光扫描装置、物体检测装置、光扫描方法、物体检测方法及程序制造方法及图纸

本发明专利技术提供光扫描装置、物体检测装置、光扫描方法、物体检测方法及程序。通过光束形成相互在副扫描方向的不同位置的多条主扫描线，通过调整部调整各主扫描线的扫描范围，以使一部分主扫描线与剩余的主扫描线相比在主扫描方向上扫描更大的范围即可。此时，在所述一部分主扫描线上，与所述剩余的主扫描线上相比，由光束形成的光点稀疏。所述调整部包括：第一棱镜，使通过所述一部分主扫描线的某个部分的光束越靠近主扫描方向的边缘侧越强地向该边缘侧折射；以及第二棱镜，使通过与所述一部分主扫描线(111a)的其他部分的光束越靠近主扫描方向的另一边缘侧越强地向该另一边缘侧折射。

【技术实现步骤摘要】
光扫描装置、物体检测装置、光扫描方法、物体检测方法及程序
本专利技术涉及用于进行光束扫描的光扫描装置及光扫描方法、将光束向外部投射且检测以与该投射光相同的光轴从外部入射的入射光的光检测装置、用于检测扫描的光束的光路上的物体的物体检测装置及物体检测方法以及用于通过光束控制扫描的程序。
技术介绍
一直以来，已知有以下的物体检测装置：通过向外部照射激光的脉冲，检测被物体反射回来的激光，由此检测激光的光路上的物体和到该物体的距离。这种物体检测装置被称为激光雷达(LiDAR：LightDetectionandRanging)。近年来，激光雷达在汽车的自动驾驶领域中也得到了应用。相机传感器容易受到外部照明环境影响，而毫米波雷达的分辨率低，为了密闭这些缺点，并高精度地检测行驶环境下的较小型的障碍物，激光雷达常与与相机传感器和毫米波雷达并用等。在激光雷达中，利用激光束在视野范围内扫描且检测来自物体的反射光是一个重要的功能，作为与这一点相关的技术，例如已知有非专利文献1、专利文献1及专利文献2所记载的技术。另外，本申请人也在过去申请了专利文献3中记载内容。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]美国专利第9869754号说明书[专利文献2]美国专利申请公开第2018/0113200号说明书[专利文献3]日本专利第6521551号公报[非专利文献][非专利文献1]CristianoNiclass,etal.,“A100-mRange10-Frame/s340×96-PixelTime-of-FlightDepthSensorin0.18-μmCMOS”,IEEEJOURNALOFSOLID-STATECIRCUITS,InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,FEBRUARY2013,VOL.48,NO.2,p.559-572。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在以上非专利文献1中记载了：通过使具有三个不同倾斜角的多面镜旋转，并利用该多面镜使激光束偏转，一边在垂直方向4.5°视场角的范围内投射激光束，一边将来自物体的反射光在与多面镜的投射时相同的面上反射并导向光检测元件进行检测。在专利文献1中记载了：将从一个光源出射的激光分为两支，使其分别入射到两个扫描部，通过两个扫描部分别使激光偏转，分别在不同的范围内进行扫描(参照专利文献1的图17等)。另外，在专利文献1中记载了：设置与各扫描部对应的受光部，利用对应的受光部检测相对于从各扫描部投射的激光的反射光。另外，在专利文献2中记载了：设置三个扫描部，使从三个光源出射的激光分别入射到对应的扫描部，通过各扫描部分别使激光偏转，分别在不同的范围内进行扫描(参照专利文献2的图2B等)。另外，在专利文献2中也记载了：设置与各扫描部对应的受光部，利用对应的受光部检测相对于从各扫描部投射的激光的反射光。在专利文献3中记载了以下的结构：通过使用扭簧的致动器以小型且耐久性高的结构来实现使激光束的投射光方向周期性变动的扫描。然而，在激光雷达中，视野范围的扩大成为一个要求项目，为了实现该要求项目，非专利文献1中记载的多面镜是一种有效的手段。例如，如果使用四面镜，则能够实现最大180°的扫描范围、六面镜，也能够实现最大120°的扫描范围。但是，在多面镜的情况下，难以实现小型化和功耗的降低。因此，存在例如不适合搭载在无人机等小型移动体上或搭载在可穿戴设备上的问题。另一方面，在专利文献3所记载的致动器中，虽然能够实现小型化，但为了增加扫描范围，需要以更大的角度扭转扭簧，考虑到作用在扭簧上的剪切应力，稳定的可扫描的范围是有限度的。关于这一点，如果如专利文献1及2所记载那样使用多个扫描部分别扫描不同的扫描范围，则能够扩大作为装置整体的扫描范围。但是，需要设置多组扫描部和受光部的组，导致装置的大型化和成本增加。在激光雷达以外的用途中利用任意的光束进行扫描的情况下也会产生这样的问题。本专利技术是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种在进行使光束的投射光方向周期性地变动的扫描的情况下能够以小型且低成本的结构进行大的扫描范围的扫描。用于解决问题的手段为了实现以上的目的，本专利技术的光扫描装置设置有：扫描部，通过光束形成相互在副扫描方向的不同位置的多条主扫描线；以及调整部，调整所述扫描部形成的所述多条主扫描线的扫描范围，以使所述多条主扫描线中的一部分主扫描线与所述多条主扫描线中的剩余的主扫描线相比在主扫描方向上扫描更大的范围。优选所述调整部通过使所述扫描部形成的所述多条主扫描线中的一部分主扫描线通过光学部件进行折射，来调整所述多条主扫描线的扫描范围，以使所述多条主扫描线中的所述一部分主扫描线与所述多条主扫描线中的剩余的主扫描线相比在主扫描方向上扫描更大的范围。在这样的光扫描装置中，优选所述光学部件包括：第一光学元件，使形成所述一部分主扫描线的光束中通过第一主扫描范围的光束越靠近主扫描方向的边缘侧越强地向所述边缘侧折射；以及第二光学元件，使形成所述一部分主扫描线的光束中处于与所述第一主扫描范围更靠近所述主扫描方向的另一边缘侧的位置并通过与所述第一主扫描范围不重叠的第二主扫描范围的光束越靠近所述另一边缘侧越强地向所述另一边缘侧折射。并且，优选所述第一光学元件和所述第二光学元件的所述光束通过的面分别为平面。并且，优选所述第一光学元件和所述第二光学元件配置为在主扫描方向上相邻，包括第一边界控制部，所述第一边界控制部在所述光束通过所述第一光学元件和所述第二光学元件的边界附近的规定范围的期间熄灭所述光束。并且，优选在所述一部分主扫描线中，由通过所述第一光学元件的光束形成的第一部分主扫描线与由通过所述第二光学元件的光束形成的第二部分主扫描线之间存在间隙，所述剩余的主扫描线在主扫描方向上至少覆盖具有所述间隙的主扫描方向范围。另外，优选在所述各光扫描装置中，所述一部分主扫描线分布的第一副扫描范围和所述剩余的主扫描线分布的第二副扫描范围在该光扫描装置的外部至少部分重叠。并且，优选所述调整部包括：第三光学元件，使形成所述一部分主扫描线的光束和形成所述剩余的主扫描线的光束中的一者或两者向所述第一副扫描范围和所述第二副扫描范围重合的方向折射。并且，优选设置第二边界控制部，所述第二边界控制部在所述光束形成所述一部分主扫描线的期间与所述光束形成所述剩余的主扫描线的期间的边界附近的规定期间熄灭所述光束。另外，在所述各光扫描装置中，优选所述扫描部通过光束的发光控制形成相互平行的多条主扫描线，在由所述调整部进行调整之后，在所述一部分主扫描线上，与所述剩余的主扫描线上相比，由所述光束形成的光点稀疏。另外，优选设置：获取部，获取从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置与通过该位置的光束在由所述调整部进行调整后出射的方向之间的对应关系；以及周期控制部，基于从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光扫描装置，其特征在于，包括：/n扫描部，通过光束形成相互在副扫描方向的不同位置的多条主扫描线；以及/n调整部，通过使所述扫描部形成的所述多条主扫描线中的一部分主扫描线通过光学部件进行折射，来调整所述多条主扫描线的扫描范围，以使所述多条主扫描线中的所述一部分主扫描线与所述多条主扫描线中的剩余的主扫描线相比在主扫描方向上扫描更大的范围。/n

【技术特征摘要】
20190710 JP 2019-1284741.一种光扫描装置，其特征在于，包括：
扫描部，通过光束形成相互在副扫描方向的不同位置的多条主扫描线；以及
调整部，通过使所述扫描部形成的所述多条主扫描线中的一部分主扫描线通过光学部件进行折射，来调整所述多条主扫描线的扫描范围，以使所述多条主扫描线中的所述一部分主扫描线与所述多条主扫描线中的剩余的主扫描线相比在主扫描方向上扫描更大的范围。


2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，
所述光学部件包括：
第一光学元件，使形成所述一部分主扫描线的光束中通过第一主扫描范围的光束越靠近主扫描方向的边缘侧越强地向所述边缘侧折射；以及
第二光学元件，使形成所述一部分主扫描线的光束中处于与所述第一主扫描范围更靠近所述主扫描方向的另一边缘侧的位置并通过与所述第一主扫描范围不重叠的第二主扫描范围的光束越靠近所述另一边缘侧越强地向所述另一边缘侧折射。


3.根据权利要求2所述的光扫描装置，其特征在于，
所述第一光学元件和所述第二光学元件的所述光束通过的面分别为平面。


4.根据权利要求2所述的光扫描装置，其特征在于，
所述第一光学元件和所述第二光学元件配置为在主扫描方向上相邻，
所述光扫描装置包括第一边界控制部，所述第一边界控制部在所述光束通过所述第一光学元件和所述第二光学元件的边界附近的规定范围的期间熄灭所述光束。


5.根据权利要求2所述的光扫描装置，其特征在于，
在所述一部分主扫描线中，由通过所述第一光学元件的光束形成的第一部分主扫描线与由通过所述第二光学元件的光束形成的第二部分主扫描线之间存在间隙，
所述剩余的主扫描线至少覆盖具有所述间隙的主扫描方向范围。


6.根据权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，
所述一部分主扫描线分布的第一副扫描范围和所述剩余的主扫描线分布的第二副扫描范围在该光扫描装置的外部至少部分重叠。


7.根据权利要求6所述的光扫描装置，其特征在于，
所述调整部包括：
第三光学元件，使形成所述一部分主扫描线的光束和形成所述剩余的主扫描线的光束中的一者或两者向所述第一副扫描范围和所述第二副扫描范围重合的方向折射。


8.根据权利要求7所述的光扫描装置，其特征在于，
包括第二边界控制部，所述第二边界控制部在所述光束形成所述一部分主扫描线的期间与所述光束形成所述剩余的主扫描线的期间的边界附近的规定期间熄灭所述光束。


9.根据权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，
所述扫描部通过光束的发光控制形成相互平行所述多条主扫描线，
在由所述调整部进行调整之后，在所述一部分主扫描线上，与所述剩余的主扫描线上相比，由所述光束形成的光点稀疏。


10.根据权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，包括：
获取部，获取从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置与通过该位置的光束在由所述调整部进行调整后出射的方向之间的对应关系；以及
周期控制部，基于从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置和所述获取部获取的对应关系来控制所述光束的点亮间隔。


11.根据权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，
获取部，将从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置与通过该位置的光束在由所述调整部进行调整后出射的方向之间的对应关系与从所述扫描部的出射光束在副扫描方向上的位置对应地获取；以及
周期控制部，基于从所述扫描部的出射光束在所述主扫描方向上的位置及在所述副扫描方向上的位置和所述获取部获取的对应关系来控制所述光束的点亮间隔。


12.根据权利要求10所述的光扫描装置，其特征在于，
所述周期控制部控制所述点亮间隔，以使由所述调整部调整后的各主扫描线上的光点分布分别成为等间隔。


13.根据权利要求11所述的光扫描装置，其特征在于，
所述周期控制部控制所述点亮间隔，以使由所述调整部调整后的各主扫描线上的光点分布分别成为等间隔。


14.根据权利要求10所述的光扫描装置，其特征在于，
所述扫描部包括：
第一致动器，使第一反射镜以第一旋转轴为中心进行往复旋转运动；以及
第二致动器，使第二反射镜以与所述第一旋转轴不同的第二旋转轴为中心进行旋转运动，
所述光扫描装置
将光束由所述第一反射镜和...

【专利技术属性】
技术研发人员：段志辉，
申请(专利权)人：度逢株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP