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公開番号2025113474
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2025090006,2021182794
出願日2025-05-29,2021-11-09
発明の名称投光装置、測距装置、及びレーザ光の投光制御方法
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01S 7/484 20060101AFI20250725BHJP(測定;試験)
要約【課題】小型化が可能で、かつレーザ安全規格に準拠しつつレーザ光の届く距離を長くすることができる。
【解決手段】投光装置は、光信号の出射方向及び出射タイミングを切替可能な複数の投光部と、複数の投光部のうち、対応する投光部から出射される光信号の出射方向及び出射タイミングを制御する複数の第1制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
投光装置と、
前記投光装置から出射された光信号が物体で反射された反射光信号を受光する受光装置と、
前記投光装置から出射された光信号と、前記受光装置で受光された反射光信号とに基づいて、前記物体までの距離を計測する距離計測部と、
前記受光装置で受光された前記反射光信号に基づいて、前記物体の位置を検出する物体検出部と、
前記物体検出部で検出された前記物体が存在する範囲内で光信号を走査させる際の走査速度を、前記範囲外で光信号を走査させる際の走査速度よりも遅くする走査速度調整部と、を備え、
前記投光装置は、
光信号の出射方向及び出射タイミングを個別に制御可能な複数の投光部と、
前記複数の投光部のうち、対応する投光部から出射される光信号の出射方向及び出射タイミングを制御する複数の第１制御部と、
前記複数の第１制御部のそれぞれに対して、光信号の出射方向に関する角度指令信号を供給する第２制御部と、を有し、
前記複数の投光部のそれぞれは、
前記第１制御部の制御に従って光信号を出射する光源と、
前記光源から出射された光信号を整形する光学系と、
前記光学系で整形された光信号を一次元方向又は二次元方向に走査させる走査部と、を有し、
前記第２制御部は、前記物体検出部が複数の前記物体の位置を検出した場合には、検出された前記物体の数に合わせて、前記複数の投光部を複数の投光群に分けて、各投光群にいずれかの物体を対応づけ、
前記複数の投光群のそれぞれに属する前記投光部は、前記走査速度調整部による制御に基づいて、対応する物体が存在する範囲内で光信号を走査させる際の走査速度を、前記範囲外で光信号を走査させる際の走査速度よりも遅くする、
測距装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
投光装置と、
前記投光装置から出射された光信号が物体で反射された反射光信号を受光する受光装置と、
前記投光装置から出射された光信号と、前記受光装置で受光された反射光信号とに基づいて、前記物体までの距離を計測する距離計測部と、
前記受光装置で受光された前記反射光信号に基づいて、前記物体の位置を検出する物体検出部と、
前記物体検出部で検出された前記物体が存在する範囲内で光信号を走査させる際の走査速度を、前記範囲外で光信号を走査させる際の走査速度よりも遅くする走査速度調整部と、を備え、
前記投光装置は、
光信号の出射方向及び出射タイミングを個別に制御可能な複数の投光部と、
前記複数の投光部のうち、対応する投光部から出射される光信号の出射方向及び出射タイミングを制御する複数の第１制御部と、を有する、
測距装置。
【請求項３】
前記複数の投光部のそれぞれは、
前記第１制御部の制御に従って光信号を出射する光源と、
前記光源から出射された光信号を整形する光学系と、
前記光学系で整形された光信号を一次元方向又は二次元方向に走査させる走査部と、を有する、
請求項２に記載の測距装置。
【請求項４】
前記投光装置は、前記複数の第１制御部のそれぞれに対して、光信号の出射方向に関する角度指令信号を供給する第２制御部を有し、
前記第２制御部は、前記物体検出部が複数の前記物体の位置を検出した場合には、検出された前記物体の数に合わせて、前記複数の投光部を複数の投光群に分けて、各投光群にいずれかの物体を対応づけ、
前記複数の投光群のそれぞれに属する前記投光部は、前記走査速度調整部による制御に基づいて、対応する物体が存在する範囲内で光信号を走査させる際の走査速度を、前記範囲外で光信号を走査させる際の走査速度よりも遅くする、請求項２又は３に記載の測距装置。
【請求項５】
前記第２制御部は、前記複数の投光部で共通に用いられる基準指令信号に対して、前記複数の投光部のそれぞれに応じた角度補正信号を付加することにより、前記角度指令信号を生成する、
請求項１又は４に記載の測距装置。
【請求項６】
前記基準指令信号と、前記複数の投光部のそれぞれに応じた複数の前記角度補正信号との対応関係を記憶する記憶部をさらに備え、
前記第２制御部は、前記複数の投光部のそれぞれごとに、前記記憶部から対応する前記角度補正信号を読み出して前記基準指令信号に付加することにより、前記角度指令信号を生成する、
請求項５に記載の測距装置。
【請求項７】
前記記憶部は、前記基準指令信号と前記複数の角度補正信号との対応関係を複数組記憶し、組ごとに前記複数の角度補正信号が相違しており、
前記第２制御部は、前記記憶部に記憶された前記複数組から一つの組を選択し、選択された組の前記対応関係に基づいて、前記複数の投光部のそれぞれごとに、前記記憶部から対応する前記角度補正信号を読み出して前記基準指令信号に付加することにより、前記角度指令信号を生成する、
請求項６に記載の測距装置。
【請求項８】
前記複数の投光部から出射される複数の光信号を一括して一次元方向又は二次元方向に走査させる走査制御部を備える、
請求項６又は７に記載の測距装置。
【請求項９】
前記第２制御部は、前記複数の投光部から出射される複数の光信号が略平行に進行するように複数の前記角度指令信号のそれぞれを対応する前記投光部に供給する、
請求項１、４乃至８のいずれか一項に記載の測距装置。
【請求項１０】
前記複数の第１制御部は、略同一のタイミングで前記光信号を出射する、
請求項９に記載の測距装置。
（【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】
本発明の一実施形態は、投光装置、測距装置、及びレーザ光の投光制御方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
自動運転技術では、車両の周囲に存在する物体を非接触で高速かつ高精度に検出する技術が必要となる。車両から出射されたレーザ光が物体で反射されて受光されるまでの時間により、物体までの距離を検出するＴｏＦ（Time of Flight）方式を採用するのが一般的である。車両の周囲にいる物体を検出するには、比較的広い範囲にレーザ光を照射する必要があり、レーザ光を二次元方向に周期的に走査させるスキャン機構が設けられることが多い。しかしながら、スキャン機構は小型化するのが容易ではない。
【０００３】
また、レーザ光は、他の照明光に比べて単位面積当たりの光強度が極端に高いため、人間の目に直接入ると、目を痛めるおそれがある。このため、レーザ安全規格に準拠した光強度にする必要がある。しかしながら、光強度を弱くすると、遠方の物体までレーザ光が届かなくなり、距離を計測できる範囲が制限されてしまう。さらに、レーザ光源は発光能力には限界があり、長距離を計測できる範囲をさらに伸ばすアプリケーションには複数のレーザ光源を利用する必要がある。しかしながら、複数のレーザ光源を利用する場合には、複数のレーザ光源を１つのレーザビームにまとめる光学系などが煩雑になり、設計コスト増加と投光系の大型化につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－１５０９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の一実施形態では、小型化が可能で、レーザ光の届く距離を長くすることができる投光装置、測距装置、及びレーザ光の投光制御方法を提供するものである。特に提供する投光装置はレーザ安全規格に準拠させることも可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態によれば、光信号の出射方向及び出射タイミングを切替可能な複数の投光部と、
前記複数の投光部のうち、対応する投光部から出射される光信号の出射方向及び出射タイミングを制御する複数の第１制御部と、を備える、投光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１の実施形態による投光装置１の概略構成を示すブロック図。
複数の投光部２の斜視図。
各投光部２の内部構成の一例を示すブロック図。
図１の構成に第２制御部７を追加した投光装置１ａのブロック図。
第２制御部７の内部構成の一例を示すブロック図。
複数種類の基準指令信号の第１具体例を説明する図。
複数種類の基準指令信号の第２具体例を説明する図。
図４の構成に走査制御部１２を追加した投光装置１ｂの概略構成を示すブロック図。
図６の投光装置１ｂの斜視図。
複数の投光部２から出射される光信号のビーム形状を模式的に示す図。
水平方向のビーム幅の変化を示す図。
垂直方向のビーム幅の変化を示す図。
第３の実施形態による投光装置の特徴部分を模式的に説明する図。
投光装置を内蔵する測距装置の概略構成を示すブロック図。
図１１の構成に物体検出部と走査速度調整部とを追加した測距装置のブロック図。
光出射範囲内に１個の物体が存在する例を示す図。
光出射範囲内に複数の物体が存在する例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、投光装置、測距装置、及びレーザ光の投光制御方法の実施形態について説明する。以下では、投光装置及び測距装置の主要な構成部分を中心に説明するが、投光装置及び測距装置には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態による投光装置１の概略構成を示すブロック図である。図１の投光装置１は、複数の光信号を出射する機能を備えており、後述するように、例えば測距装置に内蔵することができる。なお、図１の投光装置１は、測距装置以外の種々の目的にも使用可能である。
【００１０】
図１の投光装置１は、複数の投光部２と、複数の第１制御部３とを備えている。複数の投光部２のそれぞれは、光信号の出射方向及び出射タイミングを切り替えることができる。複数の第１制御部３のそれぞれは、いずれかの投光部２に対応づけて設けられている。複数の第１制御部３のそれぞれは、対応する投光部２から出射される光信号の出射方向及び出射タイミングを制御する。より具体的には、複数の第１制御部３のそれぞれは、対応する投光部２に対して制御信号を供給する。各投光部２は、対応する第１制御部３からの制御信号に応じた出射方向及び出射タイミングの光信号を出射する。
（【００１１】以降は省略されています）

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