JP2011112585A - Optical range finder - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control an optical range finder most suitably so as to satisfy a standard for laser safety. <P>SOLUTION: This optical range finder includes: an optical scanning part capable of performing optical scanning with light entering a light reflecting surface by rocking a movable part having the light reflecting surface; a scanning driving part for supplying a driving signal for rocking the movable part to the optical scanning part with a driving frequency set in accordance with a resonance frequency carried by the movable part, and rocking and driving the movable part; a light source part for projecting laser light toward the light reflecting surface; a light receiving part for receiving reflected light acquired by reflection of laser light reflected and scanned on the light reflecting surface by an object; a light source control part set so that a distance between each irradiation position of the laser light is longer than a prescribed value, for instructing a projection timing of the laser light to the light source part; a range-finding part for measuring a distance to the object based on projection and reception timing of the laser light; and a changing means for changing the set driving frequency and the projection timing in accordance with the resonance frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、パルス状のレーザ光を対象領域内で走査して該対象領域内に存在する物体の距離を計測する光測距装置に関する。   The present invention relates to an optical distance measuring apparatus that scans a pulsed laser beam in a target area and measures the distance of an object existing in the target area.

従来から、レーザ光を対象領域内で、例えば、リサージュ走査して、対象領域内を移動又は通過する対象物までの距離を計測する光測距装置が知られている。この種の光測距装置は、例えば、パルス状のレーザ光を投光する光源部と、パルス状のレーザ光を投光するタイミングを指令する光源制御部と、二次元ガルバノミラーで構成される光走査部と、光走査部を駆動する走査駆動部と、反射したパルス状のレーザ光を受光する受光部と、パルス状のレーザ光の投光タイミングと反射光の受光タイミングとの時間差に基づいて対象物までの距離を計測する測距部と、を備えている(特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an optical distance measuring device that measures a distance to an object that moves or passes through a target region by, for example, Lissajous scanning in a target region. This type of optical distance measuring device includes, for example, a light source unit that projects pulsed laser light, a light source control unit that commands the timing of projecting pulsed laser light, and a two-dimensional galvanometer mirror. Based on the time difference between the light projecting timing of the pulsed laser beam and the light receiving timing of the reflected light, the optical scanning unit, the scanning drive unit that drives the optical scanning unit, the light receiving unit that receives the reflected pulsed laser beam And a distance measuring unit that measures the distance to the object (see Patent Document 1).

ところで、この種のリサージュ走査による測距方式を採用した光測距装置において、光走査駆動部は、二次元ガルバノミラーの各揺動方向の共振周波数と一致する駆動周波数で光走査部を駆動させている。ここで、例えば、光走査部の周辺温度が変化したり、光走査部自体の温度が変化すると共振周波数も変化する。この状態で、駆動周波数を変えずに光走査部を駆動させると、二次元ガルバノミラーの揺動振幅が減少し、その結果、レーザ光の走査領域が対象領域より縮小することが知られている。このように、走査領域が縮小された状態で、パルス状のレーザ光を投光するタイミングを変更せずに投光制御すると、走査領域内におけるレーザ光の各照射位置間の距離が狭まり、レーザの安全上問題があるため、一般的にインターロックが作動して、装置が停止してしまう。また、光走査部が周知の一次元ガルバノミラーで構成された光測距装置においても、上記と同じ問題がある。   By the way, in the optical distance measuring device adopting this type of distance measurement by Lissajous scanning, the optical scanning drive unit drives the optical scanning unit at a driving frequency that matches the resonance frequency of each oscillation direction of the two-dimensional galvanometer mirror. ing. Here, for example, when the ambient temperature of the optical scanning unit changes or the temperature of the optical scanning unit itself changes, the resonance frequency also changes. In this state, it is known that when the optical scanning unit is driven without changing the driving frequency, the oscillation amplitude of the two-dimensional galvanometer mirror is reduced, and as a result, the scanning region of the laser beam is reduced from the target region. . As described above, when the projection control is performed without changing the timing of projecting the pulsed laser beam in a state where the scanning region is reduced, the distance between each irradiation position of the laser beam in the scanning region is narrowed, and the laser Therefore, the interlock is generally activated and the device is stopped. In addition, the optical distance measuring device in which the optical scanning unit is configured by a known one-dimensional galvanometer mirror has the same problem as described above.

このような問題を解決するために、上記光測距装置は、従来より、PWM(Pulse Width Modulation)方式による駆動制御を一般的に採用している。このPWM方式を採用した上記走査駆動部は、共振周波数に対応した周期でパルス電流を光走査部に供給して、光走査部の揺動振幅が一定になるように、デューティー比、すなわち、一周期の中でパルス電流を供給する時間(パルス幅)が一周期内で占める割合、を変更することにより、レーザ光の走査領域の縮小を抑制制御している。このようにして、例えば周辺温度が変化して光走査部の共振周波数が変化した場合に、レーザ光の走査領域を保持し、レーザ安全上のインターロックが作動しないようにしている。   In order to solve such a problem, the optical distance measuring device generally employs drive control by a PWM (Pulse Width Modulation) method. The scanning drive unit adopting this PWM system supplies a pulse current to the optical scanning unit at a cycle corresponding to the resonance frequency, so that the oscillation amplitude of the optical scanning unit becomes constant, that is, one By changing the ratio of the time (pulse width) for supplying the pulse current in one period to one period, the reduction of the scanning area of the laser light is suppressed and controlled. In this way, for example, when the ambient temperature changes and the resonance frequency of the optical scanning unit changes, the laser light scanning region is maintained so that the laser safety interlock does not operate.

特開2004−157796号公報JP 2004-157796 A

しかしながら、従来のこの種の光測距装置において、例えば、光走査部の周辺温度や光走査部自体の温度が極端に変化する場合や、少しの温度変化によって特性が大きく変化してしまう光走査部を使用している場合等には、光走査部の共振周波数が駆動周波数と大きく異なってしまうことがある。PWM方式による駆動制御においては、揺動振幅が一定になるように、デューティー比を変更するが、上記のように共振周波数が駆動周波数と大きく異なると、デューティー比を変更しても、揺動振幅を一定に制御することができなくなる。このような状態においては、デューティー比は、例えば、50%を越えてしまい、光走査部に供給される電力量は過大となり、供給された電力の一部は熱に変換されて揺動駆動に寄与しなくなる。その結果、走査領域が縮小されてしまうため、対象領域内におけるレーザ光の各照射位置間の距離が狭まり、インターロックが作動して装置が停止してしまうことが依然としてある。   However, in the conventional optical distance measuring device of this type, for example, when the ambient temperature of the optical scanning unit or the temperature of the optical scanning unit itself changes drastically, or the characteristics greatly change due to a slight temperature change. When the scanning unit is used, the resonance frequency of the optical scanning unit may be greatly different from the driving frequency. In the drive control by the PWM method, the duty ratio is changed so that the swing amplitude becomes constant. However, if the resonance frequency is greatly different from the drive frequency as described above, the swing amplitude is changed even if the duty ratio is changed. Cannot be controlled to a certain level. In such a state, the duty ratio exceeds 50%, for example, and the amount of power supplied to the optical scanning unit becomes excessive, and a part of the supplied power is converted into heat for swing driving. No longer contributes. As a result, since the scanning area is reduced, the distance between the respective irradiation positions of the laser light in the target area is narrowed, and the interlock still operates to stop the apparatus.

このように、光走査による測距方式を採用した光測距装置において、温度に基づいて駆動特性が変化する状態において、駆動周波数と投光タイミングを変更しない従来の場合、PWM方式による駆動制御だけでは、光測距装置が停止しないように制御できる制御範囲には限界があった。   As described above, in the optical distance measuring device adopting the optical scanning distance measuring method, in the state where the driving frequency and the light emission timing are not changed in the state where the driving characteristic changes based on the temperature, only the drive control by the PWM method is used. However, there is a limit to the control range in which the optical distance measuring device can be controlled so as not to stop.

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、リサージュ走査による測距方式を採用した光測距装置において、光走査部の周辺温度や光走査部自体の温度が極端に変化したり、少しの温度変化によって光走査部の駆動特性が大きく変化しても、レーザ安全の基準を満たす様に、駆動可能な光測距装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and in an optical distance measuring device adopting a distance measuring method by Lissajous scanning, the ambient temperature of the optical scanning unit and the temperature of the optical scanning unit itself change extremely. However, an object of the present invention is to provide an optical distance measuring device that can be driven so as to satisfy the laser safety standards even if the driving characteristics of the optical scanning unit greatly change due to a slight temperature change.

本発明による光測距装置は、光反射面を有する可動部が揺動可能に形成され、該可動部が揺動することによって前記光反射面に入射される光を対象領域内で走査できる光走査部と、前記可動部を揺動させる駆動信号を、前記可動部が有する共振周波数に合わせて設定された駆動周波数で、前記光走査部に供給して前記可動部を揺動駆動する走査駆動部と、前記光反射面に向かってパルス状のレーザ光を投光する光源部と、前記光源部から投光され、前記光反射面で反射走査されたレーザ光が前記対象領域内に存在する物体によって反射された反射光を受光する受光部と、前記対象領域内におけるレーザ光の各照射位置間の距離が予め定める所定値以上になるように設定された、前記光源部が投光するレーザ光の投光タイミングを前記光源部に指令する光源制御部と、前記光源制御部によるレーザ光の投光タイミングと前記受光部による反射光の受光タイミングとの時間差に基づいて前記物体の距離を計測する測距部と、前記走査駆動部に設定されている前記駆動周波数と、前記光源制御部に設定されている前記投光タイミングとを、温度に応じて変化する前記共振周波数に合わせて変更する変更手段と、を備える。   In the optical distance measuring device according to the present invention, a movable part having a light reflecting surface is formed so as to be able to swing, and the light that can be scanned within the target region by the swinging of the movable part within the target region. A scanning drive that drives the movable unit to swing by supplying a scanning unit and a drive signal for swinging the movable unit to the optical scanning unit at a drive frequency set in accordance with a resonance frequency of the movable unit. And a light source unit that projects a pulsed laser beam toward the light reflecting surface, and a laser beam that is projected from the light source unit and reflected and scanned by the light reflecting surface exists in the target region. A laser projecting from the light source unit configured to receive a reflected light reflected by an object and a distance between each irradiation position of the laser beam in the target region to be equal to or greater than a predetermined value. Light projection timing to the light source A light source control unit for instructing, a distance measuring unit for measuring a distance of the object based on a time difference between a light projection timing of the laser light by the light source control unit and a light reception timing of the reflected light by the light receiving unit, and the scan driving unit And changing means for changing the driving frequency set to 1 and the light projection timing set to the light source controller in accordance with the resonance frequency that changes according to temperature.

本発明による光測距装置によれば、走査駆動部に設定されている駆動周波数と、光源制御部に設定されている投光タイミングとを、温度に応じて変化する共振周波数に合わせて変更する変更手段を備えており、具体的には、例えば、光測距装置は、共振周波数及び投光タイミングを関連付けたタイミングテーブルを温度毎に有し、変更手段によって、温度に応じてタイミングテーブルを切替えて、駆動周波数と投光タイミングを変更したり、また、共振周波数を測定する共振周波数測定手段を備え、取得した共振周波数に基づいて、駆動周波数を変更すると共に投光タイミングのデータを生成して、生成したデータにより投光タイミングを変更する。これにより、例えば、光走査部の周辺温度や光走査部自体の温度の極端な変化等により、光走査部の駆動特性が大きく変化する状態においても、対象領域内におけるレーザ光の各照射位置間の距離を予め定める所定値以上にすることができるため、レーザ安全の基準を満たして駆動可能な光測距装置を提供することができる。   According to the optical distance measuring device of the present invention, the drive frequency set in the scanning drive unit and the light projection timing set in the light source control unit are changed in accordance with the resonance frequency that changes according to the temperature. Specifically, for example, the optical distance measuring device has a timing table that associates the resonance frequency and the light projection timing for each temperature, and the changing unit switches the timing table according to the temperature. The resonance frequency measuring means for measuring the resonance frequency is provided, and the drive frequency is changed and the projection timing data is generated based on the acquired resonance frequency. The projection timing is changed according to the generated data. As a result, for example, even when the driving characteristics of the optical scanning unit greatly change due to, for example, an extreme change in the temperature around the optical scanning unit or the temperature of the optical scanning unit itself, Therefore, it is possible to provide an optical distance measuring device that can be driven while satisfying the laser safety standard.

第1実施形態による光測距装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the optical ranging apparatus by 1st Embodiment. 光測距装置の光走査部として二次元ガルバノミラーの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a two-dimensional galvanometer mirror as an optical scanning part of an optical distance measuring device. リサージュ走査された軌跡と、第1方向及び第2方向の揺動角度x及びyとの対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the locus | trajectory by which Lissajous scanning was carried out, and the rocking angles x and y of a 1st direction and a 2nd direction. 上記第1実施形態による光測距装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the optical ranging apparatus by the said 1st Embodiment. 第2実施形態による光測距装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the optical ranging apparatus by 2nd Embodiment. 上記第2実施形態による光測距装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the optical ranging apparatus by the said 2nd Embodiment. 上記第2実施形態による光測距装置の変形例の要部を示す部分ブロック図である。It is a partial block diagram which shows the principal part of the modification of the optical distance measuring device by the said 2nd Embodiment. 第3実施形態による光測距装置の概略構成の要部を示す部分ブロック図である。It is a partial block diagram which shows the principal part of schematic structure of the optical ranging apparatus by 3rd Embodiment. PWM方式による駆動制御を適用した光測距装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical ranging apparatus to which the drive control by a PWM system is applied. 上記構成例による光測距装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the optical ranging apparatus by the said structural example.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態による光測距装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態による光測距装置1は、パルス状のレーザ光を対象領域内でリサージュ走査して該対象領域内に存在する物体までの距離を計測(測距)し、その計測結果に基づく距離画像を生成して出力(表示)する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the optical distance measuring device according to the first embodiment of the present invention.
The optical distance measuring device 1 according to the present embodiment performs a Lissajous scan with pulsed laser light in a target area, measures a distance to an object existing in the target area (ranging), and based on the measurement result Generate and output (display) an image.

本実施形態による光測距装置1は、図1に示すように、電磁駆動型の光走査部2と、光走査部2を揺動駆動する走査駆動部3と、パルス状のレーザ光を投光する光源部4と、投光されたレーザ光の反射光を受光する受光部5と、レーザ光の投光タイミングを光源部4に指令する光源制御部6と、レーザ光を反射した物体までの距離を計測する測距部7と、投光タイミング及び光走査部2を揺動駆動する駆動周波数を変更する変更手段8と、各共振周波数及び投光タイミングを関連付けたタイミングテーブル9と、測距部7による計測結果に基づいて距離画像を生成する画像生成部10と、生成された距離画像を出力(表示)する表示部11と、を備える。   As shown in FIG. 1, the optical distance measuring device 1 according to the present embodiment projects an electromagnetically driven optical scanning unit 2, a scanning driving unit 3 that swings and drives the optical scanning unit 2, and a pulsed laser beam. The light source unit 4 that emits light, the light receiving unit 5 that receives the reflected light of the projected laser beam, the light source control unit 6 that instructs the light source unit 4 to project the laser beam, and the object that reflects the laser beam A distance measuring section 7 for measuring the distance of the light, a changing means 8 for changing the driving timing for swinging and driving the light projection timing and the optical scanning section 2, a timing table 9 in which each resonance frequency and the light projection timing are associated, The image generation part 10 which produces | generates a distance image based on the measurement result by the distance part 7 and the display part 11 which outputs (displays) the produced | generated distance image are provided.

前記光走査部2は、光反射面(ミラー)を有する可動部が互いに直交する第1方向及び第2方向に揺動可能に形成されており、該可動部が揺動することによって、光反射面に入射される光(パルス状のレーザ光)を対象領域内でリサージュ走査することが可能である。このような光走査部2としては、例えば、本出願人により提案された特許第2722314号公報に記載の二次元走査型の半導体ガルバノミラー(以下単に「二次元ガルバノミラー」という)を用いることができる。   The optical scanning unit 2 is formed so that a movable part having a light reflecting surface (mirror) can swing in a first direction and a second direction orthogonal to each other, and the movable part swings to reflect light. Light (pulsed laser light) incident on the surface can be Lissajous scanned in the target region. As such an optical scanning unit 2, for example, a two-dimensional scanning semiconductor galvanometer mirror (hereinafter simply referred to as “two-dimensional galvanometer mirror”) described in Japanese Patent No. 2722314 proposed by the present applicant is used. it can.

図2は、光走査部2の具体例としての二次元ガルバノミラー20の構成を示している。
図2に示すように、二次元ガルバノミラー20は、枠状の固定部21と、固定部21の内側に配置されて一対の第1トーションバー22,22によって揺動可能に支持された外側可動部23と、外側可動部23の内側に配置されて第1トーションバー22,22に軸方向が直交する一対の第2トーションバー24,24によって揺動可能に支持された内側可動部25と、を備える。
FIG. 2 shows a configuration of a two-dimensional galvanometer mirror 20 as a specific example of the optical scanning unit 2.
As shown in FIG. 2, the two-dimensional galvanometer mirror 20 is arranged on the inner side of the frame-shaped fixed portion 21 and is movable outside and supported by a pair of first torsion bars 22, 22. An inner movable part 25 that is disposed inside the outer movable part 23 and is swingably supported by a pair of second torsion bars 24, 24 that are orthogonal to the first torsion bars 22, 22. Is provided.

内側可動部25の中央部には光反射面(ミラー)26が形成され、外側可動部23及び内側可動部25の周縁部にはそれぞれ第1駆動コイル27、第2駆動コイル28が形成されている。第1駆動コイル27の端部は、固定部21に形成された第1電極端子29,29に接続され、第2駆動コイル28の端部は、固定部21に形成された第2電極端子30,30に接続されている。   A light reflecting surface (mirror) 26 is formed at the central portion of the inner movable portion 25, and a first drive coil 27 and a second drive coil 28 are formed at the peripheral portions of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25, respectively. Yes. An end portion of the first drive coil 27 is connected to first electrode terminals 29 and 29 formed on the fixed portion 21, and an end portion of the second drive coil 28 is a second electrode terminal 30 formed on the fixed portion 21. , 30.

また、第1駆動コイル27に磁界を作用させる一対の第1永久磁石31,31及び第2駆動コイル28に磁界を作用させる一対の第2永久磁石32,32が固定部21を挟んでそれぞれ対向配置されている。なお、固定部21、第1トーションバー22,22、外側可動部23、第2トーションバー24,24及び内側可動部25は、半導体基板から一体的に形成されている。   In addition, a pair of first permanent magnets 31 and 31 for applying a magnetic field to the first drive coil 27 and a pair of second permanent magnets 32 and 32 for applying a magnetic field to the second drive coil 28 are opposed to each other with the fixed portion 21 interposed therebetween. Is arranged. The fixed portion 21, the first torsion bars 22, 22, the outer movable portion 23, the second torsion bars 24, 24, and the inner movable portion 25 are integrally formed from a semiconductor substrate.

二次元ガルバノミラー20は、第1駆動コイル27及び第2駆動コイル28に流れる電流(例えば、交流電流)と、第1永久磁石31,31及び第2永久磁石32,32による磁界と、によって外側可動部23及び内側可動部25にローレンツ力が作用し、その結果、内側可動部25が二次元方向に揺動する。内側可動部25が揺動することによって光反射面26に入射されるパルス状のレーザ光が対象領域内でリサージュ走査される。   The two-dimensional galvanometer mirror 20 is outside by a current (for example, an alternating current) flowing through the first drive coil 27 and the second drive coil 28 and a magnetic field generated by the first permanent magnets 31, 31 and the second permanent magnets 32, 32. Lorentz force acts on the movable part 23 and the inner movable part 25, and as a result, the inner movable part 25 swings in a two-dimensional direction. When the inner movable portion 25 is swung, the pulsed laser light incident on the light reflecting surface 26 is Lissajous scanned in the target region.

図1に戻って、前記走査駆動部3は、光走査部2を揺動駆動させるものであり、例えば、駆動回路3aによって構成されている。この駆動回路3aは、外側可動部23及び内側可動部25を第1トーションバー22,22の軸回り方向(以下、「第1方向」と言う)に揺動させる第1駆動信号(例えば、交流電流)を、外側可動部23が有する第1方向の共振周波数に合わせて設定された駆動周波数で、第1電極端子29,29を介して第1駆動コイル27に供給すると共に、内側可動部25を第2トーションバー24,24の軸回り方向(以下、「第2方向」と言う)に揺動させる第2駆動信号(例えば、交流電流)を、内側可動部25が有する第2方向の共振周波数に合わせて設定された駆動周波数で、第2電極端子30,30を介して第2駆動コイル28に供給する。第1及び第2方向の各駆動周波数は、例えば、走査駆動部3に予め初期設定されており、この設定されている各駆動周波数は、駆動中に変化する温度(例えば、光走査部の周辺温度)に応じて、後述する変更手段によって変更される。   Returning to FIG. 1, the scanning drive unit 3 drives the optical scanning unit 2 to swing, and is configured by, for example, a drive circuit 3 a. The drive circuit 3a includes a first drive signal (for example, alternating current) that swings the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25 in the direction around the axis of the first torsion bars 22 and 22 (hereinafter referred to as “first direction”). Current) is supplied to the first drive coil 27 via the first electrode terminals 29 and 29 at a drive frequency set in accordance with the resonance frequency in the first direction of the outer movable portion 23, and the inner movable portion 25. In the second direction that the inner movable portion 25 has a second drive signal (for example, an alternating current) that swings the second torsion bars 24, 24 in the direction around the axis (hereinafter referred to as "second direction"). The second drive coil 28 is supplied with the drive frequency set according to the frequency via the second electrode terminals 30 and 30. For example, the drive frequencies in the first and second directions are preset in the scanning drive unit 3 in advance, and the set drive frequencies are temperatures that change during driving (for example, the periphery of the optical scanning unit). The temperature is changed by changing means described later.

なお、本実施形態においては、第1駆動信号の供給による外側可動部23及び内側可動部25の第1方向の揺動によって光反射面26に入射されるレーザ光が、対象領域内において後述する水平方向に走査され、第2駆動信号の供給による内側可動部25の第2方向の揺動によって光反射面26に入射されたパルス状のレーザ光が後述する垂直方向に走査されるものとする。   In the present embodiment, laser light that is incident on the light reflecting surface 26 by the swinging of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25 in the first direction due to the supply of the first drive signal will be described later in the target region. It is assumed that the pulsed laser beam that is scanned in the horizontal direction and is incident on the light reflecting surface 26 by the swing of the inner movable portion 25 in the second direction by the supply of the second drive signal is scanned in the vertical direction to be described later. .

図3は、走査駆動部3により内側可動部25が二次元方向に揺動駆動され、光反射面26に入射されたレーザ光が対象領域内でリサージュ走査された軌跡と、第1方向及び第2方向の揺動角度x及びyとの対応関係を示している。ここで、リサージュ走査軌跡上に位置するレーザ光の照射位置は、時刻tにおける揺動角度x及びyと、光反射面26から対象領域までの距離とに基づいて定まり、例えば、対象領域の水平及び垂直方向の位置座標(X,Y)で表すことができる。時刻tにおける揺動角度x及びyは、例えば、第1駆動信号と第2駆動信号との位相差はないものとし、負方向の最大振幅(後述のA又はB)から各時刻tを起算する場合、下記の(1)及び(2)式により表される。
x=A×sin(2πtf−π/2) ・・・(1)
y=B×sin(2πtf−π/2) ・・・(2)
但し、Aは第1方向の最大振幅(rad)、Bは第2方向の最大振幅(rad)、fは光走査部の第1方向の共振周波数、fは光走査部の第2方向の共振周波数、をそれぞれ示す。
FIG. 3 shows a locus in which the inner movable portion 25 is driven to swing in the two-dimensional direction by the scanning drive portion 3 and the laser light incident on the light reflecting surface 26 is Lissajous scanned in the target region, and the first direction and the first direction. The correspondence relationship between the swing angles x and y in two directions is shown. Here, the irradiation position of the laser beam located on the Lissajous scanning locus is determined based on the swing angles x and y at time t and the distance from the light reflecting surface 26 to the target area, for example, the horizontal direction of the target area. And the vertical position coordinates (X, Y). As for the swing angles x and y at time t, for example, it is assumed that there is no phase difference between the first drive signal and the second drive signal, and each time t is calculated from the maximum amplitude (A or B described later) in the negative direction. The case is represented by the following formulas (1) and (2).
x = A × sin (2πtf x −π / 2) (1)
y = B × sin (2πtf y −π / 2) (2)
However, A is the maximum amplitude in the first direction (rad), B is the maximum amplitude in the second direction (rad), f x the first direction of the resonance frequency of the optical scanning unit, f y the second direction of the light scanning unit The resonance frequency of each is shown.

図1に戻って、前記光源部4は、光走査部2の内側可動部25に形成された光反射面26に向かってパルス状のレーザ光を投光するものであり、光源41と、投光光学系42と、を含む。光源部4が投光するレーザ光の投光タイミングは後述する光源制御部6によって指令される。   Returning to FIG. 1, the light source unit 4 projects a pulsed laser beam toward the light reflecting surface 26 formed on the inner movable unit 25 of the optical scanning unit 2. An optical optical system 42. The light projection timing of the laser light projected by the light source unit 4 is commanded by the light source control unit 6 described later.

光源41は、例えばレーザダイオードであり、後述する光源制御部4からの駆動信号によって発光してパルス状のレーザ光を出射する。   The light source 41 is a laser diode, for example, and emits pulsed laser light by emitting light in accordance with a drive signal from the light source control unit 4 described later.

投光光学系42は、光源41が発したレーザ光を好ましい状態とするものであり、例えばコリメータレンズを含み、光源41が発したレーザ光を平行光に変換する。そして、光源部4から投光されたレーザ光は、光走査部2の光反射面26で反射されて対象領域内をリサージュ走査される。   The light projecting optical system 42 makes the laser light emitted from the light source 41 preferable, and includes, for example, a collimator lens, and converts the laser light emitted from the light source 41 into parallel light. Then, the laser light projected from the light source unit 4 is reflected by the light reflecting surface 26 of the light scanning unit 2 and is subjected to Lissajous scanning in the target region.

前記受光部5は、光源部4から投光され、光反射面26で反射走査されたレーザ光が対象領域内に存在する物体によって反射されたレーザ光(反射光)を受光して検知するものであり、例えばフォトセンサを用いることができる。なお、受光部5は、反射光を直接受光するものであってもよいし、光走査部2(光反射面26)を介して反射光を受光するものであってもよい。   The light receiving unit 5 receives and detects laser light (reflected light) reflected by an object existing in the target area, which is projected from the light source unit 4 and reflected and scanned by the light reflecting surface 26. For example, a photosensor can be used. The light receiving unit 5 may receive the reflected light directly, or may receive the reflected light via the optical scanning unit 2 (light reflecting surface 26).

前記光源制御部6は、対象領域内におけるレーザ光の各照射位置間の距離が予め定める所定値以上になるように設定された投光タイミングを光源部4に指令するものである。投光タイミングは、例えば、レーザ光の各照射位置間の距離がレーザ安全の基準を満たす所定距離以上離れるように、光源制御部6に予め初期設定されており、この光源制御部6に設定されている投光タイミングは、駆動中に変化する温度(例えば、光走査部の周辺温度)に応じて、後述する変更手段によって変更される。   The light source control unit 6 instructs the light source unit 4 to set a light projection timing so that the distance between the respective irradiation positions of the laser light in the target region is equal to or greater than a predetermined value. For example, the light projection timing is preset in the light source control unit 6 in advance so that the distance between each irradiation position of the laser light is more than a predetermined distance satisfying the laser safety standard, and is set in the light source control unit 6. The light projection timing is changed by a changing unit described later according to a temperature that changes during driving (for example, the ambient temperature of the optical scanning unit).

前記測距部7は、光源制御部6によるレーザ光の投光タイミングと受光部5による反射光の受光タイミングとの時間差に基づいて物体の距離を計測するものであり、光源制御部6によるレーザ光の投光タイミングと、受光部5による反射光の受光タイミングと、を入力し、両者の時間差(光飛行時間)に基づいて、レーザ光を反射した物体までの距離を計測する。測距部7による距離の計測は、対象領域内の各照射位置において、すなわち、光源部4からのレーザ光の投光毎に行なわれ、その計測結果が後述する画像生成部10に出力される。   The distance measuring unit 7 measures the distance of an object based on the time difference between the light projection timing of the laser light by the light source control unit 6 and the light reception timing of the reflected light by the light receiving unit 5. The light projection timing and the light reception timing of the reflected light by the light receiving unit 5 are input, and the distance to the object that reflected the laser light is measured based on the time difference (light flight time) between the two. The distance measurement by the distance measuring unit 7 is performed at each irradiation position in the target area, that is, for each projection of the laser light from the light source unit 4, and the measurement result is output to the image generation unit 10 described later. .

前記変更手段8は、走査駆動部3に設定されている第1及び第2方向の各駆動周波数と、光源制御部6に設定されている投光タイミングとを、温度に応じて変化する各共振周波数に合わせて変更するものである。すなわち、本実施形態において、変更手段8は、走査駆動部3に設定されている第1方向の駆動周波数を、外側可動部23が有する第1方向の共振周波数に合わせて変更すると共に、走査駆動部3に設定されている第2方向の駆動周波数を、内側可動部25が有する第2方向の共振周波数に合わせて変更し、同時に、光源制御部6に設定されているレーザ光の投光タイミングを、各共振周波数に合わせて変更する。本実施形態において、変更手段8は、例えば、駆動中に変化する外側可動部23及び内側可動部25等の周辺温度を図示しない温度計等により測定し、周辺温度の測定結果に応じて、第1及び第2方向の各駆動周波数と、投光タイミングとを変更する。   The changing means 8 changes each drive frequency in the first and second directions set in the scanning drive unit 3 and the light projection timing set in the light source control unit 6 according to the temperature. It changes according to the frequency. That is, in the present embodiment, the changing unit 8 changes the driving frequency in the first direction set in the scanning driving unit 3 in accordance with the resonance frequency in the first direction that the outer movable unit 23 has, and scan driving. The driving frequency in the second direction set in the unit 3 is changed in accordance with the resonance frequency in the second direction that the inner movable unit 25 has, and at the same time, the laser beam projection timing set in the light source control unit 6 Is changed in accordance with each resonance frequency. In the present embodiment, the changing means 8 measures, for example, the ambient temperature of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25 that change during driving with a thermometer (not shown) and the like according to the measurement result of the ambient temperature. The drive frequencies in the first and second directions and the light projection timing are changed.

本実施形態において、光測距装置1は、各共振周波数及び投光タイミングを関連付けたタイミングテーブル9を温度毎に有しており、各タイミングテーブル9は、例えば、図示しないメモリ等にデータとして予め保存されている。タイミングテーブル9は、例えば、温度Tが、T≦−5℃の時用(低温用)、−5℃<T<55℃の時用(標準温度用)、55℃≦Tの時用(高温用)に設けられている。各タイミングテーブル9は、各タイミングテーブル9の温度範囲を代表する温度(例えば、−5℃、25℃、55℃)における外側可動部23及び内側可動部25の各共振周波数と、この各共振周波数に対応した投光タイミングのデータを有する。この各共振周波数に対応した投光タイミングのデータは、例えば、各共振周波数と、前述した(1)及び(2)式と、光反射面26から対象領域までの距離とに基づいて定まるリサージュ走査軌跡上に位置する各時刻tにおけるレーザ光の各照射位置間の距離が予め定める所定値以上になるように予め求められたものである。このように、タイミングテーブル9は、各共振周波数及び投光タイミングを関連付けて、温度毎(例えば、温度範囲毎)に設けられている。なお、タイミングテーブル9は、例えば、温度Tが−5℃<T<55℃の時用のものが初期設定されている。   In the present embodiment, the optical distance measuring device 1 has a timing table 9 in which each resonance frequency and projection timing are associated with each temperature, and each timing table 9 is previously stored as data in a memory or the like (not shown). Saved. The timing table 9 is used, for example, when the temperature T is T ≦ −5 ° C. (for low temperature), when −5 ° C. <T <55 ° C. (for standard temperature), or when 55 ° C ≦ T (high temperature). For use). Each timing table 9 includes each resonance frequency of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25 at temperatures representative of the temperature range of each timing table 9 (for example, −5 ° C., 25 ° C., and 55 ° C.), and each resonance frequency. Projection timing data corresponding to the. The projection timing data corresponding to each resonance frequency is, for example, Lissajous scanning determined based on each resonance frequency, the above-described equations (1) and (2), and the distance from the light reflecting surface 26 to the target region. It is obtained in advance so that the distance between each irradiation position of the laser beam at each time t located on the trajectory is not less than a predetermined value. As described above, the timing table 9 is provided for each temperature (for example, for each temperature range) in association with each resonance frequency and light projection timing. The timing table 9 is initially set, for example, when the temperature T is −5 ° C. <T <55 ° C.

本実施形態において、変更手段8は、温度に応じてタイミングテーブル9を切替えて、各駆動周波数及び投光タイミングを変更するように構成されている。具体的には、変更手段8は、光走査部2の周辺温度が予め定める所定温度範囲を超えた場合に、各駆動周波数及び投光タイミングの変更動作を開始する。例えば、周辺温度が常温(25℃)の状態で測距動作を開始し、その後周辺温度が変化する環境において、変更手段8は、外側可動部23及び内側可動部25の周辺温度を温度計等によって測定し、測定温度が−5℃<T<55℃の温度範囲を超えた場合に、初期設定されているタイミングテーブル9(周辺温度Tが−5℃<T<55℃の時用のテーブル)を、その測定温度が属するタイミングテーブル9(高温用若しくは低温用のテーブル)に切替える。   In the present embodiment, the changing unit 8 is configured to change the driving frequency and the light projection timing by switching the timing table 9 according to the temperature. Specifically, the changing unit 8 starts an operation of changing each drive frequency and light projection timing when the ambient temperature of the optical scanning unit 2 exceeds a predetermined temperature range set in advance. For example, in an environment where the distance measurement operation is started in a state where the ambient temperature is normal temperature (25 ° C.) and the ambient temperature changes thereafter, the changing unit 8 changes the ambient temperature of the outer movable unit 23 and the inner movable unit 25 to a thermometer or the like When the measured temperature exceeds the temperature range of −5 ° C. <T <55 ° C., the timing table 9 (the table for the time when the ambient temperature T is −5 ° C. <T <55 ° C. is initially set. ) Is switched to the timing table 9 (table for high temperature or low temperature) to which the measured temperature belongs.

前記画像生成部10は、測距部7によって計測された距離に基づいて対象領域についての距離画像を生成する。距離画像は、例えば、各照射位置において計測された距離毎に色が異なる画像、すなわち、対象領域内の存在する物体についてはその奥行き距離が反映された三次元的な画像となるように生成される。そして、画像生成部10で生成された距離画像は表示部11に出力される。表示部11は、ディスプレイを備え、画像生成部10から出力された距離画像を表示する。この距離画像によって対象領域内に存在する物体を認識できることはもちろん、物体の位置、物体までの距離、物体の姿勢の変化なども検出することが可能となる。   The image generation unit 10 generates a distance image for the target region based on the distance measured by the distance measurement unit 7. The distance image is generated so that, for example, an image having a different color for each distance measured at each irradiation position, that is, a three-dimensional image in which the depth distance of an object existing in the target region is reflected. The Then, the distance image generated by the image generation unit 10 is output to the display unit 11. The display unit 11 includes a display and displays the distance image output from the image generation unit 10. It is possible to recognize not only the object existing in the target area from the distance image but also the change in the position of the object, the distance to the object, the posture of the object, and the like.

次に、以上のような構成を有する光測距装置1の動作について、図2,4に基づいて説明する。なお、測距動作開始時の光走査部2の周辺温度は常温(25℃)であり、その後周辺温度Tが所定の温度範囲(−5℃<T<55℃)を超える場合について説明する。   Next, the operation of the optical distance measuring device 1 having the above configuration will be described with reference to FIGS. The case where the ambient temperature of the optical scanning unit 2 at the start of the distance measuring operation is normal temperature (25 ° C.) and the ambient temperature T exceeds the predetermined temperature range (−5 ° C. <T <55 ° C.) will be described.

まず、測距動作について説明する。走査駆動部3の駆動回路3aは、周辺温度が25℃の時用にそれぞれ初期設定された各駆動周波数で第1及び第2駆動信号を、第1及び第2駆動コイル27,28にそれぞれ供給することにより、内側可動部25を二次元方向に揺動させる。同時に、光源制御部6は、周辺温度が25℃においてレーザ光の各照射位置間の距離がレーザ安全の基準を満たす所定距離以上離れるように初期設定された投光タイミングを光源部4に指令する。光源部4は、2次元方向に揺動する内側可動部25の光反射面26に、光制御部6により指令された投光タイミングでパルス状のレーザ光を投光する。そして、光反射面26で反射走査されたレーザ光は、対象領域内でリサージュ走査され、対象領域内に存在する物体によって反射され、受光部5で受光される。ここで、測距部7はレーザ光の投光タイミングと受光タイミングとの時間差に基づいて物体の距離を照射位置毎に計測する。その計測結果が、画像生成部10に出力される。画像生成部10は、測距部7からの計測結果に基づき距離画像を生成する。そして、生成された距離画像が表示部11に表示される。以上のような動作により測距を行うが、測距開始(STEP1)後、変更手段8は、例えば、外側可動部23及び内側可動部25の周辺温度Tを温度計等によって測定(STEP2)する。ここで、測定温度が−5℃<T<55℃の温度範囲内である場合、測距部7は、測距動作をそのまま続ける。そして、測定温度が、−5℃<T<55℃の温度範囲を超えた場合(STEP3)、変更手段8は、タイミングテーブル9をその測定温度が属する温度範囲のタイミングテーブル9(高温用又は低温用)に切替え(STEP4)て、走査駆動部3に設定されている第1及び第2方向の駆動周波数と、光源制御部6に設定されている投光タイミングとを変更(STEP5)する。そして、STEP1に戻り、変更された各駆動周波数と投光タイミングで測距動作を再開する。その後は、例えば、測定温度が低温又は高温の温度範囲を超えた場合(STEP3)、すなわち、−5℃<T<55℃の温度範囲になった場合、変更手段8は、−5℃<T<55℃の時用のタイミングテーブル9に切替え(STEP4)等を行い、測距動作を継続する。   First, the distance measuring operation will be described. The drive circuit 3a of the scanning drive unit 3 supplies first and second drive signals to the first and second drive coils 27 and 28, respectively, at respective drive frequencies that are initially set when the ambient temperature is 25 ° C. By doing so, the inner movable part 25 is swung in a two-dimensional direction. At the same time, the light source control unit 6 instructs the light source unit 4 to perform light projection timing that is initially set so that the distance between the laser light irradiation positions is at least a predetermined distance that satisfies the laser safety standard at an ambient temperature of 25 ° C. . The light source unit 4 projects a pulsed laser beam onto the light reflecting surface 26 of the inner movable unit 25 that swings in a two-dimensional direction at the projection timing instructed by the light control unit 6. The laser light reflected and scanned by the light reflecting surface 26 is Lissajous scanned in the target region, reflected by an object existing in the target region, and received by the light receiving unit 5. Here, the distance measuring unit 7 measures the distance of the object for each irradiation position based on the time difference between the light projecting timing and the light receiving timing of the laser beam. The measurement result is output to the image generation unit 10. The image generation unit 10 generates a distance image based on the measurement result from the distance measurement unit 7. Then, the generated distance image is displayed on the display unit 11. The distance is measured by the operation as described above. After the distance measurement is started (STEP 1), the changing unit 8 measures, for example, the ambient temperature T of the outer movable part 23 and the inner movable part 25 with a thermometer (STEP 2). . Here, when the measured temperature is within the temperature range of −5 ° C. <T <55 ° C., the distance measuring unit 7 continues the distance measuring operation as it is. When the measured temperature exceeds the temperature range of −5 ° C. <T <55 ° C. (STEP 3), the changing means 8 changes the timing table 9 to the timing table 9 (for high temperature or low temperature to which the measured temperature belongs). (STEP 4) to change the driving frequencies in the first and second directions set in the scanning drive unit 3 and the light projection timing set in the light source control unit 6 (STEP 5). Then, returning to STEP 1, the distance measuring operation is resumed at each changed drive frequency and light projection timing. Thereafter, for example, when the measurement temperature exceeds a low temperature or high temperature range (STEP 3), that is, when the temperature range is −5 ° C. <T <55 ° C., the changing means 8 has −5 ° C. <T <Switch to timing table 9 for use at <55 ° C. (STEP 4) and continue the distance measuring operation.

このように、本実施形態による光測距装置1においては、走査駆動部3に設定されている各駆動周波数と、光源制御部6に設定されている投光タイミングとを、温度に応じて変化する各共振周波数に合わせて変更する変更手段8を備えると共に、各共振周波数及び投光タイミングを関連付けたタイミングテーブル9を温度毎に備える。変更手段8は、例えば、光走査部2の周辺温度に応じてタイミングテーブル9を切替えて、各駆動周波数と投光タイミングを変更する。これにより、例えば、光走査部2の周辺温度の極端な変化により、光走査部の駆動特性が大きく変化する状態においても、対象領域内におけるレーザ光の各照射位置間の距離を予め定める所定値以上にすることが可能となり、レーザ安全の基準を満たして駆動可能な光測距装置1を提供することができる。   As described above, in the optical distance measuring device 1 according to the present embodiment, the drive frequencies set in the scanning drive unit 3 and the light projection timing set in the light source control unit 6 change according to the temperature. A change means 8 for changing according to each resonance frequency is provided, and a timing table 9 that associates each resonance frequency with the light projection timing is provided for each temperature. For example, the changing unit 8 switches the timing table 9 according to the ambient temperature of the optical scanning unit 2 to change each driving frequency and light projection timing. Thereby, for example, even in a state where the driving characteristics of the optical scanning unit greatly change due to an extreme change in the ambient temperature of the optical scanning unit 2, a predetermined value that predetermines the distance between each irradiation position of the laser light in the target region Thus, the optical distance measuring device 1 that can be driven while satisfying the laser safety standards can be provided.

なお、上記説明において、タイミングテーブル9は、データ容量を少なくするために、低温用、−5℃<T<55℃の時用、高温用で設ける場合で説明したが、タイミングテーブル9は、このように3つに区分された温度範囲毎に設ける構成に限らず、例えば、5℃刻みに区分された温度範囲毎に多数設けてもよく、また、前述の−5℃<T<55℃の時用のタイミングテーブル9を1つ設け、その高温側及び低温側においては、例えば、5℃刻みに区分された温度範囲毎に多数設けてもよい。このように、タイミングテーブル9を細かく区分した温度範囲毎に設けることにより、各駆動周波数と投光タイミングをより最適に変更することができる。上記において、タイミングテーブル9は、温度範囲毎に設けるものとして説明したが、温度範囲毎ではなく、温度測定器の測定精度にあわせた温度毎に設けてもよく、この場合、さらに精度を高めて各駆動周波数と投光タイミングをより最適に変更することができる。また、変更手段8は、光走査部2等の周辺温度を測定し、周辺温度に応じて、第1及び第2方向の各駆動周波数と、投光タイミングとを変更するものとしたが、光走査部2等の周辺温度に限らず、例えば、光走査部2自体の温度を測定し、光走査部2自体の温度に応じて、第1及び第2方向の各駆動周波数と、投光タイミングとを変更してもよい。   In the above description, in order to reduce the data capacity, the timing table 9 has been described for the case of low temperature, the case of −5 ° C. <T <55 ° C., and the case of high temperature. Thus, the configuration is not limited to each of the temperature ranges divided into three, and for example, a large number may be provided for each temperature range divided in increments of 5 ° C., and the above-described −5 ° C. <T <55 ° C. One timing table 9 for time may be provided, and on the high temperature side and the low temperature side, a large number may be provided for each temperature range divided in increments of 5 ° C., for example. As described above, by providing the timing table 9 for each temperature range finely divided, each drive frequency and light projection timing can be changed more optimally. In the above description, the timing table 9 has been described as being provided for each temperature range. However, the timing table 9 may be provided for each temperature according to the measurement accuracy of the temperature measuring device, not for each temperature range. Each drive frequency and light projection timing can be changed more optimally. The changing unit 8 measures the ambient temperature of the optical scanning unit 2 and the like, and changes each drive frequency in the first and second directions and the light projection timing according to the ambient temperature. Not only the ambient temperature of the scanning unit 2 and the like, but, for example, the temperature of the optical scanning unit 2 itself is measured, and each driving frequency in the first and second directions and the light projection timing are measured according to the temperature of the optical scanning unit 2 itself. And may be changed.

次に、本発明の第2実施形態による光測距装置について説明する。
図5は、本発明の第2実施形態による光測距装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図1の第1実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
Next, an optical distance measuring device according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the optical distance measuring device according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same as 1st Embodiment of FIG. 1, description is abbreviate | omitted, and only a different part is demonstrated.

本実施形態において、変更手段8は、外側可動部23及び内側可動部25が有する各共振周波数を取得し、取得した各共振周波数に合わせて、第1及び第2方向の各駆動周波数を変更し、取得した各共振周波数に基づいて、光源部4が投光するパルス状のレーザ光の投光タイミングを変更するように構成されている。具体的には、変更手段8は、取得した各共振周波数に基づいて、投光タイミングのデータを生成し、生成したデータにより、投光タイミングを変更すると同時に、各駆動周波数を取得した各共振周波数と一致するように変更する。このように、変更手段8に、投光タイミングのデータを生成する機能を持たせることにより、温度に応じた投光タイミングのデータを予め備えなくても、レーザ光の投光タイミングを温度に応じて、変更することができる。   In the present embodiment, the changing unit 8 acquires the resonance frequencies of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25, and changes the drive frequencies in the first and second directions according to the acquired resonance frequencies. The projection timing of the pulsed laser beam projected by the light source unit 4 is changed based on each acquired resonance frequency. Specifically, the changing unit 8 generates projection timing data based on each acquired resonance frequency, and changes the projection timing based on the generated data, and at the same time acquires each drive frequency. To match. In this way, by providing the changing means 8 with the function of generating the projection timing data, the projection timing of the laser beam can be set according to the temperature without having the projection timing data corresponding to the temperature in advance. Can be changed.

また、本実施形態において、光測距装置1は、温度と各共振周波数とを関連付けたデータAを有するデータA収納部12を備えている。このデータA収納部12には、例えば、5℃刻みに区分された温度範囲を代表する各温度データと、その各温度において外側可動部23及び内側可動部が有する第1及び第2方向の各共振周波数のデータが保存されている。なお、温度範囲は、5℃刻みに区分する場合に限らず、さらに細かく区分してもよい。温度範囲をより細かく区分することにより、より正確な各共振周波数を取得することができるため、各駆動周波数と投光タイミングをより最適に変更することができる。   In the present embodiment, the optical distance measuring device 1 includes a data A storage unit 12 having data A in which the temperature is associated with each resonance frequency. The data A storage unit 12 includes, for example, each temperature data representing a temperature range divided in increments of 5 ° C., and each of the first and second directions of the outer movable unit 23 and the inner movable unit at each temperature. Resonance frequency data is stored. The temperature range is not limited to 5 ° C., but may be further finely divided. By dividing the temperature range more finely, more accurate resonance frequencies can be obtained, so that each drive frequency and light projection timing can be changed more optimally.

そして、本実施形態において、変更手段8は、データA収納部12のデータAと温度とに基づいて、各共振周波数を取得するように構成されている。例えば、光走査部2の周辺温度が常温(25℃)の状態で測距動作を開始し、その後周辺温度が変化する環境において、変更手段8は、外側可動部23及び内側可動部の周辺温度を温度計等によって測定し、測定温度が予め定める所定温度範囲を超えた場合に、測定温度が属する温度範囲を代表する温度と関連付けられた各共振周波数をデータA収納部12から取得する。同時に、変更手段8は、取得した各共振周波数に基づいて、投光タイミングのデータを生成する。例えば、変更手段8に備えるマイコン(図示省略)等によって、取得した各共振周波数と、前述した(1)及び(2)式と、光反射面26から対象領域までの距離とに基づいて定まるリサージュ走査軌跡上に位置する各時刻tにおけるレーザ光の各照射位置間の距離が予め定める所定値以上になるように生成する。このようにして、変更手段8は、例えば、周辺温度が予め定める所定温度範囲を超えた場合に、周辺温度に応じた各共振周波数を取得し、取得した各共振周波数に合わせて、第1及び第2方向の各駆動周波数を変更すると共に、取得した各共振周波数に基づいて、投光タイミングを生成し、生成したデータにより、投光タイミングを変更する。   And in this embodiment, the change means 8 is comprised so that each resonance frequency may be acquired based on the data A and temperature of the data A storage part 12. FIG. For example, in an environment in which the distance measurement operation is started in a state where the ambient temperature of the optical scanning unit 2 is normal temperature (25 ° C.) and the ambient temperature changes thereafter, the changing unit 8 includes the ambient temperature of the outer movable unit 23 and the inner movable unit. Is measured by a thermometer or the like, and when the measured temperature exceeds a predetermined temperature range, each resonance frequency associated with the temperature representative of the temperature range to which the measured temperature belongs is acquired from the data A storage unit 12. At the same time, the changing unit 8 generates light projection timing data based on the acquired resonance frequencies. For example, a Lissajous determined by a microcomputer (not shown) provided in the changing unit 8 based on each resonance frequency acquired, the above-described equations (1) and (2), and the distance from the light reflecting surface 26 to the target region. It generates so that the distance between each irradiation position of the laser beam at each time t located on the scanning trajectory is not less than a predetermined value. In this way, for example, when the ambient temperature exceeds a predetermined temperature range determined in advance, the changing unit 8 acquires each resonance frequency according to the ambient temperature, and first and While changing each drive frequency of a 2nd direction, a light projection timing is produced | generated based on each acquired resonance frequency, and a light projection timing is changed with the produced | generated data.

次に、以上のような構成を有する光測距装置1の動作について、図5,6に基づいて説明する。なお、測距動作開始時の光走査部2の周辺温度は常温(25℃)であり、その後周辺温度Tが所定の温度範囲(例えば、22.5℃<T<27.5℃)を超える場合について説明する。なお、第1実施形態の動作と同じ部分については説明を簡略化する。なお、各駆動周波数及び投光タイミングは、周辺温度が25℃の時用のデータが初期設定されているものとする。   Next, the operation of the optical distance measuring device 1 having the above configuration will be described with reference to FIGS. The ambient temperature of the optical scanning unit 2 at the start of the distance measuring operation is normal temperature (25 ° C.), and then the ambient temperature T exceeds a predetermined temperature range (for example, 22.5 ° C. <T <27.5 ° C.). The case will be described. In addition, description is simplified about the same part as operation | movement of 1st Embodiment. In addition, as for each drive frequency and light projection timing, the data for the time when ambient temperature is 25 degreeC shall be initialized.

第1実施形態と同じ様に、測距開始(STEP1)後、変更手段8は、例えば、外側可動部23及び内側可動部25の周辺温度を温度計等によって測定(STEP2)する。ここで、測定温度が22.5℃<T<27.5℃の温度範囲内である場合、測距部7は、測距動作をそのまま続ける。そして、測定温度が、22.5℃<T<27.5℃の温度範囲を超えた場合(STEP3)、例えば、27.5℃であった場合、変更手段8は、その測定温度が属する温度範囲を代表する温度データ(30℃)と関連付けられた各共振周波数をデータA収納部12から取得(STEP4a)し、取得した各共振周波数に基づいて投光タイミングを生成(STEP4b)する。そして、変更手段8は、取得した各駆動周波数に基づいて、第1及び第2方向の各駆動周波数を変更すると共に、生成したデータにより、投光タイミングを変更(STEP5)する。そして、STEP1に戻り、変更された各駆動周波数と投光タイミングで測距動作を再開する。その後は、測定温度が、例えば、使用している各駆動周波数と対応した温度(30℃)が属する温度範囲(例えば、27.5℃<T<32.5℃)を超えた場合(STEP3)、変更手段8は、上記STEP4a、4bの動作等を行い、測距動作を継続する。   As in the first embodiment, after the distance measurement is started (STEP 1), the changing unit 8 measures, for example, the ambient temperature of the outer movable part 23 and the inner movable part 25 using a thermometer (STEP 2). Here, when the measured temperature is within the temperature range of 22.5 ° C. <T <27.5 ° C., the distance measuring unit 7 continues the distance measuring operation as it is. When the measured temperature exceeds the temperature range of 22.5 ° C. <T <27.5 ° C. (STEP 3), for example, when the measured temperature is 27.5 ° C., the changing unit 8 determines the temperature to which the measured temperature belongs. Resonance frequencies associated with temperature data (30 ° C.) representing the range are acquired from the data A storage unit 12 (STEP 4a), and light projection timing is generated (STEP 4b) based on the acquired resonance frequencies. The changing unit 8 changes the driving frequencies in the first and second directions based on the acquired driving frequencies, and changes the light projection timing based on the generated data (STEP 5). Then, returning to STEP 1, the distance measuring operation is resumed at each changed drive frequency and light projection timing. Thereafter, when the measured temperature exceeds, for example, a temperature range (for example, 27.5 ° C. <T <32.5 ° C.) to which the temperature (30 ° C.) corresponding to each driving frequency being used belongs (STEP 3) The changing means 8 performs the operations of the above STEPs 4a and 4b and continues the distance measuring operation.

このように、本実施形態による光測距装置1においては、変更手段8は、温度に応じた各共振周波数を取得し、取得した各共振周波数に基づいて、第1及び第2方向の各駆動周波数及び投光タイミングの双方を変更することができる。また、本実施形態においては、変更手段8に投光タイミングのデータを生成する機能を持たせることができる。したがって、前述した各共振周波数及び投光タイミングを関連付けたタイミングテーブル9を設けた第1実施形態と比較すると、投光タイミングのデータを備える必要がない分、データ容量を少なくすることができる。   As described above, in the optical distance measuring device 1 according to the present embodiment, the changing unit 8 acquires each resonance frequency corresponding to the temperature, and each drive in the first and second directions based on each acquired resonance frequency. Both frequency and light projection timing can be changed. In the present embodiment, the changing unit 8 can be provided with a function of generating data of light projection timing. Therefore, as compared with the first embodiment provided with the timing table 9 in which each resonance frequency and the light projection timing are associated with each other, the data capacity can be reduced because it is not necessary to provide the light projection timing data.

なお、以上の説明において、変更手段8は、光走査部2等の周辺温度を測定し、周辺温度に応じて、第1及び第2方向の各駆動周波数を変更するものとしたが、光走査部2等の周辺温度に限らず、例えば、光走査部2自体の温度を測定し、光走査部2自体の温度に応じて、第1及び第2方向の各駆動周波数を変更してもよい。   In the above description, the changing unit 8 measures the ambient temperature of the optical scanning unit 2 and changes the driving frequencies in the first and second directions according to the ambient temperature. For example, the temperature of the optical scanning unit 2 itself may be measured and the driving frequencies in the first and second directions may be changed according to the temperature of the optical scanning unit 2 itself. .

図7は、第2実施形態による光測距装置1の変形例の要部を示す部分ブロック図である。図7に示すように、第1変形例では、データA収納部12に加えて、各共振周波数と投光タイミングとを関連付けたデータBを有するデータB収納部13を備えて構成する。   FIG. 7 is a partial block diagram illustrating a main part of a modification of the optical distance measuring device 1 according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, in the first modification, in addition to the data A storage unit 12, a data B storage unit 13 having data B in which each resonance frequency is associated with the light projection timing is provided.

前記データB収納部13には、例えば、データA収納部12に保存されている第1及び第2方向の各共振周波数と同じ各共振周波数と、この各共振周波数に対応した投光タイミングのデータが保存されている。この各共振周波数に対応した投光タイミングのデータは、例えば、各共振周波数と、前述した(1)及び(2)式と、光反射面26から対象領域までの距離とに基づいて定まるリサージュ走査軌跡上に位置する各時刻tにおけるレーザ光の各照射位置間の距離が予め定める所定値以上になるように予め求められたものである。   In the data B storage unit 13, for example, the same resonance frequencies as the resonance frequencies in the first and second directions stored in the data A storage unit 12, and light projection timing data corresponding to the resonance frequencies. Is saved. The projection timing data corresponding to each resonance frequency is, for example, Lissajous scanning determined based on each resonance frequency, the above-described equations (1) and (2), and the distance from the light reflecting surface 26 to the target region. It is obtained in advance so that the distance between each irradiation position of the laser beam at each time t located on the trajectory is not less than a predetermined value.

また、本変形例においては、変更手段8は、取得した各共振周波数に関連付けられたデータB収納部13内のデータBを抽出し、抽出したデータにより、投光タイミングを変更するように構成されている。   Moreover, in this modification, the change means 8 is comprised so that the data B in the data B storage part 13 linked | related with each acquired resonance frequency may be extracted, and a light projection timing may be changed with the extracted data. ing.

本変形例の場合、図6に示す動作フローのSTEP4bにおいて、変更手段8は、データB収納部13内のデータBを抽出し、抽出したデータにより、投光タイミングを変更(STEP5)し、それ以外の動作については、図6において説明した動作と同じである。このように、本変形例においては、投光タイミングのデータを生成するためにマイコン等を設けることなく投光タイミングを変更することができる。   In the case of this modification, in STEP 4b of the operation flow shown in FIG. 6, the changing means 8 extracts the data B in the data B storage unit 13, changes the light projection timing based on the extracted data (STEP 5), Other operations are the same as those described in FIG. As described above, in the present modification, the light projection timing can be changed without providing a microcomputer or the like in order to generate the light projection timing data.

次に、本発明の第3実施形態による光測距装置について説明する。
図8は、本発明の第3実施形態による光測距装置の概略構成の要部を示す部分ブロック図である。なお、図5の第2実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
Next, an optical distance measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a partial block diagram showing the main part of the schematic configuration of the optical distance measuring device according to the third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same as 2nd Embodiment of FIG. 5, description is abbreviate | omitted, and only a different part is demonstrated.

本実施形態において、光測距装置1は、温度と投光タイミングとを関連付けたデータCを有するデータC収納部14を備えている。データC収納部14には、例えば、データA収納部12に保存されている5℃刻みに区分された温度範囲を代表する温度と同じ温度データと、この各温度に対応した投光タイミングのデータが保存されている。この各温度に対応した投光タイミングのデータは、各温度においてレーザ光の各照射位置間の距離が予め定める所定値以上になるように予め求められたものである。   In the present embodiment, the optical distance measuring device 1 includes a data C storage unit 14 having data C that associates temperature with light projection timing. In the data C storage unit 14, for example, the same temperature data as the temperature representative of the temperature range divided in 5 ° C. stored in the data A storage unit 12, and light projection timing data corresponding to each temperature Is saved. The light projection timing data corresponding to each temperature is obtained in advance so that the distance between the laser light irradiation positions at each temperature is equal to or greater than a predetermined value.

また、本実施形態において、変更手段8は、各共振周波数を取得し、取得した各共振周波数に合わせて、第1及び第2駆動信号の各駆動周波数を変更し、データC収納部14のデータCと温度とに基づいて、投光タイミングを変更するように構成されている。変更手段8は、例えば、第2実施形態と同様に、光走査部2の周辺温度を測定し、測定温度が予め定める所定温度範囲を超えた場合に、測定温度が属する温度範囲を代表する温度データと関連付けられた各共振周波数をデータA収納部12から取得する。そして、本実施形態において、変更手段8は、測定温度が属する温度範囲を代表する温度データと関連付けられた投光タイミングのデータをデータC収納部14から取得し、各駆動周波数及び投光タイミングを変更する。   In the present embodiment, the changing unit 8 acquires each resonance frequency, changes each driving frequency of the first and second driving signals in accordance with the acquired resonance frequency, and stores data in the data C storage unit 14. Based on C and the temperature, the light projection timing is changed. For example, the changing unit 8 measures the ambient temperature of the optical scanning unit 2 as in the second embodiment, and when the measured temperature exceeds a predetermined temperature range, a temperature representative of the temperature range to which the measured temperature belongs. Each resonance frequency associated with the data is acquired from the data A storage unit 12. And in this embodiment, the change means 8 acquires the data of the light projection timing linked | related with the temperature data representing the temperature range to which measured temperature belongs from the data C storage part 14, and each drive frequency and light projection timing are obtained. change.

また、本実施形態の場合、図6に示す動作フローのSTEP4b、STEP5において、変更手段8は、データC収納部14のデータCと周辺温度とに基づいて、投光タイミングを変更し、それ以外の動作については、図6において説明した動作と同じである。このように、本実施形態においては、第2実施形態の変形例と同様に、投光タイミングのデータを生成するためにマイコン等を設けることなく投光タイミングを変更することができる。   In the case of this embodiment, in STEP 4b and STEP 5 of the operation flow shown in FIG. 6, the changing means 8 changes the light projection timing based on the data C in the data C storage unit 14 and the ambient temperature, and otherwise. This operation is the same as the operation described in FIG. As described above, in the present embodiment, similarly to the modification of the second embodiment, the light projection timing can be changed without providing a microcomputer or the like in order to generate light projection timing data.

なお、上記第2及び第3実施形態において、光測距装置1は、データA収納部12を備え、データA収納部12と、例えば、光走査部2の周辺温度の測定結果に基づいて、周辺温度に応じて変化する第1及び第2方向の各共振周波数を取得する構成としたが、各共振周波数の取得は、データA収納部12と周辺温度の測定結果に基づいて行う場合に限らず、外側可動部23及び内側可動部25の第1及び第2方向の各共振周波数を測定する共振周波数測定手段(図示省略)を備えて、各共振周波数を取得するように構成してもよい。   In the second and third embodiments, the optical distance measuring device 1 includes the data A storage unit 12, and, for example, based on the measurement result of the ambient temperature of the data A storage unit 12 and the optical scanning unit 2. The resonance frequencies in the first and second directions that change according to the ambient temperature are acquired. However, the acquisition of each resonance frequency is limited to the case where the resonance frequency is acquired based on the data A storage unit 12 and the measurement result of the ambient temperature. Alternatively, it may be configured to include resonance frequency measuring means (not shown) for measuring the resonance frequencies in the first and second directions of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25 to acquire each resonance frequency. .

共振周波数測定手段は、例えば、第1及び2駆動コイル27,28と平行に設けられる第3及び第4コイル(図示省略)と、第3及び第4コイルに流れる電流を計測する計測器(図示省略)とを備え、第1及び第2駆動コイル27,28に、パルス電流を1回供給する様に走査駆動部3に指令する。そして、共振周波数測定手段は、パルス電流の供給により外側可動部23及び内側可動部25が自然振動している時に第3及び第4コイルに生じる逆起電力を計測器により計測し、その計測波形より自然振動の周波数を求めることにより、第1及び第2方向の各共振周波数を取得可能に構成するとよい。   The resonance frequency measuring means includes, for example, a third and fourth coil (not shown) provided in parallel with the first and second drive coils 27 and 28, and a measuring instrument (not shown) that measures a current flowing through the third and fourth coils. And the scanning drive unit 3 is instructed to supply the pulse current to the first and second drive coils 27 and 28 once. The resonance frequency measuring means measures the counter electromotive force generated in the third and fourth coils when the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25 are naturally oscillated by supplying a pulse current, and the measurement waveform It is preferable that the resonance frequencies in the first and second directions can be acquired by obtaining the natural vibration frequency.

また、このように、第2及び第3実施形態に共振周波数測定手段を適用した場合、図6に示す動作フローのSTEP3において、周辺温度が所定温度範囲を超えた場合、測距動作を停止し、STEP4aにおいて、変更手段8は、共振周波数測定手段により各共振周波数を取得し、それ以外の動作については、前述した動作と同じである。このように、本構成例においては、可動部23,25の各共振周波数を直接測定することができるため、精度のよい共振周波数を取得することができる。   As described above, when the resonance frequency measuring means is applied to the second and third embodiments, the distance measuring operation is stopped when the ambient temperature exceeds the predetermined temperature range in STEP 3 of the operation flow shown in FIG. In STEP 4a, the changing unit 8 obtains each resonance frequency by the resonance frequency measuring unit, and the other operations are the same as those described above. As described above, in this configuration example, each resonance frequency of the movable parts 23 and 25 can be directly measured, so that a precise resonance frequency can be acquired.

ところで、上記全ての実施形態による光測距装置1では、温度が予め定める所定温度範囲を超えた場合に、変更手段8による変更動作を開始しているが、他の条件で変更動作を開始するようにしてもよい。以下にいくつか例を挙げて説明する。   By the way, in the optical distance measuring device 1 according to all the above embodiments, when the temperature exceeds a predetermined temperature range determined in advance, the changing operation by the changing unit 8 is started, but the changing operation is started under other conditions. You may do it. Some examples will be described below.

図1に点線で示したように、外側可動部23及び内側可動部25の揺動振幅を測定する振幅測定手段15を備え、振幅測定手段15の測定結果が予め定める所定振幅以下になった場合に、変更手段8による変更動作を開始する構成でもよい。この場合は、図4及び6の測距開始(STEP1)後、振幅測定手段15は外側可動部23及び内側可動部25の揺動振幅を測定し、STEP3において、測定結果が予め定める所定振幅以下になった場合、以降の変更動作を開始する。   As shown by a dotted line in FIG. 1, when the amplitude measuring means 15 for measuring the swinging amplitude of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25 is provided, and the measurement result of the amplitude measuring means 15 is less than a predetermined amplitude determined in advance. Alternatively, the changing operation by the changing means 8 may be started. In this case, after the distance measurement start (STEP 1) in FIGS. 4 and 6, the amplitude measuring means 15 measures the swinging amplitude of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25, and in STEP 3, the measurement result is equal to or smaller than a predetermined amplitude. When it becomes, the subsequent change operation is started.

また、周辺温度が予め定める所定温度範囲を超えた場合、又は、外側可動部23及び内側可動部25の揺動振幅が予め定める所定振幅以下になった場合に、変更手段8が変更動作を開始するように構成すると、周辺温度が変化しても変更動作が開始されるまでの間は、設定されている第1及び第2方向の各駆動周波数と、第1及び第2方向の各共振周波数との間にはずれが生じることがある。したがって、可動部23,25の揺動振幅は測距中に小さくなる可能性がある。そこで、変更手段8が変更動作を開始するまでは、従来より知られているPWM(Pulse Width Modulation)方式による駆動制御により、外側可動部23及び内側可動部25の揺動振幅を一定に制御し、所定の条件(後述のSTEP3a)になった場合に、変更手段8の変更動作を開始する構成でもよい。このようにすると、変更手段8の変更動作開始前(測距中)に、揺動振幅が小さくなることはない。以下に具体例として、第1実施形態による光測距装置1に適用した場合を説明する。   In addition, when the ambient temperature exceeds a predetermined temperature range, or when the swinging amplitude of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25 is equal to or lower than a predetermined amplitude, the changing unit 8 starts the changing operation. With this configuration, the set drive frequencies in the first and second directions and the resonance frequencies in the first and second directions are set until the change operation is started even if the ambient temperature changes. There may be a gap between the two. Therefore, the swinging amplitude of the movable parts 23 and 25 may be reduced during distance measurement. Therefore, until the changing means 8 starts the changing operation, the swing amplitudes of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25 are controlled to be constant by drive control by a conventionally known PWM (Pulse Width Modulation) method. The change operation of the changing means 8 may be started when a predetermined condition (STEP 3a described later) is met. In this way, the swing amplitude does not decrease before the change operation of the change means 8 is started (during distance measurement). As a specific example, a case where the present invention is applied to the optical distance measuring device 1 according to the first embodiment will be described below.

図9は、第1実施形態による光測距装置1の別の構成例を示すブロック図である。図9に示すように、本構成例では、外側可動部23及び内側可動部25の揺動振幅を測定する振幅測定手段15を備え、走査駆動部3は、駆動回路3aからパルス電流を第1及び第2駆動信号としてそれぞれ供給し、振幅測定手段15の測定結果に応じて、パルス電流のデューティー比、すなわち、走査駆動部3に設定されている第1及び第2駆動信号の各駆動周波数に基づいて定まる一周期の中でパルス電流を供給する時間(パルス幅)が一周期内で占める割合、を変更することにより揺動振幅を一定に制御するパルス幅変更部3bを備えて構成している。   FIG. 9 is a block diagram showing another configuration example of the optical distance measuring device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 9, in this configuration example, amplitude measuring means 15 for measuring the swing amplitude of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25 is provided, and the scanning drive section 3 receives the pulse current from the drive circuit 3a as the first. And the second drive signal, respectively, and according to the measurement result of the amplitude measuring means 15, the duty ratio of the pulse current, that is, the respective drive frequencies of the first and second drive signals set in the scanning drive unit 3. A pulse width changing unit 3b that controls the oscillation amplitude to be constant by changing the ratio of the time (pulse width) for supplying the pulse current in one cycle determined based on the period, Yes.

本構成例において、駆動回路3aは、設定されている第1及び第2駆動信号の各駆動周波数に基づいて定まる周期で、パルス電流を第1及び第2駆動コイル27,28にそれぞれ供給するように構成される。また、変更手段8は、パルス電流のデューティー比が所定比率を超えた場合に、変更動作を開始するように構成されている。   In this configuration example, the drive circuit 3a supplies a pulse current to the first and second drive coils 27 and 28 at a period determined based on the set drive frequencies of the first and second drive signals. Configured. The changing means 8 is configured to start the changing operation when the duty ratio of the pulse current exceeds a predetermined ratio.

次に、以上のような構成を有する光測距装置1の動作について、図9,10に基づいて説明する。なお、前述した第1実施形態の動作と同じ部分については説明を簡略化する。   Next, the operation of the optical distance measuring device 1 having the above configuration will be described with reference to FIGS. In addition, description is simplified about the part same as operation | movement of 1st Embodiment mentioned above.

まず、測距動作について説明する。走査駆動部3の駆動回路3aは、初期設定された駆動周波数に基づいて定まる周期で、パルス電流を第1及び第2駆動信号としてそれぞれ第1及び第2駆動コイル27,28に供給することにより、内側可動部25を二次元方向に揺動させる。同時に、パルス幅変更部3bは、揺動振幅測定手段15の測定結果に応じて、パルス電流のデューティー比を変更して外側可動部23及び内側可動部25の揺動振幅を一定に制御する。そして、前述した第1実施形態と同じ様に、測距部7は、物体の距離を照射位置毎に計測し、表示部11が距離画像を表示する。以上のような動作により測距を行うが、測距開始(STEP1a)後、変更手段8は、例えば、外側可動部23及び内側可動部25の周辺温度を温度計等によって測定すると同時に、第1及び第2駆動コイル27,28に供給する電力量を、現在のデューティー比に基づいて求める(STEP2a)。ここで、求めた電力量が予め定める所定量以内の場合、測距部7は、測距動作をそのまま続ける。そして、デューティー比が所定比率を越えて、求めた電力量が所定量を超えた場合(STEP3a)、変更手段8は、第1実施形態と同じ様に、タイミングテーブル9を温度計から得られた測定温度が属する温度範囲のタイミングテーブル9に切替え(STEP4)て、各駆動周波数と投光タイミングとを変更(STEP5)する。   First, the distance measuring operation will be described. The drive circuit 3a of the scan drive unit 3 supplies a pulse current to the first and second drive coils 27 and 28 as first and second drive signals, respectively, at a period determined based on the initially set drive frequency. The inner movable part 25 is swung in a two-dimensional direction. At the same time, the pulse width changing unit 3b changes the duty ratio of the pulse current according to the measurement result of the oscillation amplitude measuring means 15 to control the oscillation amplitudes of the outer movable portion 23 and the inner movable portion 25 to be constant. As in the first embodiment described above, the distance measuring unit 7 measures the distance of the object for each irradiation position, and the display unit 11 displays the distance image. The distance is measured by the above operation. After the distance measurement is started (STEP 1a), the changing unit 8 measures the ambient temperature of the outer movable part 23 and the inner movable part 25 with a thermometer or the like at the same time, for example. And the electric energy supplied to the 2nd drive coils 27 and 28 is calculated | required based on the present duty ratio (STEP2a). Here, when the obtained power amount is within a predetermined amount, the distance measuring unit 7 continues the distance measuring operation as it is. When the duty ratio exceeds the predetermined ratio and the obtained electric power exceeds the predetermined amount (STEP 3a), the changing unit 8 obtains the timing table 9 from the thermometer as in the first embodiment. Switching to the timing table 9 of the temperature range to which the measured temperature belongs (STEP 4), the drive frequency and the light projection timing are changed (STEP 5).

このように、本構成例による光測距装置1においては、変更手段8の変更動作開始前(測距中)において、揺動振幅を一定に制御することができる。これにより、デューティー比が所定比率(消費電力量が所定量)を超えるまでは、PWM方式による駆動制御の利点を生かして、揺動振幅を一定に制御し、デューティー比が所定比率(消費電力量が所定量)を越えPWM方式の制御範囲を超えてしまった場合においても、変更手段8により変更動作を開始して、測距動作を継続することができる。なお、上記説明は、PWM方式の駆動制御を第1実施形態に適用した場合で説明したが、上記全ての実施形態に適用することができる。   As described above, in the optical distance measuring device 1 according to the present configuration example, the swing amplitude can be controlled to be constant before the change operation of the change unit 8 is started (during distance measurement). Thus, until the duty ratio exceeds a predetermined ratio (power consumption amount is a predetermined amount), the oscillation amplitude is controlled to be constant, taking advantage of the drive control by the PWM method, and the duty ratio is set to a predetermined ratio (power consumption amount). Even if it exceeds the predetermined amount) and exceeds the control range of the PWM system, the changing operation can be started by the changing means 8 and the ranging operation can be continued. Although the above description has been given of the case where the PWM drive control is applied to the first embodiment, it can be applied to all the above embodiments.

なお、上記全ての実施形態の説明において、光走査部2は、二次元ガルバノミラー20によって構成され、対象領域内をリサージュ走査する場合で説明したが、光走査部2は、図示しないが、周知の一次元ガルバノミラーによって構成し、対象領域内を一次元走査する構成であってもよい。この場合、光走査部2の可動部は、固定部21に対して一対のトーションバーにより揺動可能に軸支される構成となる。そして、例えば、前述の第1実施形態の様に、タイミングテーブル9を備える構成にする場合は、タイミングテーブル9のタイミングデータは、時刻tにおける可動部の揺動角度と、光反射面26から対象領域までの距離とに基づいて定まる一次元走査軌跡上に位置する各時刻tにおけるレーザ光の各照射位置間の距離が予め定める所定値以上になるように予め求められる。また、前述の第2実施形態の様に、変更手段8が、取得した共振周波数に基づいて投光タイミングのデータを生成する構成にする場合、例えば、変更手段8に備えるマイコン等によって、取得した共振周波数と、時刻tにおける可動部の揺動角度と、光反射面26から対象領域までの距離とに基づいて、投光タイミングのデータを生成する構成となる。   In the above description of all the embodiments, the optical scanning unit 2 is configured by the two-dimensional galvanometer mirror 20 and has been described in the case of performing Lissajous scanning in the target region. However, the optical scanning unit 2 is well-known although not illustrated. A one-dimensional galvanometer mirror may be used to perform one-dimensional scanning in the target region. In this case, the movable part of the optical scanning part 2 is configured to be pivotally supported by a pair of torsion bars with respect to the fixed part 21. For example, in the case of the configuration including the timing table 9 as in the first embodiment, the timing data of the timing table 9 is obtained from the swing angle of the movable portion at the time t and the light reflection surface 26. The distance between each irradiation position of the laser light at each time t located on the one-dimensional scanning locus determined based on the distance to the region is determined in advance so as to be equal to or greater than a predetermined value. Further, as in the second embodiment described above, when the changing unit 8 is configured to generate the light projection timing data based on the acquired resonance frequency, for example, it is acquired by a microcomputer or the like provided in the changing unit 8. Based on the resonance frequency, the swing angle of the movable part at time t, and the distance from the light reflection surface 26 to the target region, data of light projection timing is generated.

1…光測距装置
2…光走査部
3…走査駆動部
4…光源部
5…受光部
6…光源制御部
7…測距部
8…変更手段
9…タイミングテーブル
12…データA収納部(第3データ収納部)
13…データB収納部(第1データ収納部)
14…データC収納部(第2データ収納部)
15…振幅測定手段
20…二次元ガルバノミラー(光走査部)
21…固定部
22…第1トーションバー
23…外側可動部
24…第2トーションバー
25…内側可動部
26…光反射面
3b…パルス幅変更手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical distance measuring device 2 ... Optical scanning part 3 ... Scanning drive part 4 ... Light source part 5 ... Light receiving part 6 ... Light source control part 7 ... Distance measuring part 8 ... Changing means 9 ... Timing table 12 ... Data A storage part (1st 3 data storage)
13: Data B storage (first data storage)
14: Data C storage unit (second data storage unit)
15 ... Amplitude measuring means 20 ... Two-dimensional galvanometer mirror (optical scanning unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Fixed part 22 ... 1st torsion bar 23 ... Outer movable part 24 ... 2nd torsion bar 25 ... Inner movable part 26 ... Light reflection surface 3b ... Pulse width change means

Claims (13)

光反射面を有する可動部が揺動可能に形成され、該可動部が揺動することによって前記光反射面に入射される光を対象領域内で走査できる光走査部と、
前記可動部を揺動させる駆動信号を、前記可動部が有する共振周波数に合わせて設定された駆動周波数で、前記光走査部に供給して前記可動部を揺動駆動する走査駆動部と、
前記光反射面に向かってパルス状のレーザ光を投光する光源部と、
前記光源部から投光され、前記光反射面で反射走査されたレーザ光が前記対象領域内に存在する物体によって反射された反射光を受光する受光部と、
前記対象領域内におけるレーザ光の各照射位置間の距離が予め定める所定値以上になるように設定された、前記光源部が投光するレーザ光の投光タイミングを前記光源部に指令する光源制御部と、
前記光源制御部によるレーザ光の投光タイミングと前記受光部による反射光の受光タイミングとの時間差に基づいて前記物体の距離を計測する測距部と、
前記走査駆動部に設定されている前記駆動周波数と、前記光源制御部に設定されている前記投光タイミングとを、温度に応じて変化する前記共振周波数に合わせて変更する変更手段と、
を備えたことを特徴とする光測距装置。
A movable portion having a light reflecting surface is formed so as to be swingable, and the light scanning portion capable of scanning the light incident on the light reflecting surface within the target region by swinging the movable portion;
A scanning drive unit that supplies a drive signal for swinging the movable unit to the optical scanning unit at a drive frequency set in accordance with a resonance frequency of the movable unit, and swings the movable unit;
A light source unit that projects a pulsed laser beam toward the light reflecting surface;
A light receiving unit that receives the reflected light reflected from the object that is projected from the light source unit and reflected and scanned by the light reflecting surface in the target region;
Light source control for instructing the light source unit to project the timing of the laser beam emitted by the light source unit, which is set so that the distance between the laser beam irradiation positions in the target region is equal to or greater than a predetermined value. And
A distance measuring unit that measures a distance of the object based on a time difference between a light projection timing of the laser light by the light source control unit and a light reception timing of reflected light by the light receiving unit;
Change means for changing the drive frequency set in the scanning drive unit and the light projection timing set in the light source control unit according to the resonance frequency that changes according to temperature,
An optical distance measuring device comprising:
前記光走査部は、互いに直交する第1方向及び第2方向に揺動可能に形成された前記可動部が揺動することによって、前記光反射面に入射される光を対象領域内でリサージュ走査可能であり、
前記走査駆動部は、前記駆動信号として、前記可動部を前記第1方向に揺動させる第1駆動信号及び前記可動部を前記第2方向に揺動させる第2駆動信号を、前記可動部が有する前記第1方向の共振周波数及び第2方向の共振周波数にそれぞれ合わせて設定された駆動周波数で、前記光走査部にそれぞれ供給して前記可動部を揺動駆動することを特徴とする請求項1に記載の光測距装置。
The light scanning unit performs Lissajous scanning of light incident on the light reflecting surface within a target region by swinging the movable unit formed to be swingable in a first direction and a second direction orthogonal to each other. Is possible,
The scanning drive unit includes, as the drive signal, a first drive signal for swinging the movable unit in the first direction and a second drive signal for swinging the movable unit in the second direction. The movable portion is oscillated and driven by being supplied to the optical scanning portion at a driving frequency set in accordance with the resonance frequency in the first direction and the resonance frequency in the second direction, respectively. The optical distance measuring device according to 1.
前記光走査部は、
枠状の固定部と、
前記固定部の内側に配置され、一対の第1トーションバーによって揺動可能に支持された外側可動部と、
前記外側可動部の内側に配置され、前記第1トーションバーとは軸方向が互いに直交する一対の第2トーションバーによって揺動可能に支持された内側可動部と、
前記内側可動部に形成された光反射面と、
を備えて構成することを特徴とする請求項2に記載の光測距装置。
The optical scanning unit
A frame-shaped fixing part;
An outer movable portion disposed inside the fixed portion and supported by a pair of first torsion bars so as to be swingable;
An inner movable part that is disposed inside the outer movable part and is swingably supported by a pair of second torsion bars whose axial directions are perpendicular to each other with the first torsion bar;
A light reflecting surface formed on the inner movable portion;
The optical distance measuring device according to claim 2, comprising:
前記共振周波数及び前記投光タイミングを関連付けたタイミングテーブルを前記温度毎に有し、
前記変更手段は、前記温度に応じて前記タイミングテーブルを切替えて、前記駆動周波数と前記投光タイミングを変更することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の光測距装置。
A timing table that associates the resonance frequency and the light projection timing for each temperature,
The optical distance measuring device according to claim 1, wherein the changing unit changes the driving frequency and the light projection timing by switching the timing table according to the temperature. .
前記変更手段は、前記共振周波数を取得し、取得した共振周波数に合わせて、前記駆動周波数を変更し、取得した共振周波数に基づいて、前記投光タイミングを変更することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の光測距装置。   The said changing means acquires the said resonant frequency, changes the said drive frequency according to the acquired resonant frequency, and changes the said light projection timing based on the acquired resonant frequency. The optical distance measuring device according to any one of? 前記変更手段は、前記取得した共振周波数に基づいて、前記投光タイミングのデータを生成し、生成したデータにより、前記投光タイミングを変更することを特徴とする請求項5に記載の光測距装置。   6. The optical ranging according to claim 5, wherein the changing unit generates the light projection timing data based on the acquired resonance frequency, and changes the light projection timing based on the generated data. apparatus. 前記共振周波数と前記投光タイミングとを関連付けたデータを有する第1データ収納部を備え、
前記変更手段は、前記取得した共振周波数に関連付けられた前記第1データ収納部内のデータを抽出し、抽出したデータにより、前記投光タイミングを変更することを特徴とする請求項5に記載の光測距装置。
A first data storage unit having data associating the resonance frequency with the light projection timing;
The light according to claim 5, wherein the changing unit extracts data in the first data storage unit associated with the acquired resonance frequency, and changes the light projection timing based on the extracted data. Distance measuring device.
前記温度と前記投光タイミングとを関連付けたデータを有する第2データ収納部を備え、
前記変更手段は、前記共振周波数を取得し、取得した共振周波数に合わせて、前記駆動周波数を変更し、前記第2データ収納部のデータと前記温度とに基づいて、前記投光タイミングを変更することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の光測距装置。
A second data storage unit having data associating the temperature with the light projection timing;
The changing unit acquires the resonance frequency, changes the driving frequency according to the acquired resonance frequency, and changes the light projection timing based on the data in the second data storage unit and the temperature. The optical distance measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記温度と前記共振周波数とを関連付けたデータを有する第3データ収納部を備え、
前記変更手段は、前記第3データ収納部のデータと前記温度とに基づいて、前記共振周波数を取得することを特徴とする請求項5〜8のいずれか1つに記載の光測距装置。
A third data storage unit having data relating the temperature and the resonance frequency;
The optical distance measuring device according to claim 5, wherein the changing unit acquires the resonance frequency based on data in the third data storage unit and the temperature.
前記可動部の前記共振周波数を測定する共振周波数測定手段を備え、
前記変更手段は、前記共振周波数測定手段により、前記共振周波数を取得することを特徴とする請求項5〜8のいずれか1つに記載の光測距装置。
Resonance frequency measurement means for measuring the resonance frequency of the movable part,
9. The optical distance measuring device according to claim 5, wherein the changing unit acquires the resonance frequency by the resonance frequency measuring unit.
前記変更手段は、前記温度が予め定める所定温度範囲を超えた場合に、前記変更動作を開始することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の光測距装置。   The optical distance measuring device according to claim 1, wherein the changing unit starts the changing operation when the temperature exceeds a predetermined temperature range set in advance. 前記可動部の揺動振幅を測定する振幅測定手段を備え、
前記変更手段は、前記振幅測定手段の測定結果が予め定める所定振幅以下になった場合に、前記変更動作を開始することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の光測距装置。
Amplitude measuring means for measuring the swing amplitude of the movable part,
The optical measurement according to claim 1, wherein the changing unit starts the changing operation when a measurement result of the amplitude measuring unit becomes equal to or less than a predetermined amplitude. Distance device.
前記可動部の揺動振幅を測定する振幅測定手段を備え、
前記走査駆動部は、パルス電流を前記駆動信号として供給し、前記振幅測定手段の測定結果に応じて、前記パルス電流のデューティー比を変更することにより揺動振幅を一定に制御するパルス幅変更部を備え、
前記変更手段は、前記デューティー比が所定比率を超えた場合に、前記変更動作を開始することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の光測距装置。
Amplitude measuring means for measuring the swing amplitude of the movable part,
The scanning drive unit supplies a pulse current as the drive signal, and changes a duty ratio of the pulse current according to a measurement result of the amplitude measuring unit, thereby controlling a swing amplitude constant. With
The optical distance measuring device according to claim 1, wherein the changing unit starts the changing operation when the duty ratio exceeds a predetermined ratio.
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