特開 2023-36632 走査装置、走査装置の制御方法、プログラム及び記録媒体並びに測距装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023036632

(43)【公開日】2023-03-14

(54)【発明の名称】走査装置、走査装置の制御方法、プログラム及び記録媒体並びに測距装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20230307BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20230307BHJP

   G02B 26/08 20060101ALN20230307BHJP

   G02B 26/10 20060101ALN20230307BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 Z

G01C3/06 120Q

G01C3/06 140

G02B26/08 E

G02B26/10 C

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022195112

(22)【出願日】2022-12-06

(62)【分割の表示】P 2018152305の分割

【原出願日】2018-08-13

(71)【出願人】

【識別番号】000005016

【氏名又は名称】パイオニア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001025

【氏名又は名称】弁理士法人レクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】白戸 琢也

(57)【要約】

【課題】種々の環境で使用される場合でも対象物に対して正確に走査及び測距を行うことが可能な走査装置及び測距装置を提供する。
【解決手段】
光を方向可変に投光する投光部と、投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、を有する走査装置であって、投光部は、第１の方向を主走査方向としかつ第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードと、第２の方向を主走査方向としかつ第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードとの切替えを、走査装置の周辺の環境に基づいて行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を方向可変に投光する投光部と、
前記投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、を有する走査装置であって、
前記投光部は、第１の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードと、前記第２の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードとの切替えを、前記走査装置の周辺の地形、前記走査装置の周辺の建造物の有無、前記走査装置の周辺の道路に塀があるか否か、前記走査装置の周辺の道路がトンネル内にあるか否か、前記走査装置の周辺の道路に歩道があるか否か、前記走査装置の周辺の道路が高速道路であるか否か又は前記走査装置の周辺の道路の形状もしくは寸法に基づいて行うことを特徴とする走査装置。

【請求項2】

前記投光部は、前記走査装置の周辺の道路が事故多発地点であることに基づいて前記第１及び第２の投光モードを切替えることを特徴とする請求項１に記載の走査装置。

【請求項3】

前記投光部は、地図情報によって取得される前記走査装置の周辺の地形、前記走査装置の周辺の建造物の有無、前記走査装置の周辺の道路に塀があるか否か、前記走査装置の周辺の道路がトンネル内にあるか否か、前記走査装置の周辺の道路に歩道があるか否か、前記走査装置の周辺の道路が高速道路であるか否か、又は前記走査装置の周辺の道路の形状もしくは寸法に基づいて前記第１及び第２の投光モードを切替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の走査装置。

【請求項4】

前記投光部は、前記走査装置の周辺を撮像した画像によって取得される前記走査装置の周辺の地形、前記走査装置の周辺の建造物の有無、前記走査装置の周辺の道路に塀があるか否か、前記走査装置の周辺の道路がトンネル内にあるか否か、前記走査装置の周辺の道路に歩道があるか否か、前記走査装置の周辺の道路が高速道路であるか否か、又は前記走査装置の周辺の道路の形状もしくは寸法に基づいて前記第１及び第２の投光モードを切替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の走査装置。

【請求項5】

前記主走査方向に沿って前記投光部から投光される光の投光方向の可変範囲は、前記副走査方向に沿って前記投光部から投光される光の投光方向の可変範囲よりも広いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の走査装置。

【請求項6】

前記投光部は、光源と、互いに異なる第１及び第２の揺動軸の周りに揺動することで前記光源からの出射光を前記第１及び第２の方向に沿って方向可変に反射させる揺動ミラーと、を有し、
前記投光部は、前記揺動ミラーを前記第１の揺動軸の周りに共振させつつ揺動させるか、又は前記揺動ミラーを前記第２の揺動軸の周りに共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、前記第１及び第２の投光モードを切替えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の走査装置。

【請求項7】

前記投光部は、光源と、第１の揺動軸の周りに揺動することで前記光源からの出射光を前記第１の方向に沿って方向可変に反射させる第１の揺動ミラーと、前記第１の揺動軸の軸方向とは異なる方向に延びる第２の揺動軸の周りに揺動することで前記第１の揺動ミラーを経た前記出射光を前記第２の方向に沿って方向可変に反射させる第２の揺動ミラーと、を有し、
前記投光部は、前記第１の揺動ミラーを共振させつつ揺動させるか、又は前記第２の揺動ミラーを共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、前記第１及び第２の投光モードを切替えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の走査装置。

【請求項8】

前記投光部は、前記走査装置の周辺の地形、前記走査装置の周辺の建造物の有無、前記走査装置の周辺の道路に塀があるか否か、前記走査装置の周辺の道路がトンネル内にあるか否か、前記走査装置の周辺の道路に歩道があるか否か、前記走査装置の周辺の道路が高速道路であるか否か、又は前記走査装置の周辺の道路の形状もしくは寸法に基づいて前記光源による光の出射態様を変化させることを特徴とする請求項６又は７に記載の走査装置。

【請求項9】

前記投光部は、移動体に搭載されるか又は移動可能に構成され、
前記投光部は、前記投光部の周辺の道路の態様に基づいて前記第１及び第２の投光モードを切替えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の走査装置。

【請求項10】

光を方向可変に投光する投光部と、
前記投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、を有する走査装置であって、
前記投光部は、第１の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードと、前記第２の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードとの切替えを、前記走査装置の周辺の地形又は前記走査装置の周辺の道路の形態に基づいて、かつ、前記走査装置の周辺の道路が事故多発地点であるか否かに基づいて行うことを特徴とする走査装置。

【請求項11】

請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の走査装置と、
前記受光部による光の受光結果に基づいて前記対象物までの距離を測定する測距部と、を有することを特徴とする測距装置。

【請求項12】

第１の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モード及び前記第２の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードを有する投光部と、前記投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、を有する走査装置を制御する方法であって、
前記走査装置の周辺の地形、前記走査装置の周辺の建造物の有無、前記走査装置の周辺の道路に塀があるか否か、前記走査装置の周辺の道路がトンネル内にあるか否か、前記走査装置の周辺の道路に歩道があるか否か、前記走査装置の周辺の道路が高速道路であるか否か、又は前記走査装置の周辺の道路の形状もしくは寸法に基づいて前記投光部の前記第１及び第２の投光モードを切替えることを特徴とする方法。

【請求項13】

コンピュータを、
第１の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モード及び前記第２の方向を主走査方向としかつ前記第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードを有する投光部と、前記投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、を有する走査装置を、
前記走査装置の周辺の地形、前記走査装置の周辺の建造物の有無、前記走査装置の周辺の道路に塀があるか否か、前記走査装置の周辺の道路がトンネル内にあるか否か、前記走査装置の周辺の道路に歩道があるか否か、前記走査装置の周辺の道路が高速道路であるか否か、又は前記走査装置の周辺の道路の形状もしくは寸法に基づいて前記投光部の前記第１及び第２の投光モードを切替えるように制御する制御部として機能させるプログラム。

【請求項14】

請求項１３に記載のプログラムが記録された記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光走査を行う走査装置、走査装置の制御方法、走査装置の制御プログラム及び記録媒体、光測距を行う測距装置、並びに地図データに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、光を対象物に照射し、当該対象物によって反射された光を検出することで、当該対象物までの距離を測定する測距装置が知られている。また、対象物の光走査を行い、当該対象物までの距離に加えて当該対象物の形状や向きなどに関する情報を得ることができる光走査型の測距装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、光反射面を有し、当該光反射面に入射される光を対象領域内でリサージュ走査できる光走査部と、光源部から出射されて物体によって反射された光を受光する受光部と、当該物体の距離を計測する測距部と、を備える光測距装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2011-53137号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

走査型の測距装置は、例えば、所定の走査領域に対して光走査を行い、その走査結果に基づいて光学的な測距を行う。従って、走査領域内には、多数の物体が存在することが想定される。また、例えば測距装置が移動体に搭載される場合などにおいては、例えば道路環境など、走査領域（すなわち測距対象の領域）の状況が刻々と変化する。走査型の測距装置は、例えばこのような環境で使用される場合をも考慮して、当該走査領域に存在する全ての対象物に対し、正確に走査及び測距を行うことができることが好ましい。

【0006】

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、種々の環境で使用される場合でも対象物に対して正確に走査及び測距を行うことが可能な走査装置及び測距装置を提供することを目的の１つとしている。また、本発明は、種々の環境で使用される場合でも対象物に対して正確に走査を行うことが可能な走査装置の制御方法、制御プログラム及び当該制御プログラムが記録された記録媒体を提供することを目的の１つとしている。また、本発明は、種々の環境で使用される場合でも対象物に対して正確に走査及び測距を行うことが可能な情報を含む地図データを提供することを目的の１つとしている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の発明は、光を方向可変に投光する投光部と、投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、を有する走査装置であって、投光部は、第１の方向を主走査方向としかつ第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードと、第２の方向を主走査方向としかつ第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードとの切替えを、走査装置の周辺の環境に基づいて行うことを特徴とする。

【0008】

また、請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の走査装置と、を有することを特徴とする。

【0009】

また、請求項１１に記載の発明は、第１の方向を主走査方向としかつ第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モード及び第２の方向を主走査方向としかつ第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードを有する投光部と、投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、を有する走査装置を制御する方法であって、走査装置の周辺の環境に基づいて投光部の前記第１及び第２の投光モードを切替えることを特徴とする。

【0010】

また、請求項１２に記載の発明は、コンピュータを、第１の方向を主走査方向としかつ第１の方向とは異なる第２の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モード及び第２の方向を主走査方向としかつ第１の方向を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードを有する投光部と、投光部から投光されて対象物によって反射された光を受光する受光部と、を有する走査装置を、走査装置の周辺の環境に基づいて投光部の第１及び第２の投光モードを切替えるように制御する制御部として機能させることを特徴とする。

【0011】

また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載のプログラムが記録されていることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施例１に係る測距装置の全体構成を示す図である。

【図2】実施例１に係る測距装置における偏向素子の上面図である。

【図3】実施例１に係る測距装置の走査態様を示す図である。

【図4】実施例１に係る測距装置の走査態様を示す図である。

【図5】実施例１に係る測距装置におけるモード切替のテーブルを示す図である。

【図6A】実施例１に係る測距装置が取得する地図情報のデータ構造を例示する図である。

【図6B】実施例１に係る測距装置が取得する地図情報のデータ構造を例示する図である。

【図6C】実施例１に係る測距装置が取得する地図情報のデータ構造を例示する図である。

【図7】実施例１に係る測距装置の走査態様を示す図である。

【図8】実施例１の変形例に係る測距装置における偏向素子の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。

【実施例0014】

図１は、実施例１に係る測距装置１０の模式的な配置図である。測距装置１０は、所定の領域（以下、走査領域と称する）Ｒ０の光走査を行い、走査領域Ｒ０内に存在する対象物ＯＢまでの距離を測定する走査型の測距装置である。また、図１は、制御部１７のブロック図である。図１を用いて、測距装置１０について説明する。なお、図１には、走査領域Ｒ０及び対象物ＯＢを模式的に示している。

【0015】

まず、測距装置１０は、光を方向可変に投光する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物ＯＢによって反射された光を受光する受光部１２と、を有する。本実施例においては、投光部１１は、パルス光Ｌ１を出射する光源１３と、パルス光Ｌ１を方向可変に偏向しつつ走査光（出射光と称する場合がある）Ｌ２として走査領域Ｒ０に向けて投光する偏向素子１４と、を有する。また、本実施例においては、光源１３は、パルス光Ｌ１として赤外領域にピーク波長を有するレーザ光を生成し、これを断続的に出射する。

【0016】

また、本実施例においては、偏向素子１４は、周期的な動作を行ってパルス光Ｌ１の偏向方向を周期的に変化させる。偏向素子１４は、パルス光Ｌ１の進行方向を屈曲させつつ出射し、またその屈曲方向を周期的に変化させる。偏向素子１４は、偏向されたパルス光Ｌ１を走査光Ｌ２として走査領域Ｒ０に向けて投光する。

【0017】

本実施例においては、偏向素子１４は、互いに直交する２つの揺動軸の周りに揺動し、パルス光Ｌ１を反射させる揺動ミラー１４Ａを有する。本実施例においては、偏向素子１４は、揺動ミラー１４Ａが揺動することで、パルス光Ｌ１の反射方向を周期的に変化させる。

【0018】

なお、走査領域Ｒ０は、偏向素子１４から走査光Ｌ２が投光される仮想の３次元空間である。図１においては、走査領域Ｒ０の外縁を破線で模式的に示した。

【0019】

例えば、走査領域Ｒ０は、揺動ミラー１４Ａの２つ揺動軸周りの揺動方向に対応するパルス光Ｌ１の偏向方向の可変範囲に対応する方向に沿った幅方向及び高さ方向の方向範囲と、走査光Ｌ２が所定の強度を維持できる距離方向の範囲（すなわち奥行範囲）と、を有する錐状の空間として定義されることができる。

【0020】

また、走査領域Ｒ０内における偏向素子１４から所定の距離だけ離れた仮想の平面を走査面Ｒ１としたとき、走査面Ｒ１は、２次元的な領域として定義されることができる。走査光Ｌ２は、この走査面Ｒ１を走査するように、走査領域Ｒ０に向けて投光される。

【0021】

そして、図１に示すように、走査領域Ｒ０に対象物ＯＢ（すなわちパルス光Ｌ１に対して反射性又は散乱性を有する物体又は物質）が存在する場合、走査光Ｌ２は、対象物ＯＢによって反射又は散乱される。対象物ＯＢによって反射された走査光Ｌ２は、その一部が、反射光Ｌ３として、走査光Ｌ２とほぼ同一の光路を走査光Ｌ２とは反対の方向に向かって進み、偏向素子１４に戻って来る。

【0022】

反射光Ｌ３は、偏向素子１４によって屈曲される。反射光Ｌ３は、偏向素子１４によって屈曲された後、パルス光Ｌ１とほぼ同一の光路をパルス光Ｌ１とは反対の方向に向かって進む。

【0023】

受光部１２は、対象物ＯＢによって反射されて偏向素子１４に戻ってきた走査光Ｌ２である反射光Ｌ３を受光する受光素子１５を有する。受光素子１５は、反射光Ｌ３を検出し、反射光Ｌ３に応じた電気信号を生成する少なくとも１つの光電変換素子を含む。受光部１２は、受光素子１５によって生成された電気信号を反射光Ｌ３の受光結果として生成する。

【0024】

なお、本実施例においては、光源１３と偏向素子１４との間のパルス光Ｌ１の光路上には、反射光Ｌ３を分離して受光素子１５に導く光分離素子ＢＳを有する。例えば、光分離素子ＢＳは、パルス光Ｌ１を透過させかつ反射光Ｌ３を反射させることでパルス光Ｌ１及び反射光Ｌ３を分離するビームスプリッタである。なお、光の利用効率を向上させるために、光分離素子ＢＳが設けられず、投光部１１と受光部１２とがほぼ同軸に配置され、パルス光Ｌ１の揺動ミラー１４Ａへの入射位置と反射光Ｌ３の揺動ミラー１４Ａへの入射位置とがわずかにずれるように投光部１１及び受光部１２が構成されていてもよい。

【0025】

測距装置１０は、走査領域Ｒ０又はその一部の領域（以下、撮像領域と称する）Ｒ２を撮像する撮像部１６を含む。撮像部１６は、例えば赤外線カメラからなる。なお、図１においては、撮像領域Ｒ２を破線で模式的に示した。撮像部１６は、例えば、所定の間隔で走査領域Ｒ０を撮像した画像を生成及び出力する。

【0026】

なお、投光部１１及び撮像部１６は、例えば、互いに近接して配置され、かつほぼ同一の方向を向いていることが好ましい。そして、走査領域Ｒ０と撮像領域Ｒ２がほぼ同一の領域となるように構成されていることが好ましい。すなわち、投光部１１から見た走査面Ｒ１内の対象物ＯＢの位置及び外形と、撮像部１６から見た走査面Ｒ１内の対象物ＯＢの位置及び外形とが極力一致していることが好ましい。

【0027】

次に、測距装置１０は、投光部１１、受光部１２及び撮像部１６の動作を制御し、また、受光部１２による反射光Ｌ３の受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離を測定する制御部１７を有する。

【0028】

制御部１７は、測距装置１０の周辺の環境を示す情報（以下、環境情報と称する）を取得する環境情報取得部２１を有する。本実施例においては、環境情報取得部２１は、走査領域Ｒ０を含む投光部１１及び受光部１２の周辺の地理環境に関する情報を取得する。本明細書においては、地理環境に関する情報とは、例えば、地形及び水文などの自然環境に関する情報、並びに、道路、住宅及び農地などの人工環境に関する情報をいう。

【0029】

環境情報取得部２１は、例えば、測距装置１０（投光部１１及び受光部１２）の現在位置に関する情報を取得する。例えば、環境情報取得部２１は、測距装置１０の測位を行う測位装置（図示せず）を有していてもよい。そして、環境情報取得部２１は、例えば、測距装置１０の周辺の環境情報を取得する。

【0030】

本実施例においては、環境情報取得部２１は、測距装置１０の周辺の地図に関する情報である地図情報を取得する地図情報取得部２１Ａを有する。また、本実施例においては、環境情報取得部２１は、撮像部１６から、撮像部１６によって撮像された画像を取得する。本実施例においては、環境情報取得部２１は、これらの情報を測距装置１０の周辺の環境情報として取得する。

【0031】

制御部１７は、環境情報取得部２１によって取得された測距装置１０の周辺の環境情報に基づいて投光部１１の投光モードを制御する投光モード制御部２２を有する。本実施例においては、投光モード制御部２２は、偏向素子１４におけるパルス光Ｌ１の偏向態様、本実施例においては揺動ミラー１４Ａの揺動態様を制御する偏向モード制御部２２Ａを有する。

【0032】

具体的には、偏向モード制御部２２Ａは、偏向素子１４を駆動して揺動ミラー１４Ａを２つの揺動軸の周りにそれぞれ揺動させる駆動信号ＤＸ及びＤＹを生成する。また、偏向モード制御部２２Ａは、当該駆動信号ＤＸ及びＤＹの態様を制御しつつ偏向素子１４に供給することで、揺動ミラー１４Ａの揺動態様を制御する。

【0033】

また、本実施例においては、投光モード制御部２２は、光源１３によるパルス光Ｌ１の出射間隔を制御するパルス間隔制御部２２Ｂを有する。具体的には、パルス間隔制御部２２Ｂは、光源１３を駆動してパルス光Ｌ１を出射させかつパルス光Ｌ１の出射及び非出射を切替えることでパルス光Ｌ１の出射態様を制御する駆動信号を生成する。パルス間隔制御部２２Ｂは、当該駆動信号を光源１３に供給する。

【0034】

制御部１７は、受光素子１５による反射光Ｌ３の受光結果に基づいて、対象物ＯＢまでの距離を測定する測距部２３を有する。本実施例においては、測距部２３は、受光素子１５によって生成された電気信号から反射光Ｌ３を示すパルスを検出する。また、測距部２３は、走査光Ｌ２の投光タイミングと反射光Ｌ３の受光タイミングとの間の時間差に基づくタイムオブフライト法によって、対象物ＯＢ（又はその一部の表面領域）までの距離を測定する。また、測距部２３は、測定した距離情報を示すデータ（測距データ）を生成する。

【0035】

また、本実施例においては、測距部２３は、走査領域Ｒ０（走査面Ｒ１）を複数の測距点（走査点又は投光点）に区別し、当該複数の測距点の各々の測距結果（距離値）を画素として示す走査領域Ｒ０の画像（測距画像）を生成する。本実施例においては、測距部２３は、測距点と偏向素子１４の揺動ミラー１４Ａの変位（揺動位置）とを示す情報とを対応付け、走査領域Ｒ０内の対象物ＯＢまでの距離を示す２次元マップである画像データを生成する。

【0036】

また、測距部２３は、例えば、走査光Ｌ２の投光方向の変化周期、すなわち走査領域Ｒ０を走査する周期である走査周期を測距画像の生成周期とし、当該走査周期毎に１つの測距画像を生成する。また、測距部２３は、生成した複数の測距画像を時系列に沿って動画として表示する表示部（図示せず）を有していてもよい。

【0037】

なお、走査周期とは、例えば、測距装置１０が走査領域Ｒ０に対する光走査を周期的に行う場合において、偏向素子１４の揺動ミラー１４Ａの任意の変位の状態が、その後に再度当該変位の状態に戻るまでの期間をいう。

【0038】

図２は、偏向素子１４の上面図である。本実施例においては、偏向素子１４は、第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの周りに揺動する揺動ミラー１４Ａを有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。まず、本実施例においては、偏向素子１４は、フレーム部３１と、フレーム部３１によって支持され、第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの周りに揺動する揺動部３２とを有する。

【0039】

揺動部３２は、一端がフレーム部３１の内周部に固定され、第１の揺動軸ＡＸに沿って延び、かつ第１の揺動軸ＡＸの周方向の弾性を有する一対のトーションバーＴＸを有する。また、揺動部３２は、一対のトーションバーＴＸの内側において第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動可能なように一対のトーションバーＴＸの他端に接続された揺動枠ＳＸを有する。揺動枠ＳＸは、一対のトーションバーＴＸが第１の揺動軸ＡＸの周方向に沿ってねじれることで、第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動する。

【0040】

また、揺動部３２は、一端が揺動枠ＳＸの内周部に固定され、第２の揺動軸ＡＹに沿って延び、かつ第２の揺動軸ＡＹの周方向の弾性を有する一対のトーションバーＴＹを有する。また、揺動部３２は、一対のトーションバーＴＹの内側において第２の揺動軸ＡＹの周りに揺動可能なように一対のトーションバーＴＹの他端に接続された揺動板ＳＹを有する。

【0041】

揺動板ＳＹは、一対のトーションバーＴＹが第２の揺動軸ＡＹの周方向に沿ってねじれることで、第２の揺動軸ＡＹの周りに揺動する。また、揺動板ＳＹは、揺動枠ＳＸが第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動することで、第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの周りに揺動する。

【0042】

偏向素子１４は、電磁気的に揺動部３２を揺動させる揺動力（すなわち偏向素子１４の駆動力）を生成する駆動力生成部３３を有する。駆動力生成部３３は、フレーム部３１上に配置された永久磁石ＭＧと、揺動枠ＳＸ上において揺動枠ＳＸの外周に沿って配線された金属配線（第１のコイル）ＣＸと、揺動板ＳＹ上において揺動板ＳＹの外周に沿って配線された金属配線（第２のコイル）ＣＹと、を含む。

【0043】

本実施例においては、永久磁石ＭＧは、フレーム部３１上における揺動部３２の外側領域に設けられた複数の磁石片からなる。本実施例においては、４つの磁石片が、それぞれ、揺動軸ＡＸ及びＡＹの各々に沿ってかつ一対のトーションバーＴＸ及びＴＹの外側の位置に配置されている。

【0044】

また、揺動軸ＡＸに沿った方向において互いに対向する２つの磁石片は、互いに反対の極性を示す部分が対向するように配置されている。同様に、揺動軸ＡＹに沿った方向において互いに対向する２つの磁石片は、互いに反対の極性を示す部分が対向するように配置されている。

【0045】

本実施例においては、金属配線ＣＸに電流が流れると、揺動軸ＡＹに沿った方向に並んだ永久磁石ＭＧの２つの磁石片によって生じた磁界との相互作用により、一対のトーションバーＴＸが周方向にねじれ、揺動枠ＳＸが揺動軸ＡＸを中心に揺動する。同様に、金属配線ＣＹに流れた電流による電界と揺動枠ＡＸに沿った方向に並んだ永久磁石ＭＧの２つの磁石片による磁界とによって一対のトーションバーＴＹがねじれ、揺動板ＳＹが揺動軸ＡＹを中心に揺動する。

【0046】

また、金属配線ＣＸ及びＣＹは、制御部１７に接続されている。制御部１７の投光モード制御部２２は、金属配線ＣＸ及びＣＹに駆動信号ＤＸ及びＤＹを印加する。駆動力生成部３３は、当該駆動信号ＤＸ及びＤＹの印加によって、揺動部３２を揺動させる電磁気力を生成する。

【0047】

なお、駆動力生成部３３は、電磁気的に揺動ミラー１４Ａの揺動力を生成するように構成されていてもよい。駆動力生成部３３は、例えば、静電気的、圧電的又は熱的に揺動板ＳＹを揺動させる揺動力を生成してもよい。

【0048】

また、偏向素子１４は、揺動板ＳＹ上に形成された光反射膜３４を有する。光反射膜３４は、揺動板ＳＹの揺動に従って、第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの周りに揺動する。本実施例においては、光反射膜３４は、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａとして機能する。

【0049】

図３及び図４は、投光部１１が有する走査光Ｌ２の投光モードを示す図である。図３及び図４は、それぞれ、第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２における駆動信号ＤＸ及びＤＹの波形及び走査面Ｒ１上の走査光Ｌ２の軌跡を示す図である。図３及び図４を用いて、投光部１１（光源１３及び偏向素子１４）の動作について説明する。

【0050】

本実施例においては、第１の投光モードＭ１においては、光源１３は、パルス光Ｌ１として、レーザ光を出射するように構成されている。また、第１の投光モードＭ１においては、偏向素子１４は、揺動ミラー１４Ａを、第１の揺動軸ＡＸの周りには共振させつつ揺動させ、第２の揺動軸ＡＹの周りには非共振の態様で揺動させる。

【0051】

なお、偏向素子１４の共振周波数は、例えば、偏向素子１４の質量、トーションバーＴＸ及びＴＹのねじりばね定数などによって決まる。また、例えば、揺動ミラー１４Ａを共振させつつ揺動させる場合、非共振の場合に比べ、短い揺動周期と大きい揺動振幅で揺動させることができる。

【0052】

例えば、制御部１７のパルス間隔制御部２２Ｂは、光源１３に対し、所定の時間間隔でパルス化されたレーザ光を生成させる駆動信号を供給する。また、制御部１７の偏向モード制御部２２Ａは、金属配線ＣＸに対し、駆動信号ＤＸとして、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第１の揺動軸ＡＸ周りの共振周波数に対応する周波数の正弦波の信号ＤＸ１を供給する。

【0053】

一方、制御部１７の偏向モード制御部２２Ａは、金属配線ＣＹに対し、駆動信号ＤＹとして、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第２の揺動軸ＡＹ周りの共振周波数とは異なる周波数ののこぎり波の信号ＤＹ１を供給する。これによって、揺動ミラー１４Ａは、第１の揺動軸ＡＸの周りには高速で（短い揺動周期で）揺動し、第２の揺動軸ＡＹの周りには低速で（長い揺動周期で）揺動する。

【0054】

従って、本実施例においては、第１の投光モードＭ１においては、投光部１１は、走査領域Ｒ０に対し、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第１の揺動軸ＡＸ周りの変位方向に対応する方向である第１の方向Ｄ１を主走査方向とし、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第２の揺動軸ＡＹ周りの変位方向に対応する方向である第２の方向Ｄ２を副走査方向とするラスタ走査を行う。従って、偏向素子１４から走査面Ｒ１を見たとき、走査光Ｌ２は、図３に示すような軌跡ＴＲ１を描くように投光される。なお、主走査方向とは、例えば、副走査方向に比べて走査周期が短い（高速で揺動する）方向のことをいう。

【0055】

また、第１の投光モードＭ１においては、投光部１１は、第１の方向Ｄ１を長辺方向とし、第２の方向Ｄ２を短辺方向とする略長方形の走査面Ｒ１１に対応する走査領域Ｒ０に対して走査光Ｌ２を投光することとなる。また、第１の投光モードＭ１においては、投光部１１は、パルス光Ｌ１を第１の方向Ｄ１に沿って順次投光し、この投光動作を第２の方向Ｄ２に沿って繰り返し行うような投光態様を有する。

【0056】

以下においては、第１の方向Ｄ１を走査面Ｒ１の縦方向又はｙ軸方向と称し、第２の方向を走査面Ｒ１の横方向又はｘ軸方向と称する場合がある。また、例えば、揺動ミラー１４Ａの第２の揺動軸ＡＹが鉛直方向に沿った方向となるように測距装置１０を配置した場合、第１の方向Ｄ１は鉛直方向に対応し、第２の方向Ｄ２は水平方向に対応する。また、以下においては、第１の投光モードＭ１を縦ラスタ走査モードと称する場合がある。

【0057】

次に、図４に示すように、第２の投光モードＭ２においては、投光部１１は、第２の方向Ｄ２を主走査方向とし、第１の方向Ｄ１を副走査方向とするラスタ走査を行うような態様で走査光Ｌ２を投光する。

【0058】

具体的には、光源１３は、本実施例においては、第２の投光モードＭ２においても、パルス光Ｌ１として、レーザ光を所定の時間間隔で出射するように構成されている。

【0059】

一方、第２の投光モードＭ２においては、偏向素子１４は、揺動ミラー１４Ａを、第２の揺動軸ＡＹの周りには共振させつつ揺動させ、第１の揺動軸ＡＸの周りには非共振の態様で揺動させる。

【0060】

例えば、図４に示すように、制御部１７の偏向モード制御部２２Ａは、金属配線ＣＸに対し、駆動信号ＤＸとして、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第１の揺動軸ＡＸ周りの共振周波数とは異なる周波数ののこぎり波の信号ＤＸ２を供給する。

【0061】

また、制御部１７の偏向モード制御部２２Ａは、金属配線ＣＹに対し、駆動信号ＤＹとして、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第２の揺動軸ＡＹ周りの共振周波数に対応する周波数の正弦波の信号ＤＹ２を供給する。これによって、揺動ミラー１４Ａは、第１の揺動軸ＡＸの周りには低速で（長い揺動周期で）揺動し、第２の揺動軸ＡＹの周りには高速で（短い揺動周期で）揺動する。

【0062】

従って、本実施例においては、第２の投光モードＭ２においては、投光部１１は、走査領域Ｒ０に対し、第２の方向Ｄ２を主走査方向とし、第１の方向Ｄ１を副走査方向とするラスタ走査を行う。従って、偏向素子１４から走査面Ｒ１を見たとき、走査光Ｌ２は、図４に示すような軌跡ＴＲ２を描くように投光される。

【0063】

また、第２の投光モードＭ２においては、投光部１１は、第２の方向Ｄ２を長辺方向とし、第１の方向Ｄ１を短辺方向とする略長方形の走査面Ｒ１２に対応する走査領域Ｒ０に対して走査光Ｌ２を投光することとなる。また、第２の投光モードＭ２においては、投光部１１は、パルス光Ｌ１を第２の方向Ｄ２に沿って順次投光し、この投光動作を第１の方向Ｄ１に沿って繰り返し行うような投光態様を有する。すなわち、第２の投光モードＭ２は、横方向を主走査方向とするラスタ走査を行う横ラスタ走査モードである。

【0064】

このように、本実施例においては、投光部１１は、揺動ミラー１４Ａを第１の揺動軸ＡＸの周りに共振させつつ揺動させるか、又は揺動ミラー１４Ａを第２の揺動軸ＡＹの周りに共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２を切替える。

【0065】

また、縦ラスタ走査モードＭ１においては、縦方向Ｄ１に沿った走査光Ｌ２の投光方向の可変範囲は、横方向Ｄ２に沿った走査光Ｌ２の投光方向の可変範囲よりも広い。また、横ラスタ走査モードＭ２においては、横方向Ｄ２に沿った走査光Ｌ２の投光方向の可変範囲は、縦方向Ｄ１に沿った走査光Ｌ２の投光方向の可変範囲よりも広い。すなわち、本実施例においては、主走査方向に沿って投光部１１から投光される光の投光方向の可変範囲は、副走査方向に沿って投光部１１から投光される光の投光方向の可変範囲よりも広い。

【0066】

なお、上記においては、第２の方向Ｄ２が第１の方向Ｄ１に垂直な方向である場合について説明した。しかし、第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１とは異なる方向であればよい。投光部１１は、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１と、第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２と、を有していればよい。

【0067】

図５は、投光モード制御部２２における投光モードＰＭの制御テーブルの例を示す図である。本実施例においては、投光モード制御部２２は、環境情報取得部２１によって取得された測距装置１０の周辺の環境情報ＥＩに基づいて、縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替える。

【0068】

なお、本実施例においては、測距装置１０が車両などの移動体に搭載される場合について説明する。本実施例においては、環境情報取得部２１は、測距装置１０の周辺の環境情報として、当該移動体が移動している際の当該移動体の周辺の環境に関する情報を取得する。そして、投光モード制御部２２は、当該移動体の移動環境に関する情報に基づいて、投光部１１の投光モードＰＭを制御する。

【0069】

より具体的には、本実施例においては、環境情報取得部２１が、環境情報ＥＩとして、移動体（測距装置１０）が幅の狭い道路を走行していることを示す情報を取得した場合、投光モード制御部２２は、縦ラスタ走査モードＭ１で走査光Ｌ２を投光するように、偏向素子１４の動作を制御する。

【0070】

同様に、環境情報ＥＩとして移動体が塀のある道路を走行していること（道路の両側部が塀に囲まれていること）を示す情報が取得された場合、投光モード制御部２２は、縦ラスタ走査モードＭ１で走査光Ｌ２を投光するように、偏向素子１４の動作を制御する。例えば、上記した２つの状況では、横方向Ｄ２に広い範囲の走査を行ってもその全域で有益な情報を得られる可能性が低い。従って、縦方向Ｄ１に広い走査領域Ｒ１１を有する縦ラスタ走査モードＭ１に設定されることが好ましい。

【0071】

次に、環境情報ＥＩとして移動体が坂道を走行していることを示す情報が取得された場合、投光モード制御部２２は、縦ラスタ走査モードＭ１で走査光Ｌ２を投光するように、偏向素子１４の動作を制御する。坂道を走行中の場合、移動体の進行方向の見通しが悪く、当該進行方向に広い領域の走査情報を得ることが安全上好ましい場合が多い。従って、当該進行方向に対応する縦方向Ｄ１に広い走査領域Ｒ１１を有する縦ラスタ走査モードＭ１に設定されることが好ましい。

【0072】

また、環境情報ＥＩとして移動体が高速道路を走行していることを示す情報が取得された場合、投光モード制御部２２は、縦ラスタ走査モードＭ１で走査光Ｌ２を投光するように、偏向素子１４の動作を制御する。高速道路を走行中の場合、移動体の進行方向の状況が高速で変化するために、当該進行方向に広い領域の走査情報を得ることが安全上好ましい場合が多い。従って、当該進行方向に対応する縦方向Ｄ１に広い走査領域Ｒ１１を有する縦ラスタ走査モードＭ１に設定されることが好ましい。

【0073】

一方、環境情報ＥＩとして移動体がトンネル内を走行していることを示す情報が取得された場合、投光モード制御部２２は、横ラスタ走査モードＭ２で走査光Ｌ２を投光するように、偏向素子１４の動作を制御する。トンネル内を走行中の場合、移動体の進行方向に対応する縦方向Ｄ１に広い範囲の走査を行ってもその全域で有益な情報を得られる可能性が低い。従って、横方向Ｄ２に広い走査領域Ｒ１２を有する横ラスタ走査モードＭ２に設定されることが好ましい。

【0074】

また、環境情報ＥＩとして移動体が幅の広い道路、車線数の多い道路、又は合流地点の周辺を走行していることを示す情報が取得された場合、投光モード制御部２２は、横ラスタ走査モードＭ２で走査光Ｌ２を投光するように、偏向素子１４の動作を制御する。これらの状況では、移動体の左右方向に広い領域の走査情報を得ることが安全上好ましい。従って、当該左右方向に対応する横方向Ｄ２に広い走査領域Ｒ１２を有する横ラスタ走査モードＭ２に設定されることが好ましい。

【0075】

また、環境情報ＥＩとして移動体が歩道のある道路、又は交差点の周辺を走行していることを示す情報が取得された場合、投光モード制御部２２は、横ラスタ走査モードＭ２で走査光Ｌ２を投光するように、偏向素子１４の動作を制御する。これらの状況では、横から歩行者や他車両が出てくることが想定される。従って、移動体の左右方向に広い領域の走査情報を得ることが安全上好ましい。従って、当該左右方向に対応する横方向Ｄ２に広い走査領域Ｒ１２を有する横ラスタ走査モードＭ２に設定されることが好ましい。

【0076】

このように、環境情報取得部２１は、測距装置１０（測距装置１０が搭載された移動体）の周辺の道路の態様に関する情報を取得する。そして、投光モード制御部２２は、当該道路の態様に関する情報に基づいて、投光部１１の投光モードＰＭを制御する。従って、投光部１１は、投光部１１の周辺の道路の態様に基づいて縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替える。

【0077】

なお、上記した環境情報ＥＩ及びこれに基づく投光モード制御部２２による投光モードＰＭの制御態様は、一例に過ぎない。例えば、測距装置１０は、移動体に搭載され、移動体とともに移動する場合に限定されない。

【0078】

例えば、測距装置１０は、屋内や屋外に関わらず、種々の地点に固定され、一定の領域を走査領域Ｒ０として走査及び測距を行うように使用されてもよい。この場合、環境情報取得部２２は、環境情報ＥＩとして、測距装置１０が設置された地点の周辺の地形や室内環境に関する情報を取得すればよい。そして、測距装置１０の投光部１１は、例えば投光部１１及び受光部１２の周辺の環境に基づいて、縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替えることができるように構成されていればよい。

【0079】

図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、環境情報取得部２１の地図情報取得部２１Ａが取得する地図情報を示すデータ（以下、地図データと称する）ＤＴのデータ構造を模式的に示す図である。地図情報取得部２１Ａが取得する地図データＤＴは、図６Ａ～図６Ｃに示すような種々のデータを含んでいてもよい。

【0080】

具体的には、まず、図６Ａに示すように、地図データＤＴは、地図上の所定の領域を特定する情報（以下、領域情報と称する）ＲＩを含むデータ（以下、領域データ）ＤＴ１１と、当該地点毎の環境情報ＥＩを含むデータ（以下、環境データと称する）ＤＴ２と、を含む。

【0081】

図６Ａに示す例では、領域情報ＲＩは、道路網のリンクを特定するリンクＩＤを含む。また、環境データＤＴ２は、例えば、図５を用いて上記したような環境情報ＥＩを含む。例えば、環境データＤＴ２は、当該地点が含まれるリンクの態様に関する情報を含む。また、例えば、環境データＤＴ２は、当該リンクの幅に関する情報、当該リンクの車線数に関する情報、当該リンクの勾配に関する情報を含む。

【0082】

また、地図データＤＴは、測距装置１０が走査光Ｌ２を投光する際の推奨される投光モードＰＭを示しかつ当該領域情報ＲＩに関連付けられた情報（以下、推奨モード情報と称する）ＳＩを含むデータ（以下、推奨モードデータと称する）ＤＴ３を有する。推奨モードデータＤＴ３は、推奨モード情報ＳＩとして、例えば縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２のいずれの投光モードＰＭが推奨されるかを示す情報を含む。

【0083】

例えば、環境情報取得部２１は、測距装置１０が搭載された移動体の測位を行って当該移動体が走行しているリンクのリンクＩＤを特定し、当該リンクＩＤが地図データＤＴ内の領域データＤＴ１２によって特定されるリンクＩＤに合致するか否かを判定する。そして、投光モード制御部２２は、例えば走行中のリンクのリンクＩＤが地図データＤＴ内のリンクＩＤと合致する場合、当該リンクＩＤに関連付けられた推奨モード情報ＳＩを考慮して投光モードＰＭを制御することができる。

【0084】

また、地図データＤＴは、図６Ｂに示すようなデータ構造を有していてもよい。図６Ｂに示す例は、領域データＤＴ１２が、領域情報ＲＩとして当該所定の領域を特定する３地点以上の座標（座標群）を示す情報を含む。なお、例えば図６Ｂに示す例では、４地点によって囲まれた領域が特定されることができる。また、この領域に関連付けられた環境情報ＥＩとしては、例えば、当該領域内に交差点又は合流地点が存在することを示す情報などが挙げられる。

【0085】

この場合、環境情報取得部２１は、例えば測距装置１０が搭載された移動体が走行している地点及び移動が予定される領域の座標が領域データＤＴ１２によって特定される領域内であるか否かを判定する。そして、当該移動体が当該領域内を走行していると判定された場合、投光モード制御部２２は、当該領域データＤＴ１２に関連付けられた推奨モード情報ＳＩを考慮して投光モードＰＭを制御することができる。

【0086】

また、地図データＤＴは、図６Ｃに示すようなデータ構造を有していてもよい。図６Ｃに示す例では、地図データＤＴは、地図上の特定の地点の位置を特定する情報（以下、位置情報と称する）ＰＩを含むデータ（以下、位置データと称する）ＤＴ１３を有する。また、環境データＤＴ２（環境情報ＥＩ）及び推奨モードデータＤＴ３（推奨モード情報ＳＩ）は、位置データＤＴ１３内の位置情報ＰＩに関連付けられている。

【0087】

例えば、位置データＤＴ１３内の位置情報ＰＩは、道路網のノードを特定するノードＩＤを含む。また、環境データＤＴ２内の環境情報ＥＩは、例えば、推奨される投光モードＰＭが変化する可能性のある地点であることを示す情報を含む。例えば、環境情報ＥＩは、道路の車線数が変化する地点であることを示す情報、事故が多発する地点であることを示す情報を含む。

【0088】

そして、例えば、環境情報ＥＩとして車線数がそれぞれ減少及び増加することを示す情報がノードＩＤに関連付けられている場合、推奨モード情報ＳＩとしてはそれぞれ縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２が関連付けられている。また、環境情報ＥＩとして事故多発地点であることを示す情報がノードＩＤに関連付けられている場合、横ラスタ走査モードＭ２が推奨モード情報ＳＩとして関連付けられている。

【0089】

なお、上記においては、地図データＤＴ内に環境情報ＥＩ（環境データＤＴ２）が含まれている場合について説明した。しかし、地図データＤＴは領域情報ＲＩ又は位置情報ＰＩと、推奨モード情報ＳＩとが関連付けられていればよい。

【0090】

このように、本実施例においては、環境情報取得部２１の地図情報取得部２１Ａは、地図情報として、測距装置１０の位置に応じた好ましい投光モードＰＭに関する情報を取得する。

【0091】

そして、投光モード制御部２２は、例えば図６Ａ～図６Ｃに示したようなデータを含む地図データＤＴを取得した場合、この地図データＤＴに含まれる推奨モードデータＤＴ３に従って投光部１１の投光モードＰＭを制御してもよい。

【0092】

また、投光モード制御部２２は、地図データＤＴに含まれる推奨モードデータＤＴ３を参考にしつつ、環境情報取得部２１の周辺画像取得部２１Ｂによって取得された測距装置１０の周辺画像を考慮して、最終的な投光モードＰＭを決定してもよい。この場合、例えば実際の道路環境に基づいたより好ましい投光モードＰＭを決定することができる。しかし、投光モード制御部２２は、投光モードＰＭの制御に際し、当該周辺画像を考慮する必要はない。

【0093】

なお、地図情報取得部２１Ａが取得する地図情報は、上記の地図データＤＴである必要はない。例えば、地図情報取得部２１Ａは、地図情報として、推奨モードデータＤＴ３を含まない情報を取得してもよい。また、地図情報取得部２１Ａは、地図情報として、環境情報ＥＩを含まない情報を取得してもよい。すなわち、地図情報取得部２１Ａは、測距装置１０の周辺の環境に関する情報として、例えば測距装置１０の周辺の地図情報を取得すればよい。

【0094】

このように、本実施例においては、測距装置１０は、縦方向Ｄ１を主走査方向としかつ横方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する縦ラスタ走査モードＭ１と横方向Ｄ２を主走査方向としかつ縦方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する横ラスタ走査モードＭ２とを有する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物ＯＢによって反射された光を受光する受光部１２と、を有する。

【0095】

そして、測距装置１０は、測距装置１０の周辺の環境情報ＥＩを取得する環境情報取得部２１と、環境情報ＥＩに基づいて縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替えるように投光部１１を制御する投光モード制御部２２と、受光部１２による反射光Ｌ３の受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離を測定する測距部２３と、を有する。従って、種々の環境で使用される場合でも対象物ＯＢの正確な走査及び測距を行うことが可能な測距装置１０を提供することができる。

【0096】

図７は、投光部１１が有する他の投光モードである第３の投光モードＭ３における駆動信号ＤＸ及びＤＹの波形及び走査面Ｒ１上の走査光Ｌ２の軌跡を示す図である。投光部１１は、図７に示すような第３の投光モードＭ３を有していてもよい。

【0097】

第３の投光モードＭ３においては、光源１３は、第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２と同様に、パルス光Ｌ１として、レーザ光を出射するように構成されている。また、第３の投光モードＭ３においては、偏向素子１４は、揺動ミラー１４Ａを、第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの両方の周りに共振させつつ揺動させる。

【0098】

例えば、制御部１７の偏向モード制御部２２Ａは、金属配線ＣＸに対し、駆動信号ＤＸとして、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第１の揺動軸ＡＸ周りの共振周波数に対応する周波数の正弦波の信号ＤＸ１を供給する。そして、偏向モード制御部２２Ａは、金属配線ＣＹに対し、駆動信号ＤＹとして、偏向素子１４における揺動ミラー１４Ａの第２の揺動軸ＡＹ周りの共振周波数に対応する周波数の正弦波の信号ＤＹ２を供給する。

【0099】

従って、揺動ミラー１４Ａは、第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの両方の周りに高速で揺動する。従って、本実施例においては、第３の投光モードＭ３においては、偏向素子１４から走査面Ｒ１を見たときの走査光Ｌ２は、図７に示すようなリサージュ曲線を描くような軌跡ＴＲに沿って投光される。すなわち、第３の投光モードＭ３は、リサージュ走査を行うリサージュ走査モードとなる。

【0100】

例えば、リサージュ走査モードＭ３は、測距装置１０が測距装置１０の広範囲に亘って走査を行うための投光モードとして使用されることができるほか、周辺の環境を認識するための投光モードとして使用されることができる。具体的には、リサージュ走査モードＭ３においては、揺動ミラー１４Ａを両方向に高速かつ大きい振幅で揺動させる。従って、縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２に比べて広い範囲が走査領域Ｒ１３となる。従って、広範囲な走査を行うこと、また測距装置１０の周辺環境を認識するのに適している。

【0101】

換言すれば、例えば、投光部１１は、環境情報ＥＩに基づいて、縦ラスタ走査モードＭ１、横ラスタ走査モードＭ２及びリサージュ走査モードＭ３を切替えつつ走査光Ｌ２と投光してもよい。

【0102】

また、環境情報取得部２１は、過去の走査領域Ｒ０の走査結果（例えばリサージュ走査モードＭ３による走査領域Ｒ１３の走査結果）に基づいて測距装置１０の周辺の環境情報ＥＩを取得してもよい。すなわち、環境情報取得部２１は、地図情報取得部２１Ａが取得した地図情報、又は撮像部１６によって撮像された画像を用いて測距装置１０の周辺の環境情報ＥＩを取得する場合に限定されない。環境情報取得部２１は、測距装置１０の周辺の環境に関する情報、例えば測距装置１０の周辺の地理環境に関する情報を取得すればよい。

【0103】

すなわち、投光部１１は、例えば、縦方向Ｄ１を主走査方向としかつ横方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する縦ラスタ走査モードＭ１と横方向Ｄ２を主走査方向としかつ縦方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する横ラスタ走査モードＭ２との間の切替を、測距装置１０の周辺の環境に基づいて行うように構成されていればよい。投光部１１は、例えば、測距装置１０の周辺の地理環境に基づいて縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替えるように構成されていればよい。

【0104】

また、投光部１１は、例えば、測距装置１０の周辺の地図情報から取得される測距装置１０の周辺の環境に基づいて縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替えるように構成されていればよい。

【0105】

また、投光部１１は、例えば、当該地理環境に関する情報又は地図情報に加え、測距装置１０の周辺を撮像した画像から取得される測距装置１０の周辺の環境に基づいて縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替えるように構成されていればよい。

【0106】

また、本実施例においては、投光部１１が光源１３及び互いに異なる第１及び第２の揺動軸ＡＸ及びＡＹの周りに揺動することでパルス光Ｌ１を縦方向Ｄ１及び横方向Ｄ２に沿って方向可変に反射させる揺動ミラー１４Ａを有する場合について説明した。そして、投光部１１は、揺動ミラー１４Ａを第１の揺動軸ＡＸの周りに共振させつつ揺動させるか、又は揺動ミラー１４Ａを第２の揺動軸ＡＹの周りに共振させつつ揺動させるか、を切替えることで、縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替える場合について説明した。しかし、投光部１１の構成はこれに限定されない。

【0107】

例えば、投光部１１は、２つの揺動ミラーによってパルス光Ｌ１を方向可変に偏向することで、走査光Ｌ２を縦方向Ｄ１及び横方向Ｄ２に沿って方向可変に投光するように構成されていてもよい。図８は、本実施例の変形例に係る測距装置１０Ａの投光部１１Ａにおける偏向素子１４Ｍの上面図である。測距装置１０Ａは、投光部１１Ａの構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。また、投光部１１Ａは、偏向素子１４Ｍの構成を除いては投光部１１と同様の構成を有する。

【0108】

本変形例においては、投光部１１Ａの偏向素子１４Ｍは、第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動する第１の揺動ミラー１８Ａを有する第１のミラー素子１８と、第２の揺動軸ＡＹの周りに揺動する第２の揺動ミラー１９Ａを有する第２のミラー素子１９と、を有する。

【0109】

第１のミラー素子１８は、フレーム部４１と、第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動可能にフレーム部４１に支持された揺動部４２と、揺動部４２上に設けられて第１の揺動ミラー１８Ａとして機能する反射膜４３とを有する。例えば、揺動部４２は、フレーム部４１の内側に支持され、第１の揺動軸ＡＸに沿って延びる一対のトーションバーＴＸと、トーションバーＴＸの内側に接続され、第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動可能な揺動板ＳＸ１と、を有する。また、反射膜４３は、揺動板ＳＸ１上に設けられ、偏向素子１４の反射膜３４と同様の構成を有する。

【0110】

また、第２のミラー素子１９は、フレーム部４４と、第２の揺動軸ＡＹの周りに揺動可能にフレーム部４４に支持された揺動部４５と、揺動部４５上に設けられて第２の揺動ミラー１９Ａとして機能する反射膜４６とを有する。例えば、揺動部４５は、フレーム部４４の内側に、偏向素子１４の一対のトーションバーＴＹ及び揺動板ＳＹのみが設けられた場合に相当する構成を有する。また、反射膜４６は、揺動板ＳＹ上に設けられ、偏向素子１４の反射膜３４と同様の構成を有する。

【0111】

また、制御部１７は、第１のミラー素子１８に対して駆動信号ＤＸを供給し、第２のミラー素子１９に対して駆動信号ＤＹを供給する。また、本変形例においては、投光部１１Ａは、まずパルス光Ｌ１を第１の揺動ミラー１８Ａによって反射させ、次いで第１の揺動ミラー１８Ａを経たパルス光Ｌ１を第２の揺動ミラー１９Ａによって反射させることで、パルス光Ｌ１を縦方向Ｄ１及び横方向Ｄ２に沿って方向可変に投光する。

【0112】

本変形例においては、第１の揺動ミラー１８Ａ及び第２の揺動ミラー１９Ａのいずれが共振するかに応じて、投光部１１Ａの投光モードＰＭは、縦ラスタ走査モードＭ１（図３）、横ラスタ走査モードＭ２（図４）及びリサージュ走査モードＭ３（図７）間で切替わることとなる。

【0113】

換言すれば、本変形例においては、投光部１１Ａは、光源１３と、第１の揺動軸ＡＸの周りに揺動することで光源１３からの出射光（パルス光Ｌ１）を縦方向Ｄ１に沿って方向可変に反射させる第１の揺動ミラー１８Ａと、第１の揺動軸ＡＸの軸方向とは異なる方向に延びる第２の揺動軸ＡＹの周りに揺動することで第１の揺動ミラー１８Ａを経た当該出射光を横方向Ｄ２に沿って方向可変に反射させる第２の揺動ミラー１９Ａと、を有する。

【0114】

また、投光部１１Ａは、第１の揺動ミラー１８Ａを共振させつつ揺動させるか、又は第２の揺動ミラー１９Ａを共振させつつ揺動させるかを切替えることで、縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替える。

【0115】

また、測距装置１０又は１０Ａは、上記したように、車両などの移動体に搭載される場合、又は移動可能な構成を有する場合に大きな効果を発揮する。具体的には、測距装置１０が置かれる環境が変化する状況においては、好ましい投光モードＰＭも変化する。従って、例えば、刻々と変化する環境下で当該環境に適した投光モードを選択しつつ走査を連続して行うことで、高精度な走査及び測距を継続して行うことができる。

【0116】

例えば、環境情報取得部２１は、走査周期毎に環境情報ＥＩを取得してもよい。また、投光モード制御部２２は、例えば、投光モードＰＭを切替える条件が変化する毎に、例えば移動体が走行する道路の態様が変化する毎に、投光モードＰＭを切替えるように構成されていてもよい。

【0117】

このように、測距装置１０又は１０Ａは、例えば投光部１１又は１１Ａが移動体に搭載されるか又は移動可能に構成されている場合、大きな効果を得ることができる。なお、上記したように、測距装置１０が固定されて使用される場合であっても、測距装置１０の周辺の環境に応じて走査態様を調節することで、正確な走査及び測距を行うことができる。

【0118】

また、主走査方向に沿った走査光Ｌ２の投光方向の可変範囲が副走査方向に沿った走査光Ｌ２の投光方向の可変範囲よりも広くなるように投光部１１が走査光Ｌ２を投光する場合、環境に応じた好ましい走査領域を定めることができ、得られる効果がより大きい。例えば移動体に搭載される場合などにおいては、変化する道路環境に応じて好ましい走査領域の形状も変化する。従って、投光部１１が好ましい走査領域の形状変化に応じて投光モードＰＭ毎の走査領域Ｒ０を変化させることで、走査領域Ｒ０の全域で無駄のない有益な走査情報を得ることができる。

【0119】

また、本実施例においては、投光部１１は、例えば投光モード制御部２２のパルス間隔２２Ｂによって、光源１３によるパルス光Ｌ１の出射態様を変化させることが可能な構成を有する。例えば、投光部１１は、測距装置１０の周辺の環境に基づいて光源１３による光の出射態様を変化させてもよい。これによって、同一投光モードＰＭ内においても、走査領域Ｒ０内における走査光Ｌ２の投光態様を変化させることができる。

【0120】

例えば、パルス間隔制御部２２Ｂは、縦ラスタ走査モードＭ１内において、副走査方向である横方向Ｄ２において走査面Ｒ１１（走査領域Ｒ０）を複数の部分領域に分け、当該部分領域毎の環境情報ＥＩに基づいて当該部分領域毎で走査光Ｌ２の出射間隔を変化させるように、光源１３によるパルス光Ｌ１の出射間隔を変化させてもよい。また、例えば、パルス間隔制御部２２Ｂは、当該部分領域のいずれかにおいて全く走査光Ｌ２を投光させないように、光源１３によるパルス光Ｌ１の出射態様を調節してもよい。

【0121】

なお、副走査方向において走査領域Ｒ０を複数の部分領域に分け、いずれかの部分領域には走査光Ｌ２を投光させない場合、走査領域Ｒ０における走査光Ｌ２が投光される部分領域の走査結果を得た時点で、走査を終えることができる。従って、パルス光Ｌ１の出射態様を切替えることで、走査周期内における実質的な走査時間が短くなる。

【0122】

また、走査光Ｌ２が投光される部分領域に対しては比較的高密度で走査光Ｌ２を投光するようにパルス光Ｌ１の出射間隔を調節してもよい。従って、例えば、投光モード制御部２２は、環境情報ＥＩの取得結果に基づいて、走査領域Ｒ０内における重点的に走査を行うべき部分領域を選定し、当該部分領域のみに高密度の走査光Ｌ２を投光するように、投光モードＰＭを制御してもよい。これによって、例えば、部分的に形状が複雑な道路などに対して、走査周期よりも短い期間内に、走査及び測距を行うことができる。

【0123】

なお、投光モード制御部２２は、パルス光Ｌ１の出射間隔を制御しなくてもよい。すなわち、投光モード制御部２２は、少なくとも偏向モード制御部２２Ａを有していればよく、少なくとも縦ラスタ走査モードＭ１及び横ラスタ走査モードＭ２を切替えるように構成されていればよい。

【0124】

このように、本実施例においては、測距装置１０は、光を方向可変に投光する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物ＯＢによって反射された光を受光する受光部１２と、受光部１２による光の受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離を測定する測距部２３と、を有する。

【0125】

また、投光部１１は、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１と、第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２と、の切替を、測距装置１０の周辺の環境に基づいて行う。従って、種々の環境で使用される場合でも対象物ＯＢに対して正確に走査及び測距を行うことが可能な測距装置１０を提供することができる。

【0126】

なお、本実施例においては、制御部１７が測距部２３を有する場合について説明した。しかし、制御部１７は測距部２３を有していなくてもよい。受光部１２による反射光Ｌ３の受光結果は、測距以外の用途、例えば対象物ＯＢの検出用途に用いられる場合でも、同様の効果を得ることができる。従って、測距装置１０は、測距部２３を有さず、走査装置として機能してもよい。この場合でも、受光部１２による反射光Ｌ３の受光結果は、高精度な走査結果として、種々の用途に用いられることができる。

【0127】

換言すれば、例えば、本実施例に係る走査装置は、光を方向可変に投光する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物ＯＢによって反射された光を受光する受光部１２と、を有する。また、投光部１１は、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１と、第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２と、の切替を、当該走査装置の周辺の環境に基づいて行う。従って、種々の環境で使用される場合でも対象物ＯＢに対して正確に走査を行うことが可能な走査装置を提供することができる。

【0128】

また、本発明は、例えば制御部１７のように投光部１１及び受光部１２を制御することで、走査装置の制御方法としても実施されることができる。例えば、本実施例に係る走査装置の制御方法は、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１及び第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２を有する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物ＯＢによって反射された光を受光する受光部１２と、を有する走査装置を制御する方法であって、当該走査装置の周辺の環境に基づいて第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２を切替えるように投光部１１を制御するステップと、を有する。これによって、種々の環境で使用される場合でも対象物ＯＢに対して正確に走査を行うことが可能な走査装置の制御方法を提供することができる。

【0129】

また、本発明は、例えば制御部１７の動作をプログラム化したものとしても実施されることができる。例えば、本実施例に係るプログラムは、コンピュータを、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１及び第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２を有する投光部１１と、投光部１１から投光されて対象物ＯＢによって反射された光を受光する受光部１２と、を有する走査装置を、走査装置の周辺の環境に基づいて投光部１１の第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２を切替えるように制御する制御部１７として機能させる。

【0130】

また、当該プログラムは、記録媒体に記録されていてもよい。従って、種々の環境で使用される場合でも対象物ＯＢに対して正確に走査を行うことが可能な走査装置の制御プログラム及び当該制御プログラムが記録された記録媒体を提供することができる。

【0131】

また、本発明は、地図データＤＴのようなデータとしても実施されることができる。例えば、本実施例に係る地図データは、地図上の少なくとも１つの領域を特定する情報である領域情報ＲＩを含む領域データＤＴ１１又はＤＴ１２と、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１と第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２とを有する投光部１１を有して対象物ＯＢの走査を行う走査装置が光を投光する際に、第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２のうちの推奨される投光モードＰＭを示しかつ領域情報ＲＩに関連付けられた情報である推奨モード情報ＳＩを含む推奨モードデータＤＴ３と、を含むデータ構造を有する。

【0132】

また、例えば、本実施例に係る地図データは、地図上の少なくとも１つの地点の位置を特定する情報である位置情報ＰＩを含む領域データＤＴ１３と、第１の方向Ｄ１を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２を副走査方向として光を方向可変に投光する第１の投光モードＭ１と第２の方向Ｄ２を主走査方向としかつ第１の方向Ｄ１を副走査方向として光を方向可変に投光する第２の投光モードＭ２とを有する投光部１１を有して対象物ＯＢの走査を行う走査装置が光を投光する際に、第１及び第２の投光モードＭ１及びＭ２のうちの推奨される投光モードＰＭを示しかつ位置情報ＰＩに関連付けられた情報である推奨モード情報ＳＩを含む推奨モードデータＤＴ３と、を含むデータ構造を有する。従って、種々の環境で使用される場合でも対象物ＯＢに対して正確に走査及び測距を行うことが可能な情報を含む地図データを提供することができる。

【符号の説明】

【0133】

１０、１０Ａ 測距装置
１１、１１Ａ 投光部
１２ 受光部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】