be calculated based on the arrangement angle of the second reflecting surface 32, whereby the traveling direction of the reflected light on the first reflecting surface 31 can be calculated. , And its emission intensity can also be calculated.

変調光制御部１４は、状態検知部１３による検知結果に基づいて変調光を制御する。この制御としては、例えば、状態検知部１３で検知した反射体３０の姿勢に基づいて、第１反射面３１からの反射光である第１変調光の進行方向（反射方向）を所望の方向にするように、空間光変調器２０からの変調光の出射方向を変更させる。 The modulated light control unit 14 controls the modulated light based on the detection result by the state detection unit 13. As this control, for example, based on the posture of the reflector 30 detected by the state detection unit 13, the traveling direction (reflection direction) of the first modulated light, which is the reflected light from the first reflecting surface 31, is set to a desired direction. As such, the emission direction of the modulated light from the spatial light modulator 20 is changed.

＜物体情報検知装置＞
第１実施形態に係る物体検知装置は、上述の光放射装置に加えて、第２受光部４１と物体情報検知部４２を備える。この物体検知装置は、さらに座標系設定部４３を備えることが好ましい。<Object information detection device>
The object detection device according to the first embodiment includes a second light receiving unit 41 and an object information detection unit 42 in addition to the above-mentioned light emitting device. The object detection device preferably further includes a coordinate system setting unit 43.

第２受光部４１は、対象物Ｓで反射された変調光を受光する。第２受光部４１は、変調光の強度を検知できれば、各種の光センサを用いることができる。検知結果は、物体情報検知部４２へ出力される。 The second light receiving unit 41 receives the modulated light reflected by the object S. The second light receiving unit 41 can use various optical sensors as long as it can detect the intensity of the modulated light. The detection result is output to the object information detection unit 42.

物体情報検知部４２は、第２受光部４１における受光結果に基づいて、対象物Ｓの物体情報を検知する。対象物Ｓの物体情報としては、位置、向き、形状、色などが含まれる。 The object information detection unit 42 detects the object information of the object S based on the light reception result in the second light receiving unit 41. The object information of the object S includes a position, an orientation, a shape, a color, and the like.

座標系設定部４３は、状態検知部１３による検知結果に基づいて座標系を設定する。設定された座標系の情報は、物体情報検知部４２へ出力され、物体情報検知部４２では、第２受光部４１における受光結果に基づいて、座標系設定部４３が設定した座標系における対象物Ｓの位置などが検知される。 The coordinate system setting unit 43 sets the coordinate system based on the detection result by the state detection unit 13. The information of the set coordinate system is output to the object information detection unit 42, and the object information detection unit 42 receives an object in the coordinate system set by the coordinate system setting unit 43 based on the light reception result in the second light receiving unit 41. The position of S and the like are detected.

＜光路調整方法＞
第１実施形態の光路調整方法は、以下の各ステップにより、空間光変調器２０において変調された第１変調光を反射体３０で反射させて対象物Ｓ側へ放射するときに、放射される第１変調光の光路を調整する。<Optical path adjustment method>
The optical path adjusting method of the first embodiment is emitted when the first modulated light modulated by the spatial light modulator 20 is reflected by the reflector 30 and emitted to the object S side by each of the following steps. The optical path of the first modulated light is adjusted.

（１）変調光生成ステップ
光源１１から空間光変調器２０へコヒーレント光を与えると、空間光変調器２０で生成された第１変調光と第２変調光が反射体３０側へ放射される。変調光制御部１４による調整によって、第１変調光と第２変調光の進行方向は互いに異なるように設定され、また、第１変調光と第２変調光は互いに異なるタイミングで放射される。第１変調光は主として第１反射面３１に入射し、第２変調光は主として、第１反射面３１とは別個の第２反射面３２に入射する。さらに、第１反射面３１で反射された第１変調光は対象物Ｓ側へ放射され、第２反射面３２で反射された第２変調光は、第１受光部１２で受光される。(1) Modulated Light Generation Step When coherent light is applied from the light source 11 to the spatial light modulator 20, the first modulated light and the second modulated light generated by the spatial light modulator 20 are radiated to the reflector 30 side. By the adjustment by the modulated light control unit 14, the traveling directions of the first modulated light and the second modulated light are set to be different from each other, and the first modulated light and the second modulated light are emitted at different timings. The first modulated light is mainly incident on the first reflecting surface 31, and the second modulated light is mainly incident on the second reflecting surface 32 separate from the first reflecting surface 31. Further, the first modulated light reflected by the first reflecting surface 31 is radiated to the object S side, and the second modulated light reflected by the second reflecting surface 32 is received by the first light receiving unit 12.

（２）走査ステップ
空間光変調器２０で生成される第２変調光は、変調光制御部１４の制御によって出射方向（出射角度）が変更され、これによって第２反射面３２内における照射位置を変えていくように走査される。このように第２変調光を走査することによって、第２反射面３２からの反射光の進行方向が変化するため、第１受光部１２における受光強度も変化する。(2) Scanning Step The emission direction (emission angle) of the second modulated light generated by the spatial light modulator 20 is changed by the control of the modulated light control unit 14, thereby changing the irradiation position in the second reflecting surface 32. It is scanned to change. By scanning the second modulated light in this way, the traveling direction of the reflected light from the second reflecting surface 32 changes, so that the light receiving intensity in the first light receiving unit 12 also changes.

（３）状態検知ステップ
第１受光部１２による検知結果は状態検知部１３へ出力され、状態検知部１３では、検知結果に基づいて反射体３０の状態が検知される（状態検知ステップ）。状態検知部１３による検知結果は、変調光制御部１４及び座標系設定部４３へ出力される。
第１受光部１２において受光強度が予め定めた閾値以上であることが検知されたとき、状態検知部１３は、第２反射面３２からの反射された第２変調光が第２反射面３２の所定範囲に照射され、その主たる進行方向が第１受光部１２に向かっているものと検知し、変調光制御部１４に対して、第２変調光の走査を停止させ、そのときの出射角度が状態検知部１３内の記憶部に記憶される（入射状態検知ステップ）。(3) State detection step The detection result by the first light receiving unit 12 is output to the state detection unit 13, and the state detection unit 13 detects the state of the reflector 30 based on the detection result (state detection step). The detection result by the state detection unit 13 is output to the modulated light control unit 14 and the coordinate system setting unit 43.
When the first light receiving unit 12 detects that the light receiving intensity is equal to or higher than a predetermined threshold value, the state detecting unit 13 transmits the second modulated light reflected from the second reflecting surface 32 to the second reflecting surface 32. It is irradiated in a predetermined range, it is detected that the main traveling direction is toward the first light receiving unit 12, the modulated light control unit 14 stops scanning the second modulated light, and the emission angle at that time is set. It is stored in the storage unit in the state detection unit 13 (incident state detection step).

（４）第１変調光制御ステップ
変調光制御部１４においては、状態検知部１３によって検知された反射体３０の状態に基づいて、空間光変調器２０に対して、第１変調光の出射条件を制御するための制御信号が出力される。制御信号を受けた空間光変調器２０では、第１変調光の生成条件や出射条件、例えば、光路、出射角度、出射範囲などが調整される。(4) First Modulated Light Control Step In the modulated light control unit 14, the emission condition of the first modulated light is emitted to the spatial light modulator 20 based on the state of the reflector 30 detected by the state detection unit 13. A control signal for controlling is output. In the spatial light modulator 20 that has received the control signal, the generation conditions and emission conditions of the first modulated light, for example, the optical path, the emission angle, the emission range, and the like are adjusted.

＜物体情報検知方法＞
物体情報検知方法では、上述の光路調整方法のステップ（１）〜（４）に加えて、以下のステップ（５）、（６）を実行することにより、対象物Ｓの物体情報を検知する。<Object information detection method>
In the object information detection method, the object information of the object S is detected by executing the following steps (5) and (6) in addition to the steps (1) to (4) of the optical path adjustment method described above.

（５）座標系設定ステップ
上記状態検知ステップにおける状態検知部１３による検知結果は座標系設定部４３へ出力され、座標系設定部４３においては、状態検知部１３による検知結果に基づいて座標系を設定する。設定された座標系の情報は、物体情報検知部４２へ出力される。(5) Coordinate system setting step The detection result by the state detection unit 13 in the above state detection step is output to the coordinate system setting unit 43, and the coordinate system setting unit 43 determines the coordinate system based on the detection result by the state detection unit 13. Set. The information of the set coordinate system is output to the object information detection unit 42.

（６）物体情報検知ステップ
第２受光部４１には、対象物Ｓで反射された変調光が入射し、その入射光強度が検知される。この検知結果は物体情報検知部４２へ出力される。物体情報検知部４２には、座標系設定ステップにおいて設定された座標系の情報が記憶されており、第２受光部４１における検知結果に基づいて、座標系設定部４３で設定された座標系における対象物Ｓの位置、向き、形状、色などが検知される。(6) Object Information Detection Step The modulated light reflected by the object S is incident on the second light receiving unit 41, and the incident light intensity is detected. This detection result is output to the object information detection unit 42. The object information detection unit 42 stores the information of the coordinate system set in the coordinate system setting step, and in the coordinate system set by the coordinate system setting unit 43 based on the detection result in the second light receiving unit 41. The position, orientation, shape, color, etc. of the object S are detected.

第１実施形態によれば、コストを抑えた簡便な構成で、光放射角度の高精度な調整を要することなく、広い角度範囲に光を放射することができるとともに、第１変調光と第２変調光を同じ領域で生成できるため、空間光変調器２０をコンパクトに構成することができる。 According to the first embodiment, it is possible to radiate light over a wide angle range without requiring highly accurate adjustment of the light emission angle with a simple configuration at a low cost, and the first modulated light and the second modulation light. Since the modulated light can be generated in the same region, the spatial light modulator 20 can be compactly configured.

＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態に係る光放射装置及び物体情報検知装置の構成を概念的に示すブロック図である。第２実施形態においては、第１実施形態における空間光変調器２０に代えて、互いに異なる領域である第１変調領域５１と第２変調領域５２とを有する空間光変調器５０を備えている。この空間光変調器５０と変調光制御部１１４以外の構成については、第１実施形態と同様であるため、図２においては対応する構成に同一の符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。<Second Embodiment>
FIG. 2 is a block diagram conceptually showing the configurations of the light emitting device and the object information detecting device according to the second embodiment. In the second embodiment, instead of the spatial light modulator 20 in the first embodiment, a spatial light modulator 50 having a first modulation region 51 and a second modulation region 52, which are different regions from each other, is provided. Since the configurations other than the spatial light modulator 50 and the modulated light control unit 114 are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are used for the corresponding configurations in FIG. 2, and detailed description thereof will be omitted. ..

空間光変調器５０は、第１実施形態の空間光変調器２０と同様に、例えば、液晶パネル、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）、又は、微小電気機械システムを用いて構成し、入射光を変調して出射する。 Similar to the spatial light modulator 20 of the first embodiment, the spatial light modulator 50 is configured by using, for example, a liquid crystal panel, a liquid crystal on silicon (LCOS), or a microelectromechanical system to modulate incident light. And exit.

空間光変調器５０は、変調光制御部１１４の制御により、光源１１からの入射光に基づいて、第１変調領域５１において第１変調光を生成し、第１変調領域５１とは別個に設けられた異なる領域である第２変調領域５２において第２変調光を生成する。第１変調光と第２変調光は、出射角が互いに異なる２つの変調光として生成される。第１変調光と第２変調光は同時に生成可能であるが、互いに異なるタイミングで生成してもよい。変調光の出射方向の調整は、第１実施形態の空間光変調器２０の場合と同様であり、変調光制御部１１４によって制御される。そして、第１変調光は、反射体３０の第１反射面３１側へ向かう出射角度で、空間光変調器５０から出射され、一方の第２変調光は、反射体３０の第２反射面３２側へ向かう出射角度で、空間光変調器５０から出射される。 The spatial light modulator 50 generates the first modulated light in the first modulation region 51 based on the incident light from the light source 11 under the control of the modulation light control unit 114, and is provided separately from the first modulation region 51. The second modulation light is generated in the second modulation region 52, which is a different region. The first modulated light and the second modulated light are generated as two modulated lights having different emission angles. The first modulated light and the second modulated light can be generated at the same time, but they may be generated at different timings from each other. The adjustment of the emission direction of the modulated light is the same as in the case of the spatial light modulator 20 of the first embodiment, and is controlled by the modulated light control unit 114. Then, the first modulated light is emitted from the spatial light modulator 50 at an emission angle toward the first reflecting surface 31 side of the reflector 30, while the second modulated light is emitted from the second reflecting surface 32 of the reflector 30. It is emitted from the spatial light modulator 50 at an emission angle toward the side.

第２実施形態によれば、コストを抑えた簡便な構成で、光放射角度の高精度な調整を要することなく、広い角度範囲に光を放射することができることに加えて、第１変調光と第２変調光を同時に生成して、同時に出射することができるため、物体情報検知や光路調整をより高速に行うことができる。 According to the second embodiment, in addition to being able to radiate light over a wide angle range without requiring highly accurate adjustment of the light emission angle with a simple configuration at low cost, the first modulated light Since the second modulated light can be generated at the same time and emitted at the same time, object information detection and optical path adjustment can be performed at higher speed.

なお、第２実施形態では、空間光変調器５０が第１変調領域５１と第２変調領域５２とを有する構成としたが、これに代えて別個の２つの空間光変調器を設けて、これらの２つの空間光変調器において第１変調光と第２変調光をそれぞれ生成するようにしてもよい。 In the second embodiment, the spatial light modulator 50 has a first modulation region 51 and a second modulation region 52, but instead of this, two separate spatial light modulators are provided to these. The first modulation light and the second modulation light may be generated in each of the two spatial light modulators.

以下、第１実施形態又は第２実施形態の実施例について説明する。
＜実施例１＞
図３は、実施例１に係る光放射装置の構成を示す図である。表１〜表４は、実施例１に係る光放射装置の構成によるシミュレーション結果を示す表である。Hereinafter, examples of the first embodiment or the second embodiment will be described.
<Example 1>
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a light emitting device according to the first embodiment. Tables 1 to 4 are tables showing simulation results according to the configuration of the light emitting device according to the first embodiment.

実施例１の光放射装置の概略構成について説明する。
図３に示すように、実施例１に係る光放射装置は、光源１１１、コリメート光学系１１６、平面ミラー１１５、光変調ユニット１２０、反射体１３０、及び、第１受光部１１２を備える。反射体１３０は、樹脂材料で形成され、第１反射面１３１と第２反射面１３２を有する。光源１１１からの出射光Ｌ１００は、コリメート光学系１１６によってコリメート光とされ、平面ミラー１１５で反射されて光変調ユニット１２０に入射する。光変調ユニット１２０からは、変調光Ｌ１３１（図３において実線）と非変調光Ｌ１３２（図３において破線）が出射される。変調光Ｌ１３１は、反射体１３０の第１反射面１３１に入射して反射光Ｌ１４１として対象物側へ放射される。非変調光Ｌ１３２は、反射体１３０の第２反射面１３２に入射して反射光Ｌ１４２（図３において破線）として第１受光部１１２へ入射する。ここで、第１受光部１１２と光変調ユニット１２０は同一の平面上に設置した。The schematic configuration of the light emitting device of the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 3, the light emitting device according to the first embodiment includes a light source 111, a collimating optical system 116, a plane mirror 115, a light modulation unit 120, a reflector 130, and a first light receiving unit 112. The reflector 130 is made of a resin material and has a first reflecting surface 131 and a second reflecting surface 132. The light L100 emitted from the light source 111 is converted into collimated light by the collimating optical system 116, reflected by the plane mirror 115, and incident on the light modulation unit 120. Modulated light L131 (solid line in FIG. 3) and unmodulated light L132 (broken line in FIG. 3) are emitted from the optical modulation unit 120. The modulated light L131 is incident on the first reflecting surface 131 of the reflector 130 and is emitted to the object side as reflected light L141. The unmodulated light L132 is incident on the second reflecting surface 132 of the reflector 130 and is incident on the first light receiving unit 112 as reflected light L142 (broken line in FIG. 3). Here, the first light receiving unit 112 and the optical modulation unit 120 are installed on the same plane.

反射体１３０において、第１反射面１３１は、半径４ｍｍの球面（中心Ａ１１）の一部として形成されている。第２反射面１３２は、第１反射面１３１が設けられた球面において、第１反射面１３１とは別個の領域に形成されている。第１反射面１３１と第２反射面１３２を含む、反射体１３０の表面に金属メッキを施して鏡面とした。 In the reflector 130, the first reflecting surface 131 is formed as a part of a spherical surface (center A11) having a radius of 4 mm. The second reflecting surface 132 is formed in a region separate from the first reflecting surface 131 on the spherical surface provided with the first reflecting surface 131. The surface of the reflector 130 including the first reflecting surface 131 and the second reflecting surface 132 was metal-plated to form a mirror surface.

光変調ユニット１２０は、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）素子を用いた。このＬＣＯＳ素子において、光源１１１側にカバーガラスを配置した。 The optical modulation unit 120 used an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) element. In this LCOS element, a cover glass was arranged on the light source 111 side.

次に、表１〜表４に示すシミュレーションの条件及び結果について説明する。
まず、全体の位置関係を説明するために座標系を定義した。原点は、光変調ユニット１２０であるＬＣＯＳ素子の表面の平面中心、かつ、カバーガラスと空気との界面とした。原点と、反射体１３０の球の中心Ａ１１とを結んだ直線の、光変調ユニット１２０を設置した平面への射影をｘ軸とした。ｚ軸は、光変調ユニット１２０を設置した平面の法線ベクトルと平行となるように設定した。ｙ軸は、ｘ軸及びｚ軸のそれぞれと垂直、かつ右手系で定義した。座標系の単位はｍｍとした。Next, the simulation conditions and results shown in Tables 1 to 4 will be described.
First, a coordinate system was defined to explain the overall positional relationship. The origin was the plane center of the surface of the LCOS element, which is the optical modulation unit 120, and the interface between the cover glass and air. The x-axis is the projection of the straight line connecting the origin and the center A11 of the sphere of the reflector 130 onto the plane on which the optical modulation unit 120 is installed. The z-axis was set to be parallel to the normal vector of the plane on which the optical modulation unit 120 was installed. The y-axis was defined as a right-handed system perpendicular to each of the x-axis and z-axis. The unit of the coordinate system was mm.

反射体１３０は、第１反射面１３１が原点から遠い側、第２反射面１３２を原点に近い側となるように配置した。反射体１３０の上記球面（球面鏡）の中心Ａ１１の位置は、（３．７，０，４４）とした。 The reflector 130 is arranged so that the first reflecting surface 131 is on the side far from the origin and the second reflecting surface 132 is on the side close to the origin. The position of the center A11 of the spherical surface (spherical mirror) of the reflector 130 was set to (3.7, 0, 44).

光源１１１からの出射光Ｌ１００は、半径２００μｍのガウシアンビームを用いた。このガウシアンビームの中心を、原点へ、ベクトル（０．０８７，０，−０．９９６）で入射させた。 A Gaussian beam having a radius of 200 μm was used as the emitted light L100 from the light source 111. The center of this Gaussian beam was made to enter the origin with a vector (0.087, 0, −0.996).

第１受光部１１２を座標（５．３６，０，０）の点へ設置した。この点における無変調時、かつ組み付け誤差が存在しない条件での受光強度を１として規格化し強度を評価した。 The first light receiving unit 112 was installed at the point at the coordinates (5.36, 0, 0). In this respect, the light receiving intensity was standardized as 1 under the condition of no modulation and no assembly error, and the intensity was evaluated.

光変調ユニット１２０においては入射光に対して変調を掛けた。この変調は、光変調ユニット１２０からの出射光のベクトルを変化させるようとするように掛けた。より具体的には、ｘｙ平面上に平行な軸を法線ベクトルとする仮想平面とビーム（光変調ユニット１２０への入射光）との交点を中心として、仮想平面上にある円弧に沿って回転操作を行った。回転操作によって変化する角度は、回転操作の回転軸に対して右ネジの方向を正とした。 In the optical modulation unit 120, the incident light was modulated. This modulation was applied so as to change the vector of the emitted light from the optical modulation unit 120. More specifically, it rotates along an arc on the virtual plane around the intersection of the virtual plane whose normal vector is an axis parallel to the xy plane and the beam (light incident on the optical modulation unit 120). The operation was performed. For the angle that changes due to the rotation operation, the direction of the right-hand screw is positive with respect to the rotation axis of the rotation operation.

このような変調により、第１受光部１１２における受信光の強度が変化した。組み付け誤差が存在しないときの、第１受光部１１２における受光強度、変調により変化した角度（偏向角度（単位：度））、変調光の回転軸のベクトルを表１にまとめた。受光強度（強度）は任意単位（ＡＵ）であり、上述の通り規格化している。 Due to such modulation, the intensity of the received light in the first light receiving unit 112 changed. Table 1 summarizes the light receiving intensity in the first light receiving unit 112, the angle changed by modulation (deflection angle (unit: degree)), and the vector of the rotation axis of the modulated light when there is no assembly error. The light receiving intensity (intensity) is an arbitrary unit (AU) and is standardized as described above.

さらに、光変調ユニット１２０への入射光の光軸（主たる進行方向）の調整に誤差がある場合の結果を表２に、反射体１３０の取り付け位置に誤差がある場合の結果を表３にまとめた。表２において、「角度ズレ量」は、光変調ユニット１２０への入射光の光軸（主たる進行方向）の調整における誤差による角度のズレ量である。表３において、「鏡位置ズレ量」は、反射体１３０の取り付け位置の誤差によるズレ量である。 Further, Table 2 summarizes the results when there is an error in the adjustment of the optical axis (main traveling direction) of the incident light on the optical modulation unit 120, and Table 3 summarizes the results when there is an error in the mounting position of the reflector 130. It was. In Table 2, the "angle deviation amount" is an angle deviation amount due to an error in adjusting the optical axis (main traveling direction) of the incident light on the optical modulation unit 120. In Table 3, the “mirror position deviation amount” is the deviation amount due to an error in the mounting position of the reflector 130.

表２と表４（後述）において、仰角は、ｘｙ平面上にあるＬＣＯＳ素子（光変調ユニット１２０）と、光源１１１からの出射光Ｌ１００がなす角度を指し、相対角度が小さくなる方向を正、大きくなる方向を負としている。方位角を変化させる走査とは、ベクトル（０，０，１）を軸とした回転走査を指す。回転方向は、右ネジの方向を正としている。 In Tables 2 and 4 (described later), the elevation angle refers to the angle formed by the LCOS element (optical modulation unit 120) on the xy plane and the light L100 emitted from the light source 111, and the direction in which the relative angle becomes smaller is positive. The direction of increase is negative. Scanning that changes the azimuth angle refers to rotational scanning around a vector (0, 0, 1). The direction of rotation is positive in the direction of the right-hand screw.

表３と表４において、「ｘ ＋０．２ｍｍ」は、ｘ軸の正の方向において、反射体１３０の位置決め誤差が０．２ｍｍであることを意味し、「ｘ −０．２ｍｍ」は、ｘ軸の負の方向において、反射体１３０の位置決め誤差が０．２ｍｍであることを意味している。同様に、「ｙ ＋０．２ｍｍ」はｙ軸の正の方向における反射体１３０の位置決め誤差、「ｙ −０．２ｍｍ」はｙ軸の負の方向における反射体１３０の位置決め誤差、「ｚ ＋０．２ｍｍ」はｚ軸の正の方向における反射体１３０の位置決め誤差、さらに、「ｚ −０．２ｍｍ」はｚ軸の負の方向における反射体１３０の位置決め誤差を意味しており、それぞれ０．２ｍｍとなっている。 In Tables 3 and 4, "x +0.2 mm" means that the positioning error of the reflector 130 is 0.2 mm in the positive direction of the x-axis, and "x-0.2 mm" means x. This means that the positioning error of the reflector 130 is 0.2 mm in the negative direction of the axis. Similarly, "y +0.2 mm" is the positioning error of the reflector 130 in the positive direction of the y-axis, and "y-0.2 mm" is the positioning error of the reflector 130 in the negative direction of the y-axis, "z +0. “2 mm” means the positioning error of the reflector 130 in the positive direction of the z-axis, and “z −0.2 mm” means the positioning error of the reflector 130 in the negative direction of the z-axis, and each is 0.2 mm. It has become.

表２に示す例から分かるように、いずれの角度ズレ量においても、無変調時（偏向角度０°）とは異なる偏向角度において第１受光部１１２における受光強度が最大となっている。表３に示す例においても、いずれの鏡位置ズレ量においても、無変調時（偏向角度０°）とは異なる偏向角度において第１受光部１１２における受光強度が最大となっている。 As can be seen from the examples shown in Table 2, the light receiving intensity at the first light receiving unit 112 is maximized at a deflection angle different from that at the time of no modulation (deflection angle of 0 °) regardless of the amount of angular deviation. In the examples shown in Table 3, the light receiving intensity of the first light receiving unit 112 is maximized at a deflection angle different from that at the time of no modulation (deflection angle of 0 °) regardless of the amount of mirror position deviation.

次に表４について説明する。上記回転軸をｘｙ平面上に置き、ベクトル（０，１，０）に対して０（度）から１８０（度）の範囲で回転させた。この回転軸に対して変調角度の絶対値を０．５（度）から２（度）の範囲で調整し、反射体１３０の鏡と出射光中心との交点のｘ座標が４ｍｍ以上となるようにし、反射体１３０からの反射光Ｌ１４１を外部へ放射した。このときの走査範囲を、ベクトル（１，０，０）を基準として評価した結果を表４にまとめた。ここで、反射体１３０の鏡面と出射光中心との交点のｘ座標を４ｍｍ以上にすることによって、光変調ユニット１２０から第１反射面１３１へ向かう変調光Ｌ１３１を、第２反射面１３２へ向かう非変調光Ｌ１３２と明確に分けることができる。 Next, Table 4 will be described. The rotation axis was placed on the xy plane and rotated in the range of 0 (degrees) to 180 (degrees) with respect to the vector (0,1,0). Adjust the absolute value of the modulation angle with respect to this rotation axis in the range of 0.5 (degrees) to 2 (degrees) so that the x-coordinate of the intersection of the mirror of the reflector 130 and the center of the emitted light is 4 mm or more. Then, the reflected light L141 from the reflector 130 was radiated to the outside. Table 4 summarizes the results of evaluating the scanning range at this time with reference to the vector (1,0,0). Here, by setting the x-coordinate of the intersection of the mirror surface of the reflector 130 and the center of the emitted light to 4 mm or more, the modulated light L131 directed from the optical modulation unit 120 toward the first reflecting surface 131 is directed toward the second reflecting surface 132. It can be clearly separated from the unmodulated light L132.

表４から分かるように、反射体１３０の鏡面の位置決め誤差及び光変調ユニット１２０への入射光の角度誤差がないとき（「誤差無し」）に、ｘｙ平面への射影で４８°の、ｘｚ平面への射影で１０４°の走査角度（「無補正時操作範囲」）がそれぞれ得られた。 As can be seen from Table 4, when there is no positioning error of the mirror surface of the reflector 130 and an angular error of the incident light on the light modulation unit 120 (“no error”), the xz plane is 48 ° projected onto the xy plane. A scanning angle of 104 ° (“operation range without correction”) was obtained by projecting onto.

表４では、鏡の位置決め誤差として、「ｘ ＋０．２ｍｍ」、「ｘ −０．２ｍｍ」、「ｙ ＋０．２ｍｍ」、「ｙ −０．２ｍｍ」、「ｚ ＋０．２ｍｍ」、「ｚ −０．２ｍｍ」を列記し、光変調ユニット１２０への入射光の角度誤差として、「ビーム入射角 仰角＋０．２°」、「ビーム入射角 仰角−０．２°」、「ビーム入射角 方位角＋０．２°」、「ビーム入射角 方位角−０．２°」を列記した。 In Table 4, the mirror positioning errors are "x +0.2 mm", "x-0.2 mm", "y +0.2 mm", "y-0.2 mm", "z +0.2 mm", and "z-". "0.2 mm" is listed, and as the angle error of the incident light on the optical modulation unit 120, "beam incident angle elevation angle + 0.2 °", "beam incident angle elevation angle -0.2 °", "beam incident angle azimuth angle" "+ 0.2 °" and "beam incident angle azimuth -0.2 °" are listed.

表４では、鏡の位置決め誤差及び入射光の角度誤差が有った場合の反射光の相対角度範囲を、ｘｙ平面及びｘｚ平面への射影として「無補正時操作範囲」に示している。さらに、この場合の反射光の相対角度範囲が持つ角度誤差を打ち消す補正のための変調量として「変調角度」を列記した。前記補正の操作は変調により行った。表４に示す範囲の誤差であれば、変調角度を最大１．７°操作することで、０．００５°以下の角度誤差で補正できることが分かった。 In Table 4, the relative angle range of the reflected light when there is a positioning error of the mirror and an angle error of the incident light is shown in the "operation range without correction" as an projection on the xy plane and the xz plane. Further, "modulation angle" is listed as a modulation amount for correction for canceling the angle error of the relative angle range of the reflected light in this case. The correction operation was performed by modulation. It was found that the error in the range shown in Table 4 can be corrected with an angle error of 0.005 ° or less by manipulating the modulation angle by a maximum of 1.7 °.

＜実施例２＞
図４は、実施例２に係る光放射装置の構成を示す図である。表５〜表６は、実施例２に係る光放射装置の構成によるシミュレーション結果を示す表である。<Example 2>
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a light emitting device according to a second embodiment. Tables 5 to 6 are tables showing simulation results according to the configuration of the light emitting device according to the second embodiment.

実施例２の光放射装置の概略構成について説明する。
図４に示すように、実施例２に係る光放射装置は、光源２１１、コリメート光学系２１６、平面ミラー２１５、光変調ユニット２２０、反射体２３０、結像光学系２１７、及び、第１受光部２１２を備える。反射体２３０は、樹脂材料で形成され、第１反射面２３１と第２反射面２３２を有する。光源２１１からの出射光Ｌ２００は、コリメート光学系２１６によってコリメート光とされ、平面ミラー２１５で反射されて光変調ユニット２２０に入射する。光変調ユニット２２０からは、変調光Ｌ２３１（図４において実線）と非変調光Ｌ２３２（図４において破線）が出射される。変調光Ｌ２３１は、反射体２３０の第１反射面２３１に入射して反射光Ｌ２４１として対象物側へ放射される。非変調光Ｌ２３２は、反射体２３０の第２反射面２３２で反射され、その反射光Ｌ２４２（図４において破線）は結像光学系２１７によって第１受光部２１２上に像を結ぶ。ここで、第１受光部２１２と光変調ユニット２２０は同一の平面上に設置した。The schematic configuration of the light emitting device of the second embodiment will be described.
As shown in FIG. 4, the light emitting device according to the second embodiment includes a light source 211, a collimating optical system 216, a plane mirror 215, an optical modulation unit 220, a reflector 230, an imaging optical system 217, and a first light receiving unit. It is equipped with 212. The reflector 230 is made of a resin material and has a first reflecting surface 231 and a second reflecting surface 232. The light L200 emitted from the light source 211 is converted into collimated light by the collimating optical system 216, reflected by the plane mirror 215, and incident on the light modulation unit 220. Modulated light L231 (solid line in FIG. 4) and unmodulated light L232 (broken line in FIG. 4) are emitted from the optical modulation unit 220. The modulated light L231 is incident on the first reflecting surface 231 of the reflector 230 and is radiated to the object side as reflected light L241. The unmodulated light L232 is reflected by the second reflecting surface 232 of the reflector 230, and the reflected light L242 (broken line in FIG. 4) forms an image on the first light receiving unit 212 by the imaging optical system 217. Here, the first light receiving unit 212 and the optical modulation unit 220 are installed on the same plane.

反射体２３０は、１つの樹脂材料の別の領域に第１反射面２３１と第２反射面２３２をそれぞれ設けた構成を有する。第１反射面２３１の表面形状は、半径４ｍｍの球面の一部の半球面とし、第２反射面２３２は、上記球面の中心Ａ２１を通る平面とした。そして、第１反射面２３１と第２反射面２３２の表面に金属メッキを施して、鏡面とした。 The reflector 230 has a configuration in which a first reflecting surface 231 and a second reflecting surface 232 are provided in different regions of one resin material, respectively. The surface shape of the first reflecting surface 231 was a hemispherical surface of a part of a spherical surface having a radius of 4 mm, and the second reflecting surface 232 was a flat surface passing through the center A21 of the spherical surface. Then, the surfaces of the first reflecting surface 231 and the second reflecting surface 232 were metal-plated to form a mirror surface.

光変調ユニット２２０は、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）素子を用いた。このＬＣＯＳ素子において、光源２１１側にカバーガラスを配置した。 The optical modulation unit 220 used an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) element. In this LCOS element, a cover glass was arranged on the light source 211 side.

次に、表５と表６に示すシミュレーションの条件及び結果について説明する。
まず、座標系の定義は実施例１と同一とした。反射体２３０の第１反射面２３１の表面形状を、半径４ｍｍの球面の半球形とし、半球の中心Ａ２１の位置は（３．７，０，４４）とした。第２反射面２３２は、第１反射面２３１の半球の中心Ａ２１を通り、かつ法線ベクトルを（１，０，０）とした。座標系の単位はｍｍとした。Next, the simulation conditions and results shown in Tables 5 and 6 will be described.
First, the definition of the coordinate system is the same as that of the first embodiment. The surface shape of the first reflecting surface 231 of the reflector 230 was a spherical hemisphere with a radius of 4 mm, and the position of the center A21 of the hemisphere was (3.7,0,44). The second reflecting surface 232 passes through the center A21 of the hemisphere of the first reflecting surface 231 and has a normal vector of (1,0,0). The unit of the coordinate system was mm.

反射体２３０において、原点から遠い側に第１反射面２３１（球面部）を、原点に近い側に第２反射面２３２（平面側）を配置した。
光源２１１からの出射光Ｌ２００は、半径２００μｍのガウシアンビームを用いた。このガウシアンビームの中心を原点へ、ベクトル（０．０８７，０，−０．９９６）で入射させた。In the reflector 230, the first reflecting surface 231 (spherical portion) is arranged on the side far from the origin, and the second reflecting surface 232 (plane side) is arranged on the side near the origin.
A Gaussian beam having a radius of 200 μm was used as the emitted light L200 from the light source 211. The center of this Gaussian beam was incident on the origin with a vector (0.087, 0, −0.996).

第１受光部２１２を、ｘｙ平面と平行に設置し、第１受光部２１２の中心座標を（２．２，０，８０）とした。また、この第１受光部２１２としては、有効受光径の大きさが５ｍｍのものを選択した。 The first light receiving unit 212 was installed parallel to the xy plane, and the center coordinates of the first light receiving unit 212 were set to (2.2,0,80). Further, as the first light receiving portion 212, one having an effective light receiving diameter of 5 mm was selected.

第１受光部２１２における非変調時、かつ、ガウシアンビームの光軸、及び、反射体２３０の鏡位置に誤差がないときの受光強度を１として規格化した。 The light receiving intensity of the first light receiving unit 212 when not modulated and when there is no error in the optical axis of the Gaussian beam and the mirror position of the reflector 230 is standardized as 1.

光変調ユニット２２０においては、入射光に対して変調を掛けた。この変調は、以下のように定義する直線を回転軸とし、その軸に沿って所定の角度だけ回転させることで行った。その回転方向は、ベクトルに対して右ネジの方向を正とし、回転軸は、以下の５つを使用した。すなわち、光変調ユニット２２０（ＬＣＯＳ素子）の液晶層界面とガウシアンビーム中心の交点を通り、それぞれのベクトルが（０，１，０）、（０．７０７，０．７０７，０）、（−０．７０７，０．７０７，０）、（０．８６６，０．５，０）、（−０．８６６，０．５，０）である直線である。 In the optical modulation unit 220, the incident light was modulated. This modulation was performed by using a straight line defined as follows as a rotation axis and rotating it by a predetermined angle along the axis. As for the rotation direction, the direction of the right-hand screw was positive with respect to the vector, and the following five rotation axes were used. That is, passing through the intersection of the liquid crystal layer interface of the optical modulation unit 220 (LCOS element) and the center of the Gaussian beam, the respective vectors are (0,1,0), (0.707,0.707,0), (-0). It is a straight line which is .707,0.707,0), (0.866,0.5,0), (−0.866,0.5,0).

この変調を行ったときの第１受光部２１２における受光強度が０．５となる角度を測定した結果を表５と表６に示している。表５は、上述の５つの回転軸について、光源２１１から出射されたガウシアンビーム光軸（主たる進行方向）に誤差がない場合と、その光軸に角度誤差がある場合とを示している。表６は、上述の５つの回転軸について、反射体２３０の位置に誤差がない場合と、誤差がある場合とを示している。表５において方位角と仰角で示す角度誤差、及び、表６におけるｘ、ｙ、ｚ方向の誤差は実施例１と同様である。 Tables 5 and 6 show the results of measuring the angle at which the light receiving intensity of the first light receiving unit 212 when this modulation is performed is 0.5. Table 5 shows a case where there is no error in the Gaussian beam optical axis (main traveling direction) emitted from the light source 211 and a case where there is an angle error in the optical axis for the above-mentioned five rotation axes. Table 6 shows a case where there is no error in the position of the reflector 230 and a case where there is an error in the above-mentioned five rotation axes. The angle error shown by the azimuth angle and the elevation angle in Table 5 and the error in the x, y, and z directions in Table 6 are the same as those in the first embodiment.

表５に示す例から分かるように、いずれの角度ズレ量においても、「誤差無し」の場合とは異なる角度において第１受光部２１２における受光強度が０．５となっている。表６に示す例においても、「誤差無し」の場合とは異なる角度において第１受光部２１２における受光強度が０．５となる例が多くなっている。このように、光源２１１からの出射光Ｌ２００の角度誤差、及び、反射体２３０の位置の誤差が、第１受光部２１２における受光強度が０．５となる角度に影響を与えることが分かった。
そして、このような光軸誤差や反射体２３０の位置の誤差については実施例１と同様に補正することができる。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的又は本発明の思想の範囲内において改良又は変更が可能である。As can be seen from the examples shown in Table 5, the light receiving intensity at the first light receiving unit 212 is 0.5 at an angle different from that in the case of “no error” at any angle deviation amount. Also in the examples shown in Table 6, there are many cases where the light receiving intensity of the first light receiving unit 212 is 0.5 at an angle different from the case of “no error”. As described above, it was found that the angle error of the emitted light L200 from the light source 211 and the position error of the reflector 230 affect the angle at which the light receiving intensity of the first light receiving unit 212 becomes 0.5.
Then, such an optical axis error and an error in the position of the reflector 230 can be corrected in the same manner as in the first embodiment.
Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be improved or modified within the purpose of improvement or the idea of the present invention.

以上のように、本発明に係る光放射装置は、コストを抑えた簡便な構成で、光放射角度の高精度な調整を要することなく、広い角度範囲に光を放射することができる点で有用である。また、コストを抑えた簡便な構成で、広い角度範囲において、高い精度で物体情報検知を実行できる物体情報検知装置及び物体情報検知方法を提供可能である。さらにまた、本発明に係る光路調整方法は、コストを抑えた簡便な構成で、広い角度範囲において、放射光の光路を精度良く調整することが可能となる。 As described above, the light emitting device according to the present invention is useful in that it has a simple configuration at low cost and can emit light over a wide angle range without requiring highly accurate adjustment of the light emission angle. Is. Further, it is possible to provide an object information detection device and an object information detection method capable of executing object information detection with high accuracy in a wide angle range with a simple configuration at a low cost. Furthermore, the optical path adjusting method according to the present invention has a simple configuration with reduced cost, and can accurately adjust the optical path of synchrotron radiation in a wide angle range.

１１、１１１、２１１ 光源
１２、１１２、２１２ 第１受光部
１３ 状態検知部
１４、１１４ 変調光制御部
２０、５０ 空間光変調器
３０、１３０、２３０ 反射体
３１、１３１、２３１ 第１反射面
３２、１３２、２３２ 第２反射面
４１ 第２受光部
４２ 物体情報検知部
４３ 座標系設定部
５１ 第１変調領域
５２ 第２変調領域
１１５、２１５ 平面ミラー
１１６、２１６ コリメート光学系
１２０、２２０ 光変調ユニット
２１７ 結像光学系
Ａ１１、Ａ２１ 中心
Ｌ１００、Ｌ２００ 出射光
Ｌ１３１、Ｌ２３１ 変調光
Ｌ１４１、Ｌ２４１ 反射光
Ｌ１３２、Ｌ２３２ 非変調光
Ｌ１４２、Ｌ２４２ 反射光
Ｓ 対象物11, 111, 211 Light source 12, 112, 212 First light receiving unit 13 State detection unit 14, 114 Modulated light control unit 20, 50 Spatial light modulator 30, 130, 230 Reflector 31, 131, 231 First reflecting surface 32 , 132, 232 Second reflective surface 41 Second light receiving unit 42 Object information detection unit 43 Coordinate system setting unit 51 First modulation area 52 Second modulation area 115, 215 Planar mirror 116, 216 Collimated optical system 120, 220 Optical modulation unit 217 Imaging optical system A11, A21 Center L100, L200 Emission light L131, L231 Modulated light L141, L241 Reflected light L132, L232 Unmodulated light L142, L242 Reflected light S Object

Claims (23)

コヒーレント光を出射する光源と、空間光変調器と、反射体と、第１受光部と、変調光制御部とを備えた光放射装置であって、
前記反射体は、球面の一部である第１反射面と、前記第１反射面とは別個の第２反射面とを備え、
前記空間光変調器は、前記変調光制御部の制御により、前記光源からの入射光に基づいて、前記第１反射面側へ向かう第１変調光と、前記第２反射面側へ向かう第２変調光とを生成し、
前記第１反射面で反射された反射光は対象物側へ放射され、前記第２反射面で反射された反射光は前記第１受光部側へ放射されることを特徴とする光放射装置。A light emitting device including a light source that emits coherent light, a spatial light modulator, a reflector, a first light receiving unit, and a modulated light control unit.
The reflector includes a first reflecting surface that is a part of a spherical surface and a second reflecting surface that is separate from the first reflecting surface.
The spatial light modulator controls the first modulated light toward the first reflecting surface side and the second directed toward the second reflecting surface side based on the incident light from the light source under the control of the modulated light control unit. Generates modulated light and
A light emitting device, characterized in that the reflected light reflected by the first reflecting surface is radiated to the object side, and the reflected light reflected by the second reflecting surface is radiated to the first light receiving portion side. 前記第１受光部における受光結果に基づいて、前記反射体の状態を検知する状態検知部を備え、
前記第２変調光は、前記変調光制御部の制御により、前記第２反射面内における照射位置を変えていくように走査され、
前記状態検知部は、前記第１受光部における受光強度の変化に基づいて、前記反射体に対する前記第２変調光の入射状態を検知する請求項１に記載の光放射装置。A state detecting unit for detecting the state of the reflector based on the light receiving result in the first light receiving unit is provided.
The second modulated light is scanned so as to change the irradiation position in the second reflecting surface under the control of the modulated light control unit.
The light emitting device according to claim 1, wherein the state detecting unit detects an incident state of the second modulated light on the reflector based on a change in the light receiving intensity in the first light receiving unit. 前記状態検知部は、前記第１受光部における受光強度が所定値以上であるときに、前記第２変調光が前記第２反射面の所定範囲に入射していると検知する請求項２に記載の光放射装置。 The second aspect of the present invention, wherein the state detecting unit detects that the second modulated light is incident on a predetermined range of the second reflecting surface when the light receiving intensity in the first light receiving unit is equal to or higher than a predetermined value. Light emitting device. 前記第２反射面で反射された反射光は前記第１受光部で受光され、
前記第１受光部における受光結果に基づいて、状態検知部が前記反射体の状態を検知する請求項１に記載の光放射装置。The reflected light reflected by the second reflecting surface is received by the first light receiving unit, and is received.
The light emitting device according to claim 1, wherein the state detecting unit detects the state of the reflector based on the light receiving result in the first light receiving unit. 前記第２反射面が平面、又は、前記第１反射面と曲率が異なる曲面である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光放射装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second reflecting surface is a flat surface or a curved surface having a curvature different from that of the first reflecting surface. 前記第１反射面と前記第２反射面は曲率中心の位置が同一である請求項５に記載の光放射装置。 The light emitting device according to claim 5, wherein the first reflecting surface and the second reflecting surface have the same position of the center of curvature. 前記第２反射面は、前記第１反射面を形成する球面の一部であって、前記第１反射面とは別個の領域に設けられている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光放射装置。 The second reflecting surface is a part of a spherical surface forming the first reflecting surface, and any one of claims 1 to 4 provided in a region separate from the first reflecting surface. The light emitting device described in. 前記第１変調光と前記第２変調光は、前記空間光変調器の同一の領域で変調されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光放射装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the first modulated light and the second modulated light are modulated in the same region of the spatial light modulator. 前記第１変調光と前記第２変調光は、前記空間光変調器の異なる領域で生成されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光放射装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the first modulated light and the second modulated light are generated in different regions of the spatial light modulator. 前記空間光変調器は複数設けられ、前記第１変調光と前記第２変調光は、前記複数の空間光変調器のうちの異なる空間光変調器で生成されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光放射装置。 A plurality of the spatial light modulators are provided, and the first modulated light and the second modulated light are generated by different spatial light modulators among the plurality of spatial light modulators. The light emitting device according to any one of claims 7. 前記空間光変調器が、液晶層を有する、液晶パネル又はＬＣＯＳである請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光放射装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 10, wherein the spatial light modulator is a liquid crystal panel or LCOS having a liquid crystal layer. 前記空間光変調器が、複数の鏡からなる微小電気機械システムである請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光放射装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 10, wherein the spatial light modulator is a microelectromechanical system including a plurality of mirrors. 前記球面は、前記対象物側に凸面を向けた凸面鏡の一部、又は、前記対象物側に凹面を向けた凹面鏡の一部である請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の光放射装置。 The one according to any one of claims 1 to 12, wherein the spherical surface is a part of a convex mirror having a convex surface facing the object side, or a part of a concave mirror having a concave surface facing the object side. Light emitting device. 前記光源はレーザー光源である請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の光放射装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 13, wherein the light source is a laser light source. 前記レーザー光源からの出射光をコリメート光とし、前記空間光変調器へ出射するコリメート光学系を備える請求項１４に記載の光放射装置。 The light emitting device according to claim 14, further comprising a collimating optical system in which light emitted from the laser light source is used as collimated light and emitted to the spatial light modulator. 前記変調光制御部は、前記状態検知部による検知結果に基づいて、前記第１変調光を制御する請求項２から請求項１５のいずれか１項に記載の光放射装置。 The light emitting device according to any one of claims 2 to 15, wherein the modulated light control unit controls the first modulated light based on a detection result by the state detection unit. 前記変調光制御部は、前記状態検知部による検知結果に基づいて、前記第１反射面へ入射する前記第１変調光の出射方向を変更するように前記空間光変調器を制御する請求項１６に記載の光放射装置。 16. The modulated light control unit controls the spatial light modulator so as to change the emission direction of the first modulated light incident on the first reflecting surface based on the detection result by the state detection unit. The light emitter described in. 前記変調光制御部は、前記状態検知部による検知結果に基づいて、前記第１反射面における前記第１変調光の反射方向を変更するように前記反射体の位置を調整する請求項１６又は請求項１７に記載の光放射装置。 16 or claim that the modulated light control unit adjusts the position of the reflector so as to change the reflection direction of the first modulated light on the first reflecting surface based on the detection result by the state detecting unit. Item 17. The light emitting device according to Item 17. 請求項２から請求項１８のいずれか１項に記載の光放射装置と、
前記対象物で反射された前記第１変調光を受光する第２受光部と、
前記第２受光部における受光結果に基づいて、前記対象物の物体情報を検知する物体情報検知部とを備えることを特徴とする物体情報検知装置。The light emitting device according to any one of claims 2 to 18.
A second light receiving unit that receives the first modulated light reflected by the object, and a second light receiving unit.
An object information detection device including an object information detection unit that detects object information of the object based on a light reception result in the second light receiving unit. 前記状態検知部による検知結果に基づいて、座標系を設定する座標系設定部を備え、
前記物体情報検知部は、前記第２受光部における受光結果に基づいて、前記座標系設定部が設定した座標系における前記対象物の位置を検知する請求項１９に記載の物体情報検知装置。A coordinate system setting unit for setting a coordinate system based on the detection result by the state detection unit is provided.
The object information detection device according to claim 19, wherein the object information detection unit detects the position of the object in the coordinate system set by the coordinate system setting unit based on the light reception result in the second light receiving unit. 空間光変調器において変調された第１変調光を反射体で反射させて対象物へ放射するときに、前記反射体で反射されて放射される前記第１変調光の光路を調整する光路調整方法であって、
前記反射体は、球面の一部である第１反射面と、前記第１反射面とは別個の第２反射面とを備え、
前記空間光変調器にコヒーレント光を与え、前記第１反射面側へ向かう前記第１変調光、及び、前記第２反射面側へ向かう第２変調光を生成させる変調光生成ステップと、
前記第２反射面における反射光に基づいて、前記反射体の状態を検知する状態検知ステップと、
前記状態検知ステップにおいて検知された前記反射体の状態に基づいて、前記第１変調光を制御する第１変調光制御ステップとを有することを特徴とする光路調整方法。An optical path adjustment method for adjusting the optical path of the first modulated light reflected and emitted by the reflector when the first modulated light modulated in the spatial light modulator is reflected by the reflector and emitted to an object. And
The reflector includes a first reflecting surface that is a part of a spherical surface and a second reflecting surface that is separate from the first reflecting surface.
A modulated light generation step in which coherent light is applied to the spatial light modulator to generate the first modulated light toward the first reflecting surface side and the second modulated light toward the second reflecting surface side.
A state detection step for detecting the state of the reflector based on the reflected light on the second reflecting surface, and
An optical path adjusting method comprising a first modulated light control step for controlling the first modulated light based on the state of the reflector detected in the state detection step. 前記第２反射面に対する照射位置を変えていくように前記第２変調光を走査する走査ステップを備え、
前記状態検知ステップは、前記第１受光部における受光強度の変化に基づいて、前記反射体に対する前記第２変調光の入射状態を検知する入射状態検知ステップを含み、
前記入射状態検知ステップにおいて、前記第２変調光が前記第２反射面の所定範囲に入射していると検知された後に、前記第１変調光制御ステップが実行される請求項２１に記載の光路調整方法。A scanning step of scanning the second modulated light so as to change the irradiation position with respect to the second reflecting surface is provided.
The state detection step includes an incident state detection step of detecting an incident state of the second modulated light on the reflector based on a change in the light receiving intensity in the first light receiving unit.
The optical path according to claim 21, wherein the first modulated light control step is executed after the second modulated light is detected to be incident on a predetermined range of the second reflecting surface in the incident state detection step. Adjustment method. 空間光変調器において変調された変調光が反射体で反射させて対象物へ放射され、
前記反射体は、球面の一部である第１反射面と、前記第１反射面とは別個の第２反射面とを備え、
前記空間光変調器にコヒーレント光を与え、前記第１反射面側へ向かう前記第１変調光、及び、前記第２反射面側へ向かう第２変調光を生成させる変調光生成ステップと、
前記第１反射面における反射光を前記対象物へ放射させ、
前記第２反射面における反射光に基づいて、前記反射体の状態を検知するとともに、座標系を設定し、
前記対象物で反射された前記第１変調光の受光結果に基づいて、前記対象物の物体情報を検知することを特徴とする物体情報検知方法。The modulated light modulated in the spatial light modulator is reflected by the reflector and radiated to the object.
The reflector includes a first reflecting surface that is a part of a spherical surface and a second reflecting surface that is separate from the first reflecting surface.
A modulated light generation step in which coherent light is applied to the spatial light modulator to generate the first modulated light toward the first reflecting surface side and the second modulated light toward the second reflecting surface side.
The reflected light on the first reflecting surface is radiated to the object,
Based on the reflected light on the second reflecting surface, the state of the reflecting body is detected and the coordinate system is set.
An object information detection method, characterized in that object information of the object is detected based on a light receiving result of the first modulated light reflected by the object.

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