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公開番号2025097416
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2023213600
出願日2023-12-19
発明の名称光走査装置および物体検出装置
出願人株式会社SCREENホールディングス
代理人個人,個人
主分類G02B 26/10 20060101AFI20250624BHJP(光学)
要約【課題】物体に照射した光の反射光を検出して物体を光学的に検出する物体検出装置において、光ビームの強度を安全なレベルに抑えたまま物体の検出精度を向上させる。
【解決手段】本発明に係る光走査装置およびそれを含む物体検出装置は、入射した光の出射方向を電気制御により変更可能な光出射部を有する空間光変調器と、光出射部のうち第1領域に第1の光ビームを入射させ、これと異なる第2領域に第2の光ビームを入射させる光源部と、空間光変調器を制御して、第1領域における光の出射方向と、第2領域における光の出射方向とを独立に変化させる制御部とを備えている。そして、第1の光ビームの出射方向と第2の光ビームの出射方向とを経時的に変化させることにより、空間に対する光走査を行う。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
入射した光の出射方向を電気制御により変更可能な光出射部を有する空間光変調器と、
前記光出射部のうち第１領域に第１の光ビームを入射させ、前記光出射部のうち前記第１領域と異なる第２領域に第２の光ビームを入射させる光源部と、
前記空間光変調器を制御して、前記第１領域における光の出射方向と、前記第２領域における光の出射方向とを独立に変化させる制御部と
を備え、
前記制御部が、前記第１領域から出射される前記第１の光ビームの出射方向と前記第２領域から出射される前記第２の光ビームの出射方向とを経時的に変化させることにより、空間に対する光走査を行う、光走査装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記空間光変調器を制御する制御モードとして、
前記第１領域から出射される前記第１の光ビームと前記第２領域から出射される前記第２の光ビームとが空間内で交わるモードと、
前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとが交わらないモードと
を実行する、請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記空間光変調器は、前記光出射部を構成する一次元の光回折格子を有する、請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光回折格子は、前記入射光を反射する反射面がそれぞれに設けられ互いに独立して電気的に駆動される複数の可動リボンを有し、
前記可動リボンの各々は一の方向に延びる帯状で、かつ、複数の前記可動リボンは前記一の方向と直交する配列方向に一定間隔で配列され、複数の前記可動リボン各々の前記反射面が一体として前記光出射部を構成する、請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１領域と前記第２領域とは前記配列方向において互いに位置が異なる、請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記空間光変調器からの前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームの出射方向を一の平面内における走査方向で変化させ、
前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームのビームスポットを前記平面において前記走査方向と交わる軸方向に拡大させるビーム拡大部をさらに備える、請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項７】
請求項１または２に記載の光走査装置と、
空間内で前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームが物体に反射されることで生じる反射光を受光する受光部と
を備え、
前記制御部は、前記光学素子を制御して空間に向け前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとを出射させて光走査を行い、前記受光部が受光した前記反射光の情報に基づき前記物体を検出する、物体検出装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記第１の光ビームによる前記光走査の範囲と前記第２の光ビームによる前記光走査の範囲とを空間的に異ならせて、前記空間内の比較的広い走査範囲について前記光走査を行う広域モードと、
前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとを空間的に重複させながら、前記広域モードより狭い走査範囲について前記光走査を行う狭域モードと
を実行する、請求項７に記載の物体検出装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記広域モードの実行中に前記空間内において前記物体を検出し、かつ当該物体が前記反射光の強度が所定の閾値より小さい弱反射物体である場合に、前記弱反射物体が検出された空間範囲を含む前記走査範囲について前記狭域モードを実行する、請求項８に記載の物体検出装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記狭域モードでは、前記弱反射物体が検出された空間領域において前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとが交わるように前記空間光変調器を制御する、請求項７に記載の物体検出装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、空間に光を照射し、物体からの反射光を検出することで物体を光学的に検出する物体検出装置およびそれを実現するための光走査装置に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
物体との距離やその位置を検出するための技術として、物体に光を照射して物体からの反射光を受光し、その反射光の情報に基づいて物体までの距離や物体の形状などを光学的に計測する技術がある。例えばＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）と称される、レーザー光を用いた技術はその一例である。ＬｉＤＡＲ技術は、例えば自動車における障害物検知やロボット制御等への応用が期待される。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の技術では、レーザー光源からの出射光の方向をＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems；微小電気機械システム）フェーズドアレイによって経時的に変化させることでレーザー光ビームを走査するとともに、物体から反射されてくる光を受光することで、特定の方向における物体までの位置を検出する。ここで、ＭＥＭＳフェーズドアレイは、多数配列された微小な光学素子の集合体を回折格子として機能させるとともに、各素子を個別に駆動しその位置を調整することで、回折光の出射方向を電気的に制御可能とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２０２２－５４５５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
検出対象となる物体に届く走査光ビームおよびその反射光の強度は、当該物体までの距離が大きくなるにつれて低下する。このため、遠くにある物体についてはその距離や大きさ等の検出精度が低下することが避けられない。また、物体が反射率の低い物質により構成されている場合にも、反射光の強度が低いため検出精度は低下する。検出精度の向上のためには走査する光ビームの強度を高めることが考えられるが、例えば人がいる可能性のある空間を高強度の光ビームで走査することには安全上の問題がある。このことから、光ビームの強度を安全上問題のないレベルに抑えたまま、特に遠距離にある物体の検出精度を向上させることが望まれる。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、物体に照射した光の反射光を検出して物体を光学的に検出する物体検出装置およびそれに適用可能な光走査装置において、光ビームの強度を安全なレベルに抑えたまま物体の検出精度を向上させることのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る光走査装置の一の態様は、入射した光の出射方向を電気制御により変更可能な光出射部を有する空間光変調器と、前記光出射部のうち第１領域に第１の光ビームを入射させ、前記光出射部のうち前記第１領域と異なる第２領域に第２の光ビームを入射させる光源部と、前記空間光変調器を制御して、前記第１領域における光の出射方向と、前記第２領域における光の出射方向とを独立に変化させる制御部とを備える。ここで前記制御部は、前記第１領域から出射される前記第１の光ビームの出射方向と前記第２領域から出射される前記第２の光ビームの出射方向とを経時的に変化させることにより、空間に対する光走査を実現する。
【０００８】
また、この発明に係る物体検出装置の一の態様は、上記構成の光走査装置と、空間内で前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームが物体に反射されることで生じる反射光を受光する受光部とを備え、前記制御部は、前記光学素子を制御して空間に向け前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとを出射させて光走査を行い、前記受光部が受光した前記反射光の情報に基づき前記物体を検出する。
【０００９】
上記のように構成された光走査装置では、空間光変調器が有する光出射部の異なる領域のそれぞれに光ビームを入射させ、かつそれらの出射方向を独立して変更することが可能である。このため、複数の光ビームを異なる方向に照射してそれぞれ別の空間を走査したり、同じ空間領域に照射することにより当該領域からの反射光の光量を増大させたりすることが可能となる。
【００１０】
この機能を利用すれば、複数の光ビームを異なる方向に出射することで広域を走査したり、光ビームの出射方向を集約することで一部領域だけを重点的に走査したりすることができる。これにより、例えば対象物までの距離が大きい等、より大きな光強度が必要とされる方向に対して選択的に光ビームを集中させることが可能である。したがって、このような光ビームの反射光を受光して物体を検出する場合においては、必要な方向についてのみ実効的なビーム光強度を増強することができ、当該方向において物体の検出精度を向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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