JP2013130422A - Laser radar - Google Patents

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真人 山田
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山口  淳
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser radar capable of properly detecting a distance to an object even when the distance is changed according to an environment.SOLUTION: A lase radar 300 comprises: a laser source 401 for emitting a laser beam; a beam-shaping lens 402 for shaping the laser beam; a mirror actuator 1 for scanning a target region with a laser beam having passed through the beam-shaping lens; a light-receiving lens 502 for collecting light reflected by the target region; and a light detector 503 for receiving the reflected light collected by the light-collecting element. A laser unit 400 includes a mechanism for adjusting a distance between the laser source 401 and the beam-shaping lens 402.

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、建物への侵入検知等のセキュリティ用途として、レーザレーダが用いられている。一般に、レーダレーダは、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物体の有無を検出する。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物体までの距離が検出される(特許文献1)。   In recent years, laser radar has been used for security purposes such as intrusion detection into buildings. In general, radar radar scans a laser beam within a target area, and detects the presence or absence of an object at each scan position from the presence or absence of reflected light at each scan position. Further, the distance to the object at each scan position is detected based on the required time from the laser light irradiation timing at each scan position to the reflected light reception timing (Patent Document 1).

目標領域からの反射光は、レーザレーダ内の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物体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物体までの距離が計測される。   The reflected light from the target area is received by a photodetector in the laser radar. 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 object exists at the scan position. Further, the timing at which this signal exceeds the threshold is set as the timing of receiving reflected light, and the distance to the object at the scan position is measured as described above.

特開2009−14698号公報JP 2009-14698 A

上記構成において、レーザ光は、所定の環境下において、所定の距離の位置で焦点を結ぶようにして、目標領域に出射される。しかし、目標領域における物体は、部屋の広さ等の環境の変化に応じて、焦点距離よりも遠距離に位置付けられることが起こり得る。この場合、焦点距離よりも遠距離にある物体に対して、レーザ光が照射されると、レーザ光のビーム形状が収差により、不明瞭となる。これにより、前記光検出器によって受光される反射光の強度が低くなり、受光光量に応じた大きさの信号が閾値を超えず、適正に距離を取得できない惧れがある。   In the above configuration, the laser beam is emitted to the target area so as to be focused at a predetermined distance in a predetermined environment. However, the object in the target area may be positioned farther than the focal length in accordance with changes in the environment such as the size of the room. In this case, when laser light is irradiated to an object at a distance longer than the focal length, the beam shape of the laser light becomes unclear due to aberration. As a result, the intensity of the reflected light received by the photodetector decreases, and the signal having a magnitude corresponding to the amount of received light does not exceed the threshold value, and there is a possibility that the distance cannot be acquired properly.

本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、環境に応じて物体までの距離が変化しても、適正に距離を取得可能な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 such problems, and an object of the present invention is to provide a laser radar that can appropriately acquire a distance even if the distance to an object changes according to the environment.

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、前記レーザ光のビーム形状を整形するビーム整形レンズと、前記ビーム整形レンズを透過した前記レーザ光を目標領域において走査させる走査部と、前記目標領域において反射された反射光を集光する集光素子と、前記集光素子により集光された前記反射光を受光する光検出器と、前記レーザ光源と前記ビーム整形レンズとの間の距離を調整するフォーカス調整部とを備える。   A laser radar according to a main aspect of the present invention scans a laser light source that emits laser light, a beam shaping lens that shapes a beam shape of the laser light, and the laser light that has passed through the beam shaping lens in a target region. A scanning unit; a condensing element that condenses the reflected light reflected in the target region; a photodetector that receives the reflected light collected by the condensing element; the laser light source; and the beam shaping lens. And a focus adjustment unit that adjusts the distance between the first and the second.

本発明によれば、環境に応じて物体までの距離が変化しても、適正に距離を取得可能なレーザレーダを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if the distance to an object changes according to an environment, the laser radar which can acquire a distance appropriately can be provided.

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.

実施の形態に係るミラーアクチュエータの分解斜視図を示す図である。It is a figure which shows the disassembled perspective view of the mirror actuator which concerns on embodiment. 実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。It is a figure which shows the assembly process of the mirror actuator which concerns on embodiment. 実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。It is a figure which shows the assembly process of the mirror actuator which concerns on embodiment. 実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。It is a figure which shows the assembly process of the mirror actuator which concerns on embodiment. 実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。It is a figure which shows the assembly process of the mirror actuator which concerns on embodiment. 実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。It is a figure which shows the assembly process of the mirror actuator which concerns on embodiment. 実施の形態に係るミラーアクチュエータを示す図である。It is a figure which shows the mirror actuator which concerns on embodiment. 実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser radar which concerns on embodiment. 実施の形態に係るレーザユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser unit which concerns on embodiment. 実施の形態に係る受光ユニットの分解斜視図を示す図である。It is a figure which shows the disassembled perspective view of the light-receiving unit which concerns on embodiment. 実施の形態に係る受光ユニットの組立過程を示す図である。It is a figure which shows the assembly process of the light reception unit which concerns on embodiment. 実施の形態に係るレーザレーダの組立過程を示す図である。It is a figure which shows the assembly process of the laser radar which concerns on embodiment. 実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser radar which concerns on embodiment. 実施の形態に係るサーボ光学系の構成および作用を説明する図である。It is a figure explaining the structure and effect | action of the servo optical system which concerns on embodiment. 実施の形態に係るレーザレーダの回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the laser radar which concerns on embodiment. 実施の形態に係るレーザ光の走査制御を説明する図である。It is a figure explaining the scanning control of the laser beam which concerns on embodiment. 実施の形態に係るレーザ光の焦点距離と物体の距離を示す図である。It is a figure which shows the focal distance of the laser beam and object distance which concern on embodiment. 実施の形態に係るレーザ光の物体の距離に応じたビーム形状を示す図である。It is a figure which shows the beam shape according to the distance of the object of the laser beam which concerns on embodiment. 実施の形態に係るレーザユニットのフォーカス調整の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the focus adjustment of the laser unit which concerns on 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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施の形態に係るミラーアクチュエータ1の分解斜視図である。図示の如く、ミラーアクチュエータ1は、インナーユニット10と、アウターユニット20を備えている。   FIG. 1 is an exploded perspective view of a mirror actuator 1 according to the present embodiment. As illustrated, the mirror actuator 1 includes an inner unit 10 and an outer unit 20.

図2は、ミラーアクチュエータ1のインナーユニット10の分解斜視図である。図示の如く、インナーユニット10は、インナーユニットフレーム11と、パンシャフト12と、パンマグネットユニット13、14と、チルトマグネットユニット15、16と、パンコイルユニット17、18と、サスペンションワイヤー19a〜19dとを備えている。   FIG. 2 is an exploded perspective view of the inner unit 10 of the mirror actuator 1. As illustrated, the inner unit 10 includes an inner unit frame 11, a pan shaft 12, pan magnet units 13, 14, tilt magnet units 15, 16, pan coil units 17, 18, and suspension wires 19a to 19d. It has.

インナーユニットフレーム11は、パンシャフト12を回動可能に指示する枠部材である。インナーユニットフレーム11は、正面視において長方形の輪郭を有している。インナーユニットフレーム11には、左右に並ぶ軸孔11aと、上下に並ぶ軸孔11bが形成されている。軸孔11aは、左右の側面の中心位置に配置され、軸孔11bは、上下の側面の中心に配置されている。軸孔11aには、軸受け11cが嵌め込まれ、軸孔11bには、軸受け11dが嵌め込まれる。   The inner unit frame 11 is a frame member that instructs the pan shaft 12 to be rotatable. The inner unit frame 11 has a rectangular outline in a front view. The inner unit frame 11 is formed with a shaft hole 11a arranged on the left and right and a shaft hole 11b arranged on the top and bottom. The shaft hole 11a is disposed at the center position of the left and right side surfaces, and the shaft hole 11b is disposed at the center of the upper and lower side surfaces. A bearing 11c is fitted into the shaft hole 11a, and a bearing 11d is fitted into the shaft hole 11b.

パンシャフト12には、パンコイル171、181(図3参照)とLED122を電気的に接続する導線を通すための孔12aと、ミラー123を嵌め込むための段部12bが形成されている。また、パンシャフト12内は、パンコイル171、181とLED122を電気的に接続する導線を通すため、空洞となっている。パンシャフト12は、後述するように、ミラー123をPan方向に回動させる回転軸として利用される。   The pan shaft 12 is formed with a hole 12a for passing a lead wire for electrically connecting the pan coils 171 and 181 (see FIG. 3) and the LED 122, and a step portion 12b for fitting the mirror 123 therein. In addition, the inside of the pan shaft 12 is hollow in order to pass a lead wire that electrically connects the pan coils 171 and 181 and the LED 122. As will be described later, the pan shaft 12 is used as a rotating shaft that rotates the mirror 123 in the Pan direction.

パンシャフト12の裏側にはLED122が装着されている。LED122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。LED122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。LED122は、LED基板121に取り付けられている。LED基板121は、後方向から、パンシャフト12に取り付けられる。   An LED 122 is mounted on the back side of the pan shaft 12. The LED 122 is a diffusion type (wide directional type) and can diffuse light over a wide range. As will be described later, the diffused light from the LED 122 is used to detect the scanning position in the target region of the scanning laser light. The LED 122 is attached to the LED substrate 121. The LED substrate 121 is attached to the pan shaft 12 from the rear direction.

パンマグネットユニット13、14は、それぞれ、インナーユニットフレーム11の上面および下面に装着され、チルトマグネットユニット15、16は、それぞれ、インナーユニットフレーム11の左右の側面に装着される。また、パンコイルユニット17、18は、それぞれ、パンシャフト12の上下の端部に装着される。パンコイルユニット17、18に配されたパンコイル171、181(図2には図示せず、図3参照)に電流を流入すると、パンマグネット131、141とパンコイル171、181との間に生じる電磁駆動力によって、パンシャフト12は回転方向に駆動される。さらに、インナーユニットフレーム11の下面には、サスペンションワイヤー19a〜19dの端部を固定するためのサスペンションワイヤー固定基板191、192が装着される。   The pan magnet units 13 and 14 are mounted on the upper and lower surfaces of the inner unit frame 11, respectively, and the tilt magnet units 15 and 16 are mounted on the left and right side surfaces of the inner unit frame 11, respectively. Further, the pan coil units 17 and 18 are respectively mounted on the upper and lower ends of the pan shaft 12. Electromagnetic drive generated between the pan magnets 131 and 141 and the pan coils 171 and 181 when a current flows into the pan coils 171 and 181 (not shown in FIG. 2, see FIG. 3) arranged in the pan coil units 17 and 18. The pan shaft 12 is driven in the rotational direction by the force. Furthermore, suspension wire fixing substrates 191 and 192 for fixing the ends of the suspension wires 19a to 19d are mounted on the lower surface of the inner unit frame 11.

図3は、パンコイルユニット17の構成を示す図である。図3(a)は、パンコイルユニット17を下側から見たときの分解斜視図、図3(b)は、パンコイルホルダ172を上側から見たときの斜視図、図3(c)は、パンコイルユニット17を上側から見たときの斜視図である。なお、パンコイルユニット18の構成はパンコイルユニット17と略同じであるため、図3には、パンコイルユニット17の各部の番号とともに、これらに対応するパンコイルユニット18の各部の番号が付されている。ここでは、便宜上、パンコイルユニット17について説明する。   FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the pan coil unit 17. 3A is an exploded perspective view when the pan coil unit 17 is viewed from the lower side, FIG. 3B is a perspective view when the pan coil holder 172 is viewed from the upper side, and FIG. It is a perspective view when the pan coil unit 17 is seen from the upper side. Since the configuration of the pan coil unit 18 is substantially the same as that of the pan coil unit 17, the numbers of the respective parts of the pan coil unit 17 and the numbers of the respective parts of the pan coil unit 18 corresponding thereto are given in FIG. ing. Here, for convenience, the pan coil unit 17 will be described.

図3(a)を参照して、パンコイルユニット17は、パンコイル171と、パンコイルホルダ172と、ヨーク173と、サスペンションワイヤー固定基板174を備えている。   With reference to FIG. 3A, the pan coil unit 17 includes a pan coil 171, a pan coil holder 172, a yoke 173, and a suspension wire fixing substrate 174.

パンコイルホルダ172は、樹脂材料からなっている。パンコイルホルダ172には、4つのパンコイル装着部172aが設けられている。パンコイル装着部172aは、上下に貫通する略扇形の開口の周りに壁が形成された構成となっている。これら4つのパンコイル装着部172aには、それぞれ、パンコイル171が壁に沿って巻回されるようにして固着される。4つのパンコイル171は、略扇形の同じ形状を有している。4つのパンコイル171が、それぞれ、対応するパンコイル装着部172aに装着されると、パンコイル171全体の輪郭は、平面視において略円形形状になる。この状態で、4つのパンコイル171は、扇形の辺が互いに隣接するように、円周方向に均等に並ぶ。4つのパンコイル171は、一続きとなっており、ミラーアクチュエータ1が組み立てられた状態において電流を流入することにより、それぞれのパンコイル171に同じ回転方向の電磁駆動力が発生するよう、巻き方向が調整されている。   The pan coil holder 172 is made of a resin material. The pan coil holder 172 is provided with four pan coil mounting portions 172a. The pan coil mounting part 172a has a structure in which a wall is formed around a substantially fan-shaped opening that penetrates vertically. Each of the four pan coil mounting portions 172a is fixed so that the pan coil 171 is wound along the wall. The four pan coils 171 have the same substantially fan shape. When the four pan coils 171 are respectively mounted on the corresponding pan coil mounting portions 172a, the outline of the entire pan coil 171 becomes a substantially circular shape in plan view. In this state, the four pan coils 171 are evenly arranged in the circumferential direction so that the fan-shaped sides are adjacent to each other. The four pan coils 171 are connected in series, and the winding direction is adjusted so that an electromagnetic driving force in the same rotational direction is generated in each pan coil 171 by flowing current in a state where the mirror actuator 1 is assembled. Has been.

また、パンコイルホルダ172の中央には、パンシャフト12の端部を通すための軸孔172bが設けられている。また、ヨーク173の中央には、パンシャフト12の端部12dを通すための軸孔173aが設けられている。ヨーク173は、対向するパンマグネット131の磁界の作用を強める。   In addition, a shaft hole 172 b for passing the end of the pan shaft 12 is provided in the center of the pan coil holder 172. Further, a shaft hole 173 a for allowing the end 12 d of the pan shaft 12 to pass is provided in the center of the yoke 173. The yoke 173 enhances the action of the magnetic field of the opposing pan magnet 131.

また、パンコイルホルダ172の隅は台状に盛り上がっており、この部分に、サスペンションワイヤー19a、19bを通すための2つのワイヤー孔172cと、サスペンションワイヤー19c、19dを通すための2つのワイヤー孔172dが形成されている。ワイヤー孔172c、172dは、上下に貫通している。サスペンションワイヤー固定基板174は、長方形の薄板形状を有している。   Further, the corner of the pan coil holder 172 is raised in a trapezoidal shape, and two wire holes 172c for passing the suspension wires 19a and 19b and two wire holes 172d for passing the suspension wires 19c and 19d are passed through this portion. Is formed. The wire holes 172c and 172d penetrate vertically. The suspension wire fixing substrate 174 has a rectangular thin plate shape.

サスペンションワイヤー固定基板174は、ガラスエポキシ樹脂からなっている。サスペンションワイヤー固定基板174には、ワイヤー孔172c、172dに対応する位置に、サスペンションワイヤー19a、19bを通すための2つの端子穴174bと、サスペンションワイヤー19c、19dを通すための2つの端子穴174cが形成されている。端子穴174b、174cは、上下に貫通している。また、図3(c)に示すように、サスペンションワイヤー固定基板174上面の端子穴174b、174cの周りには、半田を載せるための凹部が形成されている。   The suspension wire fixing substrate 174 is made of glass epoxy resin. The suspension wire fixing substrate 174 has two terminal holes 174b for passing the suspension wires 19a and 19b and two terminal holes 174c for passing the suspension wires 19c and 19d at positions corresponding to the wire holes 172c and 172d. Is formed. The terminal holes 174b and 174c penetrate vertically. Further, as shown in FIG. 3C, recesses for placing solder are formed around the terminal holes 174b and 174c on the upper surface of the suspension wire fixing substrate 174.

また、パンコイルホルダ172の上面には、図3(b)に示すように、円柱状の凸部172e、172fが形成されている。ヨーク173には、凸部172eに対応する位置に、2つの孔173bが形成されている。凸部172eに孔173bが通されることにより、ヨーク173がパンコイルホルダ172に位置決めされる。この状態で、ヨーク173がパンコイルホルダ172の上面に接着固定される。   Moreover, as shown in FIG.3 (b), the cylindrical convex parts 172e and 172f are formed in the upper surface of the pan coil holder 172. As shown in FIG. Two holes 173b are formed in the yoke 173 at positions corresponding to the convex portions 172e. The yoke 173 is positioned in the pan coil holder 172 by passing the hole 173b through the convex portion 172e. In this state, the yoke 173 is bonded and fixed to the upper surface of the pan coil holder 172.

サスペンションワイヤー固定基板174には、凸部172fに対応する位置に、2つの孔174aが形成されている。サスペンションワイヤー固定基板174は、凸部172fに孔174aが通されることにより、パンコイルホルダ172に対して位置決めされる。この状態で、サスペンションワイヤー固定基板174が、パンコイルホルダ172の上面に接着固定される。これにより、図3(c)に示すパンコイルユニット17が完成する。   In the suspension wire fixing substrate 174, two holes 174a are formed at positions corresponding to the convex portions 172f. The suspension wire fixing substrate 174 is positioned with respect to the pan coil holder 172 by passing the hole 174a through the convex portion 172f. In this state, the suspension wire fixing substrate 174 is bonded and fixed to the upper surface of the pan coil holder 172. Thereby, the pan coil unit 17 shown in FIG. 3C is completed.

この状態で、パンコイルホルダ172の軸孔172bの位置は、ヨーク173の軸孔173aの位置に合わされる。また、パンコイルホルダ172のワイヤー孔172cの位置は、サスペンションワイヤー固定基板174の端子穴174bの位置に合わされ、パンコイルホルダ172のワイヤー孔172dの位置は、サスペンションワイヤー固定基板174の端子穴174cの位置に合わされる。   In this state, the position of the shaft hole 172 b of the pan coil holder 172 is matched with the position of the shaft hole 173 a of the yoke 173. Further, the position of the wire hole 172c of the pan coil holder 172 is aligned with the position of the terminal hole 174b of the suspension wire fixing substrate 174, and the position of the wire hole 172d of the pan coil holder 172 is the position of the terminal hole 174c of the suspension wire fixing substrate 174. To fit the position.

パンコイルユニット18は、パンコイルユニット17と略同様にして構成されている。ただし、パンコイルユニット18のサスペンションワイヤー固定基板184には、サスペンションワイヤー19a〜19dが通されないため、パンコイルホルダ182にはワイヤー孔が設けられておらず、また、サスペンションワイヤー固定基板184には端子穴が設けられない。   The pan coil unit 18 is configured in substantially the same manner as the pan coil unit 17. However, since the suspension wires 19a to 19d are not passed through the suspension wire fixing substrate 184 of the pan coil unit 18, no wire holes are provided in the pan coil holder 182, and the suspension wire fixing substrate 184 has terminals. There is no hole.

図2を参照して、インナーユニット10の組立時には、まず、パンシャフト12が、軸孔11bに通され、インナーユニットフレーム11内に収容される。そして、パンシャフト12の段部12bにミラー123が嵌め込まれ、パンシャフト12の両端の軸に軸受け11dが取り付けられる。そして、この状態で、2つの軸受け11dが、インナーユニットフレーム11に形成された軸孔11bに嵌め込まれる。また、チルトシャフト25、26(図1参照)のための2つの軸受け11cが、インナーユニットフレーム11に形成された軸孔11aに嵌め込まれる。これにより、図4(a)に示す組立体が完成する。なお、図4(a)〜(d)では、便宜上、ミラー123が図示省略されている。また、図4(a)の状態において、インナーユニットフレーム11の下面には、上記のように、サスペンションワイヤー固定基板191、192が装着されている(図示省略)。   Referring to FIG. 2, when assembling inner unit 10, first, pan shaft 12 is passed through shaft hole 11 b and accommodated in inner unit frame 11. Then, the mirror 123 is fitted into the step 12 b of the pan shaft 12, and the bearings 11 d are attached to the shafts at both ends of the pan shaft 12. In this state, the two bearings 11 d are fitted into the shaft holes 11 b formed in the inner unit frame 11. In addition, two bearings 11 c for the tilt shafts 25 and 26 (see FIG. 1) are fitted into shaft holes 11 a formed in the inner unit frame 11. Thereby, the assembly shown in FIG. 4A is completed. 4A to 4D, the mirror 123 is omitted for convenience. In the state of FIG. 4A, the suspension wire fixing substrates 191 and 192 are mounted on the lower surface of the inner unit frame 11 as described above (not shown).

その後、図4(b)のように、パンマグネットユニット13が、インナーユニットフレーム11の上面に装着される。パンマグネットユニット13は、リング状のパンマグネット131(図2参照)がパンマグネットホルダ132に接着されることにより構成されている。パンマグネット131は、周方向に4つの磁極領域に均等に区分されている。隣り合う磁極領域の磁極は、互いに異なっている。パンマグネットユニット13の装着時には、パンマグネットホルダ132が、インナーユニットフレーム11上面の溝に嵌め込まれ
た状態で、ネジ13a、13bがインナーユニットフレーム11の上面に螺着される。同様にして、パンマグネットユニット13と同様の構成を有するパンマグネットユニット14が、ネジ14a、14b(図2参照)により、インナーユニットフレーム11の下面に固着される。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, the pan magnet unit 13 is mounted on the upper surface of the inner unit frame 11. The pan magnet unit 13 is configured by bonding a ring-shaped pan magnet 131 (see FIG. 2) to a pan magnet holder 132. The pan magnet 131 is equally divided into four magnetic pole regions in the circumferential direction. The magnetic poles of adjacent magnetic pole regions are different from each other. When the pan magnet unit 13 is mounted, the screws 13 a and 13 b are screwed onto the upper surface of the inner unit frame 11 with the pan magnet holder 132 fitted in the groove on the upper surface of the inner unit frame 11. Similarly, a pan magnet unit 14 having the same configuration as that of the pan magnet unit 13 is fixed to the lower surface of the inner unit frame 11 by screws 14a and 14b (see FIG. 2).

そして、図4(c)に示すように、インナーユニットフレーム11の左右の側面にチルトマグネットユニット15、16が装着される。チルトマグネットユニット15、16は、それぞれ、リング状のチルトマグネット151、161(図2参照)がチルトマグネットホルダ152、162に接着されることにより構成されている。チルトマグネット151、161は、それぞれ、周方向に4つの磁極領域に均等に区分されている。隣り合う磁極領域の磁極は、互いに異なっている。チルトマグネットユニット16の装着時には、チルトマグネットホルダ162が、インナーユニットフレーム11の右側側面に形成された溝に嵌め込まれた状態で、ネジ16a、16bがインナーユニットフレーム11の右側面に螺着される。同様にして、チルトマグネットユニット15が、ネジ15a、15b(図2参照)によりインナーユニットフレーム11に固着される。   Then, as shown in FIG. 4C, tilt magnet units 15 and 16 are attached to the left and right side surfaces of the inner unit frame 11. The tilt magnet units 15 and 16 are configured by bonding ring-shaped tilt magnets 151 and 161 (see FIG. 2) to tilt magnet holders 152 and 162, respectively. Each of the tilt magnets 151 and 161 is equally divided into four magnetic pole regions in the circumferential direction. The magnetic poles of adjacent magnetic pole regions are different from each other. When the tilt magnet unit 16 is mounted, the screws 16 a and 16 b are screwed onto the right side surface of the inner unit frame 11 with the tilt magnet holder 162 fitted in a groove formed on the right side surface of the inner unit frame 11. . Similarly, the tilt magnet unit 15 is fixed to the inner unit frame 11 with screws 15a and 15b (see FIG. 2).

次に、パンコイルユニット17、18が、パンシャフト12の両端に嵌め込まれるようにして、それぞれ、パンシャフト12の両端に装着される。これにより、図4(d)の組立体が完成する。この状態において、パンコイルユニット17、18は、パンシャフト12と一体的に回動可能となる。なお、パンコイルユニット17、18のパンコイル171、181は、電流が流入することによりパンシャフト12に回転方向の電磁駆動力が生じるように配置される。   Next, the pan coil units 17 and 18 are respectively attached to both ends of the pan shaft 12 so as to be fitted to both ends of the pan shaft 12. Thereby, the assembly of FIG. 4D is completed. In this state, the pan coil units 17 and 18 can rotate integrally with the pan shaft 12. Note that the pan coils 171 and 181 of the pan coil units 17 and 18 are arranged such that an electromagnetic driving force in the rotational direction is generated on the pan shaft 12 when current flows.

この状態で、図5(b)に示すように、サスペンションワイヤー19a、19bが、サスペンションワイヤー固定基板174の端子穴174bと、パンコイルホルダ172のワイヤー孔172cを介して、サスペンションワイヤー固定基板191の端子穴191aに通される。同様に、サスペンションワイヤー固定基板174の端子穴174cと、パンコイルホルダ172のワイヤー孔172dを介して、サスペンションワイヤー固定基板192の端子穴192aに通される。サスペンションワイヤー19a〜19dは、それぞれ、パンコイル171、181と、LED122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174、191、192に半田付けられる。なお、サスペンションワイヤー固定基板191、192には、端子穴191a、192aの他に、端子穴191b、192bが形成されている。また、端子穴191aと端子穴191bは導電パターンによって電気的に接続され、端子穴192aと端子穴192bは導電パターンによって電気的に接続されている。   In this state, as shown in FIG. 5B, the suspension wires 19a and 19b are connected to the suspension wire fixing substrate 191 via the terminal holes 174b of the suspension wire fixing substrate 174 and the wire holes 172c of the pan coil holder 172. It passes through the terminal hole 191a. Similarly, it is passed through the terminal hole 192a of the suspension wire fixing substrate 192 through the terminal hole 174c of the suspension wire fixing substrate 174 and the wire hole 172d of the pan coil holder 172. The suspension wires 19a to 19d are soldered to the suspension wire fixing substrates 174, 191 and 192 together with the pan coils 171 and 181 and the lead wires for supplying current to the LEDs 122, respectively. In addition to the terminal holes 191a and 192a, terminal holes 191b and 192b are formed in the suspension wire fixing substrates 191 and 192. The terminal hole 191a and the terminal hole 191b are electrically connected by a conductive pattern, and the terminal hole 192a and the terminal hole 192b are electrically connected by a conductive pattern.

こうして、図5に示すように、インナーユニット10の組立が完了する。図5(a)は、組み立てられたインナーユニット10を前側から見た斜視図であり、図5(b)は、組み立てられたインナーユニット10を後側から見た斜視図である。この状態で、ミラー123は、パンシャフト12の周りにPan方向に回動可能となる。なお、パンコイルユニット17、18は、ミラー123のPan方向の回動に伴って、Pan方向に回動する。他方、サスペンションワイヤー固定基板191、192は、インナーユニット10の下面に固着されているため、ミラー123のPan方向の回動に伴って、Pan方向に回動しない。   Thus, as shown in FIG. 5, the assembly of the inner unit 10 is completed. FIG. 5A is a perspective view of the assembled inner unit 10 viewed from the front side, and FIG. 5B is a perspective view of the assembled inner unit 10 viewed from the rear side. In this state, the mirror 123 can rotate around the pan shaft 12 in the Pan direction. The pan coil units 17 and 18 rotate in the Pan direction as the mirror 123 rotates in the Pan direction. On the other hand, since the suspension wire fixing substrates 191 and 192 are fixed to the lower surface of the inner unit 10, they do not rotate in the Pan direction as the mirror 123 rotates in the Pan direction.

図1に戻り、アウターユニット20は、アクチュエータフレーム21と、チルトコイルユニット22、23と、サーボユニット24と、チルトシャフト25、26と、サスペンションワイヤー27a〜27dとを備えている。   Returning to FIG. 1, the outer unit 20 includes an actuator frame 21, tilt coil units 22, 23, a servo unit 24, tilt shafts 25, 26, and suspension wires 27a to 27d.

図6を参照して、アクチュエータフレーム21は、前方が開いた枠部材からなっている
。アクチュエータフレーム21の左右の側面の中央には、チルトシャフト25、26を通すための軸孔21a、21dが形成されている。また、アクチュエータフレーム21の左右の側面には、チルトコイルユニット22、23を固定するためのネジ穴21b、21c、21e、21fが形成されている。また、アクチュエータフレーム21の後側面には、サーボユニット24のピンホール箱244を通すための開口21gと、サーボユニット24を固定するためのネジ穴21h、21iが形成されている。また、アクチュエータフレーム21の後側面には、後述する保持枠310にミラーアクチュエータ1を固定するためのネジ穴21j、21kが形成されている。
Referring to FIG. 6, the actuator frame 21 is composed of a frame member whose front is open. In the center of the left and right side surfaces of the actuator frame 21, shaft holes 21a and 21d for allowing the tilt shafts 25 and 26 to pass are formed. Screw holes 21b, 21c, 21e, and 21f for fixing the tilt coil units 22 and 23 are formed on the left and right side surfaces of the actuator frame 21. In addition, an opening 21g for passing the pinhole box 244 of the servo unit 24 and screw holes 21h and 21i for fixing the servo unit 24 are formed on the rear side surface of the actuator frame 21. Further, screw holes 21j and 21k for fixing the mirror actuator 1 to a holding frame 310 to be described later are formed on the rear side surface of the actuator frame 21.

図6(b)は、チルトコイルユニット22の構成を示す図である。なお、チルトコイルユニット23の構成はチルトコイルユニット22と同じであるため、図6には、チルトコイルユニット22の各部の番号とともに、これらに対応するチルトコイルユニット23の各部の番号が付されている。ここでは、便宜上、チルトコイルユニット23について説明する。   FIG. 6B is a diagram illustrating a configuration of the tilt coil unit 22. Since the configuration of the tilt coil unit 23 is the same as that of the tilt coil unit 22, the numbers of the respective parts of the tilt coil unit 22 and the numbers of the respective parts of the tilt coil unit 23 corresponding thereto are given in FIG. Yes. Here, for convenience, the tilt coil unit 23 will be described.

図6(b)を参照して、チルトコイルユニット22は、チルトコイル221と、チルトコイルホルダ222とを備えている。   With reference to FIG. 6B, the tilt coil unit 22 includes a tilt coil 221 and a tilt coil holder 222.

チルトコイルホルダ222は、樹脂材料からなっている。チルトコイルホルダ222には、4つのチルトコイル装着部222aが設けられている。チルトコイル装着部222aは、上下に貫通する略扇形の開口の周りに壁が形成された構成となっている。これら4つのチルトコイル装着部222aには、それぞれ、チルトコイル221が壁に沿って巻回されるようにして固着される。4つのチルトコイル221は、略扇形の同じ形状を有している。4つのチルトコイル221が、それぞれ、対応するチルトコイル装着部222aに装着されると、チルトコイル221全体の輪郭は、平面視において略円形形状になる。この状態で、4つのチルトコイル221は、扇形の辺が互いに隣接するように、円周方向に均等に並ぶ。4つのチルトコイル221は、一続きとなっており、ミラーアクチュエータ1が組み立てられた状態において電流を流入することによりそれぞれのチルトコイル221とチルトマグネットユニット15との間に同じ回転方向の電磁駆動力が発生するよう、巻き方向が調整されている。   The tilt coil holder 222 is made of a resin material. The tilt coil holder 222 is provided with four tilt coil mounting portions 222a. The tilt coil mounting portion 222a has a configuration in which a wall is formed around a substantially fan-shaped opening penetrating vertically. A tilt coil 221 is fixed to each of the four tilt coil mounting portions 222a so as to be wound along the wall. The four tilt coils 221 have substantially the same fan shape. When the four tilt coils 221 are respectively mounted on the corresponding tilt coil mounting portions 222a, the entire outline of the tilt coil 221 becomes a substantially circular shape in plan view. In this state, the four tilt coils 221 are evenly arranged in the circumferential direction so that the fan-shaped sides are adjacent to each other. The four tilt coils 221 are connected in series, and an electric current flows in the assembled state of the mirror actuator 1, so that an electromagnetic driving force in the same rotational direction is generated between each tilt coil 221 and the tilt magnet unit 15. The winding direction is adjusted so as to generate.

チルトコイルホルダ222の中央には、チルトシャフト25を通すための円形の軸孔222bが設けられている。また、チルトコイルホルダ222の両端には、アクチュエータフレーム21に固定するためのネジ孔222c、222dが形成されている。   In the center of the tilt coil holder 222, a circular shaft hole 222b through which the tilt shaft 25 is passed is provided. Further, screw holes 222 c and 222 d for fixing to the actuator frame 21 are formed at both ends of the tilt coil holder 222.

チルトコイルユニット23は、チルトコイルユニット22と同様にして構成されている。ここでは、各部の詳細な説明は省略する。   The tilt coil unit 23 is configured in the same manner as the tilt coil unit 22. Here, detailed description of each part is omitted.

また、図6(c)を参照して、サーボユニット24は、PSD基板241と、PSD242と、バンドパスフィルタ243と、ピンホール箱244とを備えている。   Referring to FIG. 6C, the servo unit 24 includes a PSD substrate 241, a PSD 242, a band pass filter 243, and a pinhole box 244.

PSD基板241には、PSD基板241をアクチュエータフレーム21に固定するための2つのネジ孔241a、241bが形成されている。PSD基板241の背面には、サスペンションワイヤー27a、27bを通すための2つの端子穴241c(図6(c)には図示せず。図7(b)参照)が形成されている。また、PSD基板241の背面には、サスペンションワイヤー27c、27dを通すための2つの端子穴241d(図6(c)には図示せず。図7(b)参照)が形成されている。PSD基板241には、PSD242が装着されている。PSD242は、サーボ光の受光位置に応じた信号を出力する。   Two screw holes 241 a and 241 b for fixing the PSD substrate 241 to the actuator frame 21 are formed in the PSD substrate 241. Two terminal holes 241c (not shown in FIG. 6C, see FIG. 7B) for passing the suspension wires 27a and 27b are formed on the back surface of the PSD substrate 241. Further, two terminal holes 241d (not shown in FIG. 6C, see FIG. 7B) for passing the suspension wires 27c and 27d are formed on the back surface of the PSD substrate 241. A PSD 242 is mounted on the PSD substrate 241. The PSD 242 outputs a signal corresponding to the light receiving position of the servo light.

バンドパスフィルタ243は、LED122から出射される波長帯域の光のみを透過し
、それ以外の波長帯域の迷光を除去する。バンドパスフィルタ243は、PSD242の表面に取り付けられ、接着固定される。
The bandpass filter 243 transmits only light in the wavelength band emitted from the LED 122 and removes stray light in other wavelength bands. The band pass filter 243 is attached to the surface of the PSD 242 and is bonded and fixed.

ピンホール箱244は、図6(d)に示すように、内部が空洞となっており、中央にピンホール244aが形成されている。ピンホール244aは、LED122から出射された拡散光のうち、一部の光を透過させる。ピンホール箱244は、遮光性のある物質からなり、ピンホール244aを透過する光以外の迷光が、PSD242に入射することを防ぐ。ピンホール箱244は、PSD基板241に取り付けられ、接着固定される。   As shown in FIG. 6D, the pinhole box 244 has a hollow inside, and a pinhole 244a is formed at the center. The pinhole 244a transmits a part of the diffused light emitted from the LED 122. The pinhole box 244 is made of a light shielding material and prevents stray light other than light transmitted through the pinhole 244a from entering the PSD 242. The pinhole box 244 is attached to the PSD substrate 241 and bonded and fixed.

図6(a)に戻り、アウターユニット20の組立時には、ネジ孔222c、222dを介して、ネジ22a、22bをネジ穴21b、21cに螺着する。これにより、チルトコイルユニット22がアクチュエータフレーム21に固着される。同様に、ネジ孔232c、232dを介して、ネジ23a、23bをネジ穴21e、21fに螺着する。これにより、チルトコイルユニット23がアクチュエータフレーム21に固着される。   Returning to FIG. 6A, when the outer unit 20 is assembled, the screws 22a and 22b are screwed into the screw holes 21b and 21c through the screw holes 222c and 222d. Thereby, the tilt coil unit 22 is fixed to the actuator frame 21. Similarly, the screws 23a and 23b are screwed into the screw holes 21e and 21f through the screw holes 232c and 232d. Thereby, the tilt coil unit 23 is fixed to the actuator frame 21.

次に、ネジ孔241a、241bを介して、ネジ24a、24bをネジ穴21h、21iに螺着する。これにより、サーボユニット24がアクチュエータフレーム21に固着される。こうして、図1に示す構成体が組み立てられる。   Next, the screws 24a and 24b are screwed into the screw holes 21h and 21i through the screw holes 241a and 241b. Thereby, the servo unit 24 is fixed to the actuator frame 21. Thus, the structure shown in FIG. 1 is assembled.

図1を参照して、サスペンションワイヤー27a〜27d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27a〜27dは、断面が矩形状となっている。サスペンションワイヤー27a〜27dは、互いに同じ形状および特性を持ち、パンコイル171、181とLED122への電流供給のために利用される。サスペンションワイヤー27a〜27dは、通常の状態において、後方に湾曲した形状を有している。   Referring to FIG. 1, suspension wires 27a to 27d are made of phosphor bronze, beryllium copper or the like, have excellent conductivity, and have spring properties. The suspension wires 27a to 27d have a rectangular cross section. The suspension wires 27 a to 27 d have the same shape and characteristics as each other, and are used for supplying current to the pan coils 171 and 181 and the LED 122. The suspension wires 27a to 27d have a shape curved backward in a normal state.

インナーユニット10とアウターユニット20の組立時には、まず、インナーユニット10が、アウターユニット20内に収容される。左から、チルトシャフト25の段部25aがアクチュエータフレーム21の軸孔21a(図6(a)参照)に通され、段部25bが、インナーユニットフレーム11の軸受け11cに通される(図2参照)。その後、磁気バネ用マグネットホルダ251が、チルトシャフト25の段部25cに通され、接着固定される。   When the inner unit 10 and the outer unit 20 are assembled, the inner unit 10 is first accommodated in the outer unit 20. From the left, the step portion 25a of the tilt shaft 25 is passed through the shaft hole 21a (see FIG. 6A) of the actuator frame 21, and the step portion 25b is passed through the bearing 11c of the inner unit frame 11 (see FIG. 2). ). Thereafter, the magnet holder 251 for the magnetic spring is passed through the step portion 25c of the tilt shaft 25, and is fixed by adhesion.

また、同様にして、右から、チルトシャフト26の段部26aがアクチュエータフレーム21の軸孔21dに通され、段部26bが、インナーユニットフレーム11の軸受け11c(図2参照)に通される。そして、磁気バネ用マグネットホルダ261が、チルトシャフト26の段部26cに通され、接着固定される。   Similarly, from the right, the step portion 26a of the tilt shaft 26 is passed through the shaft hole 21d of the actuator frame 21, and the step portion 26b is passed through the bearing 11c (see FIG. 2) of the inner unit frame 11. Then, the magnet holder 261 for magnetic spring is passed through the step portion 26c of the tilt shaft 26 and is fixedly bonded.

この状態で、チルトシャフト25、26が回動され、磁気バネ用マグネット252、262の回転方向の位置が調整される。具体的には、インナーユニット10が鉛直方向に直立した状態で、磁気バネ用マグネット252、262の各磁極領域が、チルトマグネット151、161の対応する磁極領域に正対向する位置に、磁気バネ用マグネット252、262の位置が調整される。かかる調整が終了した後、チルトシャフト25、26が、アクチュエータフレーム21に接着固定される。   In this state, the tilt shafts 25 and 26 are rotated, and the positions of the magnetic spring magnets 252 and 262 in the rotational direction are adjusted. Specifically, with the inner unit 10 standing upright in the vertical direction, each magnetic pole region of the magnetic spring magnets 252 and 262 is in a position directly opposite to the corresponding magnetic pole region of the tilt magnets 151 and 161. The positions of the magnets 252 and 262 are adjusted. After such adjustment is completed, the tilt shafts 25 and 26 are bonded and fixed to the actuator frame 21.

これにより、インナーユニットフレーム11がTilt方向に回動しても、チルトシャフト25、26と磁気バネ用マグネット252、262は、回動しないよう固定される。他方、チルトマグネット151、161は、インナーユニットフレーム11と一体となって回動する。   Thereby, even if the inner unit frame 11 rotates in the tilt direction, the tilt shafts 25 and 26 and the magnets for magnetic springs 252 and 262 are fixed so as not to rotate. On the other hand, the tilt magnets 151 and 161 rotate integrally with the inner unit frame 11.

インナーユニットフレーム11が回動していないとき、磁気バネ用マグネット252、262の各領域の境界の位置と、チルトマグネット151、161の各領域の境界の位置は一致している。また、磁気バネ用マグネット252、262の各領域の極性は、対向するチルトマグネット151、161の各領域の極性と異なっている。したがって、チルトマグネット151、161は、それぞれ、右方向、左方向に引き付けられ、これにより、インナーユニットフレーム11に右方向および左方向の力が働く。これら2つの力は、互いに釣り合っている。このため、インナーユニットフレーム11は左右何れか一方の方向に付勢されることなく、アクチュエータフレーム21に支持された状態にある。   When the inner unit frame 11 is not rotating, the position of the boundary between the magnetic spring magnets 252 and 262 and the position of the boundary between the tilt magnets 151 and 161 are the same. Further, the polarities of the respective regions of the magnetic spring magnets 252 and 262 are different from the polarities of the respective regions of the opposing tilt magnets 151 and 161. Accordingly, the tilt magnets 151 and 161 are attracted in the right direction and the left direction, respectively, whereby a right direction force and a left direction force act on the inner unit frame 11. These two forces are balanced with each other. Therefore, the inner unit frame 11 is supported by the actuator frame 21 without being urged in the left or right direction.

こうして、インナーユニット10がアウターユニット20に回動可能に取り付けられると、図7(b)に示すように、サスペンションワイヤー27a、27bの一端が、サスペンションワイヤー固定基板191の端子穴191bに通され、半田付けられる。また、サスペンションワイヤー27a、27bの他端が、PSD基板241の2つの端子穴241cに通され、半田付けられる。   Thus, when the inner unit 10 is rotatably attached to the outer unit 20, as shown in FIG. 7B, one end of the suspension wires 27a and 27b is passed through the terminal hole 191b of the suspension wire fixing substrate 191. Soldered. Further, the other ends of the suspension wires 27a and 27b are passed through the two terminal holes 241c of the PSD substrate 241 and soldered.

同様に、サスペンションワイヤー27c、27dの一端が、サスペンションワイヤー固定基板192の端子穴192bに通され、半田付けられる。また、サスペンションワイヤー27c、27dの他端が、PSD基板241の2つの端子穴241dに通され、半田付けられる。サスペンションワイヤー27a〜27dは、図7(a)のようにミラー123のミラー面が水平方向に対して垂直であるときに、通常の状態から略変形することなく端子穴191b、192bと、端子穴241c、241dとを繋ぐように、後方に湾曲した形状を有する。これにより、サスペンションワイヤー27a〜27dは、インナーユニットフレーム11に極力、不要な力を加えずに、インナーユニットフレーム11がTilt方向に回動するときに必要な長さを有することできる。また、サスペンションワイヤー27a〜27dにより、インナーユニットフレーム11に取り付けられたパンコイル171、181、およびLED122に対して、電流が供給される。   Similarly, one end of each of the suspension wires 27c and 27d is passed through the terminal hole 192b of the suspension wire fixing substrate 192 and soldered. The other ends of the suspension wires 27c and 27d are passed through the two terminal holes 241d of the PSD board 241 and soldered. When the mirror surface of the mirror 123 is perpendicular to the horizontal direction as shown in FIG. 7A, the suspension wires 27a to 27d are connected to the terminal holes 191b and 192b without being substantially deformed from the normal state. It has a shape curved backward so as to connect 241c and 241d. Thereby, the suspension wires 27a to 27d can have a length necessary when the inner unit frame 11 rotates in the tilt direction without applying unnecessary force to the inner unit frame 11 as much as possible. Further, current is supplied to the pan coils 171 and 181 and the LED 122 attached to the inner unit frame 11 by the suspension wires 27a to 27d.

また、図示しないが、チルトコイル221、231には、PSD基板241から、導線が直接接続され、電流が供給される。なお、チルトコイル221、231は、回動しないアクチュエータフレーム21に取り付けられているため、導線が直接接続されたとしても、ミラー123の回動には、影響しない。   In addition, although not shown, a conductive wire is directly connected to the tilt coils 221 and 231 from the PSD substrate 241 and supplied with current. Since the tilt coils 221 and 231 are attached to the actuator frame 21 that does not rotate, even if the conductive wire is directly connected, the rotation of the mirror 123 is not affected.

こうして、ミラーアクチュエータ1の組立が完了する。図7(a)は、ミラーアクチュエータ1を前方から見た斜視図、図7(b)は、ミラーアクチュエータ1を後方から見た斜視図である。この状態で、インナーユニットフレーム11は、チルトシャフト25、26の周りにTilt方向に回動可能となる。なお、パンコイルユニット17、18とサスペンションワイヤー固定基板191、192は、インナーユニットフレーム11のTilt方向の回動に伴って、Tilt方向に回動する。   Thus, the assembly of the mirror actuator 1 is completed. FIG. 7A is a perspective view of the mirror actuator 1 viewed from the front, and FIG. 7B is a perspective view of the mirror actuator 1 viewed from the rear. In this state, the inner unit frame 11 can be rotated around the tilt shafts 25 and 26 in the tilt direction. The pan coil units 17 and 18 and the suspension wire fixing substrates 191 and 192 rotate in the tilt direction as the inner unit frame 11 rotates in the tilt direction.

図7に示すアセンブル状態において、パンコイル171、181に電流を流すと、パンコイル171、181と、パンマグネット131、141に生じる電磁駆動力によってパンコイルユニット17、18とともにパンシャフト12が回動し、これにより、ミラー123が、パンシャフト12を軸としてPan方向に回動する。   In the assembled state shown in FIG. 7, when a current is passed through the pan coils 171, 181, the pan shaft 12 is rotated together with the pan coil units 17, 18 by the electromagnetic driving force generated in the pan coils 171, 181 and the pan magnets 131, 141, As a result, the mirror 123 rotates in the Pan direction about the pan shaft 12.

ミラー123がPan方向に回動すると、パンコイルユニット17、18は一体的に回動し、サスペンションワイヤー固定基板191、192は回動しない。したがって、サスペンションワイヤー19a、19bと、サスペンションワイヤー19c、19dは、それぞれ、長手方向に引っ張られながら、パンシャフト12を中心として、ねじれの位置に位置付けられる。このとき、サスペンションワイヤー19a〜19dは、長手方向に伸縮しないため、可撓性を有するサスペンションワイヤー固定基板191、192が上方向に引
っ張られる。こうすると、サスペンションワイヤー19a〜19dとサスペンションワイヤー固定基板191、192のばね性により、パンシャフト12を中心とした、ミラー123のPan方向の回動方向と逆向きのトルクが発生する。このトルクは、サスペンションワイヤー19a〜19dとサスペンションワイヤー固定基板191、192のばね定数とパンシャフト12を中心としたミラー123の回動位置とによって算出可能な所定の値となる。このように、ミラー123がPan方向に回動した状態では、常に逆向きのトルクが発生するため、パンコイル171、181への電流の印加を中止すると、ミラー123は、回動前の位置に戻される。
When the mirror 123 rotates in the Pan direction, the pan coil units 17 and 18 rotate integrally, and the suspension wire fixing substrates 191 and 192 do not rotate. Therefore, the suspension wires 19a and 19b and the suspension wires 19c and 19d are respectively positioned at the twisted positions around the pan shaft 12 while being pulled in the longitudinal direction. At this time, since the suspension wires 19a to 19d do not expand and contract in the longitudinal direction, the suspension wire fixing substrates 191 and 192 having flexibility are pulled upward. In this way, due to the spring properties of the suspension wires 19a to 19d and the suspension wire fixing substrates 191 and 192, a torque is generated in the direction opposite to the Pan direction of the mirror 123 around the pan shaft 12. This torque has a predetermined value that can be calculated based on the spring constants of the suspension wires 19a to 19d and the suspension wire fixing substrates 191 and 192 and the rotational position of the mirror 123 around the pan shaft 12. Thus, when the mirror 123 is rotated in the Pan direction, a reverse torque is always generated. Therefore, when the current application to the pan coils 171 and 181 is stopped, the mirror 123 returns to the position before the rotation. It is.

図7に示すアセンブル状態において、チルトコイル221、231に電流を流すと、チルトコイル221、231と、チルトマグネット151、161に生じる電磁駆動力によってパンコイルユニット17、18とともにインナーユニットフレーム11がチルトシャフト25、26を軸とするチルト方向に回動し、これにより、ミラー123が、チルト方向に回動する。   In the assembled state shown in FIG. 7, when an electric current is passed through the tilt coils 221 and 231, the inner unit frame 11 is tilted together with the pan coil units 17 and 18 by the electromagnetic driving force generated in the tilt coils 221 and 231 and the tilt magnets 151 and 161. The mirror 123 rotates in the tilt direction about the shafts 25 and 26, thereby rotating the mirror 123 in the tilt direction.

インナーユニットフレーム11がTilt方向に回動すると、チルトマグネット151は、インナーユニットフレーム11に伴って回動するが、磁気バネ用マグネット252は、チルトシャフト25に固定されているため、回動しない。このため、チルトマグネット151の領域分割の位置と、磁気バネ用マグネット252の領域分割の位置が周方向にずれる。これにより、チルトマグネット151のN極の領域の一部が、磁気バネ用マグネット252のN極の領域の一部に向かい合い、チルトマグネット151のS極の領域の一部が、磁気バネ用マグネット252のS極の領域の一部に向かい合う。このため、チルトマグネット151の各領域に、チルトマグネット151を回動前の位置に引き戻す磁力が発生する。これにより、インナーユニットフレーム11に、チルト中立位置へと向かうトルク(抗力)が加わる。このトルク(抗力)は、チルトマグネット151と磁気バネ用マグネット252の間に発生する磁力の強さと、インナーユニットフレーム11の回動位置とによって算出可能な所定の値となる。   When the inner unit frame 11 rotates in the tilt direction, the tilt magnet 151 rotates with the inner unit frame 11, but the magnetic spring magnet 252 does not rotate because it is fixed to the tilt shaft 25. For this reason, the area division position of the tilt magnet 151 and the area division position of the magnetic spring magnet 252 are shifted in the circumferential direction. Accordingly, a part of the N pole region of the tilt magnet 151 faces a part of the N pole region of the magnetic spring magnet 252, and a part of the S pole region of the tilt magnet 151 is set to the magnetic spring magnet 252. It faces a part of the S pole region. For this reason, a magnetic force that pulls the tilt magnet 151 back to the position before the rotation is generated in each region of the tilt magnet 151. Thereby, torque (drag) toward the tilt neutral position is applied to the inner unit frame 11. This torque (drag) is a predetermined value that can be calculated by the strength of the magnetic force generated between the tilt magnet 151 and the magnetic spring magnet 252 and the rotational position of the inner unit frame 11.

このように、ミラー123がインナーユニットフレーム11と一体になってチルト中立位置から回動すると、常に逆向きのトルクが発生するため、チルトコイル221、231への電流の印加を中止すると、ミラー123は、チルト中立位置に戻される。   Thus, when the mirror 123 is rotated integrally with the inner unit frame 11 from the tilt neutral position, a reverse torque is always generated. Therefore, when the application of current to the tilt coils 221 and 231 is stopped, the mirror 123 is stopped. Is returned to the tilt neutral position.

図8は、ミラーアクチュエータ1が装着された状態のレーザレーダ300の内部を側面から透視した模式図である。   FIG. 8 is a schematic view of the inside of the laser radar 300 with the mirror actuator 1 mounted as seen through from the side.

図8を参照して、レーザレーダ300は、ミラーアクチュエータ1と、筐体301と、投射/受光窓302と、レーザユニット400と、受光ユニット500とを備える。   Referring to FIG. 8, laser radar 300 includes mirror actuator 1, housing 301, projection / light receiving window 302, laser unit 400, and light receiving unit 500.

筐体301は、立方体形状をしており、ベース301aと、カバー301bを備える。筺体301は、内部に、ミラーアクチュエータ1と、レーザユニット400と、受光ユニット500とを収容する。筐体301の正面には、投射/受光窓302が装着される。   The housing 301 has a cubic shape and includes a base 301a and a cover 301b. The housing 301 accommodates the mirror actuator 1, the laser unit 400, and the light receiving unit 500 therein. A projection / light receiving window 302 is attached to the front surface of the housing 301.

投射/受光窓302は、表面が湾曲した曲面状の透明な板からなっている。投射/受光窓302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。   The projection / light receiving window 302 is made of a curved transparent plate having a curved surface. The projection / light receiving window 302 is made of a highly transparent material, and an antireflection film (AR coating) is attached to the incident surface and the output surface.

図9(a)、(b)は、レーザユニット400の中心軸を通り、筺体301のベース301aに垂直な平面(YZ平面)でレーザユニット400を切断したときの断面を模式的に示す断面図である。図9(a)は、各部材が分解された状態のレーザユニット400が示されており、図9(b)は、各部材が組み立てられた状態のレーザユニット400が示
されている。図9(c)は、各部材が組み立てられた状態のレーザユニット400を前方から見た斜視図である。
9A and 9B are cross-sectional views schematically showing a cross section when the laser unit 400 is cut along a plane (YZ plane) passing through the central axis of the laser unit 400 and perpendicular to the base 301a of the housing 301. It is. 9A shows the laser unit 400 in a state where each member is disassembled, and FIG. 9B shows the laser unit 400 in a state where each member is assembled. FIG. 9C is a perspective view of the laser unit 400 in a state where the respective members are assembled as viewed from the front.

レーザユニット400は、レーザ光源401と、ビーム整形レンズ402と、レーザホルダ411と、留めネジ412と、光透過板413と、レンズホルダ414を備えている。   The laser unit 400 includes a laser light source 401, a beam shaping lens 402, a laser holder 411, a fastening screw 412, a light transmission plate 413, and a lens holder 414.

レーザ光源401は、波長900nm程度のレーザ光を出射する。レーザ光源401は、ベース401a上にCAN401bを備えるCANパッケージ型のレーザ光源である。また、レーザ光源401は、ストライプ幅が縦に長い、高出力のブロードエリア型半導体レーザである。   The laser light source 401 emits laser light having a wavelength of about 900 nm. The laser light source 401 is a CAN package type laser light source including a CAN 401b on a base 401a. The laser light source 401 is a high-power broad area semiconductor laser having a stripe width that is long in the vertical direction.

ビーム整形レンズ402は、非球面レンズであり、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、投射/受光窓302から前方15m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程度の略楕円形状となるように、ビーム整形レンズ402が設計される。   The beam shaping lens 402 is an aspheric lens, and converges the emitted laser light so that the emitted laser light has a predetermined shape in the target area. For example, the beam shape is set so that the beam shape in the target area (in the present embodiment, set at a position about 15 m forward from the projection / light receiving window 302) is a substantially elliptical shape with a length of about 2 m and a width of about 0.2 m. A shaping lens 402 is designed.

レーザホルダ411は、アルミ等の金属によって形成されている。レーザホルダ411は、前後で外周の径が異なる略円筒形状となっている。前方には、大径部411aが形成されており、後方には、大径部411aよりも径が小さい小径部411bが形成されている。大径部411aの外周には、留めネジ412に螺着される際の滑り止めのため、ローレット加工が成されている(図9(c)参照)。大径部411aの上部には、押さえネジ411dが螺着するネジ穴411cが形成されている。押さえネジ411dは、先端部が平坦となっており、押さえネジ411dの上下方向の高さは、大径部411aの厚みよりも、やや大きい。押さえネジ411dがネジ穴411cに完全に螺着されると、押さえネジ411dは、大径部411aを貫通し、開口411f内にやや突出する。小径部411b外側面の後方の一部には、ネジ溝411eが設けられている。   The laser holder 411 is made of metal such as aluminum. The laser holder 411 has a substantially cylindrical shape with different outer diameters at the front and rear. A large-diameter portion 411a is formed in the front, and a small-diameter portion 411b having a smaller diameter than the large-diameter portion 411a is formed in the rear. The outer periphery of the large-diameter portion 411a is knurled to prevent slipping when screwed onto the retaining screw 412 (see FIG. 9C). A screw hole 411c into which a holding screw 411d is screwed is formed in the upper portion of the large diameter portion 411a. The holding screw 411d has a flat tip, and the vertical height of the holding screw 411d is slightly larger than the thickness of the large diameter portion 411a. When the holding screw 411d is completely screwed into the screw hole 411c, the holding screw 411d penetrates the large diameter portion 411a and slightly protrudes into the opening 411f. A thread groove 411e is provided in a part of the rear side of the outer surface of the small diameter portion 411b.

また、レーザホルダ411は、内部にレンズホルダ414を収容するための円形の開口411fとレーザ光源401を収容するための円形の開口411gが形成されている。開口411fの径は、レンズホルダ414の小径部414bの外径よりもやや大きく、開口411gの径は、レーザ光源401のベース401aの径よりもやや大きい。開口411f内側面の後方の一部には、ネジ溝411hが設けられている。   The laser holder 411 is formed with a circular opening 411f for accommodating the lens holder 414 and a circular opening 411g for accommodating the laser light source 401 therein. The diameter of the opening 411f is slightly larger than the outer diameter of the small diameter portion 414b of the lens holder 414, and the diameter of the opening 411g is slightly larger than the diameter of the base 401a of the laser light source 401. A screw groove 411h is provided in a part of the rear side of the inner surface of the opening 411f.

さらに、開口411fと開口411gの間には、開口411f、411gよりも径が小さいリング状の段部411iが形成され、段部411iの内側に円形の孔が形成されている。段部411iの内側の孔の径は、レーザ光源401のCAN401bの径よりもやや大きい。レーザ光源401のベース401aの前面がレーザホルダ411の段部411iに当接するまで、後方からレーザ光源401が開口411gに嵌め込まれる。これにより、レーザ光源401がレーザホルダ411に対して位置決めされ、レーザ光源401がレーザホルダ411に接着固定される。   Furthermore, between the opening 411f and the opening 411g, a ring-shaped step portion 411i having a smaller diameter than the openings 411f and 411g is formed, and a circular hole is formed inside the step portion 411i. The diameter of the hole inside the stepped portion 411 i is slightly larger than the diameter of the CAN 401 b of the laser light source 401. The laser light source 401 is fitted into the opening 411g from the rear until the front surface of the base 401a of the laser light source 401 contacts the step 411i of the laser holder 411. Thereby, the laser light source 401 is positioned with respect to the laser holder 411, and the laser light source 401 is bonded and fixed to the laser holder 411.

留めネジ412は、レーザホルダ411と同様に、アルミ等の金属によって形成されている。また、留めネジ412は、内部にレーザホルダ411を収容するための開口412aが形成された略円筒形状となっている。開口412aの径は、レーザホルダ411の小径部411bよりもやや大きい。開口412a内には、レーザホルダ411のネジ溝411eと噛み合うネジ溝412bが設けられている。また、留めネジ412の外周には、レーザホルダ411と螺着する際の滑り止めのため、ローレット加工が成されている(図9(c)参照)。   The retaining screw 412 is formed of a metal such as aluminum, like the laser holder 411. The retaining screw 412 has a substantially cylindrical shape in which an opening 412a for accommodating the laser holder 411 is formed. The diameter of the opening 412a is slightly larger than the small diameter portion 411b of the laser holder 411. A screw groove 412b that meshes with the screw groove 411e of the laser holder 411 is provided in the opening 412a. The outer periphery of the retaining screw 412 is knurled to prevent slipping when screwed to the laser holder 411 (see FIG. 9C).

光透過板413は、光が透過可能なガラスによって形成されている。光透過板413の入射面と出射面には、目標領域からの反射光の透過率を高めるため、反射防止膜が付されている。光透過板413は、正面視において、上部が直線状にカットされたカット部413aを有する略半円形状となっている(図9(c)参照)。光透過板413は、レーザホルダ411を安定的に保持するため、前後方向の厚みがやや厚くなっている。   The light transmission plate 413 is made of glass that can transmit light. An antireflection film is attached to the incident surface and the exit surface of the light transmission plate 413 in order to increase the transmittance of reflected light from the target region. The light transmission plate 413 has a substantially semicircular shape having a cut portion 413a whose upper portion is linearly cut when viewed from the front (see FIG. 9C). The light transmission plate 413 is slightly thick in the front-rear direction in order to stably hold the laser holder 411.

光透過板413は、目標領域からの反射光を後述する受光レンズ502(図10参照)に導くため、光透過板413によって反射光が屈折した後においても、受光レンズ502のレンズ面の全体に反射光が入射する程度の径を有している。光透過板413の中央には、レーザホルダ411を通すための円形の開口413bが形成されている。開口413bの径は、レーザホルダ411の大径部411aよりも小さく、レーザホルダ411の小径部411bよりやや大きい。   Since the light transmission plate 413 guides the reflected light from the target area to a light receiving lens 502 (see FIG. 10) described later, even after the reflected light is refracted by the light transmission plate 413, the entire light receiving lens 502 has a lens surface. The diameter is such that the reflected light is incident. In the center of the light transmission plate 413, a circular opening 413b through which the laser holder 411 passes is formed. The diameter of the opening 413b is smaller than the large diameter portion 411a of the laser holder 411 and slightly larger than the small diameter portion 411b of the laser holder 411.

レンズホルダ414は、レーザホルダ411と同様に、アルミ等の金属によって形成されている。レンズホルダ414は、前後で外周の径が異なる略円筒形状となっている。前方には、大径部414aが形成されており、後方には、大径部414aよりも径が小さい小径部414bが形成されている。小径部414bの後方の一部には、レーザホルダ411のネジ溝411hと噛み合うネジ溝414cが設けられている。レンズホルダ414は、内部にビーム整形レンズ402を収容し、レーザ光源401から出射されたレーザ光をビーム整形レンズ402に導くための円形の開口414dが形成されている。開口414dの前方の径は、ビーム整形レンズ402の径よりもやや大きい。開口414dには、段部414eが形成されており、段部414eの部分における開口414dの径は、開口414dの前方の径よりも小さくなっている。ビーム整形レンズ402の後面の周辺部がレンズホルダ414の段部414eに当接するまで、前方からビーム整形レンズ402が開口414dに嵌め込まれる。この状態で、ビーム整形レンズ402がレンズホルダ414に接着固定される。   The lens holder 414 is formed of a metal such as aluminum, like the laser holder 411. The lens holder 414 has a substantially cylindrical shape with different outer diameters at the front and rear. A large-diameter portion 414a is formed in the front, and a small-diameter portion 414b having a smaller diameter than the large-diameter portion 414a is formed in the rear. A screw groove 414c that meshes with the screw groove 411h of the laser holder 411 is provided in a part of the rear of the small diameter portion 414b. The lens holder 414 accommodates the beam shaping lens 402 therein, and has a circular opening 414 d for guiding the laser light emitted from the laser light source 401 to the beam shaping lens 402. The diameter in front of the opening 414d is slightly larger than the diameter of the beam shaping lens 402. A step 414e is formed in the opening 414d, and the diameter of the opening 414d at the step 414e is smaller than the diameter in front of the opening 414d. The beam shaping lens 402 is fitted into the opening 414d from the front until the peripheral portion of the rear surface of the beam shaping lens 402 abuts on the step 414e of the lens holder 414. In this state, the beam shaping lens 402 is bonded and fixed to the lens holder 414.

レーザユニット400の組立時には、まず、前方からレーザホルダ411の小径部411bが光透過板413の開口413bに通される。その後、光透過板413を挟み込むようにして、後方から、留めネジ412がレーザホルダ411のネジ溝411eに螺着される。これにより、光透過板413が、レーザホルダ411の大径部411aと小径部411bとの間の段差と、留めネジ412の前面との間に挟持される。   When the laser unit 400 is assembled, first, the small diameter portion 411b of the laser holder 411 is passed through the opening 413b of the light transmission plate 413 from the front. Thereafter, the retaining screw 412 is screwed into the screw groove 411 e of the laser holder 411 from the rear so as to sandwich the light transmission plate 413. As a result, the light transmission plate 413 is sandwiched between the step between the large diameter portion 411 a and the small diameter portion 411 b of the laser holder 411 and the front surface of the retaining screw 412.

そして、この状態で、レンズホルダ414の小径部414bが、レーザホルダ411の開口411fに通され、レンズホルダ414がレーザホルダ411のネジ溝411hに螺着される。この状態で、レンズホルダ414を回転させることにより、ビーム整形レンズ402を前後方向に位置調整することできる。そして、レーザ光源401からレーザ光が出射され、所定の距離(たとえば、15m)において、レーザ光が焦点を結ぶように、レンズホルダ414が前後方向に位置調整される。具体的には、まず、目標の距離(略15m)の位置にスクリーンを立てて、このスクリーンにレーザ光が照射される。この状態で、ビーム整形レンズ402が前後方向に移動されながら、光検出器503からの信号強度がモニタされる。そして、モニタされた信号強度が最大となる位置に、ビーム整形レンズ402が位置付けられる。これにより、ビーム整形レンズ402のフォーカス調整がなされる。ビーム整形レンズ402のフォーカス調整がなされた後、レーザホルダ411のネジ穴411cに、押さえネジ411dが螺着され、押さえネジ411dの平坦な先端部によって、レンズホルダ414がレーザホルダ411に押し付けられる。これにより、レンズホルダ414は、レーザホルダ411に固着される。   In this state, the small diameter portion 414b of the lens holder 414 is passed through the opening 411f of the laser holder 411, and the lens holder 414 is screwed into the screw groove 411h of the laser holder 411. In this state, by rotating the lens holder 414, the position of the beam shaping lens 402 can be adjusted in the front-rear direction. Then, laser light is emitted from the laser light source 401, and the lens holder 414 is adjusted in the front-rear direction so that the laser light is focused at a predetermined distance (for example, 15 m). Specifically, first, a screen is set up at a target distance (approximately 15 m), and this screen is irradiated with laser light. In this state, the signal intensity from the photodetector 503 is monitored while the beam shaping lens 402 is moved in the front-rear direction. Then, the beam shaping lens 402 is positioned at a position where the monitored signal intensity is maximized. As a result, the focus of the beam shaping lens 402 is adjusted. After the focus adjustment of the beam shaping lens 402 is performed, a holding screw 411d is screwed into the screw hole 411c of the laser holder 411, and the lens holder 414 is pressed against the laser holder 411 by the flat tip portion of the holding screw 411d. Thereby, the lens holder 414 is fixed to the laser holder 411.

なお、レンズホルダ414がレーザホルダ411に固着された後、ビーム整形レンズ4
02の回転位置が調整される。すなわち、目標領域においてビームの形状が所定の形状(縦長)になるように、回転方向におけるビーム整形レンズ402の位置が調整される。このため、上記のようにフォーカス調整が行われた後、一旦、留めネジ412が緩められ、レンズホルダ414が回転可能な状態とされる。この状態で、目標領域においてビームの形状が所定の形状(縦長)になる位置にレーザホルダ411が回転され、その後、留めネジ412が締め付けられる。これにより、回転方向におけるビーム整形レンズ402の位置調整が完了する。
After the lens holder 414 is fixed to the laser holder 411, the beam shaping lens 4
The rotational position of 02 is adjusted. That is, the position of the beam shaping lens 402 in the rotation direction is adjusted so that the beam shape has a predetermined shape (vertically long) in the target region. For this reason, after the focus adjustment is performed as described above, the retaining screw 412 is once loosened, and the lens holder 414 can be rotated. In this state, the laser holder 411 is rotated to a position where the beam shape becomes a predetermined shape (longitudinal shape) in the target region, and then the retaining screw 412 is tightened. Thereby, the position adjustment of the beam shaping lens 402 in the rotation direction is completed.

こうして、図9(b)、(c)に示すレーザユニット400が組み立てられる。   Thus, the laser unit 400 shown in FIGS. 9B and 9C is assembled.

図10は、レーザユニット400と各部材が分解された状態の受光ユニット500を前方から見た斜視図である。図11(a)は、鏡筒511を後方から見た斜視図、図11(b)は、レーザホルダ保持部512を後方から見た斜視図である。図11(c)は、各部材が組み立てられた状態の受光ユニット500にレーザユニット400が組み付けられた状態を前方から見た斜視図である。   FIG. 10 is a perspective view of the laser unit 400 and the light receiving unit 500 in which each member is disassembled as viewed from the front. FIG. 11A is a perspective view of the lens barrel 511 viewed from the rear, and FIG. 11B is a perspective view of the laser holder holding portion 512 viewed from the rear. FIG. 11C is a perspective view of a state in which the laser unit 400 is assembled to the light receiving unit 500 in a state where the respective members are assembled, as viewed from the front.

図10を参照して、受光ユニット500は、バンドパスフィルタ501と、受光レンズ502と、光検出器503と、鏡筒511と、レーザホルダ保持部512とを備える。   Referring to FIG. 10, the light receiving unit 500 includes a band pass filter 501, a light receiving lens 502, a photodetector 503, a lens barrel 511, and a laser holder holding unit 512.

バンドパスフィルタ501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501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 band pass filter 501 is composed of a dielectric multilayer film and transmits only light in the wavelength band of the emitted laser light. Note that the band-pass filter 501 has a simple film configuration because the reflected light is incident in a substantially parallel light state.

受光レンズ502は、フレネルレンズであり、目標領域から反射された光を集光する。フレネルレンズは、凸レンズを同心円状の領域に分割し厚みを減らしたレンズである。   The light receiving lens 502 is a Fresnel lens and collects light reflected from the target area. The Fresnel lens is a lens in which a convex lens is divided into concentric regions to reduce the thickness.

光検出器503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、回路基板503aに装着されている。光検出器503は、受光光量に応じた大きさの電気信号を回路基板503aに出力する。光検出器503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503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)。回路基板503aには、回路基板503aを鏡筒511に固定するための4つのネジ孔503bが形成されている。   The photodetector 503 is composed of an APD (avalanche photodiode) or a PIN photodiode, and is mounted on the circuit board 503a. The photodetector 503 outputs an electrical signal having a magnitude corresponding to the amount of received light to the circuit board 503a. The light receiving surface of the photodetector 503 is not divided into a plurality of regions, but is a single light receiving surface. Further, the light receiving surface of the photodetector 503 has a narrow vertical and horizontal width (for example, around 1 mm) in order to suppress the influence of stray light. Four screw holes 503b for fixing the circuit board 503a to the lens barrel 511 are formed in the circuit board 503a.

鏡筒511は、光を透過しない樹脂材等により形成されている。鏡筒511には、目標領域からの反射光および出射レーザ光が遮光されないよう傾斜部511aが形成されている。また、鏡筒511は、光検出器503に反射光を導くため、前方に開口511bが形成されている。開口511bは、バンドパスフィルタ501および受光レンズ502の径よりもやや大きい。また、図11(a)に示すように、鏡筒511は、後方に開口511bよりも径の小さい開口511cが形成されている。開口511cは、バンドパスフィルタ501および受光レンズ502の径よりもやや小さい。図10に戻り、開口511bと開口511cの間には、段差511dが設けられている。さらに、鏡筒511の前面には、レーザホルダ保持部512を固定するための3つのネジ穴511eが形成されている。また、鏡筒511の左側面には、後述する保持枠310に固定されるための2つのネジ穴511fが形成されている。同様に、図11(a)に示すように、鏡筒511の右側面には、後述する保持枠310に固定されるための2つのネジ穴511gが形成されている。さらに、鏡筒511の背面には、回路基板503aを固定するための4つのネジ穴511hが形成されている。   The lens barrel 511 is formed of a resin material that does not transmit light. The lens barrel 511 is formed with an inclined portion 511a so that the reflected light from the target region and the emitted laser light are not shielded. In addition, the lens barrel 511 has an opening 511b formed in front to guide reflected light to the photodetector 503. The opening 511 b is slightly larger than the diameters of the bandpass filter 501 and the light receiving lens 502. As shown in FIG. 11A, the lens barrel 511 has an opening 511c having a diameter smaller than that of the opening 511b at the rear. The opening 511 c is slightly smaller than the diameters of the bandpass filter 501 and the light receiving lens 502. Returning to FIG. 10, a step 511d is provided between the opening 511b and the opening 511c. Further, three screw holes 511e for fixing the laser holder holding portion 512 are formed on the front surface of the lens barrel 511. Further, two screw holes 511f for fixing to a holding frame 310 described later are formed on the left side surface of the lens barrel 511. Similarly, as shown in FIG. 11A, on the right side surface of the lens barrel 511, two screw holes 511g for fixing to a holding frame 310 described later are formed. Further, four screw holes 511h for fixing the circuit board 503a are formed on the back surface of the lens barrel 511.

レーザホルダ保持部512は、鏡筒511と同様に光を透過しない樹脂材等で形成され
ている。レーザホルダ保持部512は、正面視において、中央に略半形状の開口512aが形成されている。開口512aの径は、レーザユニット400の光透過板413の径よりもやや大きい。開口512aの後方には、段部512bが形成されている。また、開口512aの左右の上端には、切り欠き512cが形成されている。さらに、レーザホルダ保持部512の左下隅、右上隅、および右下隅には、前方向から後方向に延びる溝512dが形成されており、溝512dの後方には、それぞれ、ネジ孔512eが形成されている(図11(b)参照)。
The laser holder holding portion 512 is formed of a resin material or the like that does not transmit light, like the lens barrel 511. The laser holder holding portion 512 has a substantially semi-shaped opening 512a at the center in front view. The diameter of the opening 512 a is slightly larger than the diameter of the light transmission plate 413 of the laser unit 400. A step portion 512b is formed behind the opening 512a. Further, notches 512c are formed at the left and right upper ends of the opening 512a. Further, grooves 512d extending from the front direction to the rear direction are formed in the lower left corner, the upper right corner, and the lower right corner of the laser holder holding portion 512, and screw holes 512e are respectively formed behind the grooves 512d. (See FIG. 11B).

受光ユニット500の組立時には、まず、前方からバンドパスフィルタ501と受光レンズ502が、段差511dに当接するように開口511bに装着される。その後、後方から、光検出器503の回路基板503aが鏡筒511の背面に当てられ、回路基板503aの4つのネジ孔503bと、鏡筒511の4つのネジ穴511h(図11(a)参照)が合わされる。この状態で、4つのネジ503cが、4つのネジ孔503bを介して、鏡筒511の4つのネジ穴511hに螺着される。これにより、光検出器503が鏡筒511に装着される。   When the light receiving unit 500 is assembled, first, the band-pass filter 501 and the light receiving lens 502 are attached to the opening 511b from the front so as to contact the step 511d. Thereafter, the circuit board 503a of the photodetector 503 is applied to the rear surface of the lens barrel 511 from the rear, and the four screw holes 503b of the circuit board 503a and the four screw holes 511h of the lens barrel 511 (see FIG. 11A). ). In this state, the four screws 503c are screwed into the four screw holes 511h of the lens barrel 511 through the four screw holes 503b. As a result, the photodetector 503 is attached to the lens barrel 511.

次に、前方からレーザホルダ保持部512の背面が鏡筒511の前面に押し当てられ、レーザホルダ保持部512の3つのネジ孔512eが、鏡筒511の3つのネジ穴511eに合わされる。この状態で、ネジ孔512eを介して、ネジ512fが鏡筒511eのネジ穴511eに螺着される。これにより、レーザホルダ保持部512が鏡筒511に固着される。   Next, the back surface of the laser holder holding portion 512 is pressed against the front surface of the lens barrel 511 from the front, and the three screw holes 512e of the laser holder holding portion 512 are aligned with the three screw holes 511e of the lens barrel 511. In this state, the screw 512f is screwed into the screw hole 511e of the lens barrel 511e through the screw hole 512e. Thereby, the laser holder holding part 512 is fixed to the lens barrel 511.

これにより、受光ユニット500の組立が完了する。その後、レーザユニット400が、前方から、レーザホルダ保持部512の開口512aに通され、光透過板413が段部512bに当接するように押し当てられる。この状態で、切り欠き512cから接着剤が流入され、光透過板413がレーザホルダ保持部512に接着固定される。   Thereby, the assembly of the light receiving unit 500 is completed. Thereafter, the laser unit 400 is passed from the front through the opening 512a of the laser holder holding part 512, and the light transmission plate 413 is pressed so as to contact the step part 512b. In this state, an adhesive is introduced from the notch 512c, and the light transmission plate 413 is bonded and fixed to the laser holder holding portion 512.

こうして、図11(c)に示す構成体が組み立てられる。   In this way, the structure shown in FIG. 11C is assembled.

図12は、筺体301のカバー301bが取り外れた状態のレーザレーダ300の分解斜視図である。なお、ミラーアクチュエータ1は、図示省略されており、レーザユニット400と受光ユニット500は組み付けられた状態で示されている。   FIG. 12 is an exploded perspective view of the laser radar 300 with the cover 301b of the housing 301 removed. The mirror actuator 1 is not shown, and the laser unit 400 and the light receiving unit 500 are shown in an assembled state.

図12を参照して、保持枠310は、ベース301a上に装着された枠部材であり、鏡筒511を保持するための平板部311、312と、ミラーアクチュエータ1を保持するためのアクチュエータ保持部313を備える。   Referring to FIG. 12, holding frame 310 is a frame member mounted on base 301 a, and flat plate portions 311 and 312 for holding lens barrel 511 and an actuator holding portion for holding mirror actuator 1. 313 is provided.

平板部311は、Y軸方向に延びる平板状であり、前方(Z軸正方向)にY軸正方向からYZ平面の面内方向において、Z軸正方向に近づく方向に所定の角度(たとえば、30度)で傾く傾斜部311aが形成されている。また、平板部311には、鏡筒511を固定するための2つのネジ孔311bと、レーザ光源401が電気的に接続される回路基板401cを固定するための4つのネジ穴311cが形成されている。同様に、平板部312は、Y軸正方向からYZ平面の面内方向において、Z軸正方向に近づく方向に所定の角度(たとえば、30度)で傾く傾斜部312aが形成された平板である。平板部312は、鏡筒511を固定するための2つのネジ孔312bと、後述する回路基板600を固定するための4つのネジ穴312cが形成されている。   The flat plate portion 311 has a flat plate shape extending in the Y-axis direction, and moves forward (Z-axis positive direction) from the Y-axis positive direction in the in-plane direction of the YZ plane in a direction approaching the Z-axis positive direction (for example, An inclined portion 311a that is inclined at 30 degrees is formed. The flat plate portion 311 is formed with two screw holes 311b for fixing the lens barrel 511 and four screw holes 311c for fixing the circuit board 401c to which the laser light source 401 is electrically connected. Yes. Similarly, the flat plate portion 312 is a flat plate formed with an inclined portion 312a that is inclined at a predetermined angle (for example, 30 degrees) in a direction approaching the positive Z-axis direction from the positive Y-axis direction to the in-plane direction of the YZ plane. . The flat plate portion 312 is formed with two screw holes 312b for fixing the lens barrel 511 and four screw holes 312c for fixing a circuit board 600 described later.

アクチュエータ保持部313は、Y軸方向に延びる平板状であり、後方(Z軸負方向)にY軸正方向からYZ平面の面内方向において、Z軸負方向に近づく方向に所定の角度(たとえば、15度)で傾く傾斜部313a、313eが形成されている。また、アクチュ
エータ保持部313には、傾斜部313aに平行してX軸正方向に延びる鍔部313bが形成されている。鍔部313bには、ミラーアクチュエータ1を固定するためのネジ孔313cが形成されている。同様に、アクチュエータ保持部313には、傾斜部313eに平行してX軸負方向に延びる鍔部313fが形成されており、鍔部313fには、ミラーアクチュエータ1を固定するためのネジ孔313gが形成されている。
The actuator holding portion 313 has a flat plate shape extending in the Y-axis direction, and in the in-plane direction of the YZ plane from the Y-axis positive direction to the rear (Z-axis negative direction) in a direction approaching the Z-axis negative direction (for example, , 15 degrees), inclined portions 313a and 313e are formed. The actuator holding portion 313 is formed with a flange portion 313b extending in the positive direction of the X axis in parallel with the inclined portion 313a. A screw hole 313c for fixing the mirror actuator 1 is formed in the flange portion 313b. Similarly, the actuator holding portion 313 is formed with a flange portion 313f extending in the negative X-axis direction in parallel with the inclined portion 313e. The flange portion 313f has a screw hole 313g for fixing the mirror actuator 1. Is formed.

回路基板401cは、レーザ光源401(図9(a)参照)を電気的に接続するための回路基板である。回路基板401cには、平板部311に固定されるための4つのネジ孔401dが形成されている。   The circuit board 401c is a circuit board for electrically connecting the laser light source 401 (see FIG. 9A). The circuit board 401c is formed with four screw holes 401d for fixing to the flat plate portion 311.

回路基板600は、CPUやメモリ等を備え、レーザ光源401用の回路基板401cと、光検出器503用の回路基板503a(図10参照)と、ミラーアクチュエータ1のPSD基板241(図7参照)と電気的に接続される。   The circuit board 600 includes a CPU, a memory, and the like, and includes a circuit board 401c for the laser light source 401, a circuit board 503a for the photodetector 503 (see FIG. 10), and a PSD board 241 of the mirror actuator 1 (see FIG. 7). And electrically connected.

レーザレーダ300の組立時には、まず、鏡筒511が平板部311と平板部312の間に収容され、鏡筒511の2つのネジ穴511fが平板部311の2つのネジ孔311bに合わされ、鏡筒511の2つのネジ穴511g(図11(a)参照)が平板部312の2つのネジ孔312bに合わされる。この状態で、2つのネジ311dが、2つのネジ孔311bを介して、2つのネジ穴511fに螺着される。同様に、2つのネジ312dが、2つのネジ孔312bを介して、2つのネジ穴511g(図11(a)参照)に螺着される。これにより、受光ユニット500とレーザユニット400が、Y軸正方向からYZ平面の面内方向においてZ軸負方向に近づくように所定の角度(たとえば、60度)で傾くように保持枠310に取り付けられる。この状態で、鏡筒511の傾斜部511aは、Z軸に平行となる。   When the laser radar 300 is assembled, first, the lens barrel 511 is accommodated between the flat plate portion 311 and the flat plate portion 312, and the two screw holes 511 f of the lens barrel 511 are aligned with the two screw holes 311 b of the flat plate portion 311. Two screw holes 511g (see FIG. 11A) of 511 are aligned with the two screw holes 312b of the flat plate portion 312. In this state, the two screws 311d are screwed into the two screw holes 511f through the two screw holes 311b. Similarly, two screws 312d are screwed into two screw holes 511g (see FIG. 11A) via two screw holes 312b. Accordingly, the light receiving unit 500 and the laser unit 400 are attached to the holding frame 310 so as to be inclined at a predetermined angle (for example, 60 degrees) so as to approach the negative Z-axis direction in the in-plane direction of the YZ plane from the positive Y-axis direction. It is done. In this state, the inclined portion 511a of the lens barrel 511 is parallel to the Z axis.

次に、図12に戻り、回路基板401cの4つのネジ孔401dが平板部311の4つのネジ穴311cに合わされる。この状態で、4つのネジ401eが、4つのネジ孔401dを介して、4つのネジ穴311cに螺着される。これにより、回路基板401cが、保持枠310に取り付けられる。また、同様に、回路基板600の4つのネジ孔600aが平板部312の4つのネジ穴312cに合わされ、この状態で、4つのネジ600bが、4つのネジ孔600aを介して、4つのネジ穴312cに螺着される。これにより、回路基板600が、保持枠310に取り付けられる。   Next, returning to FIG. 12, the four screw holes 401 d of the circuit board 401 c are aligned with the four screw holes 311 c of the flat plate portion 311. In this state, the four screws 401e are screwed into the four screw holes 311c through the four screw holes 401d. As a result, the circuit board 401 c is attached to the holding frame 310. Similarly, the four screw holes 600a of the circuit board 600 are aligned with the four screw holes 312c of the flat plate portion 312. In this state, the four screws 600b are passed through the four screw holes 600a to four screw holes. Screwed onto 312c. Thereby, the circuit board 600 is attached to the holding frame 310.

その後、ミラーアクチュエータ1のネジ穴21j(図7(b)参照)が、ネジ孔313cに合わされ、ミラーアクチュエータ1のネジ穴21k(図7(b)参照)が、ネジ孔313gに合わされる。この状態で、ネジ313dが、ネジ孔313cを介して、ミラーアクチュエータ1のネジ穴21j(図7(b)参照)に螺着され、ネジ313hが、ネジ孔313gを介して、ミラーアクチュエータ1のネジ穴21k(図7(b)参照)に螺着される。   Thereafter, the screw hole 21j (see FIG. 7B) of the mirror actuator 1 is aligned with the screw hole 313c, and the screw hole 21k (see FIG. 7B) of the mirror actuator 1 is aligned with the screw hole 313g. In this state, the screw 313d is screwed into the screw hole 21j (see FIG. 7B) of the mirror actuator 1 through the screw hole 313c, and the screw 313h is screwed into the mirror actuator 1 through the screw hole 313g. Screwed into the screw hole 21k (see FIG. 7B).

こうして、ミラーアクチュエータ1が保持枠310に固着され、図13に示す構成体が組み立てられる。図13は、筺体301のカバー301bが取り外された状態のレーザレーダ300を示す斜視図である。最後に、ベース301aにカバー301b(図8参照)が取り付けられ、レーザレーダ300の組立が完了する。   Thus, the mirror actuator 1 is fixed to the holding frame 310, and the structure shown in FIG. 13 is assembled. FIG. 13 is a perspective view showing the laser radar 300 with the cover 301b of the casing 301 removed. Finally, the cover 301b (see FIG. 8) is attached to the base 301a, and the assembly of the laser radar 300 is completed.

この状態で、ミラーアクチュエータ1は、ミラー123のミラー面が、Y軸正方向からYZ平面の面内方向において、Z軸正方向に近づくように所定の角度(たとえば、15度)で傾くように配置される。また、前述の如く、受光ユニット500とレーザユニット400は、Y軸正方向からYZ平面の面内方向において、Z軸正方向に近づくように所定の角度(たとえば、30度)で傾くように配置されている。したがって、ミラーアクチュエ
ータ1は、ミラー123が中立位置にあるとき、ミラー123のミラー面とレーザ光源401から出射されるレーザ光の入射角は、所定の角度となる(たとえば、45度)。なお、「中立位置」とは、ミラー123がミラーアクチュエータ1によって回動されず、図7の前後方向に垂直となる位置をいう。中立位置において、ビーム整形レンズ402からのレーザ光は、ミラー123の略中心に入射する。
In this state, the mirror actuator 1 tilts at a predetermined angle (for example, 15 degrees) so that the mirror surface of the mirror 123 approaches the positive Z-axis direction from the positive Y-axis direction to the in-plane direction of the YZ plane. Be placed. Further, as described above, the light receiving unit 500 and the laser unit 400 are arranged so as to be inclined at a predetermined angle (for example, 30 degrees) so as to approach the Z-axis positive direction in the in-plane direction of the YZ plane from the Y-axis positive direction. Has been. Therefore, in the mirror actuator 1, when the mirror 123 is in the neutral position, the incident angle of the laser light emitted from the mirror surface of the mirror 123 and the laser light source 401 becomes a predetermined angle (for example, 45 degrees). The “neutral position” refers to a position where the mirror 123 is not rotated by the mirror actuator 1 and is perpendicular to the front-rear direction of FIG. At the neutral position, the laser light from the beam shaping lens 402 is incident on the approximate center of the mirror 123.

このようにレーザ光源401とミラーアクチュエータ1を配置することにより、ミラー123が中立位置にあるときにレーザ光源401から出射されたレーザ光は、ミラー123により反射されてZ軸正方向に進むようになる。このとき、鏡筒511の上部(Y軸正方向)には、傾斜部511aが設けられており、光透過板413の上部(Y軸正方向)は、カット部413aにより、カットされているため、出射レーザ光は、これらの部材により、遮光されない。また、同様に、目標領域からの反射光についても、遮光されず、適正にミラーアクチュエータ1のミラー123に反射光が導かれる。   By arranging the laser light source 401 and the mirror actuator 1 in this way, the laser light emitted from the laser light source 401 when the mirror 123 is in the neutral position is reflected by the mirror 123 and proceeds in the positive direction of the Z axis. Become. At this time, an inclined portion 511a is provided at the upper portion (Y-axis positive direction) of the lens barrel 511, and the upper portion (Y-axis positive direction) of the light transmission plate 413 is cut by the cut portion 413a. The emitted laser light is not shielded by these members. Similarly, the reflected light from the target area is not blocked, and the reflected light is appropriately guided to the mirror 123 of the mirror actuator 1.

図8に戻り、ミラーアクチュエータ1は、前述のように、ビーム整形レンズ402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123と、このミラー123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123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。レーザ光は、目標領域において、X−Z平面に平行な複数の走査ラインに沿ってスキャンされる。各走査ラインに沿ってレーザ光を走査させるために、ミラー123は、Pan方向の他、Tilt方向にも駆動される。また、走査ラインを変更するために、ミラー123がTilt方向に駆動される。   Returning to FIG. 8, as described above, the mirror actuator 1 rotates the mirror 123 around two axes around the mirror 123 on which the outgoing laser light transmitted through the beam shaping lens 402 and the reflected light from the target region are incident. And a mechanism for moving. As the mirror 123 rotates, the emitted laser beam is scanned in the target area. The laser light is scanned along a plurality of scanning lines parallel to the XZ plane in the target area. In order to scan the laser beam along each scanning line, the mirror 123 is driven not only in the Pan direction but also in the Tilt direction. Further, in order to change the scanning line, the mirror 123 is driven in the tilt direction.

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123に入射する。ミラー123に入射した反射光は、ミラー123により反射され、カット部413aよりも上部の領域(図11(c)参照)においては、遮光されず、開口511bを通過し、バンドパスフィルタ501を介して、受光レンズ502のレンズ面の上部に入射される。また、カット部413aよりも下部(図11(c)参照)においては、目標領域からの反射光は、光透過板413を透過し、バンドパスフィルタ501を介して、受光レンズ502のレンズ面の下部に入射される。こうして、受光レンズ502の上部と下部に入射した反射光は、受光レンズ502によって、光検出器503に収束される。   The reflected light from the target area travels back along the optical path of the emitted laser beam toward the target area and enters the mirror 123. The reflected light incident on the mirror 123 is reflected by the mirror 123 and is not shielded in the region above the cut portion 413a (see FIG. 11C), passes through the opening 511b, and passes through the bandpass filter 501. Then, the light is incident on the lens surface of the light receiving lens 502. In addition, below the cut portion 413a (see FIG. 11C), the reflected light from the target region passes through the light transmission plate 413 and passes through the band-pass filter 501 on the lens surface of the light receiving lens 502. Incident at the bottom. Thus, the reflected light incident on the upper and lower portions of the light receiving lens 502 is converged on the photodetector 503 by the light receiving lens 502.

かかる反射光の挙動は、ミラー123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123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、ビーム整形レンズ402の光軸に平行に進んで、受光レンズ502に入射する。   The behavior of the reflected light is the same regardless of the rotation position of the mirror 123. That is, regardless of the rotation position of the mirror 123, the reflected light from the target region travels in the optical path of the emitted laser light and travels parallel to the optical axis of the beam shaping lens 402, and reaches the light receiving lens 502. Incident.

回路基板600は、光検出器503からの信号に基づいて、目標領域における物体の有無および物体までの距離を測定する。具体的には、レーザ光が出射されたタイミングと、光検出器503から信号が出力されたタイミングとの時間差から、この物体までの距離が測定される。レーザレーダ300の回路構成は、追って図15を参照して説明する。   The circuit board 600 measures the presence / absence of an object in the target region and the distance to the object based on the signal from the photodetector 503. Specifically, the distance to this object is measured from the time difference between the timing at which the laser beam is emitted and the timing at which the signal is output from the photodetector 503. The circuit configuration of the laser radar 300 will be described later with reference to FIG.

図14(a)、図14(b)は、ミラー123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。図14(a)には、ミラーアクチュエータ1の一部断面図とレーザ光源401のみが示されている。   FIG. 14A and FIG. 14B are diagrams illustrating a servo optical system for detecting the position of the mirror 123. FIG. 14A shows only a partial sectional view of the mirror actuator 1 and the laser light source 401.

図14(a)を参照して、上述のように、ミラーアクチュエータ1には、LED122と、ピンホール箱244と、PSD基板241と、PSD242が配されている。   Referring to FIG. 14A, as described above, the mirror actuator 1 is provided with the LED 122, the pinhole box 244, the PSD substrate 241, and the PSD 242.

LED122、PSD242およびピンホール244aは、ミラーアクチュエータ1のミラー123が上記中立位置にあるときに、LED122がピンホール箱244のピンホ
ール244aとPSD242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123が中立位置にあるとき、LED122から出射されピンホール244aを通るサーボ光が、PSD242の中心に垂直に入射するよう、ピンホール箱244およびPSD242が配置されている。また、ピンホール箱244は、LED122とPSD242の中間位置よりもPSD242に近い位置に配置されている。
The LED 122, PSD 242 and pin hole 244a are arranged so that the LED 122 faces the pin hole 244a of the pin hole box 244 and the center of the PSD 242 when the mirror 123 of the mirror actuator 1 is in the neutral position. That is, the pinhole box 244 and the PSD 242 are arranged so that the servo light emitted from the LED 122 and passing through the pinhole 244a is perpendicularly incident on the center of the PSD 242 when the mirror 123 is in the neutral position. Further, the pinhole box 244 is disposed at a position closer to the PSD 242 than an intermediate position between the LED 122 and the PSD 242.

ここで、LED122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244aを通過し、PSD242によって受光される。ピンホール244a以外の領域に入射されたサーボ光は、ピンホール箱244によって遮光される。PSD242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 LED 122 passes through the pinhole 244 a and is received by the PSD 242. The servo light incident on the area other than the pinhole 244a is shielded by the pinhole box 244. The PSD 242 outputs a current signal corresponding to the light receiving position of the servo light.

たとえば、図14(b)のようにミラー123が破線で示す中立位置から矢印方向に回動すると、LED122の拡散光(サーボ光)のうちピンホール244aを通る光の光路は、LP1からLP2へと変位する。その結果、PSD242上におけるサーボ光の照射位置が変化し、PSD242から出力される位置検出信号が変化する。この場合、LED122からのサーボ光の発光位置と、PSD242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、PSD242にて検出されるサーボ光の入射位置によって、ミラー123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. 14B, when the mirror 123 rotates from the neutral position indicated by the broken line in the direction of the arrow, the optical path of the light passing through the pinhole 244a out of the diffused light (servo light) of the LED 122 is from LP1 to LP2. And displace. As a result, the irradiation position of the servo light on the PSD 242 changes, and the position detection signal output from the PSD 242 changes. In this case, the light emission position of the servo light from the LED 122 and the incident position of the servo light on the light receiving surface of the PSD 242 have a one-to-one correspondence. Therefore, the position of the mirror 123 can be detected based on the incident position of the servo light detected by the PSD 242, and as a result, the scanning position of the scanning laser light in the target area can be detected.

図15は、レーザレーダ300の回路構成を示す図である。なお、同図には、便宜上、レーザレーダ300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300は、PSD信号処理回路601と、サーボLED駆動回路602と、アクチュエータ駆動回路603と、スキャンLD駆動回路604と、PD信号処理回路605と、DSP606を備えている。   FIG. 15 is a diagram illustrating a circuit configuration of the laser radar 300. For the sake of convenience, the main configuration of the laser radar 300 is also shown in FIG. As illustrated, the laser radar 300 includes a PSD signal processing circuit 601, a servo LED driving circuit 602, an actuator driving circuit 603, a scan LD driving circuit 604, a PD signal processing circuit 605, and a DSP 606.

PSD信号処理回路601は、PSD242からの出力信号をもとに求めた位置検出信号をDSP606に出力する。サーボLED駆動回路602は、DSP606からの信号をもとに、LED122に駆動信号を供給する。アクチュエータ駆動回路603は、DSP606からの信号をもとに、ミラーアクチュエータ1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1に供給される。   The PSD signal processing circuit 601 outputs a position detection signal obtained based on the output signal from the PSD 242 to the DSP 606. The servo LED drive circuit 602 supplies a drive signal to the LED 122 based on the signal from the DSP 606. The actuator drive circuit 603 drives the mirror actuator 1 based on the signal from the DSP 606. Specifically, a drive signal for scanning the laser beam along a predetermined trajectory in the target area is supplied to the mirror actuator 1.

スキャンLD駆動回路604は、DSP606からの信号をもとに、レーザ光源401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401に供給される。   The scan LD drive circuit 604 supplies a drive signal to the laser light source 401 based on the signal from the DSP 606. Specifically, a pulsed drive signal (current signal) is supplied to the laser light source 401 at the timing of irradiating the target region with laser light.

PD信号処理回路605は、光検出器503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DSP606に供給する。   The PD signal processing circuit 605 amplifies and digitizes a voltage signal corresponding to the amount of light received by the photodetector 503 and supplies the amplified signal to the DSP 606.

DSP606は、PSD信号処理回路601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1の駆動制御や、レーザ光源401の駆動制御等を実行する。また、DSP606は、PD信号処理回路605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物体が存在するかを判定し、同時に、レーザ光源401から出力されるレーザ光の照射タイミングと、光検出器503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、物体までの距離を測定する。   The DSP 606 detects the scanning position of the laser beam in the target area based on the position detection signal input from the PSD signal processing circuit 601, and executes drive control of the mirror actuator 1, drive control of the laser light source 401, and the like. . Further, the DSP 606 determines whether an object is present at the laser light irradiation position in the target area based on the voltage signal input from the PD signal processing circuit 605, and at the same time, the laser light output from the laser light source 401. The distance to the object is measured based on the time difference between the irradiation timing and the reception timing of the reflected light from the target area received by the photodetector 503.

図16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. 16 is a diagram showing laser beam scanning control 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。DSP606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1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、DSP606が、PSD242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1を制御することにより行われる。すなわち、図16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PSD242上を走査する。DSP606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1を制御する。   In the present embodiment, three horizontal scanning lines L1 to L3 are set as the target area. The DSP 606 controls the mirror actuator 1 so that the laser light scans these scanning lines L1 to L3 from left to right. The laser beam scans the scanning lines L1 to L3 at a constant speed. Further, the laser beam scans each scanning line L1 to L3 from a position ahead of the start position Ps of each scanning line L1 to L3 to a position behind the end position Pe. Such control is performed by the DSP 606 controlling the mirror actuator 1 so that the servo light follows the target trajectory set on the PSD 242. That is, when the laser beam scans the target area along the three scanning lines L1 to L3 shown in FIG. 16, the servo light also scans on the PSD 242 along the three trajectories. The DSP 606 holds the trajectory as a target trajectory by a table or the like, and controls the mirror actuator 1 so that the servo light follows the target trajectory.

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.

DSP606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で、レーザ光源401をパルス状に発光させる。そして、その後、走査位置が終了位置Peに到達するまで、一定の時間間隔Δt毎に、レーザ光源401をパルス状に発光させる。なお、図16中の黒丸は、レーザ光の照射タイミングを模式的に示すものである。   The DSP 606 causes the laser light source 401 to emit light in pulses at the timing when the scanning position reaches the start position Ps of each scanning line L1 to L3. After that, the laser light source 401 is caused to emit light in a pulsed manner at regular time intervals Δt until the scanning position reaches the end position Pe. Note that black circles in FIG. 16 schematically indicate the irradiation timing of the laser light.

なお、本実施の形態では、レーザ光が一定の速度で走査されながら、一定の時間間隔Δt毎にパルス状に発光されるため、目標領域におけるレーザ光の照射位置の変位Δpも一定となる。また、ミラーアクチュエータ1によって一定の時間間隔Δt毎に制御されるミラー123の角度も、一定となる。   In the present embodiment, the laser light is emitted at a constant time interval Δt while being scanned at a constant speed, so that the displacement Δp of the irradiation position of the laser light in the target region is also constant. In addition, the angle of the mirror 123 controlled by the mirror actuator 1 at regular time intervals Δt is also constant.

図17は、物体までの距離と焦点距離との関係を示す図である。図17には、レーザレーダ300と、所定の走査ライン上を所定の発光タイミングT1〜Tnで走査するレーザ光P1〜Pnと、検出物体として、異なる距離に立つ人物H1〜H3が示されている。また、ビーム整形レンズ402の焦点距離が破線で示されている。   FIG. 17 is a diagram illustrating the relationship between the distance to the object and the focal length. FIG. 17 shows a laser radar 300, laser beams P1 to Pn that scan a predetermined scanning line at predetermined light emission timings T1 to Tn, and persons H1 to H3 standing at different distances as detection objects. . Further, the focal length of the beam shaping lens 402 is indicated by a broken line.

図17を参照して、上述のように、本実施の形態では、焦点距離は、略15m程度dとなるように、ビーム整形レンズ402のフォーカス調整がなされている。人物H1は、焦点距離の15mよりもややレーザレーダ300の方向に近づく位置に立っている。人物H2は、焦点距離の15mよりもレーザレーダ300の方向にかなり近づく位置(たとえば、略10m)に立っている。人物H3は、焦点距離の15mよりもレーザレーダ300からかなり遠ざかる位置(たとえば、略20m)に立っている。   Referring to FIG. 17, as described above, in the present embodiment, focus adjustment of beam shaping lens 402 is performed so that the focal length is approximately 15 m. The person H1 stands at a position closer to the direction of the laser radar 300 than the focal length of 15 m. The person H2 stands at a position (for example, approximately 10 m) that is considerably closer to the direction of the laser radar 300 than the focal length of 15 m. The person H3 stands at a position (for example, approximately 20 m) that is far from the laser radar 300 than the focal length of 15 m.

この状態で、所定の走査ライン上に沿ってレーザ光を走査すると、人物H2にレーザ光P2〜P4が照射され、また、人物H1にレーザ光P6、P7が照射され、人物H3にレーザ光P10が照射される。   When the laser beam is scanned along a predetermined scanning line in this state, the person H2 is irradiated with the laser beams P2 to P4, the person H1 is irradiated with the laser beams P6 and P7, and the person H3 is irradiated with the laser beam P10. Is irradiated.

図18(a)、(c)、(d)は、各人物H1、H2、H3の位置におけるレーザ光のビーム形状と大きさを模式的に示す図である。図18(b)には、比較例として、水平方向に延びる楕円形状のビームが照射されたときの図18(a)の同様の位置におけるビーム形状を模式的に示した図が示されている。   FIGS. 18A, 18C, and 18D are diagrams schematically showing the beam shape and size of laser light at the positions of the persons H1, H2, and H3. FIG. 18B schematically shows a beam shape at the same position in FIG. 18A when an elliptical beam extending in the horizontal direction is irradiated as a comparative example. .

図18(a)には、人物H1の位置における所定の連続する発光タイミングで照射されたレーザ光P5〜P8のビーム形状が示されている。人物H1は焦点距離の15mと略同じ距離に位置するため、レーザ光P5〜P8のビームは、鉛直方向に延びる楕円形状に適
正に収束されている。互いに隣り合うレーザ光P5〜P8のビームは、互いに重ならず、ごくわずかな隙間S1となるように、目標領域に照射されている。この場合、レーザ光P5、P8は、物体によって反射されないため、この領域では、物体が存在しないことが検出される。また、レーザ光P6、P7は、人物H1によって反射され、レーザ光の出射タイミングと反射光の受光タイミングの差から、この領域では、人物H1の位置の距離情報が得られる。
FIG. 18A shows the beam shapes of the laser beams P5 to P8 irradiated at a predetermined continuous light emission timing at the position of the person H1. Since the person H1 is located at substantially the same distance as the focal length of 15 m, the beams of the laser beams P5 to P8 are properly converged into an elliptical shape extending in the vertical direction. The beams of the laser beams P5 to P8 adjacent to each other are irradiated on the target area so as not to overlap each other and to form a very small gap S1. In this case, since the laser beams P5 and P8 are not reflected by the object, it is detected that no object exists in this region. The laser beams P6 and P7 are reflected by the person H1, and distance information on the position of the person H1 is obtained in this region from the difference between the laser beam emission timing and the reflected light reception timing.

このように、レーザレーダ300は、焦点距離の15m近辺の物体に対しては、適正に距離情報を得ることができる。ここで、水平方向において、得られる距離情報の単位面積あたりの分解能(距離情報の数)は、一定の時間間隔Δtに対応するレーザ光の照射間隔Δp1に依存する。   As described above, the laser radar 300 can appropriately obtain distance information with respect to an object having a focal length of about 15 m. Here, in the horizontal direction, the resolution per unit area of the obtained distance information (the number of distance information) depends on the laser light irradiation interval Δp1 corresponding to the constant time interval Δt.

レーザ光の照射間隔Δp1よりも、ビームの径が必要以上に大きいと、得られる分解能に対して、得られる距離情報は精度の低いものとなる。たとえば、図18(b)の比較例に示すように、水平方向に延びる楕円形状となるようにレーザ光P5’〜P8’が照射されると、全ての発光タイミングにおいて、人物H1からの反射光が受光され、全ての位置において、人物H1の位置の距離情報が得られることとなる。このように、比較例では、図18(a)と同等の分解能でありながらも、得られる距離情報の精度は低いものとなる。   When the beam diameter is larger than necessary than the laser light irradiation interval Δp1, the obtained distance information has low accuracy with respect to the obtained resolution. For example, as shown in the comparative example of FIG. 18B, when the laser beams P5 ′ to P8 ′ are irradiated so as to have an elliptical shape extending in the horizontal direction, the reflected light from the person H1 at all emission timings. Is received, and distance information of the position of the person H1 is obtained at all positions. As described above, in the comparative example, the accuracy of the obtained distance information is low although the resolution is equivalent to that in FIG.

したがって、たとえば、レーザレーダ300が人物を主な検出対象とするセキュリティ用途として用いられる場合は、レーザレーダの走査方向を水平方向に設定し、水平方向のビーム径が小さくなるよう、ビーム形状が整形されるのが望ましい。   Therefore, for example, when the laser radar 300 is used as a security application in which a person is a main detection target, the scanning direction of the laser radar is set to the horizontal direction, and the beam shape is shaped so that the beam diameter in the horizontal direction is reduced. It is desirable to be done.

しかし、レーザ光の照射間隔Δp1よりも、ビーム径が必要以上に小さいと、互いに隣り合うレーザ光の隙間が大きくなり、小さい物体の検出が困難となる。したがって、単位面積あたりの分解能に対して、精度良く距離情報が得られ、且つ、小さい物体を漏れなく検出するためには、互いに隣り合うビームの隙間は、ごくわずかとなるか、もしくは、互いに隣り合うビームがやや重なり合う程度に設定されるのが望ましい。本実施の形態では、単位面積あたりの分解能に対して、より精度の良い距離情報を得るために、焦点距離において、互いに隣り合うレーザ光のビーム形状の隙間S1が、ごくわずかとなるように設定される。   However, if the beam diameter is smaller than necessary than the laser beam irradiation interval Δp1, the gap between the adjacent laser beams becomes large, making it difficult to detect a small object. Therefore, in order to obtain accurate distance information with respect to the resolution per unit area and detect a small object without omission, the gap between adjacent beams is very small or adjacent to each other. It is desirable to set the matching beams so that they overlap slightly. In the present embodiment, in order to obtain more accurate distance information with respect to the resolution per unit area, the gap S1 between the beam shapes of adjacent laser beams is set to be very small at the focal length. Is done.

図18(c)には、人物H2の位置における所定の連続する発光タイミングで照射されたレーザ光P1〜P5のビーム形状が示されている。人物H2は焦点距離の15mよりもレーザレーダ300にかなり近い位置(たとえば、10m)に位置している。   FIG. 18C shows the beam shapes of the laser beams P1 to P5 irradiated at a predetermined continuous light emission timing at the position of the person H2. The person H2 is located at a position (for example, 10 m) that is considerably closer to the laser radar 300 than the focal length of 15 m.

この位置におけるレーザ光P1〜P5は、焦点が一致していないため、収差により、ビーム形状がやや不明瞭となっている。しかし、図18(c)の場合、図18(a)の場合よりも、レーザレーダ300に対して近距離であるため、レーザレーダ300に入射する反射光量は大きく、このため、距離情報の取得に対する収差の影響は軽微である。   Since the laser beams P1 to P5 at these positions are out of focus, the beam shape is slightly unclear due to aberration. However, in the case of FIG. 18C, the reflected light amount incident on the laser radar 300 is large because it is closer to the laser radar 300 than in the case of FIG. The effect of aberrations on is negligible.

また、この位置におけるレーザ光P1〜P5のビーム径の大きさは、図18(a)に示す焦点距離に近い位置におけるビーム径よりもかなり小さくなる。また、一定の時間間隔Δtに対応するレーザ光の照射間隔Δp2も、図18(a)に示す焦点距離に近い位置における照射間隔Δp1よりも狭くなる。   Further, the beam diameters of the laser beams P1 to P5 at this position are considerably smaller than the beam diameter at a position close to the focal length shown in FIG. Further, the laser light irradiation interval Δp2 corresponding to the constant time interval Δt is also narrower than the irradiation interval Δp1 at a position close to the focal length shown in FIG.

この場合、レーザ光P1、P5は、物体によって反射されず、この領域では、物体が存在しないことが検出される。また、レーザ光P2〜P4は、人物H2によって反射され、レーザ光の出射タイミングと反射光の受光タイミングの差から、この領域において、人物
H2の位置の距離情報が得られる。
In this case, the laser beams P1 and P5 are not reflected by the object, and it is detected that no object exists in this region. Further, the laser beams P2 to P4 are reflected by the person H2, and distance information of the position of the person H2 is obtained in this region from the difference between the emission timing of the laser beam and the light reception timing of the reflected light.

このように、図18(c)の場合、人物H2に対して、3回の発光タイミングにおけるレーザ光P2〜P4が照射され、この距離情報が得られる。すなわち、水平方向における、図18(a)と同じ単位面積あたりに対する距離情報の分解能は、図18(a)の場合よりも高くなっている。なお、図18(c)の場合、レーザ光P1〜Pnの照射範囲の幅が狭くなるため、レーザ光P1〜Pn全体によって得られる距離情報の分解能は、図18(a)の場合と変わらない。このように、距離情報を取得可能な範囲は、図18(a)よりも狭くなる。   In this way, in the case of FIG. 18C, the person H2 is irradiated with the laser beams P2 to P4 at three emission timings, and this distance information is obtained. That is, the resolution of the distance information for the same unit area in FIG. 18A in the horizontal direction is higher than that in the case of FIG. In the case of FIG. 18C, since the width of the irradiation range of the laser beams P1 to Pn is narrowed, the resolution of the distance information obtained by the entire laser beams P1 to Pn is not different from the case of FIG. . As described above, the range in which the distance information can be acquired is narrower than that in FIG.

以上のように、レーザレーダ300は、焦点距離よりも近距離にある物体については、距離情報を取得可能な範囲は狭くなるが、適正に距離情報を取得し得る。   As described above, the laser radar 300 can appropriately acquire distance information for an object that is closer than the focal distance, although the range in which the distance information can be acquired is narrow.

図18(d)には、人物H3の位置における所定の連続する発光タイミングで照射されたレーザ光P9〜P11のビーム形状が示されている。人物H3は、上述のように、焦点距離の15mよりもレーザレーダ300にかなり遠い位置(たとえば、20m)に位置している。   FIG. 18D shows the beam shapes of the laser beams P9 to P11 irradiated at a predetermined continuous light emission timing at the position of the person H3. As described above, the person H3 is located at a position (for example, 20 m) far from the laser radar 300 than the focal length of 15 m.

この位置におけるレーザ光P9〜P11は、焦点が一致しておらず、収差により、ビーム形状がかなり不明瞭となっている。さらに、図18(d)の場合、レーザレーダ300に対して遠距離であるため、レーザレーダ300に入射する反射光量もかなり小さくなる。   The laser beams P9 to P11 at this position are out of focus and the beam shape is considerably unclear due to aberration. Further, in the case of FIG. 18D, since the distance is far from the laser radar 300, the amount of reflected light incident on the laser radar 300 is considerably reduced.

また、この位置におけるレーザ光P9〜P11のビーム径の大きさは、図18(a)に示す焦点距離に近い位置におけるビーム径よりもかなり大きくなる。また、一定の時間間隔Δtに対応するレーザ光の照射間隔Δp3も、図18(a)に示す焦点距離に近い位置における照射間隔Δp1よりもかなり広くなる。   Further, the beam diameter of the laser beams P9 to P11 at this position is considerably larger than the beam diameter at a position close to the focal length shown in FIG. Further, the laser light irradiation interval Δp3 corresponding to the constant time interval Δt is also considerably wider than the irradiation interval Δp1 at a position close to the focal length shown in FIG.

この場合、レーザ光P9、P11は、物体によって反射されず、この領域では、物体が存在しないことが検出される。また、レーザ光P10は、人物H3によって反射されるが、レーザレーダ300に対して入射する反射光量が小さく、光検出器503から出力される信号の強度が閾値を超えず、距離情報を適正に取得できない惧れがある。   In this case, the laser beams P9 and P11 are not reflected by the object, and it is detected that no object exists in this region. The laser beam P10 is reflected by the person H3, but the amount of reflected light incident on the laser radar 300 is small, the intensity of the signal output from the photodetector 503 does not exceed the threshold value, and the distance information is appropriately set. There is a possibility that it cannot be acquired.

このように、図18(d)の場合、人物H3に対して、1回の発光タイミングにおけるレーザ光P10が照射される。すなわち、水平方向における、図18(a)と同じ単位面積あたりに対する分解能は、図18(a)の場合よりも低くなっている。   In this way, in the case of FIG. 18D, the person H3 is irradiated with the laser beam P10 at one emission timing. That is, the resolution for the same unit area in the horizontal direction as in FIG. 18A is lower than that in the case of FIG.

以上のように、レーザレーダ300は、焦点距離よりもかなり遠距離にある物体については、適正に距離情報を取得できない惧れがあり、さらに、水平方向における単位面積あたりの距離情報の分解能も劣化することとなる。   As described above, there is a possibility that the laser radar 300 cannot properly acquire distance information for an object that is far away from the focal length, and further, the resolution of the distance information per unit area in the horizontal direction is deteriorated. Will be.

したがって、たとえば、狭い部屋に用いていたレーザレーダ300を広い部屋に用いる等、レーザレーダ300の利用環境が変わり、検出対象とする物体の距離が遠距離になった場合、距離情報の取得精度に悪影響を及ぼすこととなる。   Therefore, for example, when the laser radar 300 used in a narrow room is used in a large room and the environment in which the laser radar 300 is used changes and the distance of the object to be detected becomes a long distance, the distance information acquisition accuracy is improved. It will have an adverse effect.

この場合、レーザレーダ300のレーザユニット400のフォーカス調整機構を用いて、フォーカス調整を行うことにより、適正に距離情報を取得することができる。   In this case, distance information can be appropriately acquired by performing focus adjustment using the focus adjustment mechanism of the laser unit 400 of the laser radar 300.

図19は、レーザユニット400のフォーカス調整を説明する図である。   FIG. 19 is a diagram for explaining the focus adjustment of the laser unit 400.

図19(a)を参照して、フォーカス調整時には、まず、押さえネジ411dが緩められる。これにより、レンズホルダ414がネジ溝411hに沿って、回動可能となる。レンズホルダ414を回動することにより、ビーム整形レンズ402が前後方向に移動し、レーザ光源401との距離L1を調整することができる。この状態で、所望の距離の目標領域において、レーザ光が焦点を結ぶように、フォーカス調整を行う。たとえば、略15mの位置に焦点を結ぶように調整されていたビーム整形レンズ402を、略20mの位置に焦点を結ぶように調整する場合、まず、目標の距離(略20m)の位置にスクリーンを立てて、このスクリーンにレーザ光が照射される。この状態で、ビーム整形レンズ402が前後方向に移動されながら、光検出器503からの信号強度がモニタされる。そして、モニタされた信号強度が最大となる位置に、ビーム整形レンズ402が位置付けられる。これにより、ビーム整形レンズ402は、レーザ光源401に近づくように位置が調整され、レーザ光源401とビーム整形レンズ402との距離は、L2に調整される。   Referring to FIG. 19A, at the time of focus adjustment, first, the holding screw 411d is loosened. Thereby, the lens holder 414 can be rotated along the screw groove 411h. By rotating the lens holder 414, the beam shaping lens 402 moves in the front-rear direction, and the distance L1 from the laser light source 401 can be adjusted. In this state, focus adjustment is performed so that the laser beam is focused in a target region at a desired distance. For example, when adjusting the beam shaping lens 402 that has been adjusted to focus at a position of approximately 15 m so as to focus at a position of approximately 20 m, first, the screen is placed at a target distance (approximately 20 m). The screen is irradiated with laser light. In this state, the signal intensity from the photodetector 503 is monitored while the beam shaping lens 402 is moved in the front-rear direction. Then, the beam shaping lens 402 is positioned at a position where the monitored signal intensity is maximized. Thereby, the position of the beam shaping lens 402 is adjusted so as to approach the laser light source 401, and the distance between the laser light source 401 and the beam shaping lens 402 is adjusted to L2.

こうして、ビーム整形レンズ402の前後方向の位置が調整されると、再度、押さえネジ411dがネジ穴411cに螺着される。これにより、押さえネジ411dの先端がレンズホルダ414の小径部414bの上面に押し当てられ、小径部414bの下面がレーザホルダ411の大径部411aに押し当てられる。これにより、レンズホルダ414は、レーザホルダ411に固着される。   Thus, when the position of the beam shaping lens 402 in the front-rear direction is adjusted, the holding screw 411d is screwed into the screw hole 411c again. Accordingly, the tip of the holding screw 411d is pressed against the upper surface of the small diameter portion 414b of the lens holder 414, and the lower surface of the small diameter portion 414b is pressed against the large diameter portion 411a of the laser holder 411. Thereby, the lens holder 414 is fixed to the laser holder 411.

以上のようにして、押さえネジ411dを緩め、レンズホルダ414を回転させるといった、容易な作業により、ビーム整形レンズ402のフォーカス調整を行うことができる。   As described above, the focus adjustment of the beam shaping lens 402 can be performed by an easy operation such as loosening the holding screw 411d and rotating the lens holder 414.

しかる後、目標領域においてビームの形状が所定の形状(縦長)になるように、回転方向におけるビーム整形レンズ402の位置が調整される。すなわち、一旦、留めネジ412が緩められ、レンズホルダ414が回転可能な状態とされる。この状態で、目標領域においてビームの形状が所定の形状(縦長)になる位置にレーザホルダ411が回転され、その後、留めネジ412が締め付けられる。これにより、回転方向におけるビーム整形レンズ402の位置調整が完了し、レーザ光は、収差なく、且つ、縦長の形状で、目標領域に照射される。   Thereafter, the position of the beam shaping lens 402 in the rotation direction is adjusted so that the beam shape becomes a predetermined shape (vertically long) in the target region. That is, once the fastening screw 412 is loosened, the lens holder 414 can be rotated. In this state, the laser holder 411 is rotated to a position where the beam shape becomes a predetermined shape (longitudinal shape) in the target region, and then the retaining screw 412 is tightened. Thereby, the position adjustment of the beam shaping lens 402 in the rotation direction is completed, and the laser beam is irradiated to the target region with no aberration and in a vertically long shape.

以上、本実施の形態によれば、容易にフォーカス調整を行うことができ、利用環境に応じて、適正な距離に焦点を結ぶようにレーザ光を出射することができる。よって、利用環境に応じて、物体までの距離が大きく変化しても、物体の距離情報を適正に取得できる。   As described above, according to this embodiment, focus adjustment can be easily performed, and laser light can be emitted so as to focus on an appropriate distance according to the use environment. Therefore, even if the distance to the object changes greatly according to the usage environment, the distance information of the object can be acquired appropriately.

また、本実施の形態によれば、レーザホルダ411のネジ溝411hに沿って、レンズホルダ414をネジ状に前後方向に移動することができるため、安定的、且つ、容易にビーム整形レンズ402のフォーカス調整を行うことができる。   Further, according to the present embodiment, the lens holder 414 can be moved in the front-rear direction in a screw shape along the screw groove 411h of the laser holder 411, so that the beam shaping lens 402 can be stably and easily moved. Focus adjustment can be performed.

また、本実施の形態によれば、押さえネジ411dが設けられているため、レンズホルダ414の固定作業を容易に行うことができる。   Further, according to the present embodiment, since the holding screw 411d is provided, the fixing operation of the lens holder 414 can be easily performed.

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、レーザホルダ411のネジ溝411hと、レンズホルダ414のネジ溝414cが形成され、ネジ溝に沿って、レンズホルダ414が前後方向(フォーカス方向)に移動されたが、ネジ溝を形成せず、単に、レンズホルダ414の小径部414bがレーザホルダ411の開口411fに嵌り込む構成であっても良い。この構成では、互いに噛み合うネジ溝411h、414cが省略されるため、上記実施の形態
のようにレンズホルダ414を回転させなくても、小径部414bが開口411fに案内されて、レンズホルダ414を前後方向に直線的に移動させることができる。なお、この場合、レンズホルダ414の回転を規制するために、たとえば、小径部414bの外側面に前後に延びる突条を形成し、開口411fの内側面に、この突条と係合する前後に延びる溝を形成しても良い。こうすると、フォーカス調整時にビーム整形レンズ402が回転しないため、予め、目標領域においてビーム形状が縦長となるようにビーム整形レンズ402を装着することにより、フォーカス調整後にビーム整形レンズ402に回転位置の調整を行う必要がなくなる。
For example, in the above embodiment, the screw groove 411h of the laser holder 411 and the screw groove 414c of the lens holder 414 are formed, and the lens holder 414 is moved in the front-rear direction (focus direction) along the screw groove. A configuration in which the small-diameter portion 414b of the lens holder 414 is simply fitted into the opening 411f of the laser holder 411 without forming a screw groove may be employed. In this configuration, the screw grooves 411h and 414c that mesh with each other are omitted. Therefore, even if the lens holder 414 is not rotated as in the above embodiment, the small diameter portion 414b is guided to the opening 411f, and the lens holder 414 is moved back and forth. It can be moved linearly in the direction. In this case, in order to restrict the rotation of the lens holder 414, for example, a protrusion extending in the front-rear direction is formed on the outer surface of the small diameter portion 414b, and before and after engaging with the protrusion on the inner surface of the opening 411f. An extending groove may be formed. In this case, since the beam shaping lens 402 does not rotate during focus adjustment, the rotational position of the beam shaping lens 402 is adjusted after focus adjustment by mounting the beam shaping lens 402 in advance so that the beam shape is vertically long in the target area. There is no need to do.

また、上記実施の形態では、押さえネジ411dにより、レンズホルダ414がレーザホルダ411に押し当てられて固定されたが、バネ部材による付勢力を用いて、レンズホルダ414がレーザホルダ411に押し当てられて固定されても良いし、磁石による磁力を用いて、レンズホルダ414がレーザホルダ411に押し当てられて固定されても良い。   In the above embodiment, the lens holder 414 is pressed against the laser holder 411 and fixed by the holding screw 411d. However, the lens holder 414 is pressed against the laser holder 411 using the biasing force of the spring member. The lens holder 414 may be pressed against the laser holder 411 and fixed using a magnetic force of a magnet.

また、上記実施の形態では、レーザユニット400は、受光ユニット500と一体的に取り付けられたが、一体的に取り付けられず、単独でレーザレーダ300の筺体301内に配されても良い。   Further, in the above embodiment, the laser unit 400 is attached integrally with the light receiving unit 500, but may not be attached integrally, and may be disposed alone in the housing 301 of the laser radar 300.

また、上記実施の形態では、出射光の光路と反射光の光路が一致するタイプのレーザレーダの構成例が示されたが、レーザユニット400と受光ユニット500が別々に配置され、光路が位置しないタイプのレーザレーダに本発明を用いても良い。   In the above embodiment, the configuration example of the laser radar of the type in which the optical path of the emitted light and the optical path of the reflected light coincide with each other is shown. However, the laser unit 400 and the light receiving unit 500 are separately arranged, and the optical path is not located. The present invention may be used for a type of laser radar.

また、上記実施の形態では、ビーム整形レンズ402が1枚の構成が示されたが、本実施の形態よりも、さらに遠距離にフォーカスを合わせる場合には、ビーム整形レンズ402が複数枚となるように構成されても良い。   In the above-described embodiment, a configuration in which one beam shaping lens 402 is provided is shown. However, in the case where focusing is performed at a longer distance than in this embodiment, a plurality of beam shaping lenses 402 are provided. It may be configured as follows.

また、上記実施の形態では、目標領域においてレーザ光を走査させるための構成としてミラーアクチュエータ1が用いられたが、たとえば、レンズを光軸に垂直は方向に駆動するレンズアクチュエータやポリゴンミラー等の他の構成を用いてレーザ光を走査させても良い。   In the above-described embodiment, the mirror actuator 1 is used as a configuration for scanning the laser beam in the target area. For example, other than a lens actuator or a polygon mirror that drives the lens in a direction perpendicular to the optical axis. You may scan a laser beam using the structure of.

さらに、上記実施の形態では、光透過板413の上部がカットされたが、光透過板413の形状はこれに限られるものではない。たとえば、上部がカットされずに、円形形状の光透過板が用いられても良い。また、レーザユニット400を支持するための部材は、光透過板413に限らず、光透過性を有さない部材が用いられても良い。ただし、このような部材を用いる場合には、目標領域からの光をなるべく遮らないよう、部材の形状等を工夫する必要がある。   Furthermore, in the said embodiment, although the upper part of the light transmissive plate 413 was cut, the shape of the light transmissive plate 413 is not restricted to this. For example, a circular light transmission plate may be used without cutting the upper portion. Further, the member for supporting the laser unit 400 is not limited to the light transmitting plate 413, and a member having no light transmitting property may be used. However, when using such a member, it is necessary to devise the shape of the member so as not to block light from the target region as much as possible.

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 … ミラーアクチュエータ(走査部)
300 … レーザレーダ
400 … レーザユニット(フォーカス調整部)
401 … レーザ光源
402 … ビーム整形レンズ
411 … レーザホルダ(フォーカス調整部)
411d… 押さえネジ(固定具、ネジ)
411f… 開口(案内部)
411h… ネジ溝(案内部、第1のネジ部)
414 … レンズホルダ(フォーカス調整部)
414c… ネジ溝(案内部、第2のネジ部)
502 … 受光レンズ(集光素子)
503 … 光検出器
1 ... Mirror actuator (scanning part)
300 ... Laser radar 400 ... Laser unit (focus adjustment unit)
401 ... Laser light source 402 ... Beam shaping lens 411 ... Laser holder (focus adjustment unit)
411d ... Holding screw (fixture, screw)
411f ... Opening (guide part)
411h ... Screw groove (guide portion, first screw portion)
414 ... Lens holder (focus adjustment unit)
414c ... Screw groove (guide portion, second screw portion)
502. Light receiving lens (light collecting element)
503 ... Photodetector

Claims (6)

レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光のビーム形状を整形するビーム整形レンズと、
前記ビーム整形レンズを透過した前記レーザ光を目標領域において走査させる走査部と、
前記目標領域において反射された反射光を集光する集光素子と、
前記集光素子により集光された前記反射光を受光する光検出器と、
前記レーザ光源と前記ビーム整形レンズとの間の距離を調整するフォーカス調整部とを備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
A laser light source for emitting laser light;
A beam shaping lens for shaping the beam shape of the laser light;
A scanning unit that scans the laser light transmitted through the beam shaping lens in a target area;
A condensing element for condensing the reflected light reflected in the target area;
A photodetector for receiving the reflected light collected by the light collecting element;
A focus adjustment unit for adjusting a distance between the laser light source and the beam shaping lens;
A laser radar characterized by that.
請求項1に記載のレーザレーダにおいて、
前記フォーカス調整部は、
前記ビーム整形レンズを収容するレンズホルダと、
前記レーザ光源と前記レンズホルダを収容するレーザホルダと、
前記レンズホルダを前記レーザ光源と前記ビーム整形レンズの並び方向に案内するための案内部とを備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
The laser radar according to claim 1, wherein
The focus adjustment unit
A lens holder for accommodating the beam shaping lens;
A laser holder that houses the laser light source and the lens holder;
A guide unit for guiding the lens holder in the direction in which the laser light source and the beam shaping lens are arranged;
A laser radar characterized by that.
請求項2に記載のレーザレーダにおいて、
前記案内部は、前記レーザホルダに形成された第1のネジ部と、前記第1のネジ部と噛み合う前記レンズホルダに形成された第2のネジ部とを含む、
ことを特徴とするレーザレーダ。
The laser radar according to claim 2, wherein
The guide portion includes a first screw portion formed on the laser holder and a second screw portion formed on the lens holder that meshes with the first screw portion.
A laser radar characterized by that.
請求項2または3に記載のレーザレーダにおいて、
前記レンズホルダを前記レーザホルダに押し当てて固定する固定具をさらに備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
The laser radar according to claim 2 or 3,
A fixture for pressing and fixing the lens holder against the laser holder;
A laser radar characterized by that.
請求項4に記載のレーザレーダにおいて、
前記固定具は、前記レーザホルダを貫通し、前記レンズホルダを前記レーザホルダに押し当てて固定するネジを含む、
ことを特徴とするレーザレーダ。
The laser radar according to claim 4, wherein
The fixture includes a screw that penetrates the laser holder and presses and fixes the lens holder to the laser holder.
A laser radar characterized by that.
請求項1ないし5の何れか一項に記載のレーザレーダにおいて、
前記レーザ光源と、前記ビーム整形レンズと、前記集光素子と、前記光検出器は、前記反射光の進行方向に一列に並ぶように配される、
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,
The laser light source, the beam shaping lens, the condensing element, and the photodetector are arranged in a line in the traveling direction of the reflected light.
A laser radar characterized by that.
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