JP2012159330A - Laser radar - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、目標領域にレーザ光を照射したときの反射光をもとに目標領域の状況を検出するレーザレーダに関するものである。 The present invention relates to a laser radar that detects the state of a target area based on reflected light when the target area is irradiated with laser light.
近年、走行時の安全性を高めるために、レーザレーダが家庭用乗用車等に搭載されている。一般に、レーザレーダは、レーザ光を目標領域内でスキャンさせ、各スキャン位置における反射光の有無から、各スキャン位置における障害物の有無を検出する。さらに、各スキャン位置におけるレーザ光の照射タイミングから反射光の受光タイミングまでの所要時間をもとに、各スキャン位置における障害物までの距離が検出される。 In recent years, a laser radar is mounted on a domestic passenger car or the like in order to improve safety during traveling. In general, a laser radar scans a laser beam within a target area and detects the presence or absence of an obstacle at each scan position from the presence or absence of reflected light at each scan position. Further, the distance to the obstacle at each scan position is detected based on the required time from the laser beam irradiation timing at each scan position to the reflected light reception timing.
レーザレーダの構成として、たとえば、レーザ光を照射する投射光学系と目標領域からの反射光を受光する受光光学系を同一筺体内に配置する構成を用いることができる（特許文献１）。目標領域からの反射光は、受光光学系に配置された光検出器によって受光される。光検出器からは、受光光量に応じた大きさの信号が出力される。この信号が所定の閾値を超えると、当該スキャン位置に障害物が存在すると判定される。また、この信号が前記閾値を超えたタイミングが反射光の受光タイミングとされて、上記のように、当該スキャン位置における障害物までの距離が計測される。 As a configuration of the laser radar, for example, a configuration in which a projection optical system that irradiates laser light and a light receiving optical system that receives reflected light from a target area are arranged in the same housing can be used (Patent Document 1). The reflected light from the target area is received by a photodetector arranged in the light receiving optical system. A signal having a magnitude corresponding to the amount of received light is output from the photodetector. When this signal exceeds a predetermined threshold, it is determined that an obstacle exists at the scan position. Further, the timing when this signal exceeds the threshold is set as the light reception timing of the reflected light, and the distance to the obstacle at the scan position is measured as described above.
上記構成において、レーザ光は、遠距離の障害物を検出するために、高出力のパルス光が用いられる。しかし、この場合、高い発光強度のレーザ光の一部が、筐体内で反射または回折され、迷光となって光検出器に入射する惧れがある。この場合、迷光によるノイズ信号が光検出器から出力される。さらに、レーザ光の出射パルスにより発生する電磁波が、光検出器後段の増幅回路等のアナログ回路にノイズ信号を誘起させる惧れもある。 In the above configuration, high-power pulsed light is used as the laser light in order to detect an obstacle at a long distance. However, in this case, a part of the laser light having a high emission intensity may be reflected or diffracted in the housing and may enter the photodetector as stray light. In this case, a noise signal due to stray light is output from the photodetector. Furthermore, electromagnetic waves generated by the laser light emission pulse may induce a noise signal in an analog circuit such as an amplifier circuit in the subsequent stage of the photodetector.
かかる場合において、障害物が近距離にあると、レーザ光の照射タイミングと反射光の受光タイミングの時間差が短くなる。このため、反射光による光検出器の出力信号と、上記迷光や電磁波によるノイズ信号とが互いに接近し、これらのノイズ信号が反射光による出力信号に重なり易くなる。したがって、障害物が近距離にある場合には、迷光や電磁波によるノイズ信号と、反射光による光検出器の出力信号とが分離できず、正確な距離測定が困難である。 In such a case, if the obstacle is at a short distance, the time difference between the irradiation timing of the laser light and the reception timing of the reflected light is shortened. For this reason, the output signal of the photodetector due to the reflected light and the noise signal due to the stray light or electromagnetic wave approach each other, and these noise signals tend to overlap the output signal due to the reflected light. Therefore, when the obstacle is at a short distance, the noise signal due to stray light or electromagnetic waves and the output signal of the photodetector due to reflected light cannot be separated, and accurate distance measurement is difficult.
本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、障害物がレーザレーダに接近した位置に有る場合も、障害物までの距離を精度よく測定することができるレーザレーダを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a laser radar capable of accurately measuring the distance to an obstacle even when the obstacle is in a position close to the laser radar. Objective.
本発明の主たる局面に係るレーザレーダは、レーザ光を出射するレーザ光源と、目標領域において前記レーザ光を走査させる光走査部と、前記目標領域において反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、前記レーザ光のパルス幅を制御するとともに、前記光検出器から出力される信号に基づいて目標領域における障害物までの距離を測定する距離測
定部と、を備える。ここで、前記距離測定部は、目標領域における障害物までの距離に適するパルス幅を決定し、決定したパルス幅のレーザ光により障害物との距離を測定する。
A laser radar according to a main aspect of the present invention includes a laser light source that emits laser light, an optical scanning unit that scans the laser light in a target area, and a photodetector that receives the laser light reflected in the target area. And a distance measuring unit that controls the pulse width of the laser light and measures the distance to the obstacle in the target area based on a signal output from the photodetector. Here, the distance measuring unit determines a pulse width suitable for the distance to the obstacle in the target region, and measures the distance to the obstacle with laser light having the determined pulse width.
本発明によれば、障害物がレーザレーダに接近した位置に有る場合も、障害物までの距離を精度よく測定することができるレーザレーダを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a laser radar that can accurately measure the distance to an obstacle even when the obstacle is located at a position close to the laser radar.
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。 The effects and significance of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments. However, the embodiment described below is merely an example when the present invention is implemented, and the present invention is not limited to what is described in the following embodiment.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、実施の形態に係るレーザレーダ１の構成を模式的に示す図である。同図（ａ）は、レーザレーダ１の内部を上面から透視した図、同図（ｂ）は、投射／受光窓５０を装着する前のレーザレーダ１の正面図である。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a
同図（ａ）を参照して、レーザレーダ１は、筐体１０と、投射光学系２０と、受光光学
系３０と、回路ユニット４０と、投射／受光窓５０を備える。
Referring to FIG. 1A, the
筐体１０は、一辺の一部が斜めに傾いた立方体形状をしており、内部に、投射光学系２０と、受光光学系３０と、回路ユニット４０とを収容する。同図（ｂ）に示す如く、筐体１０の正面には、開口１１が形成され、開口１１の周囲には、投射／受光窓５０を嵌め込むための凹部１２が形成されている。投射／受光窓５０は、その周囲を凹部１２に嵌め込んで接着固定することにより、筐体１０の正面に装着される。
The
投射光学系２０は、レーザ光源２１と、ビーム整形レンズ２２と、孔板２３と、ミラーアクチュエータ２４とを備える。
The projection
受光光学系３０は、バンドパスフィルタ３１と、受光レンズ３２と、光検出器３３とを備える。なお、孔板２３と、ミラーアクチュエータ２４は、受光光学系３０の一部として共用される。
The light receiving
レーザ光源２１は、波長９００ｎｍ程度のレーザ光を出射する。
The
ビーム整形レンズ２２は、出射レーザ光が、目標領域において所定の形状となるよう、出射レーザ光を収束させる。たとえば、目標領域（本実施の形態では、ビーム照射装置のビーム出射口から前方１００ｍ程度の位置に設定される）におけるビーム形状が、縦２ｍ、横０．２ｍ程度の楕円形状となるように、ビーム整形レンズ２２が設計される。
The
孔板２３は、ミラー６９側の面がミラー面２３ｂとなっており、中央に孔２３ａが形成されている。図示の如く、孔板２３は、レーザ光源２１の光軸に対してＸ−Ｚ平面の面内方向に４５度傾くように配置されている。孔板２３のミラー面２３ｂは、目標領域からの反射光を光検出器３３に向かって反射させる。孔２３ａは、ビーム整形レンズ２２により収束された出射レーザ光を通過させる。
In the
ミラーアクチュエータ２４は、ビーム整形レンズ２２を透過した出射レーザ光と目標領域からの反射光が入射するミラー６９と、このミラー６９を２つの軸の周りに回動させるための機構とを備える。ミラー６９が回動することにより、目標領域において出射レーザ光が走査される。さらに、目標領域からの反射光は、出射レーザ光が目標領域へと向かう光路を逆行して、ミラー６９に入射する。ミラー６９に入射した反射光は、ミラー６９により反射され、出射レーザ光の光路を逆行し、孔板２３のミラー面２３ｂに入射する。かかる反射光の挙動は、ミラー６９がどのような回動位置にあっても同じである。すなわち、ミラー６９がどのような回動位置にあっても、目標領域からの反射光は、出射レーザ光の光路を逆行し、孔板２３のミラー面２３ｂに入射する。
The
バンドパスフィルタ３１は、誘電体多層膜で構成されており、出射レーザ光の波長帯域の光のみを透過させる。なお、バンドパスフィルタ３１は、反射光が略平行光の状態で入射されるため、簡素な膜構成のものが用いられる。
The
受光レンズ３２は、凸レンズであり、目標領域から反射された光を集光する。
The
光検出器３３は、ＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）またはＰＩＮフォトダイオードからなり、受光光量に応じた大きさの電気信号を回路ユニット４０に出力する。光検出器３３の受光面は、複数の領域に分割されておらず、単一の受光面からなっている。また、光検出器３３の受光面は、迷光の影響を抑えるため、縦横の幅が狭く構成されている（例えば１ｍｍ前後）。
The
回路ユニット４０は、ＣＰＵやメモリ等を備え、レーザ光源２１およびミラーアクチュエータ２４を制御する。また、回路ユニット４０は、光検出器３３からの信号に基づいて、目標領域における障害物の有無および障害物までの距離を測定する。具体的には、目標領域における所定の走査位置において、レーザ光源２１からレーザ光が出射される。このときに光検出器３３から信号が出力されると、この走査位置に障害物が存在することが検出される。また、この走査位置においてレーザ光が出射されたタイミングと、光検出器３３から信号が出力されたタイミングの時間差から、この障害物までの距離が測定される。回路ユニット４０の構成は、追って図９を参照して説明する。
The
投射／受光窓５０は、均一な厚みを有する透明な平板からなっている。投射／受光窓５０は、透明性の高い材料からなり、また、入射面と出射面に反射防止膜（ＡＲコート）が付されている。また、投射／受光窓５０は、投射／受光窓５０により反射された出射レーザ光が、孔板２３から投射／受光窓５０までの光路を逆行して光検出器３３に迷光として入射することを防ぐため、出射レーザ光の光軸に対して所定角度だけＸ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面の面内方向に傾けられている。なお、投射／受光窓５０は、ミラーアクチュエータ２４が回動した場合においても、投射／受光窓５０により反射された出射レーザ光が、光路を逆行して光検出器３３に入射しない角度に傾けられている。
The projection /
図２は、本実施の形態に係るミラーアクチュエータ２４の分解斜視図を示す図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
ミラーアクチュエータ２４は、ミラーユニット６０と、マグネットユニット７０と、サーボユニット８０を備えている。
The
図３（ａ）を参照して、ミラーユニット６０は、ミラーユニットフレーム６１と、パンコイル装着板６２、６３と、サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂ、６５と、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄと、支軸６７と、ＬＥＤ６８と、ミラー６９とを備えている。
3A, the
ミラーユニットフレーム６１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。ミラーユニットフレーム６１には、左右の側面にそれぞれ２つのチルトコイル装着部６１ａが設けられている。各側面のチルトコイル装着部６１ａは、各側面の中心から上下方向に対称な位置に配置されている。これら４つのチルトコイル装着部６１ａには、それぞれ、チルトコイル６１ｂが巻回され固着される。
The
また、ミラーユニットフレーム６１には、左右に並ぶ軸孔６１ｃと、上下に並ぶ溝６１ｅが形成されている。軸孔６１ｃは、左右の側面の中心位置に配置され、溝６１ｅは上下の側面の中心位置まで延びている。軸孔６１ｃには、それぞれ、左右から軸受け６１ｄが取り付けられる。
Further, the
ミラーユニットフレーム６１の底面は、櫛歯状となっており、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つのワイヤー孔６１ｆと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つのワイヤー孔６１ｇと、後述するサスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃを通すための３つのワイヤー孔６１ｈと、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆを通すための３つのワイヤー孔６１ｉが形成されている。なお、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉは、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを斜め後方向に傾けて固定するために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。これにより、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを、ミラー６９から離れる方向に曲線状に張ることができる。
The bottom surface of the
パンコイル装着板６２には、２つのパンコイル装着部６２ａと、サスペンションワイヤ
ー６６ａ、６６ｂを通すための２つのワイヤー孔６２ｃと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つのワイヤー孔６２ｄと、支軸６７を通すための軸孔６２ｅが設けられている。ワイヤー孔６２ｃは、ワイヤー孔６１ｆと上下方向に直線状に並ぶように形成されており、ワイヤー孔６２ｄは、ワイヤー孔６１ｇと上下方向に直線状に並ぶように形成されている。２つのパンコイル装着部６２ａには、それぞれ、２つのパンコイル６２ｂが巻回され固着される。また、パンコイル装着板６３には、２つのパンコイル装着部６３ａと支軸６７を通すための軸孔６３ｃが設けられている。パンコイル装着部６３ａには、２つのパンコイル６３ｂが巻回され固着される。
The pan
サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂには、それぞれ、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つの端子穴６４ｃと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つの端子穴６４ｄが形成されている（図３（ｂ）参照）。端子穴６４ｃ、６４ｄの位置において、後述のように、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線が、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄに半田等で電気的に接続される。サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂは、２つの端子穴６４ｃ、６４ｄとワイヤー孔６２ｃ、６２ｄが整合するように、パンコイル装着板６２に接着して固定される。
The suspension
サスペンションワイヤー固定基板６５には、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つの端子穴６５ａと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つの端子穴６５ｂと、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃを通すための３つの端子穴６５ｃと、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆ（図２参照）を通すため３つの端子穴６５ｄが形成されている。なお、３つの端子穴６５ｃ、６５ｄは、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉと同様に、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを曲線状に張るために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。
The suspension
図３（ｃ）を参照して、サスペンションワイヤー固定基板６５には、２つの端子穴６５ａと３つの端子穴６５ｃのうちの２つとを電気的に接続する回路パターンＰ１、Ｐ２が形成されている。また、サスペンションワイヤー固定基板６５には、２つの端子穴６５ｂと３つの端子穴６５ｄのうちの２つとを電気的に接続する回路パターンＰ３、Ｐ４が形成されている。これらの端子穴と、各端子穴に通されたサスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄおよびサスペンションワイヤー７６ａ、７６ｂ、７６ｄ、７６ｅとを半田付けすることにより、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄと、サスペンションワイヤー７６ａ、７６ｂ、７６ｄ、７６ｅとが、上記回路パターンを介して、電気的に接続される。３つの端子穴６５ｃの残り一つと、３つの端子穴６５ｄの残り一つの位置において、後述のように、左右のチルトコイル６１ｂと、サスペンションワイヤー７６ｃ、７６ｆとが、半田等で電気的に接続される。
Referring to FIG. 3C, the suspension
図３（ａ）に戻り、サスペンションワイヤー固定基板６５は、端子穴６５ａとワイヤー孔６１ｆ、端子穴６５ｂとワイヤー孔６１ｇ、端子穴６５ｃとワイヤー孔６１ｈ、および、端子穴６５ｄとワイヤー孔６１ｉが、それぞれ互いに整合するように、ミラーユニットフレーム６１に接着して固定される。
Returning to FIG. 3A, the suspension
サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、りん青銅、ベリリウム銅等からなり、導電性に優れ、ばね性を有する。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、断面が円形状となっている。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、互いに同じ形状および特性を持ち、パンコイル６２ｂ、６３ｂとＬＥＤ６８への電流供給と、ミラー６９のＰａｎ方向の回動時において、安定した負荷を与えるために利用される。
The
支軸６７には、ＬＥＤ基板固定アーム６８ｂを挿入するための孔６７ａと、パンコイル
６３ｂとＬＥＤ６８を電気的に接続する導線を通すための孔６７ｂ、６７ｃと、ミラー６９を嵌め込むための段部６７ｄが形成されている。また、支軸６７内は、パンコイル６３ｂとＬＥＤ６８を電気的に接続する導線を通すため、空洞となっている。なお、支軸６７は、後述するように、ミラー６９をＰａｎ方向に回動させる回転軸として利用される。
The
ＬＥＤ６８は、拡散タイプ（広指向タイプ）であり、広い範囲に光を拡散させることができる。ＬＥＤ６８からの拡散光は、後述するように、走査用のレーザ光の目標領域内での走査位置を検出するために利用される。ＬＥＤ６８は、ＬＥＤ基板６８ａに取り付けられている。ＬＥＤ基板６８ａは、ＬＥＤ基板固定アーム６８ｂに接着された後、支軸６７の孔６７ａに取り付けられる。
The
ミラーユニット６０の組立時には、支軸６７にミラー６９が嵌め込まれた後、支軸６７の両端の軸に軸受け６７ｅ、ポリスライダーワッシャ６７ｆが取り付けられる。そして、この状態で、２つの軸受け６７ｅが、ミラーユニットフレーム６１に形成された溝６１ｅに嵌め込まれる。さらに、上下からパンコイル装着板６２の軸孔６２ｅとパンコイル装着板６３の軸孔６３ｃが、支軸６７に通され、支軸６７に接着固定される。
When the
その後、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂが、サスペンションワイヤー固定基板６４ａの２つの端子穴６４ｃと、２つのワイヤー孔６２ｃと、２つのワイヤー孔６１ｆを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ａに通される。同様に、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄが、サスペンションワイヤー固定基板６４ｂの２つの端子穴６４ｄと、２つのワイヤー孔６２ｄと、２つのワイヤー孔６１ｇを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ｂに通される。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、それぞれ、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線とともにサスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂ、６５に半田付けられる。
Thereafter, the
これにより、図２に示すように、ミラーユニット６０の組立が完了する。この状態で、ミラー６９は、支軸６７の周りにＰａｎ方向に回動可能となる。なお、サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂは、ミラー６９のＰａｎ方向の回動に伴って、Ｐａｎ方向に回動する。組み立てられたミラーユニット６０は、マグネットユニットフレーム７１の開口に収容される。
Thereby, as shown in FIG. 2, the assembly of the
図２に戻り、マグネットユニット７０は、マグネットユニットフレーム７１と、８つのパンマグネット７２と、８つのチルトマグネット７３と、２つの支軸７４と、サスペンションワイヤー固定基板７５と、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆと、保護カバー７７とを備えている。
Returning to FIG. 2, the
マグネットユニットフレーム７１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。マグネットユニットフレーム７１の左右の側面の中央には、支軸７４を通すための軸孔７１ａと、支軸７４を固定するためのネジ穴７１ｂが形成されている。マグネットユニットフレーム７１の上面には、サスペンションワイヤー固定基板７５を固定するための２つのネジ穴７１ｃが形成されている。また、マグネットユニットフレーム７１の上下の内側面の前端には、マグネットユニットフレーム７１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、保護カバー７７を固定するためのネジ穴７１ｄが形成されている。さらに、マグネットユニットフレーム７１の上下の内側面の後端には、マグネットユニットフレーム７１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、サーボユニットフレーム８１を固定するためのネジ穴７１ｅが形成されている。８つのパンマグネット７２は、マグネットユニットフレーム７１の上下の内側面に取り付けられている。さらに、８つのチルトマグネット７３は、マグネットユニットフレーム７１の左
右の内側面に取り付けられている。
The
２つの支軸７４には、それぞれ、２つのネジ孔７４ｂが形成されている。２つの支軸７４は、ポリスライダーワッシャ７４ａが取り付けられた状態で、マグネットユニットフレーム７１に形成された軸孔７１ａを介して、ミラーユニットフレーム６１の軸受け６１ｄに嵌め込まれる。この状態で、２つのネジ孔７４ｂを介して２つのネジ７４ｃがマグネットユニットフレーム７１の２つのネジ穴７１ｂに螺着される。これにより、２つの支軸７４がマグネットユニットフレーム７１に固着される。なお、支軸７４は、後述するように、ミラー６９をＴｉｌｔ方向に回動させる回転軸として利用される。
Two
サスペンションワイヤー固定基板７５には、２つのネジ孔７５ａと、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを通すための３つの端子穴７５ｃ、７５ｄが形成されている。なお、３つの端子穴７５ｃ、７５ｄは、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを曲線状に張るために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。サスペンションワイヤー固定基板７５には、端子穴７５ｃ、７５ｄに信号を供給するための回路パターンが形成されている。
The suspension
サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、りん青銅、ベリリウム銅等からなり、導電性に優れ、ばね性を有する。サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、断面が円形状となっている。サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、互いに同じ形状および特性を持ち、チルトコイル６１ｂとパンコイル６２ｂ、６３ｂとＬＥＤ６８への電流供給と、ミラー６９のＴｉｌｔ方向の回動時において、安定した負荷を与えるために利用される。
The
マグネットユニット７０の組立時には、サスペンションワイヤー固定基板７５が、マグネットユニットフレーム７１の上面に取り付けられる。この状態で、２つのネジ孔７５ａを介して、２つのネジ７５ｂを２つのネジ穴７１ｃに螺着する。これにより、サスペンションワイヤー固定基板７５がマグネットユニットフレーム７１に固着される。
When the
その後、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃが、サスペンションワイヤー固定基板７５の３つの端子穴７５ｃと、ミラーユニットフレーム６１の３つのワイヤー孔６１ｈを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ｃ（図３（ａ）参照）に通される。同様に、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆが、サスペンションワイヤー固定基板７５の３つの端子穴７５ｄと、ミラーユニットフレーム６１の３つのワイヤー孔６１ｉを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の３つの端子穴６５ｄ（図３（ａ）参照）に通される。
Thereafter, the
しかる後、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、それぞれ、チルトコイル６１ｂと、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線とともに、サスペンションワイヤー固定基板６５、７５に半田付けられる。なお、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、ミラー６９から離れる方向に曲線状に張られる。すなわち、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの上端部は、端子穴７５ｃ、７５ｄから離れるに従って後ろ方向に傾くように端子穴７５ｃ、７５ｄに固定される。また、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの下端部は、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉおよび端子穴６５ｂ、６５ｃから離れるに従って後ろ方向に傾くようにワイヤー孔６１ｈ、６１ｉおよび端子穴６５ｂ、６５ｃ固定される。これにより、図４に示す構成体が完成する。この状態で、ミラーユニットフレーム６１は、支軸７４の周りにＴｉｌｔ方向に回動可能となる。なお、サスペンションワイヤー固定基板６５は、ミラーユニットフレーム６１のＴｉｌｔ方向の回動に伴って、Ｔｉｌｔ方向に回動する。
Thereafter, the
図４は、ミラーユニット６０がマグネットユニット７０に取り付けられた状態の構成体
の斜視図である。図４（ａ）は、この構成体を図２の前方向から見た斜視図であり、図４（ｂ）は、この構成体を図２の後方向から見た斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of the structure in a state where the
図４（ｂ）を参照して、サスペンションワイヤー６６ａの両端は、それぞれ、２つの端子穴６４ｃの内側の１つと、２つの端子穴６５ａの内側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー６６ｃの両端は、２つの端子穴６４ｄの内側の１つと、２つの端子穴６５ｂの内側の１つに接続されている。
Referring to FIG. 4B, both ends of
サスペンションワイヤー６６ｂの両端は、２つの端子穴６４ｃの外側の１つと、２つの端子穴６５ａの外側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー６６ｄの両端は、２つの端子穴６４ｄの外側の１つと、２つの端子穴６５ｂの外側の１つに接続されている。
Both ends of the
サスペンションワイヤー７６ａの両端は、３つの端子穴７５ｃの内側の１つと、３つの端子穴６５ｃの内側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｄの両端は、３つの端子穴７５ｄの内側の１つと、３つの端子穴６５ｄの内側の１つに接続されている。
Both ends of the
サスペンションワイヤー７６ｂの両端は、３つの端子穴７５ｃの中央の１つと、３つの端子穴６５ｃの中央の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｅの両端は、３つの端子穴７５ｄの中央の１つと、３つの端子穴６５ｄの中央の１つに接続されている。
Both ends of the
サスペンションワイヤー７６ｃの両端は、３つの端子穴７５ｃの外側の１つと、３つの端子穴６５ｃの外側の１つと接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｆの両端は、３つの端子穴７５ｄの外側の１つと、３つの端子穴６５ｄの外側の１つに接続されている。
Both ends of the
なお、図４（ａ）において、７５ｅは、端子である。端子７５ｅを介して、ミラー６９をＰａｎ方向とチルト方向に駆動するための駆動信号と、ＬＥＤ６８を点灯するための駆動信号が供給される。各端子７５ｅは、それぞれ、端子穴７５ｃ、７５ｄの何れかと、サスペンションワイヤー固定基板７５上の回路パターンを介して接続されている。
In FIG. 4A,
図２に戻り、サーボユニット８０は、サーボユニットフレーム８１と、ピンホール取り付け金具８２と、ピンホール板８３と、ＰＳＤ基板８４と、ＰＳＤ８５とを備えている。
Returning to FIG. 2, the
サーボユニットフレーム８１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。サーボユニットフレーム８１の左右の側面には、ピンホール取り付け金具８２を固定するための２つのネジ孔８１ａが形成されている。また、サーボユニットフレーム８１の上下の内側面の前端には、サーボユニットフレーム８１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、それぞれ、ネジ孔８１ｃが形成されている。さらに、サーボユニットフレーム８１の左右の内側面の後端には、サーボユニットフレーム８１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、それぞれ、ネジ穴８１ｅが形成されている。
The
ピンホール取り付け金具８２の左右の側面には、２つのネジ穴８２ａが形成されている。また、ピンホール取り付け金具８２の背面には、ピンホール板８３を固定するための２つのネジ穴８２ｂと、ＬＥＤ６８から出射されたサーボ光をピンホール８３ａを介してＰＳＤ８５に導くための開口８２ｃが形成されている。
Two screw holes 82 a are formed on the left and right side surfaces of the
ピンホール板８３には、ピンホール８３ａと、２つのネジ孔８３ｂが形成されている。ピンホール８３ａは、ＬＥＤ６８から出射された拡散光のうち、一部の光を通過させる。
The
ＰＳＤ基板８４には、ＰＳＤ基板８４をサーボユニットフレーム８１に固定するための４つのネジ孔８４ａが形成されている。ＰＳＤ基板８４には、ＰＳＤ８５が装着されている。ＰＳＤ８５は、サーボ光の受光位置に応じた信号を出力する。
Four screw holes 84 a for fixing the
サーボユニット８０の組立時には、ピンホール板８３が、ピンホール取り付け金具８２の背面に当てられる。この状態で、２つのネジ孔８３ｂを介して２つのネジ８３ｃを２つのネジ穴８２ｂに螺着する。これにより、ピンホール板８３がピンホール取り付け金具８２に固着される。
When the
次に、ピンホール取り付け金具８２が、サーボユニットフレーム８１内に収容される。この状態で、４つのネジ孔８１ａと４つのネジ穴８２ａとが合わされ、左右から４つのネジ８１ｂをそれぞれネジ孔８１ａとネジ穴８２ａに螺着する。これにより、ピンホール取り付け金具８２が、サーボユニットフレーム８１に固着される。
Next, the
さらに、ＰＳＤ基板８４が、サーボユニットフレーム８１の背部に当てられる。この状態で、４つのネジ孔８４ａを介して４つのネジ８４ｂを４つのネジ穴８１ｅに螺着する。これにより、ＰＳＤ基板８４が、サーボユニットフレーム８１に固着される。こうして、図５に示すサーボユニット８０が完成する。図５（ａ）は、組み立てられたサーボユニット８０を前方から見た斜視図、図５（ｂ）は、組み立てられたサーボユニット８０を後方から見た斜視図である。
Further, the
こうしてサーボユニット８０が組み立てられた後、サーボユニット８０が、図４に示す構成体の背部に当てられる。この状態で、サーボユニットフレーム８１の４つのネジ孔８１ｃを介して、後方から４つのネジ８１ｄをマグネットユニットフレーム７１の４つのネジ穴７１ｅに螺着する。これにより、サーボユニット８０が図４に示す構成体に固着される。こうして、図６に示すように、ミラーアクチュエータ２４の組立が完了する。図６（ａ）は、ミラーアクチュエータ２４を前方から見た斜視図、図６（ｂ）は、ミラーアクチュエータ２４を後方から見た斜視図である。
After the
図６に示すアセンブル状態において、８つのパンマグネット７２（図２参照）は、パンコイル６２ｂ、６３ｂ（図３（ａ）参照）に電流を流すことにより、パンコイル装着板６２、６３に支軸６７を軸とする回動力が生じるよう、配置および極性が調整されている。したがって、パンコイル６２ｂ、６３ｂに電流を流すと、パンコイル６２ｂ、６３ｂに生じる電磁駆動力によってパンコイル装着板６２、６３とともに支軸６７が回動し、これにより、ミラー６９が、支軸６７を軸として回動する。支軸６７を軸とするミラー６９の回動方向をＰａｎ方向という。なお、パンコイル６２ｂ、６３ｂへの電流を流すことを中止すると、ミラー６９は、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄのばね性により、回動前の位置に戻される。
In the assembled state shown in FIG. 6, the eight pan magnets 72 (see FIG. 2) flow the current through the pan coils 62 b and 63 b (see FIG. 3A), thereby causing the
図６に示すアセンブル状態において、８つのチルトマグネット７３（図２参照）は、チルトコイル６１ｂ（図３（ａ）参照）に電流を流すことにより、ミラーユニットフレーム６１に支軸７４を軸とする回動力が生じるよう、配置および極性が調整されている。したがって、チルトコイル６１ｂに電流を流すと、チルトコイル６１ｂに生じる電磁駆動力によって、ミラーユニットフレーム６１が、支軸７４を軸として回動し、ミラーユニットフレーム６１と一体的にミラー６９が回動する。支軸７４を軸とするミラー６９の回動方向をＴｉｌｔ方向という。なお、チルトコイル６１ｂへの電流を流すことを中止すると、ミラーユニットフレーム６１は、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆのばね性により、
回動前の位置に戻される。
In the assembled state shown in FIG. 6, the eight tilt magnets 73 (see FIG. 2) flow current through the
It is returned to the position before the rotation.
なお、上記のようにミラーアクチュエータ２４を構成することにより、大きなミラー６９を高レスポンスで駆動することができる。このため、目標領域からの反射光を、大きなミラー６９で受光できるようになる。
By configuring the
図７は、ミラーアクチュエータ２４が装着された状態の光学系の構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the optical system in a state where the
図７において、５００は、光学系を支持するベースである。
In FIG. 7,
ベース５００の上面には、レーザ光源２１と、ビーム整形レンズ２２と、孔板２３と、ミラーアクチュエータ２４と、バンドパスフィルタ３１と、受光レンズ３２と、光検出器３３が配置されている。レーザ光源２１は、ベース５００の上面に配されたレーザ光源用の回路基板２１ａに装着されている。また、光検出器３３は、ベース５００の上面に配された光検出器３３用の回路基板３３ａに装着されている。
On the upper surface of the
レーザ光源２１から出射されたレーザ光は、ビーム整形レンズ２２によって水平方向および鉛直方向の収束作用を受け、目標領域において所定の形状に整形される。ビーム整形レンズ２２を透過した出射レーザ光は、孔板２３に形成された孔２３ａを通過した後、ミラーアクチュエータ２４のミラー６９に入射し、ミラー６９によって目標領域に向かって反射される。ミラーアクチュエータ２４によってミラー６９が駆動されることにより、出射レーザ光が目標領域内においてスキャンされる。
The laser light emitted from the
ミラーアクチュエータ２４は、中立位置にあるときに、ビーム整形レンズ２２からの走査レーザ光がミラー６９のミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するよう配置されている。なお、「中立位置」とは、ミラー面が鉛直方向に対し平行で、且つ、走査レーザ光がミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するときのミラー６９の位置をいう。
The
ベース５００の上面には、回路基板２１ａ、３３ａの他、ミラーアクチュエータ２４の背後に、ミラーアクチュエータ２４のチルトコイル６１ｂ、パンコイル６２ｂ、６３ｂに駆動信号を供給するための回路基板（図示せず）が配置されている。これら回路基板は、図１（ａ）の回路ユニット４０に含まれる。
On the upper surface of the
図８（ａ）は、ミラー６９の位置を検出するためのサーボ光学系を説明する図である。同図は、図７の光学系をベース５００の上面側から見たときの模式図である。同図には、ミラーアクチュエータ２４の一部断面図とレーザ光源２１のみが示されている。
FIG. 8A is a diagram for explaining a servo optical system for detecting the position of the
上述の如く、ミラーアクチュエータ２４には、ＬＥＤ６８と、ピンホール取り付け金具８２と、ピンホール板８３と、ＰＳＤ基板８４と、ＰＳＤ８５が配されている。
As described above, the
ＬＥＤ６８、ＰＳＤ８５およびピンホール８３ａは、ミラーアクチュエータ２４のミラー６９が上記中立位置にあるときに、ＬＥＤ６８がピンホール板８３のピンホール８３ａとＰＳＤ８５の中心に向き合うように配置されている。すなわち、ミラー６９が中立位置にあるとき、ＬＥＤ６８から出射されピンホール８３ａを通るサーボ光が、ＰＳＤ８５の中心に垂直に入射するよう、ピンホール板８３およびＰＳＤ８５が配置されている。また、ピンホール板８３は、ＬＥＤ６８とＰＳＤ８５の中間位置よりもＰＳＤ８５に近い位置に配置されている。
The
ここで、ＬＥＤ６８から拡散するように発せられたサーボ光は、その一部が、ピンホー
ル８３ａを通過し、ＰＳＤ８５によって受光される。ピンホール８３ａ以外の領域に入射されたサーボ光は、ピンホール板８３によって遮光される。ＰＳＤ８５は、サーボ光の受光位置に応じた電流信号を出力する。
Here, a part of the servo light emitted so as to diffuse from the
たとえば、図８（ｂ）のようにミラー６９が破線で示す中立位置から矢印方向に回動すると、ＬＥＤ６８の拡散光（サーボ光）のうちピンホール８３ａを通る光の光路は、ＬＰ１からＬＰ２へと変位する。その結果、ＰＳＤ８５上におけるサーボ光の照射位置が変化し、ＰＳＤ８５から出力される位置検出信号が変化する。この場合、ＬＥＤ６８からのサーボ光の発光位置と、ＰＳＤ８５の受光面上におけるサーボ光の入射位置は一対一に対応する。したがって、ＰＳＤ８５にて検出されるサーボ光の入射位置によって、ミラー６９の位置を検出することができ、結果、目標領域における走査レーザ光の走査位置を検出することができる。
For example, as shown in FIG. 8B, when the
図９は、レーザレーダ１の回路構成を示す図である。なお、同図には、便宜上、投射光学系２０および受光光学系３０の主要な構成が併せて示されている。図示の如く、レーザレーダ１は、ＰＤ信号処理回路１０１と、スキャンＬＤ駆動回路１０２と、アクチュエータ駆動回路１０３と、サーボＬＥＤ駆動回路１０４と、ＰＳＤ信号処理回路１０５と、ＤＳＰ１０６を備えている。これらの回路は、図１の回路ユニット４０に含まれている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a circuit configuration of the
ＰＤ信号処理回路１０１は、光検出器３３の受光光量に応じた電圧信号を増幅およびデジタル化してＤＳＰ１０６に供給する。
The PD
スキャンＬＤ駆動回路１０２は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、レーザ光源２１に駆動信号を供給する。具体的には、目標領域にレーザ光を照射するタイミングで、パルス状の駆動信号（電流信号）がレーザ光源２１に供給される。
The scan
ＰＳＤ信号処理回路１０５は、ＰＳＤ８５からの出力信号をもとに求めた位置検出信号をＤＳＰ１０６に出力する。サーボＬＥＤ駆動回路１０４は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、ＬＥＤ６８に駆動信号を供給する。アクチュエータ駆動回路１０３は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、ミラーアクチュエータ２４を駆動する。具体的には、目標領域においてレーザ光を所定の軌道に沿って走査させるための駆動信号がミラーアクチュエータ２４に供給される。
The PSD
ＤＳＰ１０６は、ＰＳＤ信号処理回路１０５から入力された位置検出信号をもとに、目標領域におけるレーザ光の走査位置を検出し、ミラーアクチュエータ２４の駆動制御や、レーザ光源２１の駆動制御等を実行する。また、ＤＳＰ１０６は、ＰＤ信号処理回路１０１から入力される電圧信号に基づいて、目標領域内のレーザ光照射位置に障害物が存在するかを判定し、同時に、レーザ光源２１から出力されるレーザ光の照射タイミングと、光検出器３３にて受光される目標領域からの反射光の受光タイミングの間の時間差をもとに、障害物までの距離を測定する。
The
図１０は、目標領域におけるレーザ光の走査制御を示す図である。 FIG. 10 is a diagram illustrating scanning control of laser light in the target area.
本実施の形態では、水平方向の３つの走査ラインＬ１〜Ｌ３が、目標領域に設定される。ＤＳＰ１０６は、これら走査ラインＬ１〜Ｌ３をレーザ光が左から右に走査するよう、ミラーアクチュエータ２４を制御する。レーザ光は、各走査ラインＬ１〜Ｌ３を一定の速度で走査する。また、レーザ光は、各走査ラインＬ１〜Ｌ３の開始位置Ｐｓよりも前方の位置から終了位置Ｐｅよりも後方の位置まで、各走査ラインＬ１〜Ｌ３を走査する。かかる制御は、ＤＳＰ１０６が、ＰＳＤ８５上に設定された目標軌道をサーボ光が追従するように、ミラーアクチュエータ２４を制御することにより行われる。すなわち、図１０に示
す３つの走査ラインＬ１〜Ｌ３に沿ってレーザ光が目標領域を走査すると、サーボ光も、３つの軌道に沿ってＰＳＤ８５上を走査する。ＤＳＰ１０６は、かかる軌道を目標軌道としてテーブル等により保持し、この目標軌道をサーボ光が追従するように、ミラーアクチュエータ２４を制御する。
In the present embodiment, three horizontal scanning lines L1 to L3 are set as the target area. The
目標領域におけるレーザ光の走査は、最上段の走査ラインＬ１から始められ、次に走査ラインＬ２、最後に走査ラインＬ３へと移行する。走査ラインＬ１から走査ラインＬ３まで走査が終わると、走査ラインＬ１に戻って、目標領域に対する次の走査が行われる。 Scanning of the laser beam in the target region starts from the uppermost scanning line L1, then moves to the scanning line L2, and finally to the scanning line L3. When scanning from the scanning line L1 to the scanning line L3 is completed, the scanning returns to the scanning line L1 and the next scanning for the target area is performed.
ＤＳＰ１０６は、走査位置が各走査ラインＬ１〜Ｌ３の開始位置Ｐｓに到達したタイミングから走査位置が終了位置Ｐｅに到達するまで、一定の発光間隔ｔおよびｔ’毎に、発光期間と発光強度が異なる２段階の出力でレーザ光源２１を交互にパルス状に発光させる。なお、図１０中の黒丸は、発光期間が長く、発光強度の大きいパルスＰ（以下、高パルスＰと示す。）の発光タイミングを模式的に示しており、白丸は、発光期間が短く、発光強度がＰよりも小さいパルスＰ’（以下、低パルスＰ’と示す。）の発光タイミングを模式的に示している。
The
本実施の形態では、各発光タイミングにおけるレーザ光源２１の出力が、ＤＳＰ１０６により制御される。スキャンＬＤ駆動回路１０２は、レーザ光源２１の出力を２段階に切り替えるための構成を備えている。
In the present embodiment, the
図１１は、スキャンＬＤ駆動回路１０２の構成を示す図である。スキャンＬＤ駆動回路１０２は、ドライバＤ１、Ｄ２と、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２と、コンデンサＣ１、Ｃ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２を備えている。コンデンサＣ１の容量はコンデンサＣ２の容量よりも大きく設定されている（Ｃ１＞Ｃ２）。抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値は、同じである。抵抗Ｒ１、Ｒ２には、それぞれ、電位Ｖ１、Ｖ２が印加される。電位Ｖ１の大きさは、電位Ｖ２より大きく設定されている。このため、コンデンサＣ１に蓄積された電荷は、コンデンサＣ２に蓄積された電荷よりも大きくなる。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the scan
ＤＳＰ１０６からドライバＤ１に駆動信号が印加されると、ＦＥＴ１がオンとなり、コンデンサＣ１に蓄積された電荷がパルス状にレーザ光源２１に流れる。また、ＤＳＰ１０６からドライバＤ２に駆動信号が印加されると、ＦＥＴ２がオンとなり、コンデンサＣ２に蓄積された電荷がパルス状にレーザ光源２１に流れる。上記のように、コンデンサＣ１、Ｃ２に蓄積された電荷は互いに相違している。このため、ドライバＤ１、Ｄ２の何れに駆動信号が印加されるかによって、レーザ光源２１に流れるパルス状の電流のピーク値が相違し、よって、レーザ光源２１の出力が相違する。また、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量が互いに異なるため、ドライバＤ１に駆動信号が印加された場合とドライバＤ１に駆動信号が印加された場合とでは、レーザ光源２１に流れる電流の流入時間が相違し、よって、レーザ光源２１の発光パルス幅が相違する。
When a drive signal is applied from the
ＤＳＰ１０６は、各発光タイミングにおいて、ドライバＤ１、Ｄ２の何れに駆動信号を印加するかによって、レーザ光源２１の出力を切り替える。
The
本実施の形態では、ドライバＤ１によって、発光期間が長く、発光強度の大きい高パルスＰがレーザ光源２１から出力され、ドライバＤ２によって、発光期間が短い、発光強度の小さい低パルスＰ’がレーザ光源２１から出力される。
In the present embodiment, the driver D1 outputs a high pulse P having a long light emission period and a high light emission intensity from the
図１２は、レーザ光の出射パルス列を模式的に示す図である。この図は、走査ラインＬ１における一部のパルス列のみを示している。 FIG. 12 is a diagram schematically showing an outgoing pulse train of laser light. This figure shows only a part of the pulse train in the scanning line L1.
走査ラインＬ１における高パルスＰの発光タイミングＰｉにおけるパルス幅Δｐ（たとえば、約３０ｎｓ）は、低パルスＰ’の発光タイミングＰ’ｉにおけるパルス幅Δｐ’（たとえば、約１５ｎｓ）の略２倍である。また、高パルスＰの発光タイミングＰｉにおけるパルスの高さは、低パルスＰ’の発光タイミングＰ’ｉにおけるパルスよりも高くなっている。すなわち、高パルスＰによるレーザ光は、発光強度が高く、遠距離にある障害物の検出に適しており、低パルスＰ’によるレーザ光は、パルス幅が狭いため、後述のように近距離にある障害物の検出に適している。 The pulse width Δp (for example, about 30 ns) at the light emission timing Pi of the high pulse P in the scanning line L1 is approximately twice the pulse width Δp ′ (for example, about 15 ns) at the light emission timing P′i of the low pulse P ′. . The pulse height at the light emission timing Pi of the high pulse P is higher than the pulse at the light emission timing P′i of the low pulse P ′. That is, the laser light by the high pulse P has high emission intensity and is suitable for detection of obstacles at a long distance, and the laser light by the low pulse P ′ has a narrow pulse width, so that the laser light at a short distance as described later. Suitable for detecting certain obstacles.
高パルスＰの発光タイミングＰｉから低パルスＰ’の発光タイミングＰ’ｉまでの発光間隔は、ｔであり、低パルスＰ’の発光タイミングＰ’ｉから高パルスＰの発光タイミングＰｉ＋１までの発光間隔は、ｔ’である。発光間隔ｔの間に、高パルスＰのレーザ光による障害物からの反射光が光検出器３３によって受光され、発光間隔ｔ’の間に、低パルスＰ’のレーザ光による障害物からの反射光が光検出器３３によって受光される。かかる２つの高パルスＰｉと低パルスＰ’ｉの組み合わせが、発光タイミングＱｉのパルスとして、発光間隔Ｔごとに連続して発光される。
The light emission interval from the light emission timing Pi of the high pulse P to the light emission timing P′i of the low pulse P ′ is t, and the light emission interval from the light emission timing P′i of the low pulse P ′ to the light emission timing Pi + 1 of the high pulse P Is t ′. During the light emission interval t, reflected light from the obstacle by the high-pulse P laser light is received by the
このように、本実施の形態では、図１１に示した回路構成により、パルス幅が広く、パルスの高さが高い高パルスＰと、パルス幅が狭く、パルスの高さが低い低パルスＰ’の２種類のパルスが交互に発光される。また、本実施の形態では、パルス幅の広い高パルスＰが遠距離における障害物の検出用として、パルス幅の狭い低パルスＰ’が近距離における障害物の検出用として用いられる。 Thus, in the present embodiment, the circuit configuration shown in FIG. 11 allows the high pulse P with a wide pulse width and a high pulse height, and the low pulse P ′ with a narrow pulse width and a low pulse height. These two types of pulses are emitted alternately. In the present embodiment, a high pulse P having a wide pulse width is used for detecting an obstacle at a long distance, and a low pulse P ′ having a narrow pulse width is used for detecting an obstacle at a short distance.
図１３は、レーザ光の出射制御と障害物の距離測定を示すフローチャートである。このフローチャートは、目標領域の１回の走査に対する処理を示している。 FIG. 13 is a flowchart showing laser light emission control and obstacle distance measurement. This flowchart shows processing for one scan of the target area.
目標領域の走査が開始すると、ＤＳＰ１０６は、まず、変数ｉに１をセットする（Ｓ１１）。次に、ＤＳＰ１０６は、レーザ光源２１の発光タイミングにおいて（Ｓ１２：ＹＥＳ）、高パルスＰによるレーザ光の発光処理および受光処理（Ｓ１３）と、低パルスＰ’によるレーザ光の発光処理および受光処理（Ｓ１４）を行う。そして、ＤＳＰ１０６は、目標領域における走査が終了したかを判断する（Ｓ１５）。走査位置が終了位置でない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、変数ｉに１が加算され（Ｓ１６）、Ｓ１２〜Ｓ１４の処理が、走査終了まで繰り返される。
When scanning of the target area starts, the
こうして、最後の走査ラインＬ３の全ての発光タイミングに対する処理が終了すると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＤＳＰ１０６は、障害物の距離に応じて、高パルスＰの測定結果と、低パルスＰ’の測定結果より最適な結果を選択し、距離の測定を行う（Ｓ１７）。ＤＳＰ１０６による距離の測定が完了した後、当該目標領域に対する処理を終了する。ただし、距離測定の処理については、専用の信号処理回路を用意し、受光直後の時点で、フローチャートに示す処理とは独立して演算処理を行うことも可能である。なお、ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１７の処理の詳細については、追って、図１４ないし図１６を参照して説明する。
Thus, when the processing for all the light emission timings of the last scanning line L3 is completed (S15: YES), the
図１４（ａ）は、高パルスＰのレーザ光の発光処理および受光処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１３におけるステップＳ１３の処理を示している。 FIG. 14A is a flowchart showing a light emission process and a light reception process of the high-pulse P laser beam. This flowchart shows the process of step S13 in FIG.
ＤＳＰ１０６は、高パルスＰの発光タイミングＰｉにおいて（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、図１２のドライバＤ１に駆動信号を印加し、レーザ光源２１から高パルスＰのレーザ光を出射させる（Ｓ１０２）。さらに、ＤＳＰ１０６は、光検出器３３の受光光量に応じた受光電圧ＶＲｉを取得する（Ｓ１０３）。
The
受光電圧ＶＲｉが閾値電圧ＶＳ０を超えない場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、ステップＳ１０３、Ｓ１０４の処理が、図１２に示す発光タイミングＰｉから一定の発光間隔ｔの間、すなわち、受光タイミングが終了するまで繰り返される（Ｓ１０５：ＮＯ）。なお、閾値電圧ＶＳ０は、目標領域からの反射光が存在するか（障害物があるか）を検出するための閾値である。 When the light reception voltage VRi does not exceed the threshold voltage VS0 (S104: NO), the processes of steps S103 and S104 are repeated for a certain light emission interval t from the light emission timing Pi shown in FIG. 12, that is, until the light reception timing is completed. (S105: NO). The threshold voltage VS0 is a threshold for detecting whether there is reflected light from the target area (whether there is an obstacle).
受光電圧ＶＲｉが閾値電圧ＶＳ０を超えることなく（Ｓ１０４：ＮＯ）、受光タイミングが終了すると（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ＤＳＰ１０６は、当該スキャンタイミングに対応する位置に障害物がないと判断し、受光時間差Δｔｉが無効であることを示す無効フラグＮｉ（Ｎｉ＝１）を、当該発光タイミングＰｉに対応づけて、内蔵メモリ内の受光テーブルＴＰ１に格納する（Ｓ１０６）。このとき、ＤＳＰ１０６は、受光テーブルＴＰ１において、発光タイミングＰｉに対応する受光時間差の欄に、ＮＵＬＬを格納する。これにより、高パルスＰの発光タイミングＰｉに対する処理が終了する。
If the light reception voltage VRi does not exceed the threshold voltage VS0 (S104: NO) and the light reception timing ends (S105: YES), the
受光電圧ＶＲｉが閾値電圧ＶＳ０を超えると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ＤＳＰ１０６は、当該スキャンタイミングに対応する位置に障害物があると判断する。そして、ＤＳＰ１０６は、受光電圧ＶＲiが閾値電圧ＶＳ０を超えたタイミングを受光タイミングとして、発光タイミングＰｉと受光タイミングの受光時間差Δｔｉを測定し、測定結果を、内蔵メモリ内の受光テーブルＴＰ１に、発光タイミングＰｉに対応づけて格納する（Ｓ１０７）。時間差Δｔｉと、光の速度（０．３[ｍ／ｎｓ]）とにより、障害物までの距離を求めることができる。
When the received light voltage VRi exceeds the threshold voltage VS0 (S104: YES), the
こうして、受光時間差Δｔｉを測定した後、ＤＳＰ１０６は、受光時間差Δｔｉが閾値ＴＳ０以上であるかを判断する（Ｓ１０８）。閾値ＴＳ０は、レーザ光が出射されてから、遠距離にある障害物により反射されて光検出器３３に受光されるまでの時間である。この値は、高パルスＰのパルス幅（たとえば、約３０ｎｓ）よりも十分に大きい値（たとえば、約７０ｎｓ）に設定される。これにより、ＤＳＰ１０６は、障害物が遠距離（たとえば、約１０ｍ以上）にあるかを判断する。
Thus, after measuring the light reception time difference Δti, the
受光時間差Δｔｉが閾値ＴＳ０以上であると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、障害物との距離は十分に遠距離にあるため、高パルスＰでレーザ光が出射されても、迷光や電磁波によるノイズ信号が、反射光による出力信号に重ならない。すなわち、受光時間差Δｔｉは、精度の高いデータである。 When the light reception time difference Δti is equal to or greater than the threshold value TS0 (S108: YES), the distance from the obstacle is sufficiently long, so even if the laser light is emitted with a high pulse P, a noise signal due to stray light or electromagnetic waves is generated. Does not overlap output signal due to reflected light. That is, the light reception time difference Δti is highly accurate data.
高パルスＰでレーザ光が出射されると、その一部が筐体内で反射または回折され、迷光となって光検出器３３に入射する。これにより、光検出器３３からノイズ信号が出力される。また、高パルスＰにより発生する電磁波が、光検出器３３後段のＰＤ信号処理回路１０１内のアナログ回路にノイズ信号を誘起させる。受光時間差Δｔｉが閾値ＴＳ０以上であると、これらノイズ信号の出現タイミングと、目標領域からの反射光により光検出器３３から出力される出力信号の出現タイミングとの時間差が大きいため、両者が重なることがない。このため、閾値ＴＳ０以上である場合の受光時間差Δｔｉは、精度の高いデータとなる。
When the laser beam is emitted with the high pulse P, a part of the laser beam is reflected or diffracted in the housing, and enters the
よって、受光時間差Δｔｉが閾値ＴＳ０以上である場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、ＤＳＰ１０６は、受光時間差Δｔｉが有効であることを示す無効フラグＮｉ（Ｎｉ＝０）を、当該発光タイミングＰｉに対応づけて、内蔵メモリ内の受光テーブルＴＰ１に格納する（Ｓ１０９）。こうして、高パルスＰの発光タイミングＰｉに対する処理が終了する。
Therefore, when the light reception time difference Δti is equal to or greater than the threshold value TS0 (S108: YES), the
受光時間差Δｔｉが閾値ＴＳ０未満であると（Ｓ１０８：ＮＯ）、障害物との距離は近距離にあるため、パルス幅の広い高パルスＰでレーザ光が出射されると、迷光や電磁波に
よるノイズ信号が、反射光による出力信号に重なり易い。すなわち、受光時間差Δｔｉは、精度の低いデータである。よって、ＤＳＰ１０６は、受光時間差Δｔｉを不適正なデータとみなし、受光時間差Δｔｉが無効であることを示す無効フラグＮｉ（Ｎｉ＝１）を、当該発光タイミングＰｉに対応づけて、内蔵メモリ内の受光テーブルＴＰ１に格納する（Ｓ１１０）。こうして、高パルスＰの発光タイミングＰｉに対する処理が終了する。
When the light reception time difference Δti is less than the threshold value TS0 (S108: NO), the distance from the obstacle is short, so when the laser beam is emitted with a high pulse P having a wide pulse width, a noise signal due to stray light or electromagnetic waves However, it is easy to overlap the output signal by reflected light. That is, the light reception time difference Δti is data with low accuracy. Therefore, the
図１４（ｂ）は、受光テーブルＴＰ１の構成を示す図である。図示の如く、受光テーブルＴＰ１には、目標領域を走査する際の全ての高パルスＰの発光タイミングＰ１〜Ｐｎに対応づけて、取得された受光時間差Δｔ１〜Δｔｎと無効フラグＮ１〜Ｎｎが格納されている。すなわち、受光テーブルＴＰ１には、図１０に示す走査ラインＬ１〜Ｌ３の全ての高パルスＰの発光タイミングＰ１〜Ｐｎ（図１０中黒丸）における受光時間差Δｔ１〜Δｔｎと無効フラグＮ１〜Ｎｎが格納される。目標領域に対する１回の走査が終わると、全ての高パルスＰの発光タイミングに対して受光時間差と無効フラグが格納される。そして、目標領域に対する次回の走査が始まると、当該走査における各発光タイミングにて取得された受光時間差と無効フラグが、受光テーブルＴＰ１に上書きされる。 FIG. 14B is a diagram showing the configuration of the light receiving table TP1. As shown in the drawing, the received light reception time differences Δt1 to Δtn and invalid flags N1 to Nn are stored in the light reception table TP1 in association with the light emission timings P1 to Pn of all the high pulses P when scanning the target area. ing. That is, the light reception table TP1 stores the light reception time differences Δt1 to Δtn and invalid flags N1 to Nn at the light emission timings P1 to Pn (black circles in FIG. 10) of all the high pulses P of the scanning lines L1 to L3 shown in FIG. The When one scan with respect to the target area is completed, the light reception time difference and the invalid flag are stored for all the emission timings of the high pulse P. Then, when the next scan for the target area starts, the light reception time difference and the invalid flag acquired at each light emission timing in the scan are overwritten on the light reception table TP1.
図１５（ａ）は、低パルスＰ’のレーザ光の発光処理および受光処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１３におけるステップＳ１４の処理を示している。 FIG. 15A is a flowchart showing a light emission process and a light reception process of the laser light of the low pulse P ′. This flowchart shows the process of step S14 in FIG.
ＤＳＰ１０６は、低パルスＰ’の発光タイミングＰ’ｉにおいて（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、図１２のドライバＤ２に駆動信号を印加し、レーザ光源２１から低パルスＰ’のレーザ光を出射させる（Ｓ２０２）。さらに、ＤＳＰ１０６は、光検出器３３の受光光量に応じた受光電圧ＶＲ’ｉを取得する（Ｓ２０３）。
The
受光電圧ＶＲ’ｉが閾値電圧ＶＳ０を超えない場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、ステップＳ２０３、Ｓ２０４の処理が、図１２に示す発光タイミングＰ’ｉから一定の発光間隔ｔ’の間、すなわち、受光タイミングが終了するまで繰り返される（Ｓ２０５：ＮＯ）。 When the light reception voltage VR′i does not exceed the threshold voltage VS0 (S204: NO), the processing in steps S203 and S204 is performed during the certain light emission interval t ′ from the light emission timing P′i shown in FIG. Is repeated until (S205: NO).
受光電圧ＶＲ’ｉが閾値電圧ＶＳ０を超えることなく（Ｓ２０４：ＮＯ）、受光タイミングが終了すると（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、ＤＳＰ１０６は、図１２に示す発光タイミングＰ’ｉからの一定の発光間隔ｔ’内に障害物を検出することができなかったとして、当該発光タイミングＰ’ｉに対応づけて、内蔵メモリ内の受光テーブルＴＰ２に、受光時間差Δｔ’ｉが無効であることを示す無効フラグＮ’ｉ（Ｎ’ｉ＝１）を格納する（Ｓ２０６）。このとき、ＤＳＰ１０６は、受光テーブルＴＰ２において、発光タイミングＰ’ｉに対応する受光時間差の欄にＮＵＬＬを格納する。こうして、低パルスＰ’の発光タイミングＰ’ｉに対する処理が終了する。
When the light reception timing is completed (S205: YES) without the light reception voltage VR′i exceeding the threshold voltage VS0 (S204: NO), the
なお、低パルスＰ’は、高パルスＰと比べ、発光強度が低く設定されているため、走査位置に障害物がなかった場合と、レーザ光の発光強度不足によりレーザ光が遠距離の走査位置に到達されなかった場合の両方において、Ｓ２０５の判定がＹＥＳとなる。 Since the low pulse P ′ has a lower emission intensity than the high pulse P, there is no obstacle at the scanning position, and the scanning position where the laser beam is far away due to the lack of the emission intensity of the laser beam. In both cases where S1 is not reached, the determination in S205 is YES.
発光タイミングＰ’ｉにおいて、受光電圧ＶＲ’ｉが閾値電圧ＶＳ０を超えると（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、ＤＳＰ１０６は、当該スキャンタイミングに対応する位置に障害物があると判断する。この場合、発光強度の小さい低パルスＰ’によって障害物が検出されたため、通常、障害物は近距離にある。ＤＳＰ１０６は、受光信号が閾値電圧ＶＳ０を超えたタイミングを受光タイミングとして、発光タイミングＰ’ｉと受光タイミングの時間差Δｔｉを測定する（Ｓ２０７）。この受光時間差Δｔ’ｉにより、障害物までの距離を求めることができる。
When the light reception voltage VR'i exceeds the threshold voltage VS0 at the light emission timing P'i (S204: YES), the
なお、低パルスＰ’は、高パルスＰに比べてパルス幅が狭いため、目標領域からの反射光に基づく光検出器３３からの出力信号のパルス幅は、高パルスＰが発光される場合に比べて狭くなる。同様に、迷光や電磁波により現れるノイズ信号のパルス幅も、高パルスＰが発光される場合に比べて狭くなる。したがって、障害物が近距離の位置にあっても、迷光や電磁波によるノイズ信号と、目標領域からの反射光による検出器３３からの出力信号とが互いに重なりにくくなる。このため、Ｓ２０７にて測定された受光時間差Δｔ’ｉは、精度の高いデータである。
Since the pulse width of the low pulse P ′ is narrower than that of the high pulse P, the pulse width of the output signal from the
ＤＳＰ１０６は、当該発光タイミングＰ’ｉに対応づけて、内蔵メモリ内の受光テーブルＴＰ２に受光時間差Δｔ’ｉを格納する（Ｓ２０８）。さらに、ＤＳＰ１０６は、受光時間差Δｔ’ｉが有効であることを示す無効フラグＮ’ｉ（Ｎｉ＝０）を、当該発光タイミングＰ’ｉに対応づけて、内蔵メモリ内の受光テーブルＴＰ２に格納する（Ｓ２０９）。こうして、低パルスＰ’の発光タイミングＰ’ｉに対する処理が終了する。
The
なお、本実施の形態では、発光タイミングＰ’ｉから受光タイミングが終了するまで（発光間隔ｔ’が経過するまで）に受光電圧ＶＲ’ｉが閾値電圧ＶＳ０を超えない場合に、障害物を検出できないとの判断がなされたが、発光タイミングＰ’ｉから閾値ＴＳ０（ＴＳ０＜ｔ’）が経過するまでに受光電圧ＶＲ’ｉが閾値電圧ＶＳ０を超えない場合に、障害物を検出できないとの判断がなされてもよい。 In the present embodiment, an obstacle is detected when the light reception voltage VR′i does not exceed the threshold voltage VS0 from the light emission timing P′i until the light reception timing ends (the light emission interval t ′ elapses). It is determined that the obstacle cannot be detected, but the obstacle cannot be detected when the light reception voltage VR′i does not exceed the threshold voltage VS0 before the threshold TS0 (TS0 <t ′) elapses from the light emission timing P′i. Judgment may be made.
図１５（ｂ）は、受光テーブルＴＰ２の構成を示す図である。図示の如く、受光テーブルＴＰ２には、目標領域を走査する際の全ての低パルスＰ’の発光タイミングＰ’１〜Ｐ’ｎに対応づけて、取得された受光時間差Δｔ’１〜Δｔ’ｎと無効フラグＮ’１〜Ｎ’ｎが格納されている。すなわち、受光テーブルＴＰ２には、図１０に示す走査ラインＬ１〜Ｌ３の全ての低パルスＰ’の発光タイミングＰ’１〜Ｐ’ｎ（図１０中白丸）における受光時間差Δｔ’１〜Δｔ’ｎと無効フラグＮ’１〜Ｎ’ｎが格納される。目標領域に対する１回の走査が終わると、全ての低パルスＰ’の発光タイミングに対して受光時間差と無効フラグが格納される。そして、目標領域に対する次回の走査が始まると、当該走査における各発光タイミングにて取得された受光時間差と無効フラグが、受光テーブルＴＰ２に上書きされる。 FIG. 15B is a diagram showing the configuration of the light receiving table TP2. As illustrated, the light reception table TP2 includes the light reception time differences Δt′1 to Δt′n acquired in association with the light emission timings P′1 to P′n of all the low pulses P ′ when the target region is scanned. And invalid flags N′1 to N′n are stored. That is, the light reception table TP2 includes light reception time differences Δt′1 to Δt′n at the light emission timings P′1 to P′n (white circles in FIG. 10) of all the low pulses P ′ of the scanning lines L1 to L3 illustrated in FIG. And invalid flags N′1 to N′n are stored. When one scan with respect to the target area is completed, the difference between the light reception times and the invalid flag is stored for the emission timings of all the low pulses P ′. When the next scan for the target area starts, the light reception time difference and invalid flag acquired at each light emission timing in the scan are overwritten on the light reception table TP2.
図１６は、高パルスＰにおける受光テーブルＴＰ１と低パルスＰ’における受光テーブルＴＰ２とを用いた距離測定処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、目標領域の１回の走査に対する処理を示している。また、このフローチャートは、図１３におけるステップＳ１７の処理を示している。 FIG. 16 is a flowchart showing a distance measurement process using the light receiving table TP1 for the high pulse P and the light receiving table TP2 for the low pulse P ′. This flowchart shows processing for one scan of the target area. Further, this flowchart shows the process of step S17 in FIG.
目標領域の走査が終了すると、ＤＳＰ１０６は、まず、変数ｉに１をセットする（Ｓ３０１）。次に、ＤＳＰ１０６は、高パルスＰの受光テーブルＴＰ１の発光タイミングＰｉにおける無効フラグＮｉが無効であるかを判断する（Ｓ３０２）。
When the scanning of the target area is completed, the
この判断において、無効フラグＮｉが無効でない場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、ＤＳＰ１０６は、障害物が遠距離にあると判断し、高パルスＰの受光時間差Δｔｉをもとに障害物との距離ｄｉを測定する（Ｓ３０３）。その後、ＤＳＰ１０６は、高パルスＰの発光タイミングと低パルスＰ’の発光タイミングとを組み合わせて１つのタイミングとした発光タイミングＱｉに対応づけて、測定した距離ｄｉと、距離ｄｉが有効であることを示す無効フラグＷｉ（Ｗｉ＝０）を、内蔵メモリ内の距離測定テーブルＴＰにを格納する（Ｓ３０４）。
In this determination, when the invalid flag Ni is not invalid (S302: NO), the
高パルスＰの受光テーブルＴＰ１の無効フラグＮｉが無効の場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、ＤＳＰ１０６は、低パルスＰ’の受光テーブルＴＰ２の発光タイミングＰ’ｉにおける
無効フラグＮ’ｉが無効であるかを判断する（Ｓ３０５）。この判断において、無効フラグＮ’ｉが無効でない場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、ＤＳＰ１０６は、低パルスＰ’によって、目標領域からの反射光が検出できた、すなわち、障害物が近距離にあると判断し、低パルスＰ’の受光時間差Δｔ’ｉをもとに障害物との距離ｄｉを測定する（Ｓ３０６）。その後、ＤＳＰ１０６は、高パルスＰの発光タイミングと低パルスＰ’の発光タイミングとを組み合わせて１つのタイミングとした発光タイミングＱｉに対応づけて、測定した距離ｄｉと、距離ｄｉが有効であることを示す無効フラグＷｉ（Ｗｉ＝０）を、内蔵メモリ内の距離測定テーブルＴＰに格納する（Ｓ３０７）。
When the invalid flag Ni of the light reception table TP1 for the high pulse P is invalid (S302: YES), the
低パルスＰ’の受光テーブルＴＰ２の無効フラグＮ’ｉが無効の場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、ＤＳＰ１０６は、高パルスＰによっても、低パルスＰ’によっても、正確な測定ができなかったと判断し、発光タイミングＱｉに対応づけて、内蔵メモリ内の距離測定テーブルＴＰに無効フラグＷｉを格納する（Ｓ３０８）。このとき、ＤＳＰ１０６は、受光テーブルＴＰ１において、発光タイミングＰｉに対応する距離の欄に、ＮＵＬＬを格納する。
When the invalid flag N′i of the light reception table TP2 of the low pulse P ′ is invalid (S305: YES), the
そして、ＤＳＰ１０６は、変数ｉが走査終了回数であるｎとなったかを判断する（Ｓ３０９）。変数ｉがｎでない場合（Ｓ３０９：ＮＯ）、変数ｉに１が加算され（Ｓ３１０）、Ｓ３０２〜Ｓ３０９の処理が行われる。この処理は、変数ｉがｎになるまで繰り返される。すなわち、ＤＳＰ１０６により、高パルスＰの発光タイミングＰ１〜Ｐｎと低パルスＰ’の発光タイミングＰ’１〜Ｐ’ｎにおける受光時間差データが合成されて、発光タイミングＱ１〜Ｑｎにおける距離データｄｉが生成される。生成された距離データｄｉは、障害物が遠距離にある場合は、高パルスＰによって、障害物が近距離にある場合は、低パルスＰ’によって、測定されたデータであるため、精度の高いものである。こうして、変数ｉがｎとなると（Ｓ３０９：ＹＥＳ）、当該目標領域に対する処理を終了する。
Then, the
図１６（ｂ）は、距離測定テーブルＴＰの構成を示す図である。図示の如く、距離測定テーブルＴＰには、目標領域を走査する際の全ての高パルスＰの発光タイミングＰ１〜Ｐｎと低パルスＰ’の発光タイミングＰ’１〜Ｐ’ｎとを組み合わせて１つのタイミングとした発光タイミングＱ１〜Ｑｎに対応づけて、取得された障害物との距離Ｄ１〜Ｄｎと無効フラグＷ１〜Ｗｎが格納されている。すなわち、距離測定テーブルＴＰには、図１０に示す走査ラインＬ１〜Ｌ３の全ての高パルスＰの発光タイミングＰ１〜Ｐｎ（図１０中黒丸）と低パルスＰ’の発光タイミングＰ’１〜Ｐ’ｎ（図１０中白丸）のうち、障害物との距離に応じて選択された１つパルスによって測定された障害物との距離Ｄ１〜Ｄｎと無効フラグＷ１〜Ｗｎが格納される。 FIG. 16B is a diagram showing the configuration of the distance measurement table TP. As shown in the figure, the distance measurement table TP includes one combination of the light emission timings P1 to Pn of all the high pulses P and the light emission timings P′1 to P′n of the low pulses P ′ when scanning the target area. The acquired distances D1 to Dn and invalid flags W1 to Wn are stored in association with the light emission timings Q1 to Qn. That is, in the distance measurement table TP, the emission timings P1 to Pn (black circles in FIG. 10) of all the high pulses P and the emission timings P′1 to P ′ of the low pulses P ′ of the scanning lines L1 to L3 shown in FIG. The distances D1 to Dn and invalid flags W1 to Wn measured with one pulse selected according to the distance to the obstacle among n (white circles in FIG. 10) are stored.
なお、障害物との距離Ｄ１〜Ｄｎは、障害物との距離に応じて、高パルスＰによる測定データか低パルスＰ’におる測定データかが選択されており、精度の高いデータである。目標領域に対する１回の走査が終わると、全ての発光タイミングに対して障害物との距離と無効フラグが格納される。そして、目標領域に対する次回の走査が始まると、当該走査における各発光タイミングにて測定された障害物との距離と無効フラグが、距離測定テーブルＴＰに上書きされる。 The distances D1 to Dn with respect to the obstacle are high-precision data, depending on whether the measurement data with the high pulse P or the measurement data with the low pulse P ′ is selected according to the distance to the obstacle. When one scan for the target area is completed, the distance from the obstacle and the invalid flag are stored for all the light emission timings. When the next scan for the target area starts, the distance to the obstacle and the invalid flag measured at each light emission timing in the scan are overwritten in the distance measurement table TP.
図１７は、障害物が近距離にある場合における本実施の形態の効果を説明する図である。同図上段は、光検出器３３における出力信号を示す図、同図下段は、発光タイミングＰｉおよびＰ’ｉにおける高パルスＰと低パルスＰ’の出射状況を示す図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining the effect of the present embodiment when the obstacle is at a short distance. The upper part of the figure shows the output signal in the
高パルスＰによるレーザ光の出射に伴い、光検出器３３からの信号には、迷光および電磁波によるノイズ信号が現れる（図中点線）。ここでは、障害物が近距離にあるため、障害物からの反射光による光検出器３３からの出力信号（受光パルス：図中破線）は、ノイ
ズ信号と近い位置に現れる。したがって、図示の如く、障害物からの反射光の受光パルスは、ノイズ信号と重なり合う。これにより、ノイズ信号と受光パルスは、互いに強めあって、合成波（図中実線）となる。
As the laser beam is emitted by the high pulse P, a noise signal due to stray light and electromagnetic waves appears in the signal from the photodetector 33 (dotted line in the figure). Here, since the obstacle is at a short distance, the output signal (light reception pulse: broken line in the figure) from the
本来、障害物からの反射光による受光パルスが閾値電圧ＶＳ０を超えるのは、ａの位置である。しかし、同図のように受光パルスとノイズ信号が合成されると、合成波は、ａ’の位置で、閾値電圧ＶＳ０を超える。したがって、障害物が近距離にある場合、ＤＳＰ１０６により測定される受光時間差Δａ’は、本来検出されるべき受光時間差Δａよりも短く、誤差のあるものとなってしまう。
Originally, the light reception pulse by the reflected light from the obstacle exceeds the threshold voltage VS0 at the position a. However, when the received light pulse and the noise signal are combined as shown in the figure, the combined wave exceeds the threshold voltage VS0 at the position a '. Therefore, when the obstacle is at a short distance, the light reception time difference Δa ′ measured by the
一方、低パルスＰ’が出射される場合、低パルスＰ’はパルス幅が高パルスＰよりも狭く設定されているため、障害物からの反射光による受光パルスは、ノイズ信号とは重なりにくい。よって、図示のごとく、ノイズ信号が重畳されないｂの位置において、受光パルスが閾値電圧ＶＳ０を超えるようになる。したがって、障害物が近距離にある場合は、低パルスＰ’を用いて測定することにより、より精度の高い受光時間差Δｂを得ることができる。 On the other hand, when the low pulse P ′ is emitted, since the pulse width of the low pulse P ′ is set narrower than that of the high pulse P, the received light pulse by the reflected light from the obstacle hardly overlaps with the noise signal. Therefore, as shown in the drawing, the received light pulse exceeds the threshold voltage VS0 at the position b where the noise signal is not superimposed. Therefore, when the obstacle is at a short distance, a more accurate light reception time difference Δb can be obtained by measuring using the low pulse P ′.
図１８は、障害物が遠距離にある場合における本実施の形態の効果を説明する図である。同図上段は、光検出器３３における出力信号を示す図、同図下段は、発光タイミングＰｉおよびＰ’ｉにおける高パルスＰと低パルスＰ’の出射状況を示す図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining the effect of the present embodiment when the obstacle is at a long distance. The upper part of the figure shows the output signal in the
図示の如く、障害物が遠距離にある場合は、高パルスＰおよび低パルスＰ’の何れによっても、障害物からの反射光による受光パルスは、ノイズ信号と重ならない。しかし、低パルスＰ’は、発光強度が小さく設定されているため、遠距離の障害物に対する光検出３３の出力信号は、閾値電圧ＶＳ０を超えない惧れがある。一方、高パルスＰによるレーザ光が出射される場合、発光強度が大きく設定されているため、受光パルスはｃの位置で閾値電圧ＶＳ０を超える。したがって、障害物が遠距離にある場合は、高パルスＰを用いて測定することにより、受光時間差Δｃを得ることができる。
As shown in the figure, when the obstacle is at a long distance, the received light pulse by the reflected light from the obstacle does not overlap with the noise signal by either the high pulse P or the low pulse P ′. However, since the light emission intensity of the low pulse P ′ is set to be small, the output signal of the
以上、本実施の形態によれば、高パルスＰと低パルスＰ’を交互に出射し、それぞれの受光時間差（障害物までの距離）に応じて、最適なパルス幅による測定データを選択して、障害物との距離測定に利用するようにしたため、障害物が近距離にある場合であっても、障害物までの距離を精度よく測定することができる。 As described above, according to the present embodiment, the high pulse P and the low pulse P ′ are alternately emitted, and the measurement data with the optimum pulse width is selected according to the difference in the light reception time (distance to the obstacle). Since it is used for distance measurement with an obstacle, the distance to the obstacle can be accurately measured even when the obstacle is at a short distance.
また、本実施の形態によれば、全ての走査領域において、高パルスＰおよび低パルスＰ’の両方で障害物の距離が測定されるため、障害物が遠距離もしくは近距離のどちらにあっても、障害物を精度よく測定することができる。 Further, according to the present embodiment, since the distance of the obstacle is measured by both the high pulse P and the low pulse P ′ in all scanning regions, the obstacle is located at a long distance or a short distance. Also, the obstacle can be measured with high accuracy.
さらに、本実施の形態によれば、スキャンＬＤ駆動回路１０２を図１１に示す構成としたため、レーザ光源２１を発光するために使用する電流の流入期間を瞬時に切り替えることができる。よって、図１０に示す高パルスＰの発光間隔ｔおよび低パルスＰ’の発光間隔ｔ’が短くても、発光タイミング毎に、レーザ光のパルス幅を切り替えることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, since the scan
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記以外に種々の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made to the embodiments of the present invention other than the above.
たとえば、上記実施の形態では、高パルスＰと低パルスＰ’のレーザ光を交互に出射し、走査終了後に当該走査時における障害物の距離に応じて、精度の高い方のパルスを距離データに用いたが、前回の走査結果に応じて、高パルスＰと低パルスＰ’の何れを用いる
かを決定するようにしても良い。
For example, in the above embodiment, the laser light of the high pulse P and the low pulse P ′ is alternately emitted, and the higher-precision pulse is converted into distance data according to the distance of the obstacle at the time of scanning after the scanning is completed. Although used, it may be determined which one of the high pulse P and the low pulse P ′ is used according to the previous scanning result.
図１９（ａ）は、前回の走査結果に応じて出射パルスを切り替える場合の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、目標領域の１回の走査に対する処理を示している。 FIG. 19A is a flowchart showing a process when the emission pulse is switched according to the previous scanning result. This flowchart shows processing for one scan of the target area.
なお、本変更例では、ステップＳ２４、Ｓ２７、Ｓ２８によって、図１９（ｂ）に示すように、１つの距離測定テーブルＴＰ３が生成される。距離測定テーブルＴＰ３には、各発光タイミングＱｉに対応づけられた出射パルスの種類（高パルスＰもしくは低パルスＰ’）と、障害物との距離ｄｉが保持される。なお、初回の走査時の距離測定テーブルＴＰ３には、全ての発光タイミングにおける出射パルスとして、高パルスＰが格納されている。 In this modified example, one distance measurement table TP3 is generated by steps S24, S27, and S28 as shown in FIG. 19B. The distance measurement table TP3 holds the type of outgoing pulse (high pulse P or low pulse P ′) associated with each light emission timing Qi and the distance di between the obstacles. In the distance measurement table TP3 at the time of the first scan, a high pulse P is stored as an outgoing pulse at every light emission timing.
また、発光タイミングＱｉは、図１０のＰｉのタイミングとしても良く、あるいは、ＰｉとＰ’ｉとを含めた全てのタイミングとしても良い。発光タイミングＱｉをＰｉとＰ’ｉとを含めた全てのタイミングとした場合、上記実施の形態に比べて、２倍の細かさで目標領域における障害物の検出および距離の測定を行うことができる。 Further, the light emission timing Qi may be the timing of Pi in FIG. 10, or may be all timings including Pi and P′i. When the light emission timings Qi are all timings including Pi and P′i, it is possible to detect obstacles and measure distances in the target area with twice the fineness compared to the above embodiment. .
図１９（ａ）を参照して、目標領域の走査が開始すると、ＤＳＰ１０６は、まず、変数ｉに１をセットする（Ｓ２１）。次に、ＤＳＰ１０６は、レーザ光源２１の発光タイミングＱｉにおいて（Ｓ２２：ＹＥＳ）、前回の走査時において生成された距離測定テーブルＴＰ３の出射パルスの種類に応じて、高パルスＰもしくは低パルスＰ’にてレーザ光の発光処理および受光処理を行う（Ｓ２３）。なお、初回の走査時は、全ての発光タイミングにおいて、高パルスＰにてレーザ光の発光処理および受光処理が行われる。
Referring to FIG. 19A, when scanning of the target area starts, the
ＤＳＰ１０６は、レーザ光の発光・受光処理が完了すると、レーザ光の発光タイミングと反射光の受光タイミングの時間差から障害物の距離ｄｉを測定し、当該発光タイミングＱｉに対応づけて、内蔵メモリ内の距離測定テーブルＴＰ３に格納する（Ｓ２４）。距離ｄｉが測定されなかった場合、距離ｄｉはｎｕｌｌとされる。
When the laser light emission / light reception processing is completed, the
距離ｄｉが測定されなかった場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、ＤＳＰ１０６は、目標領域における走査が終了したかを判断する（Ｓ２９）。距離ｄｉが測定された場合（Ｓ２５：ＮＯ）、ＤＳＰ１０６は、距離ｄｉが閾値距離ｄ０以上であるかを判断する（Ｓ２６）。閾値距離ｄ０は、障害物の位置が遠距離か近距離かを判断するための距離（たとえば、約１０ｍ）である。
When the distance di is not measured (S25: YES), the
距離ｄｉが閾値距離ｄ０以上の場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、当該発光タイミングＱｉに対応するスキャン位置では、障害物が遠距離にあるとして、ＤＳＰ１０６は、当該発光タイミングＱｉに対応づけて、内蔵メモリ内の距離測定テーブルＴＰ３の出射パルスの種類に高パルスＰを格納する（Ｓ２７）。
When the distance di is greater than or equal to the threshold distance d0 (S26: YES), the
距離ｄｉが閾値距離ｄ０未満の場合（Ｓ２６：ＮＯ）、当該発光タイミングＱｉに対応するスキャン位置では、障害物が近距離にあるとして、ＤＳＰ１０６は、当該発光タイミングＱｉに対応づけて、内蔵メモリ内の距離測定テーブルＴＰ３の出射パルスの種類に低パルスＰ’を格納する（Ｓ２８）。その後、ＤＳＰ１０６は、目標領域における走査が終了したかを判断する（Ｓ２９）。走査位置が終了でない場合（Ｓ２９：ＮＯ）、変数ｉに１が加算され（Ｓ３０）、Ｓ２２〜Ｓ２８の処理が、走査終了まで繰り返される。
When the distance di is less than the threshold distance d0 (S26: NO), the
なお、距離が測定されなかった場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）は、出射パルスの種類は変更されず、当該発光タイミングＱｉに対応づけて格納されていた出射パルスの種類がそのまま
維持される。
When the distance is not measured (S25: YES), the type of the outgoing pulse is not changed, and the type of the outgoing pulse stored in association with the light emission timing Qi is maintained as it is.
こうして、最後の走査ラインＬ３の全ての発光タイミングに対する処理が終了すると（Ｓ２９：ＹＥＳ）、当該目標領域に対する処理を終了する。 Thus, when the processing for all the light emission timings of the last scanning line L3 is completed (S29: YES), the processing for the target area is ended.
図２０は、本変更例におけるレーザ光のパルス出力の調節例を模式的に示す図である。 FIG. 20 is a diagram schematically illustrating an example of adjusting the pulse output of the laser light in this modification.
図２０（ａ）に示すように、初回の走査の場合、レーザ光源２１は、全ての発光タイミングにおいて、高パルスＰのレーザ光を発光する。
As shown in FIG. 20A, in the case of the first scan, the
初回の走査の際、たとえば、区間Ａ、Ｂにおいて、障害物が近距離にあると判断されると、図２０（ｂ）に示すように、次の目標領域の走査では、区間Ａ、Ｂにおいて、低パルスＰ’のレーザ光が発光される。また、その他の区間において、障害物が遠距離にあると判断されると、次の目標領域の走査でも、高パルスＰのレーザ光が発光される。 In the first scanning, for example, when it is determined that the obstacle is in a short distance in the sections A and B, as shown in FIG. 20B, in the next target area scanning, in the sections A and B, The laser light of low pulse P ′ is emitted. In other sections, when it is determined that the obstacle is at a long distance, the high-pulse P laser light is emitted even in the next scan of the target area.
さらに、図２０（ｂ）に示す走査の際、低パルスＰ’のレーザ光が発光された区間Ａにおいて、障害物が遠距離にあると判断され、区間Ｂにおいて、障害物が近距離にあると判断されると、図２０（ｃ）に示すように、次の目標領域の走査では、区間Ａにおいて、高パルスＰのレーザ光が発光され、区間Ｂにおいて、低パルスＰ’のレーザ光が発光される。このようにして、前回の走査時における障害物の距離に応じて、高パルスＰと低パルスＰ’のレーザ光が切り替えて出射される。 Further, at the time of scanning shown in FIG. 20B, it is determined that the obstacle is at a long distance in the section A where the laser light of the low pulse P ′ is emitted, and the obstacle is at a short distance in the section B. 20C, as shown in FIG. 20C, in the next scan of the target area, the high-pulse P laser light is emitted in the section A, and the low-pulse P ′ laser light is emitted in the section B. Emits light. In this way, the laser light of the high pulse P and the low pulse P ′ is switched and emitted according to the distance of the obstacle at the previous scanning.
このように、本変更例では、障害物が遠距離にある場合は、高パルスＰによって、目標領域がスキャンされ、障害物が近距離にある場合は、低パルスＰ’によって、目標領域がスキャンされる。これにより、上記実施の形態同様、障害物が近距離にある場合であっても、障害物までの距離を精度よく測定することができる。 Thus, in this modification, when the obstacle is at a long distance, the target area is scanned by the high pulse P, and when the obstacle is at a short distance, the target area is scanned by the low pulse P ′. Is done. Thereby, even when the obstacle is at a short distance, the distance to the obstacle can be accurately measured as in the above embodiment.
また、本変更例では、前回の走査結果に応じて、高パルスＰと低パルスＰ’を切り替えてレーザ光が出射されるため、上記実施の形態に比べ、走査間隔を狭くすることができる。すなわち、上記実施の形態では、図１０のＰ’ｉの発光タイミングは、直前のＰｉの発光タイミングで測定された距離が不適正であった場合に、これを補うためにレーザ光を発光させるものであったが、本変更例では、全てのＰ’ｉの発光タイミングを、補足のためではなく、距離測定のために用いることができる。これにより、障害物の検出と距離の測定をより精度よく行うことができる。 Further, in this modified example, since the laser light is emitted by switching between the high pulse P and the low pulse P ′ according to the previous scanning result, the scanning interval can be narrowed compared to the above embodiment. That is, in the above-described embodiment, the emission timing of P′i in FIG. 10 is to emit laser light to compensate for the improper distance measured at the immediately preceding Pi emission timing. However, in this modified example, all P′i emission timings can be used for distance measurement, not for supplementary purposes. As a result, obstacle detection and distance measurement can be performed with higher accuracy.
また、本変更例では、各発光タイミングにおいて、高パルスＰと低パルスＰ’の何れで取得された時間差を用いて距離測定を行うかを取捨選択する必要がないため、上記実施の形態に比べ、ＤＳＰ１０６の制御負担を抑えることができる。さらに、距離測定のためのテーブルを距離測定テーブルＴＰ３の１つとすることができるため、ＤＳＰ１０６の内蔵メモリの使用量を抑えることができる。
Further, in this modified example, at each light emission timing, it is not necessary to select whether distance measurement is performed using a time difference acquired by either the high pulse P or the low pulse P ′, and therefore, compared with the above embodiment. The control burden on the
なお、本変更例では、発光タイミングＱｉにおいて、低パルスＰ’で距離が測定されなかった場合、すなわち、低パルスＰ’により障害物が検出されなかった場合、発光タイミングＱｉにおける出射パルスの種類は、変更されずに低パルスのまま維持された。しかし、この場合、障害物が存在するにも拘わらず、遠距離であるため、低パルスでは反射光の強度が弱く、障害物が検出されないと判断されることも想定され得る。よって、このような状況を回避するため、たとえば、発光タイミングＱｉにおいて、所定回数連続で、低パルスにより障害物が検出できなかった場合には、発光タイミングＱｉの出射パルスの種類を高パルスに切り替えるようにしても良い。 In this modified example, when the distance is not measured with the low pulse P ′ at the light emission timing Qi, that is, when no obstacle is detected with the low pulse P ′, the type of the emission pulse at the light emission timing Qi is The low pulse remained unchanged. However, in this case, it can be assumed that although the obstacle is present, the distance is a long distance, so that the intensity of the reflected light is weak at a low pulse and it is determined that the obstacle is not detected. Therefore, in order to avoid such a situation, for example, when an obstacle cannot be detected by a low pulse continuously for a predetermined number of times at the light emission timing Qi, the type of the emission pulse at the light emission timing Qi is switched to a high pulse. You may do it.
また、上記実施の形態では、低パルスＰ’のレーザ光による受光電圧ＶＲ’ｉが閾値電圧ＶＳ０を超えた場合、障害物は近距離にあるとして、受光時間差Δｔ’ｉを受光テーブルＴＰ２に格納させたが、受光時間差Δｔ’ｉが閾値ＴＳ０以上の場合は、測定データを無効としてもよい。 In the above embodiment, when the light reception voltage VR′i by the laser light of the low pulse P ′ exceeds the threshold voltage VS0, it is determined that the obstacle is at a short distance and the light reception time difference Δt′i is stored in the light reception table TP2. However, when the light reception time difference Δt′i is equal to or greater than the threshold value TS0, the measurement data may be invalidated.
図２１は、受光時間差Δｔ’ｉが閾値ＴＳ０以上の場合に測定データを無効とする場合の低パルスＰ’のレーザ光の発光処理および受光処理を示すフローチャートである。なお、同図中、上記実施の形態と同一処理の部分には、同一符号が付されている。 FIG. 21 is a flowchart showing the light emission process and the light reception process of the low-pulse P ′ laser when the measurement data is invalidated when the light reception time difference Δt′i is equal to or greater than the threshold value TS0. In the figure, the same reference numerals are given to the same processing portions as those in the above embodiment.
上記実施の形態と同様、ＤＳＰ１０６は、低パルスＰ’のレーザ光による受光電圧ＶＲ’ｉが閾値電圧ＶＳ０を超えると（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、受光時間差Δｔ’ｉを測定し（Ｓ２０７）、受光時間差Δｔ’ｉを受光テーブルＴＰ２に格納する（Ｓ２０８）。その後、ＤＳＰ１０６は、受光時間差Δｔ’ｉが閾値ＴＳ０未満であるかを判断する（Ｓ２１０）。なお、閾値ＴＳ０には、上記実施の形態の閾値ＴＳ０と同じ値が設定されている。
Similar to the above embodiment, when the light receiving voltage VR′i by the laser light of the low pulse P ′ exceeds the threshold voltage VS0 (S204: YES), the
受光時間差Δｔ’ｉが閾値ＴＳ０未満であると（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、障害物との距離は近距離にあるため、発光強度の小さい低パルスＰ’によっても、障害物からの反射光を受光することができる。よって、ＤＳＰ１０６は、受光時間差Δｔｉが有効であることを示す無効フラグＮ’ｉ（Ｎｉ＝０）を、当該発光タイミングＰ’ｉに対応づけて、内蔵メモリ内の受光テーブルＴＰ２に格納する（Ｓ２１０）。こうして、低パルスＰ’の発光タイミングＰ’ｉに対する処理が終了する。
When the light reception time difference Δt′i is less than the threshold value TS0 (S210: YES), the distance from the obstacle is close, so that the reflected light from the obstacle is received even by a low pulse P ′ having a small emission intensity. be able to. Therefore, the
一方、受光時間差Δｔ’ｉが閾値ＴＳ０以上である場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、測定された受光時間差Δｔ’ｉの信頼性が低くなる。受光時間差Δｔ’ｉが閾値ＴＳ０を少し超えたような場合は、受光時間差Δｔ’ｉの信頼性はそれほど低くはないが、受光時間差Δｔ’ｉが閾値ＴＳ０を大きく超えるような場合は、低パルスＰ’の反射光の強度がかなり弱くなるため、通常、適正な受光時間差の測定が難しくなる。このような場合、受光時間差が得られたとしても、受光時間差は、外乱やレーザレーダ１外部からの迷光等（たとえば、対向車両のライト等）による不適正なデータである可能性が高い。 On the other hand, when the light reception time difference Δt′i is equal to or greater than the threshold value TS0 (S210: NO), the reliability of the measured light reception time difference Δt′i is lowered. When the light reception time difference Δt′i slightly exceeds the threshold value TS0, the reliability of the light reception time difference Δt′i is not so low, but when the light reception time difference Δt′i greatly exceeds the threshold value TS0, the low pulse Since the intensity of the reflected light of P ′ is considerably weakened, it is usually difficult to measure an appropriate light reception time difference. In such a case, even if a light reception time difference is obtained, it is highly likely that the light reception time difference is inappropriate data due to disturbance, stray light from the outside of the laser radar 1 (for example, a light of an oncoming vehicle, etc.).
よって、ＤＳＰ１０６は、受光時間差Δｔ’ｉが無効であることを示す無効フラグＮ’ｉ（Ｎ’ｉ＝１）を、当該発光タイミングＰ’ｉに対応づけて、内蔵メモリ内の受光テーブルＴＰ２に格納する（Ｓ２１１）。このとき、ＤＳＰ１０６は、受光テーブルＴＰ２において、発光タイミングＰ’ｉに対応する受光時間差の欄にＮＵＬＬを格納する。こうして、低パルスＰの発光タイミングＰ’ｉに対する処理が終了する。
Therefore, the
このように、本変更例では、低パルスＰ’の発光タイミングにおいて、低パルスＰ’のレーザ光によって検出可能な範囲より遠い位置からの光を検出したときは、測定された受光時間差Δｔ’ｉを外乱によるものと判断し、測定データを無効とする。これにより、受光信号に外乱が含まれるような場合であっても、障害物の誤検出および不適正な距離の測定を抑制することができる。 As described above, in this modified example, when light from a position far from a range detectable by the laser light of the low pulse P ′ is detected at the light emission timing of the low pulse P ′, the measured light reception time difference Δt′i. Is determined to be due to disturbance, and the measurement data is invalidated. Thereby, even if it is a case where a disturbance is contained in a light reception signal, the erroneous detection of an obstruction and the measurement of an inappropriate distance can be suppressed.
なお、ここでは、Ｓ２１０で用いる閾値がＴＳ０とされたが、低パルスＰ’によっても障害物の検出および距離の測定が適正に行われ得る範囲で、Ｓ２１０で用いる閾値をＴＳ０よりも大きく設定しても良い。 Here, the threshold value used in S210 is TS0. However, the threshold value used in S210 is set to be larger than TS0 within a range in which obstacle detection and distance measurement can be appropriately performed even with the low pulse P ′. May be.
また、上記実施の形態では、パルスの種類を高パルスＰと、低パルスＰ’の２種類としたが、障害物の距離に応じて、３つ以上のパルスの種類を用いてもよい。 In the above embodiment, two types of pulses, the high pulse P and the low pulse P ′, are used. However, three or more types of pulses may be used according to the distance of the obstacle.
また、上記実施の形態では、高パルスＰおよび低パルスＰ’の受光テーブルＴＰ１、Ｔ
Ｐ２に受光時間差を保持させたが、受光時間差から距離を測定し、距離データを保持させてもよい。
In the above embodiment, the light receiving tables TP1, T of the high pulse P and the low pulse P ′ are used.
Although the light reception time difference is held in P2, the distance may be measured by measuring the distance from the light reception time difference.
また、上記実施の形態では、発光強度の異なる高パルスＰと低パルスＰ’を用いたが、パルス幅が異なっていれば、発光強度は同じとしてもよい。 In the above embodiment, the high pulse P and the low pulse P ′ having different light emission intensities are used. However, the light emission intensities may be the same as long as the pulse widths are different.
さらに、上記実施の形態では、２つの軸の周りにミラーが回転するミラーアクチュエータの構成例を示したが、本発明は、上記以外の構成のミラーアクチュエータや、レンズを駆動してレーザ光を走査するタイプのアクチュエータ、あるいは、ポリゴンミラーを用いたアクチュエータにも適用可能である。 Further, in the above-described embodiment, the configuration example of the mirror actuator in which the mirror rotates around the two axes has been shown. This type of actuator can also be applied to an actuator using a polygon mirror.
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。 In addition, the embodiment of the present invention can be variously modified as appropriate within the scope of the technical idea shown in the claims.
１ … レーザレーダ
２１ … レーザ光源
２４ … ミラーアクチュエータ（光走査部）
３３ … 光検出器
１０２ … スキャンＬＤ駆動回路（電流調整回路）
１０６ … ＤＳＰ（距離測定部、電流調整回路、スイッチング制御部）
Ｄ１ … ドライバ（スイッチング制御部）
Ｄ２ … ドライバ（スイッチング制御部）
Ｃ１ … コンデンサ（第１のコンデンサ）
Ｃ２ … コンデンサ（第２のコンデンサ）
ＦＥＴ１ … ＦＥＴ１（第１のスイッチング部）
ＦＥＴ２ … ＦＥＴ２（第２のスイッチング部）
Ｐ … 高パルス（第１のレーザ光）
Ｐ’… 低パルス（第２のレーザ光）
ＴＳ０ … 閾値（第１の距離、第２の距離）
ｄ０ … 閾値距離（第１の距離）
DESCRIPTION OF
33 ...
106 ... DSP (distance measuring unit, current adjusting circuit, switching control unit)
D1 ... Driver (switching control unit)
D2 Driver (switching control unit)
C1 ... Capacitor (first capacitor)
C2 ... Capacitor (second capacitor)
FET1... FET1 (first switching unit)
FET2... FET2 (second switching unit)
P ... High pulse (first laser beam)
P '... Low pulse (second laser beam)
TS0 Threshold value (first distance, second distance)
d0 Threshold distance (first distance)
Claims (6)
目標領域において前記レーザ光を走査させる光走査部と、
前記目標領域において反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、
前記レーザ光のパルス幅を制御するとともに、前記光検出器から出力される信号に基づいて目標領域における障害物までの距離を測定する距離測定部と、を備え、
前記距離測定部は、目標領域における障害物までの距離に適するパルス幅を決定し、決定したパルス幅のレーザ光により障害物との距離を測定する、
ことを特徴とするレーザレーダ。 A laser light source for emitting laser light;
An optical scanning unit that scans the laser light in a target area;
A photodetector for receiving the laser beam reflected in the target area;
A distance measuring unit that controls a pulse width of the laser light and measures a distance to an obstacle in a target area based on a signal output from the photodetector;
The distance measuring unit determines a pulse width suitable for the distance to the obstacle in the target region, and measures the distance to the obstacle with laser light having the determined pulse width.
A laser radar characterized by that.
前記距離測定部は、所定パルス幅の第１のレーザ光と、前記第１のレーザ光よりもパルス幅の狭い第２のレーザ光を前記レーザ光源に発光させ、前記第１のレーザ光により測定した障害物までの距離が第１の距離より短い場合、前記第２のレーザ光によって、障害物までの距離を測定する、
ことを特徴とするレーザレーダ。 The laser radar according to claim 1, wherein
The distance measuring unit causes the laser light source to emit a first laser beam having a predetermined pulse width and a second laser beam having a narrower pulse width than the first laser beam, and the measurement is performed using the first laser beam. When the distance to the obstacle is shorter than the first distance, the distance to the obstacle is measured by the second laser beam.
A laser radar characterized by that.
前記距離測定部は、前記第２のレーザ光により測定した障害物までの距離が第２の距離よりも長い場合、前記第２のレーザ光により測定した距離を無効とする、
ことを特徴とするレーザレーダ。 The laser radar according to claim 2, wherein
The distance measuring unit invalidates the distance measured by the second laser light when the distance to the obstacle measured by the second laser light is longer than the second distance;
A laser radar characterized by that.
前記距離測定部は、前記目標領域の走査軌跡上において前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光を交互に発光させ、前記走査軌跡上の第１の位置において前記第１のレーザ光により測定された距離が前記第１の距離よりも短い場合、前記走査軌跡上の第１の位置に隣り合う第２の位置において前記第２のレーザ光によって測定された距離を前記第１の位置における距離に代えて取得する、
ことを特徴とするレーザレーダ。 The laser radar according to claim 2 or 3,
The distance measuring unit alternately emits the first laser light and the second laser light on a scanning locus of the target area, and uses the first laser light at a first position on the scanning locus. When the measured distance is shorter than the first distance, the distance measured by the second laser beam at the second position adjacent to the first position on the scanning locus is the first position. Get instead of distance,
A laser radar characterized by that.
前記距離測定部は、前記目標領域に対する走査軌跡上の第１の位置において前記第１のレーザ光により測定された距離が前記第１の距離よりも短い場合、前記目標領域の次の走査の際の前記第１の位置において前記第２のレーザ光を前記レーザ光源に発光させて障害物までの距離を測定する、
ことを特徴とするレーザレーダ。 The laser radar according to claim 2 or 3,
When the distance measured by the first laser beam at the first position on the scanning locus with respect to the target area is shorter than the first distance, the distance measuring unit performs the next scanning of the target area. Measuring the distance to the obstacle by causing the laser light source to emit the second laser light at the first position of
A laser radar characterized by that.
前記レーザ光源に対する電流の流入期間を段階的に切り替える電流調整回路をさらに備え、
前記電流調整回路は、
第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと前記レーザ光源との間に接続され、前記第１のコンデンサに蓄積された電荷を前記レーザ光源に流入させる第１のスイッチング部と、
前記第１のコンデンサと容量が異なる第２のコンデンサと、
前記第２のコンデンサと前記レーザ光源との間に接続され、前記第２のコンデンサに蓄積された電荷を前記レーザ光源に流入させる第２のスイッチング部と、を備え、
前記距離測定部は、
前記第１のスイッチング部または前記第２のスイッチング部を選択的に動作させ、前
記第１のコンデンサまたは前記第２のコンデンサに蓄積された電荷の何れかを前記レーザ光源に流入させることにより、前記レーザ光のパルス幅を制御する、
ことを特徴とするレーザレーダ。 The laser radar according to any one of claims 1 to 5,
A current adjusting circuit for switching the current inflow period to the laser light source stepwise;
The current adjustment circuit includes:
A first capacitor;
A first switching unit that is connected between the first capacitor and the laser light source, and causes the electric charge accumulated in the first capacitor to flow into the laser light source;
A second capacitor having a different capacity from the first capacitor;
A second switching unit that is connected between the second capacitor and the laser light source and allows the electric charge accumulated in the second capacitor to flow into the laser light source,
The distance measuring unit is
By selectively operating the first switching unit or the second switching unit and causing any of the charges accumulated in the first capacitor or the second capacitor to flow into the laser light source, Control the pulse width of the laser beam,
A laser radar characterized by that.
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