JP2002031685A - Reflection measuring device - Google Patents

Reflection measuring device

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JP2002031685A
JP2002031685A JP2000215980A JP2000215980A JP2002031685A JP 2002031685 A JP2002031685 A JP 2002031685A JP 2000215980 A JP2000215980 A JP 2000215980A JP 2000215980 A JP2000215980 A JP 2000215980A JP 2002031685 A JP2002031685 A JP 2002031685A
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light
window
light beam
laser
reflection
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Application number
JP2000215980A
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Japanese (ja)
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Shinji Kawai
伸治 河合
Yoshiaki Hoashi
善明 帆足
Takekazu Terui
武和 照井
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflection measuring device capable of exactly self- diagnosing the functional state of a light emitting means and a light receiving means and attaining small-sizing and low cost. SOLUTION: By reflecting a laser beam from a light emitter with each reflection surface H of a rotating polygon mirror 30, the reflection light scanned in a specific angle range is emitted from an emission window 102 and is received with a photodetector 50 from an incidence window 104. A laser radar 2 measuring the distance to an object in this manner has a self-diagnosis light path in which a laser light is generated by the light emitter when each of reflection mirror surfaces H of the polygon mirror 30 faces to a specific direction, and the laser light from the reflection surface H is reflected from a transparent window plate 130 provided inside the two windows 102 and 104 and reaches the photodetector 50. Thus, the light emitter generates a laser light when each of the reflection surfaces H of the polygon mirror 30 faces to the specific direction. If the photodetector normally receives the reflection light and cannot convert to electric signal, then it is judged abnormal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ビームを走査し
て出射すると共に、その反射光を受光することにより、
その光ビームの出射方向に存在する物体の位置や距離と
いった情報を検出する反射測定装置に係り、特に、発光
及び受光の自己診断機能を備えた反射測定装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of scanning a light beam, emitting the light beam, and receiving the reflected light.
The present invention relates to a reflection measurement device for detecting information such as the position and distance of an object existing in the light beam emission direction, and more particularly to a reflection measurement device having a self-diagnosis function of light emission and light reception.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、例えば車両において、先行車
両などの障害物を検出して警報を発したり、先行車両と
の車間距離を所定値に保持するように車速を制御するシ
ステムでは、レーザ光等の光ビームを車両周囲の所定角
度範囲に走査して出射すると共に、その出射した光ビー
ムの反射波(反射光)を受光することにより、その光ビ
ームの出射方向に存在する物体の位置や距離(その物体
までの距離)、或いは相対速度(その物体との相対速
度)等といった情報を検出する反射測定装置が用いられ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a vehicle, a system that detects an obstacle such as a preceding vehicle and issues an alarm or controls a vehicle speed so as to maintain a predetermined inter-vehicle distance with the preceding vehicle has a laser beam. And the like, scans and emits a light beam in a predetermined angle range around the vehicle, and receives a reflected wave (reflected light) of the emitted light beam, thereby detecting the position of an object existing in the emission direction of the light beam. A reflection measuring device that detects information such as a distance (distance to the object) or a relative speed (relative speed to the object) is used.

【0003】そして、この種の反射測定装置の代表的な
ものとしては、レーザパルス(パルス状のレーザ光)を
走査して出射する走査型レーザレーダ装置がある。ここ
で、従来の反射測定装置の構成について、図7を用い説
明する。尚、ここでは、反射測定装置が走査型レーザレ
ーダ装置であるものとして説明する。
[0003] A typical example of this type of reflection measuring device is a scanning laser radar device that scans and emits a laser pulse (pulsed laser light). Here, the configuration of a conventional reflection measuring device will be described with reference to FIG. Here, the description will be made on the assumption that the reflection measuring device is a scanning laser radar device.

【0004】図7に示すように、走査型レーザレーダ装
置200では、その筐体(ケース)201の前面(図7
における上方の面)に、レーザ光を通過させるための窓
部が設けられており、一方の窓部が、レーザ光を出射す
るための出射窓202となり、他方の窓部が、出射窓2
02から出射されたレーザ光の反射光が入射される入射
窓203となっている。
As shown in FIG. 7, a scanning laser radar device 200 has a front surface (see FIG.
Is provided with a window for transmitting the laser light, one of the windows serves as an emission window 202 for emitting the laser light, and the other window serves as the emission window 2.
An entrance window 203 into which the reflected light of the laser light emitted from the laser beam 02 is incident.

【0005】そして、筐体201の内側において、出射
窓202と入射窓203には、水や塵等の異物が筐体2
01の内部へ侵入することを防止するために、光を透過
可能な連続した窓板204が設けられている。更に、筐
体201内において、出射窓202の奥(図7における
下方)には、パルス駆動される発光素子としてのレーザ
ダイオード205が設けられており、また、入射窓20
3の奥には、入射窓203から入射される上記反射光を
受光して電気信号に変換する受光素子としてのフォトダ
イオード206が設けられている。尚、レーザダイオー
ド205は、それを発光駆動するための駆動回路等と共
に発光回路基板207上に搭載されており、また、フォ
トダイオード206は、当該フォトダイオード206に
より光から変換された電気信号を増幅する増幅回路等と
共に受光回路基板208上に搭載されている。
[0005] Inside the housing 201, foreign substances such as water and dust are contained in the exit window 202 and the entrance window 203.
In order to prevent intrusion into the interior of the device 01, a continuous window plate 204 capable of transmitting light is provided. Further, in the housing 201, a laser diode 205 as a pulse-driven light emitting element is provided behind the emission window 202 (below in FIG. 7).
A photodiode 206 serving as a light receiving element that receives the reflected light incident from the incident window 203 and converts the reflected light into an electric signal is provided at the back of the light receiving element 3. The laser diode 205 is mounted on a light emitting circuit board 207 together with a driving circuit for driving the laser diode to emit light, and the photodiode 206 amplifies an electric signal converted from light by the photodiode 206. It is mounted on a light receiving circuit board 208 together with an amplifying circuit and the like.

【0006】このようなレーザレーダ装置200では、
レーザダイオード205にて発生されるレーザパルス
が、例えば一定速度で回転される周知のポリゴンミラー
(図示省略)の各反射面で反射されることにより、所定
の角度範囲内で走査されて出射窓202から筐体201
の外部へと出射される。一方、出射窓202から出射さ
れたレーザ光(出射光)の反射光は、入射窓203から
筐体201内に入り、図示しない受光レンズで集光され
てフォトダイオード206に受光される。
In such a laser radar device 200,
The laser pulse generated by the laser diode 205 is reflected on each reflecting surface of a well-known polygon mirror (not shown) rotated at a constant speed, for example, so that the laser pulse is scanned within a predetermined angle range and the emission window 202 is formed. From the housing 201
Out of the device. On the other hand, the reflected light of the laser light (emitted light) emitted from the emission window 202 enters the housing 201 from the incidence window 203, is collected by a light receiving lens (not shown), and is received by the photodiode 206.

【0007】そして、この種のレーザレーダ装置200
では、レーザ光の出射タイミング(即ち、レーザダイオ
ード205を駆動して該レーザダイオード205にレー
ザ光を発生させたタイミング)から、そのレーザ光が筐
体201の外部に存在する物体に当たって帰ってくるま
で(即ち、出射したレーザ光の反射光がフォトダイオー
ド206により受光されるまで)の時間差に基づき、そ
の物体との距離等を検出し、その検出結果を、当該装置
200が接続された電子制御装置に出力する。
[0007] This type of laser radar device 200
Then, from the emission timing of the laser light (that is, the timing at which the laser diode 205 is driven to generate the laser light), until the laser light hits an object existing outside the housing 201 and returns. Based on the time difference (that is, until the reflected light of the emitted laser light is received by the photodiode 206), the distance to the object or the like is detected, and the detection result is used as an electronic control device to which the device 200 is connected. Output to

【0008】一方、この種のレーザレーダ装置200に
は、レーザダイオード205の発光動作とフォトダイオ
ード206の受光動作とが正常に行われているか否かを
自己診断する機能が備えられている。そして、図7に示
すように、この種のレーザレーダ装置200において
は、レーザダイオード205の発光動作が正常に行われ
ているか否かを自己診断するために、レーザダイオード
205で発生されるレーザ光の一部が漏れて到達する位
置に、発光モニタ用の受光素子209を設け、当該装置
200内の制御部が、レーザダイオード205の駆動タ
イミングにおいて、上記受光素子209に受光を示す出
力が現れていないことを検知すると、レーザダイオード
205の発光動作(換言すれば、レーザダイオード20
5とそれを発光駆動するための駆動回路等とからなる発
光用の手段)に異常が生じていると判定するようにして
いる。
On the other hand, this type of laser radar apparatus 200 has a function of self-diagnosing whether the light emitting operation of the laser diode 205 and the light receiving operation of the photodiode 206 are normally performed. As shown in FIG. 7, in this type of laser radar device 200, a laser beam generated by the laser diode 205 is used for self-diagnosis as to whether the light emitting operation of the laser diode 205 is normally performed. A light receiving element 209 for monitoring light emission is provided at a position where a part of the light leaks and reaches, and a control unit in the device 200 outputs an output indicating light reception to the light receiving element 209 at the drive timing of the laser diode 205. When it is detected that there is no light, the light emitting operation of the laser diode 205 (in other words,
5 and a driving circuit for driving the light-emitting device 5 for light emission) are determined to be abnormal.

【0009】また、フォトダイオード206の受光動作
が正常に行われているか否かを自己診断するために、フ
ォトダイオード206の斜め前方に、そのフォトダイオ
ード206の受光面へ斜めからテスト用のレーザ光を与
える受光モニタ用の発光素子210を設け、当該装置2
00内の制御部が、上記発光素子210を適当なタイミ
ングで発光させて、その際のフォトダイオード206の
出力を監視するようにしている。つまり、制御部は、受
光モニタ用の発光素子210を発光させたにも拘わら
ず、フォトダイオード206に受光を示す出力が現れな
ければ、そのフォトダイオード206の受光動作(換言
すれば、フォトダイオード206とそれの出力を処理す
る増幅回路等とからなる受光用の手段)に異常が生じて
いると判定する。
Further, in order to perform a self-diagnosis as to whether or not the light receiving operation of the photodiode 206 is normally performed, a test laser beam is obliquely forward of the photodiode 206 and obliquely to the light receiving surface of the photodiode 206. Light-emitting element 210 for light reception monitoring for providing
The control unit in 00 causes the light emitting element 210 to emit light at an appropriate timing and monitors the output of the photodiode 206 at that time. In other words, if the output indicating light reception does not appear on the photodiode 206 in spite of causing the light-emitting element 210 for light reception monitoring to emit light, the control unit performs the light-receiving operation of the photodiode 206 (in other words, the photodiode 206 It is determined that an abnormality has occurred in the light receiving means including the amplifier and an amplifier circuit for processing the output.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のレーザレー
ダ装置200によれば、レーザ光の発光及び受光に関す
る異常を自らが検出して、適切な処置を行うことが可能
であるが、以下の問題がある。
According to the conventional laser radar apparatus 200 described above, it is possible to detect an abnormality relating to the emission and reception of laser light by itself and to take appropriate measures, but the following problems arise. There is.

【0011】(a)まず、発光モニタ用の受光素子20
9及びその受光素子209の出力を増幅したりする電子
回路と、受光モニタ用の発光素子210及びその発光素
子210を駆動したりする電子回路とを、夫々追加して
設けなければならないため、装置のコストアップと大型
化とを招いてしまう。
(A) First, a light-receiving element 20 for monitoring light emission
9 and an electronic circuit for amplifying the output of the light receiving element 209 and a light emitting element 210 for monitoring the light receiving and an electronic circuit for driving the light emitting element 210 must be additionally provided. Cost and size increase.

【0012】(b)また、発光モニタ用の受光素子20
9は、出射窓202からのレーザ光の出射を妨げないよ
うに、出射窓202からレーザ光を出射するための本来
の光路(以下、出射光路という)の脇に配置せざるを得
ないため、前述したように、出射光路からの漏れ光を受
けることとなる。このため、レーザダイオード205が
正常に発光しているか否かの判定精度を上げることがで
きない。
(B) Further, the light receiving element 20 for monitoring light emission
No. 9 must be arranged beside an original optical path for emitting laser light from the emission window 202 (hereinafter referred to as an emission optical path) so as not to hinder emission of laser light from the emission window 202. As described above, light leaks from the output optical path. For this reason, the accuracy of determining whether the laser diode 205 emits light normally cannot be increased.

【0013】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、光ビームを発生するための発光手段と、その
光ビームの反射光を受けるための受光手段との動作状態
を、正確に自己診断することが可能であると共に、装置
の小型化及び低コスト化が可能な反射測定装置を提供す
ることを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and accurately self-diagnoses the operating state of a light emitting means for generating a light beam and a light receiving means for receiving reflected light of the light beam. It is an object of the present invention to provide a reflection measuring device capable of performing the measurement and reducing the size and cost of the device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するためになされた請求項1に記載の本発明の反
射測定装置においては、前面に窓部が設けられた筐体の
内部に、発光手段と、この発光手段で発生された光ビー
ムを反射する反射面を有すると共に、その反射面の前記
窓部に対する向きが規則的に変えられることにより、前
記発光手段からの光ビームを走査して前記窓部から筐体
外部へ出射する光走査手段と、この光走査手段により窓
部から出射された光ビームの反射光を受光する受光手段
とを備えている。
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention In order to achieve the above object, the reflection measuring apparatus of the present invention according to the first aspect of the present invention has a structure in which a front window is provided. A light emitting means, and a reflecting surface for reflecting the light beam generated by the light emitting means, and the direction of the reflecting surface with respect to the window is regularly changed, so that the light beam from the light emitting means is scanned. A light scanning means for emitting light from the window to the outside of the housing; and a light receiving means for receiving reflected light of a light beam emitted from the window by the light scanning means.

【0015】そして、この反射測定装置では、前記発光
手段及び光走査手段により光ビームを筐体の窓部から外
部へ走査して出射し、その出射した光ビームの反射光を
受光手段が受光することにより、光ビームの出射方向に
存在する物体に関する情報を検出する。尚、物体に関す
る情報とは、前述したように、その物体の位置やその物
体との距離、或いはその物体との相対速度などである。
In the reflection measuring device, the light beam is scanned by the light emitting means and the light scanning means to the outside through the window of the housing and emitted, and the reflected light of the emitted light beam is received by the light receiving means. Thus, information on an object existing in the light beam emission direction is detected. As described above, the information on the object is the position of the object, the distance to the object, the relative speed to the object, and the like.

【0016】ここで特に、本発明の反射測定装置におい
ては、筐体内に、以下のような自己診断用光路が存在し
ている。即ち、この自己診断用光路は、光走査手段の反
射面の向きが、発光手段からの光ビームを走査するべく
規則的に変えられる際において、筐体外部に光ビームを
出射するための向き(換言すれば、前記情報を検出する
ための走査範囲に該当する向き)ではない特定の向きに
なった時に、発光手段が光ビームを発生すると、その光
ビームが光走査手段の反射面で反射されてから当該筐体
内の所定箇所で反射して受光手段へと到達する、という
光路である。
Here, in the reflection measuring apparatus of the present invention, the following optical path for self-diagnosis exists in the housing. That is, this self-diagnosis optical path is used to emit a light beam to the outside of the housing when the direction of the reflection surface of the light scanning means is regularly changed to scan the light beam from the light emitting means. In other words, when the light emitting means emits a light beam when the light is directed to a specific direction (not the direction corresponding to the scanning range for detecting the information), the light beam is reflected by the reflecting surface of the light scanning means. After that, the light path is reflected at a predetermined location in the housing and reaches the light receiving means.

【0017】そして更に、本発明の反射測定装置は、自
己診断手段を備えており、この自己診断手段は、光走査
手段の反射面が前記特定の向きとなった時に、発光手段
に光ビームを発生させて、その光ビームの反射光を受光
したことを示す信号が前記受光手段から出力されたか否
かを監視することにより、発光手段及び受光手段の動作
状態を診断する。
Further, the reflection measuring device of the present invention is provided with a self-diagnosis unit, and the self-diagnosis unit sends a light beam to the light-emitting unit when the reflection surface of the optical scanning unit is in the specific direction. The operating state of the light emitting means and the light receiving means is diagnosed by monitoring whether or not a signal indicating that the reflected light of the light beam is received is output from the light receiving means.

【0018】つまり、発光手段と受光手段とが両方共に
正常であれば、光走査手段の反射面が前記特定の向きと
なった時に、発光手段に光ビームを発生させると、その
光ビームは、筐体内の自己診断用光路を経て受光手段に
受光され、受光手段からは、光ビームの反射光を受光し
たことを示す信号が出力されることとなる。これに対し
て、発光手段と受光手段との少なくとも一方が異常であ
れば、光走査手段の反射面が前記特定の向きとなった時
に、発光手段に光ビームを発生させても、受光手段から
は、光ビームの反射光を受光したことを示す信号が出力
されない。
That is, if both the light emitting means and the light receiving means are normal, when the light emitting means generates a light beam when the reflecting surface of the light scanning means is in the specific direction, the light beam is The light is received by the light receiving means via the optical path for self-diagnosis in the housing, and the light receiving means outputs a signal indicating that the reflected light of the light beam is received. On the other hand, if at least one of the light-emitting means and the light-receiving means is abnormal, the light-emitting means may generate a light beam when the reflecting surface of the optical scanning means is in the specific direction. Does not output a signal indicating that the reflected light of the light beam has been received.

【0019】そこで、自己診断手段は、光走査手段の反
射面が前記特定の向きとなった時に、発光手段に光ビー
ムを発生させ、その光ビームの反射光を受光したことを
示す信号が受光手段から出力されない場合には、発光手
段及び受光手段の何れかが異常であると判断するように
している。
Therefore, the self-diagnosis means generates a light beam in the light emitting means when the reflecting surface of the light scanning means is in the specific direction, and receives a signal indicating that the reflected light of the light beam has been received. If no signal is output from the means, it is determined that one of the light emitting means and the light receiving means is abnormal.

【0020】このような請求項1の反射測定装置によれ
ば、前述した従来装置200のような発光モニタ用の受
光素子209及び受光モニタ用の発光素子210を設け
なくても、外部へ出射する光ビームを発生するための発
光手段と、外部へ出射した光ビームの反射光を受けるた
めの受光手段との、両方の動作状態を自己診断すること
ができ、その結果、装置の小型化及び低コスト化を実現
することができる。
According to the reflection measuring apparatus of the first aspect, the light is emitted to the outside without providing the light emitting element 209 for light emission monitoring and the light emitting element 210 for light receiving monitoring as in the conventional apparatus 200 described above. The operating state of both the light emitting means for generating the light beam and the light receiving means for receiving the reflected light of the light beam emitted to the outside can be self-diagnosed. Cost reduction can be realized.

【0021】しかも、この反射測定装置では、従来装置
200のように出射光路からの漏れ光を検出するのでは
なく、発光手段及び受光手段の動作状態を診断する際
に、発光手段で発生された光ビームが、筐体内の自己診
断用光路を経て、ほぼ直接的に受光手段へ到達するた
め、発光手段が正常に動作しているか否かの判定精度を
上げることができる。
In addition, this reflection measuring device does not detect the leaked light from the output light path as in the conventional device 200, but generates the light generated by the light emitting means when diagnosing the operating state of the light emitting means and the light receiving means. Since the light beam reaches the light receiving unit almost directly via the self-diagnostic optical path in the housing, the accuracy of determining whether the light emitting unit is operating normally can be improved.

【0022】よって、請求項1の反射測定装置によれ
ば、発光手段及び受光手段の動作状態を正確に自己診断
することが可能になると共に、装置の小型化と低コスト
化を実現することができる。次に、請求項2に記載の反
射測定装置は、請求項1の反射測定装置において、筐体
の窓部は、光ビームを出射するための出射窓と、該出射
窓から出射された光ビームの反射光が入射されて、その
反射光を受光手段が受光するための入射窓とからなり、
更に、筐体の内側において、その出射窓と入射窓には、
光を透過可能な連続した窓板が設けられている。
Therefore, according to the reflection measuring device of the first aspect, it is possible to accurately perform the self-diagnosis of the operating state of the light emitting means and the light receiving means, and to realize a reduction in size and cost of the apparatus. it can. Next, according to a second aspect of the present invention, there is provided the reflection measuring device according to the first aspect, wherein the window of the housing includes an emission window for emitting the light beam, and the light beam emitted from the emission window. Reflected light is incident, the light receiving means comprises an entrance window for receiving the reflected light,
Furthermore, inside the housing, its exit window and entrance window
A continuous window plate capable of transmitting light is provided.

【0023】そして、この請求項2の反射測定装置にお
いて、前記特定の向きは、発光手段で発生されて光走査
手段の反射面で反射された光ビームが、前記窓板で反射
して受光手段へと到達する向きとなっている。つまり、
請求項2の反射測定装置では、出射窓及び入射窓から筐
体内へ水や塵等の異物が侵入することを防止するための
光透過性の窓板を、筐体内の前記所定箇所(即ち、発光
手段で発生されて光走査手段の反射面で反射された光ビ
ームを、筐体内で反射して受光手段へと到達させる箇
所)として利用している。
In the reflection measuring apparatus according to the second aspect, the light beam generated by the light emitting means and reflected by the reflecting surface of the light scanning means is reflected by the window plate to receive the light in the specific direction. It is the direction to reach. That is,
In the reflection measuring device according to claim 2, a light-transmitting window plate for preventing foreign matter such as water or dust from entering the housing from the exit window and the entrance window is provided at the predetermined location in the housing (ie, The light beam generated by the light emitting means and reflected by the reflecting surface of the light scanning means is used as a part which is reflected in the housing and reaches the light receiving means.

【0024】このため、請求項2の反射測定装置によれ
ば、筐体内において発光手段からの光ビームを受光手段
へと到達させるための反射部材を別途設ける必要がな
く、より効果的である。
Therefore, according to the reflection measuring apparatus of the second aspect, it is not necessary to separately provide a reflecting member for allowing the light beam from the light emitting means to reach the light receiving means in the housing, which is more effective.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明が適用された実施形
態の反射測定装置としての走査型レーザレーダ装置につ
いて、図面を用いて説明する。尚、以下に説明する走査
型レーザレーダ装置は、車両の進行方向に対してレーザ
光を出射してその反射光を受光することができるよう
に、車両の前部に配設されるものである。また、以下の
説明における左右の方向は、走査型レーザレーダ装置自
身から見た方向である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A scanning laser radar device as a reflection measuring device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The scanning laser radar device described below is provided at the front of the vehicle so that the laser beam can be emitted in the traveling direction of the vehicle and the reflected light can be received. . Further, the left and right directions in the following description are directions viewed from the scanning laser radar device itself.

【0026】まず図1は、本実施形態の走査型レーザレ
ーダ装置(以下単に、レーザレーダ装置という)2の構
成部品を示す斜視図であり、レーザレーダ装置2をその
構成部品に分解した様子を、左前方の斜め上から示して
いる。また図2は、レーザレーダ装置2の内部における
構成部品の配置を上方から示す図であり、図3は、レー
ザレーダ装置2の内部における後述のレンズユニット1
0、反射ミラー20、ポリゴンミラー30等の配置を右
方から示す図である。
FIG. 1 is a perspective view showing components of a scanning laser radar device (hereinafter, simply referred to as a laser radar device) 2 of the present embodiment, and shows a state where the laser radar device 2 is disassembled into its components. , From the upper left side. FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of components inside the laser radar device 2 from above, and FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating the arrangement of a reflection mirror 20, a polygon mirror 30, and the like from the right side.

【0027】図1〜図3に示す様に、本実施形態のレー
ザレーダ装置2は、次のような光学系を備えている。即
ち、レーザレーダ装置2の光学系は、略平行なレーザ光
を発生させるレンズユニット10と、このレンズユニッ
ト10から出射されたレーザ光を反射して所定方向に導
く反射ミラー20と、反射ミラー20により導かれたレ
ーザ光を反射してその出射方向を連続的に変化させる光
走査手段としてのポリゴンミラー30と、ポリゴンミラ
ー30を介して出射されたレーザ光の反射光を集光する
受光レンズ40と、受光レンズ40により集光された反
射光を受光して電気信号に変換する受光素子としてのフ
ォトダイオード50と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the laser radar device 2 of the present embodiment has the following optical system. That is, the optical system of the laser radar device 2 includes a lens unit 10 that generates substantially parallel laser light, a reflection mirror 20 that reflects the laser light emitted from the lens unit 10 and guides the laser light in a predetermined direction, and a reflection mirror 20. Polygon mirror 30 as an optical scanning means for reflecting the laser light guided by the laser beam and continuously changing the emission direction thereof, and a light receiving lens 40 for condensing the reflected light of the laser light emitted through the polygon mirror 30 And a photodiode 50 as a light receiving element that receives the reflected light condensed by the light receiving lens 40 and converts the reflected light into an electric signal.

【0028】このうちレンズユニット10は、図2及び
図3に示す様に、パルス状の赤外領域のレーザ光を発生
する発光素子としてのレーザダイオード12と、これに
電力を供給してレーザダイオード12からレーザ光を発
生させる発光回路基板13と、レーザダイオード12に
て発生されたレーザ光を略平行にしてレンズユニット1
0から出射させるコリメートレンズ14と、これらの構
成部品12,13,14を保持すると共にレーザダイオ
ード12からコリメートレンズ14へレーザ光を導くユ
ニット筐体16と、を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the lens unit 10 includes a laser diode 12 serving as a light emitting element for generating a pulsed laser beam in the infrared region, and a laser diode 12 for supplying power thereto. A light emitting circuit board 13 for generating a laser beam from the laser diode 12, and a lens unit 1 for making the laser beam generated by the laser diode 12 substantially parallel.
The collimator lens 14 includes a collimator lens 14 that emits light from a zero, and a unit housing 16 that holds these components 12, 13, and 14 and guides laser light from the laser diode 12 to the collimator lens 14.

【0029】尚、ポリゴンミラー30は、レンズユニッ
ト10から反射ミラー20を介して供給されるレーザ光
を反射するための反射面Hを6個備えたものであり、そ
の各反射面Hの垂直方向(即ち、当該ポリゴンミラー3
0の回転軸の方向)に対する角度(上下方向の向き)は
夫々異なっている。
The polygon mirror 30 has six reflecting surfaces H for reflecting the laser beam supplied from the lens unit 10 via the reflecting mirror 20, and the reflecting surface H is perpendicular to each of the reflecting surfaces H. (That is, the polygon mirror 3
The angle (the direction in the up-down direction) with respect to the direction of the rotation axis 0 is different from each other.

【0030】また図1に示す様に、レーザレーダ装置2
は、発光回路基板13のほかにも、以下の様に複数の電
子回路基板を備えている。即ち、レーザレーダ装置2
は、ポリゴンスキャナモータ32を駆動してポリゴンミ
ラー30を回転させるためのモータ駆動回路基板60
と、フォトダイオード50で生成された電気信号を増幅
および波形整形して受光信号として出力する受光回路基
板70と、発光回路基板13やモータ駆動回路基板60
の上に夫々構成された電子回路を作動させることにより
上記光学系にレーザ光の走査を行わせる一方、受光回路
基板70からの受光信号に基づいて走査領域内(即ち、
レーザ光の走査領域内)に存在する物体との距離などを
求める各種演算処理を行う制御回路基板80と、これら
発光回路基板13,モータ駆動回路基板60,制御回路
基板80の上に夫々構成された各電子回路に電力を供給
するための電源回路基板90と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the laser radar device 2
Has a plurality of electronic circuit boards in addition to the light emitting circuit board 13 as described below. That is, the laser radar device 2
Is a motor drive circuit board 60 for driving the polygon scanner motor 32 to rotate the polygon mirror 30.
A light-receiving circuit board 70 for amplifying and shaping an electric signal generated by the photodiode 50 and outputting it as a light-receiving signal; a light-emitting circuit board 13 and a motor driving circuit board 60
The above-described optical system is caused to perform scanning of laser light by operating the electronic circuits respectively configured on the optical circuit, while the scanning area is determined based on a light receiving signal from the light receiving circuit board 70 (ie,
A control circuit board 80 for performing various kinds of arithmetic processing for obtaining a distance to an object present in a laser light scanning area), and a light emitting circuit board 13, a motor drive circuit board 60, and a control circuit board 80, respectively. And a power supply circuit board 90 for supplying power to each electronic circuit.

【0031】そしてレーザレーダ装置2は、上記の構成
部品を所定の位置に保持すると共に保護するための構造
を備えている。即ちレーザレーダ装置2は、上記各構成
部品を収容するためのフロントケース100と、このフ
ロントケース100の内部に挿入可能に形成されフロン
トケース100内部において上記構成部品を高い位置精
度で保持するためにアルミニウムで鋳造されたインナケ
ース110と、フロントケース100の後部の開口を塞
ぐためのリアケース120と、を備えている。
The laser radar device 2 has a structure for holding and protecting the above-mentioned components at predetermined positions. That is, the laser radar device 2 has a front case 100 for accommodating each of the above components, and a laser radar device 2 that is formed to be insertable inside the front case 100 and holds the above components inside the front case 100 with high positional accuracy. An inner case 110 cast from aluminum and a rear case 120 for closing an opening at the rear of the front case 100 are provided.

【0032】フロントケース100の前面には、ポリゴ
ンミラー30にて反射されたレーザ光をフロントケース
100外部に出射させるための出射窓102と、そのレ
ーザ光に対応する反射光を受けるための入射窓104と
が形成されている。そして、これら出射窓102や入射
窓104を介してレーザレーダ装置2の故障原因となり
得る物(例えば水滴や塵芥などであり、以下「水滴等」
という)がフロントケース100の内部へ侵入すること
を防止するため、光を透過可能な材質で形成された窓板
130が、出射窓102および入射窓104を塞ぐよ
う、フロントケース100の前部内側に配設される。具
体的に説明すると、窓板130は、フロントケース10
0の内部に収容されたインナケース110の前部とフロ
ントケース100の前部との間に配置される。尚、窓板
130は、透明なガラスや樹脂で形成されており、出射
窓102や入射窓104を介した光の通過は妨げない。
On the front surface of the front case 100, an emission window 102 for emitting the laser light reflected by the polygon mirror 30 to the outside of the front case 100, and an entrance window for receiving the reflected light corresponding to the laser light. 104 are formed. An object (for example, a water drop or dust), which may cause a failure of the laser radar device 2 through the exit window 102 and the entrance window 104, is hereinafter referred to as "water drop or the like".
In this case, a window plate 130 made of a material capable of transmitting light blocks the exit window 102 and the entrance window 104 so as to block the exit window 102 and the entrance window 104 from entering the inside of the front case 100. It is arranged in. More specifically, the window plate 130 is attached to the front case 10.
The front case 100 is disposed between the front part of the inner case 110 and the front part of the front case 100 housed inside the front case 100. Note that the window plate 130 is formed of transparent glass or resin, and does not prevent light from passing through the exit window 102 and the entrance window 104.

【0033】窓板130とフロントケース100の前部
との間には、その間からの水滴等の侵入を防止するため
のOリング付きパッキン140が配置される。Oリング
付きパッキン140は、出射窓102と略同形状のゴム
製のOリング142、および、入射窓104と略同形状
のゴム製のOリング144がゴムで一体成形されたもの
である。そして、フロントケース100の前部内側に、
これらOリング付きパッキン140および窓板130を
介してインナケース110が押しつけられることによ
り、出射窓102や入射窓104における密閉性が確保
される。
A packing 140 with an O-ring is disposed between the window plate 130 and the front part of the front case 100 to prevent water droplets or the like from entering therethrough. The packing 140 with an O-ring is formed by integrally molding a rubber O-ring 142 having substantially the same shape as the exit window 102 and a rubber O-ring 144 having substantially the same shape as the entrance window 104. And inside the front part of the front case 100,
By pressing the inner case 110 through the packing 140 with the O-ring and the window plate 130, the hermeticity of the exit window 102 and the entrance window 104 is ensured.

【0034】一方、フロントケース100とリアケース
120との間には、その間を介した水滴等の侵入を防止
するOリング146が配置されている。また、リアケー
ス120の外側面には当該レーザレーダ装置2に対する
信号の入出力や電源供給を図るためのコネクタ150が
設けられ、そのコネクタピン150aがリアケース12
0の貫通孔122を介して、レーザレーダ装置2の内部
に挿入される。そして、コネクタ150とリアケース1
20との間には、リアケース120の貫通孔122から
水滴等が侵入するのを防止するOリング148が配置さ
れる。
On the other hand, an O-ring 146 is disposed between the front case 100 and the rear case 120 to prevent water droplets or the like from entering therethrough. A connector 150 for inputting / outputting a signal to / from the laser radar device 2 and supplying power to the laser radar device 2 is provided on an outer surface of the rear case 120.
It is inserted into the inside of the laser radar device 2 through the through-hole 122 of the zero. Then, the connector 150 and the rear case 1
An O-ring 148 for preventing water droplets or the like from entering through the through-hole 122 of the rear case 120 is disposed between the O-ring 148 and the O-ring 20.

【0035】レンズユニット10、反射ミラー20、ポ
リゴンミラー30、受光レンズ40、フォトダイオード
50などの光学系の構成部品や、上記各回路基板13,
60,70,80,90は、インナケース110を支持
体としてレーザレーダ装置2の内部において保持される
(即ちインナケース110により保持される)のである
が、これらの内、レンズユニット10、反射ミラー20
およびポリゴンミラー30は、図2に示すように、レー
ザレーダ装置2内部の右側の空間に配置されている。
The components of the optical system, such as the lens unit 10, the reflection mirror 20, the polygon mirror 30, the light receiving lens 40, and the photodiode 50, and the circuit boards 13 and
The lenses 60, 70, 80, and 90 are held inside the laser radar device 2 using the inner case 110 as a support (that is, held by the inner case 110). Of these, the lens unit 10 and the reflection mirror 20
The polygon mirror 30 is disposed in a space on the right side inside the laser radar device 2 as shown in FIG.

【0036】レンズユニット10、反射ミラー20およ
びポリゴンミラー30が配置される空間は、図2及び図
3に示すように、インナケース110の一部として構成
された隔壁112によって上下に区切られている。この
隔壁112よりも上側の空間にはレンズユニット10お
よび反射ミラー20が配置され、下側の空間にはポリゴ
ンミラー30が配置されている。尚、隔壁112には、
図2に示す様に、反射ミラー20からポリゴンミラー3
0に向かうレーザ光を通過させるための開口118が形
成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the space in which the lens unit 10, the reflection mirror 20 and the polygon mirror 30 are arranged is vertically divided by a partition wall 112 formed as a part of the inner case 110. . The lens unit 10 and the reflection mirror 20 are arranged in a space above the partition 112, and the polygon mirror 30 is arranged in a space below the partition 112. The partition 112 has
As shown in FIG.
An opening 118 for passing the laser light toward zero is formed.

【0037】また、レンズユニット10は、隔壁112
を下方から貫通するタッピンねじ114がユニット筐体
16にねじ込まれることにより、隔壁112の上面に固
定されている。隔壁112の上面には、レンズユニット
10の位置を定めるための突起部115が複数個形成さ
れており、これに対応してユニット筐体16には、突起
部115と嵌合可能な嵌合孔18が複数個形成されてい
る。そして、この突起部115にユニット筐体16の嵌
合孔18が外嵌することにより、レンズユニット10は
インナケース110上において一定の方向にレーザ光を
出射できるよう固定される。
The lens unit 10 includes a partition 112
Is fixed to the upper surface of the partition wall 112 by being screwed into the unit housing 16. A plurality of protrusions 115 for determining the position of the lens unit 10 are formed on the upper surface of the partition 112, and correspondingly, the unit housing 16 has a fitting hole that can be fitted with the protrusion 115. 18 are formed. When the fitting hole 18 of the unit housing 16 is externally fitted to the projection 115, the lens unit 10 is fixed on the inner case 110 so that laser light can be emitted in a certain direction.

【0038】また更に、反射ミラー20は、レンズユニ
ット10の前方(即ち、レンズユニット10からみてレ
ーザ光の出射方向)において、反射ミラー支持部材22
によりインナケース110に固定されている。一方、ポ
リゴンミラー30は、金属板をベース基板として形成さ
れているモータ駆動回路基板60に固定されたポリゴン
スキャナモータ32の回転軸に取り付けられている。こ
のモータ駆動回路基板60がねじ62でインナケース1
10に取り付けられることにより、ポリゴンミラー30
は、一定の軸を中心に回転できるようインナケース11
0に保持されることになる。
Further, the reflection mirror 20 is provided in front of the lens unit 10 (that is, in the direction in which the laser beam is emitted when viewed from the lens unit 10).
Is fixed to the inner case 110. On the other hand, the polygon mirror 30 is attached to a rotating shaft of a polygon scanner motor 32 fixed to a motor drive circuit board 60 formed using a metal plate as a base substrate. The motor drive circuit board 60 is screwed to the inner case 1
10, the polygon mirror 30
The inner case 11 can rotate around a certain axis.
It will be held at 0.

【0039】次に、本実施形態のレーザレーダ装置2に
おける電気的な構成について、図4を用いて説明する。
図4(A)に示すように、レーザレーダ装置2は、レー
ザ光の走査領域内に存在する物体との距離を検出するた
めの処理や他の各種演算処理を行うマイクロコンピュー
タ(以下、CPUという)160と、CPU160から
の駆動信号に従ってポリゴンスキャナモータ32を駆動
するモータ駆動回路162と、ポリゴンスキャナモータ
32の回転位置(即ち、ポリゴンミラー30の回転位
置)が予め定められた基準位置に来た時に、CPU16
3へ基準位置信号を出力する回転位置センサ163と、
CPU160からの発光指令信号SOがアクティブレベ
ルになると、レーザダイオード12に電力を供給して
(即ち、レーザダイオード12を駆動して)、該レーザ
ダイオード12にパルス状のレーザ光(本実施形態で
は、パルス幅が約30nsのレーザ光)を発生させる発
光回路164と、フォトダイオード50で生成された電
気信号を増幅及び波形整形し、受光信号SIとして出力
する受光回路166と、CPU160から発光回路16
4への発光指令信号SOと受光回路166からの受光信
号SIとが入力される信号処理IC168と、を備えて
いる。
Next, the electrical configuration of the laser radar device 2 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4A, the laser radar device 2 is a microcomputer (hereinafter, referred to as a CPU) that performs a process for detecting a distance to an object existing in a scanning region of a laser beam and other various arithmetic processes. ) 160, a motor drive circuit 162 for driving the polygon scanner motor 32 according to a drive signal from the CPU 160, and the rotational position of the polygon scanner motor 32 (that is, the rotational position of the polygon mirror 30) has reached a predetermined reference position. Sometimes CPU16
3, a rotation position sensor 163 that outputs a reference position signal to
When the light emission command signal SO from the CPU 160 becomes an active level, power is supplied to the laser diode 12 (that is, the laser diode 12 is driven), and a pulsed laser beam (in this embodiment, A light emitting circuit 164 for generating a laser beam having a pulse width of about 30 ns); a light receiving circuit 166 for amplifying and waveform shaping the electric signal generated by the photodiode 50 and outputting it as a light receiving signal SI;
And a signal processing IC 168 to which the light emission command signal SO to the light receiving circuit 4 and the light receiving signal SI from the light receiving circuit 166 are input.

【0040】そして、信号処理IC168は、図4
(B)に示すように、CPU160からの発光指令信号
SOがアクティブレベル(本実施形態ではハイレベル)
になる毎に、そのタイミングから、受光回路166から
の受光信号SIがアクティブレベル(即ち、フォトダイ
オード50がレーザ光を受光したことを示すレベルであ
り、本実施形態ではハイレベル)になるまでの時間Tを
測定し、その測定した時間Tをデジタルデータに変換し
て、CPU160に出力する。また、CPU160は、
信号処理IC168からのデジタルデータに基づいて、
少なくとも、レーザ光の走査領域内に存在する物体との
距離を算出し、その結果を、コネクタ150を介して当
該レーザレーダ装置2と接続される電子制御装置(例え
ば、車間距離制御用の電子制御装置)へ、定期的に送信
する。
Then, the signal processing IC 168
As shown in (B), the light emission command signal SO from the CPU 160 is at an active level (high level in the present embodiment).
From this timing until the light receiving signal SI from the light receiving circuit 166 reaches the active level (that is, the level indicating that the photodiode 50 has received the laser beam, which is the high level in the present embodiment). The time T is measured, the measured time T is converted into digital data, and output to the CPU 160. Also, the CPU 160
Based on the digital data from the signal processing IC 168,
At least, a distance to an object present in the scanning region of the laser beam is calculated, and the result is calculated by an electronic control unit (for example, an electronic control for controlling the inter-vehicle distance) connected to the laser radar device 2 via the connector 150. Device) on a regular basis.

【0041】つまり、CPU160及び信号処理IC1
68は、レーザダイオード12がレーザ光を発生させた
タイミング(即ち、レーザ光の出射タイミング)から、
そのレーザ光が当該装置2の外部に存在する物体に当た
って帰ってくるまで(即ち、出射したレーザ光の反射光
がフォトダイオード50により受光されるまで)の時間
差Tに基づいて、その外部の物体との距離を検出してい
る。
That is, the CPU 160 and the signal processing IC 1
Reference numeral 68 denotes a timing at which the laser diode 12 generates laser light (that is, an emission timing of laser light).
Based on the time difference T between the time when the laser light hits the object existing outside the device 2 and returns (that is, the time when the reflected light of the emitted laser light is received by the photodiode 50), the object outside the device 2 is The distance of is detected.

【0042】尚、信号処理IC168は、CPU160
からの発光指令信号SOがアクティブレベルになってか
ら、予め定められた制限時間以内に、受光回路166か
らの受光信号SIがアクティブレベルにならなかった場
合には、CPU160へ、測距不能を示すデータ(以
下、測距不能データという)を出力する。一方、CPU
160と信号処理IC168は制御回路基板80に実装
され、発光回路164は発光回路基板13に実装され、
受光回路166は受光回路基板70に実装され、モータ
駆動回路162と回転位置センサ163は、ポリゴンス
キャナモータ32と共にモータ駆動回路基板60に実装
されている。
The signal processing IC 168 includes a CPU 160
If the light receiving signal SI from the light receiving circuit 166 does not become active level within a predetermined time limit after the light emitting command signal SO from the active level becomes active level, it indicates to the CPU 160 that distance measurement is impossible. Data (hereinafter referred to as distance-measureable data) is output. On the other hand, CPU
160 and the signal processing IC 168 are mounted on the control circuit board 80, the light emitting circuit 164 is mounted on the light emitting circuit board 13,
The light receiving circuit 166 is mounted on the light receiving circuit board 70, and the motor drive circuit 162 and the rotation position sensor 163 are mounted on the motor drive circuit board 60 together with the polygon scanner motor 32.

【0043】以上の様に構成された本実施形態のレーザ
レーダ装置2において、CPU160は、モータ駆動回
路162を介してポリゴンスキャナモータ32を駆動す
ることにより、ポリゴンミラー30を一定速度で回転さ
せ、また、回転位置センサ163からの基準位置信号に
基づいて、ポリゴンミラー30の回転位置を常時把握す
る。
In the laser radar apparatus 2 of the present embodiment configured as described above, the CPU 160 drives the polygon scanner motor 32 via the motor drive circuit 162 to rotate the polygon mirror 30 at a constant speed. Further, based on the reference position signal from the rotation position sensor 163, the rotation position of the polygon mirror 30 is always grasped.

【0044】更に、CPU160は、図5(A)に示す
ように、ポリゴンミラー30の各反射面Hが、ポリゴン
ミラー30の上方(詳しくは、ポリゴンミラー30の回
転軸と直交する面方向)から見て、フロントケース10
0の出射窓102と真正面に向き合う直前から直後の期
間において、発光回路164へ断続的にアクティブレベ
ルの発光指令信号SOを出力することにより、レーザダ
イオード12にレーザ光(レーザパルス)を所定回数
(本実施形態では105回)だけ断続的に発生させる。
尚、図5(A)は、図2と同様に、レーザレーダ装置2
の内部における構成部品の配置を上方から示している
が、特に、ポリゴンミラー30が配置される空間(当該
装置2内部の右側の空間)について、前述した隔壁11
2よりも下方の状態を示している。
Further, as shown in FIG. 5A, the CPU 160 determines that each reflection surface H of the polygon mirror 30 is positioned above the polygon mirror 30 (specifically, from the surface direction orthogonal to the rotation axis of the polygon mirror 30). Look, front case 10
By outputting the active-level emission command signal SO to the light-emitting circuit 164 intermittently in a period immediately before and immediately after facing the emission window 102 of 0, the laser beam (laser pulse) is emitted to the laser diode 12 a predetermined number of times (laser pulse). In this embodiment, it is generated intermittently only 105 times.
FIG. 5A shows the laser radar device 2 similarly to FIG.
The arrangement of the components inside the device 2 is shown from above. In particular, the space where the polygon mirror 30 is arranged (the space on the right side inside the device 2) is the partition wall 11 described above.
2 shows a state lower than 2.

【0045】すると、レーザダイオード12で発生され
た各レーザ光は、コリメートレンズ14により略平行に
されて反射ミラー20へと発射され、その反射ミラー2
0で反射されて隔壁112の開口118を通過した後、
ポリゴンミラー30の6個の反射面Hのうち、その時に
出射窓102側に向いている反射面Hに入射する(図3
の一点鎖線で示す光軸参照)。
Then, each laser beam generated by the laser diode 12 is made substantially parallel by the collimator lens 14 and emitted to the reflecting mirror 20, where the reflecting mirror 2
After being reflected at 0 and passing through the opening 118 of the partition 112,
Of the six reflecting surfaces H of the polygon mirror 30, the light enters the reflecting surface H facing the exit window 102 at that time (FIG. 3).
(See the optical axis indicated by the one-dot chain line.)

【0046】そして、その反射面Hで反射された各レー
ザ光は、図5(A)に示すように、窓板130を透過し
て、出射窓102からレーザレーダ装置2の外部に出射
されるが、出射窓102に対するポリゴンミラー30の
反射面Hの向きは、レーザダイオード12でレーザ光が
発生される各タイミング毎に異なるため、出射窓102
から外部へは、レーザ光(レーザパルス)が所定角度範
囲に走査されて出射されることとなる。
Each laser beam reflected by the reflection surface H passes through the window plate 130 and is emitted from the emission window 102 to the outside of the laser radar device 2 as shown in FIG. However, since the direction of the reflection surface H of the polygon mirror 30 with respect to the emission window 102 differs at each timing when laser light is generated by the laser diode 12, the emission window 102
The laser light (laser pulse) is scanned and emitted in a predetermined angle range from the outside to the outside.

【0047】尚、出射窓102から外部へ出射されるレ
ーザ光は、ポリゴンミラー30の各反射面Hで水平方向
に走査されると共に、各反射面H毎に垂直方向に走査さ
れる。これは、前述したように、各反射面Hの上下方向
の向きが夫々異なっているためである。
The laser light emitted from the emission window 102 to the outside is scanned in the horizontal direction on each reflection surface H of the polygon mirror 30 and is also scanned in the vertical direction for each reflection surface H. This is because, as described above, the directions of the respective reflecting surfaces H in the vertical direction are different from each other.

【0048】このようにして出射窓102から出射され
るレーザ光が、車両や路上の物体に照射され、その反射
光が、図5(A)に示すように、フロントケース100
の入射窓104および窓板130を通過し、更に受光レ
ンズ40にて集光されてフォトダイオード50に到達す
ると、このフォトダイオード50で電気信号に変換され
る。すると、フォトダイオード50で変換された電気信
号は、受光回路166により増幅及び波形整形され、信
号処理IC168へ受光信号SIとして出力される。
The laser beam emitted from the emission window 102 in this manner is applied to a vehicle or an object on the road, and the reflected light is applied to the front case 100 as shown in FIG.
When the light passes through the entrance window 104 and the window plate 130, and is further condensed by the light receiving lens 40 and reaches the photodiode 50, the light is converted into an electric signal by the photodiode 50. Then, the electric signal converted by the photodiode 50 is amplified and waveform-shaped by the light receiving circuit 166 and output to the signal processing IC 168 as the light receiving signal SI.

【0049】そして、その信号処理IC168及びCP
U160により、前述した手順で、出射窓102からの
レーザ光の走査領域内に存在する物体との距離が算出さ
れる。次に、本実施形態のレーザレーダ装置2では、以
下に説明する構成とCPU160での自己診断処理とに
より、レーザ光の発光機能と受光機能とが正常であるか
否かを定期的に自己診断するようにしている。
Then, the signal processing IC 168 and the CP
By U160, the distance from the emission window 102 to the object existing in the scanning region of the laser beam is calculated by the above-described procedure. Next, in the laser radar device 2 according to the present embodiment, the self-diagnosis is performed periodically to determine whether the light emitting function and the light receiving function of the laser beam are normal by the configuration described below and the self-diagnosis processing by the CPU 160. I am trying to do it.

【0050】まず、本実施形態のレーザレーダ装置2で
は、前述したように、レンズユニット10,反射ミラー
20,及びポリゴンミラー30からなる発光系の部品
が、当該装置2内部の右側の空間に配置され、また、受
光レンズ40及びフォトダイオード50からなる受光系
の部品が、当該装置2内部の左側の空間に配置されてい
る。
First, in the laser radar device 2 of the present embodiment, as described above, the light emitting system components including the lens unit 10, the reflection mirror 20, and the polygon mirror 30 are arranged in the space on the right inside the device 2. In addition, a light receiving system component including the light receiving lens 40 and the photodiode 50 is arranged in the space on the left side inside the device 2.

【0051】そして、上記発光系の部品が配置される右
側の空間(以下、発光側空間という)と、上記受光系の
部品が配置される左側の空間(以下、受光側空間とい
う)は、基本的には、図2に示す如く、インナケース1
10の一部として構成された仕切り壁116によって区
切られているが、その仕切り壁116の一部には、図1
及び図5に示すように、穴117が設けられている。
The space on the right side where the light emitting system components are arranged (hereinafter referred to as light emitting side space) and the space on the left side where the light receiving system components are arranged (hereinafter referred to as light receiving side space) are basically Specifically, as shown in FIG.
10 are separated by a partition wall 116 configured as a part of the partition wall 10.
As shown in FIG. 5, a hole 117 is provided.

【0052】そして更に、本レーザレーダ装置2では、
回転されるポリゴンミラー30の各反射面Hの向きが、
図5(B)に示すように、出射窓102からレーザ光を
出射するための向きではない特定の向きになった時に、
レーザダイオード12がレーザ光を発生すると、そのレ
ーザ光が、反射ミラー20及びポリゴンミラー30の反
射面Hで順次反射されて、仕切り壁116の穴117を
通り、更に、窓板130で反射して、フォトダイオード
50に到達するようになっている。
Further, in the laser radar device 2,
The direction of each reflecting surface H of the rotated polygon mirror 30 is
As shown in FIG. 5 (B), when the direction becomes a specific direction other than the direction for emitting the laser beam from the emission window 102,
When the laser diode 12 generates a laser beam, the laser beam is sequentially reflected by the reflection surfaces H of the reflection mirror 20 and the polygon mirror 30, passes through the hole 117 of the partition wall 116, and is further reflected by the window plate 130. , The photodiode 50.

【0053】つまり、本レーザレーダ装置2では、ポリ
ゴンミラー30の各反射面Hが上記特定の向きになった
時に、図5(B)の一点鎖線で示す如く、レーザダイオ
ード12からのレーザ光が窓板130の内側面で反射し
てフォトダイオード50に到達する、自己診断用光路が
形成されるようになっている。
That is, in the present laser radar device 2, when each reflection surface H of the polygon mirror 30 is oriented in the above-described specific direction, the laser beam from the laser diode 12 is emitted as shown by the dashed line in FIG. An optical path for self-diagnosis, which is reflected on the inner surface of the window plate 130 and reaches the photodiode 50, is formed.

【0054】そして、本レーザレーダ装置2において
は、CPU160が、前述した測距のための処理(ポリ
ゴンミラー30を一定速度で回転させたり、レーザダイ
オード12を発光駆動したりする処理)と並行して、図
6に示す自己診断処理を実行している。
In the laser radar apparatus 2, the CPU 160 executes the above-described processing for distance measurement (the processing for rotating the polygon mirror 30 at a constant speed and for driving the laser diode 12 to emit light). Thus, the self-diagnosis processing shown in FIG. 6 is executed.

【0055】即ち、CPU160が図6の自己診断処理
を開始すると、まずステップ(以下単に「S」と記す)
110にて、診断実施タイミングが到来するまで待つ。
尚、この診断実施タイミングは、ポリゴンミラー30の
各反射面Hの向きが前述した特定の向き(図5(B)の
自己診断用光路が形成される向き)になったタイミング
であり、回転位置センサ163から基準位置信号が出力
されたタイミングとポリゴンミラー30の回転速度とに
基づいて判断される。
That is, when the CPU 160 starts the self-diagnosis processing of FIG. 6, first, a step (hereinafter simply referred to as “S”) is performed.
At 110, it waits until the diagnosis execution timing comes.
The diagnosis execution timing is a timing at which the direction of each reflection surface H of the polygon mirror 30 is in the specific direction described above (the direction in which the self-diagnosis optical path of FIG. 5B is formed), and The determination is made based on the timing at which the reference position signal is output from the sensor 163 and the rotation speed of the polygon mirror 30.

【0056】そして、CPU160は、診断実施タイミ
ングが到来したと判断すると、S120に進み、発光回
路164を介してレーザダイオード12にレーザ光を1
回発生させる。そして更に、CPU160は、続くS1
30にて、上記S120でレーザダイオード12に発生
させたレーザ光(以下、テスト用レーザ光という)の反
射光であって、当該装置2内の上記自己診断用光路を経
てフォトダイオード50に到達する反射光を、フォトダ
イオード50が正常に受光したか否かを判定する。
When the CPU 160 determines that the diagnosis execution timing has come, it proceeds to S 120, in which the laser light is applied to the laser diode 12 via the light emitting circuit 164.
To generate times. Then, the CPU 160 further proceeds to S1
At 30, the reflected light of the laser light (hereinafter referred to as a test laser light) generated by the laser diode 12 at S120 reaches the photodiode 50 via the optical path for self-diagnosis in the device 2. It is determined whether or not the photodiode 50 has normally received the reflected light.

【0057】具体的に説明すると、このS130では、
信号処理IC168から測距不能データではない正常な
データが出力されたならば、フォトダイオード50及び
受光回路166からなる受光手段から、上記テスト用レ
ーザ光の反射光を受光したことを示すアクティブレベル
の受光信号SI(光ビームの反射光を受光したことを示
す信号に相当)が出力されたということであり、フォト
ダイオード50がテスト用レーザ光の反射光を正常に受
光したと判定する。逆に、信号処理IC168から測距
不能データが出力されたならば、フォトダイオード50
及び受光回路166からなる受光手段から、上記テスト
用レーザ光の反射光を受光したことを示すアクティブレ
ベルの受光信号SIが出力されなかったということであ
り、フォトダイオード50が上記テスト用レーザ光の反
射光を正常に受光しなかったと判定する。
More specifically, in S130,
If the signal processing IC 168 outputs normal data that is not the distance measurement impossible data, an active level indicating that the reflected light of the test laser light has been received from the light receiving means including the photodiode 50 and the light receiving circuit 166. This means that the light receiving signal SI (corresponding to the signal indicating that the reflected light of the light beam has been received) is output, and it is determined that the photodiode 50 has normally received the reflected light of the test laser light. Conversely, if the distance measurement impossible data is output from the signal processing IC 168, the photodiode 50
And the light receiving means including the light receiving circuit 166 did not output the active level light receiving signal SI indicating that the reflected light of the test laser light was received. It is determined that the reflected light has not been received normally.

【0058】そして、このS130にて、フォトダイオ
ード50がテスト用レーザ光の反射光を正常に受光した
と判定した場合には、S110に戻って、次回の診断実
施タイミングを待つ。これに対し、S130にて、フォ
トダイオード50がテスト用レーザ光の反射光を正常に
受光しなかったと判定した場合には、レーザダイオード
12及び発光回路164からなる発光手段と、フォトダ
イオード50及び受光回路166からなる受光手段と
の、少なくとも何れか一方が異常であると判断して、S
140に進む。そして、このS140にて、例えば異常
の発生を示すフラグをセットする、といった異常判定処
理を行い、その後、S110に戻って、次回の診断実施
タイミングを待つ。
If it is determined in step S130 that the photodiode 50 has normally received the reflected light of the test laser beam, the process returns to step S110 and waits for the next diagnosis execution timing. On the other hand, if it is determined in step S130 that the photodiode 50 has not received the reflected light of the test laser beam normally, the light emitting unit including the laser diode 12 and the light emitting circuit 164, the photodiode 50 and the light receiving unit It is determined that at least one of the light receiving means including the circuit 166 is abnormal, and S
Go to 140. Then, in S140, abnormality determination processing such as setting a flag indicating occurrence of abnormality is performed, and thereafter, the flow returns to S110 to wait for the next diagnosis execution timing.

【0059】つまり、レーザダイオード12及び発光回
路164からなる発光手段と、フォトダイオード50及
び受光回路166からなる受光手段とが、両方共に正常
であれば、ポリゴンミラー30の各反射面Hが上記特定
の向きとなった時に、レーザダイオード12にレーザ光
を発生させると、そのテスト用レーザ光は、当該装置2
内の自己診断用光路を経てフォトダイオード50に到達
し、受光回路166からアクティブレベルの受光信号S
Iが出力されることとなる。これに対して、レーザダイ
オード12,発光回路164,フォトダイオード50,
及び受光回路166の何れかが異常であれば、ポリゴン
ミラー30の各反射面Hが上記特定の向きとなった時
に、レーザダイオード12にレーザ光を発生させても、
受光回路166からはアクティブレベルの受光信号SI
が出力されない。
That is, if both the light emitting means including the laser diode 12 and the light emitting circuit 164 and the light receiving means including the photodiode 50 and the light receiving circuit 166 are normal, each reflection surface H of the polygon mirror 30 is identified as described above. When the laser beam is generated in the laser diode 12 when the direction of the laser beam is turned, the test laser beam is
The light arrives at the photodiode 50 via the self-diagnosis optical path in the inside, and the active-level light-receiving signal S from the light-receiving circuit 166.
I will be output. On the other hand, the laser diode 12, the light emitting circuit 164, the photodiode 50,
If any one of the light receiving circuit 166 and the light receiving circuit 166 is abnormal, even when the laser diode 12 emits laser light when each of the reflection surfaces H of the polygon mirror 30 is oriented in the specific direction,
The light receiving circuit SI receives an active level light receiving signal SI from the light receiving circuit 166.
Is not output.

【0060】そこで、この自己診断処理では、ポリゴン
ミラー30の各反射面Hが上記特定の向きとなった時
に、レーザダイオード12にレーザ光を発生させ、受光
回路166からアクティブレベルの受光信号SIが出力
されない場合には、レーザダイオード12及び発光回路
164からなる発光手段と、フォトダイオード50及び
受光回路166からなる受光手段との、何れかが異常で
あると判断するようにしている。
Therefore, in this self-diagnosis processing, when each of the reflecting surfaces H of the polygon mirror 30 is oriented in the above-described specific direction, a laser beam is generated in the laser diode 12, and the active level light receiving signal SI is output from the light receiving circuit 166. If no light is output, it is determined that one of the light emitting means including the laser diode 12 and the light emitting circuit 164 and the light receiving means including the photodiode 50 and the light receiving circuit 166 is abnormal.

【0061】尚、本実施形態のレーザレーダ装置2で
は、フロントケース100が筐体に相当し、フロントケ
ース100の前面に設けられた出射窓102と入射窓1
04が、窓部に相当している。そして、CPU160に
よって実行される図6の自己診断処理が、自己診断手段
に相当している。
In the laser radar device 2 of the present embodiment, the front case 100 corresponds to a housing, and the exit window 102 and the entrance window 1 provided on the front surface of the front case 100 are provided.
04 corresponds to the window. The self-diagnosis processing of FIG. 6 executed by the CPU 160 corresponds to a self-diagnosis unit.

【0062】以上のような本実施形態のレーザレーダ装
置2によれば、前述した従来装置200のような発光モ
ニタ用の受光素子209及び受光モニタ用の発光素子2
10を設けなくても、外部へ出射するレーザ光を発生す
るためのレーザダイオード12及び発光回路164の動
作状態と、外部へ出射したレーザ光の反射光を受けて電
気信号に変換するためのフォトダイオード50及び受光
回路166の動作状態とを、同時に自己診断することが
でき、その結果、小型化及び低コスト化を実現すること
ができる。
According to the laser radar device 2 of the present embodiment as described above, the light-emitting monitor light-receiving element 209 and the light-receiving monitor light-emitting element 2 as in the above-described conventional device 200 are used.
Even if the laser light source 10 is not provided, the operation state of the laser diode 12 and the light emitting circuit 164 for generating the laser light emitted to the outside and the photo for receiving the reflected light of the laser light emitted to the outside and converting it into an electric signal The self-diagnosis of the operating states of the diode 50 and the light receiving circuit 166 can be performed at the same time, and as a result, downsizing and cost reduction can be realized.

【0063】しかも、本実施形態のレーザレーダ装置2
では、従来装置200のように出射光路からの漏れ光を
検出するのではなく、自己診断時には、レーザダイオー
ド12で発生されるレーザ光が、フロントケース100
内の自己診断用光路を経て、ほぼ直接的にフォトダイオ
ード50へ到達するため、レーザ光の発光動作が正常で
あるか否かの判定精度(即ち、発光/非発光の判定精
度)を上げることができる。
Moreover, the laser radar device 2 of the present embodiment
Instead of detecting the leaked light from the emission optical path as in the conventional device 200, the laser light generated by the laser diode 12 is used for the self-diagnosis during the self-diagnosis.
Since the laser beam reaches the photodiode 50 almost directly via the optical path for self-diagnosis, the accuracy of determining whether or not the emission operation of the laser beam is normal (ie, the determination accuracy of emission / non-emission) is increased. Can be.

【0064】また、本実施形態のレーザレーダ装置2で
は、フロントケース100の前部内側において、出射窓
102及び入射窓104の両方に亘り連続して設けられ
ている光透過性の窓板130を、自己診断用光路の一部
として用いているため、発光及び受光の自己診断時にポ
リゴンミラー30の反射面Hで反射されたレーザ光をフ
ロントケース100内でフォトダイオード50へと到達
させるための反射部材を別途設ける必要がない。よっ
て、小型化及び低コスト化の面で、より有利である。
In the laser radar device 2 of the present embodiment, the light-transmitting window plate 130 provided continuously over both the exit window 102 and the entrance window 104 is provided inside the front part of the front case 100. Since the laser light is used as a part of the optical path for self-diagnosis, the laser light reflected by the reflection surface H of the polygon mirror 30 reaches the photodiode 50 in the front case 100 during the self-diagnosis of light emission and light reception. There is no need to separately provide members. Therefore, it is more advantageous in terms of size reduction and cost reduction.

【0065】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまで
もない。例えば、上記実施形態のレーザレーダ装置2で
は、ポリゴンミラー30の各反射面Hが上記特定の向き
になる毎に、発光及び受光の自己診断を行うようにした
が、発光及び受光の自己診断は、例えば、ポリゴンミラ
ー30の何れか1つの反射面Hが上記特定の向きになる
毎に行うようにしても良い。そして、この場合には、ポ
リゴンミラー30が1回転する毎に自己診断が1回行わ
れることとなる。
Although the embodiment of the present invention has been described above, it goes without saying that the present invention can take various forms. For example, in the laser radar device 2 of the above embodiment, the self-diagnosis of light emission and light reception is performed every time each reflection surface H of the polygon mirror 30 is in the specific direction. For example, the measurement may be performed every time one of the reflection surfaces H of the polygon mirror 30 is oriented in the specific direction. In this case, the self-diagnosis is performed once each time the polygon mirror 30 makes one rotation.

【0066】また、上記実施形態のレーザレーダ装置2
は、光走査手段として、一定方向に回転されるポリゴン
ミラー30を備えたものであったが、本発明は、例え
ば、光走査手段として、1つの反射面だけを持つ単一の
走査用ミラーを備えると共に、その走査用ミラーを、い
わゆる首振り走査用に往復回動させるような反射測定装
置に対しても、同様に適用することができる。
The laser radar device 2 of the above embodiment
Was provided with a polygon mirror 30 rotated in a fixed direction as an optical scanning unit. However, the present invention provides, for example, a single scanning mirror having only one reflection surface as an optical scanning unit. In addition, the present invention can be similarly applied to a reflection measuring device in which the scanning mirror is reciprocated for so-called swing scanning.

【0067】また更に、本発明は、車載用に限らず、他
の用途のレーザレーダ装置といった反射測定装置に対し
ても、全く同様に適用することができる。
Further, the present invention can be applied not only to a vehicle-mounted device but also to a reflection measuring device such as a laser radar device for other uses.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施形態の走査型レーザレーダ装置の構成を
示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a scanning laser radar device according to an embodiment.

【図2】 実施形態の走査型レーザレーダ装置の構成を
上方から示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the scanning laser radar device according to the embodiment from above.

【図3】 実施形態の走査型レーザレーダ装置の構成を
右方から示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the scanning laser radar device according to the embodiment from the right.

【図4】 実施形態の走査型レーザレーダ装置における
電気的な構成を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an electrical configuration of the scanning laser radar device according to the embodiment.

【図5】 実施形態の走査型レーザレーダ装置の作用を
表す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation of the scanning laser radar device according to the embodiment.

【図6】 実施形態の走査型レーザレーダ装置における
CPUが実行する自己診断処理を表すフローチャートで
ある。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a self-diagnosis process executed by a CPU in the scanning laser radar device according to the embodiment.

【図7】 従来の反射測定装置の構成を表す構成図であ
る。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a configuration of a conventional reflection measurement device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…レーザレーダ装置(反射測定装置)、12…レーザ
ダイオード、20…反射ミラー、30…ポリゴンミラ
ー、H…反射面、32…ポリゴンスキャナモータ、40
…受光レンズ、50…フォトダイオード、100…フロ
ントケース、102…出射窓、104…入射窓、110
…インナケース、116…仕切り壁、117…穴(自己
診断用経路を形成する穴)、120…リアケース、13
0…窓板、160…CPU(マイクロコンピュータ)、
162…モータ駆動回路、163…回転位置センサ、1
64…発光回路、166…受光回路、168…信号処理
IC
2 laser radar device (reflection measuring device), 12 laser diode, 20 reflection mirror, 30 polygon mirror, H reflection surface, 32 polygon scanner motor, 40
.., Light receiving lens, 50, photodiode, 100, front case, 102, exit window, 104, entrance window, 110
... inner case, 116 ... partition wall, 117 ... hole (hole forming self-diagnosis path), 120 ... rear case, 13
0: window plate, 160: CPU (microcomputer),
162: motor drive circuit, 163: rotational position sensor, 1
64 light emitting circuit, 166 light receiving circuit, 168 signal processing IC

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 照井 武和 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 2F065 AA06 CC11 DD02 DD08 FF12 GG04 GG12 JJ01 JJ18 LL00 LL12 LL15 LL61 MM16 UU05 UU06 UU07 2F112 AD01 BA10 BA15 CA05 DA15 DA32 DA40 FA45 GA10 5J084 AA02 AA05 AB01 AC02 AD01 BA03 BA36 BA49 BB04 BB26 CA03 CA14 CA15 CA76 DA07 EA16 EA20 EA40  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takeka Terui 1-1-1 Showa-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in DENSO Corporation (Reference) 2F065 AA06 CC11 DD02 DD08 FF12 GG04 GG12 JJ01 JJ18 LL00 LL12 LL15 LL61 MM16 UU05 UU06 UU07 2F112 AD01 BA10 BA15 CA05 DA15 DA32 DA40 FA45 GA10 5J084 AA02 AA05 AB01 AC02 AD01 BA03 BA36 BA49 BB04 BB26 CA03 CA14 CA15 CA76 DA07 EA16 EA20 EA40

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 前面に窓部が設けられた筐体の内部に、 光ビームを発生する発光手段と、 該発光手段で発生された光ビームを反射する反射面を有
すると共に、該反射面の前記窓部に対する向きが規則的
に変えられることにより、前記発光手段からの光ビーム
を走査して前記窓部から前記筐体外部へ出射する光走査
手段と、 前記窓部から出射された光ビームの反射光を受光する受
光手段と、 を備え、前記発光手段及び前記光走査手段により光ビー
ムを前記窓部から前記筐体外部へ走査して出射し、該出
射した光ビームの反射光を前記受光手段が受光すること
により、前記光ビームの出射方向に存在する物体に関す
る情報を検出する反射測定装置において、 前記筐体内には、前記光走査手段の反射面の向きが、前
記発光手段からの光ビームを走査するべく規則的に変え
られる際において、前記筐体外部に光ビームを出射する
ための向きではない特定の向きになった時に、前記発光
手段が光ビームを発生すると、その光ビームが前記光走
査手段の反射面で反射されてから当該筐体内の所定箇所
で反射して前記受光手段へと到達する自己診断用光路が
存在し、 更に、前記光走査手段の反射面が前記特定の向きとなっ
た時に、前記発光手段に光ビームを発生させて、その光
ビームの反射光を受光したことを示す信号が前記受光手
段から出力されたか否かを監視することにより、前記発
光手段及び前記受光手段の動作状態を診断する自己診断
手段を備えていること、 を特徴とする反射測定装置。
A light-emitting means for generating a light beam; and a reflecting surface for reflecting the light beam generated by the light-emitting means, inside the housing having a window provided on a front surface thereof. An optical scanning unit that scans a light beam from the light emitting unit and emits the light beam from the window unit to the outside of the housing by regularly changing an orientation with respect to the window unit; and a light beam emitted from the window unit. Light-receiving means for receiving reflected light of the light-emitting means and the light scanning means for scanning and emitting a light beam from the window to the outside of the housing, and reflecting the reflected light of the emitted light beam. In a reflection measurement device that receives information from a light receiving unit and detects information about an object present in an emission direction of the light beam, a direction of a reflection surface of the light scanning unit is set in the housing. Running light beam When the light emitting means generates a light beam when the light beam is emitted in a specific direction other than the direction for emitting the light beam to the outside of the housing when the light beam is emitted, the light beam is scanned by the light beam. There is an optical path for self-diagnosis that is reflected by a reflection surface of the means and then reflected at a predetermined position in the housing and reaches the light receiving means. Further, the reflection surface of the light scanning means has the specific orientation. A light beam is generated in the light emitting means, and by monitoring whether or not a signal indicating that the reflected light of the light beam is received is output from the light receiving means, the light emitting means and the light receiving means are monitored. A self-diagnosis means for diagnosing an operation state of the reflection measuring device.
【請求項2】 請求項1に記載の反射測定装置におい
て、 前記筐体の窓部は、光ビームを出射するための出射窓
と、該出射窓から出射された光ビームの反射光が入射さ
れて、その反射光を前記受光手段が受光するための入射
窓とからなると共に、 前記筐体の内側において、前記出射窓と前記入射窓に
は、光を透過可能な連続した窓板が設けられており、 前記特定の向きは、前記発光手段で発生されて前記光走
査手段の反射面で反射された光ビームが、前記窓板で反
射して前記受光手段へと到達する向きであること、 を特徴とする反射測定装置。
2. The reflection measurement apparatus according to claim 1, wherein the window of the housing receives an emission window for emitting a light beam, and receives reflected light of the light beam emitted from the emission window. And an incident window for the reflected light to be received by the light receiving means, and inside the housing, the exit window and the incident window are provided with a continuous window plate capable of transmitting light. The specific direction is a direction in which the light beam generated by the light emitting unit and reflected by the reflection surface of the light scanning unit is reflected by the window plate and reaches the light receiving unit. A reflection measuring device.
JP2000215980A 2000-07-17 2000-07-17 Reflection measuring device Pending JP2002031685A (en)

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