JP2000046930A - 光学センサ - Google Patents
光学センサInfo
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- JP2000046930A JP2000046930A JP10215439A JP21543998A JP2000046930A JP 2000046930 A JP2000046930 A JP 2000046930A JP 10215439 A JP10215439 A JP 10215439A JP 21543998 A JP21543998 A JP 21543998A JP 2000046930 A JP2000046930 A JP 2000046930A
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- Japan
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- horizontal
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡易な構成で２次元走査でき、しかも光軸調
整が極めて容易な光学センサを実現する。 【解決手段】 与えられた付勢力に応じて入出射角が可
変制御される可変頂角プリズム２ｃ，３ａを用いて投光
部２および受光部３の各水平／垂直方向の光軸を定める
ようにしたので、従来のように、例えば振動鏡よりなる
機械的機構で光軸出しするものに比べてアライメント
（光軸調整）作業が極めて容易になる上、定めた光軸を
中心に可変頂角プリズム２ｃ，３ａをそれぞれ水平／垂
直方向に付勢制御するだけで２次元走査が実現する為、
複雑な走査機構を省くことができる。
整が極めて容易な光学センサを実現する。 【解決手段】 与えられた付勢力に応じて入出射角が可
変制御される可変頂角プリズム２ｃ，３ａを用いて投光
部２および受光部３の各水平／垂直方向の光軸を定める
ようにしたので、従来のように、例えば振動鏡よりなる
機械的機構で光軸出しするものに比べてアライメント
（光軸調整）作業が極めて容易になる上、定めた光軸を
中心に可変頂角プリズム２ｃ，３ａをそれぞれ水平／垂
直方向に付勢制御するだけで２次元走査が実現する為、
複雑な走査機構を省くことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、レーザレ
ーダ等に用いて好適な光学センサに関する。
ーダ等に用いて好適な光学センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、投射した光が対象物に反射し
て戻ってくるまでの時間を計測して測距するレーザレー
ダ装置が知られており、このような装置には、例えばコ
ヒーレントなレーザ光を発生し、これをビーム整形して
投光する投光部と、投光したレーザ光の反射成分（反射
光）を受光する受光部とから形成される光学センサが搭
載されている。通常、光学センサでは、反射光方向に受
光部光学系の光軸を設定しておく必要があり、一般的に
は受光範囲を広げておき、受光部光学系の光軸が多少ず
れていた場合でも反射光を検出できるようになってい
る。また、一定の広さを持つ測定範囲を実現するために
は、投光部又は受光部で投射光又は反射光の走査（スキ
ャン）を行う必要がある。
て戻ってくるまでの時間を計測して測距するレーザレー
ダ装置が知られており、このような装置には、例えばコ
ヒーレントなレーザ光を発生し、これをビーム整形して
投光する投光部と、投光したレーザ光の反射成分（反射
光）を受光する受光部とから形成される光学センサが搭
載されている。通常、光学センサでは、反射光方向に受
光部光学系の光軸を設定しておく必要があり、一般的に
は受光範囲を広げておき、受光部光学系の光軸が多少ず
れていた場合でも反射光を検出できるようになってい
る。また、一定の広さを持つ測定範囲を実現するために
は、投光部又は受光部で投射光又は反射光の走査（スキ
ャン）を行う必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光学
センサでは、水平又は垂直方向に光軸を調整又は走査す
る機構として、複雑な構成の機械的機構が一般的に使用
されていた。例えば、振動鏡と呼ばれる揺動する反射鏡
を用いて光源からの出力光を偏向させる方式が採用され
ており、この場合には、光軸の走査機構（或いは光軸調
整機構）が、反射鏡の他に、反射鏡を揺動自在に支える
軸受けや、反射鏡を駆動するモータ等多数の部品が組合
わされた比較的大型で複雑なものとなっていた。特に、
水平及び垂直方向に光軸を調整又は走査する２次元走査
方式の場合には、例えば上記反射鏡が水平走査用と垂直
走査用の二つ設けられた複雑かつ大型な機構となり、必
然的に光軸調整も難しくなる、という問題がある。そこ
で本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
簡易な構成で光軸の調整又は走査が可能で、光軸調整も
容易な光学センサを提供することを目的としている。
センサでは、水平又は垂直方向に光軸を調整又は走査す
る機構として、複雑な構成の機械的機構が一般的に使用
されていた。例えば、振動鏡と呼ばれる揺動する反射鏡
を用いて光源からの出力光を偏向させる方式が採用され
ており、この場合には、光軸の走査機構（或いは光軸調
整機構）が、反射鏡の他に、反射鏡を揺動自在に支える
軸受けや、反射鏡を駆動するモータ等多数の部品が組合
わされた比較的大型で複雑なものとなっていた。特に、
水平及び垂直方向に光軸を調整又は走査する２次元走査
方式の場合には、例えば上記反射鏡が水平走査用と垂直
走査用の二つ設けられた複雑かつ大型な機構となり、必
然的に光軸調整も難しくなる、という問題がある。そこ
で本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
簡易な構成で光軸の調整又は走査が可能で、光軸調整も
容易な光学センサを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、水平又は垂直方向、或
いは水平および垂直方向に光軸を調整又は走査する光学
センサにおいて、与えられた付勢力に応じて入出射角が
可変制御される可変頂角プリズムと、この可変頂角プリ
ズムの入出射角が、水平又は垂直方向、或いは水平およ
び垂直方向に変化するよう付勢する付勢手段とを、少な
くとも前記光軸の調整又は走査手段として具備すること
を特徴としている。
め、請求項１に記載の発明では、水平又は垂直方向、或
いは水平および垂直方向に光軸を調整又は走査する光学
センサにおいて、与えられた付勢力に応じて入出射角が
可変制御される可変頂角プリズムと、この可変頂角プリ
ズムの入出射角が、水平又は垂直方向、或いは水平およ
び垂直方向に変化するよう付勢する付勢手段とを、少な
くとも前記光軸の調整又は走査手段として具備すること
を特徴としている。
【０００５】本発明では、可変頂角プリズムの入出射角
が、水平又は垂直方向、或いは水平および垂直方向に走
査するよう可変制御するので、従来のように、例えば振
動鏡よりなる機械的機構で光軸出しするものに比べて光
軸調整が極めて容易になり、しかも調整した光軸を中心
に可変頂角プリズムをそれぞれ水平／垂直方向に付勢制
御するだけで２次元走査も実現できるから、従来必須と
された複雑な走査機構を省くことが可能になる。
が、水平又は垂直方向、或いは水平および垂直方向に走
査するよう可変制御するので、従来のように、例えば振
動鏡よりなる機械的機構で光軸出しするものに比べて光
軸調整が極めて容易になり、しかも調整した光軸を中心
に可変頂角プリズムをそれぞれ水平／垂直方向に付勢制
御するだけで２次元走査も実現できるから、従来必須と
された複雑な走査機構を省くことが可能になる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態によ
る光学センサについて図面を参照して説明する。まず図
１は実施の一形態による光学センサの全体構成を示すブ
ロック図である。この図において、１はＣＰＵ，ＲＯＭ
およびＲＡＭ等から構成されるコントローラであり、後
述するアクチュエータ４（付勢手段）に所定の駆動制御
信号Ｄｃを与えて光軸制御する一方、投光部２および受
光部３の動作を制御して、投射した光が対象物に反射し
て戻ってくるまでの時間を計測して測距する機能を備え
る。
る光学センサについて図面を参照して説明する。まず図
１は実施の一形態による光学センサの全体構成を示すブ
ロック図である。この図において、１はＣＰＵ，ＲＯＭ
およびＲＡＭ等から構成されるコントローラであり、後
述するアクチュエータ４（付勢手段）に所定の駆動制御
信号Ｄｃを与えて光軸制御する一方、投光部２および受
光部３の動作を制御して、投射した光が対象物に反射し
て戻ってくるまでの時間を計測して測距する機能を備え
る。
【０００７】投光部２は、構成要素２ａ〜２ｃからな
る。２ａは、上記コントローラ１の制御の下に、連続発
振するレーザ光を出力する光源である。２ｂは複数の光
学レンズから形成され、光源２ａから出力されるレーザ
光をビーム整形するビーム整形光学系である。２ｃは可
変頂角プリズムであり、後述するアクチュエータ４が与
える付勢力に応じて入出射角が可変制御される可変頂角
プリズム（バリアングルプリズム）である。
る。２ａは、上記コントローラ１の制御の下に、連続発
振するレーザ光を出力する光源である。２ｂは複数の光
学レンズから形成され、光源２ａから出力されるレーザ
光をビーム整形するビーム整形光学系である。２ｃは可
変頂角プリズムであり、後述するアクチュエータ４が与
える付勢力に応じて入出射角が可変制御される可変頂角
プリズム（バリアングルプリズム）である。
【０００８】受光部３は、構成要素３ａ〜３ｃからな
る。３ａは上記可変頂角プリズム２ｃと同様、アクチュ
エータ４が与える付勢力に応じて入出射角が可変制御さ
れる可変頂角プリズムである。３ｂは、上述した可変頂
角プリズム３ａを介して入射する反射光を、受光部３ｃ
の受光素子（図示略）上にフォーカシングする受光光学
系である。受光部３ｃは、ＣＣＤ等の受光素子を備え、
反射光を検出した場合に検出信号を発生して前述のコン
トローラ１に出力する。アクチュエータ４は、例えば、
電磁的に付勢力を発生するもので、コントローラ１から
供給される駆動制御信号Ｄｃに応じて可変頂角プリズム
２ｃ，３ａを水平／垂直方向に付勢する。
る。３ａは上記可変頂角プリズム２ｃと同様、アクチュ
エータ４が与える付勢力に応じて入出射角が可変制御さ
れる可変頂角プリズムである。３ｂは、上述した可変頂
角プリズム３ａを介して入射する反射光を、受光部３ｃ
の受光素子（図示略）上にフォーカシングする受光光学
系である。受光部３ｃは、ＣＣＤ等の受光素子を備え、
反射光を検出した場合に検出信号を発生して前述のコン
トローラ１に出力する。アクチュエータ４は、例えば、
電磁的に付勢力を発生するもので、コントローラ１から
供給される駆動制御信号Ｄｃに応じて可変頂角プリズム
２ｃ，３ａを水平／垂直方向に付勢する。
【０００９】なお、可変頂角プリズム２ｃ，３ａは、例
えば図２の断面図に示すように、対向配置される透明な
光学部材１０，１１（ガラス板やアクリル板など）の周
囲を、伸縮可能な弾性部材１２，１３にて封止し、その
内部に光学的に透明であって、所定の屈折率を持つ液体
もしくは流動体が充填される構造をなしている。このよ
うな構造によれば、例えば、図２に図示するように、ア
クチュエータ４により弾性部材１２側を付勢し、任意の
プリズム頂角αを形成して入出射角を可変制御し得るよ
うになっている。
えば図２の断面図に示すように、対向配置される透明な
光学部材１０，１１（ガラス板やアクリル板など）の周
囲を、伸縮可能な弾性部材１２，１３にて封止し、その
内部に光学的に透明であって、所定の屈折率を持つ液体
もしくは流動体が充填される構造をなしている。このよ
うな構造によれば、例えば、図２に図示するように、ア
クチュエータ４により弾性部材１２側を付勢し、任意の
プリズム頂角αを形成して入出射角を可変制御し得るよ
うになっている。
【００１０】さて、上記構成による光学センサでは、以
下に示す手順に従って投光部２および受光部３の各光軸
を調整する。まず、センサ正面に測距対象となる反射物
を設置する。反射物の設置位置は、投光部２と受光部３
との間隔が十分無視し得る程度にセンサ本体から離間し
た距離とする。そして、投光部２が一定周期で投射光を
水平方向に走査するようコントローラ１から駆動制御信
号Ｄｃを出力させる。こうして投光部２が投射光を水平
走査している状態において、受光部３では可変プリズム
３ａを走査駆動させずに反射光を受光し、その際に受光
強度が最も高くなる可変プリズム２ｃの水平走査角度
を、投光部２の「水平走査中心」となる水平方向の光軸
に設定する。続いて、受光部３では、可変プリズム３ａ
を水平方向に走査させながら、受光強度が最も高くなる
水平走査角度を検出し、それを受光部３側の「水平走査
中心」となる水平方向の光軸に設定する。
下に示す手順に従って投光部２および受光部３の各光軸
を調整する。まず、センサ正面に測距対象となる反射物
を設置する。反射物の設置位置は、投光部２と受光部３
との間隔が十分無視し得る程度にセンサ本体から離間し
た距離とする。そして、投光部２が一定周期で投射光を
水平方向に走査するようコントローラ１から駆動制御信
号Ｄｃを出力させる。こうして投光部２が投射光を水平
走査している状態において、受光部３では可変プリズム
３ａを走査駆動させずに反射光を受光し、その際に受光
強度が最も高くなる可変プリズム２ｃの水平走査角度
を、投光部２の「水平走査中心」となる水平方向の光軸
に設定する。続いて、受光部３では、可変プリズム３ａ
を水平方向に走査させながら、受光強度が最も高くなる
水平走査角度を検出し、それを受光部３側の「水平走査
中心」となる水平方向の光軸に設定する。
【００１１】以上のようにして、投光部２および受光部
３の各水平方向の光軸が定まったならば、次に、投光部
２および受光部３をそれぞれ各水平方向の光軸に設定し
た状態で、垂直方向の光軸出しを行う。すなわち、上述
した水平方向のアライメント（光軸調整）手順と同様、
最初に、投光部２が一定周期で投射光を垂直方向に走査
するようコントローラ１から駆動制御信号Ｄｃを出力さ
せる。そして、この状態で受光部３が可変プリズム３ａ
を走査駆動させずに反射光を受光し、その際に受光強度
が最も高くなる可変プリズム２ｃの垂直走査角度を投光
部２の「垂直走査中心」となる垂直方向の光軸に設定す
る。この後、受光部３では、可変プリズム３ａを垂直方
向に走査させながら、受光強度が最も高くなる垂直走査
角度を検出し、それを受光部３側の「垂直走査中心」と
なる垂直方向の光軸に設定する。
３の各水平方向の光軸が定まったならば、次に、投光部
２および受光部３をそれぞれ各水平方向の光軸に設定し
た状態で、垂直方向の光軸出しを行う。すなわち、上述
した水平方向のアライメント（光軸調整）手順と同様、
最初に、投光部２が一定周期で投射光を垂直方向に走査
するようコントローラ１から駆動制御信号Ｄｃを出力さ
せる。そして、この状態で受光部３が可変プリズム３ａ
を走査駆動させずに反射光を受光し、その際に受光強度
が最も高くなる可変プリズム２ｃの垂直走査角度を投光
部２の「垂直走査中心」となる垂直方向の光軸に設定す
る。この後、受光部３では、可変プリズム３ａを垂直方
向に走査させながら、受光強度が最も高くなる垂直走査
角度を検出し、それを受光部３側の「垂直走査中心」と
なる垂直方向の光軸に設定する。
【００１２】このように、上述した実施の一形態によれ
ば、与えられた付勢力に応じて入出射角が可変制御され
る可変頂角プリズム２ｃ，３ａを用いて投光部２および
受光部３の各水平／垂直方向の光軸を定めるようにした
ので、従来のように、機械的に光軸出しするものに比べ
てアライメント（光軸調整）作業が極めて容易になる
上、定めた光軸を中心に可変頂角プリズム２ｃ，３ａを
それぞれ水平／垂直方向に付勢制御するだけで２次元走
査が実現する為、走査機構を省くことができる。
ば、与えられた付勢力に応じて入出射角が可変制御され
る可変頂角プリズム２ｃ，３ａを用いて投光部２および
受光部３の各水平／垂直方向の光軸を定めるようにした
ので、従来のように、機械的に光軸出しするものに比べ
てアライメント（光軸調整）作業が極めて容易になる
上、定めた光軸を中心に可変頂角プリズム２ｃ，３ａを
それぞれ水平／垂直方向に付勢制御するだけで２次元走
査が実現する為、走査機構を省くことができる。
【００１３】なお、上述した実施の一形態では、投光部
２および受光部３にそれぞれ可変頂角プリズム２ｃ，３
ａを個別に設ける構造としたが、これに替えて、例えば
図３に図示する変形例のように、公知のビームスプリッ
タ３０を設けることによって、可変頂角プリズム２０を
投光部２側と受光部３側とで共用する構成としても良
い。この場合、投光部２側の光軸を決めれば、一意的に
受光部３側の光軸も定まるので、より一層アライメント
作業性（光軸調整）が向上する。また、上述した実施の
一形態では、投光部２および受光部３にそれぞれ可変頂
角プリズム２ｃ，３ａを設けて、投光部２および受光部
３において、走査や光軸調整ができる構成としたが、可
変頂角プリズムはいずれか一方にのみ設けて、投光部２
又は受光部３のいずれか一方においてのみ、可変頂角プ
リズムを使用した走査や光軸調整を行う態様も有り得
る。また、走査や光軸調整は、一方向（例えば水平方
向）においてのみ行う場合もある。
２および受光部３にそれぞれ可変頂角プリズム２ｃ，３
ａを個別に設ける構造としたが、これに替えて、例えば
図３に図示する変形例のように、公知のビームスプリッ
タ３０を設けることによって、可変頂角プリズム２０を
投光部２側と受光部３側とで共用する構成としても良
い。この場合、投光部２側の光軸を決めれば、一意的に
受光部３側の光軸も定まるので、より一層アライメント
作業性（光軸調整）が向上する。また、上述した実施の
一形態では、投光部２および受光部３にそれぞれ可変頂
角プリズム２ｃ，３ａを設けて、投光部２および受光部
３において、走査や光軸調整ができる構成としたが、可
変頂角プリズムはいずれか一方にのみ設けて、投光部２
又は受光部３のいずれか一方においてのみ、可変頂角プ
リズムを使用した走査や光軸調整を行う態様も有り得
る。また、走査や光軸調整は、一方向（例えば水平方
向）においてのみ行う場合もある。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、可変頂角プリズムの入
出射角が、水平又は垂直方向、或いは水平および垂直方
向に走査するよう可変制御するので、従来のように、例
えば振動鏡よりなる機械的機構で光軸出しするものに比
べて光軸調整が極めて容易になる。また、調整した光軸
を中心に可変頂角プリズムをそれぞれ水平／垂直方向に
付勢制御するだけで２次元走査も実現できるので、従来
必須とされた複雑な走査機構を省くことができる。
出射角が、水平又は垂直方向、或いは水平および垂直方
向に走査するよう可変制御するので、従来のように、例
えば振動鏡よりなる機械的機構で光軸出しするものに比
べて光軸調整が極めて容易になる。また、調整した光軸
を中心に可変頂角プリズムをそれぞれ水平／垂直方向に
付勢制御するだけで２次元走査も実現できるので、従来
必須とされた複雑な走査機構を省くことができる。
【図１】本発明の実施の一形態の構成を示すブロック図
である。
である。
【図２】可変頂角プリズムの構造例を示す断面図であ
る。
る。
【図３】変形例の構成を示すブロック図である。
１ コントローラ ２ 投光部 ２ａ 光源 ２ｂ ビーム整形光学系 ２ｃ 可変頂角プリズム ３ 受光部 ３ａ 可変頂角プリズム ３ｂ 受光光学系 ３ｃ 受光部 ４ アクチュエータ（付勢手段）
Claims (1)
- 【請求項１】 水平又は垂直方向、或いは水平および垂
直方向に光軸を調整又は走査する光学センサにおいて、 与えられた付勢力に応じて入出射角が可変制御される可
変頂角プリズムと、 この可変頂角プリズムの入出射角が、水平又は垂直方
向、或いは水平および垂直方向に変化するよう付勢する
付勢手段とを、 少なくとも前記光軸の調整又は走査手段として具備する
ことを特徴とする光学センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10215439A JP2000046930A (ja) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | 光学センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10215439A JP2000046930A (ja) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | 光学センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000046930A true JP2000046930A (ja) | 2000-02-18 |
Family
ID=16672377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10215439A Pending JP2000046930A (ja) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | 光学センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000046930A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009047434A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Ihi Corp | 電磁波距離測定装置 |
| JP2017508955A (ja) * | 2014-01-29 | 2017-03-30 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | カメラ装置 |
| US10539666B2 (en) | 2015-01-21 | 2020-01-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser radar device |
| US10802150B2 (en) | 2015-11-18 | 2020-10-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser radar apparatus |
-
1998
- 1998-07-30 JP JP10215439A patent/JP2000046930A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009047434A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Ihi Corp | 電磁波距離測定装置 |
| JP2017508955A (ja) * | 2014-01-29 | 2017-03-30 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | カメラ装置 |
| US10539666B2 (en) | 2015-01-21 | 2020-01-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser radar device |
| US10802150B2 (en) | 2015-11-18 | 2020-10-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser radar apparatus |
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