JP2008292308A - Optical radar device - Google Patents
Optical radar device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008292308A JP2008292308A JP2007138207A JP2007138207A JP2008292308A JP 2008292308 A JP2008292308 A JP 2008292308A JP 2007138207 A JP2007138207 A JP 2007138207A JP 2007138207 A JP2007138207 A JP 2007138207A JP 2008292308 A JP2008292308 A JP 2008292308A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- irradiation
- light
- pulsed light
- period
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光レーダ装置に関する。 The present invention relates to an optical radar device.
従来、対象物にパルス光を照射し、対象物の有無を判定したり対象物までの距離を測定したりする光レーダ装置には、例えば特許文献1に示すようなものがある。この光レーダ装置は、パルス光を出射する光源と、該光源から出射された光を所定の走査範囲に走査する回転ミラーと、測定対象物にて反射した光を受光する受光素子と、前記回転ミラーの回転角度(スキャン位置)を検出するための検出素子とを備えている。光源から出射されたパルス光は、回転ミラーの反射面にて反射し外部に向けて出射される。外部に向けて出射された光は、その照射位置に対象物があればその対象物にて反射し、受光素子に受光される。また、光源から出射されたパルス光は、回転ミラーの回転速度に応じた走査速度で測定対象物上に走査され、パルス光の走査速度と同パルス光の照射周期とによってパルス光の照射ピッチ角(方位分解能)が決まる。そして、該光が対象物との間を往復するのに要する時間や反射光の位相差に基づいて、走査範囲における対象物の有無や該走査範囲に存在する対象物までの距離を測定する。
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical radar device that irradiates a target with pulsed light, determines the presence or absence of the target, and measures the distance to the target is disclosed in, for example,
ところで、このような光レーダ装置の計測の方位分解能は、前述したようにパルス光の照射周期、すなわち照射周波数と走査速度とにより決定される。例えば、回転ミラーの回転速度(1秒間当たりの回転数)が10[sec−1]、パルス光の照射周波数が10kHzであった場合、回転ミラー1回転あたりの照射パルス数は1000パルスで、方位分解能は0.36degになり、10m遠方に配置され静止している対象物であれば、走査方向に沿って6.3cm間隔で対象物との距離を測定することになる。そして、計測の分解能は、一走査周期(回転ミラー1回転)当たりの照射パルス数、すなわちパルス光の照射周波数に比例して向上し、より精細な測定が可能となる。
しかしながら、このような光レーダ装置において、分解能を向上させるべくパルス光の照射周波数を高く設定すると、該照射周波数に対応することが可能な高性能の処理回路が必要となってしまう。また、如何に高性能の処理回路を用いたとしても対応できる照射周波数には限界がある。したがって、このように照射周波数を2倍、3倍…にして分解能を2倍、3倍…とすることには限界がある。そこで、このような限界がある装置においてさらに分解能を向上させる方法として、一走査周期当たりの照射パルス数が増加するようパルス光の走査速度を低く設定するということが考えられる。しかしながら、この場合には、分解能が2倍、3倍…となるほど走査周期が2倍、3倍…と長くなり、分解能を向上させるにつれて単位時間あたりの測定回数が大幅に少なくなる。したがって、測定対象物が移動体である場合、該移動体への追従性が大幅に低下してしまう。
However, in such an optical radar device, if the irradiation frequency of the pulsed light is set high in order to improve the resolution, a high-performance processing circuit that can cope with the irradiation frequency is required. Moreover, there is a limit to the irradiation frequency that can be handled no matter how high-performance processing circuits are used. Therefore, there is a limit to setting the irradiation frequency to 2 times, 3 times, etc. to make the
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、測定対象物が移動体である場合であれ、該移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる光レーダ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to improve the resolution while suppressing a decrease in the followability to the moving object even when the object to be measured is a moving object. An object of the present invention is to provide an optical radar apparatus capable of
請求項1に記載の発明は、パルス光を出射する光出射手段と、該光出射手段から出射された前記パルス光を所定の走査範囲に所定の走査周期をもって繰り返し走査する光走査手段と、前記走査範囲内に存在する測定対象物にて反射した光を受光する受光手段とを備え、前記光出射手段及び前記受光手段の出力に基づいて前記測定対象物までの距離を測定する光レーダ装置であって、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように、前記光出射手段及び前記光走査手段を制御する制御手段を備えたことをその要旨とする。
The invention according to
本発明によれば、制御手段により、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように光出射手段及び光走査手段が制御される。このため、走査を繰り返す毎に、連続する走査周期の間で各走査周期におけるパルス光の出射タイミングに、パルス光の照射周期よりも短い時間分のずれが生じる。したがって、先の走査における隣り合うパルス光の照射位置の間に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光の照射位置が設定され、分解能が擬似的に向上する。よって、測定対象物が移動体である場合であれ、該移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる。その結果、静止している測定対象物に対しては、より精細に測定することができるとともに、移動している測定対象物に対しては、追従性を確保することができる。 According to the present invention, the light emitting means and the optical scanning means are controlled by the control means so that the number of irradiation pulses per scanning period does not become a natural number. For this reason, every time scanning is repeated, the pulse light emission timing in each scanning period is shifted by a time shorter than the irradiation period of the pulsed light between successive scanning periods. Therefore, the irradiation position of the pulsed light in the next scanning subsequent to the scanning is set between the irradiation positions of the adjacent pulsed light in the previous scanning, and the resolution is improved in a pseudo manner. Therefore, even when the measurement object is a moving object, the resolution can be improved while suppressing a decrease in the followability to the moving object. As a result, a stationary measurement object can be measured more precisely, and followability can be ensured for a moving measurement object.
請求項2に記載の発明は、前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記パルス光の照射周波数を設定することをその要旨とする。
本発明によれば、パルス光の照射周波数は、走査周期がパルス光の照射周期の自然数倍にならないように、言い換えれば、パルス光の走査周期をT、パルス光の照射周期をtとして、T=t(N+1/n)(但し、Nは自然数であり、nは2以上の自然数)を満たすように設定される。このため、一走査周期当たりの照射パルス数がN+1/nになり、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにt・1/nのずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置が照射ピッチ(一走査における隣り合うパルス光の照射位置の間隔)の1/n倍ずつずれることとなり、分解能が擬似的に向上する。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。
The gist of the invention described in
According to the present invention, the irradiation frequency of the pulsed light is set so that the scanning period is not a natural number multiple of the irradiation period of the pulsed light, in other words, the scanning period of the pulsed light is T, and the irradiation period of the pulsed light is t. T = t (N + 1 / n) (where N is a natural number and n is a natural number of 2 or more). For this reason, the number of irradiation pulses per scanning cycle becomes N + 1 / n, and a deviation of t · 1 / n occurs in the emission timing of the pulsed light in the continuous scanning cycle. Therefore, every time the number of scans is repeated, the irradiation position of the pulsed light is shifted by 1 / n times the irradiation pitch (the interval between the irradiation positions of adjacent pulsed light in one scan), and the resolution is improved in a pseudo manner. Therefore, unlike the case where the resolution is ensured by slowing the scanning speed, the resolution can be improved without reducing the followability to the moving body.
請求項3に記載の発明は、操作者により任意の自然数を入力可能な自然数入力手段を備え、前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をT、前記パルス光の照射周期をt、前記任意の自然数をnとして、T=t(N+1/n)(但し、Nは自然数であり、nは2以上の自然数)を満たすように前記照射周波数を設定することをその要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a natural number input means capable of inputting an arbitrary natural number by an operator, and the control means has a scanning period of the pulsed light by the optical scanning means as T, and an irradiation period of the pulsed light. T and the arbitrary natural number n, and the gist of setting the irradiation frequency so as to satisfy T = t (N + 1 / n) (where N is a natural number and n is a natural number of 2 or more). To do.
本発明によれば、自然数入力手段を介して操作者の任意の自然数が入力される。そして、パルス光の照射周波数は、光走査手段による前記パルス光の走査周期をT、パルス光の照射周期をt、操作者の任意の自然数をnとして、T=t(N+1/n)を満たすように設定される。このため、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置が操作者により入力された任意の自然数に対応する分(照射ピッチの1/n倍ずつ)だけずれることとなる。したがって、操作者の任意の分解能に設定することができる。 According to the present invention, an arbitrary natural number of the operator is input via the natural number input means. The pulsed light irradiation frequency satisfies T = t (N + 1 / n), where T is the scanning period of the pulsed light by the optical scanning unit, t is the irradiation period of the pulsed light, and n is any natural number of the operator. Is set as follows. For this reason, every time the number of scans is repeated, the irradiation position of the pulse light is shifted by an amount corresponding to an arbitrary natural number input by the operator (by 1 / n times the irradiation pitch). Therefore, it can be set to an arbitrary resolution of the operator.
請求項4に記載の発明は、前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をT、前記パルス光の照射周期をtとして、T=t(N+1/2)(但し、Nは自然数)を満たすように前記照射周波数を設定することをその要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the control means has T = t (N + 1/2) (where N is the scanning period of the pulsed light by the optical scanning means, and t is the irradiation period of the pulsed light. The gist is to set the irradiation frequency so as to satisfy a natural number.
本発明によれば、パルス光の照射周波数は、パルス光の走査周期をT、パルス光の照射周期をtとして、T=t(N+1/2)を満たすように、すなわち一走査周期当たりの照射パルス数がN+1/2になるように設定される。このため、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにt・1/2、すなわち照射周期の半分のずれが生じる。したがって、先の走査におけるパルス光の照射位置から前記パルス光の照射ピッチの1/2倍ずれた位置に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光の照射位置が設定され、分解能が擬似的に2倍となる。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。また、パルス光の照射位置はパルス光の照射ピッチの1/2倍ずつずれるため、走査回数を重ねる毎に交互に変更される。したがって、パルス光を比較的短時間で等間隔に照射することができる。 According to the present invention, the irradiation frequency of the pulsed light satisfies T = t (N + 1/2), where T is the scanning period of the pulsed light and t is the irradiation period of the pulsed light, that is, irradiation per scanning period. The number of pulses is set to be N + 1/2. For this reason, a deviation of t · 1/2, that is, a half of the irradiation period occurs in the emission timing of the pulsed light in the continuous scanning period. Therefore, the irradiation position of the pulsed light in the next scanning following the scanning is set at a position shifted from the irradiation position of the pulsed light in the previous scanning by ½ times the irradiation pitch of the pulsed light, and the resolution is simulated. Will be doubled. Therefore, unlike the case where the resolution is ensured by slowing the scanning speed, the resolution can be improved without reducing the followability to the moving body. Further, since the irradiation position of the pulsed light is shifted by ½ times the irradiation pitch of the pulsed light, it is changed alternately every time the number of scans is repeated. Therefore, it is possible to irradiate the pulsed light at equal intervals in a relatively short time.
請求項5に記載の発明は、操作者により任意の走査周期を入力可能な走査周期入力手段を備えたことをその要旨とする。
本発明によれば、走査周期入力手段を介して任意の走査周期が入力される。したがって、操作者の任意の走査周期で追従性を確保したまま、分解能を向上させることができる。
The gist of the invention described in claim 5 is provided with a scanning cycle input means capable of inputting an arbitrary scanning cycle by an operator.
According to the present invention, an arbitrary scanning cycle is input via the scanning cycle input means. Therefore, it is possible to improve the resolution while ensuring the followability with an arbitrary scanning cycle of the operator.
請求項6に記載の発明は、前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記走査周期を設定することをその要旨とする。
本発明によれば、パルス光の走査周期は、走査周期がパルス光の照射周期の自然数倍にならないように、言い換えれば、パルス光の走査周期をT、パルス光の照射周期をtとして、T=t(N+1/n)(但し、Nは自然数であり、nは2以上の自然数)を満たすように設定される。このため、一走査周期当たりの照射パルス数がN+1/nになり、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにt・1/nのずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置が照射ピッチ(一走査における隣り合うパルス光の照射位置の間隔)の1/n倍ずつずれることとなり、分解能が擬似的に向上する。よって、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数になるように設定されている場合と比較して、移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる。
The gist of the invention described in claim 6 is that the control means sets the scanning period so that the scanning period does not become a natural number multiple of the irradiation period of the pulsed light.
According to the present invention, the scanning period of the pulsed light is set so that the scanning period is not a natural number multiple of the irradiation period of the pulsed light, in other words, the scanning period of the pulsed light is T, and the irradiation period of the pulsed light is t. T = t (N + 1 / n) (where N is a natural number and n is a natural number of 2 or more). For this reason, the number of irradiation pulses per scanning cycle becomes N + 1 / n, and a deviation of t · 1 / n occurs in the emission timing of the pulsed light in the continuous scanning cycle. Therefore, every time the number of scans is repeated, the irradiation position of the pulsed light is shifted by 1 / n times the irradiation pitch (the interval between the irradiation positions of adjacent pulsed light in one scan), and the resolution is improved in a pseudo manner. Therefore, as compared with the case where the number of irradiation pulses per scanning period is set to be a natural number, the resolution can be improved while suppressing a decrease in followability to the moving body.
請求項7に記載の発明は、前記光走査手段は、所定の回転速度にて回転する回転反射部材を備え、該回転反射部材の回転角度に応じた方向へ前記光出射手段からのパルス光を反射して同パルス光を走査することをその要旨とする。 According to a seventh aspect of the present invention, the optical scanning unit includes a rotary reflecting member that rotates at a predetermined rotational speed, and the pulsed light from the light emitting unit is emitted in a direction according to the rotation angle of the rotary reflecting member. The gist is that the pulse light is reflected and scanned.
本発明によれば、光出射手段からのパルス光は、光走査手段の回転反射部材により該回転反射部材の回転角度に応じた方向へ反射される。このパルス光は、上述したように、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように出射される。したがって、先の走査によるパルス光の照射角度の間に、その走査に連続する次の走査によるパルス光の照射角度が設定され、方位分解能が向上する。よって、移動体への追従性の低下を抑えながら、方位分解能を向上させることができる。 According to the present invention, the pulsed light from the light emitting means is reflected in the direction according to the rotation angle of the rotary reflecting member by the rotary reflecting member of the optical scanning means. As described above, this pulsed light is emitted so that the number of irradiation pulses per scanning period does not become a natural number. Therefore, the irradiation angle of the pulse light by the next scanning that follows the scanning is set between the irradiation angles of the pulse light by the previous scanning, and the azimuth resolution is improved. Therefore, the azimuth | direction resolution can be improved, suppressing the fall of the followable | trackability to a moving body.
本発明によれば、測定対象物が移動体である場合であれ、該移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる光レーダ装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical radar device capable of improving the resolution while suppressing a decrease in the followability to the moving object even when the measurement object is a moving object.
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、本発明の光レーダ装置を、車両周辺にある検出対象物としての障害物までの距離を測定し該測定値の変化に基づいて障害物の有無を判定して搭乗者に報知する衝突防止システムに適用したものである。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the optical radar device of the present invention measures the distance to an obstacle as a detection object around the vehicle, determines the presence or absence of the obstacle based on the change in the measured value, The present invention is applied to a collision prevention system for informing.
図1に示すように、光レーダ装置1のレーダヘッド部1aに設けられた光出射手段としてのレーザ光源2は、投光回路3に接続され、同投光回路3は、光レーダ装置1を統括的に制御する制御手段としての制御回路4に接続されている。投光回路3は、制御回路4から出力される制御信号に基づいて、レーザ光源2に駆動パルス信号を供給する。レーザ光源2は、レーザダイオード等であり、投光回路3から供給される駆動パルス信号に基づいて、所定の照射周波数f(図2参照)を有するパルス光を出射(投光)する。光レーダ装置1において、レーザ光源2から出射されたパルス光の光路上には、投光レンズ2a及びハーフミラー5が順に配設されており、レーザ光源2から出射された光は投光レンズ2aにて集束されハーフミラー5を透過して外部に向けて出射される。また、投光回路3は、パルス光Lを出射するタイミングでスタートパルス信号S1を制御回路4に出力する。
As shown in FIG. 1, a
レーダヘッド部1aには、光レーダ装置1の光走査手段としてのアクチュエータ6が接続されている。アクチュエータ6は、制御回路4に接続されている。アクチュエータ6は、制御回路4から出力される制御信号に基づいてレーダヘッド部1aを360°回転させ、レーザ光源2から出射されるパルス光Lの出射方向を所定の回転速度(走査速度)で繰り返し変更する。したがって、レーザ光源2から出射されるパルス光Lは、図2及び図3に示すように、光レーダ装置1の周辺の所定の走査範囲A(本実施の形態では、360°の範囲)を所定の走査周期Tで走査される。また、アクチュエータ6はパルス光Lの出射方向に対応する投光レンズ2aの角度検出信号を制御回路4に出力する。
An actuator 6 as an optical scanning unit of the
レーダヘッド部1aに設けられた受光手段としての受光素子7は、受光回路8に接続され、同受光回路8は制御回路4に接続されている。受光素子7は、フォトダイオード等であり、レーダヘッド部1aにおいて、パルス光Lの照射位置に存在する障害物Wに反射した光(パルス光L)を、前記ハーフミラー5を介して受光可能な位置に配置されている。レーダヘッド部1aにおいて、ハーフミラー5に反射され受光素子7に向かうパルス光の光路上には、受光レンズ7aが配設されており、パルス光Lの照射位置に存在する障害物Wにて反射した光(パルス光L)は、受光レンズ7aを介して受光素子7に集束される。受光回路8は、受光素子7の受光量に基づいた障害物Wからの反射光の受光時点に対応する受光信号S2を、制御回路4に出力する。
A
制御回路4には、自然数入力手段及び走査周期入力手段としての入力装置9が接続されており、該入力装置9を介して操作者により任意の走査速度(回転速度)が入力可能となっている。制御回路4は、入力された操作者の任意の走査速度に対応する走査周期Tでパルス光Lを走査する旨の制御信号をアクチュエータ6に出力する。また、制御回路4の照射周波数設定部4aは、一走査周期当たりの照射パルス数(一走査周期当たりにパルス光Lが出射される回数)が自然数にならないように、パルス光Lの照射周波数fを設定し、該照射周波数fでパルス光Lを出射する旨の制御信号を投光回路3に出力する。また、制御回路4には、入力装置9を介して操作者により照射周波数fに影響を及ぼすパラメータとして任意の自然数を入力可能となっている。照射周波数設定部4aは、アクチュエータ6による前記パルス光の走査周期をT、前記パルス光の照射周期をt、前記任意の数をnとして、T=t(N+1/n)(但し、Nは自然数であり、nは2以上の自然数)を満たすように前記照射周波数fを設定する。すなわち、操作者の任意の自然数nが入力されると、照射周波数設定部4aは、走査周期Tがパルス光Lの照射周期tの自然数倍にならないように照射周波数f(1/t)を設定する。
An input device 9 as a natural number input means and a scanning cycle input means is connected to the control circuit 4, and an arbitrary scanning speed (rotational speed) can be input by the operator via the input device 9. . The control circuit 4 outputs to the actuator 6 a control signal indicating that the pulsed light L is scanned at the scanning period T corresponding to the inputted arbitrary scanning speed of the operator. The irradiation frequency setting unit 4a of the control circuit 4 also applies the irradiation frequency f of the pulsed light L so that the number of irradiation pulses per scanning period (the number of times the pulsed light L is emitted per scanning period) does not become a natural number. And a control signal for emitting the pulsed light L at the irradiation frequency f is output to the
制御回路4の飛行時間計測部4bは、制御回路4に出力された前記スタートパルス信号S1及び受光信号S2に基づいてレーザ光源2が出射した光(パルス光)を受光素子7が受光するまでの時間、すなわちレーザ光源2から出射された光が障害物Wとの間を往復するまでに要する時間を計測し、その計測結果を制御回路4の距離演算部4cに出力する。制御回路4の距離演算部4cは、飛行時間計測部4bの計測結果に基づいて障害物Wまでの距離を算出する。また、距離演算部4cは、前記アクチュエータ6から出力される角度検出信号に基づいてパルス光Lの出射方向を判別する。そして、距離演算部4cは、算出した距離データと該データに対応するパルス光Lの出射方向(パルス光の照射位置p0〜p6、p0’〜p6’)とを含む測定結果を、衝突防止システムのメインコンピュータMに出力する。メインコンピュータMは、該測定結果に基づいて、障害物Wの存在を搭乗者に報知する旨の音声や警告音等を出力する。
The time-of-
次に、本実施の形態の光レーダ装置1の作用について説明する。
入力装置9を介して操作者により照射周波数fに影響を及ぼすパラメータとして「2」が入力された場合、制御回路4の照射周波数設定部4aは、パルス光Lの照射周波数fを、パルス光の走査周期をT、パルス光の照射周期をtとして、T=t(N+1/2)を満たすように、すなわち一走査周期(1回転)当たりの照射パルス数がN+1/2になるように設定する。このため、図2に示すように、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにt・1/2のずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置p0〜p6、p0’〜p6’が照射ピッチ(一走査における隣り合うパルス光の照射位置の間隔d(図3参照))の1/2倍ずつずれることとなる。よって、図3(a)に示すように、障害物Wがパルス光Lの走査範囲A内をパルス光Lの走査方向に沿って移動している場合、時間T1の走査により、受光素子7は、照射位置p1〜p5に出射され対象物にて反射された光を受光する。また、時間T2の走査により、受光素子7は、照射位置p1’〜p4’に出射され対象物にて反射された光を受光する。したがって、時間T1、T2における連続する2回の走査により、一走査における隣り合うパルス光Lの照射位置の間隔dの半分(1/2・d)の間隔で物体の有無を判別できる。このため、時間T1、T2の走査による計測の分解能(方位分解能)は、一回の走査による計測の分解能の約2倍となる。
Next, the operation of the
When “2” is input as a parameter that affects the irradiation frequency f by the operator via the input device 9, the irradiation frequency setting unit 4 a of the control circuit 4 sets the irradiation frequency f of the pulsed light L to the pulsed light. Assuming that the scanning period is T and the irradiation period of the pulsed light is t, T = t (N + 1/2) is satisfied, that is, the number of irradiation pulses per scanning period (one rotation) is set to N + 1/2. . For this reason, as shown in FIG. 2, a deviation of t · 1/2 occurs in the emission timing of the pulsed light in the continuous scanning cycle. Therefore, every time the number of scans is repeated, the irradiation positions p0 to p6 and p0 ′ to p6 ′ of the pulsed light are ½ times the irradiation pitch (the interval d between adjacent irradiation positions of the pulsed light in one scan (see FIG. 3)). It will be shifted one by one. Therefore, as shown in FIG. 3A, when the obstacle W is moving in the scanning range A of the pulsed light L along the scanning direction of the pulsed light L, the
一方、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数になるようにパルス光Lの照射周波数fが設定されている従来の光レーダ装置では、図3(b)に示すように、時間T1、T2の各走査においてパルス光Lは照射位置p0〜p6に照射される。したがって、時間T1、T2における計測の分解能は、一回の走査による計測の分解能と同程度となる。このような従来の光レーダ装置で、本実施の形態の光レーダ装置1による時間T1、T2の走査により得られる分解能と同等の分解能を得るためには、照射周期を約1/2倍(照射周波数fを約2倍)にしなければならない。すなわち、本実施の形態の光レーダ装置1によれば、従来のように一走査周期当たりの照射パルス数が自然数になるようにパルス光Lの照射周波数fが設定されている場合とは異なり、照射周波数fを2倍にすることなく擬似的に約2倍の分解能が得られる。
On the other hand, in the conventional optical radar apparatus in which the irradiation frequency f of the pulsed light L is set so that the number of irradiation pulses per scanning period becomes a natural number, as shown in FIG. In each scan, the pulsed light L is irradiated to the irradiation positions p0 to p6. Therefore, the measurement resolution at the times T1 and T2 is approximately the same as the measurement resolution by a single scan. In such a conventional optical radar apparatus, in order to obtain a resolution equivalent to the resolution obtained by scanning the times T1 and T2 by the
また、図3(a)に示すように、本実施の形態の光レーダ装置1では、時間T1、T2、T3のそれぞれの時点における障害物Wの位置が測定される。ここで、走査速度を半分(走査周期を2倍)にして分解能を2倍にすることが考えられる。しかし、この場合、図3(c)に示すように走査周期が2倍となることから、時間T2の時点における障害物Wの位置が測定されない。本実施の形態によれば、前述したように、時間T1、T2、T3の各時点における障害物Wの変位をとらえることができるので、移動している障害物Wに対する追従性が維持される。
Further, as shown in FIG. 3A, in the
次に、上記実施の形態の作用効果を以下に記載する。
(1)光レーダ装置1の制御回路4により、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように、レーザ光源2及び前記アクチュエータ6が制御される。このため、走査を繰り返す毎に、連続する走査周期Tの間で各走査周期Tにおけるパルス光Lの出射タイミングに、パルス光Lの照射周期tよりも短い時間Δt(本実施の形態ではΔt=t・1/2)分のずれが生じる。したがって、先の走査における隣り合うパルス光Lの照射位置p0〜p6の間に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光Lの照射位置p0’〜p6’が設定され、分解能が擬似的に向上する。よって、測定対象物が移動体である場合であれ、移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる。その結果、静止している障害物Wに対しては、より精細に測定することができるとともに、移動している障害物Wに対しては、追従性を確保することができる。
Next, the operational effects of the above embodiment will be described below.
(1) The
(2)光レーダ装置1の制御回路4は、走査周期Tがパルス光Lの照射周期tの自然数倍にならないように、言い換えれば、アクチュエータ6によるパルス光Lの走査周期をT、パルス光Lの照射周期をtとして、T=t(N+1/n)(但し、Nは自然数であり、nは2以上の自然数)を満たすように前記照射周波数fを設定する。このため、一走査周期当たりの照射パルス数がN+1/nになり、連続する走査周期Tにおけるパルス光Lの出射タイミングにt・1/nのずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光Lの照射位置p0〜p6、p0’〜p6’が照射ピッチ(一走査における隣り合うパルス光Lの照射位置の間隔d)の1/n倍ずつずれることとなり、分解能が擬似的に向上する。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。
(2) The control circuit 4 of the
(3)光レーダ装置1の制御回路4は、入力装置9に接続され、入力装置9を介して照射周波数fに影響を及ぼすパラメータとして任意の自然数が入力される。そして、制御回路4(照射周波数設定部4a)は、パルス光Lの照射周波数fを、光走査手段による前記パルス光Lの走査周期をT、パルス光Lの照射周期をt、前記入力装置9を介して入力された操作者の任意の自然数をnとして、T=t(N+1/n)を満たすように設定する。このため、走査回数を重ねる毎にパルス光Lの照射位置p0〜p6、p0’〜p6’が操作者により入力された任意の自然数に対応する分(照射ピッチの1/n倍ずつ)だけずれることとなる。したがって、操作者の任意の分解能に設定することができる。
(3) The control circuit 4 of the
(4)光レーダ装置1の制御回路4は、入力装置9を介して任意の走査速度(回転速度)が入力される。したがって、操作者の任意の走査速度に対応する走査周期Tで追従性を確保したまま、分解能を向上させることができる。
(4) The control circuit 4 of the
尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、入力装置9を介して操作者により照射周波数fに影響を及ぼすパラメータとして自然数nが入力されると走査周期Tがパルス光Lの照射周期tの自然数倍にならないように照射周波数f(1/t)が設定されるとしたがこのような態様に限定されない。例えば、入力装置9を省略し、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように予め設定した照射周波数と走査周期とを制御回路4に予め記憶し、該照射周波数と走査周期とに基づいてレーザ光源2及びアクチュエータ6を制御するようにしてもよい。この場合、パルス光Lの走査周期をT、パルス光Lの照射周期をtとして、T=t(N+1/2)(但し、Nは自然数)を満たすように前記照射周波数fを設定すれば、一走査周期当たりの照射パルス数がN+1/2になる。このため、連続する走査周期におけるパルス光Lの出射タイミングにt・1/2、すなわち照射周期の半分のずれが生じる。したがって、先の走査におけるパルス光Lの照射位置から前記パルス光Lの照射ピッチの1/2倍ずれた位置に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光Lの照射位置が設定され、分解能が擬似的に2倍となる。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。また、パルス光Lの照射位置はパルス光Lの照射ピッチの1/2倍ずつずれるため、走査回数を重ねる毎に交互に変更される。したがって、パルス光Lを比較的短時間で等間隔に照射することができる。
The embodiment of the present invention may be modified as follows.
In the above embodiment, when the natural number n is input as a parameter that affects the irradiation frequency f by the operator via the input device 9, the scanning period T does not become a natural number times the irradiation period t of the pulsed light L. However, the present invention is not limited to this mode. For example, the input device 9 is omitted, and an irradiation frequency and a scanning cycle set in advance so that the number of irradiation pulses per scanning cycle does not become a natural number are stored in the control circuit 4 in advance, and based on the irradiation frequency and the scanning cycle. Then, the
・上記実施の形態では、入力装置9を介して操作者の任意の走査速度(回転速度)が入力され、走査周期Tが設定されるようにしたが、走査速度は常に一定の値に設定されていてもよい。 In the above embodiment, an arbitrary scanning speed (rotational speed) of the operator is input via the input device 9 and the scanning cycle T is set. However, the scanning speed is always set to a constant value. It may be.
・上記実施の形態では、制御回路4は、走査周期Tがパルス光の照射周期tの自然数倍にならないようにパルス光の照射周波数fを設定したが、このような態様に限定されない。例えば、操作者の任意の照射周期t(照射周波数f)を入力可能な構成とし、走査周期Tがパルス光の照射周期tの自然数倍にならないように走査周期Tを設定するようにしてもよい。 In the above embodiment, the control circuit 4 sets the irradiation frequency f of the pulsed light so that the scanning period T does not become a natural number multiple of the irradiation period t of the pulsed light, but is not limited to such an aspect. For example, an arbitrary irradiation period t (irradiation frequency f) of the operator can be input, and the scanning period T is set so that the scanning period T is not a natural number multiple of the irradiation period t of the pulsed light. Good.
・上記実施の形態では、投光回路3から出力されるスタートパルス信号S1と受光信号S2に基づいて障害物Wまでの距離を算出したが、このような態様に限定されない。例えば、図4に示すように、光レーダ装置11におけるパルス光Lの光路上にハーフミラー10を設け、ハーフミラー10を透過した光を受光素子7が受光した時点とハーフミラー10に反射して障害物Wとの間を往復した光を受光素子7が受光した時点とに対応する受光信号S3に基づいて、障害物Wまでの距離を算出するようにしてもよい。なお、この場合、ハーフミラー10を図示しないアクチュエータにより回転若しくは揺動させて光を走査する。
In the above embodiment, the distance to the obstacle W is calculated based on the start pulse signal S1 and the light reception signal S2 output from the
・上記実施の形態では、レーダヘッド部1aを回転させてパルス光Lを走査するようにしたが、例えば投光レンズ2aのみを駆動してパルス光Lを走査するようにしてもよい。また、レーザ光源2からの光を所定の方向へ反射する回転反射部材としてのハーフミラー10(図4参照)やポリゴンミラー等を回転させたり揺動させたりしてパルス光Lを走査するようにしてもよい。
In the above embodiment, the radar head unit 1a is rotated to scan the pulsed light L. However, for example, only the light projection lens 2a may be driven to scan the pulsed light L. Further, the pulsed light L is scanned by rotating or swinging a half mirror 10 (see FIG. 4) or a polygon mirror as a rotary reflecting member that reflects light from the
・上記実施の形態では、受光素子7の受光量に基づいた障害物Wからの反射光の受光時点に対応する受光信号S2に基づいてレーザ光源2から出射された光が障害物Wとの間を往復するまでに要する時間を計測し、障害物Wまでの距離を算出する光レーダ装置1に適用したが、このような態様に限定されない。例えば、レーザ光源2から出射された光と受光素子7に入射した光の位相差に基づいてレーザ光源2から出射された光が障害物Wとの間を往復するまでに要する時間を計測し、対象物までの距離を算出する距離測定装置に適用することもできる。
In the above embodiment, the light emitted from the
・上記実施の形態では、レーダヘッド部1aを360°回転させ360°の走査範囲Aとしたが、走査範囲は360°でなくともよい。 In the above embodiment, the radar head unit 1a is rotated 360 ° to obtain a scanning range A of 360 °. However, the scanning range may not be 360 °.
1,11…光レーダ装置、2…光出射手段としてのレーザ光源、4a…制御手段としての照射周波数設定部、6…光走査手段としてのアクチュエータ、7…受光手段としての受光素子、9…自然数入力手段及び走査周期入力手段としての入力装置、10…回転反射部材としてのハーフミラー、A…走査範囲、f…照射周波数、L…パルス光、T…走査周期、t…照射周期、W…検出対象物としての障害物。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該光出射手段から出射された前記パルス光を所定の走査範囲に所定の走査周期をもって繰り返し走査する光走査手段と、
前記走査範囲内に存在する測定対象物にて反射した光を受光する受光手段と
を備え、前記光出射手段及び前記受光手段の出力に基づいて前記測定対象物までの距離を測定する光レーダ装置であって、
一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように、前記光出射手段及び前記光走査手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする光レーダ装置。 Light emitting means for emitting pulsed light;
Optical scanning means for repeatedly scanning the pulsed light emitted from the light emitting means within a predetermined scanning range with a predetermined scanning period;
An optical radar apparatus comprising: a light receiving unit configured to receive light reflected by a measurement target existing within the scanning range; and measuring a distance to the measurement target based on outputs of the light emitting unit and the light receiving unit. Because
An optical radar apparatus comprising: a control unit that controls the light emitting unit and the optical scanning unit so that the number of irradiation pulses per scanning period does not become a natural number.
前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記パルス光の照射周波数を設定することを特徴とする光レーダ装置。 The optical radar device according to claim 1,
The optical radar apparatus, wherein the control means sets the irradiation frequency of the pulsed light so that the scanning period does not become a natural number multiple of the irradiation period of the pulsed light.
操作者により任意の自然数を入力可能な自然数入力手段を備え、
前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をT、前記パルス光の照射周期をt、前記任意の自然数をnとして、
T=t(N+1/n)(但し、Nは自然数であり、nは2以上の自然数)
を満たすように前記照射周波数を設定することを特徴とする光レーダ装置。 The optical radar device according to claim 2,
Provided with natural number input means that allows an operator to input an arbitrary natural number,
The control means has a scanning period of the pulsed light by the optical scanning means as T, an irradiation period of the pulsed light as t, and the arbitrary natural number as n.
T = t (N + 1 / n) (where N is a natural number and n is a natural number of 2 or more)
An optical radar apparatus, wherein the irradiation frequency is set so as to satisfy
前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をT、前記パルス光の照射周期をtとして、
T=t(N+1/2)(但し、Nは自然数)
を満たすように前記照射周波数を設定することを特徴とする光レーダ装置。 The optical radar device according to claim 2,
The control means has a scanning period of the pulsed light by the optical scanning means as T and an irradiation period of the pulsed light as t.
T = t (N + 1/2) (N is a natural number)
An optical radar apparatus, wherein the irradiation frequency is set so as to satisfy
操作者により任意の走査周期を入力可能な走査周期入力手段を備えたことを特徴とする光レーダ装置。 In the optical radar device according to any one of claims 1 to 4,
An optical radar apparatus comprising scanning period input means capable of inputting an arbitrary scanning period by an operator.
前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記走査周期を設定することを特徴とする光レーダ装置。 The optical radar device according to claim 1,
The optical radar device characterized in that the control means sets the scanning period so that the scanning period does not become a natural number multiple of the irradiation period of the pulsed light.
前記光走査手段は、所定の回転速度にて回転する回転反射部材を備え、該回転反射部材の回転角度に応じた方向へ前記光出射手段からのパルス光を反射して同パルス光を走査することを特徴とする光レーダ装置。 In the optical radar device according to any one of claims 1 to 6,
The light scanning unit includes a rotary reflection member that rotates at a predetermined rotation speed, and scans the pulsed light by reflecting the pulsed light from the light emitting unit in a direction according to the rotation angle of the rotary reflection member. An optical radar device characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007138207A JP2008292308A (en) | 2007-05-24 | 2007-05-24 | Optical radar device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007138207A JP2008292308A (en) | 2007-05-24 | 2007-05-24 | Optical radar device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008292308A true JP2008292308A (en) | 2008-12-04 |
Family
ID=40167186
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007138207A Pending JP2008292308A (en) | 2007-05-24 | 2007-05-24 | Optical radar device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008292308A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010249812A (en) * | 2009-03-31 | 2010-11-04 | Pepperl & Fuchs Gmbh | Optical sensor operating on transit time principle |
JP2013156138A (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Ihi Corp | Moving object detecting apparatus |
JP2013156139A (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Ihi Corp | Moving object detecting apparatus and moving object detecting method |
JP2014119414A (en) * | 2012-12-19 | 2014-06-30 | Fujitsu Ltd | Distance measuring device, distance measuring method, and program |
JP2016070974A (en) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 株式会社デンソー | Laser irradiation control device |
JP2017015416A (en) * | 2015-06-29 | 2017-01-19 | 株式会社リコー | Object detection device, sensing device, movable body device, and object detection method |
EP3217190A1 (en) | 2016-03-08 | 2017-09-13 | Fujitsu Limited | Optical distance measuring system and light ranging method |
WO2022264511A1 (en) * | 2021-06-17 | 2022-12-22 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Distance measurement device and distance measurement method |
US11887839B2 (en) | 2012-02-07 | 2024-01-30 | Nikon Corporation | Imaging unit and imaging apparatus |
-
2007
- 2007-05-24 JP JP2007138207A patent/JP2008292308A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010249812A (en) * | 2009-03-31 | 2010-11-04 | Pepperl & Fuchs Gmbh | Optical sensor operating on transit time principle |
JP2013156138A (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Ihi Corp | Moving object detecting apparatus |
JP2013156139A (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Ihi Corp | Moving object detecting apparatus and moving object detecting method |
US11887839B2 (en) | 2012-02-07 | 2024-01-30 | Nikon Corporation | Imaging unit and imaging apparatus |
JP2014119414A (en) * | 2012-12-19 | 2014-06-30 | Fujitsu Ltd | Distance measuring device, distance measuring method, and program |
JP2016070974A (en) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 株式会社デンソー | Laser irradiation control device |
JP2017015416A (en) * | 2015-06-29 | 2017-01-19 | 株式会社リコー | Object detection device, sensing device, movable body device, and object detection method |
EP3217190A1 (en) | 2016-03-08 | 2017-09-13 | Fujitsu Limited | Optical distance measuring system and light ranging method |
WO2022264511A1 (en) * | 2021-06-17 | 2022-12-22 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Distance measurement device and distance measurement method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008292308A (en) | Optical radar device | |
JP5267785B2 (en) | Laser radar and boundary monitoring method using laser radar | |
US10866311B2 (en) | Distance measuring device | |
JP5541410B2 (en) | Laser radar equipment | |
KR100811938B1 (en) | Laser radar for vehicle using cylinder reflector and method for control the same | |
JP2010066101A (en) | Laser radar and method of watching boundary by the same | |
CN113924510A (en) | Scanner control for lidar systems | |
JP5267786B2 (en) | Laser radar and boundary monitoring method using laser radar | |
JP5653715B2 (en) | Laser surveyor | |
EP3165946A1 (en) | Object detector, sensor, and movable device | |
JP2014029317A (en) | Laser radar device | |
JP2004177350A (en) | Radar equipment for vehicle | |
JP6309754B2 (en) | Laser radar equipment | |
JP2017062398A (en) | Rotation angle detector and laser radar device | |
US11531092B2 (en) | Laser scanning sensor | |
JP4960599B2 (en) | Collision prevention device and vehicle equipped with collision prevention device | |
JP6186863B2 (en) | Ranging device and program | |
JP2016142571A (en) | Distance measuring device | |
JP6736682B2 (en) | Sensor device, sensing method, program and storage medium | |
JP2011257192A (en) | Object detector | |
US10656273B2 (en) | Method for operating on optoelectronic sensor of a motor vehicle having variable activation of a light source, optoelectronic sensor, driver assistance system, and motor vehicle | |
JP2007278940A (en) | Radar device | |
JP2007273539A (en) | Laser irradiation apparatus | |
JP2020134516A (en) | Vehicle periphery monitoring system | |
JP6569328B2 (en) | Optical scanning device and in-vehicle system |