2024-163584 光学装置、システム、及び移動装置

(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】P2024163584

(43)【公開日】2024-11-22

(54)【発明の名称】光学装置、システム、及び移動装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/484 20060101AFI20241115BHJP

   G01S 17/931 20200101ALI20241115BHJP

【ＦＩ】

G01S7/484

G01S17/931

【審査請求】未請求

【請求項の数】23

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023079331

(22)【出願日】2023-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110412

【弁理士】

【氏名又は名称】藤元 亮輔

(74)【代理人】

【識別番号】100104628

【弁理士】

【氏名又は名称】水本 敦也

(74)【代理人】

【識別番号】100121614

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 倫也

(72)【発明者】

【氏名】中野 正嗣

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AA07

5J084AA10

5J084AB01

5J084AB07

5J084AC02

5J084AD01

5J084AD02

5J084BA04

5J084BA05

5J084BA13

5J084BA20

5J084BA36

5J084BA38

5J084BA47

5J084BA50

5J084BA52

5J084BB02

5J084BB04

5J084BB07

5J084BB15

5J084BB16

5J084BB20

5J084BB24

5J084BB25

5J084BB26

5J084BB28

5J084CA03

5J084CA07

5J084CA15

5J084DA01

5J084EA22

5J084EA33

(57)【要約】

【課題】光源の長寿命化と測距精度の向上を両立させることが可能な光学装置を提供すること。
【解決手段】光学装置は、第１及び第２の発光部を備える光源部からの照明光を偏向して物体を走査する偏向部と、物体からの反射光を受光する受光部と、光源部に関する情報に基づいて、第１及び第２の発光部の一方に第１の照明を行わせ、第１及び第２の発光部の他方に所定時間あたりの発光回数が第１の照明における所定時間あたりの発光回数よりも少ない第２の照明を行わせる制御部とを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１及び第２の発光部を備える光源部からの照明光を偏向して物体を走査する偏向部と、
前記物体からの反射光を受光する受光部と、
前記光源部に関する情報に基づいて、前記第１及び第２の発光部の一方に第１の照明を行わせ、前記第１及び第２の発光部の他方に所定時間あたりの発光回数が前記第１の照明における前記所定時間あたりの発光回数よりも少ない第２の照明を行わせる制御部とを有することを特徴とする光学装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１及び第２の発光部のうち前記第１の照明を行う発光部の発光回数が所定値以上である場合、前記第１の照明を行う発光部と前記第２の照明を行う発光部とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１及び第２の発光部のうち前記第１の照明を行う発光部の温度が所定値以上である場合、前記第１の照明を行う発光部と前記第２の照明を行う発光部とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記照明光の所定の波長に対する発光強度の変化量が所定値以上である場合、前記第１の照明を行う発光部と前記第２の照明を行う発光部とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。

【請求項5】

前記第２の照明における単位照明領域の位置は、前記第１の照明における照明スポットの位置と異なることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。

【請求項6】

前記第２の照明における単位照明領域の位置は、前記第１の照明における照明スポットの位置と重なることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。

【請求項7】

前記受光部は、所定の方向に沿って配置される複数の受光素子を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。

【請求項8】

前記第１の発光部と前記第２の発光部は、前記所定の方向に沿って配置されることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。

【請求項9】

前記偏向部は、前記物体を第１の方向に走査し、
前記光源部と前記受光部は、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って配置されることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。

【請求項10】

前記光源部は、前記第１の発光部を含む第１光源と、前記第２の発光部を含む第２光源と、前記第１光源からの光と前記第２光源からの光とを結合する結合部とを備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。

【請求項11】

前記偏向部は、異なる２つの軸周りに回転することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。

【請求項12】

前記制御部は、前記第１の照明を行う発光部が発光する光量と前記第１の照明を行う発光部が発光する光量とが異なるように、前記第１及び第２の発光部を制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。

【請求項13】

前記制御部は、前記受光部の出力に基づいて前記物体の距離情報を取得することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。

【請求項14】

前記受光部は、前記偏向部からの前記反射光を受光可能な複数の受光素子を備え、
前記偏向部の角度に応じて、前記偏向部からの前記反射光を受光する前記受光素子は異なることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。

【請求項15】

請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置を備え、該光学装置によって得られた前記物体の距離情報に基づいて移動装置と前記物体との衝突可能性を判定することを特徴とするシステム。

【請求項16】

前記移動装置と前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記移動装置に制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置を備えることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記移動装置と前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記移動装置のユーザに対して警告を行う警告装置を備えることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。

【請求項18】

前記移動装置と前記物体との衝突に関する情報を外部に通知する通知装置を備えることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。

【請求項19】

請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置を備え、該光学装置を保持して移動可能であることを特徴とする移動装置。

【請求項20】

前記光学装置によって得られた前記物体の距離情報に基づいて前記物体との衝突可能性を判定する判定部を有することを特徴とする請求項１９に記載の移動装置。

【請求項21】

前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、移動を制御する制御信号を出力する制御部を備えることを特徴とする請求項２０に記載の移動装置。

【請求項22】

前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記移動装置のユーザに対して警告を行う警告部を備えることを特徴とする請求項２０に記載の移動装置。

【請求項23】

前記物体との衝突に関する情報を外部に通知する通知部を備えることを特徴とする請求項１９に記載の移動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明した対象物からの反射光を受光することで、対象物を検出する光学装置に関する。

【背景技術】

【0002】

対象物までの距離を計測する方法として、照明した対象物からの反射光を受光するまでの時間や反射光の位相から距離を算出するＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）が知られている。特許文献１には、特定の発光部からの照明光が対象物体でない異物に照射された場合、特定の発光部の発光光量を抑制し、他の発光部に照明光を生成させることで、照明光量を維持しつつ異物が対象物体として検知されることを低減する構成が開示されている。特許文献２には、複数の発光部ごとの照明範囲の一部を重ねることで測距距離の長距離化を実現する構成が記載されている。
対象物体が検知エリア内に位置しているかのように判定（誤検知）されることは、

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－８１０３０号公報

【特許文献2】特開２０２１－１７３６６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＬｉＤＡＲでは、測距精度を向上させるために対象物からの反射光を受光部により可能な限り多く受光することが求められるが、対象物からの反射光の光量は対象物が離れているほど少なくなってしまう。そのため、遠方の対象物までの距離を測定するためには、光源の発光強度や発光回数を増やす必要がある。しかしながら、特許文献１及び２の構成では、各発光部の役割が固定されているため、光源の発光強度や発光回数を増やすと、光源の寿命が短くなり光源が故障しやすくなってしまう。

【0005】

本発明は、光源の長寿命化と測距精度の向上を両立させることが可能な光学装置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】

【0006】

本発明の一側面としての光学装置は、第１及び第２の発光部を備える光源部からの照明光を偏向して物体を走査する偏向部と、物体からの反射光を受光する受光部と、光源部に関する情報に基づいて、第１及び第２の発光部の一方に第１の照明を行わせ、第１及び第２の発光部の他方に所定時間あたりの発光回数が第１の照明における所定時間あたりの発光回数よりも少ない第２の照明を行わせる制御部とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、光源の長寿命化と測距精度の向上を両立させることが可能な光学装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１の光学装置の要部概略図である。

【図2】一般的な半導体レーザ及び射出される光束を示す模式図である。

【図3】実施例１の光学装置の照明パターンの一例を示す図である。

【図4】実施例２の光学装置の要部概略図である。

【図5】実施例２の光学装置の照明方式と受光方式を示す図である。

【図6】実施例２の光学装置の照明パターンの一例を示す図である。

【図7】実施例３の光学装置の要部概略図である。

【図8】実施例３の光学装置の照明パターンの一例を示す図である。

【図9】本実施形態に係る車載システムのブロック図である。

【図10】本実施形態に係る車両（移動装置）の模式図である。

【図11】本実施形態に係る車載システムの動作例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

【0010】

ＬｉＤＡＲを用いた光学装置（測距装置）は、対象物（物体）を照明する照明系と対象物からの反射光や散乱光を受光する受光系とから構成される。ＬｉＤＡＲでは、照明系と受光系の光軸の一部が互いに一致する同軸系と、各光軸が互いに一致しない非同軸系がある。本実施形態に係る光学装置は、同軸系のＬｉＤＡＲに好適なものであるが、非同軸系のＬｉＤＡＲにも適用可能である。

【0011】

各実施例の光学装置は例えば、自動車等の車両に自動運転支援システムとして使用される。対象物は例えば、歩行者、障害物、及び車両等であり、１～３００ｍ程度離れている。各実施例の光学装置は対象物までの距離を計測し、計測結果をもとに車両の方向や速度の制御が実行される。
［実施例１］
図１は、本実施例の光学装置１を側面から見た要部概略図（模式図）である。光学装置１は、光源部１０、偏向部２０、受光部３０、計測部４０、制御部５０、及び分岐部６０を有する。また、図１には、照明光が対象物（物体）に向かうときの光路（照明光路）７０及び対象物からの反射光が受光部３０に向かうときの光路（受光光路）７１も示されている。

【0012】

本実施例の座標系は、図１に示されるように定められている。具体的には、光源部１０から光が進行する方向に平行な軸をＸ軸、Ｘ軸と直交し分岐部６０から受光部３０に進行する方向に平行な軸をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な軸をＺ軸とする。

【0013】

光学装置１は、対象物からの反射光を受光することで、対象物を検出（撮像）する検出装置（撮像装置）や、対象物までの距離（距離情報）を取得する測距装置として用いることができる。光学装置１では、対象物からの反射光を受光するまでの時間や反射光の位相に基づいて対象物までの距離を算出する、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）という技術が用いられている。本実施例のＬｉＤＡＲは、照明系と受光系の光軸の一部が互いに一致する同軸系である。

【0014】

光源部１０は、光源１１ａ，１１ｂ、及び光源１１ａ，１１ｂからの照明光をコリメートするレンズ１２ａ，１２ｂを備える。本実施例では、光源１１ａ，１１ｂの一方が第１の発光部として機能し、他方が第２の発光部として機能する。光源１１ａ，１１ｂとして、エネルギー集中度が高く指向性のよいレーザである半導体レーザ等が用いられる。また、光源１１ａ，１１ｂとして、垂直共振器型面発光レーザやＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）も利用可能である。後述するように光学装置１を車載システムに適用する場合は、対象物に人間が含まれる可能性がある。よって、光源１１ａ，１１ｂとしては人間の目に対する影響が少ない赤外光を射出するものを採用することが望ましい。本実施例では、光源１１が射出する照明光の波長は、近赤外域に含まれる９０５ｎｍである。

【0015】

図２は、一般的な半導体レーザ及び射出される光束を示す模式図である。図２に示されるように、光源１１ａ，１１ｂとしての半導体レーザの活性層から射出される光束は発散光束であり、活性層の発光領域（射出面）１１１に平行なｘｙ断面における光束の形状は楕円である。また、半導体レーザでは一般的に光束の偏光方向（電場の振動方向）は発光領域１１１の上下面に平行な方向（ｚｘ断面内の方向）となり、この方向の発散角はｚｙ断面内の方向に対して小さくなる。

【0016】

各光源から射出された発散光（照明光）は、レンズ１２によってコリメートされ、平行光となる。なお、ここでの平行光は、厳密な平行光束だけではなく、弱発散光や弱収束光を含むものである。

【0017】

光源部１０は、光源１１ａからの照明光と光源１１ｂからの照明光を合波するための結合素子（結合部）１３を備える。結合素子１３として、ハーフミラーや偏光ビームスプリッタ等が用いられる。本実施例では、結合素子１３は偏光ビームスプリッタである。また、光源部１０は、光源１１ｂからの照明光の偏光状態を変えるための波長板１４を備える。波長板１４は、１／２波長板であることが好ましい。

【0018】

光源１１ａは、図２のｘ軸と図１のＹ軸とが一致し、かつ図２のｙ軸と図１のＺ軸とが一致するように配置されている。このように配置することで、光源１１ａからの照明光は、偏向方向がＹ軸方向になり、結合素子１３の分岐面に対してＰ偏向として入射する。その結果、分岐面ではほとんどの光は透過して光源部１０から射出され、偏向部２０へと進行する。

【0019】

光源１１ｂは、図２のｘ軸と図１のＸ軸とが一致し、かつ図２のｙ軸と図１のＺ軸とが一致するように配置されている。このように配置することで、光源１１ｂからの照明光の偏向方向はＸ軸方向になる。光源１１ｂの照明光がレンズ１２ｂでコリメートされ、波長板１４で位相変化を受けた後、結合素子１３に入射する。特に波長板１４が１／２波長板である場合、結合素子１３の分岐面に対してＳ偏向として入射する。その結果、分岐面ではほとんどの光は反射して光源部１０から射出され、偏向部２０へと進行する。

【0020】

偏向部２０は、走査素子２１を備える。走査素子２１は、Ｙ軸方向に平行な回転軸とＺ軸方向に平行な回転軸とを有し、光源部１０からの＋Ｘ方向に進行する照明光を対象物に走査すると共に、対象物からの反射光を偏向して受光部３０に導光する。走査素子２１として、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラー等を用いることができる。

【0021】

受光部３０は、光学フィルタ３１、集光レンズ３２、及び受光素子３３を備える。光学フィルタ３１は、所望の光のみを通過させ、それ以外の不要光を遮光（吸収）するための部材であり、本実施例では、光源１１ａ，１１ｂから射出される照明光に対応する波長帯域の光のみを透過させるバンドパスフィルタである。集光レンズ３２は、走査素子２１からの反射光を受光素子３３の受光面に集光する。なお、光学フィルタ３１と集光レンズ３２の構成は、本実施例の構成に限られるものではない。例えば、必要に応じて各部材の配置の順を入れ替えたり各部材を複数配置したりしてもよい。照明光により照明された対象物からの反射光は、走査素子２１により偏向され、光学フィルタ３１を通過後、集光レンズ３２で集光され受光素子３３に入射する。受光素子３３は、集光レンズ３２からの光を受光し、光電変換して信号を出力するための素子（センサ）である。受光素子３３として、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、及びＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｅｌ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）等で構成されたものを用いることができる。

【0022】

分岐部６０は、照明光路７０と受光光路７１とを分岐させ、照明光を偏向部２０に導光すると共に、偏向部２０からの反射光を受光部３０に導光する。分岐部６０は、分岐素子６１を有する。分岐素子６１の照明光が通過する範囲には貫通孔が形成され、対象物からの反射光が通過する範囲には反射部が設けられている。反射部は、金属や誘電体等で構成される反射膜（反射層）により構成される。照明光は分岐素子６１の貫通孔を通過して偏向部２０に導光され、対象物からの反射光は偏向部２０で反射後、分岐素子６１の反射部で反射され、受光部３０に導光される。

【0023】

計測部４０は、光源１１ａ，１１ｂの発光状態を計測する。計測部４０は、照明光の一部を取り出すための反射素子４１と、取り出された照明光（反射素子４１で反射した光）を受光するための受光素子４２とを備える。

【0024】

制御部５０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の処理装置（プロセッサ）、又はそれを備える演算装置（コンピュータ）であり、光源１１ａ，１１ｂ、走査素子２１、受光素子３３、及び受光素子４２等を制御する。具体的には、制御部５０は、光源１１ａ，１１ｂ、走査素子２１、受光素子３３、及び受光素子４２のそれぞれを所定の駆動電圧や所定の駆動周波数で駆動するように制御する。制御部５０は、例えば光源１１ａ，１１ｂを制御することで照明光をパルス光としたり、照明光の強度変調を行って信号光を生成したりすることができる。

【0025】

また、制御部５０は、照明光が射出された時刻（発光時刻）から、受光素子３３が反射光を受光した時刻（受光時刻）までの時間に基づいて、対象物の距離情報を取得する。このとき、制御部５０は、受光素子３３からの信号を特定の周波数で取得してもよい。なお、制御部５０は、照明光が射出されてから反射光を受光するまでの時間ではなく、反射光の位相に基づいて対象物の距離情報を取得してもよい。具体的には、制御部５０は、光源１１ａ，１１ｂの信号の位相と受光素子３３から出力される信号の位相との差分（位相差）を求め、求めた位相差に光速を乗じることで、対象物の距離情報を取得してもよい。

【0026】

また、制御部５０は、受光素子４２の受光光量に応じて光源１１ａ，１１ｂの発光タイミングや発光回数を切り替えることができる。

【0027】

更に、制御部５０は、光源部１０に関する情報に応じて、第１及び第２の発光部の一方に第１の照明を行わせ、第１及び第２の発光部の他方に所定時間あたりの発光回数が第１の照明における所定時間あたりの発光回数よりも少ない第２の照明を行わせる。第１の照明における発光回数が第２の照明における発光回数よりも多いということは、第１の照明における照明スポット（単位照明領域）の数が第２の照明における照明スポットの数より多いということである。光源部１０に関する情報とは、例えば第１の照明を行う発光部の発光回数である。このとき、制御部５０は、第１の照明を行う発光部の発光回数が所定値以上である場合、第１の照明を行う発光部と第２の照明を行う発光部とを切り替える。また、光源部１０に関する情報とは、例えば第１の照明を行う発光部の温度である。このとき、制御部５０は、第１の照明を行う発光部の温度が所定値以上である場合、第１の照明を行う発光部と第２の照明を行う発光部とを切り替える。なお、後述する実施例２のように第１の発光部と第２の発光部が一つの光源に設けられている場合、光源の温度を、第１の照明を行う発光部の温度とみなしてもよい。また、光源部１０に関する情報とは、例えば照明光の所定の波長に対する発光強度の変化量である。後述するように、発光強度の変化により、光源の発熱状態を推定することができる。このとき、制御部５０は、照明光の所定の波長に対する発光強度の変化量が所定値以上である場合、第１の照明を行う発光部と第２の照明を行う発光部とを切り替える。

【0028】

図３は、本実施例の光学装置１の照明パターンの一例を示す図である。図３では、光源１１ａからの照明光の照明スポットを白抜きで、光源１１ｂからの照明光の照明スポットを黒色で示している。光源１１ａ，１１ｂからの照明光により照明される範囲は、斜線で表されている。

【0029】

図３（ａ）は、所定のタイミングでの照明パターンを示している。第１の照明範囲は光源１１ａからの照明光の照明範囲であり、第２の照明範囲は光源１１ｂからの照明光の照明範囲を第２の照明範囲である。図３（ａ）では、光源１１ａによる照明が第１の照明であり、光源１１ｂによる照明が第２の照明であり、第１の照明範囲に含まれる照明スポットの数は第２の照明範囲の照明スポットの数よりも少ない。つまり、光源１１ｂは、光源１１ａに比べて発光回数が少ない。図３（ａ）では、第２の照明範囲は、所定の領域を高解像度化するために使用される。

【0030】

図３（ａ）では、光源１１ａは、光源１１ｂよりも発光回数が多いため早く寿命を迎えたり、発熱による温度上昇で故障したりする可能性がある。そこで、本実施例では、一方の光源の短寿命化や故障しやすさを抑制するために、光源１１ａ，１１ｂの役割を適宜切り替える（交代させる）。具体的には計測部４０が取り出した照明光の一部の光を用いて、光源１１ａ，１１ｂの発光回数をカウントし、制御部５０は光源１１ａ，１１ｂの発光回数に応じて光源１１ａ，１１ｂの役割を切り替える。具体的には、制御部５０は、照明範囲が第１の照明範囲である（第１の照明を行っている）光源の発光回数が所定値以上である場合に光源１１ａ，１１ｂの役割を切り替える。また、別の方法を用いて光源１１ａ，１１ｂの役割を切り替えてもよい。例えば、受光素子４２に波長ごとに透過率の異なるフィルタを設けてもよい。光源は温度が変化すると波長が変化する特徴を有するため、光量変化が波長変化を表し、その結果光源の発熱状態を推定することができる。制御部５０は、一方の光源が過度に発熱している場合、光源１１ａ，１１ｂの役割を切り替える。

【0031】

図３（ｂ）は、制御部５０が図３（ａ）の状態から光源１１ａ，１１ｂの役割を切り替えたタイミングでの照明パターンを示している。本実施例のＬｉＤＡＲは同軸系であるため、光源１１ａ，１１ｂの発光タイミングと発光回数を制御部５０により変更することで、図３（ａ）の照明パターンを図３（ｂ）の照明パターンに切り替えることができる。図３（ｂ）では、光源１１ｂによる照明が第１の照明であり、光源１１ａによる照明が第２の照明であり、第１の照明範囲は光源１１ｂからの照明光の照明範囲であり、第２の照明範囲は光源１１ａからの照明光の照明範囲である。

【0032】

図３（ｃ）は、所定のタイミングでの図３（ａ）とは異なる照明パターンを示している。図３（ｃ）では、光源１１ａによる照明が第１の照明であり、光源１１ｂによる照明が第２の照明である。図３（ｃ）では、第１の照明範囲は光源１１ａからの照明光の照明範囲であり、照明範囲全体である。第２の照明範囲は、光源１１ａ，１１ｂからの照明光の照明範囲が重なる範囲である。光源１１ａ，１１ｂを同時に発光することで、斜線で示される範囲（第１の照明範囲と第２の照明範囲とが重なる範囲）に対する照明光量を増やすことができるため、第２の照明範囲からの反射光を用いることで長距離測距が可能となる。

【0033】

図３（ｄ）は、計測部４０の計測結果に応じて制御部５０が図３（ｃ）の状態から光源１１ａ，１１ｂの役割を切り替えたタイミングでの照明パターンを示している。図３（ｄ）では、光源１１ｂによる照明が第１の照明であり、光源１１ａによる照明が第２の照明である。第１の照明範囲は光源１１ｂからの照明光の照明範囲であり、第２の照明範囲は光源１１ａ，１１ｂからの照明光の照明範囲である。

【0034】

以上説明したように、本実施例の構成によれば、光源の長寿命化と測距機能の向上を両立させることができる。
［実施例２］
本実施例では、実施例１と異なる構成についてのみ説明し、共通の構成については説明を省略する。

【0035】

図４は、本実施例の光学装置２を正面から見た要部概略図（模式図）である。光学装置２は、光源部１０、偏向部２０、受光部３０、計測部４０、及び制御部５０を有する。

【0036】

図５（ａ）は、本実施例の光源１１を示している。レーザ光を射出させる発光領域は、光源ごとに実施例１では一つだけ設けられているが、本実施例ではＹ軸方向に沿って二つ（発光領域１１１ａ，１１１ｂ）設けられている。本実施例では、発光領域１１１ａ，１１１ｂの一方が第１の発光部として機能し、他方が第２の発光部として機能する。

【0037】

偏向部２０は、第１走査素子２１１と第２走査素子２１２とを備える。第１走査素子２１１は、Ｚ軸方向に平行な回転軸を有し、光源部１０からの＋Ｘ方向に進行する照明光を偏向して第２走査素子２１２に導光すると共に、第２走査素子２１２からの反射光を受光部３０に導光する。これにより、対象物のＸ軸方向を走査することが可能になる。本実施例では、第１走査素子２１１として４面の反射面を有するポリゴンミラーが用いられる。第２走査素子２１２は、Ｘ軸方向に平行な回転軸を有し、第１走査素子２１１からの照明光を対象物に走査すると共に、対象物からの反射光を偏向して第１走査素子２１１に導光する。これにより、対象物のＹ軸方向を走査することが可能になる。つまり、対象物は第１走査素子２１１によりＸ軸方向を、第２走査素子２１２によりＹ軸方向を走査され、二つの走査素子を使用することで、広い範囲にわたって測距することが可能となる。

【0038】

受光素子３３は、複数の画素により構成される。各画素は、対応する発光領域により照明された対象物からの反射光を受光し、制御部５０に信号を出力する。

【0039】

計測部４０は、温度計測素子４３を備える。光源１１は、発光回数や出力に応じて発熱する。温度計測素子４３は、光源１１の温度（発熱状態）を計測し、計測結果を制御部５０に出力する。制御部５０は、後述するように光源１１の温度が高い場合、発光領域の役割を切り替える。

【0040】

図６は、本実施例の光学装置１の照明パターンの一例を示す図である。図６では、発光領域１１１ａからの照明光の照明パターンを白抜きで、発光領域１１１ｂからの照明光の照明パターンを黒色で示している。発光領域１１１ａ，１１１ｂからの照明光により照明される範囲は、縦線で表されている。

【0041】

図６（ａ）と図６（ｂ）はそれぞれ、所定のタイミングでの発光領域１１１ａからの照明光の照明パターンと発光領域１１１ｂからの照明光の照明パターンを示している。図６（ａ）と図６（ｂ）では、発光領域１１１ａからの照明光の照明パターンの数は、発光領域１１１ｂからの照明光の照明パターンの数よりも少ない。つまり、発光領域１１１ｂは、発光領域１１１ａに比べて発光回数が少ない。

【0042】

図６（ｃ）は、図６（ａ）の発光領域１１１ａからの照明光の照明パターンと図６（ｂ）の発光領域１１１ａからの照明光の照明パターンとを重ねて示した図である。図６（ｃ）では、発光領域１１１ａによる照明が第１の照明であり、発光領域１１１ｂによる照明が第２の照明である。第１の照明範囲は、発光領域１１１ａからの照明光の照明範囲であり、照明範囲全体である。第２の照明範囲は、発光領域１１１ａ，１１１ｂからの照明光の照明範囲が重なる範囲である。ただし、第２の照明範囲は、発光領域１１１ａからの照明光と発光領域１１１ｂの照明光が異なるタイミングで照明される。

【0043】

以下、発光領域１１１ａ，１１１ｂからの照明光による第２の照明範囲に対する照明について説明する。図５（ｂ）は、発光タイミングと照明スポットの位置との関係を示している。ただし、本実施例では、第１走査素子２１１は、第２走査素子２１２よりも走査速度（走査スピード）が速いものとする。時刻Ｔがｔｉである場合、発光領域１１１ｂの照明スポットは、発光領域１１１ａの照明スポットよりも第１走査素子２１１の走査方向に対して先行する。時刻Ｔがｔｉ＋δｔである場合、発光領域１１１ｂの照明スポットは発光領域１１１ａの照明スポットよりも第１走査素子２１１の走査方向に対して先行する。発光領域１１１ａの照明スポットは、時刻Ｔがｔｉである場合の発光領域１１１ｂの照明スポットの位置に位置する。時刻Ｔがｔｉ＋２δｔである場合、発光領域１１１ｂの照明スポットは発光領域１１１ａの照明スポットよりも第１走査素子２１１の走査方向に対して先行する。発光領域１１１ａの照明スポットは、時刻Ｔがｔｉ＋δｔである場合の発光領域１１１ｂの照明スポットの位置に位置する。このようにわずかな時間の遅れがあるものの同じ位置を照明することが可能となる。その結果、二度の測距結果を用いることができるため、測距精度を向上させることができる。

【0044】

図６（ｄ）は、計測部４０の計測結果に応じて制御部５０が図６（ｃ）の状態から発光領域１１１ａ，１１１ｂの役割を切り替えたタイミングでの照明パターンを示している。図６（ｄ）では、発光領域１１１ｂによる照明が第１の照明であり、発光領域１１１ａによる照明が第２の照明である。第１の照明範囲は発光領域１１１ｂからの照明光の照明範囲であり、第２の照明範囲は発光領域１１１ａ，１１１ｂからの照明光の照明範囲が重なる範囲である。

【0045】

図５（ｃ）は、受光素子３３の構成を示す図である。受光素子３３は、発光領域１１１ａ，１１ｂの配置方向と同一方向に沿って設けられた受光領域３３１ａ，３３１ｂを備える。発光領域１１１ａからの照明光は対象物で反射し、対象物からの反射光は受光領域３３１ａで受光される。一方、発光領域１１１ｂからの照明は物体で反射し、対象物からの反射光は受光領域３３１ｂで受光される。

【0046】

以上説明したように、本実施例の構成によれば、光源の長寿命化と測距機能の向上を両立させることができる。
［実施例３］
本実施例では、実施例１と異なる構成についてのみ説明し、共通の構成については説明を省略する。

【0047】

図７（ａ）は、本実施例の光学装置３を側面から見た要部概略図（模式図）である。光学装置２は、光源部１０、偏向部２０、受光部３０、及び制御部５０を有する。本実施例のＬｉＤＡＲは、照明系と受光系の光軸が互いに一致しない非同軸系である。

【0048】

光源部１０は、二つの光源１１ａ，１１ｂ、及び光源１１ａ，１１ｂからの照明光をコリメートするレンズ１２を備える。本実施例では、光源１１ａ，１１ｂの一方が第１の発光部として機能し、他方が第２の発光部として機能する。光源１１ａ，１１ｂは、図２のｘ軸と図７（ａ）のＺ軸とが一致し、かつ図２のｙ軸と図１のＹ軸とが一致するように配置されている。レンズ１２は、一方向のみに光学パワーを有するシリンドリカルレンズである。なお、レンズ１２は、シリンドリカルレンズに限定されず、回折レンズ等の他の光学素子であってもよい。本実施例では、レンズ１２は、Ｚ軸周りのみパワーを有する。これにより、光源１１ａ，１１ｂからの照明光は、Ｙ軸方向のみコリメートされ、Ｚ軸方向には発散したままである。

【0049】

走査素子２１は、Ｚ軸方向に平行な回転軸を有する。前述したように、光源１１ａ，１１ｂからの照明光はＹ軸方向のみコリメートされているため、走査素子２１によりＸ軸方向に走査し、二次元の照明が可能となる。なお、本実施例のＬｉＤＡＲは非同軸系であるため、図７（ｂ）に示される二次元配置され、それぞれが偏向部２０からの反射光を受光可能な複数の受光素子３３が必要となる。偏向部２０の角度に応じて、偏向部２０からの反射光を受光する受光素子は異なる。

【0050】

図８は、本実施例の光学装置３の照明パターンを示す図である。図８では、光源１１ａからの照明光の照明スポットを白抜きで、光源１１ｂからの照明光の照明スポットを黒色で示している。

【0051】

図８（ａ）は、所定のタイミングでの照明パターンを示している。図８（ｂ）では、光源１１ａによる照明が第１の照明であり、光源１１ｂによる照明が第２の照明である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の状態から光源１１ａ，１１ｂの役割を切り替えたタイミングでの照明パターンを示している。実施例２と同様に、照明タイミングはわずかに異なるものの空間的には同じ位置を照明することが可能である。図８（ｂ）では、光源１１ｂによる照明が第１の照明であり、光源１１ａによる照明が第２の照明である。

【0052】

本実施例では、光源１１ａ，１１ｂの状態を計測する計測部を設けず、制御部５０が光源１１ａ，１１ｂの発光回数をカウントし、発光回数が所定値以上となる場合に光源１１ａ，１１ｂの役割を切り替える。計測部を設けないことで、部品点数を削減することが可能である。

【0053】

制御部５０は、第１の照明範囲を形成する光源の光量と、第２の照明範囲を形成する光源の光量が異なるように制御してもよい。例えば、図８（ａ）において、光源１１ｂの光量を光源１１ａの光量より多くすることで第２の照明範囲を用いて長距離測距が可能となり、発光回数も少ないため光源を長寿命化することができる。

【0054】

以上説明したように、本実施例の構成によれば、光源の長寿命化と測距機能の向上を両立させることができる。
［車載システム］
図９は、本実施形態に係る光学装置１００及びそれを備える車載システム（運転支援装置）１０００の構成図である。光学装置１００は、各実施例の光学装置のいずれかである。車載システム１０００は、自動車（車両）等の移動可能な移動体（移動装置）により保持され、光学装置１００により取得した車両の周囲の障害物や歩行者などの対象物の距離情報に基づいて、車両の運転（操縦）を支援するための装置である。図１０は、車載システム１０００を含む車両５００の模式図である。図１０においては、光学装置１００の測距範囲（検出範囲）を車両５００の前方に設定した場合を示しているが、測距範囲を車両５００の後方や側方などに設定してもよい。

【0055】

図１０に示されるように、車載システム１０００は、光学装置１００と、車両情報取得装置２００と、制御装置（ＥＣＵ：エレクトロニックコントロールユニット）３００と、警告装置（警告部）４００とを備える。車載システム１０００において、光学装置１００が備える制御部は、距離取得部（取得部）及び衝突判定部（判定部）としての機能を有する。ただし、必要に応じて、車載システム１０００において制御部とは別体の距離取得部や衝突判定部を設けてもよく、夫々を光学装置１００の外部（例えば車両５００の内部）に設けてもよい。あるいは、制御装置３００を制御部として用いてもよい。

【0056】

図１１は、本実施形態に係る車載システム１０００の動作例を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って車載システム１０００の動作を説明する。

【0057】

まず、ステップＳ１では、光学装置１００の光源部により車両の周囲の対象物を照明し、対象物からの反射光を受光することで受光部が出力する信号に基づいて、制御部により対象物の距離情報を取得する。また、ステップＳ２では、車両情報取得装置２００により車両の車速、ヨーレート、舵角等を含む車両情報の取得を行う。そして、ステップＳ３では、制御部によって、ステップＳ１で取得された距離情報やステップＳ２で取得された車両情報を用いて、対象物までの距離が予め設定された設定距離の範囲内に含まれるか否かの判定を行う。

【0058】

これにより、車両の周囲の設定距離内に対象物が存在するか否かを判定し、車両と対象物との衝突可能性を判定することができる。なお、ステップＳ１及びＳ２は、上記の順番とは逆の順番で行われてもよいし、互いに並列して処理を行われてもよい。制御部は、設定距離内に対象物が存在する場合は「衝突可能性あり」と判定し（ステップＳ４）、設定距離内に対象物が存在しない場合は「衝突可能性なし」と判定する（ステップＳ５）。

【0059】

次に、制御部は、「衝突可能性あり」と判定した場合、その判定結果を制御装置３００や警告装置４００に対して通知（送信）する。このとき、制御装置３００は制御部での判定結果に基づいて車両を制御し（ステップＳ６）、警告装置４００は制御部での判定結果に基づいて車両のユーザ（運転者）への警告を行う（ステップＳ７）。なお、判定結果の通知は、制御装置３００及び警告装置４００の少なくとも一方に対して行えばよい。

【0060】

制御装置３００は、車両に対して、例えばブレーキをかける、アクセルを戻す、ハンドルを切る、各輪に制動力を発生させる制御信号を生成してエンジンやモータの出力を抑制するなどの制御を行う。また、警告装置４００は、運転者に対して、例えば警告音を発する、カーナビゲーションシステムなどの画面に警告情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与える等の警告を行う。

【0061】

以上、本実施形態に係る車載システム１０００によれば、上記の処理により対象物の検出及び測距を行うことができ、車両と対象物との衝突を回避することが可能になる。特に、上述した各実施例に係る光学装置１を車載システム１０００に適用することで、高い測距精度を実現することができるため、対象物の検出及び衝突判定を高精度に行うことが可能になる。

【0062】

なお、本実施形態では、車載システム１０００を運転支援（衝突被害軽減）に適用したが、これに限らず、車載システム１０００をクルーズコントロール（全車速追従機能付を含む）や自動運転等に適用してもよい。また、車載システム１０００は、自動車等の車両に限らず、例えば船舶や航空機、産業用ロボット等の移動体に適用することができる。また、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）や監視システム等の物体認識を利用する種々の機器に適用することができる。

【0063】

また、車載システム１０００や移動装置は万が一、移動装置が障害物に衝突した場合に、その旨を車載システムの製造元（メーカー）や移動装置の販売元（ディーラー）などに通知するための通知装置（通知部）を備えていてもよい。例えば、通知装置としては、移動装置と障害物との衝突に関する情報（衝突情報）を予め設定された外部の通知先に対して電子メールなどによって送信するもの採用することができる。

【0064】

このように、通知装置によって衝突情報を自動通知する構成を採ることにより、衝突が生じた後に点検や修理などの対応を速やかに行うことができる。なお、衝突情報の通知先は、保険会社、医療機関、警察などや、ユーザが設定した任意のものであってもよい。また、衝突情報に限らず、各部の故障情報や消耗品の消耗情報を通知先に通知するように通知装置を構成してもよい。衝突の有無の検知については、上述した受光部からの出力に基づいて取得された距離情報を用いて行ってもよいし、他の検知部（センサ）によって行ってもよい。

【0065】

本実施形態の開示は、以下の構成を含む。
（構成１）
第１及び第２の発光部を備える光源部からの照明光を偏向して物体を走査する偏向部と、
前記物体からの反射光を受光する受光部と、
前記光源部に関する情報に基づいて、前記第１及び第２の発光部の一方に第１の照明を行わせ、前記第１及び第２の発光部の他方に所定時間あたりの発光回数が前記第１の照明における前記所定時間あたりの発光回数よりも少ない第２の照明を行わせる制御部とを有することを特徴とする光学装置。
（構成２）
前記制御部は、前記第１及び第２の発光部のうち前記第１の照明を行う発光部の発光回数が所定値以上である場合、前記第１の照明を行う発光部と前記第２の照明を行う発光部とを切り替えることを特徴とする構成１に記載の光学装置。
（構成３）
前記制御部は、前記第１及び第２の発光部のうち前記第１の照明を行う発光部の温度が所定値以上である場合、前記第１の照明を行う発光部と前記第２の照明を行う発光部とを切り替えることを特徴とする構成１に記載の光学装置。
（構成４）
前記制御部は、前記照明光の所定の波長に対する発光強度の変化量が所定値以上である場合、前記第１の照明を行う発光部と前記第２の照明を行う発光部とを切り替えることを特徴とする構成１に記載の光学装置。
（構成５）
前記第２の照明における単位照明領域の位置は、前記第１の照明における照明スポットの位置と異なることを特徴とする構成１乃至４の何れか一つに記載の光学装置。
（構成６）
前記第２の照明における単位照明領域の位置は、前記第１の照明における照明スポットの位置と重なることを特徴とする構成１乃至４の何れか一つに記載の光学装置。
（構成７）
前記受光部は、所定の方向に沿って配置される複数の受光素子を備えることを特徴とする構成１乃至６の何れか一つに記載の光学装置。
（構成８）
前記第１の発光部と前記第２の発光部は、前記所定の方向に沿って配置されることを特徴とする構成７に記載の光学装置。
（構成９）
前記偏向部は、前記物体を第１の方向に走査し、
前記光源部と前記受光部は、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って配置されることを特徴とする構成７又は８に記載の光学装置。
（構成１０）
前記光源部は、前記第１の発光部を含む第１光源と、前記第２の発光部を含む第２光源と、前記第１光源からの光と前記第２光源からの光とを結合する結合部とを備えることを特徴とする構成１乃至９の何れか一つに記載の光学装置。
（構成１１）
前記偏向部は、異なる２つの軸周りに回転することを特徴とする構成１乃至１０の何れか一つに記載の光学装置。
（構成１２）
前記制御部は、前記第１の照明を行う発光部が発光する光量と前記第１の照明を行う発光部が発光する光量とが異なるように、前記第１発光部と前記第２発光部を制御することを特徴とする構成１乃至１１の何れか一つに記載の光学装置。
（構成１３）
前記制御部は、前記受光部の出力に基づいて前記物体の距離情報を取得することを特徴とする構成１乃至１２の何れか一つに記載の光学装置。
（構成１４）
前記受光部は、前記偏向部からの前記反射光を受光可能な複数の受光素子を備え、
前記偏向部の角度に応じて、前記偏向部からの前記反射光を受光する前記受光素子は異なることを特徴とする構成１乃至１３の何れか一つに記載の光学装置。
（構成１５）
構成１乃至１４の何れか一つに記載の光学装置を備え、該光学装置によって得られた前記物体の距離情報に基づいて移動装置と前記物体との衝突可能性を判定することを特徴とするシステム。
（構成１６）
前記移動装置と前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記移動装置に制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置を備えることを特徴とする構成１５に記載のシステム。
（構成１７）
前記移動装置と前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記移動装置のユーザに対して警告を行う警告装置を備えることを特徴とする構成１５又は１６に記載のシステム。
（構成１８）
前記移動装置と前記物体との衝突に関する情報を外部に通知する通知装置を備えることを特徴とする構成１５乃至１７の何れか一つに記載のシステム。
（構成１９）
構成１乃至１４の何れか一つに記載の光学装置を備え、該光学装置を保持して移動可能であることを特徴とする移動装置。
（構成２０）
前記光学装置によって得られた前記物体の距離情報に基づいて前記物体との衝突可能性を判定する判定部を有することを特徴とする構成１９に記載の移動装置。
（構成２１）
前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、移動を制御する制御信号を出力する制御部を備えることを特徴とする構成２０に記載の移動装置。
（構成２２）
前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記移動装置のユーザに対して警告を行う警告部を備えることを特徴とする構成２０又は２１に記載の移動装置。
（構成２３）
前記物体との衝突に関する情報を外部に通知する通知部を備えることを特徴とする構成１９乃至２２の何れか一つに記載の移動装置。

【0066】

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0067】

１ 光学装置
１０ 光源部
２０ 偏向部
３０ 受光部
５０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】