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公開番号2025110011
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-28
出願番号2024003688
出願日2024-01-15
発明の名称物体検出装置
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G01S 7/481 20060101AFI20250718BHJP(測定;試験)
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、受光側に空間光位相変調素子を用いて高速、高感度な位置検出を可能とする。
【解決手段】本発明に係る物体検出装置は、空間内の物体からの反射光を受光し受光結果に応じた信号を出力する受光部が、光の入射方向と出射方向との関係を電気的制御により変更可能な空間光位相変調素子を含む光変調器と、受光した光に応じて信号を出力する光検出器と、一端が光検出器に接続され、光変調器から出射される光を光検出器に導く光ファイバーとを有している。制御部は、入射方向と出射方向との関係を経時的に変化させることで、光変調器に特定の入射方向から入射する光を選択的に、光ファイバーのうち光検出器とは反対側の他端に入射させるとともに、特定の入射方向を経時的に変化させる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
光を出射して該光により空間を光走査する光走査部と、
前記空間内の物体からの反射光を受光し受光結果に応じた信号を出力する受光部と、
前記信号に基づき信号処理を実行して前記物体を検出する処理部と、
前記受光部を制御する制御部と
を備え、
前記受光部は、
光の入射方向と出射方向との関係を電気的制御により変更可能な空間光位相変調素子を含む光変調器と、
受光した光に応じて前記信号を出力する光検出器と、
一端が前記光検出器に接続され、前記光変調器から出射される光を前記光検出器に導く光ファイバーと
を有し、
前記制御部は、前記入射方向と前記出射方向との関係を経時的に変化させることで、前記光変調器に特定の入射方向から入射する光を選択的に、前記光ファイバーのうち前記光検出器とは反対側の他端に入射させるとともに、前記特定の入射方向を経時的に変化させる、物体検出装置。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記光検出器はバランス型検出器であり、当該バランス型検出器の２つの入力には、前記光変調器から入射する光を案内する前記光ファイバーと、前記光走査部の出射光から分岐された基準光を案内する光ファイバーとが接続される、請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
２つの前記光ファイバーが光カプラーを構成する、請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記光走査部は、出力波長が周期的に変化する連続レーザー光を出射して前記光走査を行う、請求項１ないし３のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記出力波長の変化周期と同じ時間間隔で前記特定の入射方向を変化させる、請求項４に記載の物体検出装置。
【請求項６】
前記光走査部は、光の出射方向を経時的に変化させて前記光走査を行い、
前記制御部は、前記光走査における光の出射方向の変化と同期させて前記特定の入射方向を変化させる、請求項１ないし３のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項７】
前記光変調器は、一の方向に位置分解能を有する一次元空間光位相変調素子を有する、
請求項６に記載の物体検出装置。
【請求項８】
前記光変調器は、互いに交わる第１方向および第２方向それぞれに位置分解能を有する二次元空間光位相変調素子を有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項９】
前記受光部は、前記光変調器と前記光ファイバーの前記他端との間の光路に、前記光変調器から出射される光を前記他端に収束させるレンズを有し、
前記制御部は、前記レンズの特性に応じて前記光変調器からの出射パターンを調整することで前記レンズの収差を補正する、請求項１ないし４のいずれかに記載の物体検出装置。

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に関するものである。
続きを表示（約 1,900 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。この場合のＭＥＭＳフェーズドアレイは、光の回折方向を電気的に変更可能な、プログラマブルな空間光位相変調素子として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２０２２－５４５５４３号公報（例えば、図５Ｂ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、空間内への走査光の出射方向を変化させるためのビームステアリング技術にＭＥＭＳフェーズドアレイが用いられる他に、物体から反射されてきた光の方向を特定するためにもＭＥＭＳフェーズドアレイを用いることが記載されている。すなわち、遠景からの入射光がＭＥＭＳフェーズドアレイを介して光検出器に導かれる構成が、特許文献１に記載されている。しかしながら、その具体的な構成や動作に関しては詳しく記載されていない。
【０００６】
例えば高速、高感度の位置検出を可能とするために、光の検出にバランス型光検出器を適用することが考えられるが、バランス型光検出器では一般的に光ファイバーを介した光入力が用いられている。このような光ファイバー入力型の光検出器との組み合わせに関しては、特許文献１には具体的な記載がない。特に、光検出器に位置分解能が求められる場合には、そのような光ファイバー入力型の光検出器が実用化されていないため、光ファイバーと光検出器との対が複数必要となって装置のサイズおよびコストが大きくなる。
【０００７】
このように、ＬｉＤＡＲ技術においては、空間光位相変調素子を用いた受光部の具体的構成やその動作制御について十分な技術の蓄積があるとは言えない。
【０００８】
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において、受光側に空間光位相変調素子を用いた場合に高速、高感度な位置検出が可能とな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】
【０００９】
この発明に係る物体検出装置は、光を出射して該光により空間を光走査する光走査部と、前記空間内の物体からの反射光を受光し受光結果に応じた信号を出力する受光部と、前記信号に基づき信号処理を実行して前記物体を検出する処理部と、前記受光部を制御する制御部とを備えている。ここで、前記受光部は、光の入射方向と出射方向との関係を電気的制御により変更可能な空間光位相変調素子を含む光変調器と、受光した光に応じて前記信号を出力する光検出器と、一端が前記光検出器に接続され、前記光変調器から出射される光を前記光検出器に導く光ファイバーとを有している。そして、前記制御部は、前記入射方向と前記出射方向との関係を経時的に変化させることで、前記光変調器に特定の入射方向から入射する光を選択的に、前記光ファイバーのうち前記光検出器とは反対側の他端に入射させるとともに、前記特定の入射方向を経時的に変化させる。
【００１０】
このように構成された発明では、空間に向けて照射され空間内の物体から反射された光は、空間光位相変調素子を含む光変調器から光検出器へ、光ファイバーを介して伝達される。具体的には、光ファイバーの一端は光検出器と接続され、当該一端とは反対側の光ファイバーの他端に対し、光変調器からの光が入射する。
（【００１１】以降は省略されています）

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