JP2005077288A - Radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2次元スキャナを用いて周囲に存在する物標までの距離や形状を検出するレーダ装置に関する。 The present invention relates to a radar apparatus that detects a distance and a shape to a target existing around using a two-dimensional scanner.
従来のレーダ装置として、マイクロスキャナ等の2次元スキャナを用いて、該2次元スキャナのミラー面にレーザダイオードからのレーザ光を反射させることで2次元走査を行うものがある。この2次元スキャナを用いたレーダ装置は、例えば図12に示すように、縦横の2方向にミラー面が振動する2次元スキャナ221を備え、送信パルス発生部241からの発光命令によりレーザダイオード222から送出されたレーザ光を2次元スキャナ221のミラー面に入射させ、信号処理部204の周波数制御に基づき2次元スキャナ駆動部224により2次元スキャナ221のミラー面を縦および横方向に振動させてレーザ光をスキャンすることで2次元走査を行う。また、物標認識は、送出したレーザ光と物標に反射して戻ってきたレーザ光の時間差に基づき物標までの距離を検出し、2次元スキャナ221の変位角度情報に基づきレーザ光の送出方位を検出し、検出したこれら距離および方位に基づき2次元観測データを生成して行う。
As a conventional radar apparatus, there is one that uses a two-dimensional scanner such as a micro scanner and performs two-dimensional scanning by reflecting laser light from a laser diode on a mirror surface of the two-dimensional scanner. For example, as shown in FIG. 12, the radar apparatus using the two-dimensional scanner includes a two-
ここで、2次元スキャナ221のスキャナ振れ角の変位量検出手法としては、特開2002−350754号公報に開示されている「振動状態検出装置」のように、ミラー可動部に永久磁石を固定し、磁気センサによって振れ角を検出するものや、或いは、特開平9−101474号公報に開示されている「光スキャナ装置」のように、振動ミラーの梁部に圧電素子を接着し、その曲げ運動による電圧変位量を検出するものがある。
しかしながら、特許文献1に開示された磁気センサを用いる方法では、主に1次元のスキャン運動に対応するものであるため2次元スキャナに適用できないという問題があった。 However, the method using the magnetic sensor disclosed in Patent Document 1 has a problem that it cannot be applied to a two-dimensional scanner because it mainly corresponds to a one-dimensional scanning motion.
また、特許文献2に開示された圧電素子を用いた方法では、素子の物理的制約から接着する梁部にある程度の大きさや厚さを確保する必要があり、大振幅の振れ角を得ることができない。また、他方で、2次元スキャナを電磁方式でパルス駆動した時の逆起電力信号を検出する手法もあるが、この手法を用いた場合でも相対的な変位量しか得られず、周囲の環境変化や外乱によってスキャナの最大振れ角が変動しても、その絶対値を検出できないため、一定の振幅を保つ事ができないという問題があった。 本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、2次元スキャナを用いて周囲に存在する物標までの距離や形状を検出するレーダ装置において、スキャナ最大振れ角の絶対値を検出して振幅量を一定に保ち、安定した物標認識を可能としたレーダ装置を提供することにある。
Further, in the method using the piezoelectric element disclosed in
上記目的を解決するため、本発明は、信号を送出する信号送出装置と、縦横に振動することにより、前記信号送出装置から送出された前記信号を用いて2次元走査を行う2次元スキャナと、前記2次元スキャナを介して送出された前記信号の反射信号を受信する信号受信装置と、前記2次元スキャナの振れ角位置を光学的に計測する振幅角度計測装置と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described object, the present invention provides a signal transmission device that transmits a signal, a two-dimensional scanner that performs two-dimensional scanning using the signal transmitted from the signal transmission device by vibrating vertically and horizontally, A signal receiving device that receives a reflection signal of the signal transmitted through the two-dimensional scanner, and an amplitude angle measuring device that optically measures a deflection angle position of the two-dimensional scanner. .
本発明によれば、振幅角度計測装置により2次元スキャナの振れ角位置を光学的に計測ことにより、縦横の振動により2次元走査を行う2次元スキャナを用いたレーダ装置において、2次元走査領域の最大振幅角度を得ることができるようになり、逆起電力信号で得られる振動波形の位相と組み合わせることで、スキャナ反射面の角度を正確に求めることができ、振幅量を一定に保って安定した物標認識が可能となる。 According to the present invention, in a radar apparatus using a two-dimensional scanner that performs two-dimensional scanning by vertical and horizontal vibrations by optically measuring a deflection angle position of the two-dimensional scanner by an amplitude angle measuring apparatus, The maximum amplitude angle can be obtained, and by combining with the phase of the vibration waveform obtained by the back electromotive force signal, the angle of the scanner reflection surface can be accurately obtained, and the amplitude amount is kept constant and stable. Target recognition is possible.
以下、本発明のレーダ装置の実施例について、[第1実施例]、[第2実施例]の順に図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、レーダ装置の適用例として車載用を想定し、2次元スキャナを用いて車両周囲に存在する障害物や先行車両までの距離や形状を検出することを想定するが、本発明のレーダ装置およびレーダ装置の物標認識方法の適用範囲がこれに限定されないものであることはいうまでもない。 Hereinafter, embodiments of a radar apparatus according to the present invention will be described in detail in the order of [first embodiment] and [second embodiment] with reference to the drawings. In the following description, it is assumed that the radar device is applied to an on-vehicle system, and it is assumed that an obstacle existing around the vehicle and the distance and shape to a preceding vehicle are detected using a two-dimensional scanner. Needless to say, the scope of application of the radar device and the target recognition method of the invention is not limited to this.
また、レーダ装置としては、赤外光を用いるレーザレーダや電磁波を用いる電波レーダなどがある。また、レーダ方式には、短時間のパルス信号を送信し、物標に反射して戻ってきたパルス信号を受信するまでの時間を測定して距離を算出するパルス方式や、三角波で周波数変調や振幅変調した連続波を送信し、反射信号の周波数変位や位相変位により距離を算出するCW方式がある。以下では、光学式スキャナを赤外レーザレーダ装置に用いて、パルス方式を採用した方法について説明する。 Examples of radar devices include laser radar using infrared light and radio wave radar using electromagnetic waves. The radar system also includes a pulse system that transmits a short-time pulse signal, calculates the distance by measuring the time it takes to receive the pulse signal reflected back to the target, and frequency modulation with a triangular wave. There is a CW system that transmits a continuous wave that is amplitude-modulated and calculates a distance by frequency displacement or phase displacement of a reflected signal. Hereinafter, a method using a pulse method using an optical scanner in an infrared laser radar apparatus will be described.
図1は本発明の第1実施例に係るレーダ装置の構成図である。図1において、本実施例のレーダ装置は、信号送出部2、信号受信部3および信号処理部4を備えて構成されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a radar apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the radar apparatus according to this embodiment includes a
信号送出部2は、レーザダイオード22、ビーム走査部26および2次元スキャナ駆動部24(図中、2Dスキャナ駆動部)を備えた構成である。レーザダイオード22は、信号処理部4からの発光命令に基づき赤外線レーザ光(以下、レーザ光と呼ぶ)を送出する。また、ビーム走査部26はレーザ光を前方に走査するが、後で詳述する(図5参照)ように、ビーム走査部26は、反射面の表と裏で反射し、反射面が縦横に2次元共振振動する2次元スキャナ21と、2次元スキャナ21の反射面の最大振幅角度を計測する振幅角度計測用受光素子としてのフォトダイオード25a,25b、もしくは2次元PSD27と、振幅角度計測用の発光素子23とを備えて構成されている。さらに、2次元スキャナ駆動部24は、信号処理部4からの振幅制御および周波数制御に基づき2次元スキャナ21の共振動作を制御する。
The
次に、信号受信部3は、フォトダイオード31および光学レンズ32を備えて構成されている。
Next, the
さらに、信号処理部4は、送信パルス発生部41、送信方位検出部42、駆動信号調整部43、距離検出部44および物標認識ロジック部46を備えて構成されている。信号処理部4は、具体的にはCPU、ROM,RAMなどで実現され、信号処理部4内の各部は、CPU上で実行されるプログラムおよびCPU周辺の回路等で具体化されることになる。
Further, the
まず、送信パルス発生部41はレーザダイオード22に対して発光命令を出力する。また、駆動信号調整部43は2次元スキャナ21を駆動する周波数と振幅を調整するべく、2次元スキャナ駆動部24に対して制御指令を出力する。また、送信方位検出部42はレーザ光の送出方位を検出するが、送信方位検出部42による送出方位の算出は、レーザ光が送出された時点でのビーム走査部19から得られる2次元スキャナ21内のミラー面の最大振幅角度と、2次元スキャナ駆動部24から得られる2次元スキャナ21内のミラー面の振れ角位置からレーザ光の送出方位を検出することにより行う。
First, the
また、距離検出部44は物標までの距離を検出するが、距離検出部44による距離の検出は、信号送信部2のレーザダイオード22にレーザ光を送出させる発光命令を送信パルス発生部41から送信してから、信号受信部3のフォトダイオード31において物標に反射して戻ってきたレーザ光を受光し、受光した信号が信号処理部4に送られてくるまでの時間差に基づいて算出する。このときに回路内の信号送受信の遅延時間を考慮に入れた補正が行われる。
The
さらに、物標認識ロジック部46は、所定の観測時間内に2次元走査を行い、距離検出部44により検出された距離および送信方位検出部42により検出された方位に基づき2次元観測データを生成して、車両認識ロジックなどを用いて先行車の同定を行う。なお、得られた先行車情報や障害物情報などは、先行車までの距離が設定車間距離となるように先行車追従制御を行うACCコントローラ(Adaptive Cruise Control )などに送信される。
Further, the target recognition logic unit 46 performs two-dimensional scanning within a predetermined observation time, and generates two-dimensional observation data based on the distance detected by the
次に、図2を用いて2次元スキャナ21の構成について説明する。図2は、ダブルジンバル型マイクロスキャナを例示する構成図である。同図において、51はミラー、52は横梁、52’は縦梁、53はミラーサポート、54はスキャナ台座基板、55,55’は永久磁石である。
Next, the configuration of the two-
図2において、ミラー51は、ミラーサポート53から横梁52により支えられている。さらにミラーサポート53はスキャナ台座基板54から縦梁52’で支えられている。スキャナ台座基板54の外側には2対の永久磁石55,55’が配置されており、縦方向、横方向の磁界をスキャナ台座基板54全体に印加している。
In FIG. 2, the
また、ミラー51の裏面外枠とミラーサポート53の裏面外枠にはコイル(図示せず)が配線してある。コイルに流す電流量と永久磁石55,55’から印加している磁界によってミラー51の端部およびミラーサポート53の端部にローレンツ力が発生し、それぞれ横梁52、縦梁52’を軸として縦振動、横振動の共振振動が発生する。この結果、ミラー51に反射したレーザ光は2次元走査を行うことになる。
In addition, a coil (not shown) is wired between the rear outer frame of the
また図3は、2次元スキャナ駆動部24の構成を具体的に示す構成図である。同図において、2次元スキャナ駆動部24は、縦駆動信号発生器61、横駆動信号発生器62および利得可変増幅器63、63’を備えた構成である。以下、縦駆動信号発生器61により発振される矩形波の縦振動信号を縦駆動信号、横駆動信号発生器62により発振される矩形波の横振動信号を横駆動信号と呼ぶ。
FIG. 3 is a configuration diagram specifically showing the configuration of the two-dimensional
縦駆動信号発生器61と横駆動信号発生器62により発振された縦駆動信号と横駆動信号の矩形波は、信号処理部4から入力される制御信号に応じた周波数に調整して、それぞれ利得可変増幅器63、63’に出力される。利得可変増幅器63、63’では、入力した駆動信号を信号処理部4からの調整値(縦振動振幅制御信号および横振動振幅制御信号)に基づき信号増幅を行い、その後、縦駆動信号および横駆動信号が2次元スキャナ21に送られる。さらに、動作中の2次元スキャナ21から得られる縦横の逆起電力信号を増幅しデジタル波形処理することで、2次元スキャナ21の振れ角位置情報として信号処理部4に送られる。
The rectangular wave of the vertical drive signal and the horizontal drive signal oscillated by the vertical
なお、縦駆動信号および横駆動信号は、2次元スキャナ21の共振周波数付近の周波数に初期設定されている。この共振周波数は、2次元スキャナ21の1次共振、2次共振などのいずれの共振周波数でもよい。
Note that the vertical drive signal and the horizontal drive signal are initially set to frequencies near the resonance frequency of the two-
次に、本実施例のレーダ装置の具体的動作、即ち物標認識方法について説明する。 Next, a specific operation of the radar apparatus of this embodiment, that is, a target recognition method will be described.
図4は本実施例のレーダ装置における各部信号のタイミングチャートであり、図4(a)はレーザダイオード22からレーザ光を送出させるために信号処理部4から送信されるトリガ信号を、図4(b)レーザダイオード22から送出される送信信号を、図4(c)はフォトダイオード31が反射光を受光したときの受信信号をそれぞれ示す。
FIG. 4 is a timing chart of each part signal in the radar apparatus of the present embodiment. FIG. 4A shows a trigger signal transmitted from the
レーザ光を送出させるために、信号処理部4からトリガ信号が信号送信部2に送られると、信号送信部2のレーザダイオード22は、トリガ信号に同期してパルス幅τの赤外線パルス光(以下、パルス光と呼ぶ)を物標に向けて送出する。送出されたパルス光は物標で反射して、信号受信部3の光学レンズ32を通してフォトダイオード31で受光される。パルス光を送出してから反射光が受光されるまでの時間をΔt、光速をCとすると、レーザ装置と物標までの距離Dは次式(1)にて算出される。
When a trigger signal is sent from the
(数1)
D=C・Δt/2 …(1)
実際の距離算出に際しては、回路遅延などにより生じる計測距離の誤差を考慮し、誤差を補正して物標までの距離を算出する。
(Equation 1)
D = C · Δt / 2 (1)
When calculating the actual distance, the error to the target is calculated by correcting the error in consideration of the measurement distance error caused by circuit delay or the like.
次に、ビーム走査部26について図5〜図9を参照して詳細に説明する。図5は、ビーム走査部26を当該レーダ装置の上面方向から見た模式図である。図6〜図8は、2次元スキャナ21の最大振幅角度を計測するための受光素子の配置を例示する説明図であり、図6は第1形態、図7は第2形態、図8は第3形態を示す。さらに図9は、2次元スキャナ21の最大振幅角度を計測する検知タイミングを説明するタイミングチャートである。
Next, the
図5において、ビーム走査部26は、斜めに配置された2次元スキャナ21の反射面の表面にレーザダイオード22からレーザ光を照射し、他方、2次元スキャナ21の反射面の裏面には振幅角度計測用の発光素子23から光を照射する構造である。レーザダイオード22から送出されたレーザ光は前方物標までの距離計測に用いられ、発光素子23から送出された光は2次元スキャナ21の最大振幅角度計測に用いられる。ここで、発光素子23の種類としては、レーザ光とは限らず受光素子で検出できるものであれば、例えば可視LEDのような安価なものでもよい。
In FIG. 5, the
次に、図6には、2次元スキャナ21の最大振幅角度を計測する受光素子配置の第1形態を例示する。第1形態では、2次元スキャナ21の2次元走査領域における縦横4辺上にそれぞれ3個づつ、合計12個のフォトダイオード25aを配置している。図9のタイミングチャートに示すように、3個並んだフォトダイオード25aの出力状態(図9(b),(c),(d)参照)を見ることで、最大振幅角度の変動量(図9において、例えばタイミングT11からタイミングT12への変動量)を計測できる。
Next, FIG. 6 illustrates a first form of the light receiving element arrangement for measuring the maximum amplitude angle of the two-
つまり、全てのフォトダイオード25aの出力値がONの場合、最大振幅角度は所定の角度より大きいことがわかり、また、全てのフォトダイオード25aの出力値がOFFの場合、所定の角度より小さいことがわかる。したがって、(図9におけるタイミングT12のように、)4辺共に内側と中央のフォトダイオード25aがON、外側のフォトダイオード25aがOFFの状態で所定の最大振幅角度を満足していることになる。さらに、逆起電力信号(図9(e)参照)で得られる振動波形の位相と組み合わせることで、(図9(a)の実振幅に対する図9(f)の検出値のように)スキャナ反射面の角度を正確に求めることができる。
That is, it can be seen that when the output values of all the
また、2次元走査領域の4辺のエッジ部を検出できるため、2次元走査領域の中心が上下左右方向にオフセットしても、フォトダイオード25aの検知範囲であれば、最大振幅角度を計測することができる。このことから、2次元走査領域の中心がオフセットせずに一定の場合は、2次元走査領域の縦1辺と横1辺上にそれぞれ3個づつ、合計6個のフォトダイオード25aを配置することで最大振幅角度を検出することができる。
In addition, since the four edge portions of the two-dimensional scanning region can be detected, even if the center of the two-dimensional scanning region is offset in the vertical and horizontal directions, the maximum amplitude angle can be measured within the detection range of the
次に、図7には、2次元スキャナ21の最大振幅角度を計測する受光素子配置の第2形態を例示する。第2形態では、2次元スキャナ21による2次元走査領域の対角2箇所にそれぞれ5個づつ、合計10個のフォトダイオード25bを配置したものである。このフォトダイオード25bの出力値を比較することで、2次元走査領域のエッジ部が判別でき、2次元スキャナ21の最大振幅角度を計測することができる。
Next, FIG. 7 illustrates a second form of the light receiving element arrangement for measuring the maximum amplitude angle of the two-
また、2次元走査領域の中心がオフセットしても同様の計測が可能である。このことから、2次元走査領域の中心がオフセットせずに一定の場合は、2次元走査領域の角部1箇所に3個のフォトダイオード25bを配置することで最大振幅角度を検出することができる。
Even if the center of the two-dimensional scanning region is offset, the same measurement can be performed. From this, when the center of the two-dimensional scanning region is constant without being offset, the maximum amplitude angle can be detected by arranging three
さらに、図8には、2次元スキャナ21の最大振幅角度を計測する受光素子配置の第3形態を例示する。第3形態では、2次元スキャナ21による2次元走査領域の対角2箇所にそれぞれ1個づつの2次元PSD27を配置したものである。この2次元PSD27の出力値により2次元走査領域のエッジ部がリニアに判別でき、スキャナ6の最大振幅角度を計測することができる。
Further, FIG. 8 illustrates a third form of the light receiving element arrangement for measuring the maximum amplitude angle of the two-
また、2次元走査領域の中心がオフセットしても同様の計測が可能である。このことから、2次元走査領域の中心がオフセットせずに一定の場合は、2次元走査領域の角部1箇所に1個の2次元PSD27を配置することで最大振幅角度を検出することができる。
Even if the center of the two-dimensional scanning region is offset, the same measurement can be performed. From this, when the center of the two-dimensional scanning region is constant without being offset, the maximum amplitude angle can be detected by arranging one two-
以上説明したように、本実施例のレーダ装置では、信号を送出するレーザダイオード22(信号送出装置)と、縦横に振動することにより、レーザダイオード22から送出された信号を用いて2次元走査を行う2次元スキャナ21と、2次元スキャナ21を介して送出された信号の反射信号を受信する信号受信部3(信号受信装置)とを備えたレーダ装置において、振幅角度計測装置により2次元スキャナの振れ角位置を光学的に計測する。振幅角度計測装置による振れ角位置の光学的計測手法として、本実施例では、2次元スキャナ21の反射面の表と裏で反射する構造とし、振幅角度計測用の発光素子23の光が反射面で反射されて形成される2次元走査領域投影面の所定位置に、振幅角度計測用の受光素子としてフォトダイオード25a,25b、もしくは2次元PSD27を配置し、該振幅角度計測素子における受光の有無により2次元スキャナ21の反射面の最大振幅角度を計測する。
As described above, in the radar apparatus according to the present embodiment, two-dimensional scanning is performed using the laser diode 22 (signal transmission apparatus) that transmits a signal and the signal transmitted from the
これにより、縦横の振動により2次元走査を行う2次元スキャナを用いたレーダ装置において、2次元走査領域の最大振幅角度を得ることができるようになり、逆起電力信号で得られる振動波形の位相と組み合わせることで、スキャナ反射面の角度を正確に求めることができ、振幅量を一定に保って安定した物標認識が可能となる(請求項1の効果)。 また、2次元スキャナ21の最大振幅角度を計測する受光素子の配置の第1形態では、2次元スキャナ21の2次元走査領域における縦横4辺上にそれぞれフォトダイオード25aを配置する。このように配置した受光素子により2次元走査領域全体の最大振幅角度を計測することで、外乱などの影響でスキャナの振幅が変化しても補正する事が可能となり、スキャナの振幅量を一定に保つことができる(請求項4の効果)。
As a result, in a radar apparatus using a two-dimensional scanner that performs two-dimensional scanning by vertical and horizontal vibrations, the maximum amplitude angle of the two-dimensional scanning region can be obtained, and the phase of the vibration waveform obtained from the back electromotive force signal can be obtained. By combining with, the angle of the scanner reflection surface can be accurately obtained, and stable target recognition is possible with the amplitude amount kept constant (effect of claim 1). In the first embodiment of the arrangement of the light receiving elements for measuring the maximum amplitude angle of the two-
なお、受光素子配置の第1形態の変形では、2次元走査領域の縦1辺と横1辺上にそれぞれフォトダイオード25aを配置する。このように配置した受光素子により2次元走査領域中心部からの最大振幅角度を計測することで、スキャナの振幅量を一定に保つことができる(請求項2の効果)。特に、2次元走査領域の中心がオフセットせずに一定の場合に有効である。
In the modification of the first embodiment of the light receiving element arrangement, the
また、2次元スキャナ21の最大振幅角度を計測する受光素子の配置の第2形態では、2次元スキャナ21による2次元走査領域の対角2箇所にそれぞれフォトダイオード25bを配置する。また、第3形態では、2次元スキャナ21による2次元走査領域の対角2箇所にそれぞれ2次元PSD27を配置する。このように配置した受光素子により2次元走査領域全体の最大振幅角度を計測することで、外乱などの影響でスキャナの振幅が変化しても補正する事が可能となり、スキャナの振幅量を一定に保つことができる(請求項5の効果)。
In the second embodiment of the arrangement of the light receiving elements for measuring the maximum amplitude angle of the two-
なお、受光素子配置の第2形態の変形では2次元走査領域の角部1箇所にフォトダイオード25bを配置し、受光素子配置の第3形態の変形では2次元走査領域の角部1箇所に2次元PSD27を配置する。このように配置した受光素子により2次元走査領域中心部からの最大振幅角度を計測することで、スキャナの振幅量を一定に保つことができる(請求項3の効果)。特に、2次元走査領域の中心がオフセットせずに一定の場合に有効である。
In the modification of the second embodiment of the light receiving element arrangement, the
次に、本発明の第2実施例に係るレーダ装置について図10および図11を参照して説明する。図10は第2実施例のレーダ装置におけるビーム走査部をレーダ装置の上面から見た模式図であり、図11は第2実施例のレーダ装置におけるスキャナ振幅補正を行うルーチンのフローチャートである。なお、本実施例のレーダ装置のビーム走査部以外の構成は、第1実施例(図1参照)の構成と同様である。 Next, a radar apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a schematic view of the beam scanning unit in the radar apparatus according to the second embodiment as viewed from the upper surface of the radar apparatus. FIG. 11 is a flowchart of a routine for performing scanner amplitude correction in the radar apparatus according to the second embodiment. The configuration other than the beam scanning unit of the radar apparatus of this embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1).
本実施例のビーム走査部は、反射面で反射する2次元スキャナ21と、2次元スキャナ21で反射したレーザ光を当該レーダ装置前方と振幅角度計測素子方向に分配するハーフミラー28と、2次元スキャナ21の反射面の最大振幅角度を計測する振幅角度計測用受光素子としてのフォトダイオード25a,25b、もしくは2次元PSD27とを備えて構成されている。なお、2次元スキャナ21の最大振幅角度を計測する受光素子の配置については、第1実施例の第1、第2および第3形態ならびにこれらの変形をそのまま適用することができる。
The beam scanning unit of the present embodiment includes a two-
図10において、本実施例のビーム走査部では、斜めに配置された2次元スキャナ21の反射面にレーザダイオード22からのレーザ光を照射し、反射後の経路にハーフミラー28を置いた構造である。ハーフミラー28に入射したレーザ光は、物標までの距離計測用として当該レーダ装置の前方に照射されると同時に、2次元スキャナ21の最大振幅角度計測用として横方向(図中、下方向)にも照射される。こうすることで、2種類の計測項目を1つのレーザダイオード22で兼用することができ、装置の部品点数を削減することができる。
In FIG. 10, the beam scanning unit of the present embodiment has a structure in which the reflection surface of the two-
ところで、2次元スキャナ21の最大振幅角度は、周囲の環境変化や外乱によって変化することがある。所定の2次元走査領域を一定に保つためには、2次元スキャナ21の最大振幅角度に応じて振幅制御を行う。この制御方法について、図11のフローチャートを用いて説明する。この制御は、測距を開始してから適宜行うものである。したがって、所定の時間ごとに行ってもよいし、所定の制御前、または制御後ごとに行うようにしてもよい。以下、ステップS10から順に説明していく。
By the way, the maximum amplitude angle of the two-
まず、ステップS10では、2次元スキャナ21の最大振幅角度が所定の許容範囲内であるか否かを判定する。最大振幅角度が適正であると判定された場合には、現状の振幅指令値で振幅動作を継続する。また、最大振幅角度が適正でないと判定された場合にはステップS11に進む。
First, in step S10, it is determined whether or not the maximum amplitude angle of the two-
次に、ステップS11では、最大振幅角度が所定の許容範囲より大きいか否かを判定する。最大振幅角度が所定の許容範囲より大きいと判定されるとステップS12に進み、また、所定の許容範囲より小さいと判定されるとテップS13に進む。 Next, in step S11, it is determined whether or not the maximum amplitude angle is larger than a predetermined allowable range. If it is determined that the maximum amplitude angle is larger than the predetermined allowable range, the process proceeds to step S12. If it is determined that the maximum amplitude angle is smaller than the predetermined allowable range, the process proceeds to step S13.
次に、ステップS12では、現状の振幅指令値を一定量だけ減少させてステップS10に戻る。他方、ステップS13では、現状の振幅指令値を一定量だけ増加させてステップS10に戻る。 Next, in step S12, the current amplitude command value is decreased by a certain amount, and the process returns to step S10. On the other hand, in step S13, the current amplitude command value is increased by a certain amount, and the process returns to step S10.
上述した制御によれば、振幅動作後に2次元スキャナ21の最大振幅角度が変動しても、随時、2次元スキャナ21の振幅量を調整するので、常に一定の振幅量で2次元走査を行うことができる。したがって、2次元スキャナ駆動部24から得られる相対的な振れ角位置情報を、振幅角の実角度情報に置き換えることが可能になる。
According to the above-described control, even if the maximum amplitude angle of the two-
以上説明したように、本実施例のレーダ装置では、2次元スキャナ21を介して送出された信号を送信信号と第2の信号とに分配するハーフミラー28(信号分配手段)を備え、信号受信部3(信号受信装置)はハーフミラー28を介して送出された送信信号の反射信号を受信し、振幅角度計測手段では、ハーフミラー28を介して送出された第2の信号を用いて2次元スキャナ21の振れ角位置を光学的に計測する。
As described above, the radar apparatus according to the present embodiment includes the half mirror 28 (signal distribution unit) that distributes the signal transmitted through the two-
これにより、縦横の振動により2次元走査を行う2次元スキャナを用いたレーダ装置において、2次元走査領域の最大振幅角度を得ることができるようになり、逆起電力信号で得られる振動波形の位相と組み合わせることで、スキャナ反射面の角度を正確に求めることができ、振幅量を一定に保って安定した物標認識が可能となる。また2種類の計測を1つのレーザダイオード22で兼用することができ、装置の部品点数を削減できる(請求項6の効果)。
As a result, in a radar apparatus using a two-dimensional scanner that performs two-dimensional scanning by vertical and horizontal vibrations, the maximum amplitude angle of the two-dimensional scanning region can be obtained, and the phase of the vibration waveform obtained from the back electromotive force signal can be obtained. By combining with, the angle of the scanner reflecting surface can be obtained accurately, and stable target recognition is possible with the amplitude amount kept constant. Also, two types of measurement can be shared by one
以上、本発明の第1実施例および第2実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。例えば、赤外線を用いるレーザレーダ以外に、可視光を用いるレーザレーダ、電波を用いる電波レーダ、超音波を用いる超音波レーダ、その他のレーダ装置に採用することもできる。 While the first and second embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. For example, in addition to laser radar using infrared light, it can also be used for laser radar using visible light, radio wave radar using radio waves, ultrasonic radar using ultrasonic waves, and other radar devices.
以上説明したように、本発明は、スキャナの振れ角が相対的な情報しか得られない2次元スキャナを用いたレーダ装置において、2次元走査領域のエッジ部に受光素子を配置することで、最大振幅角度を検出可能となり外乱等でスキャナの振れ角が変動しても、一定の振幅量を保つことができ、距離検知性能の向上が実現できるようになる。 As described above, according to the present invention, in a radar apparatus using a two-dimensional scanner in which only the relative deflection angle of the scanner can be obtained, the light receiving element is arranged at the edge portion of the two-dimensional scanning region. The amplitude angle can be detected, and even if the deflection angle of the scanner fluctuates due to disturbance or the like, a constant amplitude amount can be maintained, and the distance detection performance can be improved.
1…レーダ装置
2…信号送出部
3…信号受信部
4…信号処理部
21…2次元スキャナ
22…レーザダイオード
23…振幅角度計測用の発光素子
24…2次元スキャナ駆動部
25a,25b…フォトダイオード
26…ビーム走査部
27…2次元PSD
28…ハーフミラー
31…フォトダイオード
32…光学レンズ
41…送信パルス発生部
42…送信方位検出部
43…駆動信号調整部
44…距離検出部
46…物標認識ロジック部
51…ミラー
52…横梁
52’…縦梁
53…ミラーサポート
54…スキャナ台座基板
55,55’…永久磁石
61…縦駆動信号発生器
62…横駆動信号発生器
63、63’…利得可変増幅器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
DESCRIPTION OF
Claims (6)
縦横に振動することにより、前記信号送出装置から送出された前記信号を用いて2次元走査を行う2次元スキャナと、
前記2次元スキャナを介して送出された前記信号の反射信号を受信する信号受信装置と、
前記2次元スキャナの振れ角位置を光学的に計測する振幅角度計測装置と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 A signal transmission device for transmitting a signal;
A two-dimensional scanner that performs two-dimensional scanning using the signal sent from the signal sending device by vibrating vertically and horizontally;
A signal receiving device for receiving a reflected signal of the signal transmitted through the two-dimensional scanner;
An amplitude angle measuring device for optically measuring a deflection angle position of the two-dimensional scanner;
A radar apparatus comprising:
前記信号受信装置は、前記信号分配手段を介して送出された前記送信信号の反射信号を受信し、
前記振幅角度計測手段は、前記信号分配手段を介して送出された第2の信号を用いて前記2次元スキャナの振れ角位置を光学的に計測することを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のレーダ装置。 Signal distribution means for distributing the signal transmitted through the two-dimensional scanner into a transmission signal and a second signal;
The signal receiving device receives a reflection signal of the transmission signal transmitted through the signal distribution means;
6. The amplitude angle measuring unit optically measures a deflection angle position of the two-dimensional scanner by using a second signal sent through the signal distributing unit. The radar device according to any one of the above.
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Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007309902A (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Olympus Imaging Corp | Light irradiation device |
JP2007327837A (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Olympus Imaging Corp | Scanner apparatus |
JP2008196913A (en) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Olympus Imaging Corp | Laser scanning device |
JP2008224408A (en) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Sanyo Electric Co Ltd | Beam irradiation device |
JP2008281339A (en) * | 2006-04-26 | 2008-11-20 | Sanyo Electric Co Ltd | Laser radar driving device |
JP2008298686A (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Sanyo Electric Co Ltd | Beam irradiation device and laser radar |
JP2008298652A (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Sanyo Electric Co Ltd | Beam irradiation device and laser radar |
JP2009014639A (en) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Beam radiation unit and laser radar |
JP2009014698A (en) * | 2007-06-06 | 2009-01-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Beam irradiation device and laser radar |
JP2017090792A (en) * | 2015-11-16 | 2017-05-25 | 株式会社 日立産業制御ソリューションズ | Motion blur compensation device, imaging system, and motion blur compensation method |
US9829579B2 (en) | 2014-06-20 | 2017-11-28 | Funai Electric Co., Ltd. | Electronic apparatus and method for measuring direction of output laser light |
EP2862837B1 (en) * | 2012-11-09 | 2018-07-04 | Hokuyo Automatic Co. Ltd. | distance measurement device |
CN109981897A (en) * | 2019-03-13 | 2019-07-05 | 东莞理工学院 | A kind of localization method based on the vibration of single smart phone fine granularity |
JP2020064059A (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-23 | ジック アーゲー | Photoelectric sensor and object detection method |
-
2003
- 2003-09-01 JP JP2003309341A patent/JP2005077288A/en active Pending
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008281339A (en) * | 2006-04-26 | 2008-11-20 | Sanyo Electric Co Ltd | Laser radar driving device |
JP2007309902A (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Olympus Imaging Corp | Light irradiation device |
JP2007327837A (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Olympus Imaging Corp | Scanner apparatus |
JP2008196913A (en) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Olympus Imaging Corp | Laser scanning device |
JP2008224408A (en) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Sanyo Electric Co Ltd | Beam irradiation device |
JP2008298652A (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Sanyo Electric Co Ltd | Beam irradiation device and laser radar |
JP2008298686A (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Sanyo Electric Co Ltd | Beam irradiation device and laser radar |
JP2009014698A (en) * | 2007-06-06 | 2009-01-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Beam irradiation device and laser radar |
JP2009014639A (en) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Beam radiation unit and laser radar |
EP2862837B1 (en) * | 2012-11-09 | 2018-07-04 | Hokuyo Automatic Co. Ltd. | distance measurement device |
US9829579B2 (en) | 2014-06-20 | 2017-11-28 | Funai Electric Co., Ltd. | Electronic apparatus and method for measuring direction of output laser light |
JP2017090792A (en) * | 2015-11-16 | 2017-05-25 | 株式会社 日立産業制御ソリューションズ | Motion blur compensation device, imaging system, and motion blur compensation method |
JP2020064059A (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-23 | ジック アーゲー | Photoelectric sensor and object detection method |
US11609422B2 (en) | 2018-10-09 | 2023-03-21 | Sick Ag | Optoelectronic sensor and method of detecting objects |
CN109981897A (en) * | 2019-03-13 | 2019-07-05 | 东莞理工学院 | A kind of localization method based on the vibration of single smart phone fine granularity |
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