JP2009109310A - Laser radar apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser radar apparatus capable of carrying out a detection around the apparatus, and carrying out a three-dimensional detection. <P>SOLUTION: The laser radar apparatus 1 comprises a mirror unit 80 having a plurality of mirrors 81a-81l and is configured such that a laser beam L1 deflected by a deflection part 41 is further deflected by any of these plurality of mirrors 81a-81l. Furthermore, a mirror to be disposed on an incidence position of the laser beam L1 is switched over by changing the mirror unit 80, whereby the deflection direction of the laser beam can be varied. Therefore, the direction of the laser beam heading toward a space can be varied with respect to a direction (longitudinal direction) of the center axis 42a. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。   The present invention relates to a laser radar device.

従来より、レーザ光を用いて検出物体までの距離や方位を検出する技術として例えば特許文献1のような装置が提供されている。この特許文献1の装置では、レーザ光発生手段からのレーザ光の光軸上に、レーザ光を透過させ、かつ検出物体からの反射光を検出手段に向けて反射する光アイソレータを設けている。さらに、光アイソレータを透過するレーザ光の光軸上において当該光軸方向の中心軸を中心として回動する凹面鏡を設け、この凹面鏡によってレーザ光を空間に向けて反射させると共に、検出物体からの反射光を光アイソレータに向けて反射させることで360°の水平走査を可能としている。
特許2789741号公報
Conventionally, for example, an apparatus as disclosed in Patent Document 1 is provided as a technique for detecting the distance and direction to a detection object using a laser beam. In the apparatus of Patent Document 1, an optical isolator that transmits laser light and reflects reflected light from a detection object toward the detection means is provided on the optical axis of the laser light from the laser light generation means. Furthermore, a concave mirror that rotates about the central axis in the optical axis direction is provided on the optical axis of the laser light that passes through the optical isolator. The concave mirror reflects the laser light toward the space and reflects it from the detection object. Reflecting light toward the optical isolator enables 360 ° horizontal scanning.
Japanese Patent No. 2789741

ところで、特許文献1の技術では凹面鏡の回動により360°の水平走査を可能とし、検出領域(レーザ光による走査がなされる領域)を装置の周囲全体にまで拡大しているが、その一方で、検出領域が平面に限定されてしまうという問題がある。即ち、凹面鏡から空間に向けて反射されたレーザ光は所定平面(走査平面)内で走査がなされるため、その走査平面から外れた領域については検出が不能となる。従って、走査平面から外れた検出物体は検出することができず、また、走査平面内に検出物体が存在する場合であってもその検出物体を立体的に把握することはできなかった。   By the way, in the technique of Patent Document 1, 360 ° horizontal scanning is possible by rotating the concave mirror, and the detection area (area where scanning with laser light is performed) is expanded to the entire periphery of the apparatus. There is a problem that the detection area is limited to a plane. That is, since the laser beam reflected from the concave mirror toward the space is scanned within a predetermined plane (scanning plane), it is impossible to detect a region outside the scanning plane. Therefore, a detected object that deviates from the scanning plane cannot be detected, and even if the detected object exists in the scanning plane, the detected object cannot be grasped in three dimensions.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、装置の周囲にわたる検出が可能であり、かつ3次元的な検出をも行いうるレーザレーダ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a laser radar apparatus that can detect the surroundings of the apparatus and can also perform three-dimensional detection.

上記目的を達成するため、請求項1の発明は、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、検出物体によって反射される前記レーザ光の反射光を検出する光検出手段と、所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えるとともに、当該偏向手段により前記レーザ光を空間側に向けて偏向させ、且つ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、前記回動偏向手段を回転駆動する駆動手段と、1又は複数の偏向部材を備えると共に、前記回動偏向手段の前記偏向手段によって偏向された前記レーザ光を前記偏向部材によって更に偏向する構成をなし、かつ前記偏向部材による前記レーザ光の偏向方向を変化させ得る方向変更手段と、を備え、前記方向変更手段は、前記偏向部材による前記レーザ光の前記偏向方向を変化させることで、前記空間に向かう前記レーザ光の向きを、前記中心軸の方向に関して変化させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 includes a laser beam generating means for generating a laser beam and a laser beam reflected by a detection object when the laser beam is generated from the laser beam generating means. A light detecting means for detecting the reflected light; and a deflecting means configured to be rotatable about a predetermined central axis. The deflecting means deflects the laser light toward the space, and the reflected light. A rotation deflection means for deflecting the rotation of the rotation deflection means toward the light detection means, a drive means for rotationally driving the rotation deflection means, and one or a plurality of deflection members, and deflection by the deflection means of the rotation deflection means. Direction changing means configured to further deflect the laser beam that has been deflected by the deflection member, and capable of changing a deflection direction of the laser beam by the deflection member, Additional means, the deflection member by by changing the deflection direction of the laser beam, a direction of the laser beam toward said space, and changing in the direction of the central axis.

請求項2の発明は、請求項1に記載のレーザレーダ装置において、前記方向変更手段は、複数の前記偏向部材を備えた偏向部材ユニットと、前記偏向部材ユニットを変位させ、複数の前記偏向部材のいずれかを、前記回動偏向手段からの前記レーザ光の経路上に選択的に配置する偏向部材選択手段と、を備え、前記偏向部材ユニットの複数の前記偏向部材は、前記回動偏向手段からの前記レーザ光を偏向させる偏向構成が、それぞれの前記偏向部材において異なるように構成されていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the laser radar device according to the first aspect, the direction changing unit displaces a deflection member unit including a plurality of the deflection members, and the plurality of the deflection members. And a deflection member selection unit that selectively arranges any of the above on the path of the laser light from the rotation deflection unit, and the plurality of deflection members of the deflection member unit include the rotation deflection unit. The deflecting structure for deflecting the laser light from each of the deflecting members is different in each deflecting member.

請求項3の発明は、請求項2に記載のレーザレーダ装置において、前記偏向部材ユニットは、複数の前記偏向部材が前記偏向手段の周囲において環状に並んで構成され、かつ前記偏向手段の周囲を当該偏向手段とは独立して回転し得るように配置されており、前記偏向部材選択手段は、前記偏向部材ユニットの回転位置を制御することでいずれかの前記偏向部材を前記レーザ光の経路上に選択的に配置することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the laser radar device according to the second aspect, the deflecting member unit includes a plurality of the deflecting members arranged in a ring around the deflecting means, and around the deflecting means. The deflecting member selecting means is arranged so as to be able to rotate independently of the deflecting means, and the deflecting member selecting means controls one of the deflecting members on the path of the laser beam by controlling the rotational position of the deflecting member unit. It is characterized by being selectively arranged in

請求項4の発明は、請求項1に記載のレーザレーダ装置において、前記方向変更手段は、前記回動偏向手段の前記偏向手段と一体的に回動すると共に、当該偏向手段からの前記レーザ光の経路上に配置され、かつ変位可能に構成された1つの前記偏向部材と、前記偏向部材を変位させる変位手段と、を備え、前記変位手段により前記偏向部材を変位させることで、当該偏向部材での前記レーザ光の前記偏向方向を変化させることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the laser radar device according to the first aspect, the direction changing unit rotates integrally with the deflection unit of the rotation deflection unit and the laser beam from the deflection unit. The deflection member is disposed on the path of the deflection member and is configured to be displaceable, and displacement means for displacing the deflection member, and by displacing the deflection member by the displacement means, the deflection member The deflection direction of the laser beam at is changed.

請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記偏向部材は、プリズムであることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the laser radar device according to any one of the first to fourth aspects, the deflection member is a prism.

請求項6の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記偏向部材は、ミラーであることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the laser radar device according to any one of the first to fourth aspects, the deflection member is a mirror.

請求項7の発明は、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記駆動手段は、前記回動偏向手段の前記偏向手段を所定角度ずつ回転駆動する制御を行い、前記方向変更手段は、前記偏向手段が前記所定角度ずつ回転する毎に前記偏向部材による前記レーザ光の前記偏向方向を変化させ、前記空間に向かう前記レーザ光の向きを前記所定角度毎に前記中心軸の方向に関して変化させることを特徴とする。   A seventh aspect of the present invention is the laser radar device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the driving means controls to rotate the deflection means of the rotation deflection means by a predetermined angle. The direction changing means changes the deflection direction of the laser light by the deflection member each time the deflection means rotates by the predetermined angle, and changes the direction of the laser light toward the space by the predetermined angle. The direction of the central axis is changed.

請求項1の発明は、回動偏向手段の偏向手段によって偏向されたレーザ光を偏向部材によって更に偏向させ、かつこの偏向部材によるレーザ光の偏向方向を変化させ得るように構成されており、偏向部材によるレーザ光の偏向方向を変化させることで、空間に向かうレーザ光の向きを、中心軸(偏向手段の回転中心の軸)の方向に関して変化させている。このような構成によれば、装置の周囲にわたる検出が可能であり、かつ三次元的な検出をも行いうるレーザレーダ装置を好適に実現できる。特に、偏向手段からのレーザ光の経路に偏向部材を配置し、この偏向部材を方向変更手段によって変化させるという簡易かつ制御容易な構成によって三次元的検出を可能としており、高機能化、装置構成の簡素化、高精度化に有利となる。   According to the first aspect of the present invention, the laser beam deflected by the deflecting unit of the rotating deflection unit is further deflected by the deflecting member, and the deflection direction of the laser beam by the deflecting member can be changed. By changing the deflection direction of the laser beam by the member, the direction of the laser beam toward the space is changed with respect to the direction of the center axis (axis of rotation center of the deflection means). According to such a configuration, it is possible to suitably realize a laser radar device that can detect the periphery of the device and can also perform three-dimensional detection. In particular, a three-dimensional detection is possible by a simple and easy control structure in which a deflecting member is arranged in the path of the laser beam from the deflecting means and this deflecting member is changed by the direction changing means. It is advantageous for simplification and high accuracy.

請求項2の発明では、回動偏向手段からのレーザ光を偏向させる偏向構成がそれぞれ異なるように構成された複数の偏向部材を一体的に変位させ、いずれかの偏向部材を、回動偏向手段からのレーザ光の経路上に選択的に配置するように構成されている。この構成によれば、レーザ光の向きを中心軸の方向において多段階に変化させうる構成を好適に実現できる。特に、偏向構成が定められた偏向部材を経路上に選択的に配置する構成によって三次元的検出が実現されており、複雑な構成、制御を採用せずに精度高い三次元的検出が可能となる。   According to the second aspect of the present invention, a plurality of deflection members having different deflection configurations for deflecting the laser beam from the rotation deflection means are integrally displaced, and any one of the deflection members is turned to the rotation deflection means. It arrange | positions so that it may selectively arrange | position on the path | route of the laser beam from. According to this configuration, a configuration that can change the direction of the laser light in multiple stages in the direction of the central axis can be suitably realized. In particular, three-dimensional detection is realized by a configuration in which a deflecting member with a predetermined deflection configuration is selectively arranged on the path, and high-precision three-dimensional detection is possible without employing a complicated configuration and control. Become.

請求項3の発明では、複数の偏向部材が偏向手段の周囲において環状に並んで構成され、かつ偏向手段の周囲を当該偏向手段とは独立して回転し得るように配置されている。このように偏向部材ユニットを偏向手段とは独立して回転するように構成すれば、回動偏向手段における回転部分の構成を小型化、軽量化、簡易化でき、駆動手段を小型化しやすくなると共に当該駆動手段による回転駆動制御を高精度化、高速化しやすくなる。また、回動偏向手段における回転部分以外の部分に偏向部材ユニットの回転を制御するための構成を配置することができるため、電力供給線等の配線を簡易化、コンパクト化しやすくなる。   In the invention of claim 3, the plurality of deflecting members are arranged in a ring around the deflecting means, and are arranged so as to be able to rotate around the deflecting means independently of the deflecting means. If the deflecting member unit is configured to rotate independently of the deflecting means as described above, the configuration of the rotating portion of the rotating deflecting means can be reduced in size, weight, and simplified, and the driving means can be easily miniaturized. It becomes easy to increase the accuracy and speed of the rotational drive control by the driving means. In addition, since the configuration for controlling the rotation of the deflecting member unit can be arranged in a portion other than the rotating portion in the rotating deflection unit, the wiring such as the power supply line can be easily simplified and made compact.

請求項4の発明では、偏向手段からのレーザ光の経路上に1つの偏向部材が変位可能に配置されており、この偏向部材と、偏向部材を変位させる変位手段と、偏向手段と、が一体的に回転するように構成されている。このようにすれば、偏向部材や当該偏向部材を変位させるためのアクチュエータの数を少なくすることができ、ひいては装置構成全体において部品点数の削減及び小型化を図りやすくなる。   In the invention of claim 4, one deflecting member is displaceably disposed on the path of the laser beam from the deflecting means, and the deflecting member, the displacing means for displacing the deflecting member, and the deflecting means are integrated. It is constituted so that it may rotate. In this way, the number of deflecting members and actuators for displacing the deflecting members can be reduced, and as a result, the number of parts and the size of the entire apparatus configuration can be easily reduced.

請求項5の発明では、偏向部材がプリズムによって構成されており、偏向手段からのレーザ光を偏向させる構成を良好に実現できる。   In the invention of claim 5, the deflecting member is constituted by a prism, and it is possible to satisfactorily realize a configuration for deflecting the laser light from the deflecting means.

請求項6の発明では、偏向部材がミラーによって構成されており、偏向手段からのレーザ光を偏向させる構成を良好に実現できる。   According to the sixth aspect of the present invention, the deflecting member is constituted by a mirror, and a configuration for deflecting the laser light from the deflecting means can be realized satisfactorily.

請求項7の発明では、駆動手段が回動偏向手段の偏向手段を所定角度ずつ回転駆動する制御を行い、偏向手段が所定角度ずつ回転する毎に、方向変更手段によりレーザ光の偏向方向を変化させている。このようにすると、偏向手段を一度に大きく回転させることなく三次元的検出を行うことができるようになり、回動偏向手段や駆動手段の負荷を抑えることができる。   According to the seventh aspect of the invention, the driving means controls to rotate the deflection means of the rotation deflection means by a predetermined angle, and the deflection direction of the laser beam is changed by the direction changing means each time the deflection means rotates by the predetermined angle. I am letting. In this way, three-dimensional detection can be performed without greatly rotating the deflecting means at once, and the load on the rotating deflecting means and the driving means can be suppressed.

[第1実施形態]
以下、本発明のレーザレーダ装置を具現化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。図1は第1実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する一部断面図である。図2は、図1のレーザレーダ装置に用いる回動偏向機構及びミラーユニットを概略的に例示する説明図である。図3は、ミラーユニットのミラー配置を例示する斜視図である。図4は、図1のレーザレーダ装置における検出処理を例示するフローチャートである。なお、図1では、中心軸42aの方向をY軸方向、レーザダイオード10からのレーザ光の出射方向をX軸方向、これらX軸方向及びY軸方向と直交する方向をZ軸方向と定義している。また、図1では、レーザダイオード10からミラーユニット80に至るまでのレーザ光を符号L1にて示し、ミラーユニット80での反射位置P2後の経路を符号L1'、L1"などによって示している。また、図1では、ケース3については断面構成を示し、それ以外の各部品については正面側から見た構成を示している。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of a laser radar device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically illustrating the laser radar device according to the first embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically illustrating a rotation deflection mechanism and a mirror unit used in the laser radar apparatus of FIG. FIG. 3 is a perspective view illustrating the mirror arrangement of the mirror unit. FIG. 4 is a flowchart illustrating a detection process in the laser radar apparatus of FIG. In FIG. 1, the direction of the central axis 42a is defined as the Y-axis direction, the emission direction of the laser light from the laser diode 10 is defined as the X-axis direction, and the direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction is defined as the Z-axis direction. ing. In FIG. 1, the laser light from the laser diode 10 to the mirror unit 80 is indicated by a symbol L1, and the path after the reflection position P2 at the mirror unit 80 is indicated by a symbol L1 ′, L1 ″, and the like. Moreover, in FIG. 1, the cross-sectional structure is shown about the case 3, and the structure seen from the front side is shown about each other component.

図1に示すように、レーザレーダ装置1は、レーザダイオード10と、検出物体からの反射光を受光するフォトダイオード20とを備え、検出物体までの距離や方位を検出する装置として構成されている。なお、図1では、反射光の光路の例を符号L2にて示している。   As shown in FIG. 1, the laser radar device 1 includes a laser diode 10 and a photodiode 20 that receives reflected light from a detection object, and is configured as a device that detects the distance and direction to the detection object. . In FIG. 1, an example of the optical path of the reflected light is indicated by a symbol L2.

レーザダイオード10は、「レーザ光発生手段」の一例に相当するものであり、図示しない駆動回路からパルス電流を供給されてパルスレーザ光(レーザ光L1)を投光するものである。レーザダイオード10からのレーザ光L1の光軸上にはレンズ60が設けられている。このレンズ60は、コリメートレンズとして構成されるものであり、レーザダイオード10からのレーザ光L1を平行光に変換する機能を有している。なお、レーザダイオード10やレンズ60は、基板等からなる支持部に搭載され、ケース3内の所定位置に固定されている。   The laser diode 10 corresponds to an example of “laser light generation means”, and is supplied with a pulse current from a drive circuit (not shown) to project pulse laser light (laser light L1). A lens 60 is provided on the optical axis of the laser light L1 from the laser diode 10. The lens 60 is configured as a collimating lens and has a function of converting the laser light L1 from the laser diode 10 into parallel light. The laser diode 10 and the lens 60 are mounted on a support portion made of a substrate or the like and fixed at a predetermined position in the case 3.

フォトダイオード20は、「光検出手段」の一例に相当するものであり、ケース3内の所定位置に固定され、レーザダイオード10からレーザ光L1が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光L1の反射光を検出し電気信号に変換する構成をなしている。なお、検出物体からの反射光については所定領域のものが取り込まれる構成となっており、図1の例において、レーザ光L1が実線L1'で示す経路を通過する場合には、符号L2'で示す2つのライン間の領域の反射光がフォトダイオード20に取り込まれるようになっている。また、レーザ光が二点鎖線L1"で示す経路を通過する場合には、符号L2"で示す2つのライン間の領域の反射光がフォトダイオード20に取り込まれるようになっている。   The photodiode 20 corresponds to an example of “light detection means”, is fixed at a predetermined position in the case 3, and is reflected by the detection object when the laser light L 1 is generated from the laser diode 10. The reflected light of L1 is detected and converted into an electrical signal. Note that the reflected light from the detection object is configured to be captured in a predetermined region. In the example of FIG. 1, when the laser light L1 passes through the path indicated by the solid line L1 ′, the reflected light is denoted by reference numeral L2 ′. The reflected light in the region between the two lines shown is taken into the photodiode 20. Further, when the laser beam passes through the path indicated by the two-dot chain line L1 ″, the reflected light in the region between the two lines indicated by the symbol L2 ″ is taken into the photodiode 20.

レンズ60を通過したレーザ光L1の光路上にはミラー30が配置されている。ミラー30は、レーザダイオード10からのレーザ光L1を回動偏向機構40に向けて偏向(反射)するものである。具体的には、レーザダイオード10からのレーザ光L1に対して45°の角度で傾斜する反射面30aを備えており、この反射面30aによりレーザダイオード10からのレーザ光L1を直角に反射する構成をなしている。   A mirror 30 is disposed on the optical path of the laser beam L1 that has passed through the lens 60. The mirror 30 deflects (reflects) the laser light L1 from the laser diode 10 toward the rotation deflection mechanism 40. Specifically, a reflection surface 30a inclined at an angle of 45 ° with respect to the laser light L1 from the laser diode 10 is provided, and the laser light L1 from the laser diode 10 is reflected at a right angle by the reflection surface 30a. I am doing.

ミラー30で反射されたレーザ光L1の光軸上には、回動偏向機構40が設けられている。この回動偏向機構40は、「回動偏向手段」の一例に相当しており、平坦な反射面41aを備えたミラーからなる偏向部41と、この偏向部41を支持する支持台43と、この支持台43に連結された軸部42と、この軸部42を回転可能に支持する図示しない軸受とを備えてなり、偏向部41によりレーザ光L1を空間に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光をフォトダイオード20に向けて偏向するように機能する。回動偏向機構40の一部を構成する偏向部41は、中心軸42aを中心として回動可能とされており、「偏向手段」の一例に相当している。   A rotation deflection mechanism 40 is provided on the optical axis of the laser beam L1 reflected by the mirror 30. The rotation deflection mechanism 40 corresponds to an example of a “rotation deflection unit”, and includes a deflection unit 41 formed of a mirror having a flat reflection surface 41a, a support base 43 that supports the deflection unit 41, and The shaft portion 42 connected to the support base 43 and a bearing (not shown) that rotatably supports the shaft portion 42 are provided. The deflecting portion 41 deflects the laser light L1 toward the space and detects the object. It functions to deflect the reflected light from the light toward the photodiode 20. The deflection unit 41 constituting a part of the rotation deflection mechanism 40 is rotatable about the central axis 42a, and corresponds to an example of “deflection means”.

なお、本実施形態に係るレーザレーダ装置1では、偏向部41における反射光を偏向する偏向領域(偏向部41における反射面41aの領域)が、ミラー30におけるレーザ光を偏向する偏向領域(ミラー30における反射面30aの領域)よりも大きく構成されている。   In the laser radar device 1 according to the present embodiment, the deflection region for deflecting the reflected light in the deflection unit 41 (the region of the reflection surface 41a in the deflection unit 41) is the deflection region for deflecting the laser light in the mirror 30 (mirror 30). The area of the reflective surface 30a in FIG.

さらに、回動偏向機構40を回転駆動するようにモータ50が設けられている。このモータ50は、軸部42を回転させることで、軸部42と連結された偏向部41を回転駆動する構成となっている。モータ50は、例えばステップモータによって構成されている。ステップモータは、種々のものを利用でき、1ステップ毎の角度が小さいものを使用すれば、緻密な回動が可能となる。本実施形態では、モータ50及びこのモータ50を制御する制御回路80が「駆動手段」の一例に相当している。   Further, a motor 50 is provided so as to rotationally drive the rotation deflection mechanism 40. The motor 50 is configured to rotate the deflection portion 41 connected to the shaft portion 42 by rotating the shaft portion 42. The motor 50 is configured by, for example, a step motor. Various step motors can be used. If a step motor having a small angle for each step is used, precise rotation is possible. In the present embodiment, the motor 50 and the control circuit 80 that controls the motor 50 correspond to an example of “driving means”.

なお、モータ50としてステップモータ以外のモータを用いてもよい。例えばサーボモータ等を用いても良いし、定常回転するモータを用い、偏向部41が測距したい方向を向くタイミングに同期させてパルスレーザ光を出力することで、所望の方向の検出を可能としてもよい。   Note that a motor other than the step motor may be used as the motor 50. For example, a servo motor or the like may be used, or a motor that rotates regularly and a pulse laser beam is output in synchronization with the timing when the deflecting unit 41 faces the direction to be measured, thereby enabling detection of a desired direction. Also good.

また、本実施形態では、図1に示すように、モータ50の軸部42の回転角度位置(即ち偏向部41の回転角度位置)を検出する回転角度位置センサ52が設けられている。回転角度位置センサ52は、ロータリーエンコーダなど、軸部42の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用でき、また、検出対象となるモータ50の種類も特に限定されず、様々な種類のものに適用できる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a rotation angle position sensor 52 that detects the rotation angle position of the shaft portion 42 of the motor 50 (that is, the rotation angle position of the deflection unit 41) is provided. The rotation angle position sensor 52 can be of various types as long as it can detect the rotation angle position of the shaft portion 42 such as a rotary encoder, and the type of the motor 50 to be detected is not particularly limited. It can be applied to various types.

また、回動偏向機構40からフォトダイオード20に至るまでの反射光の光路上には、フォトダイオード20に向けて反射光を集光する集光レンズ62が設けられ、その集光レンズ62とフォトダイオード20の間にはフィルタ64が設けられている。集光レンズ62は、偏向部41からの反射光を集光してフォトダイオード20に導くものであり、集光手段の一例に相当している。また、フィルタ64は、回動偏向機構40からフォトダイオード20に至るまでの反射光の光路上において反射光を透過させ且つ反射光以外の光を除去するものであり、光選択手段の一例に相当している。具体的には、検出物体からの反射光に対応した特定波長の光(例えば一定領域の波長の光)のみを透過させそれ以外の光を遮断する波長選択フィルタによって構成することができる。   A condensing lens 62 that condenses the reflected light toward the photodiode 20 is provided on the optical path of the reflected light from the rotation deflection mechanism 40 to the photodiode 20. A filter 64 is provided between the diodes 20. The condensing lens 62 condenses the reflected light from the deflection unit 41 and guides it to the photodiode 20 and corresponds to an example of a condensing unit. The filter 64 transmits reflected light and removes light other than reflected light on the optical path of reflected light from the rotation deflection mechanism 40 to the photodiode 20 and corresponds to an example of a light selection unit. is doing. Specifically, it can be configured by a wavelength selection filter that transmits only light having a specific wavelength corresponding to reflected light from the detection object (for example, light having a wavelength in a certain region) and blocks other light.

また、本実施形態では、レーザダイオード10、フォトダイオード20、ミラー30、レンズ60、回動偏向機構40、モータ50、制御回路70、ミラーユニット80(後述)等がケース3内に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。ケース3における偏向部41の周囲には、当該偏向部41を取り囲むようにレーザダイオード10からのレーザ光L1、及び検出物体からの反射光の通過を可能とする導光部4が形成されている。導光部4は、偏向部41に入光するレーザ光L1の光軸をほぼ中央とした環状形態で、ほぼ360°に亘って構成されており、この導光部4を閉塞する形態でガラス板等からなるレーザ光透過板5が配され、防塵が図られている。なお、レーザ光透過板5は、回動偏向機構40の中心軸42aと直交する仮想平面に対し全周にわたり傾斜した構成となっている。   In the present embodiment, the laser diode 10, the photodiode 20, the mirror 30, the lens 60, the rotation deflection mechanism 40, the motor 50, the control circuit 70, the mirror unit 80 (described later) and the like are housed in the case 3 and are dustproof. And shock protection. Around the deflection unit 41 in the case 3, a light guide unit 4 is formed so as to allow the laser light L 1 from the laser diode 10 and the reflected light from the detection object to pass therethrough so as to surround the deflection unit 41. . The light guide unit 4 is formed in an annular shape with the optical axis of the laser light L1 entering the deflecting unit 41 approximately in the center and extending over approximately 360 °. A laser light transmission plate 5 made of a plate or the like is arranged to prevent dust. The laser light transmitting plate 5 is configured to be inclined over the entire circumference with respect to a virtual plane orthogonal to the central axis 42a of the rotation deflection mechanism 40.

ケース3内には、レーザレーダ装置1全体を制御する制御回路70が設けられている。制御回路70は、CPU、バスライン、記憶手段等を備えたマイクロコンピュータとして構成されており、図示しないメモリに記憶されたプログラムを実行し得る情報処理装置として構成されている。本実施形態では、この制御回路70によってモータ50の回転制御や、モータ87の回転制御(後述)が行われるようになっている。   A control circuit 70 that controls the entire laser radar device 1 is provided in the case 3. The control circuit 70 is configured as a microcomputer including a CPU, a bus line, a storage unit, and the like, and is configured as an information processing apparatus that can execute a program stored in a memory (not shown). In the present embodiment, the control circuit 70 performs rotation control of the motor 50 and rotation control (described later) of the motor 87.

次に、ミラーユニット80、伝達機構90、モータ87について説明する。
本実施形態のレーザレーダ装置1は、図1〜図3に示すように、複数のミラー81a〜81l(ミラー81a〜81lは、「偏向部材」の一例に相当する)を備えたミラーユニット80(ミラーユニット80は、「偏向部材ユニット」の一例に相当する)を備えており、偏向部41によって偏向(反射)されたレーザ光L1をいずれかのミラー81a〜81lによって更に偏向(反射)する構成をなしている。
Next, the mirror unit 80, the transmission mechanism 90, and the motor 87 will be described.
As shown in FIGS. 1 to 3, the laser radar device 1 of the present embodiment includes a mirror unit 80 (including mirrors 81 a to 81 l (the mirrors 81 a to 81 l correspond to an example of “deflection members”)) ( The mirror unit 80 includes an “equivalent to an example of a“ deflection member unit ”), and the laser light L1 deflected (reflected) by the deflecting unit 41 is further deflected (reflected) by any of the mirrors 81a to 81l. I am doing.

図2、図3に示すように、ミラーユニット80は、複数のミラー(本実施形態では12枚のミラー81a〜81l)が偏向部41の周囲において環状に並んで構成され、かつ偏向部41の周囲を当該偏向部41とは独立して回転し得るように配置されている。具体的には、ミラーユニット80も中心軸42aを回転中心として(即ち、偏向部41の回転と同軸で)回転する構成をなしており、偏向部41の回転と、ミラーユニット80の回転とがそれぞれ独立して行われ、かつ独立して制御されるようになっている。   As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the mirror unit 80 includes a plurality of mirrors (12 mirrors 81 a to 81 l in the present embodiment) arranged in a ring around the deflection unit 41, and The periphery is arranged so as to be able to rotate independently of the deflection unit 41. Specifically, the mirror unit 80 is also configured to rotate about the central axis 42a (that is, coaxial with the rotation of the deflection unit 41), and the rotation of the deflection unit 41 and the rotation of the mirror unit 80 are performed. Each is performed independently and is controlled independently.

本実施形態では、ミラー30にて反射されたレーザ光L1が偏向部41の一定位置P1に入射するようになっており、偏向部41に入射するレーザ光L1は位置P1に直角に反射されるようになっている。なお、偏向部41は、中心軸42aを中心として回転する構成をなしているため、偏向部41にて直角に反射されて複数のミラー81a〜81lに向かうレーザ光L1の経路は、中心軸42aと直交しかつ位置P1を通る仮想平面上で変化する。上記複数のミラー81a〜81lは、いずれもこの仮想平面上に配されており、全てのミラー81a〜81lが仮想平面上に位置した状態を維持しつつ当該仮想平面に沿って一体的に回転するようになっている。   In the present embodiment, the laser beam L1 reflected by the mirror 30 is incident on the fixed position P1 of the deflection unit 41, and the laser beam L1 incident on the deflection unit 41 is reflected at a right angle to the position P1. It is like that. Since the deflection unit 41 is configured to rotate around the central axis 42a, the path of the laser light L1 reflected at a right angle by the deflection unit 41 and directed to the plurality of mirrors 81a to 81l is the central axis 42a. And changes on a virtual plane passing through the position P1. The plurality of mirrors 81a to 81l are all arranged on the virtual plane, and all the mirrors 81a to 81l are integrally rotated along the virtual plane while maintaining a state where the mirrors 81a to 81l are located on the virtual plane. It is like that.

複数のミラー81a〜81lはいずれも反射面が中心軸42aに対して傾斜しており、中心軸42aに対する各ミラー81a〜81lの反射面の傾斜角度はそれぞれ異なるように構成されている。また、各ミラー81a〜81lの反射面は、中心軸42aと直交する仮想平面に対してもそれぞれ傾斜しており、当該仮想平面に対する各ミラー81a〜81lの反射面の傾斜角度もそれぞれ異なるように構成されている。さらに、ミラーユニット80の複数のミラー81a〜81lは、中心軸42aを中心として一体的に回転するようになっているため、中心軸42aに対する各ミラー81a〜81lの反射面の傾斜角度はそれぞれ一定角度で維持される。また、中心軸42aと直交する仮想平面に対する各ミラー81a〜81lの反射面の傾斜角度もそれぞれ一定角度で維持される。   Each of the plurality of mirrors 81a to 81l has a reflecting surface inclined with respect to the central axis 42a, and the inclination angles of the reflecting surfaces of the mirrors 81a to 81l with respect to the central axis 42a are different from each other. The reflecting surfaces of the mirrors 81a to 81l are also inclined with respect to a virtual plane orthogonal to the central axis 42a, and the inclination angles of the reflecting surfaces of the mirrors 81a to 81l with respect to the virtual plane are also different. It is configured. Further, since the plurality of mirrors 81a to 81l of the mirror unit 80 rotate integrally around the central axis 42a, the inclination angles of the reflecting surfaces of the mirrors 81a to 81l with respect to the central axis 42a are constant. Maintained at an angle. In addition, the inclination angles of the reflecting surfaces of the mirrors 81a to 81l with respect to a virtual plane orthogonal to the central axis 42a are also maintained at a constant angle.

さらに、ミラーユニット80には、上記ミラー81a〜81lを保持するためのフレーム部83が設けられている。フレーム部83は、ミラー81a〜81lが環状に並んだ形態で固定される環状の保持フレーム83aと、スラスト軸受86上において回転可能に支持される環状フレーム83cと、これら保持フレーム83aと環状フレーム85cとを連結する長手状の複数の連結部83bとを備えており、複数のミラー81a〜81lを保持しつつこれら複数のミラー81a〜81lと一体的に回転するように構成されている。   Further, the mirror unit 80 is provided with a frame portion 83 for holding the mirrors 81a to 81l. The frame portion 83 includes an annular holding frame 83a to which the mirrors 81a to 81l are fixed in an annular form, an annular frame 83c that is rotatably supported on the thrust bearing 86, and the holding frame 83a and the annular frame 85c. Are connected to each other, and are configured to rotate integrally with the plurality of mirrors 81a to 81l while holding the plurality of mirrors 81a to 81l.

保持フレーム83aは偏向部41を取り囲むように配置されており、環状フレーム85cは、偏向部41よりもやや下方位置に配置さている。複数の連結部83bは、中心軸42aの方向に延びて保持フレーム83aと環状フレーム85cとを連結しており、複数の連結部83bの間には、反射光を通すための空間が構成されている。このように構成されるフレーム部83は、環状のスラスト軸受け86にて支持されつつ、偏向部41、軸部42、モータ50を取り囲んだ状態でこれらの周囲において回転するようになっている。   The holding frame 83 a is disposed so as to surround the deflection unit 41, and the annular frame 85 c is disposed at a position slightly below the deflection unit 41. The plurality of connecting portions 83b extend in the direction of the central axis 42a to connect the holding frame 83a and the annular frame 85c, and a space for allowing reflected light to pass is formed between the plurality of connecting portions 83b. Yes. The frame portion 83 configured as described above is supported by the annular thrust bearing 86 and rotates around the deflection portion 41, the shaft portion 42, and the motor 50.

また、フレーム部83の外周部にはギア91が固定されており、モータ87の出力軸に固定されたギア92から動力が伝達される構成となっている。モータ87は、回転位置制御可能な構成をなすものであり、例えばステップモータなどによって構成され、制御回路70からの指令に基づいた角度だけミラーユニット80を回転する。なお、本実施形態では、モータ87からミラーユニット80への動力伝達を、ギア91及びギア92からなる伝達機構90によって実現しているが、モータ87の駆動力をミラーユニット80に伝達しうる構成であれば他の方法(例えばウォーム及びホイールを用いた構成、ベルトやプーリを用いた構成等)を用いてもよい。   Further, a gear 91 is fixed to the outer peripheral portion of the frame portion 83, and power is transmitted from a gear 92 fixed to the output shaft of the motor 87. The motor 87 has a configuration capable of controlling the rotational position, and is configured by, for example, a step motor, and rotates the mirror unit 80 by an angle based on a command from the control circuit 70. In this embodiment, power transmission from the motor 87 to the mirror unit 80 is realized by the transmission mechanism 90 including the gear 91 and the gear 92. However, the configuration in which the driving force of the motor 87 can be transmitted to the mirror unit 80. If so, other methods (for example, a configuration using a worm and a wheel, a configuration using a belt or a pulley, etc.) may be used.

このように構成されるレーザレーダ装置1では、「方向偏向手段」によってミラー81a〜81lによるレーザ光の偏向方向(反射方向)を変化させ、空間に向かうレーザ光の向きを、中心軸42aの方向に関して変化させている。具体的には、モータ87によってミラーユニット80が回転駆動され、ミラーユニット80の回転位置が制御されることで、複数のミラー81a〜81lのいずれかが偏向部41からのレーザ光L1の経路上に選択的に配置されるようになっている。ミラーユニット80の複数のミラー81a〜81lは、偏向部41からのレーザ光L1を偏向させる偏向構成が(即ち、偏向部41からのレーザ光L1を反射する反射面の角度が)、それぞれのミラーにおいて異なるように構成されているため、レーザ光L1の経路上に配されるミラーが切り替わると各ミラーでの反射方向が変化することとなり、これにより空間に向かうレーザ光の向きが中心軸42aの方向に関して変化する。
なお、本実施形態では、ミラーユニット80、制御回路70、モータ87、伝達機構90が「方向変更手段」の一例に相当しており、このうちの制御回路70、モータ87、伝達機構90が「偏向部材選択手段」の一例に相当している。
In the laser radar device 1 configured as described above, the “direction deflecting unit” changes the deflection direction (reflection direction) of the laser light by the mirrors 81a to 81l, and changes the direction of the laser light toward the space to the direction of the central axis 42a. Is changing. Specifically, the mirror 87 is driven to rotate by the motor 87, and the rotational position of the mirror unit 80 is controlled, so that any of the plurality of mirrors 81a to 81l is on the path of the laser light L1 from the deflecting unit 41. Are arranged selectively. The plurality of mirrors 81a to 81l of the mirror unit 80 have a deflecting configuration that deflects the laser light L1 from the deflecting unit 41 (that is, the angle of the reflecting surface that reflects the laser light L1 from the deflecting unit 41). Therefore, when the mirrors arranged on the path of the laser light L1 are switched, the reflection direction at each mirror changes, and the direction of the laser light toward the space is thereby changed to the center axis 42a. Varies with respect to direction.
In the present embodiment, the mirror unit 80, the control circuit 70, the motor 87, and the transmission mechanism 90 correspond to an example of “direction changing means”, and the control circuit 70, the motor 87, and the transmission mechanism 90 are “ This corresponds to an example of “deflection member selection means”.

次に、レーザレーダ装置1の動作について説明する。
図1に示すレーザレーダ装置1では、レーザダイオード10にパルス電流が供給されると、このレーザダイオード10からはパルス電流のパルス幅に応じた時間間隔のパルスレーザ光(レーザ光L1)が出力される。このレーザ光L1は、ある程度の広がり角をもった拡散光として投光され、レンズ60を通過することで平行光に変換される。レンズ60を通過したレーザ光L1は、ミラー30で反射されて偏向部41に入射し、この偏向部41にて反射され空間に向けて照射される。
Next, the operation of the laser radar device 1 will be described.
In the laser radar device 1 shown in FIG. 1, when a pulse current is supplied to the laser diode 10, the laser diode 10 outputs a pulse laser beam (laser beam L1) at a time interval corresponding to the pulse width of the pulse current. The The laser light L1 is projected as diffused light having a certain spread angle, and is converted into parallel light by passing through the lens 60. The laser beam L1 that has passed through the lens 60 is reflected by the mirror 30 and enters the deflecting unit 41, and is reflected by the deflecting unit 41 and irradiated toward the space.

偏向部41によって反射されたレーザ光(例えば符号L1")は検出物体によって反射され、この反射光の一部(符号L2"参照)は再び偏向部41に入射する。偏向部41は、この反射光をフォトダイオード20側へ反射する。偏向部41にて反射された反射光は、集光レンズ62で集光され、フィルタ64を通過してフォトダイオード20に入光する。   The laser beam (for example, symbol L1 ″) reflected by the deflecting unit 41 is reflected by the detection object, and a part of the reflected light (see symbol L2 ″) is incident on the deflecting unit 41 again. The deflecting unit 41 reflects this reflected light toward the photodiode 20. The reflected light reflected by the deflecting unit 41 is collected by the condenser lens 62, passes through the filter 64, and enters the photodiode 20.

フォトダイオード20は、受光した反射光に応じた電気信号(例えば受光した反射光に応じた電圧値)を出力する。この構成では、レーザダイオード10によってレーザ光L1を出力してからフォトダイオード20によってその反射光を検出するまでの時間を測定することにより検出物体までの距離を求めることができる。また、そのときの、モータ87の変位(即ち、ミラーユニット80の変位)、偏向部41の変位によって方位をも求めることができる。つまり、偏向部41の回転位置が定まり、複数のミラー81a〜81lにおいて選択されるミラー(レーザ光L1の経路上に配置されるミラー)が定まると、空間に向かうレーザ光の方向が、一の方位に定まるため、検出物体の方位を的確に把握できることとなる。   The photodiode 20 outputs an electrical signal corresponding to the received reflected light (for example, a voltage value corresponding to the received reflected light). In this configuration, the distance to the detection object can be obtained by measuring the time from when the laser light L1 is output by the laser diode 10 until the reflected light is detected by the photodiode 20. Further, the azimuth can also be obtained from the displacement of the motor 87 (that is, the displacement of the mirror unit 80) and the displacement of the deflection unit 41 at that time. That is, when the rotational position of the deflecting unit 41 is determined and the mirror selected from the plurality of mirrors 81a to 81l (the mirror disposed on the path of the laser light L1) is determined, the direction of the laser light toward the space is one. Since the orientation is determined, the orientation of the detected object can be accurately grasped.

次に、レーザレーダ装置1の制御について説明する。
図4は、図1のレーザレーダ装置1における検出処理の流れを例示するフローチャートである。検出処理は例えば電源投入や所定操作などによって開始されるものであり、まず、ミラーユニット80及び偏向部41を初期位置に設定する(S1)。本実施形態では、図1、図2に示す位置が初期位置とされており、ミラーユニット80及び偏向部41が当該位置となるようにモータ87やモータ50を回転駆動する。なお、検出処理前の待機状態においてミラーユニット80及び偏向部41が初期位置に設定されるようにも構成でき、このような構成の場合にはS1の処理を省略することができる。
Next, control of the laser radar device 1 will be described.
FIG. 4 is a flowchart illustrating the flow of detection processing in the laser radar device 1 of FIG. The detection process is started, for example, when the power is turned on or a predetermined operation is performed. First, the mirror unit 80 and the deflecting unit 41 are set to initial positions (S1). In the present embodiment, the positions shown in FIGS. 1 and 2 are the initial positions, and the motor 87 and the motor 50 are rotationally driven so that the mirror unit 80 and the deflecting unit 41 are in the positions. Note that the mirror unit 80 and the deflecting unit 41 can be set to the initial positions in the standby state before the detection process. In such a configuration, the process of S1 can be omitted.

次いで、現在の設定状態(検出処理開始直後の場合には初期位置に設定された状態)での物体の検出処理を行う(S2)。具体的には制御回路70によってレーザダイオード10にレーザ光を投光させる制御を行うと共に、フォトダイオード20から出力される電気信号を制御回路70によって読み取り、ミラーユニット80及び偏向部41の現在の設定位置に対応した方向に検出すべき物体が存在するか否かを確認する。フォトダイオード20から一定レベル以上の電気信号が出力される場合には、レーザダイオード10によるレーザ光の投光からフォトダイオード20による反射光の受光までの時間に基づいて検出物体までの距離を算出する。また、ミラーユニット80及び偏向部41の現在の設定位置に基づいて偏向部41からレーザ光L1が向かう方位を算出する。なお、算出された距離や方位は図示しない表示部等に出力することができる。   Next, an object detection process is performed in the current setting state (a state where the initial position is set immediately after the start of the detection process) (S2). Specifically, the control circuit 70 controls the laser diode 10 to project laser light, and the control circuit 70 reads the electrical signal output from the photodiode 20 to set the current setting of the mirror unit 80 and the deflection unit 41. It is confirmed whether or not there is an object to be detected in the direction corresponding to the position. When an electrical signal of a certain level or more is output from the photodiode 20, the distance to the detection object is calculated based on the time from the laser light projection by the laser diode 10 to the reception of the reflected light by the photodiode 20. . Further, based on the current set positions of the mirror unit 80 and the deflecting unit 41, the direction in which the laser light L1 travels from the deflecting unit 41 is calculated. Note that the calculated distance and direction can be output to a display unit (not shown).

その後、ミラーユニット80が一回転したかを判断する(S3)。本実施形態のレーザレーダ装置1では、制御回路70の制御に応じてモータ50が偏向部41を予め定められた一定角度(本実施形態の例では1°)ずつ回動させる構成となっており、偏向部41が一定角度(1°)ずつ回動する毎に、ミラーユニット80を一定角度(本実施形態では30°)ずつ回転させて最終的に一回転させている。即ち、モータ50の一定角度(1°)毎に中心軸の方向(中心軸42aに沿った縦方向)の走査が行われるようになっている。S3の処理では、現在の偏向部41の設定状態で、ミラーユニット80が一回転し終わったか否かを判断しており、一回転し終わった場合には、現在の偏向部41の設定状態での縦方向(即ち中心軸42aの方向)の走査が終了したことになるため、S3にてYesに進む。一方、現在の偏向部41の設定状態で、ミラーユニット80が一回転し終わっていない場合には、S3にてNoに進み、ミラーユニット80を予め定められた一定角度(30°)回転し(S4)、その一定角度回転後のミラーユニット80の状態(即ち、レーザ光L1の経路上に新たなミラーが配された状態)で再びS2の検出処理を繰り返す。なお、本実施形態では、図2のように、複数のミラー81a〜81lのいずれかの中央付近にレーザ光L1が入射するようになっており、偏向部41が定まった状態で一定角度(30°)回転すると、隣接する次のミラーの中央付近にレーザ光L1が入射するように状態が変化する。   Thereafter, it is determined whether the mirror unit 80 has made one rotation (S3). In the laser radar device 1 of the present embodiment, the motor 50 rotates the deflecting unit 41 by a predetermined angle (1 ° in the example of the present embodiment) in accordance with the control of the control circuit 70. Every time the deflecting unit 41 rotates by a certain angle (1 °), the mirror unit 80 is rotated by a certain angle (30 ° in this embodiment) and finally rotated once. That is, scanning in the direction of the central axis (longitudinal direction along the central axis 42a) is performed at every constant angle (1 °) of the motor 50. In the process of S3, it is determined whether or not the mirror unit 80 has completed one rotation in the current setting state of the deflection unit 41. If one rotation has been completed, the current setting state of the deflection unit 41 is determined. Since the scanning in the vertical direction (that is, the direction of the central axis 42a) is completed, the process proceeds to Yes in S3. On the other hand, if the mirror unit 80 has not completed one rotation in the current setting state of the deflection unit 41, the process proceeds to No in S3 and rotates the mirror unit 80 by a predetermined fixed angle (30 °) ( S4) The detection process of S2 is repeated again in the state of the mirror unit 80 after the rotation by a certain angle (that is, a state where a new mirror is arranged on the path of the laser light L1). In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the laser beam L1 is incident near the center of any one of the plurality of mirrors 81a to 81l. °) When rotated, the state changes so that the laser beam L1 is incident near the center of the next adjacent mirror.

S3にてYesに進む場合には、制御回路70の制御により、偏向部41をさらに一定角度(1°)回動させるようにモータ50が駆動され(S5)、その回動後の偏向部41の設定状態でS2以降の処理が繰り返される。即ち、偏向部41が新たな位置に設定された状態で、再度縦方向の走査が行われることとなる。なお、上記例では、「一定角度」の例として「1°」を例示したが、偏向部41の回転ステップとなる「一定角度」は、これよりも小さい角度であってもよく、大きい角度であってもよい。   When the process proceeds to Yes in S3, the control unit 70 controls the motor 50 to further rotate the deflecting unit 41 by a certain angle (1 °) (S5), and the deflecting unit 41 after the rotation. The process after S2 is repeated in the set state. That is, the scanning in the vertical direction is performed again in a state where the deflection unit 41 is set to a new position. In the above example, “1 °” is illustrated as an example of the “constant angle”. However, the “constant angle” that is the rotation step of the deflection unit 41 may be a smaller angle or a larger angle. There may be.

以上のように、本実施形態に係るレーザレーダ装置1によれば、レーザダイオード10からのレーザ光L1を空間に向けて偏向させ、且つ検出対象からの反射光をフォトダイオード20(光検出手段)に向けて偏向する偏向部41(偏向手段)が所定の中心軸42aを中心として回動可能とされるため、装置の周囲にわたる検出が可能となる。また、偏向部41によって偏向されたレーザ光L1をミラー(偏向部材)によって更に偏向させる構成をなしており、ミラーによるレーザ光の偏向方向を変化させることで、空間に向かうレーザ光の向きを、中心軸42aの方向(縦方向)に関して変化させている。従って、空間に向かうレーザ光の向きを、中心軸42aと直交する平面方向(XZ平面方向))だけでなく、その垂直方向(Y軸方向、即ち縦方向)にも変化させることができるため、検出を三次元的に行うことができるようになる。   As described above, according to the laser radar device 1 according to the present embodiment, the laser light L1 from the laser diode 10 is deflected toward the space, and the reflected light from the detection target is the photodiode 20 (light detection means). Since the deflecting portion 41 (deflecting means) that deflects toward the center can be rotated around a predetermined central axis 42a, detection over the periphery of the apparatus is possible. The laser beam L1 deflected by the deflection unit 41 is further deflected by a mirror (deflection member), and the direction of the laser beam toward the space is changed by changing the deflection direction of the laser beam by the mirror. The direction of the central axis 42a (vertical direction) is changed. Therefore, the direction of the laser beam toward the space can be changed not only in the plane direction (XZ plane direction) orthogonal to the central axis 42a, but also in the vertical direction (Y-axis direction, that is, the vertical direction). Detection can be performed three-dimensionally.

特に、偏向部41からのレーザ光L1の経路にミラーユニット80を配置し、このミラーユニット80を変化させるという簡易かつ制御容易な構成によって三次元的検出を可能としており、高機能化、装置構成の簡素化、高精度化に有利となる。このような構成は、工場等におけるエリアセンサ、セーフティセンサなどとして利用すると特に有用である。   In particular, the mirror unit 80 is arranged in the path of the laser light L1 from the deflecting unit 41, and the mirror unit 80 is changed to enable a three-dimensional detection by a simple and easy control configuration. It is advantageous for simplification and high accuracy. Such a configuration is particularly useful when used as an area sensor, a safety sensor or the like in a factory or the like.

また、回動偏向機構40からのレーザ光L1を偏向させる偏向構成がそれぞれ異なるように構成された複数のミラー81a〜81lを一体的に変位させ、いずれかのミラーを、回動偏向機構40からのレーザ光L1の経路上に選択的に配置するように構成されている。この構成によれば、レーザ光の向きを中心軸42aの方向において多段階に変化させうる構成を好適に実現できる。特に、反射面の角度が定められたミラーを経路上に選択的に配置する構成によって三次元的検出が実現されており、複雑な構成、制御を採用せずに精度高い三次元的検出が可能となる。   Further, a plurality of mirrors 81 a to 81 l configured so that the deflection configurations for deflecting the laser light L <b> 1 from the rotation deflection mechanism 40 are different from each other are integrally displaced, and any one of the mirrors is moved from the rotation deflection mechanism 40. The laser beam L1 is selectively arranged on the path. According to this configuration, it is possible to preferably realize a configuration that can change the direction of the laser light in multiple steps in the direction of the central axis 42a. In particular, three-dimensional detection is realized by a configuration in which mirrors with a predetermined angle of the reflecting surface are selectively arranged on the path, enabling highly accurate three-dimensional detection without employing complicated configurations and controls. It becomes.

また、複数のミラー81a〜81lが偏向部41の周囲において環状に並んで構成され、かつ偏向部41の周囲を当該偏向部41とは独立して回転し得るように配置されている。このようにミラーユニット80を偏向部41とは独立して回転できるように構成すれば、回動偏向機構40における回転部分の構成を小型化、軽量化、簡易化でき、モータ50などを小型化しやすくなる。また、モータ50による回転駆動制御を高精度化、高速化しやすくなる。また、回動偏向機構40における回転部分以外の部分にミラーユニット80の回転を制御するための構成を配置することができるため、ミラーユニット80を駆動するための電力供給構成や制御構成を簡易化、コンパクト化しやすくなる。   A plurality of mirrors 81 a to 81 l are arranged in a ring around the deflection unit 41, and are arranged so as to be able to rotate around the deflection unit 41 independently of the deflection unit 41. If the mirror unit 80 is configured to be able to rotate independently of the deflection unit 41 in this way, the configuration of the rotating portion of the rotation deflection mechanism 40 can be reduced in size, weight, and simplification, and the motor 50 and the like can be reduced in size. It becomes easy. In addition, the rotational drive control by the motor 50 can be easily performed with high accuracy and high speed. In addition, since a configuration for controlling the rotation of the mirror unit 80 can be arranged in a portion other than the rotating portion in the rotation deflection mechanism 40, the power supply configuration and the control configuration for driving the mirror unit 80 are simplified. It becomes easy to make compact.

また、モータ50及び制御回路70からなる「駆動手段」が回動偏向機構40の偏向部41を所定角度ずつ回転駆動する制御を行い、偏向部41が所定角度ずつ回転する毎に、ミラーユニット80を1回転させてレーザ光の偏向方向を変化させるようにしている。このようにすると、偏向部41を一度に大きく回転させることなく三次元的検出を行うことができ、回動偏向機構40やモータ50等の負荷を抑えることができる。   The “driving means” including the motor 50 and the control circuit 70 controls to rotate the deflection unit 41 of the rotation deflection mechanism 40 by a predetermined angle, and every time the deflection unit 41 rotates by the predetermined angle, the mirror unit 80 is driven. Is rotated once to change the deflection direction of the laser beam. In this way, three-dimensional detection can be performed without greatly rotating the deflection unit 41 at one time, and loads on the rotation deflection mechanism 40 and the motor 50 can be suppressed.

[第2実施形態]
次に第2実施形態について説明する。図5は、第2実施形態のレーザレーダ装置を概略的に例示する一部断面図である。図6は、図5のレーザレーダ装置に用いる回動偏向機構及びミラー等を概略的に例示する説明図である。なお、図5でも、中心軸42aの方向をY軸方向、レーザダイオード10からのレーザ光の出射方向をX軸方向、これらX軸方向及びY軸方向と直交する方向をZ軸方向と定義している。また、図5でも、レーザダイオード10からミラーユニット80に至るまでのレーザ光を符号L1にて示し、ミラーユニット80での反射位置P2後の経路を符号L1'、L1"などによって示している。また、図5では、ケース3については断面構成を示し、それ以外の各部品については正面側から見た構成を示している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 5 is a partial cross-sectional view schematically illustrating the laser radar device of the second embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram schematically illustrating a rotation deflection mechanism, a mirror, and the like used in the laser radar apparatus of FIG. In FIG. 5, the direction of the central axis 42a is defined as the Y-axis direction, the emission direction of the laser light from the laser diode 10 is defined as the X-axis direction, and the direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction is defined as the Z-axis direction. ing. Also in FIG. 5, laser light from the laser diode 10 to the mirror unit 80 is indicated by symbol L <b> 1, and a path after the reflection position P <b> 2 on the mirror unit 80 is indicated by symbols L <b> 1 ′, L <b> 1 ″, and the like. Further, in FIG. 5, the cross-sectional configuration is shown for the case 3, and the other components are the configurations viewed from the front side.

なお、本実施形態のレーザレーダ装置200は、偏向部41からのレーザ光L1を偏向させるための構成のみが第1実施形態と異なり、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。よって、同様の構成については第1実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略することとする。   The laser radar device 200 of the present embodiment is different from the first embodiment only in the configuration for deflecting the laser light L1 from the deflecting unit 41, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the same reference numerals as those in the first embodiment are given to the same configurations, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態でも、第1実施形態と同様に、レーザ光L1を発生するレーザダイオード10(レーザ光発生手段)と、レーザダイオード10からレーザ光L1が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光の反射光を検出するフォトダイオード20(光検出手段)と、レーザダイオード10からのレーザ光L1を偏向部41側に反射するミラー30とを備えている。また、中心軸42aを中心として回動可能に構成された偏向部41によりレーザ光を空間側に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光をフォトダイオード20に向けて偏向する回動偏向機構40(回動偏向手段)と、回動偏向機構40を回転駆動するモータ50(駆動手段)とを備えており、中心軸42aと直交する水平方向の走査を行いうるように構成されている。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, a laser diode 10 (laser light generating means) that generates laser light L1 and a laser that is reflected by a detection object when the laser light L1 is generated from the laser diode 10 A photodiode 20 (light detection means) that detects reflected light of the light and a mirror 30 that reflects the laser light L1 from the laser diode 10 toward the deflecting unit 41 are provided. Further, a rotating deflection mechanism that deflects laser light toward the space side by a deflecting unit 41 configured to be rotatable about the central axis 42 a and deflects reflected light from the detection object toward the photodiode 20. 40 (rotation deflection means) and a motor 50 (drive means) for rotating the rotation deflection mechanism 40 are provided, and it is configured to perform scanning in the horizontal direction perpendicular to the central axis 42a.

さらに本実施形態では、回動偏向機構40の偏向部41と一体的に回動するミラー281(ミラー281は、「偏向部材」の一例に相当する)が設けられており、回動偏向機構40の偏向部41によって偏向されたレーザ光L1をこのミラー281によって更に偏向する構成をなしている。ミラー281は、モータ287の駆動軸289に固定されて当該モータ287によって支持されており、このモータ287が支持台43に固定されるフレーム288に固定されることで、ミラー281、モータ287、偏向部41が一体化され、これらが一体的に回動するようになっている。   Further, in the present embodiment, a mirror 281 that rotates integrally with the deflection unit 41 of the rotation deflection mechanism 40 (the mirror 281 corresponds to an example of a “deflection member”) is provided. The laser beam L1 deflected by the deflection unit 41 is further deflected by the mirror 281. The mirror 281 is fixed to the drive shaft 289 of the motor 287 and supported by the motor 287, and the motor 287 is fixed to the frame 288 fixed to the support base 43, whereby the mirror 281, the motor 287, the deflection The part 41 is integrated and these are rotated integrally.

また、このミラー281はモータ287の駆動力を受けて回転する構成をなしている。モータ287は、回転位置制御可能な構成であればよく、本実施形態ではその一例としてステップモータを用いている。これらミラー281、モータ287、制御回路70は、ミラー281によるレーザ光の偏向方向を変化させる「方向変更手段」の一例に相当しており、制御回路70からの指令を受けてモータ287がミラー281の回転位置を制御し、ミラー281によるレーザ光の偏向方向を変化させることで、空間に向かうレーザ光の向きを、中心軸42aの方向に関して変化させる機能を有している。   Further, the mirror 281 is configured to rotate by receiving the driving force of the motor 287. The motor 287 only needs to be configured to be able to control the rotational position, and in the present embodiment, a step motor is used as an example. The mirror 281, the motor 287, and the control circuit 70 correspond to an example of “direction changing unit” that changes the deflection direction of the laser beam by the mirror 281. The motor 287 receives the command from the control circuit 70 and the mirror 281 receives the command. Is controlled, and the direction of the laser beam toward the space is changed with respect to the direction of the central axis 42a by changing the deflection direction of the laser beam by the mirror 281.

「方向変更手段」を構成するミラー281は、図5、図6のように、偏向部41からのレーザ光L1の経路上に配置されており、モータ287は、このミラー281を偏向部41からのレーザ光L1の方向と直交する方向(即ちZ軸方向)の回転軸287aを中心として回転する構成をなしている。本実施形態では、モータ287及び制御回路70が「変位手段」の一例に相当しており、ミラー281を変位させることで、当該ミラー281でのレーザ光の偏向方向を変化させるように機能している。   As shown in FIGS. 5 and 6, the mirror 281 constituting the “direction changing means” is arranged on the path of the laser light L1 from the deflecting unit 41, and the motor 287 moves the mirror 281 from the deflecting unit 41. It is configured to rotate around the rotation axis 287a in the direction orthogonal to the direction of the laser beam L1 (ie, the Z-axis direction). In the present embodiment, the motor 287 and the control circuit 70 correspond to an example of “displacement means”, and function to change the deflection direction of the laser light at the mirror 281 by displacing the mirror 281. Yes.

なお、本実施形態でも第1実施形態と同様の走査方法、即ち、回動偏向機構40の偏向部41を所定角度(例えば1°)ずつ回転駆動する制御を行い、偏向部41が所定角度(1°)ずつ回転する毎に、縦方向の走査を行うようにしてもよい。即ち、偏向部41が所定角度(1°)ずつ回転する毎に、モータ287及び制御回路70によってミラー281を決められた角度(例えば5°)ずつ変化させてその変化の都度検出処理を行うと共にミラー281の角度変化が一定の角度範囲(例えば30°)に達するまでその縦方向の走査を続行するようにしてもよい。   In the present embodiment, the same scanning method as in the first embodiment, that is, the deflection unit 41 of the rotation deflection mechanism 40 is controlled to rotate by a predetermined angle (for example, 1 °), so that the deflection unit 41 has a predetermined angle ( Each time it is rotated by 1 °, scanning in the vertical direction may be performed. That is, every time the deflecting unit 41 rotates by a predetermined angle (1 °), the mirror 281 is changed by a predetermined angle (for example, 5 °) by the motor 287 and the control circuit 70, and detection processing is performed every time the change is made. The scanning in the vertical direction may be continued until the angle change of the mirror 281 reaches a certain angle range (for example, 30 °).

本実施形態の構成によれば第1実施形態と同様の効果を奏することとなる。また、偏向部41からのレーザ光L1の経路上に1つのミラー281が変位可能に配置されており、このミラー281と、ミラー281を変位させるモータ287と、偏向部41と、が一体的に回転するように構成されている。このようにすれば、偏向部材や当該偏向部材を変位させるためのアクチュエータの数を少なくすることができ、ひいては装置構成全体において部品点数の削減及び小型化を図りやすくなる。   According to the configuration of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment are obtained. Further, one mirror 281 is displaceably disposed on the path of the laser beam L1 from the deflection unit 41, and the mirror 281, the motor 287 for displacing the mirror 281 and the deflection unit 41 are integrated. It is configured to rotate. In this way, the number of deflecting members and actuators for displacing the deflecting members can be reduced, and as a result, the number of parts and the size of the entire apparatus configuration can be easily reduced.

[第3実施形態]
次に第3実施形態について説明する。図7は、第3実施形態のレーザレーダ装置を概略的に例示する一部断面図である。図8は、図7のレーザレーダ装置に用いる回動偏向機構及びミラー等を概略的に例示する説明図である。なお、図7でも、中心軸42aの方向をY軸方向、レーザダイオード10からのレーザ光の出射方向をX軸方向、これらX軸方向及びY軸方向と直交する方向をZ軸方向と定義している。また、図7でも、レーザダイオード10からミラーユニット80に至るまでのレーザ光を符号L1にて示し、ミラーユニット80での反射位置P2後の経路を符号L1'、L1"などによって示している。また、図7では、ケース3については断面構成を示し、それ以外の各部品については正面側から見た構成を示している。また、図7では、ミラー381a、モータ387aについて実線で示しており、同様の構成をなす他のミラーやモータについては一点鎖線にて概念的に示している。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. FIG. 7 is a partial cross-sectional view schematically illustrating the laser radar device of the third embodiment. FIG. 8 is an explanatory diagram schematically illustrating a rotation deflection mechanism, a mirror, and the like used in the laser radar apparatus of FIG. In FIG. 7, the direction of the central axis 42a is defined as the Y-axis direction, the emission direction of the laser light from the laser diode 10 is defined as the X-axis direction, and the direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction is defined as the Z-axis direction. ing. Also in FIG. 7, laser light from the laser diode 10 to the mirror unit 80 is denoted by reference numeral L <b> 1, and a path after the reflection position P <b> 2 at the mirror unit 80 is denoted by reference numerals L <b> 1 ′, L <b> 1 ″ and the like. 7 shows a cross-sectional configuration of the case 3, and other components as viewed from the front side, and also shows a mirror 381a and a motor 387a in solid lines in FIG. The other mirrors and motors having the same configuration are conceptually indicated by a one-dot chain line.

なお、本実施形態のレーザレーダ装置300は、偏向部41からのレーザ光L1を偏向させるための構成のみが第1実施形態と異なり、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。よって、同様の構成については第1実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略することとする。   The laser radar device 300 of the present embodiment is different from the first embodiment only in the configuration for deflecting the laser light L1 from the deflecting unit 41, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the same reference numerals as those in the first embodiment are given to the same configurations, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態でも、第1実施形態と同様に、レーザ光L1を発生するレーザダイオード10(レーザ光発生手段)と、レーザダイオード10からレーザ光L1が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光の反射光を検出するフォトダイオード20(光検出手段)と、レーザダイオード10からのレーザ光L1を偏向部41側に反射するミラー30とを備えている。また、中心軸42aを中心として回動可能に構成された偏向部41によりレーザ光を空間側に向けて偏向させ、且つ反射光をフォトダイオード20に向けて偏向する回動偏向機構40(回動偏向手段)と、回動偏向機構40を回転駆動するモータ50(駆動手段)とを備えており、中心軸42aと直交する水平方向の走査を行いうるように構成されている。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, a laser diode 10 (laser light generating means) that generates laser light L1 and a laser that is reflected by a detection object when the laser light L1 is generated from the laser diode 10 A photodiode 20 (light detection means) that detects reflected light of the light and a mirror 30 that reflects the laser light L1 from the laser diode 10 toward the deflecting unit 41 are provided. Further, a rotation deflection mechanism 40 (rotation) deflects the laser light toward the space and deflects the reflected light toward the photodiode 20 by the deflection unit 41 configured to be rotatable about the central axis 42a. Deflection means) and a motor 50 (drive means) that rotationally drives the rotation deflection mechanism 40, and is configured to perform scanning in the horizontal direction perpendicular to the central axis 42a.

一方、本実施形態では、偏向部41からのレーザ光L1の変化経路上(即ち、中心軸42aと直交し、かつレーザ光L1の入射位置P1を通る仮想平面上)において複数のミラー381a〜381lが環状に並んで配置され、且つそれぞれが回転可能に支持されている。本実施形態では、偏向部41の周囲を取り囲むように環状のフレーム388が配置されており、この環状のフレーム388に各ミラー381a〜381lを駆動するためのモータ387a〜387lが固定されている。環状のフレーム388は、フレーム389によってケース3の下部に固定されており、偏向部41は、このフレーム388の内部で回転するように構成されている。   On the other hand, in the present embodiment, a plurality of mirrors 381a to 381l on the changing path of the laser light L1 from the deflection unit 41 (that is, on a virtual plane orthogonal to the central axis 42a and passing through the incident position P1 of the laser light L1). Are arranged side by side in a ring, and each is rotatably supported. In the present embodiment, an annular frame 388 is disposed so as to surround the periphery of the deflection unit 41, and motors 387 a to 387 l for driving the mirrors 381 a to 381 l are fixed to the annular frame 388. The annular frame 388 is fixed to the lower part of the case 3 by a frame 389, and the deflection unit 41 is configured to rotate inside the frame 388.

各ミラー381a〜381lは、それぞれモータ387a〜387lの駆動軸に固定されており、これらモータ387a〜387lによって各ミラー381a〜381lの回転位置制御がなされるようになっている。なお、モータ387a〜387lは回転位置制御を行いうる構成であればよく、本実施形態ではその一例としてステップモータを用いている。   The mirrors 381a to 381l are fixed to the drive shafts of the motors 387a to 387l, respectively, and the rotational positions of the mirrors 381a to 381l are controlled by the motors 387a to 387l. The motors 387a to 387l may have any configuration capable of performing rotational position control, and a step motor is used as an example in this embodiment.

このように構成されるレーザレーダ装置300では、制御回路70からの指令に応じてモータ50が駆動される。制御回路70及びモータ50は、偏向部41からのレーザ光L1が各ミラー381a〜381lに入射するように偏向部41を一定角度(本実施形態では30°)ずつ回転させる制御を行うようになっている。また、ミラー381a〜381lのうちのレーザ光L1の入射対象とされたミラーについては対応するモータによって回転位置が制御されるようになっており、この制御によりレーザ光の偏向方向が変化することとなる。   In the laser radar device 300 configured as described above, the motor 50 is driven in accordance with a command from the control circuit 70. The control circuit 70 and the motor 50 perform control to rotate the deflecting unit 41 by a certain angle (30 ° in the present embodiment) so that the laser light L1 from the deflecting unit 41 enters each of the mirrors 381a to 381l. ing. Further, among the mirrors 381a to 381l, the rotation position of the mirror that is the target of the laser light L1 is controlled by a corresponding motor, and the deflection direction of the laser light is changed by this control. Become.

例えば、初期状態が図8のように設定される構成においては、当該初期状態においてモータ387aによりミラー381を決められた角度(例えば5°)ずつ回転させながら検出処理を行う。そして、ミラー381が一定の角度範囲回転し終わった場合には、次のミラー381bにレーザ光L1が入射するようにモータ50及び制御回路70によって偏向部41を一定角度(30°)回転させる制御が行われ、この状態で上記と同様に、モータ387bによってミラー381bを決められた角度(例えば5°)ずつ回転させながら検出処理を行うこととなる。   For example, in a configuration in which the initial state is set as shown in FIG. 8, the detection process is performed while rotating the mirror 381 by a predetermined angle (for example, 5 °) by the motor 387a in the initial state. When the mirror 381 has finished rotating within a certain angle range, the motor 50 and the control circuit 70 rotate the deflection unit 41 by a certain angle (30 °) so that the laser beam L1 enters the next mirror 381b. In this state, similarly to the above, the detection process is performed while rotating the mirror 381b by a predetermined angle (for example, 5 °) by the motor 387b.

[他の実施形態]
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

上記実施形態では、偏向部材としてミラーを例示したがプリズムによって構成してもよい。例えば、第1実施形態では、図2、図3のようなミラーユニットを用いていたが、これに代えて図9のように環状に配置される複数のプリズム181a〜181lを備えた偏向部材ユニットを用いてもよい。この場合、偏向部41の周囲における偏向部41からのレーザ光L1が変化する経路(中心軸42aと直交し、かつ位置P1を通る仮想平面上)に全てのプリズム181a〜181lが配置されるように構成し、中心軸42aを中心としてこれらプリズム181a〜181lが回転させると共に、いずれかのプリズムをレーザ光L1の経路上に選択的に配置するように制御を行うようにすればよい。複数のプリズム181a〜181lは、偏向部41からのレーザ光L1が入射されるときの屈折方向がそれぞれ異なるように構成されているため、レーザ光L1の経路上に配されるプリズムを切り替える制御を行うことにより、空間に向かうレーザ光の向きが中心軸42aの方向(縦方向)に変化することとなる。   In the above embodiment, the mirror is exemplified as the deflecting member, but it may be constituted by a prism. For example, in the first embodiment, the mirror unit as shown in FIGS. 2 and 3 is used, but instead of this, a deflecting member unit including a plurality of prisms 181a to 181l arranged in an annular shape as shown in FIG. May be used. In this case, all the prisms 181a to 181l are arranged on a path (on a virtual plane orthogonal to the central axis 42a and passing through the position P1) along which the laser light L1 from the deflection unit 41 changes around the deflection unit 41. The prisms 181a to 181l are rotated around the central axis 42a, and control is performed so that any one of the prisms is selectively arranged on the path of the laser light L1. Since the plurality of prisms 181a to 181l are configured to have different refraction directions when the laser beam L1 from the deflecting unit 41 is incident, control for switching the prisms arranged on the path of the laser beam L1 is performed. By doing so, the direction of the laser beam toward the space changes in the direction of the central axis 42a (vertical direction).

また、第2、第3実施形態では、偏向部41からのレーザ光L1の経路上に配置されるミラーを回転制御する構成を示したが、ミラーに代えてプリズムをレーザ光L1の経路上に配置し、これを回転制御するような構成であってもよい。   In the second and third embodiments, the configuration in which the mirror disposed on the path of the laser light L1 from the deflecting unit 41 is controlled to rotate is shown. However, instead of the mirror, the prism is placed on the path of the laser light L1. The arrangement may be such that the rotation is controlled.

図1は第1実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する一部断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically illustrating the laser radar device according to the first embodiment. 図2は、図1のレーザレーダ装置に用いる回動偏向機構及びミラーユニットを概略的に例示する説明図であり、これらを上方側から見た図である。FIG. 2 is an explanatory view schematically illustrating a rotation deflection mechanism and a mirror unit used in the laser radar apparatus of FIG. 1, and is a view of these viewed from above. 図3は、ミラーユニットのミラー配置を例示する斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating the mirror arrangement of the mirror unit. 図4は、図1のレーザレーダ装置における検出処理を例示するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating a detection process in the laser radar apparatus of FIG. 図5は、第2実施形態のレーザレーダ装置を概略的に例示する一部断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view schematically illustrating the laser radar device of the second embodiment. 図6は、図5のレーザレーダ装置に用いる回動偏向機構及びミラー等を概略的に例示する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram schematically illustrating a rotation deflection mechanism, a mirror, and the like used in the laser radar apparatus of FIG. 図7は、第3実施形態のレーザレーダ装置を概略的に例示する一部断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view schematically illustrating the laser radar device of the third embodiment. 図8は、図7のレーザレーダ装置に用いる回動偏向機構及びミラー等を概略的に例示する説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram schematically illustrating a rotation deflection mechanism, a mirror, and the like used in the laser radar apparatus of FIG. 図9は、図3とは異なる偏向部材を例示する斜視図である。FIG. 9 is a perspective view illustrating a deflecting member different from that in FIG. 3.

符号の説明Explanation of symbols

1,200,300…レーザレーダ装置
10…レーザダイオード(レーザ光発生手段)
20…フォトダイオード(光検出手段)
40…回動偏向機構(回動偏向手段)
41…偏向部(偏向手段)
42a…中心軸
50…モータ(駆動手段)
70…制御回路(駆動手段,方向変更手段、偏向部材選択手段)
80…ミラーユニット(方向変更手段、偏向部材ユニット)
81a〜81l…ミラー(偏向部材)
87…モータ(方向変更手段、偏向部材選択手段)
90…伝達機構(方向変更手段、偏向部材選択手段)
181a〜181l…プリズム(偏向手段)
281…ミラー(偏向部材)
287…モータ(方向変更手段,変位手段)
387a〜387l…モータ(方向変更手段)
1,200,300 ... Laser radar device 10 ... Laser diode (laser light generating means)
20 ... Photodiode (light detection means)
40... Turning deflection mechanism (turning deflection means)
41 ... Deflection part (deflection means)
42a ... center shaft 50 ... motor (driving means)
70... Control circuit (driving means, direction changing means, deflecting member selecting means)
80 ... Mirror unit (direction changing means, deflection member unit)
81a to 81l ... mirror (deflection member)
87. Motor (direction changing means, deflecting member selecting means)
90 ... Transmission mechanism (direction changing means, deflecting member selecting means)
181a to 181l ... Prism (deflection means)
281: Mirror (deflection member)
287 ... Motor (direction changing means, displacement means)
387a to 387l ... motor (direction changing means)

Claims (7)

レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、検出物体によって反射される前記レーザ光の反射光を検出する光検出手段と、
所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えるとともに、当該偏向手段により前記レーザ光を空間側に向けて偏向させ、且つ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
前記回動偏向手段を回転駆動する駆動手段と、
1又は複数の偏向部材を備えると共に、前記回動偏向手段の前記偏向手段によって偏向された前記レーザ光を前記偏向部材によって更に偏向する構成をなし、かつ前記偏向部材による前記レーザ光の偏向方向を変化させ得る方向変更手段と、
を備え、
前記方向変更手段は、前記偏向部材による前記レーザ光の前記偏向方向を変化させることで、前記空間に向かう前記レーザ光の向きを、前記中心軸の方向に関して変化させることを特徴とするレーザレーダ装置。
Laser light generating means for generating laser light;
Light detection means for detecting reflected light of the laser light reflected by a detection object when the laser light is generated from the laser light generation means;
A deflection unit configured to be rotatable about a predetermined center axis is provided, the laser beam is deflected toward the space by the deflection unit, and the reflected light is deflected toward the light detection unit. Rotating deflection means;
Drive means for rotationally driving the turning deflection means;
It comprises one or a plurality of deflecting members, and is configured to further deflect the laser light deflected by the deflecting means of the rotational deflecting means by the deflecting member, and the deflection direction of the laser light by the deflecting member. Direction changing means that can be changed;
With
The direction changing means changes the direction of the laser beam toward the space with respect to the direction of the central axis by changing the deflection direction of the laser beam by the deflection member. .
前記方向変更手段は、
複数の前記偏向部材を備えた偏向部材ユニットと、
前記偏向部材ユニットを変位させ、複数の前記偏向部材のいずれかを、前記回動偏向手段からの前記レーザ光の経路上に選択的に配置する偏向部材選択手段と、
を備え、
前記偏向部材ユニットの複数の前記偏向部材は、前記回動偏向手段からの前記レーザ光を偏向させる偏向構成が、それぞれの前記偏向部材において異なるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザレーダ装置。
The direction changing means includes
A deflection member unit comprising a plurality of the deflection members;
A deflecting member selecting means for displacing the deflecting member unit and selectively disposing one of a plurality of the deflecting members on a path of the laser light from the rotating deflecting means;
With
2. The plurality of deflection members of the deflection member unit are configured such that a deflection configuration for deflecting the laser light from the rotation deflection unit is different in each of the deflection members. The laser radar device described in 1.
前記偏向部材ユニットは、複数の前記偏向部材が前記偏向手段の周囲において環状に並んで構成され、かつ前記偏向手段の周囲を当該偏向手段とは独立して回転し得るように配置されており、
前記偏向部材選択手段は、前記偏向部材ユニットの回転位置を制御することでいずれかの前記偏向部材を前記レーザ光の経路上に選択的に配置することを特徴とする請求項2に記載のレーザレーダ装置。
The deflection member unit is configured such that a plurality of the deflection members are arranged in a ring around the deflection means, and arranged around the deflection means so as to be able to rotate independently of the deflection means,
3. The laser according to claim 2, wherein the deflection member selecting unit selectively arranges one of the deflection members on a path of the laser beam by controlling a rotational position of the deflection member unit. Radar device.
前記方向変更手段は、
前記回動偏向手段の前記偏向手段と一体的に回動すると共に、当該偏向手段からの前記レーザ光の経路上に配置され、かつ変位可能に構成された1つの前記偏向部材と、
前記偏向部材を変位させる変位手段と、
を備え、
前記変位手段により前記偏向部材を変位させることで、当該偏向部材での前記レーザ光の前記偏向方向を変化させることを特徴とする請求項1に記載のレーザレーダ装置。
The direction changing means includes
One deflection member that rotates integrally with the deflection means of the rotation deflection means, and that is disposed on the path of the laser light from the deflection means and is configured to be displaceable,
Displacement means for displacing the deflection member;
With
The laser radar device according to claim 1, wherein the deflection direction of the laser beam at the deflection member is changed by displacing the deflection member by the displacing means.
前記偏向部材は、プリズムであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。   The laser radar device according to any one of claims 1 to 4, wherein the deflecting member is a prism. 前記偏向部材は、ミラーであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。   The laser radar device according to claim 1, wherein the deflecting member is a mirror. 前記駆動手段は、前記回動偏向手段の前記偏向手段を所定角度ずつ回転駆動する制御を行い、
前記方向変更手段は、前記偏向手段が前記所定角度ずつ回転する毎に前記偏向部材による前記レーザ光の前記偏向方向を変化させ、前記空間に向かう前記レーザ光の向きを前記所定角度毎に前記中心軸の方向に関して変化させることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
The drive means performs control to rotate the deflection means of the rotation deflection means by a predetermined angle,
The direction changing unit changes the deflection direction of the laser beam by the deflection member each time the deflection unit rotates by the predetermined angle, and changes the direction of the laser beam toward the space by the center at the predetermined angle. The laser radar device according to claim 1, wherein the laser radar device is changed with respect to a direction of the axis.
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