JP2004170965A - 集光光学系 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源部3から一方向に射出されたレーザ光B1は、有孔反射ミラー13の孔部13a内を通過してスキャンミラー11に照射される。また、空間R内の物体から反射されスキャンミラー11を経て、レーザ光B1の光路を逆進する戻り光B2は、有孔反射ミラー13の孔部13aの周囲の反射面13bにおいて、レーザ光B1の光路から外れる方向に反射され、さらに、集光レンズ15により集光されて受光素子5に受光される。
【選択図】 図2
Description
第1のタイプは、光源部から射出されるレーザ光が光源部からスキャンミラーを経て上記空間内に照射されるまでの光路と、空間内の物体から反射されるレーザ光が物体から受光素子に至るまでの光路とが別になっているタイプ(以下、「非同軸系タイプ」と称することがある)である。
前記光路分離部材が、反射面の中央部に裏面まで貫通する孔部を有する有孔反射ミラーであり、前記光源部からの前記レーザ光は、前記有孔反射ミラーの前記孔部内を前記裏面側から前記反射面側に通過して前記スキャンミラーに至り、前記スキャンミラーからの前記戻り光は、前記有孔反射ミラーの前記孔部の周囲の前記反射面により反射されることにより前記レーザ光の前記光路から分離せしめられるように構成してなることを特徴とするものである。
F1×(D2−D1)/L1>D3 ………(5)
F1×(D2−D1)/L2>D3 ………(6)
前記光路分離部材が、口径が小さな反射面を有する微小反射ミラーであり、前記光源部からの前記レーザ光は、前記微小反射ミラーの前記反射面で、前記受光素子に向かう方向から外れた方向へ反射されて前記スキャンミラーに至り、前記スキャンミラーからの前記戻り光は、前記微小反射ミラーの前記反射面の周囲を通過することにより前記レーザ光の前記光路から分離せしめられるように構成してなることを特徴とするものである。
F2×(D5−D4)/L3>D6 ………(7)
F2×(D5−D4)/L4>D6 ………(8)
前記光路分離部材が、前記光源部からの前記レーザ光の光路に隣接して配設された反射ミラーであり、前記スキャンミラーからの前記戻り光は、前記反射ミラーの反射面により反射されることにより前記レーザ光の前記光路から分離せしめられるように構成してなることを特徴とするものである。
F1×(2g1−D1)/L1>D3 ………(5´)
F1×(2g1−D1)/L2>D3 ………(6´)
まず、本発明の第1実施形態に係る集光光学系を備えてなる自動監視装置について、図1に基づき簡単に説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る集光光学系を備えてなる自動監視装置の構成図である。
次に、図2を用いて、上記集光光学系10Aについて、より詳細に説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係る集光光学系の概略構成図である。なお、図2においては、構成部材の図示方法が図1と異なるものがあり、また、図1では図示を省略された一部の部材が図示されている。
F1×(D2−D1)/L1>D3 ………(9)
このような構成により、スキャンミラー11の反射面において発生し、さらに有孔反射ミラー13で反射される散乱光Sが、光学素子5に受光されることはない。これは、以下の理由による。
θ=(D2−D1)/(2L1) ………(10)
H=F1×θ ………(11)
F1×(D2−D1)/L2>D3 ………(12)
このような構成により、透明カバー19の光透過面において発生し、スキャンミラー11、さらに有孔反射ミラー13で反射される散乱光Sは、上述した理由と同様の理由により、光学素子5に受光されることはない。
次に、図5を用いて、本発明の第2の実施形態に係る集光光学系について説明する。図5は、本発明の第2の実施形態に係る集光光学系の概略構成図である。なお、図5においては、上述した集光光学10Aを構成する部材と同様の部材に対して、図2で用いたのと同じ番号を付している。
F2×(D5−D4)/L3>D6 ………(13)
F2×(D5−D4)/L4>D6 ………(14)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。
なお、スキャンミラー11からの戻り光B2は図6に示すように、遮光板(遮光ダクト)120の上下に位置する反射面113b(網掛け部分)によって受光素子5方向に反射される。
F1×(2g1−D1)/L1>D3 ………(15)
F1×(2g1−D1)/L2>D3 ………(16)
3 光源部
5 受光素子
10A 集光光学系(第1の実施形態)
10B 集光光学系(第2の実施形態)
11 スキャンミラー
13、113 有孔反射ミラー
13a、113a 孔部
13b、113b、213b 反射面
13c 裏面
14 微小反射ミラー
14a 微小反射ミラーの反射面
14b 微小反射ミラーの光透過面
15 集光レンズ
16 光束収束光学系
17 遮光板
17a 貫通孔
19 透明カバー
20 コントロール部
21 パルス発生回路
22 増幅器
23 スキャンミラー制御部
24 時間差検出部
25 距離検出部
26 方向検出部
27 距離画像生成部
28 物体識別部
31 有効受光領域
32 送光領域
33 送光ビーム照射領域
120、220 遮光板(遮光ダクト)
213 反射ミラー
R 空間
M 物体
B1 レーザ光
B2 戻り光
S 散乱光
Z レーザ光および戻り光の軸
Claims (14)
- 光源部から一方向に射出されたレーザ光を、所定の空間に向け該空間内を多次元的に走査するように反射させるスキャンミラーと、前記空間内の物体から反射して前記スキャンミラーに戻り、該スキャンミラーによって前記光源部からの前記レーザ光の光路を逆進するように反射された戻り光を、該レーザ光の該光路から外れた方向へ出力する光路分離部材と、該光路分離部材から出力された前記戻り光を受光素子に集光させる集光レンズとを備え、前記戻り光に担持された情報に基づき前記物体を認識するように構成された装置の集光光学系において、
前記光路分離部材が、反射面の一部に裏面まで貫通する孔部を有する有孔反射ミラーであり、
前記光源部からの前記レーザ光は、前記有孔反射ミラーの前記孔部内を前記裏面側から前記反射面側に通過して前記スキャンミラーに至り、
前記スキャンミラーからの前記戻り光は、前記有孔反射ミラーの前記孔部の周囲の前記反射面により反射されることにより前記レーザ光の前記光路から分離せしめられるように構成してなることを特徴とする集光光学系。 - 前記レーザ光の光束径D1、前記孔部を前記レーザ光の軸に垂直な面に正射影した場合の該孔部の径D2、前記受光素子の受光面の径D3、前記集光レンズの焦点距離F1、および前記有孔反射ミラーと前記スキャンミラーとの距離L1が、下式(1)の関係を満たすように構成されていることを特徴とする請求項1記載の集光光学系。
F1×(D2−D1)/L1>D3 ………(1)
- 前記スキャンミラーと前記空間との間に、前記レーザ光および前記戻り光を透過する透明カバーが配置され、前記レーザ光の光束径D1、前記孔部を前記レーザ光の軸に垂直な面に正射影した場合の該孔部の径D2、前記受光素子の受光面の径D3、前記集光レンズの焦点距離F1、および前記有孔反射ミラーと前記透明カバーとの距離L2が、下式(2)の関係を満たすように構成されていることを特徴とする請求項2記載の集光光学系。
F1×(D2−D1)/L2>D3 ………(2)
- 前記光源部と前記有孔反射ミラーとの間に、該有孔反射ミラーの前記孔部よりも小径な貫通孔を有する遮光部材を、前記光源部からの前記レーザ光が該貫通孔内を通過するように配置したことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項記載の集光光学系。
- 前記有孔反射ミラーの前記孔部を、該有孔反射ミラーの前記反射面から前記裏面に向けて、テーパ状に広がるように形成したことを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項記載の集光光学系。
- 前記有孔反射ミラーの前記孔部の周囲に、この孔部の周縁部で発生した、前記受光素子の配設方向へ向かう、該レーザ光の散乱光を遮蔽する遮光壁部を設けたことを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項記載の集光光学系。
- 光源部から一方向に射出されたレーザ光を、所定の空間に向け該空間内を多次元的に走査するように反射させるスキャンミラーと、前記空間内の物体から反射して前記スキャンミラーに戻り、該スキャンミラーによって前記光源部からの前記レーザ光の光路を逆進するように反射された戻り光を、該レーザ光の該光路から外れた方向へ出力する光路分離部材と、該光路分離部材から出力された前記戻り光を受光素子に集光させる集光レンズとを備え、前記戻り光に担持された情報に基づき前記物体を認識するように構成された装置の集光光学系において、
前記光路分離部材が、口径が小さな反射面を有する微小反射ミラーであり、
前記光源部からの前記レーザ光は、前記微小反射ミラーの前記反射面で、前記受光素子に向かう方向から外れた方向へ反射されて前記スキャンミラーに至り、
前記スキャンミラーからの前記戻り光は、前記微小反射ミラーの前記反射面の周囲を通過することにより前記レーザ光の前記光路から分離せしめられるように構成してなることを特徴とする集光光学系。 - 前記レーザ光の光束径D4、前記微小反射ミラーの前記反射面を前記戻り光の軸に垂直な面に正射影した場合の該反射面の径D5、前記受光素子の受光面の径D6、前記集光レンズの焦点距離F2、および前記微小反射ミラーと前記スキャンミラーとの距離L3が、下式(3)の関係を満たすように構成されていることを特徴とする請求項7記載の集光光学系。
F2×(D5−D4)/L3>D6 ………(3)
- 前記スキャンミラーと前記空間との間に、前記レーザ光および前記戻り光を透過する透明カバーが配置され、前記レーザ光の光束径D4、前記微小反射ミラーの前記反射面を前記戻り光の軸に垂直な面に正射影した場合の該反射面の径D5、前記受光素子の受光面の径D6、前記集光レンズの焦点距離F2、および前記微小反射ミラーと前記透明カバーとの距離L4が、下式(4)の関係を満たすように構成されていることを特徴とする請求項8記載の集光光学系。
F2×(D5−D4)/L4>D6 ………(4)
- 前記微小反射ミラーの周囲に、この微小反射ミラーの周縁部で発生した、前記受光素子の配設方向へ向かう、該レーザ光の散乱光を遮蔽する遮光壁部を設けたことを特徴とする請求項7から9までのいずれか1項記載の集光光学系。
- 光源部から一方向に射出されたレーザ光を、所定の空間に向け該空間内を多次元的に走査するように反射させるスキャンミラーと、前記空間内の物体から反射して前記スキャンミラーに戻り、該スキャンミラーによって前記光源部からの前記レーザ光の光路を逆進するように反射された戻り光を、該レーザ光の該光路から外れた方向へ出力する光路分離部材と、該光路分離部材から出力された前記戻り光を受光素子に集光させる集光レンズとを備え、前記戻り光に担持された情報に基づき前記物体を認識するように構成された装置の集光光学系において、
前記光路分離部材が、前記光源部からの前記レーザ光の光路に隣接して配設された反射ミラーであり、
前記スキャンミラーからの前記戻り光は、前記反射ミラーの反射面により反射されることにより前記レーザ光の前記光路から分離せしめられるように構成してなることを特徴とする集光光学系。 - 前記反射ミラーの周囲に、この反射ミラーの周縁部で発生した、前記受光素子の配設方向へ向かう該レーザ光の散乱光を遮蔽する遮光壁部を設けたことを特徴とする請求項11記載の集光光学系。
- 前記レーザ光の光束径D1、前記光源部から一方向に射出された前記レーザ光の中心軸と前記反射ミラーの端部との距離g1、前記受光素子の受光面の径D3、前記集光レンズの焦点距離F1、および前記反射ミラーと前記スキャンミラーとの距離L1が、下式(1´)の関係を満たすように構成されていることを特徴とする請求項11または12記載の集光光学系。
F1×(2g1−D1)/L1>D3 ………(1´)
- 前記スキャンミラーと前記空間との間に、前記レーザ光および前記戻り光を透過する透明カバーが配置され、前記レーザ光の光束径D1、前記光源部から一方向に射出された前記レーザ光の中心軸と前記反射ミラーの端部との距離g1、前記受光素子の受光面の径D3、前記集光レンズの焦点距離F1、および前記反射ミラーと前記透明カバーとの距離L2が、下式(2´)の関係を満たすように構成されていることを特徴とする請求項11または12記載の集光光学系。
F1×(2g1−D1)/L2>D3 ………(2´)
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