JPH07270602A - Lens for receiving light, light receiving device, photoelectric sensor and laser radar using them and vehicle loading laser radar - Google Patents

Lens for receiving light, light receiving device, photoelectric sensor and laser radar using them and vehicle loading laser radar

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Publication number
JPH07270602A
JPH07270602A JP8357594A JP8357594A JPH07270602A JP H07270602 A JPH07270602 A JP H07270602A JP 8357594 A JP8357594 A JP 8357594A JP 8357594 A JP8357594 A JP 8357594A JP H07270602 A JPH07270602 A JP H07270602A
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JP
Japan
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light
lens
receiving
light receiving
laser radar
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Application number
JP8357594A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Uno
徹也 宇野
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize the angle of visibility as wide as possible and to obtain the almost uniform distribution of received light quantity by condensing light beams made incident from respective light receiving areas beared by plural lens parts and having different incident angles at one place. CONSTITUTION:When the optical axis (reference optical axis) of the central lens part L1 is defined as O1 and the optical axes of the lens parts L2 and L3 on both sides are respectively defined as O2 and O3, the optical axes O2 and O3 of the lens parts L2 and L3 on both sides are deviated from the reference optical axis O1. The lens part; L2 and L3 have the different angle of visibility from that of the lens part L1. Besides, the lens parts L1, L2 and L3 have a common focusing position at one place and the light receiving surface 21 of a photodetector 20 is arranged at the focusing position. Therefore, since different visual field ranges are respectively beared by the lens parts L1, L2 and L3, the whole of the angles of the visibility thereof becomes the angle of the visibility of a lens 10. Thus, the lens parts L1, L2 and L3 have an almost identical light receiving area and the received light quantity can be uniformized within the range of the desired angle of visibility.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】この発明は,被検出物体から放射される光
(光源から被検出物体に投射された光が被検出物体で反
射して戻ってきた光を含む)を受光して被検出物体の検
出信号を出力する光電センサおよびレーザ・レーダ,そ
れらで用いられる受光装置および受光用レンズ,ならび
にレーザ・レーダを搭載した車両に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention receives light emitted from an object to be detected (including light returned from a light source projected onto the object to be detected and reflected by the object to be detected). The present invention relates to a photoelectric sensor and a laser radar that output a detection signal, a light receiving device and a light receiving lens used therein, and a vehicle equipped with the laser radar.

【0002】[0002]

【従来技術とその問題点】図22は従来の最も典型的な反
射型光電センサ70の受光エリア(被検出物体の検知エリ
ア)を示している。光電センサからの投射光が及ぶ範囲
内において,被検出物体からの反射光を受光光学系が集
められる範囲および受光光学系によって集光された光を
受光する受光素子の感度によって受光エリアが定まる。
特に,受光エリアの角度範囲は受光光学系(一つまたは
組合われさた複数のレンズ)の視野の広さによって定ま
る。
FIG. 22 shows a light receiving area (detection area of an object to be detected) of the most typical conventional reflection type photoelectric sensor 70. Within the range covered by the projected light from the photoelectric sensor, the light receiving area is determined by the range in which the light receiving optical system collects the reflected light from the object to be detected and the sensitivity of the light receiving element that receives the light collected by the light receiving optical system.
In particular, the angular range of the light receiving area is determined by the field of view of the light receiving optical system (one or a plurality of lenses combined).

【0003】光電センサの受光エリアの角度範囲を広げ
る様々な工夫が試みられている。その一つは,図23に示
すように複数個の光電センサ70A〜70Cを一列に並べて
配置することである。しかしながら,この構成による
と,複数個の光電センサが必要であり,高価になるとと
もに,検出装置内に複数個の光電センサを配置する空間
が要求されるから検出装置全体が大型化するという問題
がある。
Various attempts have been made to widen the angular range of the light receiving area of the photoelectric sensor. One of them is to arrange a plurality of photoelectric sensors 70A to 70C in a line as shown in FIG. However, according to this configuration, a plurality of photoelectric sensors are required, which is expensive, and a space for arranging the plurality of photoelectric sensors is required in the detection device, so that the size of the entire detection device is increased. is there.

【0004】他の一つは受光光学系の焦点位置から外し
て受光素子を配置するものである(デフォーカシン
グ)。このデフォーカシングにより視野角が広がった様
子が図24にやや誇張して示されている。
The other is to dispose the light receiving element away from the focal position of the light receiving optical system (defocusing). FIG. 24 shows a slightly exaggerated view of the widening of the viewing angle due to this defocusing.

【0005】図25はデフォーカス受光光学系を示してい
る。受光光学系に含まれる受光用レンズ72の焦点位置よ
りも前方(レンズ寄りの位置)に受光面73が位置するよ
うに受光素子が配置されている。この例は,受光面73の
位置において,レンズ72によって集光される光束の大き
さが受光面の3倍になるように設定されている(3倍の
デフォーカシング)(光軸に直交する一方向において長
さでの比較)。
FIG. 25 shows a defocused light receiving optical system. The light receiving element is arranged so that the light receiving surface 73 is located in front of the focal position of the light receiving lens 72 included in the light receiving optical system (position closer to the lens). In this example, at the position of the light receiving surface 73, the size of the light beam condensed by the lens 72 is set to be three times as large as that of the light receiving surface (three times defocusing) (one that is orthogonal to the optical axis. Comparison in length in the direction).

【0006】図25の下側には視野の角度と受光素子に入
射する光量(受光量)との関係を示している。デフォー
カスしない場合(レンズの焦点位置に受光面を位置させ
る場合)の視野角がA0で示されている。所望の視野角
をA1とする。この所望の視野角A1が大きい場合に
は,3倍にデフォーカスしても,この視野角A1の範囲
内で受光量が均一にならない。すなわち,視野の周辺部
分では受光量が緩やかに低下する。
The lower part of FIG. 25 shows the relationship between the angle of the visual field and the amount of light incident on the light receiving element (light receiving amount). The viewing angle when no defocusing is performed (when the light receiving surface is located at the focal position of the lens) is indicated by A0. Let A1 be the desired viewing angle. When the desired viewing angle A1 is large, the amount of received light is not uniform within the range of the viewing angle A1 even if the defocus is tripled. That is, the amount of received light gradually decreases in the peripheral area of the visual field.

【0007】所望の視野角A1範囲内で受光量を均一に
しようとすると,さらにデフォーカスの程度を強める必
要がある。図26は4倍にデフォーカスした場合の受光光
学系,および視野角と受光量との関係を示している。確
かに所望の視野角A1の範囲内で受光量がほぼ均一とな
るが,受光量が低下するという問題がある。
In order to make the amount of received light uniform within the desired viewing angle A1, it is necessary to further increase the degree of defocus. FIG. 26 shows a light receiving optical system in the case of defocusing by 4 times, and a relationship between a viewing angle and a light receiving amount. Certainly, the amount of received light is substantially uniform within the range of the desired viewing angle A1, but there is a problem that the amount of received light is reduced.

【0008】[0008]

【発明の開示】この発明はできるだけ広い視野角を実現
できかつほぼ均一な受光量分布が得られる受光用レン
ズ,ならびにこの受光用レンズを用いた受光装置,光電
センサおよびレーザ・レーダを提供することを目的とす
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a light-receiving lens capable of realizing a wide viewing angle as much as possible and a substantially uniform light-receiving amount distribution, and a light-receiving device, a photoelectric sensor and a laser radar using the light-receiving lens. With the goal.

【0009】この発明はまた,視野角度に応じて受光量
を異ならせることのできる受光用レンズ,ならびにこの
受光用レンズを用いた受光装置,光電センサおよびレー
ザ・レーダを提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a light-receiving lens capable of varying the amount of light received according to a viewing angle, and a light-receiving device, a photoelectric sensor and a laser radar which use this light-receiving lens. .

【0010】この発明はさらに,上記レーザ・レーダを
備えた車両を提供する。
The present invention further provides a vehicle equipped with the above laser radar.

【0011】この発明による受光用レンズは,複数のレ
ンズ部分から構成され,それらの光軸が異なる位置にく
るように組合わされてなり,各レンズ部分が分担する各
受光エリアからの異なる入射角をもつ入射光を一箇所に
集光するように構成されているものである。上記レンズ
部分は凸レンズ(片凸レンズ,両凸レンズ)であるか,
またはフレネル・レンズにより実現される。
The light-receiving lens according to the present invention is composed of a plurality of lens portions, which are combined so that their optical axes are located at different positions, so that different incident angles from the respective light-receiving areas shared by the lens portions can be obtained. It is configured to collect the incident light that it has in one place. Whether the lens part is a convex lens (single-convex lens, biconvex lens),
Or realized by Fresnel lens.

【0012】この発明によると,複数のレンズ部分の光
軸がレンズの基本光軸から光軸変位しているので,それ
ぞれのレンズ部分が異なる視野範囲をもち,全体として
視野が広がる。複数のレンズ部分の入射面(受光面)の
面積を等しくすることにより受光量を均一とすることが
できる。また,個々のレンズ部分のNA(開口)は小さ
くても全体として高NA化が可能であり受光量が大きく
なるとともに,個々のレンズ部分のNAが小さいのでレ
ンズを薄くすることができ,受光センサに応用したとき
には薄い受光センサを実現できる。
According to this invention, since the optical axes of the plurality of lens portions are displaced from the basic optical axis of the lens, the respective lens portions have different visual field ranges and the visual field is broadened as a whole. By equalizing the areas of the incident surfaces (light receiving surfaces) of the plurality of lens portions, the amount of received light can be made uniform. Further, even if the NA (aperture) of each lens portion is small, it is possible to increase the NA as a whole and the amount of received light is large, and since the NA of each lens portion is small, the lens can be made thin, and the light receiving sensor When applied to, a thin light receiving sensor can be realized.

【0013】受光用レンズを一体形成することにより安
価に提供できる。レンズの厚さが薄くなるので成形時間
が短縮され,コストダウンを図ることができる。
By integrally forming the light receiving lens, it can be provided at a low cost. Since the lens is thin, the molding time is shortened and the cost can be reduced.

【0014】受光用レンズのレンズ部分を両凸レンズに
より構成した場合には,各レンズ部分の入射面に入射す
る光の領域を覆うような出射面を対応するレンズ部分に
形成することが好ましい。これにより,一のレンズ部分
に入射した光が他のレンズ部分の出射面から出射して迷
光となる不具合を解消できる。
When the lens portion of the light receiving lens is composed of a biconvex lens, it is preferable to form an emission surface on the corresponding lens portion so as to cover the area of the light incident on the incidence surface of each lens portion. As a result, it is possible to eliminate the problem that the light that has entered one lens portion emerges from the exit surface of the other lens portion and becomes stray light.

【0015】受光用レンズのレンズ部分の面積を変える
ことにより,受光量分布を視野角度に応じて変えること
ができる。たとえば,中央に位置するレンズ部分ほど入
射面の面積を大きくし,周辺にいくほど入射面の面積を
小さくすることにより,中央部で最も大きくなる受光量
分布を得ることができる。
By changing the area of the lens portion of the light receiving lens, the received light amount distribution can be changed according to the viewing angle. For example, by increasing the area of the incident surface toward the lens portion located in the center and decreasing the area of the incident surface toward the periphery, it is possible to obtain the largest received light amount distribution in the central portion.

【0016】受光用レンズの複数のレンズ部分の焦点距
離を等しくしてもよいし,中央に位置するレンズ部分の
焦点距離よりもその周囲に位置するレンズ部分の焦点距
離の方を長くしてもよい。とくに後者の態様において
は,中央のレンズ部分に対応して受光素子を配置したと
きに,すべてのレンズ部分からの同程度に集光された光
を受光することができるようになる。
The focal lengths of a plurality of lens portions of the light-receiving lens may be equal, or the focal lengths of the lens portions located in the periphery thereof may be longer than the focal lengths of the lens portion located in the center. Good. Particularly, in the latter mode, when the light receiving element is arranged corresponding to the central lens portion, it becomes possible to receive the light condensed to the same degree from all the lens portions.

【0017】他の実施態様では非点収差を達成できるレ
ンズが提供される。すなわち,レンズにおける複数のレ
ンズの一方向の焦点距離とこれと直交する方向の焦点距
離とが異なるように設定される。
In another embodiment, a lens capable of achieving astigmatism is provided. That is, the focal lengths of the plurality of lenses in one direction are set to be different from the focal lengths of the lenses in the direction orthogonal thereto.

【0018】この発明による受光装置においては上述し
た受光用レンズが利用される。一態様では受光素子は,
複数のレンズ部分または最も焦点距離の短いレンズ部分
の焦点位置に配置される。他の実施態様では受光素子は
複数のレンズ部分または最も焦点距離の短いレンズ部分
の焦点位置から受光用レンズに近づいた位置または受光
用レンズから遠ざかった位置に配置される。特に後者の
実施態様では,レンズ部分の境界領域において受光量が
連続的につながるようになる。
The above-described light-receiving lens is used in the light-receiving device according to the present invention. In one aspect, the light receiving element is
It is arranged at the focal position of a plurality of lens portions or a lens portion having the shortest focal length. In another embodiment, the light receiving element is arranged at a position closer to the light receiving lens or farther from the light receiving lens from the focal position of the plurality of lens portions or the lens portion having the shortest focal length. Particularly in the latter embodiment, the amount of received light is continuously connected in the boundary area of the lens portion.

【0019】この発明による光電センサは上記受光装置
と投光装置とから構成される。投光装置としてはマルチ
ビーム光源を備えたもの,またはスキャン・ビーム投光
装置が好ましく用いられる。
A photoelectric sensor according to the present invention comprises the above-mentioned light receiving device and a light projecting device. As the light projecting device, a device equipped with a multi-beam light source or a scanning beam projecting device is preferably used.

【0020】この発明によるレーザ・レーダは上記受光
装置を備えている。この発明によるとこのレーザ・レー
ダを搭載した車両が提供されている。
A laser radar according to the present invention comprises the above-mentioned light receiving device. According to the present invention, a vehicle equipped with this laser radar is provided.

【0021】[0021]

【実施例】図1および図2において,受光用レンズ10は
3個のレンズ部分L1,L2およびL3から構成された
複合レンズであり,これらのレンズ部分L1〜L3は一
列に配列されかつ一体化されている。これらのレンズ部
分L1〜L3は片凸レンズであり,受光用レンズ10の光
射出側面(受光素子に面する面)は平坦に形成されてい
る。
1 and 2, a light-receiving lens 10 is a compound lens composed of three lens portions L1, L2 and L3, and these lens portions L1 to L3 are arranged in a line and integrated. Has been done. These lens portions L1 to L3 are single-convex lenses, and the light emitting side surface (the surface facing the light receiving element) of the light receiving lens 10 is formed flat.

【0022】中央のレンズ部分L1の光軸(中心軸)
(基準光軸)をO1,両側のレンズ部分L2,L3の光
軸(中心軸)をそれぞれO2,O3とする。両側のレン
ズ部分L2,L3の光軸O2,O3はそれぞれ基準光軸
O1からずれた位置にある。破線LPで示す片凸レンズ
の一部がレンズ部分L2であると考えると理解か容易で
ある。レンズ部分L3についても同様に考えることがで
きる。これらのレンズ部分L2,L3はレンズ部分L1
とは異なる視野角度をもつ。このことは,レンズ部分L
2の受光光軸(破線R2で示す)が基準光軸O1に対し
て角度をもつ(傾いている)ことからも明らかである。
これらのレンズ部分L1,L2およびL3は一箇所に共
通の焦点位置をもち,この焦点位置に受光素子20の受光
面21が配置される。
Optical axis (center axis) of the central lens portion L1
The reference optical axis is O1, and the optical axes (center axes) of the lens portions L2 and L3 on both sides are O2 and O3, respectively. The optical axes O2 and O3 of the lens portions L2 and L3 on both sides are at positions displaced from the reference optical axis O1. It is easy to understand if it is considered that a part of the one-sided convex lens indicated by the broken line LP is the lens part L2. The lens portion L3 can be similarly considered. These lens portions L2 and L3 are the lens portion L1.
It has a different viewing angle from. This means that the lens part L
It is also clear from the fact that the two light receiving optical axes (shown by the broken line R2) form an angle (tilt) with respect to the reference optical axis O1.
These lens portions L1, L2 and L3 have a common focal position at one place, and the light receiving surface 21 of the light receiving element 20 is arranged at this focal position.

【0023】したがって,図3に示すように,レンズ部
分L1,L2およびL3はそれぞれ異なる視野範囲(視
野角)AL1,AL2およびAL3を分担することにな
る。これらの視野角AL1〜AL3の全体がレンズ10の
視野角A1になる。視野角A1が所望の範囲をカバーす
るようにレンズ部分L1〜L3の大きさ等を定めればよ
いことになる。レンズ部分L1,L2およびL3はほぼ
同じ受光面積をもつから所望の視野角A1の範囲内で受
光量を均一にすることができる(逆に言えば,受光量が
均一になるようにレンズ部分L1,L2,L3の面積等
を定めることができる)。
Therefore, as shown in FIG. 3, the lens portions L1, L2, and L3 share different visual field ranges (visual field angles) AL1, AL2, and AL3, respectively. The entire viewing angles AL1 to AL3 become the viewing angle A1 of the lens 10. The sizes of the lens portions L1 to L3 may be determined so that the viewing angle A1 covers a desired range. Since the lens portions L1, L2 and L3 have substantially the same light receiving area, the light receiving amount can be made uniform within the range of the desired viewing angle A1 (conversely, the lens portion L1 can be made uniform in the light receiving amount). , L2, L3 area etc. can be determined).

【0024】このようにして,図25および図26に示すデ
フォーカスした従来の受光光学系に比べて,広い視野角
をもち,受光量が大きく,さらに視野角の範囲内で受光
量がほぼ均一な受光光学系が実現できる。
Thus, as compared with the conventional defocused light receiving optical system shown in FIGS. 25 and 26, it has a wider viewing angle, a larger light receiving amount, and the light receiving amount is substantially uniform within the range of the viewing angle. A different light receiving optical system can be realized.

【0025】また,従来例のような単レンズで受光用レ
ンズ(複合レンズ)10と同一の径(大きさ)のレンズを
作製した場合にレンズの中心厚は大きくなるが,上述し
た構成の受光用レンズ10においては個々のレンズ部分L
1,L2,L3のNA(開口)が小さくなり,厚さを薄
くすることができる。
Further, when a lens having the same diameter (size) as the light-receiving lens (composite lens) 10 is manufactured by a single lens as in the conventional example, the center thickness of the lens becomes large. Lens 10 for the lens 10 for use
NA (opening) of 1, L2, L3 becomes small, and the thickness can be made thin.

【0026】このことは特に,図5に示すように光電セ
ンサ30の全体の厚さが制約される場合に有効である。こ
の場合には受光用レンズと受光素子との間の距離を短く
しなければならない。従来のような単レンズを用いると
その厚さを厚くすることができないのでレンズNAが小
さくなり,受光レンズ面積を広げることができない。受
光用複合レンズ10を用いると,レンズ10の厚さを薄くで
き,しかも個々のレンズ部分のNAの3倍に相当する総
受光面積を確保することができ,受光量が増大する。
This is particularly effective when the total thickness of the photoelectric sensor 30 is restricted as shown in FIG. In this case, the distance between the light receiving lens and the light receiving element must be shortened. If a conventional single lens is used, the thickness cannot be increased, so that the lens NA is reduced and the light receiving lens area cannot be expanded. If the compound lens 10 for receiving light is used, the thickness of the lens 10 can be reduced, and moreover, the total light receiving area corresponding to 3 times the NA of each lens portion can be secured, and the light receiving amount is increased.

【0027】このような複合レンズ10は個々のレンズ部
分を相互に接合することにより作製することができる
が,好ましくは射出成形,その他の方法により一体成形
する。一体成形により作製時間を短縮でき,低廉化を図
ることができる。レンズ厚を薄くすることができるとい
うことは,成形時間を短くすることができる(冷却時間
が短くなる)というメリットもある。
The compound lens 10 as described above can be manufactured by bonding the individual lens parts to each other, but it is preferably integrally molded by injection molding or another method. The integral molding can shorten the manufacturing time and reduce the cost. Being able to reduce the lens thickness also has the advantage that the molding time can be shortened (cooling time shortened).

【0028】図2においては3個のレンズ部分が一方向
に一列に配列されているが,他の配列としてもよい。た
とえば4個以上のレンズ部分を2次元的に広がりをもっ
て配置することもできる。受光用複合レンズを構成する
レンズ部分の数も2個以上であれば任意の個数とするこ
とができる。
Although the three lens portions are arranged in a line in one direction in FIG. 2, other arrangements may be used. For example, four or more lens portions can be arranged two-dimensionally with a spread. The number of lens portions forming the light-receiving compound lens can be any number as long as it is two or more.

【0029】図4は受光用複合レンズ10を屈折型フレネ
ル・レンズにより実現した実施例を示している。3つの
屈折型フレネル・レンズ部分L1,L2,L3が一列状
に配列されかつ一体化されている。両側のフレネル・レ
ンズ部分L2,L3の光軸(中心軸)O2,O3は中央
のフレネル・レンズ部分L1の光軸(中心軸)O1から
両側に変位している。このようなフレネル・レンズを用
いた場合にも上述したように視野角を広げ,受光量を高
め,受光量分布を均一化することができる。特に,図4
の構成によると,受光用レンズ10の厚さを充分に薄くで
きるという利点がある。
FIG. 4 shows an embodiment in which the light-receiving compound lens 10 is realized by a refractive Fresnel lens. Three refracting Fresnel lens parts L1, L2, L3 are arranged in a line and integrated. The optical axes (center axes) O2 and O3 of the Fresnel lens portions L2 and L3 on both sides are displaced from the optical axis (center axis) O1 of the central Fresnel lens portion L1 to both sides. Even when such a Fresnel lens is used, the viewing angle can be widened, the amount of received light can be increased, and the received light amount distribution can be made uniform as described above. In particular, Figure 4
According to this configuration, there is an advantage that the thickness of the light receiving lens 10 can be made sufficiently thin.

【0030】図6は受光用レンズ10を,両凸レンズ部分
L1,L2およびL3によって構成した実施例を示して
いる。両凸レンズ部分L2,L3の光軸(中心軸)が両
凸レンズ部分L1の光軸(中心軸)とずれているのは上
述した実施例と同じである。
FIG. 6 shows an embodiment in which the light-receiving lens 10 is composed of biconvex lens portions L1, L2 and L3. The optical axis (center axis) of the biconvex lens portions L2 and L3 is deviated from the optical axis (center axis) of the biconvex lens portion L1 as in the above-described embodiment.

【0031】この実施例では,レンズ部分L1,L2,
L3の入射面SI1,SI2,SI3と出射面SO1,
SO2,SO3とが若干ずれている。入射面SI1と出
射面SO1(または入射面SI2と出射面SO2)との
レンズ部分配列方向におけるずれがDで示されている。
すなわち,レンズ部分L1において,その入射面SI1
に入射し,かつ屈折したすべての光(破線で示す光)が
レンズ部分L1の出射面SO1から必ず出射されるよう
に,出射面SO1の大きさと位置が定められている。換
言すれば,出射面SO1は入射面SI1から入射しかつ
屈折した光が通過する領域(有効領域)を覆うように定
められている。他のレンズ部分L2,L3においても同
じである。これによって,一のレンズ部分の入射面から
入射した点が他のレンズ部分の出射面から出射すること
によって生じる迷光の発生が防止されている。
In this embodiment, the lens portions L1, L2,
L3 incidence surfaces SI1, SI2, SI3 and emission surfaces SO1,
SO2 and SO3 are slightly different from each other. A deviation D between the entrance surface SI1 and the exit surface SO1 (or the entrance surface SI2 and the exit surface SO2) in the lens partial arrangement direction is indicated by D.
That is, in the lens portion L1, its incident surface SI1
The size and position of the emission surface SO1 are determined so that all the light that is incident on and refracted (light shown by the broken line) is necessarily emitted from the emission surface SO1 of the lens portion L1. In other words, the exit surface SO1 is defined so as to cover the area (effective area) through which the light incident from the entrance surface SI1 and refracted passes. The same applies to the other lens portions L2 and L3. This prevents generation of stray light caused by a point incident from the incident surface of one lens portion being emitted from the emitting surface of the other lens portion.

【0032】視野角度の範囲内において検知可能距離を
等しく設定することが要求されるもの(たとえば光電セ
ンサ)においては,上述したように受光量は視野角の範
囲内において均一であることが好ましい。これに対し
て,自動車に搭載され,先行車両等を検出するために用
いられるレーザ・レーダ等においては,基準光軸を中心
とする視野の中央部分では検知可能距離を長くとり,視
野の周辺部では検知可能距離は比較的短くてもよい。こ
のような応用においては,両側に配置されたレンズ部分
の受光面積を小さくしてその受光量を低下させる。
In the case where the detectable distances are required to be set to be equal within the range of the viewing angle (for example, photoelectric sensor), it is preferable that the amount of received light is uniform within the range of the viewing angle as described above. On the other hand, in a laser radar or the like mounted on an automobile and used to detect a preceding vehicle or the like, a long detectable distance is set in a central portion of the visual field centered on the reference optical axis and a peripheral portion of the visual field is set. Then, the detectable distance may be relatively short. In such an application, the light receiving area of the lens portions arranged on both sides is reduced to reduce the light receiving amount.

【0033】図7において,中央のレンズ部分L1の基
準光軸O1を中心として,両側のレンズ部分L2,L3
の光軸(中心軸)O2,O3の基準光軸O1からの軸変
位量をそれぞれx2,x3とする(レンズ部分の配列方
向において)。また,レンズ10の主平面と受光面21との
間の距離をaとする。レンズ部分のL2,L3の視野中
心の角度θ2,θ3は次式で表わされる。
In FIG. 7, the lens portions L2 and L3 on both sides are centered on the reference optical axis O1 of the lens portion L1 at the center.
Axial displacement amounts of the optical axes (center axes) O2 and O3 of the above from the reference optical axis O1 are x2 and x3, respectively (in the arrangement direction of the lens portions). The distance between the main plane of the lens 10 and the light receiving surface 21 is a. Angles θ2 and θ3 at the center of the visual field of L2 and L3 of the lens portion are expressed by the following equations.

【0034】[0034]

【数1】θ2= tan-1(x2/a) …式1 θ3= tan-1(x3/a) …式2## EQU1 ## θ2 = tan -1 (x2 / a) Equation 1 θ3 = tan -1 (x3 / a) Equation 2

【0035】一般に,i番目のレンズ部分の光軸(中心
軸)の基準光軸O1に対する軸変位量をxiとすると,
i番目のレンズ部分の視野中心の角度θiは
Generally, when the axial displacement amount of the optical axis (center axis) of the i-th lens portion with respect to the reference optical axis O1 is xi,
The angle θi of the visual field center of the i-th lens part is

【数2】θi= tan-1(xi/a) …式3 となる。## EQU2 ## θi = tan -1 (xi / a) Equation 3 is obtained.

【0036】各レンズ部分L1,L2,L3の視野角A
L1,AL2,AL3における所望の受光量をそれぞれ
P1,P2,P3とすると,これらのレンズ部分L1,
L2,L3の受光面積(入射面の面積)S1,S2,S
3は,受光量比P1:P2:P3に比例する受光面積比
S1:S2:S3をもつように定められる。n個のレン
ズ部分によって構成される複合レンズ10においては,受
光量比P1:P2:…:Pnに比例するように受光面積
比S1:S2:…:Snが定められる。受光面21の長さ
(レンズ部分の配列方向)をdとすると,各レンズ部分
の視野角AL1,AL2,AL3は
Viewing angle A of each lens portion L1, L2, L3
Let P1, P2 and P3 be the desired amounts of light received at L1, AL2 and AL3, respectively.
Light receiving area of L2, L3 (area of incident surface) S1, S2, S
3 is determined so as to have a light receiving area ratio S1: S2: S3 proportional to the light receiving amount ratio P1: P2: P3. In the compound lens 10 composed of n lens portions, the light receiving area ratio S1: S2: ...: Sn is determined so as to be proportional to the light receiving amount ratio P1: P2: ...: Pn. Assuming that the length of the light receiving surface 21 (arrangement direction of the lens portions) is d, the viewing angles AL1, AL2, AL3 of the respective lens portions are

【数3】tan-1(d/a) で与えられる。## EQU3 ## It is given by tan -1 (d / a).

【0037】図8はレーザ・レーダの受光光学系に適し
た受光用複合レンズと受光素子との組合せの他の例を示
している。受光素子が,その受光面21が受光用レンズ10
の焦点位置よりもレンズ10側に若干近づいた位置に配置
されている。受光素子を,その受光面21がレンズ10の焦
点位置よりもレンズ10から少し遠ざけた位置に配置して
もよい。
FIG. 8 shows another example of a combination of a light-receiving compound lens and a light-receiving element suitable for a light-receiving optical system of a laser radar. The light-receiving element has a light-receiving surface 21 with a light-receiving lens 10
It is arranged at a position slightly closer to the lens 10 side than the focal position of. The light receiving element may be arranged at a position where the light receiving surface 21 thereof is slightly away from the lens 10 with respect to the focal position of the lens 10.

【0038】このような配置関係により,各レンズ部分
L1,L2,L3の受光量は,それらのレンズ部分によ
る受光エリア(視野角範囲)の端部においてなだらかに
変化するようになり,隣接する受光エリアが一部におい
て重なる。このことによって,不検知帯の発生(受光エ
リア間に間隙が生じること)および過感度帯の発生(大
きい受光量が2つのエリアで重なること)が防止され
る。
Due to such an arrangement relationship, the amount of light received by each lens portion L1, L2, L3 changes smoothly at the end of the light receiving area (viewing angle range) by those lens portions, and adjacent light receiving portions are received. Areas partially overlap. This prevents the non-detection zone (a gap between the light receiving areas) and the oversensitivity zone (a large amount of received light overlaps in the two areas).

【0039】図9は受光用レンズ10の基準光軸O1(中
央のレンズ部分L1の光軸)に対して光軸変位をもつ,
または光軸変位の大きいレンズ部分(両側のレンズ部分
L2またはL3)の焦点距離f2を,中央のレンズ部分
L1の焦点距離f1よりも長く設定した例を示してい
る。受光素子の受光面21は中央のレンズ部分L1の集光
位置に配置される。
FIG. 9 shows that the light receiving lens 10 has an optical axis displacement with respect to the reference optical axis O1 (the optical axis of the central lens portion L1).
Alternatively, an example is shown in which the focal length f2 of the lens portion with large optical axis displacement (lens portions L2 or L3 on both sides) is set longer than the focal length f1 of the central lens portion L1. The light receiving surface 21 of the light receiving element is arranged at the light collecting position of the central lens portion L1.

【0040】レンズ部分L2に入射する光線の入射角が
LT1からLT2に変化すると,それらの光線の集光位
置も,軸外収差によってPT1からPT2のように変化
する。焦点位置が変化する軌跡が破線で示されている。
このような集光位置の変化を考慮して,基準光軸から変
位した光軸をもち,中心から外れた領域に視野をもつレ
ンズ部分についてはその焦点距離が長く設定され,これ
らのレンズ部分によっても入射光が受光面21上に正しく
集光するように構成されている。このことによって,と
くに中心から離れた方向から入射する光の受光面21上で
の集光スポットがぼけることにより受光量が低下するの
が防止されている。
When the incident angle of the light rays incident on the lens portion L2 changes from LT1 to LT2, the focal position of these light rays also changes from PT1 to PT2 due to the off-axis aberration. The locus of change of the focal position is shown by a broken line.
In consideration of such a change of the condensing position, the focal length is set long for the lens portion having the optical axis displaced from the reference optical axis and having the field of view in the area off the center. Is configured so that the incident light is correctly focused on the light receiving surface 21. As a result, it is possible to prevent the amount of received light from decreasing due to the converging spot on the light receiving surface 21 of the light entering from the direction away from the center being blurred.

【0041】図10もまたレーザ・レーダの受光光学系に
適した構成を示している。車両に搭載されるレーザ・レ
ーダでは水平方向に広い視野が要求され,垂直方向には
視野は狭くてもよい。レンズ10を構成するレンズ部分L
1,L2,L3はトーリック・レンズで,その水平方向
(レンズ部分の配列方向)の焦点距離と垂直方向の焦点
距離とが異なっている。受光素子は,その受光面21が,
水平方向の焦点位置よりも若干レンズに近い位置(図8
の構成)または若干遠い位置にくるように配置されてい
る。この受光面21が配置される位置は垂直方向の焦点位
置である(集光スポットをそれぞれSP1,SP2,S
P3で示す)。これにより,垂直方向において受光面21
上で集光されるので,受光量の低下が防止される。
FIG. 10 also shows a configuration suitable for a light receiving optical system of a laser radar. A laser radar installed in a vehicle requires a wide field of view in the horizontal direction and may have a narrow field of view in the vertical direction. Lens part L that constitutes the lens 10
Reference numerals 1, L2 and L3 denote toric lenses, the focal lengths of which in the horizontal direction (arrangement direction of lens portions) and the vertical direction are different. The light receiving surface of the light receiving element 21 is
A position slightly closer to the lens than the horizontal focus position (see FIG. 8).
The configuration) or is arranged so as to come to a slightly distant position. The position where the light receiving surface 21 is arranged is the vertical focus position (the focused spots are SP1, SP2, S, respectively).
P3). As a result, in the vertical direction the light receiving surface 21
Since the light is focused on the top, a decrease in the amount of received light is prevented.

【0042】図9に示したように,水平方向および垂直
方向のいずれか一方または両方において,基準光軸に対
して光軸変位をもつ両側のレンズ部分L2,L3の焦点
距離を中央のレンズ部分L1の焦点距離よりも長く設定
することを併用してもよいのはいうまでもない。
As shown in FIG. 9, the focal lengths of the lens portions L2 and L3 on both sides having an optical axis displacement with respect to the reference optical axis in either or both of the horizontal direction and the vertical direction are set to the central lens portion. It goes without saying that the focal length of L1 may be set longer than the focal length of L1.

【0043】図11および図12は車両に搭載されるレーザ
・レーダに適した受光用レンズの他の例を示している。
この複合受光用レンズ11は7個のレンズ部分L11,L1
2,L13,L14,L15,L16,L17が一体的に形成され
て構成されている。中央部の長方形のレンズ部分L11の
両側に半円形のレンズ部分L12,L13が配置され,さら
に半円形のレンズ部分L12の左上,左下にレンズ部分L
14,L15が,レンズ部分L13の右上,右下にレンズ部分
L16,L17が,レンズ部分間に間隙が生じないようにそ
れぞれ配置され,全体として長方形のレンズ11が構成さ
れている。
11 and 12 show another example of a light-receiving lens suitable for a laser radar mounted on a vehicle.
This composite light-receiving lens 11 has seven lens parts L11 and L1.
2, L13, L14, L15, L16, L17 are integrally formed. Semicircular lens portions L12 and L13 are arranged on both sides of the central rectangular lens portion L11, and the lens portion L is located at the upper left and lower left of the semicircular lens portion L12.
The lens portions 14 and L15 are arranged at the upper right and lower portions of the lens portion L13, respectively, and the lens portions L16 and L17 are arranged so that there is no gap between the lens portions, thereby forming a rectangular lens 11 as a whole.

【0044】図13はこのようなレンズ部分L11〜L17に
よる視野範囲AL11〜AL17を示している。中央の視野
を担当するレンズ部分ほど受光面積が広く,長い距離に
わたる検知範囲が確保されている。視野角度が非常に広
く受光素子20の前方に死角が殆どない。このようにして
受光素子20の前方に長い範囲にわたる検知エリア(ハッ
チングで示す)が形成される。
FIG. 13 shows the visual field ranges AL11 to AL17 by such lens portions L11 to L17. The lens area that is responsible for the central field of view has a wider light-receiving area, ensuring a detection range over a longer distance. The viewing angle is very wide and there is almost no blind spot in front of the light receiving element 20. In this way, a long detection area (shown by hatching) is formed in front of the light receiving element 20.

【0045】図14から図16は光電センサの例を示してい
る。光電センサは投光装置と受光装置とから構成され
る。受光装置22は上述した受光用レンズ10または11およ
び受光素子20を含む。受光装置22から得られる受光信号
の処理回路は既に知られたものと同じである。
14 to 16 show examples of photoelectric sensors. The photoelectric sensor includes a light projecting device and a light receiving device. The light receiving device 22 includes the light receiving lens 10 or 11 and the light receiving element 20 described above. The processing circuit for the received light signal obtained from the light receiving device 22 is the same as that already known.

【0046】図14に示す光電センサ31において,投光装
置25は適当な角度範囲にわたってほぼ一様な光を放射す
るものである。
In the photoelectric sensor 31 shown in FIG. 14, the light projecting device 25 emits substantially uniform light over an appropriate angle range.

【0047】図15において,光電センサ32の投光装置26
は,投射光を受光エリアの角度範囲にわたって掃引する
ものである。投射光はパルス光でも,連続光でもよい。
この投射装置26は掃引角度ごとに光を集中的に投射して
高受光量が得られるという特徴をもつ。
In FIG. 15, the projector 26 of the photoelectric sensor 32 is shown.
Is for sweeping the projected light over the angular range of the light receiving area. The projected light may be pulsed light or continuous light.
The projection device 26 is characterized in that light is intensively projected for each sweep angle to obtain a high light reception amount.

【0048】図16において,光電センサ32の投光装置27
は受光エリアの範囲にわたって,適当な角度間隔で複数
の光ビームを同時に投射するマルチビーム投光装置であ
る。光ビームはパルス光でも連続光でもよい。この投光
装置27はグレーティングと光源,またはレンズアレイも
しくはプリズム・アレイと光源とを組合せることによ
り,または複数の光源により実現される。マルチビーム
投光装置は可動部を持たずに光を集中的に投射して高受
光量が得られるという特徴をもつ。
In FIG. 16, the projector 27 of the photoelectric sensor 32 is shown.
Is a multi-beam projection device that simultaneously projects a plurality of light beams at appropriate angular intervals over the range of the light receiving area. The light beam may be pulsed light or continuous light. This light projecting device 27 is realized by combining a grating and a light source, or a lens array or prism array and a light source, or by a plurality of light sources. The multi-beam projector has a feature that a large amount of light can be obtained by intensively projecting light without having a movable part.

【0049】図17はレーザ・レーダの構成を示してい
る。レーザ・レーダ40は図21に示すように車両60の前部
に取付けられる。レーザ・レーダ40は投光装置41,受光
装置および信号処理装置を含んでいる。投光装置41は車
両の前方に向ってパルス状のレーザ光を投射するもので
ある。このレーザ光は所定の計測角度範囲(受光エリ
ア)にわたって掃引される。レーザ光はこの計測角度範
囲において一定角度間隔で投射されることになる。
FIG. 17 shows the structure of the laser radar. The laser radar 40 is mounted on the front of the vehicle 60 as shown in FIG. The laser radar 40 includes a light projecting device 41, a light receiving device, and a signal processing device. The light projecting device 41 projects a pulsed laser beam toward the front of the vehicle. This laser light is swept over a predetermined measurement angle range (light receiving area). Laser light is projected at a constant angular interval in this measurement angle range.

【0050】たとえば図18に示すように,レーザ光源51
aから投射されるパルス状レーザ光が,一定速度で一定
角度範囲で往復回動される回転ミラー52aによって反射
され,投光レンズを通して投射されることになる。
As shown in FIG. 18, for example, a laser light source 51
The pulsed laser light projected from a is reflected by the rotary mirror 52a which is reciprocally rotated at a constant speed in a constant angle range, and is projected through the projection lens.

【0051】たとえば,計測角度範囲は 200[mrad]であ
り,車両の走行方向の左右にそれぞれ 100[mrad]の広が
りをもつ。また,この計測角度範囲は等角度間隔で80分
割され,この角度間隔ごとにレーザ光が投射される。レ
ーザ光は 2.5[mrad]の角度間隔で投射されることにな
る。
For example, the measurement angle range is 200 [mrad], and each has a spread of 100 [mrad] to the left and right in the traveling direction of the vehicle. Further, this measurement angle range is divided into 80 at equal angular intervals, and laser light is projected at each angular interval. Laser light will be projected at an angular interval of 2.5 [mrad].

【0052】レーザ・レーダ40の投光装置41から投射さ
れたレーザ光は,道路の路側に設けられた路側リフレク
タR,または先行車両の後部に取付けられた車両リフレ
クタで反射してレーザ・レーダ40に戻ってくる。この反
射光は受光装置に含まれる受光用レンズ10で集光され,
受光素子20によって受光される。受光素子20の受光信号
はプリント基板42に設けられた信号処理装置によって処
理される。車両60の前部には少くとも投光装置41および
受光装置が設けられればよい。
The laser light projected from the light projecting device 41 of the laser radar 40 is reflected by the roadside reflector R provided on the roadside of the road or the vehicle reflector mounted at the rear of the preceding vehicle, and is reflected by the laser radar 40. Come back to. This reflected light is condensed by the light receiving lens 10 included in the light receiving device,
The light is received by the light receiving element 20. The light reception signal of the light receiving element 20 is processed by the signal processing device provided on the printed board 42. At least the light projecting device 41 and the light receiving device may be provided in the front portion of the vehicle 60.

【0053】図20はレーザ・レーダの投光装置41の一
部,受光装置の一部および信号処理回路を示している。
投光装置41は投光器51,レーザ光掃引装置52および掃引
角度検出装置53を含む。投光器51内にはレーザ光源51
a,レーザ光掃引装置52にはミラー52aがそれぞれ含ま
れる。受光装置は受光器54を含み,ここには受光素子20
が含まれる。
FIG. 20 shows a part of the light emitting device 41 of the laser radar, a part of the light receiving device and a signal processing circuit.
The light projecting device 41 includes a light projector 51, a laser light sweeping device 52, and a sweep angle detecting device 53. A laser light source 51 is provided in the projector 51.
The laser beam sweeping device 52 includes a mirror 52a. The light receiving device includes a light receiver 54, in which the light receiving element 20
Is included.

【0054】投光器51は,パルス状のレーザ光を一定の
時間間隔で繰り返して投光するとともに,レーザ光を発
光した時点を表す投光タイミング信号を出力する。投光
器54にはたとえば,半導体レーザ発光装置が装置の小型
化,駆動の高速化の点で適当である。投光タイミング信
号は投光器51から距離算出装置55に与えられる。
The light projector 51 repeatedly projects the pulsed laser light at a constant time interval and outputs a light projection timing signal indicating the time when the laser light is emitted. For example, a semiconductor laser light emitting device is suitable for the projector 54 in terms of downsizing of the device and high speed driving. The light projection timing signal is given from the light projector 51 to the distance calculation device 55.

【0055】たとえば,レーザ光を投光する時間間隔
は,計測可能な距離が150[m]であるとすると,この距離
をレーザ光が往復に要する時間,すなわち,(150[m]×
2)/(3×108 [m/s] )=1[μs],またはそれ以
上の時間である。
For example, if the measurable distance of the laser light is 150 [m], the time required for the laser light to reciprocate over this distance, that is, (150 [m] ×
2) / (3 × 10 8 [m / s]) = 1 [μs] or more.

【0056】レーザ光掃引装置52は,投光器51が投光し
たレーザ光を計測角度範囲内で掃引する。レーザ光は,
一定角度間隔(上述した等角度間隔)で投光時間間隔ご
とに放射状に前方に向かって投射されることになる。レ
ーザ光掃引装置52は所定周期でその角度を変化させるレ
ーザ光反射ミラーがレーザ光を広げにくい点で適当であ
る。レーザ光が投射された角度を表す掃引角度位置信号
は,レーザ光掃引装置52から掃引角度検出装置53に与え
られる。
The laser beam sweeping device 52 sweeps the laser beam projected by the projector 51 within the measurement angle range. The laser light is
The light is projected radially forward at a constant angle interval (equal angle interval described above) at each projection time interval. The laser beam sweeping device 52 is suitable because it is difficult for a laser beam reflecting mirror that changes its angle at a predetermined cycle to spread the laser beam. A sweep angle position signal indicating the angle at which the laser light is projected is provided from the laser light sweep device 52 to the sweep angle detection device 53.

【0057】掃引角度検出装置53は,レーザ光掃引装置
52から与えられる掃引角度位置信号に基づいてレーザ光
が投射された掃引角度θ(車両60の走行方向に垂直な方
向を基準とする)を算出する。算出された掃引角度θを
表すデータは,掃引角度検出装置53とから信号処理回路
56に与えられる。
The sweep angle detection device 53 is a laser light sweep device.
Based on the sweep angle position signal given from 52, the sweep angle θ at which the laser light is projected (based on the direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle 60) is calculated. The data representing the calculated sweep angle θ is obtained from the sweep angle detection device 53 and the signal processing circuit.
Given to 56.

【0058】レーザ掃引装置52から投射されたレーザ光
は被検出物体OB(上述の路側リフレクタまたは車両リ
フレクタ)によって反射され,その反射光が受光器54に
よって受光される。
The laser light projected from the laser sweep device 52 is reflected by the object OB to be detected (the above-mentioned roadside reflector or vehicle reflector), and the reflected light is received by the light receiver 54.

【0059】受光器54は,被検出物体OBによって反射
された反射光を受光すると,その反射光を受光した時点
を表す受光タイミング信号を出力する。反射光は,レー
ザ光掃引装置52からレーザ光が投射されてから次のレー
ザ光が投射されるまでの間に受光される。受光タイミン
グ信号は,受光器54から距離算出装置55に与えられる。
受光器54は,受光素子20(たとえば,フォトダイオー
ド,フォトトランジスタ等)に入射した反射光を電気的
信号に変換し,この信号が所定の閾値以上のとき受光タ
イミング信号を出力する。閾値処理を行うことでノイズ
除去される。
Upon receiving the reflected light reflected by the object to be detected OB, the light receiver 54 outputs a light reception timing signal indicating the time when the reflected light is received. The reflected light is received from the laser light sweeping device 52 after the laser light is projected until the next laser light is projected. The light reception timing signal is given from the light receiver 54 to the distance calculation device 55.
The light receiver 54 converts the reflected light incident on the light receiving element 20 (for example, a photodiode, a phototransistor, etc.) into an electric signal, and outputs a light reception timing signal when this signal is equal to or more than a predetermined threshold value. Noise is removed by performing threshold processing.

【0060】距離算出装置55は,投光器51から与えられ
る投光タイミング信号の入力時点から,受光器52から与
えられる受光タイミング信号の入力時点までの時間間隔
を計測して被検出物体OBまでの距離dを算出する。算
出された被検出物体までの距離dを表すデータは,距離
算出装置55から信号処理回路56に与えられる。
The distance calculation device 55 measures the time interval from the input time of the light projection timing signal supplied from the light projector 51 to the input time of the light reception timing signal supplied from the light receiver 52 to measure the distance to the detected object OB. Calculate d. The data representing the calculated distance d to the detected object is given from the distance calculation device 55 to the signal processing circuit 56.

【0061】車速センサ57は,車速v(レーザ・レーダ
40が搭載された車両60の車速)を検出する。車速vを表
すデータは,車速センサ57から信号処理回路56に与えら
れる。
The vehicle speed sensor 57 is a vehicle speed v (laser radar
The vehicle speed of the vehicle 60 equipped with 40 is detected. Data representing the vehicle speed v is given from the vehicle speed sensor 57 to the signal processing circuit 56.

【0062】信号処理回路56は,掃引角度検出装置53か
ら与えられる掃引角度θ,距離算出装置55から与えられ
る被検出物体OBまでの距離dおよび車速センサ57から
与えられる車速vに基づいて,先行車両との車間距離の
算出,その他の処理を行う。
The signal processing circuit 56 advances based on the sweep angle θ given from the sweep angle detecting device 53, the distance d to the detected object OB given from the distance calculating device 55 and the vehicle speed v given from the vehicle speed sensor 57. It calculates the inter-vehicle distance to the vehicle and performs other processing.

【0063】図19は信号処理回路56に与えられる掃引角
度θと距離dとをグラフ上で示したものである。このよ
うに,被検出物体OBの位置obがグラフ上で明らかに
なる。
FIG. 19 is a graph showing the sweep angle θ and the distance d given to the signal processing circuit 56. In this way, the position ob of the detected object OB becomes clear on the graph.

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

【図1】受光用複合レンズの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a light-receiving compound lens.

【図2】受光用複合レンズの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a light-receiving compound lens.

【図3】受光用複合レンズとその視野角度/受光量特性
とを示す。
FIG. 3 shows a light-receiving compound lens and its viewing angle / light-receiving amount characteristics.

【図4】フレネル・レンズで構成された受光用複合レン
ズの他の例を示すもので,(A)は正面図,(B) は断面図
である。
4A and 4B show another example of a light-receiving compound lens composed of a Fresnel lens, where FIG. 4A is a front view and FIG. 4B is a sectional view.

【図5】受光光学系をもつ光電センサを示す。FIG. 5 shows a photoelectric sensor having a light receiving optical system.

【図6】両凸レンズで構成された受光用複合レンズの断
面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a light-receiving compound lens including a biconvex lens.

【図7】両凸レンズで構成された受光用複合レンズとそ
の視野角度/受光量特性を示す。
FIG. 7 shows a light-receiving compound lens composed of a biconvex lens and its viewing angle / light-receiving amount characteristics.

【図8】受光用複合レンズの他の構成例とその視野角度
/受光量特性を示す。
FIG. 8 shows another configuration example of the light-receiving compound lens and its viewing angle / light-receiving amount characteristic.

【図9】受光用複合レンズの他の構成例を示す断面図で
ある。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another configuration example of the light-receiving compound lens.

【図10】受光用複合レンズの他の構成例を示す斜視図
である。
FIG. 10 is a perspective view showing another configuration example of a light-receiving compound lens.

【図11】受光用複合レンズのさらに他の構成例を示す
正面図である。
FIG. 11 is a front view showing still another configuration example of the light-receiving compound lens.

【図12】図11に示す受光用複合レンズの斜視図であ
る。
12 is a perspective view of the light-receiving compound lens shown in FIG.

【図13】図11に示す受光用複合レンズの受光エリアを
示す。
13 shows a light receiving area of the light receiving compound lens shown in FIG.

【図14】光電センサの一例を示す。FIG. 14 shows an example of a photoelectric sensor.

【図15】ビーム・スキャン・タイプの光電センサを示
す。
FIG. 15 shows a beam scan type photoelectric sensor.

【図16】マルチビーム・タイプの光電センサを示す。FIG. 16 shows a multi-beam type photoelectric sensor.

【図17】レーザ・レーダの構成を示す。FIG. 17 shows a configuration of a laser radar.

【図18】レーザ・ビームを掃引する構成を示す。FIG. 18 shows a configuration for sweeping a laser beam.

【図19】レーザ・レーダにおいて検知された被検出物
体をグラフ上で示す。
FIG. 19 is a graph showing a detected object detected by a laser radar.

【図20】レーザ・レーダの電気的構成を示すブロック
図である。
FIG. 20 is a block diagram showing an electrical configuration of a laser radar.

【図21】レーザ・レーダが搭載された車両を示す斜視
図である。
FIG. 21 is a perspective view showing a vehicle equipped with a laser radar.

【図22】従来の光電センサの受光エリアを示す。FIG. 22 shows a light receiving area of a conventional photoelectric sensor.

【図23】受光エリアを広げる従来の構成を示す。FIG. 23 shows a conventional configuration for expanding a light receiving area.

【図24】受光エリアを広げる従来の構成を示す。FIG. 24 shows a conventional configuration for expanding the light receiving area.

【図25】従来のデフォーカス受光光学系とその視野角
度/受光量特性を示す。
FIG. 25 shows a conventional defocused light receiving optical system and its viewing angle / light receiving amount characteristic.

【図26】従来のデフォーカス受光光学系とその視野角
度/受光量特性を示す。
FIG. 26 shows a conventional defocused light receiving optical system and its viewing angle / light receiving amount characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,11 受光用複合レンズ L1,L2,L3,L11〜L17 レンズ部分 20 受光素子 21 受光面 22 受光装置 25,26,27,41 投光装置 O1,O2,O3 光軸 30,31,32,33 光電センサ SI1〜SI3 入射面 SO1〜SO3 射出面 40 レーザ・レーダ 60 車両 10, 11 Complex lens for receiving light L1, L2, L3, L11 to L17 Lens part 20 Light receiving element 21 Light receiving surface 22 Light receiving device 25, 26, 27, 41 Projector O1, O2, O3 Optical axis 30, 31, 32, 33 Photoelectric sensor SI1-SI3 Incident surface SO1-SO3 Exit surface 40 Laser radar 60 Vehicle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01V 8/14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G01V 8/14

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のレンズ部分が,それらの光軸が異
なる位置にくるように組合わされてなり,各レンズ部分
が分担する各受光エリアからの異なる入射角をもつ入射
光を一箇所に集光するように構成されている受光用レン
ズ。
1. A plurality of lens portions are combined so that their optical axes are located at different positions, and incident light having different incident angles from the respective light receiving areas shared by the respective lens portions is collected at one place. A light-receiving lens configured to emit light.
【請求項2】 上記レンズ部分が凸レンズである,請求
項1に記載の受光用レンズ。
2. The light-receiving lens according to claim 1, wherein the lens portion is a convex lens.
【請求項3】 上記レンズ部分がフレネル・レンズであ
る,請求項1に記載の受光用レンズ。
3. The light-receiving lens according to claim 1, wherein the lens portion is a Fresnel lens.
【請求項4】 一体成形されている,請求項1から3の
いずれか一項に記載の受光用レンズ。
4. The light-receiving lens according to claim 1, which is integrally molded.
【請求項5】 上記レンズ部分が両凸レンズにより構成
され,各レンズ部分の入射面に入射する光の領域を覆う
ような出射面を対応するレンズ部分が有している,請求
項1から4のいずれか一項に記載の受光用レンズ。
5. The lens portion according to claim 1, wherein the lens portion is composed of a biconvex lens, and the corresponding lens portion has an emission surface that covers an area of light incident on the incident surface of each lens portion. The light-receiving lens according to any one of items.
【請求項6】 中央に位置するレンズ部分ほど入射面の
面積が大きく,周辺にいくほど入射面の面積が小さくな
っている,請求項1から5のいずれか一項に記載の受光
用レンズ。
6. The light-receiving lens according to claim 1, wherein the lens portion located at the center has a larger incident surface area and the peripheral portion has a smaller incident surface area.
【請求項7】 上記レンズ部分の少なくとも一つが円形
状周縁をもつものであり,この円形状周縁に接して他の
レンズ部分が配置され,全体として四角形の周縁をもつ
ように構成されている,請求項1から6のいずれか一項
に記載の受光用レンズ。
7. At least one of the lens portions has a circular peripheral edge, and another lens portion is arranged in contact with the circular peripheral edge, and is configured to have a rectangular peripheral edge as a whole. The light-receiving lens according to claim 1.
【請求項8】 上記複数のレンズ部分の焦点距離が等し
い,請求項1から7のいずれか一項に記載の受光用レン
ズ。
8. The light-receiving lens according to claim 1, wherein the plurality of lens portions have the same focal length.
【請求項9】 中央に位置するレンズ部分の焦点距離よ
りもその周囲に位置するレンズ部分の焦点距離の方が長
い,請求項1から8のいずれか一項に記載の受光用レン
ズ。
9. The light-receiving lens according to claim 1, wherein a focal length of a lens portion located in the periphery is longer than a focal length of a lens portion located in the center.
【請求項10】 上記複数のレンズの一方向の焦点距離
とこれと直交する方向の焦点距離とが異なる,請求項1
から9のいずれか一項に記載の受光用レンズ。
10. A focal length in one direction of the plurality of lenses and a focal length in a direction orthogonal thereto are different.
Item 10. The light-receiving lens according to any one of items 1 to 9.
【請求項11】 複数のレンズ部分または最も焦点距離
の短いレンズ部分の焦点位置に配置された受光素子を備
えた,請求項1から10のいずれか一項に記載の受光用レ
ンズを用いた受光装置。
11. A light receiving device using the light receiving lens according to claim 1, further comprising a light receiving element arranged at a focal position of a plurality of lens parts or a lens part having the shortest focal length. apparatus.
【請求項12】 複数のレンズ部分または最も焦点距離
の短いレンズ部分の焦点位置から受光用レンズに近づい
た位置または受光用レンズから遠ざかった位置に配置さ
れた受光素子を備えた,請求項1から10のいずれか一項
に記載の受光用レンズを用いた受光装置。
12. The light-receiving element according to claim 1, further comprising a light-receiving element arranged at a position closer to the light-receiving lens or farther from the light-receiving lens from the focal position of the plurality of lens parts or the lens part having the shortest focal length. 10. A light receiving device using the light receiving lens described in any one of 10.
【請求項13】 請求項11または12に記載の受光装置
と,マルチビーム光源を有する投光装置と,を備えた光
電センサ。
13. A photoelectric sensor comprising the light receiving device according to claim 11 or 12, and a light projecting device having a multi-beam light source.
【請求項14】 請求項11または12に記載の受光装置
と,投射光を掃引するスキャン・ビーム投光装置と,を
備えた光電センサ。
14. A photoelectric sensor comprising the light receiving device according to claim 11 or 12, and a scan beam projecting device for sweeping projection light.
【請求項15】 請求項11または12に記載の受光装置を
備えた光電センサ。
15. A photoelectric sensor including the light receiving device according to claim 11.
【請求項16】 請求項11または12に記載の受光装置を
備えたレーザ・レーダ。
16. A laser radar comprising the light receiving device according to claim 11.
【請求項17】 請求項16に記載のレーザ・レーダを搭
載した車両。
17. A vehicle equipped with the laser radar according to claim 16.
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