CN112888963A - 光学测距装置以及光学测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供光学测距装置以及光学测距方法。在第一方向且遍及至少规定的视角范围扫描用于在规定方向上检测至少2个像素的量的激光，驱动反射该激光的反射体(71)，在与第一方向交叉的第二方向且遍及外部的规定范围扫描该激光。通过路径变更部(66)，将来自对象物的反射光向受光透镜(61)侧折回，并通过受光部(60)检测聚焦的来自对象物的反射光，根据从激光发射到受光的时间，来检测到对象物的距离，其中，路径变更部设置在从反射体向上游侧的路径的中途，受光部具备至少2个像素的量的受光元件(65a)。路径变更部配置为使在第一方向且遍及规定的视角范围进行了扫描的激光穿过路径变更部到达反射体。

Description

光学测距装置以及光学测距方法

相关申请的交叉引用：本申请主张2018年10月25日在日本申请的专利申请号2018－200540的优先权，通过参照将该专利申请的全部内容引用到本申请说明书。

技术领域

本公开涉及使用激光来光学测定到对象的距离的技术。

背景技术

已知有向规定的区域投射激光，并根据到检测到其反射光的时间，来测定到对象物的距离的测距技术。在这样的测距技术中，尝试二维扫描激光，以对较宽的区域测量到对象物的距离(例如，日本专利第4810763号公报)。

这样的公开是能够在较宽的区域测量到对象物的距离的优异的技术，但为了组装于车辆等各种移动体、设备，期望进一步的小型化。为了满足这样的小型化的要求，特别需要光学系统的小型化。若想要在区域进行二维扫描，则有光学系统复杂化，并导致扫描用的镜、棱镜等大型化的倾向，并且测量距离的信号处理的负荷也增大。

发明内容

本公开能够作为以下的方式或者应用例来实现。

本公开的方式是使用激光的光学测距装置。该光学测距装置具备：发光部，发射用于在规定方向检测至少2个像素的量的激光；第一扫描部，在与上述规定方向对应的第一方向且遍及至少规定的视角范围扫描来自上述发光部的上述激光；第二扫描部，具备反射通过上述第一扫描部扫描的上述激光的反射体，在与上述第一方向交叉的第二方向且遍及外部的规定范围扫描上述激光，并且接受来自存在于上述规定范围内的对象物的反射光；路径变更部，设置在从上述第二扫描部的上述反射体到上述第一扫描部的路径的中途，将来自上述对象物的反射光向受光透镜侧折回；受光部，具备至少2个像素的量的受光元件，上述受光元件检测通过上述受光透镜聚焦的来自上述对象物的反射光；以及测距部，根据从由上述发光部进行的发光到上述受光部接受来自上述对象物的反射光的时间，来检测到上述对象物的距离。这里，上述第一扫描部设置在上述发光部与上述路径变更部之间，上述第一扫描部、上述路径变更部以及上述第二扫描部配置在来自上述第一扫描部的上述激光穿过上述路径变更部到达上述第二扫描部的位置。

根据该光学测距装置，能够在第一方向和第二方向上变更激光的照射范围来测距，能够扩大在两个方向上扫描的光的视角。并且，由于使一次照射的激光至少为2个像素的量，接受该激光的受光部也能够一次进行至少2个像素的量的受光，所以能够一次实施多个位置的测距。其结果是，能够在短时间内进行较宽的范围的测距。

附图说明

图1是第一实施方式的光学式测距装置的示意结构图。

图2是表示受光元件的结构的说明图。

图3是表示光学测距的原理的说明图。

图4是表示扫描范围与受光元件的关系的说明图。

图5是表示区域内检测处理例程的流程图。

图6是表示区域内的检测的一个例子的说明图。

图7是表示其它实施方式的主要部分的说明图。

图8是表示其它实施方式的主要部分的说明图。

具体实施方式

A1.第一实施方式的硬件结构：

如图1所示，光学测距装置10大致具备：向对象照射激光并接受反射光的光学系统30、以及进行测距的SPAD运算部100。光学系统30具备：发光部40、相当于第一扫描部的V方向扫描部50、受光部60、以及相当于第二扫描部的H方向扫描部70。

发光部40具备：射出测距用的激光的激光元件41、组装有激光元件41的驱动电路的电路基板43、以及使从激光元件41射出的激光成为平行光的准直透镜45。激光元件41是能够振荡所谓的短脉冲激光的激光二极管，激光的脉冲宽度为5nsec左右。通过使用5nsec的短脉冲，能够提高测距的分辨率。另外，激光元件41具备沿一个方向排列的总共3个发光元件。因此，为了测距而照射的激光也成为在一个方向较长的形状。如后述那样，在为了测距而照射激光的情况下，激光的长边方向为纵向(也称为V方向)。

V方向扫描部50具备：反射通过准直透镜45成为平行光的激光的表面反射镜51、能够旋转地轴支承该表面反射镜51的旋转轴54、以及旋转驱动旋转轴54的旋转螺线管55。旋转螺线管55接受来自外部的控制信号Sm1，在规定的角度范围(以下，称为视角范围)内反复正转以及反转。其结果是，旋转轴54、进而表面反射镜51也在该范围内转动。结果在纵向(V方向)在规定的视角范围内扫描经由准直透镜45从激光元件41入射的激光。

在该扫描范围内，设置有相当于路径变更部的组合器66。组合器66是在中心设置有开口68的反射镜。通过表面反射镜51在纵向扫描的激光通过该开口68入射至H方向扫描部70的表面反射镜71。组合器66是固定的反射镜，反射面是图1中的背面侧。通过了组合器66的开口68的激光在H方向扫描部70的表面反射镜71反射，并输出到外部。H方向扫描部70除了表面反射镜71之外，还具备能够旋转地轴支承表面反射镜71的旋转轴74、旋转驱动该旋转轴74的旋转螺线管75。旋转螺线管75接受来自外部的控制信号Sm2，在规定的视角范围内反复正转以及反转。其结果是，旋转轴74、进而表面反射镜71也在该范围内转动。结果在横向(H方向)在规定的视角范围内扫描经由开口68入射的激光。

通过在规定范围内驱动两个表面反射镜51、71，而在纵向(V方向)和横向(H方向)扫描发光部40射出的激光。因此，从光学测距装置10向外部输出的激光在V方向以及H方向在图1示意性地示出的扫描范围80内进行扫描。若在该扫描范围80内存在人或者车等对象物，则激光在其表面进行漫反射，其一部分返回到H方向扫描部70方向。该反射光被表面反射镜71反射，返回到组合器66方向，并被组合器66的表面反射，朝向受光部60。在组合器66的镜面反射出的反射光入射至受光部60的受光透镜61，被受光透镜61聚焦，并入射到图2所示的排列有受光元件65a的受光阵列65。

在本实施方式的光学系统30中，激光元件41是具有纵向长的发光角的激光元件。该激光元件41的发光角相当于作为受光部60的受光元件65a的3个像素的量的视角。该情况下的纵向是指扫描范围80内的V方向。若为图1，则纸面上下方向相当于激光元件41的发光角的纵向。纵向长的激光成为通过表面反射镜51的正转/反转，在表面反射镜71上在上下方向(V方向)进行扫描，通过表面反射镜71反射的激光在扫描范围80内在V方向进行扫描这样的关系。另一方面，通过H方向扫描部70的表面反射镜71在规定的视角范围内进行正转/反转，而在扫描范围80内在H方向扫描在V方向较长的激光。

如上述那样，纵向长的激光能够通过V方向扫描部50以及H方向扫描部70在扫描范围80内进行扫描。进行了扫描的激光被对象物OBJ反射，沿着上述的路径，入射至受光部60的受光元件65a。如图2所例示的那样，受光阵列65在纵向排列有多个受光元件65a。该受光元件65a的排列具有与通过V方向扫描部50在V方向进行扫描的最大范围(V方向视角)对应的大小。受光元件65a为了实现较高的响应性和优异的检测能力，而使用雪崩光电二极管(APD)。若反射光(光子)入射至APD，则生成电子/空穴对，电子和空穴分别在高电场下进行加速，接连引起碰撞电离生成新的电子/空穴对(雪崩现象)。这样，由于APD能够放大光子的入射，所以在像远处的对象物那样反射光的强度变小的情况下，使用APD的情况较多。APD的动作模式有以小于击穿电压的反向偏置电压动作的线性模式、和以击穿电压以上的反向偏置电压动作的盖革模式。在线性模式中，从高电解区域出来并消失的电子/空穴对的数量大于所生成的电子/空穴对的数量，电子/空穴对的衰减自然停止。因此，从APD的输出电流与入射光量大致成比例。

另一方面，在盖革模式下，即使是单一光子的入射也能够引起雪崩现象，所以能够进一步提高检测灵敏度。存在将以这样的盖革模式动作的APD称为单光子雪崩二极管(SPAD：Single Photon Avalanche Diode)。

如图2的等效电路所示，各受光元件65a在电源Vcc与接地线之间串联连接淬火电阻器Rq和雪崩二极管Da，将其连接点的电压输入到作为逻辑运算元件之一的反转元件INV，转换为电压电平反转的数字信号。由于反转元件INV的输出和与电路SW的一个输入连接，所以若另一个输入变为高电平H，则保持原样输出到外部。能够根据选择信号SC来切换与电路SW的另一个输入的状态。由于选择信号SC用于指定读出来自受光阵列65的哪个受光元件65a的信号，所以有称为地址信号的情况。此外，当在线性模式下使用雪崩二极管Da，并将其输出保持为模拟信号进行处理的情况下等，也可以代替与电路SW，而使用模拟开关。另外，也可以代替雪崩二极管Da，而使用PIN光电二极管。

若没有光入射到受光元件65a上，则雪崩二极管Da保持为非导通状态。因此，反转元件INV的输入侧经由淬火电阻器Rq保持为被上拉的状态也就是高电平H。因此，反转元件INV的输出保持为低电平L。若光从外部入射到各受光元件65a，则雪崩二极管Da通过入射的光(光子)而成为通电状态。其结果是，经由淬火电阻器Rq流动较大的电流，反转元件INV的输入侧暂时成为低电平L，反转元件INV的输出反转成高电平H。经由淬火电阻器Rq流动较大的电流的结果是，由于施加给雪崩二极管Da的电压降低，所以停止对雪崩二极管Da的电力供给，雪崩二极管Da返回到非导通状态。其结果是，反转元件INV的输出信号也反转返回到低电平L。结果，若光(光子)入射到各受光元件65a，则反转元件INV在极短时间内，输出成为高电平的脉冲信号。因此，若根据各受光元件65a接受光的定时，来使地址信号SC为高电平H，则与电路SW的输出信号也就是来自各受光元件65a的输出信号Sout反映出雪崩二极管Da的状态。

由于激光元件41发光，且该光被存在于扫描范围80内的对象物OBJ反射而返回来，从而产生各受光元件65a的输出Sout。因此，如图3所示，通过测量从驱动发光部40输出激光(以下，称为照射光脉冲)到通过受光部60的各受光元件65a检测到被对象物OBJ反射的反射光脉冲的时间Tf，能够检测到对象的距离。对象物OBJ可能存在于从光学测距装置10的近处到远处的各种位置。因此，图1中的扫描范围80并不表示光学测距装置10的远近距离是均匀的，而通过激光示意地示出扫描范围。

如以上说明的那样，受光元件65a若接受反射光，则输出脉冲信号。受光元件65a输出的脉冲信号输入到相当于测距部的SPAD运算部100。SPAD运算部100使激光元件41发光并在外部的空间扫描，并根据从激光元件41输出照射光脉冲的时刻到受光部60的受光阵列65接受反射光脉冲的时间，来运算到对象物OBJ的距离。SPAD运算部100具备公知的CPU、存储器，通过执行预先准备的程序，来进行测距所需的处理。具体而言，SPAD运算部100除了进行整体控制的控制部110之外，还具备加法部120、直方图生成部135、峰值检测部140、距离运算部150等。

加法部120是将一个受光元件65a所包含的大量的受光元件的输出相加的电路。虽然在图2中描绘成一个受光元件65a存在一个输出Sout的结构，但实际上，在一个受光元件65a的内部设置有N×N个(N是2以上的整数)受光元件，若反射光入射到受光元件65a，则N×N个元件动作。在本实施方式中，在一个受光元件65a内设置有7×7个SPAD。当然，SPAD的数量、排列能够为7×7个以外，例如5×9个等各种结构。

由多个SPAD构成受光元件65a基于SPAD的特性。SPAD仅根据入射了一个光子就能够检测该光子，但基于来自对象物OBJ的有限的光的SPAD的检测只能是随机的。SPAD运算部100的加法部120将来自仅能够随机检测反射光的SPAD的输出信号Sout相加来可靠地检测反射光。

直方图生成部135接受这样得到的反射光脉冲(图3)。直方图生成部135通过将加法部120的相加结果多次相加来生成直方图。虽然由受光元件65a检测到的信号也包含噪声，但若将针对多个照射光脉冲的来自各受光元件65a的信号相加，则累积与反射光脉冲对应的信号，不累积与噪声对应的信号，所以与反射光脉冲对应的信号变得明确。因此，峰值检测部140对来自直方图生成部135的直方图进行解析，检测信号的峰值。所谓的信号的峰值无非是图3中的反射光脉冲。若像这样检测峰值，则距离运算部150能够通过检测从照射光脉冲到反射光脉冲的峰值的时间Tf，来检测到对象物的距离D。检测出的距离D被输出到外部，例如若光学测距装置10搭载于自动驾驶车辆，则输出到自动驾驶装置等。当然，除了无人机、汽车、船舶等移动体之外，也能够作为固定的测距装置来使用。

控制部110除了对发光部40的电路基板43输出决定激光元件41的发光定时的指令信号SL、决定激活哪个受光元件65a的地址信号Sout以外，还输出对直方图生成部135指示直方图的生成定时的信号St、针对V方向扫描部50以及H方向扫描部70的旋转螺线管55、75的驱动信号Sm1、Sm2。通过控制部110在预先决定的定时输出这些信号，SPAD运算部100与到可能存在于扫描范围80的对象物OBJ的距离D一起检测该OBJ。

A2.照射光脉冲的扫描：

接下来，对使用上述硬件结构，在扫描范围80内扫描照射光脉冲的方法进行说明。图4是表示扫描范围80与受光部60的关系的说明图。在该实施方式中，在受光阵列65在纵向(V方向)排列有多个(在图4中为9个)受光元件65a，以通过一个照射光脉冲，反射光入射至其中的3个受光元件65a的方式调整光学系统30的对准。将反射光入射的3个受光元件65a的集合称为受光区域65S。在该状态下，若控制部110通过驱动信号Sm1驱动V方向扫描部50，则受光区域65S相对于扫描范围80在V方向移动。将其表示为箭头V1、V2。另外，若控制部110通过信号Sm2驱动H方向扫描部70，则受光区域65S相对于扫描范围80在H方向移动。将其表示为箭头H1、H2。当然，即使驱动H方向扫描部70变更表面反射镜71的视角，受光阵列65上的反射光的入射位置在H方向也不会变更。因此，受光阵列65在H方向仅准备1个像素的量。另一方面，若驱动V方向扫描部50变更表面反射镜51的视角，则在受光阵列65上，反射光的入射位置在V方向移动。这是因为在光学系统30中，包含组合器66的受光部60设置在V方向扫描部50与H方向扫描部70之间。因此，在受光阵列65中，在V方向准备多个像素的量的受光元件65a。当然，也可以在H方向准备多个像素的量，并与准备多个像素的量的V方向的像素组合，将它们作为一个模块进行扫描。另外，既可以关闭受光区域65S以外的受光像素，也可以使其进行测量环境光那样的动作。

以上述的光学系统30为前提，SPAD运算部100执行图5所示的区域内检测处理例程。若开始图5的处理例程，则SPAD运算部100首先获取扫描的区域(步骤S100)。所谓的扫描的区域是指驱动光学系统30，输出照射光脉冲的范围。图1所示的扫描范围80示出扫描的区域为大致长方形的范围的例子。在本实施方式中，该扫描区域并不限定于大致长方形，能够预先设定。SPAD运算部100既可以自己决定扫描区域，也可以从外部例如自动驾驶装置等给予。

将这样的扫描区域的一个例子示于图6。在该例子中，在V方向将扫描范围80分成3个区域，相当于最下段V1的区域遍及H方向的整个范围扫描，相当于中段的V2的区域和相当于最上段的V3的区域仅扫描中央的规定的范围。在本实施方式中，扫描范围80的扫描首先在V方向进行，之后在H方向进行。因此，若获取扫描的区域，则接下来设定H方向的扫描范围(步骤S110)。在该例子中，H方向扫描范围是从扫描范围80的一端到另一端。若设定了H方向的扫描范围，则SPAD运算部100控制V方向扫描部50以及H方向扫描部70，将激光的照射位置设定在原点，这里，设定在扫描范围80的图示右下方的位置(0，0)。

接下来，设定V方向的扫描范围(步骤S120)。在图6的例子中，原点位置上的V方向的扫描范围为范围V1。因此，接下来进行对象物检测处理(步骤S130)。换句话说，在该位置驱动激光输出照射光脉冲，并检测来自对象物OBJ的反射光，根据其时间Tf，与到对象物OBJ的距离D一起检测对象物OBJ的存在。

接下来，判断关于V方向的检测处理是否完成(步骤S140)。若对V方向设定的检测范围(这里是范围V1)内的检测未完成，则对V方向扫描部50输出驱动信号Sm1，使表面反射镜51稍微旋转，在区域V1在V方向扫描，继续对象物OBJ的检测。若在H方向的一个位置上的V方向的扫描和检测完成(步骤S140：“是”)，则接下来判断H方向的扫描是否完成(步骤S150)。若H方向的扫描未完成(步骤S150：“否”)，则对H方向扫描部70输出驱动信号Sm2，使表面反射镜71稍微旋转，使激光的照射位置在H方向移动。之后，再次设定V方向的扫描范围(步骤S120)。

在图6所示的例子中，一边在H方向改变照射位置，一边在区域V1进行V方向扫描，继续对象物OBJ的检测(距离D的获取)。若H方向的扫描进展，到达位置(6，0)，则在这里，V方向扫描范围设定为区域V1、V2、V3(步骤S120)。因此，反复对象物OBJ的检测处理(步骤S130)和使用V方向扫描部50的V方向的照射位置的扫描，直至判断出V方向的检测处理完成为止(步骤S140：“是”)。其结果是，依次扫描图6所示的区域V1、V2、V3。通过受光阵列65所对应的受光元件65a来检测来自这些区域的反射光。若激光的照射区域在V方向变化，则受光阵列65上的反射光的入射位置也在V方向变化。

这样，在图6所示的例子中，从H方向的位置(6，0)到(9，0)，V方向的扫描范围设定为区域V1～V3。若H方向的位置成为(10，0)，则V方向的扫描范围再次限定为区域V1。像这样在H方向进行扫描，并且在预先设定的范围内，在V方向遍及较宽的范围进行扫描，若到达H方向端部，则图5的步骤S150的判断为“是”，退出到“结束”并结束处理。

如以上说明的那样，根据本实施方式的光学测距装置10，在V方向扫描部50与H方向扫描部70之间配置组合器66，在比组合器66靠激光元件41侧通过V方向扫描部50在V方向改变激光的方向，在通过了组合器66的开口68之后，通过H方向扫描部70在H方向改变激光的方向。因此，在扫描范围80中，能够在V方向和H方向变更激光的照射范围。因此，能够扩大在两个方向扫描的光的视角。并且，由于使一次照射的激光为3个像素的量，所以在接受该激光的受光部60中也能够一次实施3个像素的量的测距，能够在短时间内进行较宽的范围的测距。

进一步，在本实施方式中，由于最初使用纵向长的激光，所以即使扩大V方向的视角，也无需使进行H方向的扫描的表面反射镜71大型化。另外，使用发光脉冲宽度较窄的短脉冲激光器作为激光元件41，并使用SPAD作为受光元件65a，所以能够提高检测精度。并且，由于能够缩短照射光脉冲的发光时间，所以能够抑制在测距时多余的光进入受光部60内而成为干扰的影响。并且，分离照射光和反射光使用具有开口68的组合器66，所以能够抑制照射光在组合器66反射并进入受光部60，在这一点也能够抑制测距时的干扰的影响。

另外，在上述实施方式中，由于能够在H方向、V方向自由地设定可照射照射光脉冲的范围，所以能够将扫描范围80限定为一部分。因此，无需对不需要测距的范围进行不必要的测距。例如，对于从车辆观察能够判断为相当于空位置的部位来说，无需测距。能够将对无需测距的部位扫描所需的时间利用于要测距的区域中的测距的反复。若提高测距的反复次数，则相应地能够提高测定的精度。例如在图6所示的例子中，虽然扩大中央部分的V方向的测距范围，但能够将省去未测距的左右的V2、V3的部分的扫描的时间用于中央部分的测距。在高速行驶等情况下，有想要提高扫描范围80的中央部分的测距的精度的情况，能够满足这样的要求。相反，在进行左转、右转的情况下，也希望遍及较宽的范围进行转弯的方向侧的测距，而比其它方向宽并且高精度地进行测距。

B.第二实施方式：

在第一实施方式中，组合器66为平面形状，但也可以采用凹面镜的形状。若利用该凹面镜作为使反射光在受光部60的受光阵列65上成像的光学系统的一部分，则能够使受光部60的光学系统小型化。例如，在由四个透镜构成受光部60的光学系统的情况下，能够利用由组合器66构成的凹面镜置换其中的最外侧的凸透镜，所以能够使受光部60本身的透镜结构小型化。上述实施方式中的组合器66为了使照射光脉冲通过而利用开口68，所以即使使组合器66为凹面镜，也不会对照射侧的激光带来影响，而优选。

C.第三实施方式：

在第一实施方式中，利用了具有开口68的组合器66，但使照射侧的激光通过的结构无需限定于开口，如图7所例示的那样，能够采用半反射镜等具备透过来自一个方向的光并反射来自相反侧的光的功能的光学部件。在图7的例子中，采用半反射镜作为组合器66A。如图7所示，若从中心Lc在V方向沿上下扫描照射侧的激光，则激光在从最上方的线Lu到最下方的线Ld的范围通过。从该Ld到Lu为V方向的视角，在第一实施方式中，开口68具有与该视角范围对应的长度。与此相对，在图7的光学系统中，由于组合器66A采用半反射镜，所以无需设置开口部。激光通过组合器66A，被表面反射镜71反射照射到扫描范围80，被对象物反射并返回。返回来的反射光被表面反射镜71反射后，被组合器66A的表面反射，入射至受光部60。在该情况下，也与第一实施方式相同，能够以小型的结构实现较宽的视角，能够在较宽的扫描范围内测距。

D.其它实施方式：

[1]如图8所例示的那样，也能够使用半尺寸的组合器66B来代替在第一实施方式中使用的具备开口的组合器66。如图8所示，若从中心Lc在V方向沿上下扫描照射侧的激光，则激光在从最上方的线Lu到最下方的线Ld的范围通过。该从Ld到Lu为V方向的视角。这些范围的光在组合器66B的存在位置的紧旁边通过，被表面反射镜71反射照射到扫描范围80，并被对象物反射而返回。该反射光被表面反射镜71反射后，入射到组合器66B的存在位置，被组合器66B的表面反射，入射到受光部60。在该情况下，也与第一实施方式相同，能够以小型的结构实现较宽的视角，能够在较宽的扫描范围进行测距。

[2]在上述实施方式中，隔着组合器66配置V方向扫描部50和H方向扫描部70，但两者的配置也可以相反。另外，也可以将图1所示的各部的配置保持原样旋转90度，来调换V方向和H方向。此外，只要能够使方向扫描部50和方向扫描部70独立地进行扫描即可，扫描范围80的形状无需特别限定于特定的形状。另外，只要激光的发光部能够在两个方向扫描至少2个像素的量的激光，受光部也能够进行至少2个像素的量的检测，也可以不具备组合器66、半反射镜等。

[3]在上述实施方式中，使用3个发光元件使来自激光元件41的激光在V方向具有较宽的视角，但也可以利用单一的激光元件41，使用具有在一个方向较长的发光面的激光元件，来扩大视角。激光元件41的视角并不限定于3个像素的量，只要有受光元件65a的2个像素的量以上即可。另外，也可以根据该在V方向具有较宽的视角的激光元件，准备同时接受反射光的受光元件65a的数量的对来自各受光部的信号进行处理的各部，也就是加法部120、直方图生成部135、峰值检测部140、测距运算部150等，并至少对各受光元件65a并列地进行测距的处理。由于激光元件41的激光具有较宽的视角，而来自对象物的反射光同时返回到受光部60，所以能够进行并列处理。若进行并列处理，则与不进行并列处理的情况相比，能够在短时间内完成对相同的扫描范围80的处理。

[4]在上述各实施方式中，也可以将通过硬件实现的结构的一部分置换为软件。也可以通过离散元件的电路结构来实现由软件实现的结构的至少一部分。另外，在通过软件实现本公开的功能的一部分或者全部的情况下，能够以储存于计算机可读取的记录介质的形式来提供该软件(计算机程序)。所谓的“计算机可读取的记录介质”并不限定于软盘、CD－ROM那样的便携式的记录介质，也包含各种RAM、ROM等计算机内的内部存储装置、硬盘等固定于计算机的外部存储装置。即，所谓的“计算机可读取的记录介质”具有广泛的含义，包括能够固定数据包而不是暂时的任意的记录介质。

本公开并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构来实现。例如，为了解决上述课题的一部分或者全部、或者为了实现上述效果的一部分或者全部，与发明内容一栏所记载的各方式中的技术特征对应的实施方式中的技术特征能够适当地进行替换、组合。另外，若该技术特征在本说明书中不是作为必需的技术特征来说明的，则能够适当地删除。例如，也可以采用以下的方式。

(1)本公开的一个方式是使用激光的光学测距装置。该光学测距装置具备：发光部，发射用于在规定方向检测至少2个像素的量的激光；第一扫描部，在与上述规定方向对应的第一方向且遍及至少规定的视角范围扫描来自上述发光部的上述激光；第二扫描部，具备反射通过上述第一扫描部扫描的上述激光的反射体，在与上述第一方向交叉的第二方向且遍及外部的规定范围扫描上述激光，并且接受来自存在于上述规定范围内的对象物的反射光；路径变更部，设置在从上述第二扫描部的上述反射体到上述第一扫描部的路径的中途，将来自上述对象物的反射光向受光透镜侧折回；受光部，具备至少2个像素的量的受光元件，上述受光元件检测通过上述受光透镜聚焦的来自上述对象物的反射光；以及测距部，根据从由上述发光部进行的发光到上述受光部接受来自上述对象物的反射光的时间，来检测到上述对象物的距离。上述第一扫描部设置在上述发光部与上述路径变更部之间，上述第一扫描部、上述路径变更部以及上述第二扫描部可以配置在来自上述第一扫描部的上述激光穿过上述路径变更部到达上述第二扫描部的位置。

(2)在这样的光学测距装置中，也可以上述路径变更部是具备上述激光穿过的开口或者上述激光穿过的狭缝的组合器，上述开口或者上述狭缝具有与来自上述第一扫描部的上述激光的上述视角范围对应的长度。这样，能够容易地实现能够通过反射体在第二方向扫描在第一方向扫描的激光，并且使反射光向受光透镜侧折回的结构。

(3)在这样的光学测距装置中，也可以上述路径变更部是来自上述第一扫描部的上述激光穿过且来自上述第二扫描部的反射光向上述受光透镜侧反射的半反射镜。能够简单地构成路径变更部。

(4)在这样的光学测距装置中，也可以使用短脉冲激光器作为上述发光部的发光元件。这样，能够提高测距的分辨率。

(5)在这样的光学测距装置中，也可以上述路径变更部为凹面镜，朝向上述受光部，作为聚焦来自上述对象物的反射光的上述受光透镜的一部分发挥作用。这样，能够通过少一个的透镜构成受光部的透镜结构等，而能够使受光部的光学系统小型化。

(6)在这样的光学测距装置中，也可以能够独立地驱动上述第一扫描部和上述第二扫描部。这样，能够在第一方向和第二方向独立地设定进行测距的范围。或者，成为测距的对象的规定范围也可以是通过预先决定了上述第一方向和上述第二方向的组合得到的形状。这样，能够有效地进行符合目的的范围内的测距。

(7)在这样的光学测距装置中，也可以进一步对来自上述至少2个像素的量的受光元件的信号并列地进行处理。由于能够同时进行至少2个像素的量的测距，所以能够使测距的处理高速化。

(8)本公开的第二方式是光学地测量距离的光学测距方法。该测距方法为：发射用于在规定方向检测至少2个像素的量的激光；在与上述规定方向对应的第一方向且遍及至少规定的视角范围扫描发射出的上述激光；驱动反射上述扫描的上述激光的反射体，在与上述第一方向交叉的第二方向且遍及外部的规定范围扫描上述激光，并且接受来自上述规定范围内的对象物的反射光；通过路径变更部，使来自上述对象物的反射光向受光透镜侧折回，其中，上述路径变更部设置于来自上述对象物的反射光的从上述反射体到上游侧的路径的中途；通过受光部检测通过上述受光透镜聚焦的来自上述对象物的反射光，其中，上述受光部具备至少2个像素的量的受光元件；根据从上述激光的发光到上述受光部接受来自上述对象物的反射光的时间，来检测到上述对象物的距离。这里，也可以在比上述路径变更部靠上游侧，在上述第一方向且遍及上述规定的视角范围扫描上述激光，上述路径变更部配置为在上述第一方向且遍及上述规定的视角范围进行了扫描的上述激光穿过上述路径变更部。通过该光学测距方法，也能够在第一方向和第二方向变更激光的照射范围来测距，能够扩大在两个方向扫描的光的视角。并且，由于使一次照射的激光至少为2个像素的量，接受该激光的受光部也能够一次进行至少2个像素的量的受光，所以能够一次实施多个位置的测距。其结果是，能够在短时间内进行较宽的范围的测距。

(9)本公开的第三方式是光学地测量距离的光学测距方法。该光学测距方法为：发射用于在规定方向检测至少2个像素的量的激光；在与上述规定方向对应的第一方向且遍及至少规定的视角范围扫描发射出的上述激光；在与上述第一方向交叉的第二方向且遍及外部的规定范围扫描上述扫描的上述激光，并且通过受光部检测来自上述规定范围内的对象物的反射光，其中，上述受光部具备至少2个像素的量的受光元件；根据从上述激光的发光到上述受光部接受来自上述对象物的反射光的时间，来检测到上述对象物的距离。通过该光学测距方法，也能够在第一方向和第二方向变更激光的照射范围来测距，能够扩大在两个方向扫描的光的视角。并且，由于使一次照射的激光至少为2个像素的量，接受该激光的受光部也能够一次进行至少2个像素的量的受光，所以能够一次实施多个位置的测距。其结果是，能够在短时间内进行较宽的范围的测距。

Claims (10)

1.一种光学测距装置，是使用激光的光学测距装置(10)，具备：

发光部(40)，发射用于在规定方向检测至少2个像素的量的激光；

第一扫描部(50)，在与上述规定方向对应的第一方向且遍及至少规定的视角范围扫描来自上述发光部的上述激光；

第二扫描部(70)，具备反射通过上述第一扫描部扫描的上述激光的反射体(71)，在与上述第一方向交叉的第二方向且遍及外部的规定范围扫描上述激光，并且接受来自存在于上述规定范围内的对象物的反射光；

路径变更部(66)，设置在从上述第二扫描部的上述反射体到上述第一扫描部的路径的中途，将来自上述对象物的反射光向受光透镜(61)侧折回；

受光部(60)，具备至少2个像素的量的受光元件(65a)，上述受光元件(65a)检测通过上述受光透镜聚焦的来自上述对象物的反射光；以及

测距部(100)，根据从由上述发光部进行的发光到上述受光部接受来自上述对象物的反射光的时间，来检测到上述对象物的距离，

上述第一扫描部设置在上述发光部与上述路径变更部之间，上述第一扫描部、上述路径变更部以及上述第二扫描部配置在来自上述第一扫描部的上述激光穿过上述路径变更部到达上述第二扫描部的位置。

2.根据权利要求1所述的光学测距装置，其中，

上述路径变更部是具备上述激光穿过的开口或者上述激光穿过的狭缝的组合器，上述开口或者上述狭缝具有与来自上述第一扫描部的上述激光的上述视角范围对应的长度。

3.根据权利要求1所述的光学测距装置，其中，

上述路径变更部是来自上述第一扫描部的上述激光穿过且来自上述第二扫描部的反射光向上述受光透镜侧反射的半反射镜(66A)。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的光学测距装置，其中，

使用短脉冲激光器(41)作为上述发光部的发光元件。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的光学测距装置，其中，

上述路径变更部为凹面镜，朝向上述受光部，作为聚焦来自上述对象物的反射光的上述受光透镜的一部分发挥作用。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的光学测距装置，其中，

能够独立地驱动上述第一扫描部和上述第二扫描部。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的光学测距装置，其中，

上述规定范围是预先决定了上述第一方向和上述第二方向的组合的形状。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的光学测距装置，其中，

进一步对来自上述至少2个像素的量的受光元件的信号并列地进行处理。

9.一种光学测距方法，是光学地测量距离的光学测距方法，

发射用于在规定方向检测至少2个像素的量的激光；

在与上述规定方向对应的第一方向且遍及至少规定的视角范围扫描发射出的上述激光，

驱动反射上述扫描的上述激光的反射体，在与上述第一方向交叉的第二方向且遍及外部的规定范围扫描上述激光，并且接受来自上述规定范围内的对象物的反射光；

通过路径变更部，使来自上述对象物的反射光向受光透镜侧折回，其中，上述路径变更部设置于来自上述对象物的反射光的从上述反射体到上游侧的路径的中途；

通过受光部检测通过上述受光透镜聚焦的来自上述对象物的反射光，其中，上述受光部具备至少2个像素的量的受光元件；

根据从上述激光的发光到上述受光部接受来自上述对象物的反射光的时间，来检测到上述对象物的距离，

在比上述路径变更部靠上游侧，在上述第一方向且遍及上述规定的视角范围扫描上述激光，上述路径变更部配置为在上述第一方向且遍及上述规定的视角范围进行了扫描的上述激光穿过上述路径变更部。

10.一种光学测距方法，是光学地测量距离的光学测距方法，

发射用于在规定方向检测至少2个像素的量的激光；

在与上述规定方向对应的第一方向且遍及至少规定的视角范围扫描发射出的上述激光；

在与上述第一方向交叉的第二方向且遍及外部的规定范围扫描上述扫描的上述激光，并且通过受光部检测来自上述规定范围内的对象物的反射光，其中，上述受光部具备至少2个像素的量的受光元件；

根据从上述激光的发光到上述受光部接受来自上述对象物的反射光的时间，来检测到上述对象物的距离。

Images