JP2002544492A - レーザ光電制御 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
レーザダイオード（２２）はレーザ光を出射し、このレーザ光はコリメートレンズ（２４）で平行光線にされる。平行にされたビームは、反射されて受光器（２８）に戻される前に５０メートル以上も進む。ボールレンズ（２６）は、反射された光の焦点を受光器上で合わせる。受光器は、好適には、レーザダイオードにレーザ光の断続的バーストを出射させるために、レーザ駆動回路（４２）に対して制御パルスを発する同期検出器である。同期検出器は次に、受光した光のタイミングをレーザダイオードの制御パルスのタイミングと比較し、真の反射された光と迷光とを区別する。強度調整（５６）は、レーザダイオード／受光器と反射器との間の距離に応じて、レーザ光の強度を調整する。
Description
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、レーザセンサ技術に関する。
【０００２】 これまで、レーザセンサは、収束焦点レンズによって所定の焦点距離に焦点を
合わされたレーザダイオードまたは他のレーザ源を含んできた。反射器から反射
されたレーザ光は、相対的に長い焦点距離を有する別の収束レンズによって受光
され、フォトダイオード検出器に焦点を合わされた。フォトダイオードの出力は
モニタされ、反射されたレーザビームの受光、または反射されたレーザビームの
不在を示す電気信号が生成された。反射されたレーザビームと、同様の色を有す
る迷光とを区別するために、幾つかのレーザセンサは、レーザ源と検出器との間
に、連続波タイプのフィードバックシステムなどのフィードバックシステムを含
んでいた。
合わされたレーザダイオードまたは他のレーザ源を含んできた。反射器から反射
されたレーザ光は、相対的に長い焦点距離を有する別の収束レンズによって受光
され、フォトダイオード検出器に焦点を合わされた。フォトダイオードの出力は
モニタされ、反射されたレーザビームの受光、または反射されたレーザビームの
不在を示す電気信号が生成された。反射されたレーザビームと、同様の色を有す
る迷光とを区別するために、幾つかのレーザセンサは、レーザ源と検出器との間
に、連続波タイプのフィードバックシステムなどのフィードバックシステムを含
んでいた。
【０００３】 このような従来のレーザセンサは、成功してはいるが、欠点を有する。第一に
、従来のレーザセンサは通常、３０メートルまでのオーダーという比較的短い距
離範囲において動作する。その距離範囲内においてさえ、異なる距離のために、
レーザ上に異なるレンズが必要である。典型的には、選択されたレーザセンサは
、用途に整合している必要がある。受光側では重要性は比較的低いが、受光レン
ズはさらに、センサが較正されている距離と整合している必要がある。受光側の
より長い焦点距離のレンズは、焦点距離が長くなるにつれて、光検出器のほんの
一部しか使用しなくなる傾向があり、それにより感度が低減する。焦点距離が長
すぎる場合、レンズは光検出器からそれて焦点を合わし得る。
、従来のレーザセンサは通常、３０メートルまでのオーダーという比較的短い距
離範囲において動作する。その距離範囲内においてさえ、異なる距離のために、
レーザ上に異なるレンズが必要である。典型的には、選択されたレーザセンサは
、用途に整合している必要がある。受光側では重要性は比較的低いが、受光レン
ズはさらに、センサが較正されている距離と整合している必要がある。受光側の
より長い焦点距離のレンズは、焦点距離が長くなるにつれて、光検出器のほんの
一部しか使用しなくなる傾向があり、それにより感度が低減する。焦点距離が長
すぎる場合、レンズは光検出器からそれて焦点を合わし得る。
【０００４】 本発明は、上記で言及した問題点および他の問題点を克服する新規の改良され
たレーザセンサを提供する。
たレーザセンサを提供する。
【０００５】 （発明の要旨） 本発明の１局面に従うと、レーザが提供される。レーザダイオードは、レーザ
光を出射するためにレーザ駆動回路によって電力を供給される。レーザダイオー
ドに隣接して取り付けられたコリメートレンズが、出射されたレーザ光を平行に
する。受光器は、反射されたレーザ光を受光し、反射されたレーザ光の受光／非
受光を示す出力信号を生成する。光学レンズは、反射されたレーザ光の焦点を受
光器上で合わせるために受光器に隣接して配置される。光学レンズは、１．０よ
り小さいｆナンバーを有する。
光を出射するためにレーザ駆動回路によって電力を供給される。レーザダイオー
ドに隣接して取り付けられたコリメートレンズが、出射されたレーザ光を平行に
する。受光器は、反射されたレーザ光を受光し、反射されたレーザ光の受光／非
受光を示す出力信号を生成する。光学レンズは、反射されたレーザ光の焦点を受
光器上で合わせるために受光器に隣接して配置される。光学レンズは、１．０よ
り小さいｆナンバーを有する。
【０００６】 本発明の別の局面に従うと、レーザ感知方法が提供される。レーザ光が出射さ
れ、平行光線の平行にされたビームにされる。平行にされたビームは、関心の対
象である領域を横切って伝播され、反射されて関心の対象である領域を横切って
逆方向に伝播される。反射されたレーザビームは、１．０より少ないｆナンバー
を有するレンズで焦点を合わされる。焦点を合わされた、反射されたレーザ光が
検出される。反射されたレーザ光の存在／不在が判定される。
れ、平行光線の平行にされたビームにされる。平行にされたビームは、関心の対
象である領域を横切って伝播され、反射されて関心の対象である領域を横切って
逆方向に伝播される。反射されたレーザビームは、１．０より少ないｆナンバー
を有するレンズで焦点を合わされる。焦点を合わされた、反射されたレーザ光が
検出される。反射されたレーザ光の存在／不在が判定される。
【０００７】 本発明のより限定された局面に従うと、光学レンズはボールレンズである。
【０００８】 本発明の１つの利点は、本発明によるレーザセンサが、５０〜７０メートルま
での範囲にわたって感知することである。
での範囲にわたって感知することである。
【０００９】 本発明の別の利点は、長距離範囲と短距離範囲とを切り換えるためにレンズ交
換が必要でないことである。同一のセンサが、レンズの交換なしで長距離または
短距離のいずれにも使用され得る。
換が必要でないことである。同一のセンサが、レンズの交換なしで長距離または
短距離のいずれにも使用され得る。
【００１０】 本発明のさらに別の利点は、好適な実施形態の次の詳細な説明を読み、理解す
ると、当業者には明らかとなる。
ると、当業者には明らかとなる。
【００１１】 本発明は、様々な構成要素および構成要素の配置において、ならびに様々な工
程および工程の構成において具体化し得る。図面は、好適な実施形態を例示する
目的のためだけであり、本発明を限定すると解釈されるべきではない。
程および工程の構成において具体化し得る。図面は、好適な実施形態を例示する
目的のためだけであり、本発明を限定すると解釈されるべきではない。
【００１２】 （好適な実施形態の詳細な説明） 図１を参照すると、レーザセンサは、前方投射部分１２を含むハウジング１０
を含む。前方投射部分は、レーザビームが投射され、かつ反射されたレーザ光が
受光されるウィンドウ１４を含む。電気取り付け部すなわちコネクタ１６は、電
力を中に入れるためのコンタクト、およびレーザビームが外に出る場合に中断さ
れているかいないかを示す信号を含む。赤および緑のＬＥＤ１８は、ビームが中
断されているかどうか、およびレーザセンサが電力を供給されているかどうかに
関する局所的可視指示を提供する。
を含む。前方投射部分は、レーザビームが投射され、かつ反射されたレーザ光が
受光されるウィンドウ１４を含む。電気取り付け部すなわちコネクタ１６は、電
力を中に入れるためのコンタクト、およびレーザビームが外に出る場合に中断さ
れているかいないかを示す信号を含む。赤および緑のＬＥＤ１８は、ビームが中
断されているかどうか、およびレーザセンサが電力を供給されているかどうかに
関する局所的可視指示を提供する。
【００１３】 図２を参照すると、回路板２０は、電気コネクタ１６と接続され、ハウジング
１０内の中心に支持される。回路板はさらに、好適な実施形態において可視の赤
色である、レーザダイオード２２を支持する。コリメートレンズ２４は、レーザ
ダイオード２２に隣接して機械的に取り付けられる。コリメートレンズは、選択
された距離の焦点に光の焦点を合わせるのではなく、光を平行にする。コリメー
トレンズは、平行光線のレーザビームを収束することなく出射させる。平行にさ
れた平行光線は、焦点を合わされたビームと比較して、対象のサイズおよびター
ゲットの距離に関してより寛大である。
１０内の中心に支持される。回路板はさらに、好適な実施形態において可視の赤
色である、レーザダイオード２２を支持する。コリメートレンズ２４は、レーザ
ダイオード２２に隣接して機械的に取り付けられる。コリメートレンズは、選択
された距離の焦点に光の焦点を合わせるのではなく、光を平行にする。コリメー
トレンズは、平行光線のレーザビームを収束することなく出射させる。平行にさ
れた平行光線は、焦点を合わされたビームと比較して、対象のサイズおよびター
ゲットの距離に関してより寛大である。
【００１４】 ウィンドウ１４を通して戻ってくる反射されたレーザ光は、受光器２８の能動
面上で光の焦点を合わせるボールレンズ２６に当たる。ボールレンズは、ターゲ
ットのサイズおよびターゲットの距離において柔軟性を加える、より大きな視野
を有する。ボールレンズは、平行光線および他の光線の焦点を光能動面上で合わ
すために、その半径のオーダーの非常に短い焦点距離を有する。その焦点距離は
、好適な実施形態においては、３ｍｍである。３〜１２ｍｍの直径を有するボー
ルレンズもまた考慮される。さらに、ボールレンズは、その低いｆナンバー（焦
点距離÷口径）に起因して高効率を有する。ボールレンズの屈折率は、光の焦点
が感光面に接する球の周面に実質的に合わされるように、選択された光の波長に
対して選択され、好適には６５０ｎｍで１．５±０．１の屈折率である。可視赤
色光を得るためには、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン
、および他の光学材料が好適である。ボールレンズはさらに、同時にフィルター
として機能するよう色づけされ得る。
面上で光の焦点を合わせるボールレンズ２６に当たる。ボールレンズは、ターゲ
ットのサイズおよびターゲットの距離において柔軟性を加える、より大きな視野
を有する。ボールレンズは、平行光線および他の光線の焦点を光能動面上で合わ
すために、その半径のオーダーの非常に短い焦点距離を有する。その焦点距離は
、好適な実施形態においては、３ｍｍである。３〜１２ｍｍの直径を有するボー
ルレンズもまた考慮される。さらに、ボールレンズは、その低いｆナンバー（焦
点距離÷口径）に起因して高効率を有する。ボールレンズの屈折率は、光の焦点
が感光面に接する球の周面に実質的に合わされるように、選択された光の波長に
対して選択され、好適には６５０ｎｍで１．５±０．１の屈折率である。可視赤
色光を得るためには、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン
、および他の光学材料が好適である。ボールレンズはさらに、同時にフィルター
として機能するよう色づけされ得る。
【００１５】 他の受光レンズ２６もまた考慮される。１．０より小さいｆナンバーを有する
他のレンズもまた、満足な結果を生み出し得、その場合、０．６〜０．７のｆナ
ンバーが最適である。
他のレンズもまた、満足な結果を生み出し得、その場合、０．６〜０．７のｆナ
ンバーが最適である。
【００１６】 好適には１１００ナノメータ未満の、近赤外線の範囲の光レーザもまた考慮さ
れる。有意に高いまたは低い波長を有するレーザの使用も、その波長に敏感なセ
ンサが選択される場合に、考慮される。随意的に、ある波長によって励起され、
別の波長の光を出射する蛍光体が、互いに整合しないレーザと検出器との間のイ
ンターフェースとして使用され得る。
れる。有意に高いまたは低い波長を有するレーザの使用も、その波長に敏感なセ
ンサが選択される場合に、考慮される。随意的に、ある波長によって励起され、
別の波長の光を出射する蛍光体が、互いに整合しないレーザと検出器との間のイ
ンターフェースとして使用され得る。
【００１７】 図３を参照すると、ＤＣ電圧コンタクトとアースコンタクトとのペア３０は、
電気コネクタ１６内に物理的に位置する。コンタクト３０は、好適には１０〜３
０ボルトのＤＣを受信する。電圧調整チップ３４を含む電力調整回路３２は、受
信した電力を調整された６ボルトに変換する。
電気コネクタ１６内に物理的に位置する。コンタクト３０は、好適には１０〜３
０ボルトのＤＣを受信する。電圧調整チップ３４を含む電力調整回路３２は、受
信した電力を調整された６ボルトに変換する。
【００１８】 調整された電圧は、感知回路４０およびレーザ駆動回路４２に電力を供給する
。感知回路はフォトセンサを含む。より詳細には、感知回路は、Ｓｈａｒｐ Ｉ
Ｓ４５０などのパルス変調同期検出器チップを含む。同期検出器チップは、光感
知回路、および付随する増幅および信号調整回路などを含む。好適な実施形態に
おいて、同一のチップが同期回路をも含むが、このような回路は別体としても提
供され得る。すなわち、チップ２８は、レーザダイオード２２にパルスを与える
パルス、および受光された光がレーザダイオードのパルス発生に対して適切なタ
イミングで受光されているかどうかを比較するための内部比較器（ｃｏｍｐａｒ
ｉｔｏｒ）を生成する。レーザダイオードの応答速度、レーザダイオードから反
射面へ、および逆に感光面への光の進行時間、および検出器チップ２８内の回路
の速度に基づいて、反射されたレーザ光が受光される公知の時間間隔またはウィ
ンドウが存在する。比較器は、他の時刻に受光された任意の光をフィルタリング
により除去する。
。感知回路はフォトセンサを含む。より詳細には、感知回路は、Ｓｈａｒｐ Ｉ
Ｓ４５０などのパルス変調同期検出器チップを含む。同期検出器チップは、光感
知回路、および付随する増幅および信号調整回路などを含む。好適な実施形態に
おいて、同一のチップが同期回路をも含むが、このような回路は別体としても提
供され得る。すなわち、チップ２８は、レーザダイオード２２にパルスを与える
パルス、および受光された光がレーザダイオードのパルス発生に対して適切なタ
イミングで受光されているかどうかを比較するための内部比較器（ｃｏｍｐａｒ
ｉｔｏｒ）を生成する。レーザダイオードの応答速度、レーザダイオードから反
射面へ、および逆に感光面への光の進行時間、および検出器チップ２８内の回路
の速度に基づいて、反射されたレーザ光が受光される公知の時間間隔またはウィ
ンドウが存在する。比較器は、他の時刻に受光された任意の光をフィルタリング
により除去する。
【００１９】 検出器チップ２８のパルス変調出力は、レーザダイオードをオンおよびオフす
る、ゲートで制御されたフィードバック回路４６に接続される。基準電圧源４８
は、レーザダイオードアセンブリに、自動の動的強度調節を提供するために出射
された光の量に比例する調整された基準電圧を提供する。基準電圧源は、その出
力を感知するためにレーザダイオード２２の後方に取り付けられたフォトダイオ
ード５０に接続される。ゲートで制御されたフィードバック回路は、より鋭いパ
ルス、特にレーザ駆動電流の過度なオーバーシュートなしでより速い立ち上がり
時間およびより少ない位相の遅れを得るために、ソース４８からの基準電圧の入
力と出力を切り換えるスイッチ５２、５４を含む。より速い立ち上がり時間およ
びより少ない位相の遅れにより、回路は、フィードバックモニタリングフォトダ
イオード５４の応答における固有の遅れによって引き起こされる破壊的なリーデ
ィングエッジ電流ピークを制限しながら、ほとんど劣化なくおよび性能を有する
同期検出回路と共に機能することが可能である。
る、ゲートで制御されたフィードバック回路４６に接続される。基準電圧源４８
は、レーザダイオードアセンブリに、自動の動的強度調節を提供するために出射
された光の量に比例する調整された基準電圧を提供する。基準電圧源は、その出
力を感知するためにレーザダイオード２２の後方に取り付けられたフォトダイオ
ード５０に接続される。ゲートで制御されたフィードバック回路は、より鋭いパ
ルス、特にレーザ駆動電流の過度なオーバーシュートなしでより速い立ち上がり
時間およびより少ない位相の遅れを得るために、ソース４８からの基準電圧の入
力と出力を切り換えるスイッチ５２、５４を含む。より速い立ち上がり時間およ
びより少ない位相の遅れにより、回路は、フィードバックモニタリングフォトダ
イオード５４の応答における固有の遅れによって引き起こされる破壊的なリーデ
ィングエッジ電流ピークを制限しながら、ほとんど劣化なくおよび性能を有する
同期検出回路と共に機能することが可能である。
【００２０】 強度調整デバイス５６は、レーザダイオードの強度を調整するために使用され
る。５０〜７０メートルの範囲にわたる測定のためには、強度調整によりレーザ
ダイオード２２が実質的に最高の輝度で駆動される。しかし、より短い距離にわ
たって行われる測定のためには、ダイオードの強度は低減される。ダイオードの
強度があまりに高い場合、ターゲットは反射器を模倣し得る。ハウジング２０近
傍のビームを通過する物体は、反射器から戻される光と同じ大きさの範囲内であ
るレーザ光を反射して受光器２８に戻し得る。平行にされた平行光線は、レンズ
修正なしで、１メートル以下から７０メートル以上の範囲の距離において、正確
に反射器に当たる。広範な視野を有するボールレンズは、レンズ修正なしで１メ
ール以下の近い距離から７０メートル以上までの距離の範囲にあるターゲットか
ら反射される光を受光し得る。このように、強度調整は、レーザと反射器との間
の距離の調整である。
る。５０〜７０メートルの範囲にわたる測定のためには、強度調整によりレーザ
ダイオード２２が実質的に最高の輝度で駆動される。しかし、より短い距離にわ
たって行われる測定のためには、ダイオードの強度は低減される。ダイオードの
強度があまりに高い場合、ターゲットは反射器を模倣し得る。ハウジング２０近
傍のビームを通過する物体は、反射器から戻される光と同じ大きさの範囲内であ
るレーザ光を反射して受光器２８に戻し得る。平行にされた平行光線は、レンズ
修正なしで、１メートル以下から７０メートル以上の範囲の距離において、正確
に反射器に当たる。広範な視野を有するボールレンズは、レンズ修正なしで１メ
ール以下の近い距離から７０メートル以上までの距離の範囲にあるターゲットか
ら反射される光を受光し得る。このように、強度調整は、レーザと反射器との間
の距離の調整である。
【００２１】 検出回路２８が反射されたレーザ光を検出すると、検出回路は、ダーク−オン
／ライト−オン選択回路６０に信号を出力する。すなわち、適用に応じて、反射
された光が受光される時に出力信号を有することが有利であり得、または反射さ
れた光が受光されない時はいつでも出力信号を有することが有利であり得る。ダ
ーク−オン／ライト−オン回路は、ユーザがこの選択をし得るスイッチ６２を含
む。
／ライト−オン選択回路６０に信号を出力する。すなわち、適用に応じて、反射
された光が受光される時に出力信号を有することが有利であり得、または反射さ
れた光が受光されない時はいつでも出力信号を有することが有利であり得る。ダ
ーク−オン／ライト−オン回路は、ユーザがこの選択をし得るスイッチ６２を含
む。
【００２２】 出力回路６４は、ＰＮＰ出力をＰＮＰ出力端子６６上に、およびＮＰＮ出力を
ＮＰＮ出力端子６８上に生成するために、１対の類似した出力トランジスタを制
御する出力信号を形成する。出力端子６６、６８は、これらもまた電気コネクタ
１６内に位置するが、トランジスタから下流の機器へハイ信号およびロー信号を
送信する。
ＮＰＮ出力端子６８上に生成するために、１対の類似した出力トランジスタを制
御する出力信号を形成する。出力端子６６、６８は、これらもまた電気コネクタ
１６内に位置するが、トランジスタから下流の機器へハイ信号およびロー信号を
送信する。
【図１】 図１は、本発明によるレーザセンサの透視図である。
【図２】 図２は、回路板上に支持された図１のレーザセンサの光学および光電気構成要
素を示す側面図である。
素を示す側面図である。
【図３】 回路板上に支えられた回路の回路図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月５日（２０００．６．５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】 レーザ光電制御
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１２月６日（２０００．１２．６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】 このような従来のレーザセンサは、成功してはいるが、欠点を有する。第一に
、従来のレーザセンサは通常、３０メートルまでのオーダーという比較的短い距
離範囲において動作する。その距離範囲内においてさえ、異なる距離のために、
レーザ上に異なるレンズが必要である。典型的には、選択されたレーザセンサは
、適用に整合している必要がある。受光側では重要性は比較的低いが、受光レン
ズはさらに、センサが較正されている距離と整合している必要がある。受光側の
より長い焦点距離のレンズは、焦点距離が長くなるにつれて、光検出器のほんの
一部しか使用しなくなる傾向があり、それにより感度が低減する。焦点距離が長
すぎる場合、レンズは光検出器からそれて焦点を合わし得る。 Ｆｅｒｒｉｎの米国特許第３，９４１，４８３号は、ターゲット識別装置を開
示している。約６０度という広い視野にわたる物体からのレーザエネルギーは、
フレネルレンズによって検出器に焦束する。プロジェクタは、レーザエネルギー
源に相当するパイロットのバイザー上にディスプレイを投射する。 Ｗａｒｄの米国特許第３，６１４，４４９号は、宇宙空間での使用のための光
学追跡システムを記載する。Ｗａｒｄのシステムは、獲得および追跡機能の両方
のためのスプリットレンズを使用する。周辺装置は、ターゲット物体を追跡する
ためにシステムを回転させる。
、従来のレーザセンサは通常、３０メートルまでのオーダーという比較的短い距
離範囲において動作する。その距離範囲内においてさえ、異なる距離のために、
レーザ上に異なるレンズが必要である。典型的には、選択されたレーザセンサは
、適用に整合している必要がある。受光側では重要性は比較的低いが、受光レン
ズはさらに、センサが較正されている距離と整合している必要がある。受光側の
より長い焦点距離のレンズは、焦点距離が長くなるにつれて、光検出器のほんの
一部しか使用しなくなる傾向があり、それにより感度が低減する。焦点距離が長
すぎる場合、レンズは光検出器からそれて焦点を合わし得る。 Ｆｅｒｒｉｎの米国特許第３，９４１，４８３号は、ターゲット識別装置を開
示している。約６０度という広い視野にわたる物体からのレーザエネルギーは、
フレネルレンズによって検出器に焦束する。プロジェクタは、レーザエネルギー
源に相当するパイロットのバイザー上にディスプレイを投射する。 Ｗａｒｄの米国特許第３，６１４，４４９号は、宇宙空間での使用のための光
学追跡システムを記載する。Ｗａｒｄのシステムは、獲得および追跡機能の両方
のためのスプリットレンズを使用する。周辺装置は、ターゲット物体を追跡する
ためにシステムを回転させる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】 （発明の要旨） 本発明の１局面に従うと、レーザセンサはレーザダイオードを含む。レーザ駆
動回路は、レーザダイオードに光を出射させるためにレーザダイオードに電力を
供給する。受光器は、反射されたレーザ光を受光する。受光器に隣接して配置さ
れた光学レンズは、反射されたレーザ光の焦点を受光器に合わせる。光学レンズ
は、１．０より少ないｆナンバーを有する。レーザダイオードに隣接して取り付
けられたコリメートレンズは、出射されたレーザ光を平行にする。受光器は同期
検出器を含む。受光器は、レーザダイオードの駆動を断続的にイネーブルし、受
光された光が、レーザダイオードがイネーブルされた期間に時間的に相当するか
どうかを比較するイネーブル信号を生成する。反射されたレーザ光の受光または
非受光を示す出力信号が生成される。
動回路は、レーザダイオードに光を出射させるためにレーザダイオードに電力を
供給する。受光器は、反射されたレーザ光を受光する。受光器に隣接して配置さ
れた光学レンズは、反射されたレーザ光の焦点を受光器に合わせる。光学レンズ
は、１．０より少ないｆナンバーを有する。レーザダイオードに隣接して取り付
けられたコリメートレンズは、出射されたレーザ光を平行にする。受光器は同期
検出器を含む。受光器は、レーザダイオードの駆動を断続的にイネーブルし、受
光された光が、レーザダイオードがイネーブルされた期間に時間的に相当するか
どうかを比較するイネーブル信号を生成する。反射されたレーザ光の受光または
非受光を示す出力信号が生成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】 本発明の別の局面に従うと、レーザ感知方法が提供される。レーザ光が出射さ
れ、関心の対象である領域を横切って伝播される。レーザ光は反射され、再び関
心の対象である領域を横切って逆方向に伝播され、そして１．０より少ないｆナ
ンバーを有するレンズで焦点を合わされる。焦点を合わされたレーザ光が検出さ
れる。出射されたレーザ光は、平行光線のビームにされる。レーザ光の生成およ
び受光されたレーザ光の検出は、受光されたレーザ光と受光された迷光とを区別
するために同期的に制御される。検出された反射されたレーザ光の存在／不在が
判定される。
れ、関心の対象である領域を横切って伝播される。レーザ光は反射され、再び関
心の対象である領域を横切って逆方向に伝播され、そして１．０より少ないｆナ
ンバーを有するレンズで焦点を合わされる。焦点を合わされたレーザ光が検出さ
れる。出射されたレーザ光は、平行光線のビームにされる。レーザ光の生成およ
び受光されたレーザ光の検出は、受光されたレーザ光と受光された迷光とを区別
するために同期的に制御される。検出された反射されたレーザ光の存在／不在が
判定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーシュ， スティーブン エイチ． アメリカ合衆国 オハイオ 45327， ジ ャーマンタウン， ウィーバー ロード 7347 Ｆターム(参考） 5F049 MA01 NA04 NA17 NB10 RA07 UA05 UA16 WA01 WA03 5J084 AA01 AA05 AD01 BA03 BA20 BB02 BB04 CA18 EA07 EA25
Claims (14)
- 【請求項１】 レーザダイオードと、 該レーザダイオードに電力を供給し、該レーザダイオードにレーザ光を出射さ
せるレーザ駆動回路と、 反射されたレーザ光を受光する受光器と、該反射されたレーザ光の焦点を該受
光器上で合わせる、該受光器に隣接して配置され、かつ１．０より少ないｆナン
バーを有する光学レンズとを備えたレーザセンサであって、 該出射されたレーザ光を平行にする、該レーザダイオードに隣接して取り付け
られたコリメートレンズと、 該受光器が同期検出器を含み、該レーザダイオードの駆動を断続的にイネーブ
ルし、受光した光が、該レーザダイオードがイネーブルされた期間に時間的に相
当するかどうかを比較するイネーブル信号を生成することと、 該受光器が、該反射されたレーザ光の受光／非受光を示す出力信号を生成する
こととを特徴とする、レーザセンサ。 - 【請求項２】 前記光学レンズが、０．６〜０．７のｆナンバーを有するこ
とをさらに特徴とする、請求項１に記載のレーザセンサ。 - 【請求項３】 前記光学レンズが、ボールレンズであることをさらに特徴と
する、請求項２に記載のレーザセンサ。 - 【請求項４】 前記レーザダイオードによって出射された光の量に応じて変
化する基準電圧を送信する基準電圧源と、 該基準電圧を前記レーザ駆動回路にゲートで制御する、前記受光器の前記出力
信号によって制御されるゲートで制御されたフィードバック回路と をさらに特徴とする、請求項１、２、および３に記載のレーザセンサ。 - 【請求項５】 前記ゲートで制御されたフィードバック回路が、前記基準電
圧の入力および出力を切り替えて、前記レーザ駆動回路のレーザダイオード駆動
パルスにおける立ち上がり時間を低減するトランジスタを含むことをさらに特徴
とする、請求項４に記載のレーザセンサ。 - 【請求項６】 前記レーザダイオードの強度を調整する強度調整をさらに特
徴とする、請求項１〜５に記載のレーザセンサ。 - 【請求項７】 前記レーザダイオードが、可視の赤色から近赤外線スペクト
ルの範囲の光を出射し、前記光学レンズが、６５０ｎｍで１．４〜１．６の屈折
率を有することをさらに特徴とする、請求項１〜６に記載のレーザセンサ。 - 【請求項８】 レーザ光を出射する工程と、平行にされたビームを関心の対
象である領域を横切って伝播させる工程と、該平行にされたレーザビームを反射
して関心の対象である領域を横切って逆方向に伝播させる工程と、１．０より小
さいｆナンバーを有するレンズで該反射されたレーザ光の焦点を合わせる工程と
、該焦点を合わされた反射されたレーザ光を検出する工程とを包含するレーザ感
知方法であって、 該レーザ光を平行光線の平行にされたビームにする工程と、 受光したレーザ光と受光した迷光とを区別するために、該レーザ光の断続的な
生成および該受光したレーザ光の検出を同期的に制御する工程と、 該検出された反射されたレーザ光の存在／不在を判定する工程と、をさらに特
徴とする、方法。 - 【請求項９】 前記ｆナンバーが、０．６〜０．７であることをさらに特徴
とする、請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記反射されたレーザ光の焦点をボールレンズで合わせる
工程をさらに特徴とする、請求項８および９に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記平行にされたレーザビームが、反射される前に少なく
とも４０メートル伝播されることをさらに特徴とする、請求項８、９および１０
に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記平行にされたレーザビームが、反射される前に５０メ
ートルより長く伝播され、反射された後、焦点を合わされて検出される前に５０
メートル伝播されることをさらに特徴とする、請求項８、９および１０に記載の
方法。 - 【請求項１３】 前記生成されたレーザ光の強度を、レーザビームが伝播お
よび反射される距離に応じて調整する工程をさらに特徴とする、請求項８〜１２
に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記生成されたレーザ光の強度に比例して基準電圧を生成
する工程と、該基準電圧をゲートで制御し、該レーザ光の生成を制御する工程と
をさらに特徴とする、請求項８〜１３に記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/307,110 US6225621B1 (en) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Laser photoelectric sensor |
| US09/307,110 | 1999-05-07 | ||
| PCT/US2000/011937 WO2000068708A1 (en) | 1999-05-07 | 2000-05-03 | Laser photoelectric sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002544492A true JP2002544492A (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=23188285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000616441A Withdrawn JP2002544492A (ja) | 1999-05-07 | 2000-05-03 | レーザ光電制御 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6225621B1 (ja) |
| EP (1) | EP1177458B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002544492A (ja) |
| KR (1) | KR20010113911A (ja) |
| DE (1) | DE60000373T2 (ja) |
| WO (1) | WO2000068708A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019500639A (ja) * | 2016-07-08 | 2019-01-10 | イェノプティック アドバンスト システムズ ゲーエムベーハーＪｅｎｏｐｔｉｋ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｇｍｂｈ | 光学ビーム整形ユニット、距離測定装置およびレーザ照明器 |
Families Citing this family (13)
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|---|---|---|---|---|
| JP4930742B2 (ja) * | 2001-03-29 | 2012-05-16 | 株式会社トプコン | 位置検出装置 |
| US7063747B2 (en) * | 2002-05-29 | 2006-06-20 | Acushnet Company | Coating control system for use on a spherical object |
| WO2004011959A1 (fr) * | 2002-07-26 | 2004-02-05 | Vitaliy Atnashev | Procede de visualisation d'objets a l'aide d'un eclairage laser et dispositif de mise en oeuvre de ce procede (variantes) |
| JP2005233776A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Denso Corp | 距離検出装置およびその製造方法 |
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| RU2478984C2 (ru) * | 2011-03-24 | 2013-04-10 | Виталий Борисович Шепеленко | Способ определения расстояния между телами |
| JP1518122S (ja) * | 2014-06-30 | 2015-02-23 | ||
| DE102015224715A1 (de) * | 2015-12-09 | 2017-06-14 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement, Sensorvorrichtung und Verfahren |
| CN106695133B (zh) * | 2016-12-28 | 2018-05-25 | 京磁新材料有限公司 | 钕铁硼磁体的激光切割方法 |
| US11493601B2 (en) * | 2017-12-22 | 2022-11-08 | Innovusion, Inc. | High density LIDAR scanning |
| US11510297B2 (en) * | 2018-12-24 | 2022-11-22 | Beijing Voyager Technology Co., Ltd. | Adaptive power control for pulsed laser diodes |
| US10826269B2 (en) | 2018-12-24 | 2020-11-03 | Beijing Voyager Technology Co., Ltd. | Multi-pulse generation for pulsed laser diodes using low-side drivers |
| DE102019127667A1 (de) * | 2019-10-15 | 2021-04-15 | Sick Ag | Entfernungsmessender optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung eines Zielobjekts |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3614449A (en) | 1969-02-12 | 1971-10-19 | Itt | Optical tracking system utilizing a coaxial lens system |
| US3941483A (en) | 1974-04-08 | 1976-03-02 | Honeywell Inc. | Target identification apparatus |
| US4290043A (en) | 1979-10-16 | 1981-09-15 | Kaplan Irwin M | Method of and system for detecting marine obstacles |
| US4807166A (en) * | 1986-09-19 | 1989-02-21 | Summagraphics Corporation | Method and apparatus for calibrating an electro-optical mouse |
| US5289252A (en) | 1992-12-08 | 1994-02-22 | Hughes Aircraft Company | Linear frequency modulation control for FM laser radar |
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1999
- 1999-05-07 US US09/307,110 patent/US6225621B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-05-03 JP JP2000616441A patent/JP2002544492A/ja not_active Withdrawn
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- 2000-05-03 DE DE60000373T patent/DE60000373T2/de not_active Expired - Fee Related
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- 2000-05-03 EP EP00926504A patent/EP1177458B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019500639A (ja) * | 2016-07-08 | 2019-01-10 | イェノプティック アドバンスト システムズ ゲーエムベーハーＪｅｎｏｐｔｉｋ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｇｍｂｈ | 光学ビーム整形ユニット、距離測定装置およびレーザ照明器 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070703 |