JP3351374B2 - Laser distance measuring device - Google Patents

Laser distance measuring device

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JP3351374B2
JP3351374B2 JP00869999A JP869999A JP3351374B2 JP 3351374 B2 JP3351374 B2 JP 3351374B2 JP 00869999 A JP00869999 A JP 00869999A JP 869999 A JP869999 A JP 869999A JP 3351374 B2 JP3351374 B2 JP 3351374B2
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laser
laser light
reflected
light
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恭彦 飯島
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Nissan Motor Co Ltd
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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、レーザ光源から発
したレーザ光を対象物に向けてスキャニングしてその反
射レーザ光をとらえることにより対象物までの距離を測
定するレーザ式測距装置に関し、さらに詳しくは、同心
円弧状の三つ以上の複数のスキャニングラインに沿って
ほぼ同時にスキャニングするようにしたレーザ式測距装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser type distance measuring apparatus for measuring a distance to an object by scanning a laser beam emitted from a laser light source toward the object and capturing the reflected laser light. More specifically, the present invention relates to a laser type distance measuring device that scans at substantially the same time along three or more concentric scanning lines.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザスキャニング方式の測距装置とし
ては、二次元ラスタ走査方式のものが広く使用されてい
る。
2. Description of the Related Art As a laser scanning type distance measuring device, a two-dimensional raster scanning type is widely used.

【0003】この従来の測距装置では、レーザダイオー
ド等のレーザ光源から発せられたレーザ光を反射させる
回転式のポリゴンミラーと、このポリゴンミラーからの
反射光を再度反射させつつこれを対象物に向けてスキャ
ニングする同じく回転式のラスタミラーと、対象物から
の反射レーザ光をポリゴンミラーおよびラスタミラーか
らの反射光としてとらえてこれを光電変換するセンサと
を備えていて、前記二つのミラーの回転中心が互いに9
0度位相がずれた関係にあることにより、実質的に投射
レーザ光を二次元方向にスキャニングしつつ、対象物ま
での距離を測定するようになっている。
In this conventional distance measuring device, a rotary polygon mirror for reflecting a laser beam emitted from a laser light source such as a laser diode, and the reflected light from the polygon mirror is reflected to an object while being reflected again. A rotating raster mirror that scans toward the target, and a sensor that captures the reflected laser light from the object as reflected light from the polygon mirror and the raster mirror and photoelectrically converts the reflected light, and rotates the two mirrors. The centers are 9
Because of the phase shift of 0 degree, the distance to the target is measured while the projected laser light is substantially scanned in the two-dimensional direction.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレ
ーザ式測距装置では、ミラーごとに独立したモータ等の
回転駆動機構が必要であるため、構造が複雑で、その小
型軽量化に限界があるほか、二次元方向にスキャニング
する方式であるが故にデータ量が多く、その処理に高性
能のコンピュータを必要とするためにコストアップが余
儀なくされる。
The conventional laser type distance measuring apparatus as described above requires a rotation drive mechanism such as an independent motor for each mirror, so that the structure is complicated and the reduction in size and weight is limited. In addition, since the scanning method is a two-dimensional scanning method, the amount of data is large, and a high-performance computer is required for the processing, which increases the cost.

【0005】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、装置全体のより一層の小型化と軽量化とを
図りつつ、高性能コンピュータに依存せずに所期の目的
を達成できるようにしたレーザ式測距装置を提供しよう
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and achieves the intended purpose without depending on a high-performance computer while further reducing the size and weight of the entire apparatus. It is an object of the present invention to provide a laser distance measuring device that can be used.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、レーザ光源と、複数の錐面がそれぞれに異なった角
度に設定されていて、前記レーザ光源から照射されたレ
ーザ光を各錐面で反射させて対象物に向けて投射する一
方、前記対象物からの反射レーザ光を同じく各錐面でと
らえる多角錐ミラーと、前記多角錐ミラーをその軸心を
回転中心として回転駆動させて該多角錐ミラーの各錐面
で反射する投射レーザ光をその多角錐ミラーの回転方向
にスキャニングするミラー駆動手段と、前記多角錐ミラ
ーの各錐面と対向するように配置され、その錐面で反射
する反射レーザ光を集光する集光手段と、前記集光手段
で集光されたレーザ光を受けてこれを光電変換する受光
センサとを備えていることを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention, a laser light source and a plurality of conical surfaces are respectively set at different angles, and the laser light emitted from the laser light source is supplied to each of the conical surfaces. A polygonal pyramid mirror that reflects the laser light from the surface and projects toward the object, and also captures the reflected laser light from the object on each conical surface, and the polygonal pyramid mirror is rotationally driven with its axis as the center of rotation. Mirror driving means for scanning the projection laser light reflected on each conical surface of the polygonal pyramid mirror in the rotational direction of the polygonal pyramid mirror, and disposed so as to face each conical surface of the polygonal pyramid mirror; It is characterized by comprising a condensing means for condensing the reflected laser light to be reflected, and a light receiving sensor for receiving the laser light condensed by the condensing means and photoelectrically converting the laser light.

【0007】上記の多角錐ミラーとしては、スキャニン
グすべきスキャニングラインの数によって決定され、例
えば三角錐形状のものや四角錐形状のもの、もしくはそ
れ以上の多角錐形状のものを必要に応じて用いる。
The above-mentioned polygonal pyramid mirror is determined by the number of scanning lines to be scanned. For example, a triangular pyramid shape, a quadrangular pyramid shape, or a polygonal pyramid shape larger than that is used as necessary. .

【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明における集光手段は、多角錐ミラーの各錐面と対
向するように配置された放物面形状の集光ミラーと、こ
の集光ミラーで集光されたレーザ光を受光センサの受光
面に向けて反射させる折り返しミラーとから構成されて
いて、前記折り返しミラーの焦点を受光センサの受光面
に合致させたものであることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the condensing means comprises a parabolic converging mirror disposed so as to face each conical surface of the polygonal pyramid mirror; A turning mirror for reflecting the laser light condensed by the condensing mirror toward the light receiving surface of the light receiving sensor, wherein the focal point of the turning mirror matches the light receiving surface of the light receiving sensor. It is characterized by.

【0009】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
または2に記載の発明における要素に加えて、多角錐ミ
ラーに形成されていて該多角錐ミラーの一回転につき一
回だけレーザ光源からのレーザ光を瞬間的に通過させる
レーザ光通過孔と、このレーザ光通過孔を通過したレー
ザ光をとらえて受光センサの受光面に誘導する所定長さ
の校正用の光ファイバとを備えていることを特徴として
いる。
[0009] The invention described in claim 3 is the first invention.
Or a laser light passage hole formed in the polygonal pyramid mirror and passing the laser light from the laser light source only once per rotation of the polygonal pyramid mirror, A calibration optical fiber having a predetermined length for capturing the laser light passing through the laser light passage hole and guiding the laser light to the light receiving surface of the light receiving sensor is provided.

【0010】したがって、請求項1に記載の発明では、
レーザ光源から発せられたレーザ光は、回転駆動される
多角錐ミラー、例えば三角錐ミラーのそれぞれの錐面で
反射して対象物に向けて投射される。そして、三角錐ミ
ラーの各錐面が互いに異なる角度に設定されているため
に、各錐面からの反射レーザ光はそれぞれに異なった方
向を指向し、結果として三角錐ミラーが一回転すること
によって、対象物が同心円弧状の三つのスキャニングラ
インに沿ってスキャニングされる。
Therefore, according to the first aspect of the present invention,
The laser light emitted from the laser light source is reflected on each of the conical surfaces of a polygonal pyramid mirror that is rotationally driven, for example, a triangular pyramid mirror, and is projected toward an object. And, since the respective cone surfaces of the triangular pyramid mirror are set at different angles from each other, the reflected laser light from each cone surface is directed in a different direction, and as a result, the triangular pyramid mirror makes one rotation. The object is scanned along three concentric scanning lines.

【0011】一方、対象物で反射したレーザ光は、三角
錐ミラーの該当する錐面でそれぞれ反射した上で集光手
段で集光され、最終的に受光センサの受光面に投射され
て光電変換され、レーザ光を最初に投射してから受光セ
ンサが反射レーザ光を受光するまでに要した時間の関数
として対象物までの距離が各スキャニングラインごとに
計測される。
On the other hand, the laser light reflected by the object is reflected by the corresponding conical surface of the triangular pyramid mirror, then condensed by the condensing means, and finally projected on the light receiving surface of the light receiving sensor and photoelectrically converted. Then, the distance to the object is measured for each scanning line as a function of the time required from when the laser light is first projected to when the light receiving sensor receives the reflected laser light.

【0012】そして、請求項2に記載の発明では、集光
手段を形成している放物面形状の集光ミラーの焦点を直
接的に受光センサの受光面に合致させることなく、集光
ミラーで集光されたレーザ光を折り返しミラーで一旦折
り返してその折り返しミラーの焦点を受光センサの受光
面に合致させているため、光学距離が短縮化されて装置
全体の小型化に貢献できることになる。
According to the second aspect of the present invention, the focus of the parabolic converging mirror forming the condensing means does not directly coincide with the light receiving surface of the light receiving sensor. Since the laser light condensed by the method is once turned by the turning mirror and the focal point of the turning mirror is made to coincide with the light receiving surface of the light receiving sensor, the optical distance is shortened, which can contribute to the miniaturization of the entire apparatus.

【0013】請求項3に記載の発明では、多角錐ミラー
の一回転につき一回だけレーザ光源からのレーザ光が瞬
間的に多角錐ミラーのレーザ光通過孔を通過し、このレ
ーザ光通過孔を通過したレーザ光が、所定長さの校正用
の光ファイバにとらえられた上で受光センサに誘導され
て光電変換される。したがって、光路となる校正用の光
ファイバの長さが既知であれば、この光ファイバ通過時
の測距データを基準として通常の測距データを補正する
ことにより、測距環境下での温度変化等に基く測距誤差
が排除されて計測精度が高められる。
According to the third aspect of the present invention, the laser light from the laser light source momentarily passes through the laser light passage hole of the polygonal pyramid mirror only once per rotation of the polygonal pyramid mirror, and the laser light passage hole passes through the laser light passage hole. The laser light that has passed through is caught by a calibration optical fiber having a predetermined length, and then guided to a light receiving sensor to be photoelectrically converted. Therefore, if the length of the optical fiber for calibration, which is the optical path, is known, the normal distance measurement data is corrected based on the distance measurement data when passing through the optical fiber, so that the temperature change in the distance measurement environment can be obtained. The distance measurement error based on, for example, is eliminated, and the measurement accuracy is improved.

【0014】[0014]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、多角錐
ミラーを主要素として同心円弧状の三つ以上の複数のス
キャニングラインに沿ってスキャニングする方式とした
ため、必要とする回転駆動系は多角錐ミラーを回転させ
るための一軸だけとなり、装置全体の小型軽量化が図れ
ると同時に、振動や衝撃に強い構造を実現できるほか、
従来のいわゆる二次元ラスタ走査方式に比べて処理デー
タ量が著しく少なくて済むため、高性能コンピュータに
頼らずに最低限必要な距離データを得ることができ、こ
れによってもまた装置全体の簡素化が図れる効果があ
る。
According to the first aspect of the present invention, the scanning is performed along three or more concentric scanning lines using a polygonal pyramid mirror as a main element. Only one axis is required to rotate the polygonal pyramid mirror, which makes it possible to reduce the size and weight of the entire device, and at the same time realizes a structure that is resistant to vibration and shock.
Since the processing data amount is significantly smaller than that of the conventional so-called two-dimensional raster scanning method, the minimum necessary distance data can be obtained without relying on a high-performance computer, which also simplifies the entire apparatus. There is an effect that can be achieved.

【0015】また、請求項2に記載の発明によれば、集
光手段を、放物面形状の集光ミラーと折り返しミラーと
で構成して、集光ミラーの焦点を直接受光センサに合致
させることなく、集光ミラーからの反射レーザ光を受け
る折り返しミラーの焦点を受光センサに合致させるよう
にしたので、光学距離の短縮化により一段と装置全体の
小型化に寄与できる利点がある。
According to the second aspect of the present invention, the condensing means is constituted by a parabolic converging mirror and a return mirror, and the focal point of the converging mirror is directly matched with the light receiving sensor. Instead, the focal point of the return mirror receiving the reflected laser light from the condenser mirror is made to coincide with the light receiving sensor. Therefore, there is an advantage that the shortening of the optical distance can further contribute to downsizing of the entire apparatus.

【0016】また、請求項3に記載の発明によれば、校
正用の光ファイバを備えていることにより、この光ファ
イバ通過時のデータを使って測距データの校正処理を行
えば、温度変化等による測距誤差を排除することがで
き、測距精度の向上が図れる効果がある。
According to the third aspect of the present invention, since the calibration optical fiber is provided, if the calibration processing of the distance measurement data is performed using the data at the time of passing through the optical fiber, the temperature change can be prevented. The distance measurement error due to the above-mentioned factors can be eliminated, and there is an effect that the distance measurement accuracy can be improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1,2は本発明に係るレーザ式
測距装置の好ましい実施の形態を示す図で、特に図1は
その垂直断面図を、図2は平面説明図をそれぞれ示して
いる。そして、本実施の形態に係るレーザ式測距装置1
は、例えば図3の(A),(B)に示すような無人走行
車システムの障害物回避用の距離センサとして使用され
る。すなわち、本実施の形態におけるレーザ式測距装置
1は、図3に示す車両搭載状態において、水平方向にお
よそ120°の範囲であって、かつ俯角θ1,θ2,θ
3のもとで車両2の前方の同心円弧状の三つのスキャニ
ングラインS1,S2,S3に沿ってそれぞれスキャニ
ングするように設定されている。なお、車両2に対する
測距装置1の取付高さHは例えば1〜2メートル程度に
設定されているとともに、車両2からスキャニングライ
ンS1までの距離は例えば5メートル程度に、スキャニ
ングラインS2までの距離は10メートル程度に、スキ
ャニングラインS3までの距離は20メートル程度にそ
れぞれ設定されている。
1 and 2 show a preferred embodiment of a laser type distance measuring apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a vertical sectional view, and FIG. 2 is a plan view. ing. Then, the laser type distance measuring apparatus 1 according to the present embodiment
Is used as a distance sensor for avoiding obstacles in an unmanned traveling vehicle system as shown in FIGS. 3A and 3B, for example. That is, the laser-type distance measuring apparatus 1 according to the present embodiment has a horizontal range of about 120 ° and a depression angle θ1, θ2, θ
3, scanning is performed along three concentric scanning lines S 1, S 2, and S 3 in front of the vehicle 2. The mounting height H of the distance measuring device 1 with respect to the vehicle 2 is set to, for example, about 1 to 2 meters, the distance from the vehicle 2 to the scanning line S1 is, for example, about 5 meters, and the distance to the scanning line S2. Is set to about 10 meters, and the distance to the scanning line S3 is set to about 20 meters.

【0018】図1,2に示すように、このレーザ式測距
装置1は、透明なガラスウインドウ部3(図2の角度G
の範囲)を有する円筒状のケース4を母体として形成さ
れていて、ケース4は、図3に示す無人走行車たる車両
2に立設された支柱5の上端に固定支持されている。そ
して、このケース4の底壁部内側に、レーザ光源である
コリメータ付きのレーザダイオード(半導体レーザ)
6、受光センサとしてのフォトダイオード7とその信号
処理用のアンプ8のほか、それらレーザダイオード6や
フォトダイオード7の上側に位置するようにして鏡面が
放物面形状をなす扇形状の集光ミラー9がそれぞれ固定
されている一方、ケース4の上壁部内側には上記集光ミ
ラー9と対向するように三角錐ミラー10とその駆動手
段である偏平状のモータ11とがそれぞれ配置されてい
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, this laser type distance measuring apparatus 1 has a transparent glass window 3 (angle G in FIG. 2).
Is formed as a mother body, and the case 4 is fixedly supported on the upper end of a column 5 erected on the vehicle 2 as an unmanned vehicle shown in FIG. A laser diode (semiconductor laser) with a collimator, which is a laser light source, is provided inside the bottom wall of the case 4.
6. In addition to a photodiode 7 as a light receiving sensor and an amplifier 8 for signal processing thereof, a fan-shaped condensing mirror having a parabolic mirror surface located above the laser diode 6 and the photodiode 7 9 are fixed, while a triangular pyramid mirror 10 and a flat motor 11 as a driving means thereof are arranged inside the upper wall portion of the case 4 so as to face the condensing mirror 9. .

【0019】前記集光ミラー9のうちレーザダイオード
6からの投光部に相当する位置およびフォトダイオード
7の受光部に相当する位置には、それぞれに投射レーザ
光や受光レーザ光との干渉を回避するために透孔12,
13が形成されていて、レーザダイオード6からは後述
する三角錐ミラー10に向けてレーザ光L1が平行光と
して投射されるとともに、フォトダイオード7には同じ
く後述する折り返しミラー14からの反射レーザ光L5
が集光されるようになっている。
At the position corresponding to the light projecting portion from the laser diode 6 and the position corresponding to the light receiving portion of the photodiode 7 in the condenser mirror 9, interference with the projected laser light and the received laser light is avoided, respectively. Through holes 12,
A laser beam L1 is projected from a laser diode 6 toward a triangular pyramid mirror 10 described later as parallel light, and a reflected laser beam L5 from a folding mirror 14 also described later is applied to the photodiode 7.
Is condensed.

【0020】上記の三角錐ミラー10は、その基部が偏
平円筒状に形成されてはいるもの、裁頭三角錐形状を形
成している120°ごとの三つの平面状の錐面(鏡面)
10a,10b,10cはそれぞれに異なった角度に設
定されていて、それら三つの錐面10a,10b,10
cによって形成されるところの三角錐の頂部には前記集
光ミラー9とともに集光手段を形成している折り返しミ
ラー14が固定されているとともに、この三角錐ミラー
10はその軸心を回転中心としてモータ11により回転
駆動されるようになっている。そして、各錐面10a,
10b,10cの角度は、レーザダイオード6からのレ
ーザ光L1の照射を受けてそれら各錐面10a,10
b,10cの反射レーザ光L2が図3に示す俯角θ1,
θ2,θ3となるように設定されている。
Although the base of the triangular pyramid mirror 10 is formed in a flat cylindrical shape, three flat pyramids (mirror surfaces) at every 120 ° forming a truncated triangular pyramid shape.
10a, 10b and 10c are respectively set at different angles, and the three conical surfaces 10a, 10b and 10c are set at different angles.
At the top of the triangular pyramid formed by c, a folding mirror 14 which forms a condensing means together with the converging mirror 9 is fixed, and the triangular pyramid mirror 10 has its axis as a rotation center. The motor 11 is driven to rotate. And each conical surface 10a,
The angles of 10b and 10c are adjusted by the irradiation of the laser beam L1 from the laser diode 6 with respect to each of the conical surfaces 10a and 10c.
The reflected laser light L2 of b, 10c is depressed angle θ1, shown in FIG.
θ2 and θ3 are set.

【0021】すなわち、図4,5に示すように、図3に
示すスキャニングラインS1をスキャニングするための
錐面を10aとし、スキャニングラインS2をスキャニ
ングするための錐面を10bとし、さらにスキャニング
ラインS3をスキャニングするための錐面を10cとす
ると、例えば錐面10aの角度θaはその錐面10aに
対する垂線Mと鉛直線Nとのなす角度θa′と等しく、
結果としてその角度θa′は図3に示す角度θ1と一致
していてθa=θa′=θ1となっている。以上のこと
は、残りの各錐面10b,10cの角度θb,θcにつ
いても同様である(ただし、θa<θb<θcであ
る)。
That is, as shown in FIGS. 4 and 5, the conical surface for scanning the scanning line S1 shown in FIG. 3 is 10a, the conical surface for scanning the scanning line S2 is 10b, and the scanning line S3 Is assumed to be 10c, for example, the angle θa of the conical surface 10a is equal to the angle θa ′ formed between the perpendicular M and the vertical line N with respect to the conical surface 10a,
As a result, the angle θa ′ coincides with the angle θ1 shown in FIG. 3, and θa = θa ′ = θ1. The same applies to the angles θb and θc of the remaining conical surfaces 10b and 10c (provided that θa <θb <θc).

【0022】したがって、後述するように、レーザダイ
オード6からレーザ光L1が照射されている状態で三角
錐ミラー10が一回転すれば、その間に図3に示した三
つのスキャニングラインS1〜S3に沿ってスキャニン
グされるようになっている。
Therefore, as will be described later, if the triangular pyramid mirror 10 makes one rotation while the laser beam 6 is being emitted from the laser diode 6, it follows along the three scanning lines S1 to S3 shown in FIG. Scanning.

【0023】前記折り返しミラー14は、集光ミラー9
からの反射光L4をとらえてこれをフォトダイオード7
に集光させるためのもので、その焦点をフォトダイオー
ド7の受光面に合致させてある。
The folding mirror 14 is provided with a focusing mirror 9.
From the reflected light L4 from the photodiode 7
The focal point is made to coincide with the light receiving surface of the photodiode 7.

【0024】上記三角錐ミラー10の一部には単一のレ
ーザ光通過孔15が形成されているとともに、そのレー
ザ光通過孔15の背面側には三角プリズム16を臨ませ
てあり、三角錐ミラー10が一回転する間にレーザダイ
オード6から発せられたレーザ光L1が瞬間的にそのレ
ーザ光通過孔15を通って三角錐ミラー10の背面側に
抜けるようになっている。また、上記三角プリズム16
には所定長さの校正用の光ファイバ17の一端が接続さ
れており、この光ファイバ17の他端はフォトダイオー
ド7の受光面側に臨ませてある。
A single laser beam passage hole 15 is formed in a part of the triangular pyramid mirror 10, and a triangular prism 16 faces the back side of the laser beam passage hole 15. The laser light L1 emitted from the laser diode 6 during one rotation of the mirror 10 instantaneously passes through the laser light passage hole 15 to the back side of the triangular pyramid mirror 10. The triangular prism 16
Is connected to one end of an optical fiber 17 for calibration having a predetermined length, and the other end of the optical fiber 17 faces the light receiving surface side of the photodiode 7.

【0025】したがって、三角錐ミラー10が一回転す
る間にレーザダイオード6から発せられたレーザ光L1
が一回だけ瞬間的に三角プリズム16によってとらえら
れ、この三角プリズム16によってとらえられたレーザ
光L1は光ファイバ17を通してフォトダイオード7に
誘導されるようになっている。そして、この光ファイバ
17通過時の測距データは図示外のデータ処理回路によ
って管理され、光ファイバ17そのものの長さが既知で
あることを利用して、後述するように通常測距時の測距
データの校正データとして使用される。
Therefore, the laser beam L1 emitted from the laser diode 6 while the triangular pyramid mirror 10 makes one rotation.
Is instantaneously captured only once by the triangular prism 16, and the laser light L 1 captured by the triangular prism 16 is guided to the photodiode 7 through the optical fiber 17. The distance measurement data when passing through the optical fiber 17 is managed by a data processing circuit (not shown), and by utilizing the fact that the length of the optical fiber 17 itself is known, the distance measurement data during normal distance measurement will be described later. Used as calibration data for distance data.

【0026】なお、図中の18はモータ11の駆動回
路、19はレーザダイオード6の駆動回路である。
In the drawing, reference numeral 18 denotes a drive circuit for the motor 11, and 19 denotes a drive circuit for the laser diode 6.

【0027】したがって、以上のように構成されたレー
ザ式測距装置1によれば、図示外の目標対象物までの距
離を測定する場合、三角錐ミラー10がモータ11によ
って連続回転駆動されていることから、レーザダイオー
ド6から平行に発せられた照射レーザ光L1は三角錐ミ
ラー10の各錐面10a〜10cで所定の時間差をもっ
て順次反射して対象物に向けて投射される。
Therefore, according to the laser distance measuring apparatus 1 configured as described above, when measuring the distance to the target object (not shown), the triangular pyramid mirror 10 is continuously rotated by the motor 11. Therefore, the irradiation laser light L1 emitted in parallel from the laser diode 6 is sequentially reflected with a predetermined time difference from each of the conical surfaces 10a to 10c of the triangular pyramid mirror 10 and is projected toward the target.

【0028】この時、前述したように三角錐ミラー10
の各錐面10a〜10cの角度が相互に異なっているこ
とから、上記のように三角錐ミラー10の各錐面10a
〜10cで反射した反射レーザ光L2は図3に示すよう
にそれぞれに同心円弧状三本のスキャニングラインS1
〜S3に沿ってスキャニングされる。
At this time, as described above, the triangular pyramid mirror 10
Since the angles of the respective conical surfaces 10a to 10c are different from each other, the respective conical surfaces 10a
The reflected laser beams L2 reflected by the scanning lines S1 to S10c are respectively concentric arc-shaped scanning lines S1 as shown in FIG.
Scanning is performed along 〜S3.

【0029】そして、対象物に向けて照射されたレーザ
光L2は、再びその対象物で反射した上で再び反射レー
ザ光L3として三角錐ミラー10の該当する錐面10a
〜10cで順次とらえられるかたちとなる。すなわち、
錐面10aで反射して対象物に照射されたレーザ光L2
はその対象物で反射した上で同じくその錐面10aでと
らえられ、同様に錐面10b,10cで反射して対象物
に照射されたレーザ光L2はその対象物で反射した上で
それぞれに錐面10bもしくは10cでとらえられる。
そして、各錐面10a〜10cでとらえられたレーザ光
L3はその錐面10a〜10cで順次反射して、各錐面
10a〜10cが共有するところの集光ミラー9で反
射,集光され、さらに折り返しミラー14で反射してフ
ォトダイオード7でとらえられて所定の電気信号に変換
される。つまり、レーザダイオード6からレーザ光L1
が照射されてからその反射レーザ光L4がフォトダイオ
ード7に入射するまでに要した時間の関数としてスキャ
ニングラインS1,S2,S3ごとに目標対象物までの
距離が計測されて、図示しないデータ処理回路に取り込
まれることになる。
Then, the laser beam L2 irradiated toward the object is reflected again by the object, and is reflected again as a reflected laser beam L3 by the corresponding conical surface 10a of the triangular pyramid mirror 10.
10 to 10c. That is,
The laser beam L2 reflected on the conical surface 10a and applied to the object
Is reflected by the object and is also captured by the conical surface 10a. Similarly, the laser beam L2 reflected by the conical surfaces 10b and 10c and radiated to the object is reflected by the object, and then reflected by the object. Captured on surface 10b or 10c.
The laser light L3 captured by each of the conical surfaces 10a to 10c is sequentially reflected by the conical surfaces 10a to 10c, and is reflected and condensed by the condensing mirror 9 that is shared by the conical surfaces 10a to 10c. Further, the light is reflected by the turning mirror 14, is captured by the photodiode 7, and is converted into a predetermined electric signal. That is, the laser light L1
The distance to the target object is measured for each of the scanning lines S1, S2, and S3 as a function of the time required until the reflected laser light L4 is incident on the photodiode 7 after the light is irradiated, and a data processing circuit (not shown) Will be taken into.

【0030】ここで、前述したように、三角錐ミラー1
0の一回転につき一回ごとに、長さが既知の光ファイバ
17をレーザ光L1が通過した時の測距データが得られ
ることから、この光ファイバ17通過時の測距データを
校正データとして用いて、各スキャニングラインS1〜
S3ごとの測距データを補正する。こうすることによ
り、例えば測距空間での温度変化等に基く測定誤差が排
除されて、測距精度が向上することになる。
Here, as described above, the triangular pyramid mirror 1
Since the distance measurement data when the laser beam L1 passes through the optical fiber 17 of a known length is obtained every one rotation of 0, the distance measurement data when passing the optical fiber 17 is used as calibration data. Using each scanning line S1
The distance measurement data for each S3 is corrected. This eliminates a measurement error due to, for example, a temperature change in the distance measurement space, and improves the distance measurement accuracy.

【0031】また、レーザ光L1が三角錐ミラーの10
各錐面10a〜10cに当たる時、およびその錐面10
a〜10cで反射したレーザ光L2がガラスウインドウ
部3を透過するとき、一部が散乱してフォトダイオード
7に直接入射して眩惑を生じるおそれがある場合には、
図1に示すように、ガラスウインドウ部3に遮光板20
を設けるとともに、フォトダイオード7の受光部周囲に
遮光フード21を設けるのが望ましい。
The laser beam L1 is emitted from the triangular pyramid mirror.
When hitting each of the conical surfaces 10a to 10c, and the conical surface 10
When the laser beam L2 reflected at a to 10c passes through the glass window portion 3, when a part of the laser beam L2 is scattered and directly enters the photodiode 7 to cause dazzling,
As shown in FIG. 1, a light shielding plate 20 is
And a light-shielding hood 21 is preferably provided around the light receiving portion of the photodiode 7.

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

【図1】本発明に係るレーザ式測距装置の好ましい実施
の形態を示す垂直断面説明図。
FIG. 1 is a vertical sectional explanatory view showing a preferred embodiment of a laser type distance measuring apparatus according to the present invention.

【図2】図1のa−a線に沿う断面説明図。FIG. 2 is an explanatory sectional view taken along the line aa of FIG. 1;

【図3】上記レーザ式測距装置を無人走行車システムの
距離センサとして用いた場合概略説明図で、(A)はそ
の側面説明図、(B)は同図(A)の平面説明図。
3A and 3B are schematic explanatory diagrams when the laser type distance measuring device is used as a distance sensor of an unmanned traveling vehicle system, where FIG. 3A is a side explanatory diagram and FIG. 3B is a plan explanatory diagram of FIG.

【図4】図1に示す三角錐ミラーのみの下面図。FIG. 4 is a bottom view of only the triangular pyramid mirror shown in FIG. 1;

【図5】図4のb−b線に沿う断面説明図。FIG. 5 is an explanatory sectional view taken along line bb in FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ式測距装置 4…ケース 6…コリメータ付きレーザダイオード(レーザ光源) 7…フォトダイオード(受光センサ) 9…集光ミラー(集光手段) 10…三角錐ミラー(多角錐ミラー) 11…モータ(ミラー駆動手段) 14…折り返しミラー(集光手段) 15…レーザ光通過孔 17…光ファイバ L1,L2,L3,L4,L5…レーザ光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser type distance measuring device 4 ... Case 6 ... Laser diode with collimator (laser light source) 7 ... Photodiode (light receiving sensor) 9 ... Condensing mirror (condensing means) 10 ... Triangular pyramid mirror (polygonal pyramid mirror) 11 ... Motor (mirror driving means) 14 fold-back mirror (condensing means) 15 laser beam passage hole 17 optical fiber L1, L2, L3, L4, L5 laser light

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 3/06 G01B 11/00 G01S 17/08 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 3/06 G01B 11/00 G01S 17/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザ光源と、 複数の錐面がそれぞれに異なった角度に設定されてい
て、前記レーザ光源から照射されたレーザ光を各錐面で
反射させて対象物に向けて投射する一方、前記対象物か
らの反射レーザ光を同じく各錐面でとらえる多角錐ミラ
ーと、 前記多角錐ミラーをその軸心を回転中心として回転駆動
させて該多角錐ミラーの各錐面で反射する投射レーザ光
をその多角錐ミラーの回転方向にスキャニングするミラ
ー駆動手段と、 前記多角錐ミラーの各錐面と対向するように配置され、
その錐面で反射する反射レーザ光を集光する集光手段
と、 前記集光手段で集光されたレーザ光を受けてこれを光電
変換する受光センサと、 を備えていることを特徴とするレーザ式測距装置。
1. A laser light source, wherein a plurality of conical surfaces are respectively set at different angles, and a laser beam emitted from the laser light source is reflected by each conical surface and projected toward an object. A polygonal pyramid mirror that also captures the reflected laser light from the object on each of the conical surfaces; and a projection laser that reflects the polygonal pyramid mirror on each of the conical surfaces by rotating and driving the polygonal mirror around its axis. Mirror driving means for scanning light in the rotation direction of the polygonal pyramid mirror, and disposed so as to face each conical surface of the polygonal pyramid mirror;
A condensing means for condensing the reflected laser light reflected by the conical surface; and a light receiving sensor for receiving the laser light condensed by the condensing means and photoelectrically converting the laser light. Laser type distance measuring device.
【請求項2】 前記集光手段は、多角錐ミラーの各錐面
と対向するように配置された放物面形状の集光ミラー
と、この集光ミラーで集光されたレーザ光を受光センサ
の受光面に向けて反射させる折り返しミラーとから構成
されていて、前記折り返しミラーの焦点を受光センサの
受光面に合致させたものであることを特徴とする請求項
1に記載のレーザ式測距装置。
2. The condensing means according to claim 1, wherein said condensing means has a parabolic converging mirror disposed so as to face each of the conical surfaces of the polygonal pyramid mirror, and receives a laser beam condensed by said converging mirror. 2. A laser distance measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a reflecting mirror for reflecting light toward said light receiving surface, wherein a focal point of said reflecting mirror is matched with a light receiving surface of a light receiving sensor. apparatus.
【請求項3】 前記多角錐ミラーに形成されていて該多
角錐ミラーの一回転につき一回だけレーザ光源からのレ
ーザ光を瞬間的に通過させるレーザ光通過孔と、このレ
ーザ光通過孔を通過したレーザ光をとらえて光電センサ
の受光面に誘導する所定長さの校正用の光ファイバとを
備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の
レーザ式測距装置。
3. A laser beam passing hole formed in the polygonal pyramid mirror and passing the laser beam from the laser light source only once per rotation of the polygonal pyramid mirror, and passing through the laser beam passing hole. The laser type distance measuring apparatus according to claim 1, further comprising a calibration optical fiber having a predetermined length for guiding the laser beam to the light receiving surface of the photoelectric sensor.
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