JP2016136090A - Laser ranging device, laser ranging method and laser ranging program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ測距装置、レーザ測距方法、およびレーザ測距プログラムに関する。 The present invention relates to a laser distance measuring device, a laser distance measuring method, and a laser distance measuring program.
近年、例えば、走査型のレーザ測距装置を応用した測量や人物および物体検知、ジェスチャ入力システムが登場している。走査型のレーザ測距装置として、記憶部、計測部、および制御部を有する例がある。記憶部は、レーザビームを偏向する往復振動型ミラーのミラー角度と、ミラーで偏向されたレーザビームの走査角度を拡大する走査角度拡大レンズからの出射角度の関係を、ミラー角度をミラーの基準位置からの経過時間で表して格納する。検出部は、ミラー角度を検出するセンサの出力信号に基づいて基準位置を検出する。計測部は、検出部が検出した基準位置に基づいて時間を計測する。制御部は、計測部の計測時間と記憶部に格納された経過時間が一致した時点でレーザビームを発光させるようにレーザ光源を駆動、かつミラー角度振幅から駆動するタイミングを補正する。半導体レーザと、レンズアクチュエータと、走査拡大レンズと、ビームスプリッタと、フォトダイオードとを有するレーザ測距装置も知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
In recent years, for example, surveying, person and object detection, and gesture input systems using a scanning laser distance measuring device have appeared. There is an example having a storage unit, a measurement unit, and a control unit as a scanning laser distance measuring device. The storage unit shows the relationship between the mirror angle of the reciprocating vibration type mirror that deflects the laser beam and the emission angle from the scanning angle enlarging lens that enlarges the scanning angle of the laser beam deflected by the mirror, and the mirror angle as the reference position of the mirror. Stored as the elapsed time from The detection unit detects a reference position based on an output signal of a sensor that detects a mirror angle. The measurement unit measures time based on the reference position detected by the detection unit. The control unit drives the laser light source so that the laser beam is emitted when the measurement time of the measurement unit matches the elapsed time stored in the storage unit, and corrects the timing of driving from the mirror angle amplitude. A laser distance measuring device having a semiconductor laser, a lens actuator, a scanning magnification lens, a beam splitter, and a photodiode is also known (see, for example,
また走査方法例として、例えば、レーザ光源部と、レーザ走査部と、制御部とを備える映像投影装置が知られている。この映像投影装置の制御部は、往復走査を行う走査方向に関して、往路においてレーザの出射を停止するときの走査角度と、復路においてレーザの出射を開始する時の走査角度が異なるように、映像信号に応じてレーザ光源部およびレーザ走査部の動作を制御する。レーザレーダの光走査装置が、走査制御部、半導体レーザ駆動回路、半導体レーザ、水平コリメータ、垂直コリメータ、スキャナ、凸面鏡から構成される例も知られている(例えば、特許文献3、4参照)。
As an example of a scanning method, for example, a video projection device including a laser light source unit, a laser scanning unit, and a control unit is known. The control unit of the video projection apparatus is configured to control the video signal so that the scanning angle when stopping laser emission in the forward path and the scanning angle when starting laser emission in the backward path are different with respect to the scanning direction in which reciprocal scanning is performed. The operations of the laser light source unit and the laser scanning unit are controlled accordingly. An example in which an optical scanning device of a laser radar includes a scanning control unit, a semiconductor laser driving circuit, a semiconductor laser, a horizontal collimator, a vertical collimator, a scanner, and a convex mirror is also known (see, for example,
このような走査型のレーザ測距装置では、さらに検出角度が大きくなっていくことが予想される。しかしながら、上記のような従来のレーザ測距装置の場合、ビームの投光方向の変更をミラーで行うと、十分な走査角度が得られないことがある。さらに走査角度を拡大するため、走査角拡大レンズを用いて、レーザの走査範囲を拡大しようとする場合、走査角拡大レンズに入射しない光が発生することがある。また、走査角拡大レンズの外縁部に未使用の部分ができてしまい、拡大効果を十分活用できないことがある。 In such a scanning laser distance measuring device, it is expected that the detection angle is further increased. However, in the case of the conventional laser distance measuring apparatus as described above, if the beam projection direction is changed with a mirror, a sufficient scanning angle may not be obtained. In order to further enlarge the scanning angle, when attempting to enlarge the scanning range of the laser using the scanning angle enlarging lens, light that is not incident on the scanning angle enlarging lens may be generated. In addition, an unused portion may be formed at the outer edge of the scanning angle magnifying lens, and the magnification effect may not be fully utilized.
しかし、拡大効果を得ようと、レーザ光が走査角拡大レンズに入射する際の走査範囲を、例えば走査角拡大レンズを含む範囲以上にしてしまうと、ビームが走査角拡大レンズから外れる部分が生じる。このとき、走査角拡大レンズから外れた部分の光は、測定対象に投光されないため、距離測定が行えなくなり、無駄となってしまう。 However, in order to obtain a magnifying effect, if the scanning range when the laser light is incident on the scanning angle magnifying lens is set to be larger than the range including the scanning angle magnifying lens, for example, a portion where the beam deviates from the scanning angle magnifying lens occurs . At this time, the portion of the light deviating from the scanning angle magnifying lens is not projected onto the object to be measured, and therefore distance measurement cannot be performed, which is wasted.
ひとつの側面によれば、本発明の目的は、レーザ測距装置において、測距に用いることができない無駄な発光を防止することである。 According to one aspect, an object of the present invention is to prevent unnecessary light emission that cannot be used for distance measurement in a laser distance measuring device.
ひとつの態様であるレーザ測距装置は、投光部、受光部、記憶装置および処理装置を有する。投光部は、レーザ光を発光するレーザ光源と、回転しながらレーザ光を反射して反射したレーザ光により走査範囲を走査するミラーと、レーザ光の走査範囲を拡大するレンズと、を有し、走査範囲が拡大されたレーザ光を対象物へ投光する。受光部は、投光部によりレーザ光が投光された対象物からの反射光を受光する。記憶装置は、ミラーにより反射されるレーザ光の光路がレンズ内を通る場合のミラーの回転角の情報を記憶する。処理装置は、ミラーにより反射されるレーザ光がレンズを含む領域を走査するようにミラーを回転させる。また処理装置は、ミラーの回転角の情報に基づいて、ミラーの回転によりレーザ光の光路がレンズ外になると判断した場合に、レーザ光源によるレーザ光の発光を停止する。 A laser distance measuring device as one aspect includes a light projecting unit, a light receiving unit, a storage device, and a processing device. The light projecting unit has a laser light source that emits laser light, a mirror that scans the scanning range with the laser light reflected and reflected while rotating, and a lens that expands the scanning range of the laser light. The laser beam whose scanning range is expanded is projected onto the object. The light receiving unit receives the reflected light from the object on which the laser light is projected by the light projecting unit. The storage device stores information on the rotation angle of the mirror when the optical path of the laser light reflected by the mirror passes through the lens. The processing device rotates the mirror so that the laser beam reflected by the mirror scans the region including the lens. Further, when the processing apparatus determines that the optical path of the laser beam is out of the lens due to the rotation of the mirror based on the information on the rotation angle of the mirror, the processing device stops the emission of the laser beam by the laser light source.
ひとつの実施形態によれば、レーザ測距装置において、測距に用いることができない無駄な発光を防止することが可能になる。 According to one embodiment, in the laser distance measuring device, it is possible to prevent useless light emission that cannot be used for distance measurement.
(第1の実施の形態)
以下、図面を参照しながら、第1の実施の形態によるレーザ測距装置10について説明する。レーザ測距装置10は、レーザ光をパルス出射し、対象物から戻ってくるまでの往復時間を計測し、光速を乗算して対象物の距離を算出する装置である。
(First embodiment)
Hereinafter, the laser distance measuring
図1は、第1の実施の形態によるレーザ測距装置10の構成の一例を示す図である。図2は、第1の実施の形態によるレーザ測距装置10による測距方法の一例を説明する図である。図1に示すように、レーザ測距装置10は、光学部20、駆動部50、および制御装置70を有している。光学部20は、レーザ光を出射し、反射光を受光するための光学部品を有する。駆動部50は、光学部20を駆動すると共に、光学部20から出力される信号を受け付け、制御装置70に出力する装置である。制御装置70は、駆動部50を介して光学部20の動作を制御すると共に、計測結果を取得して、距離を算出する処理等を行う。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a laser
図2に示すように、信号S1に対応してレーザ光が出射され、信号S2のように受光された場合、レーザ測距装置10は、信号S1から信号S2までの時間ΔTを算出する。このとき、対象物までの距離は、距離=(c×ΔT)/2(ここでcは光速)で表される。例えば、後述するように、レーザの投光方向が変更されることで、ビームL1、L2、・・・で表わされるような、2次元にスキャンが行われる。レーザ測距装置10は、図2のビームL1、L2、・・・のそれぞれについて、時間ΔTを算出して、対象物の距離を算出するようにしてもよい。このとき、2次元のスキャンが行われる方向は、垂直方向78、水平方向79とする。垂直方向78を、第1の方向ということがある。水平方向79を、第2の方向ということがある。例えば、2次元スキャンにおいては、第1の方向における一つの投光方向に対し、第2の方向の投光方向が変更されるようにしてもよい。ただし、図2は、レーザ光を用いた測距について説明する図であり、矩形範囲を走査するレーザ光のビームのすべてが、本実施の形態の測距において用いられることを示すものではない。
As shown in FIG. 2, when laser light is emitted corresponding to the signal S1 and received like the signal S2, the laser
図1に戻って、光学部20は、投光部30および受光部35を有している。投光部30は、レーザ22、レンズ24、Micro Electro Mechanical Systems(MEMS)ミラー26、角度拡大レンズ28を有している。レーザ22は、レーザ光を発光するレーザ光源である。レンズ24は、レーザ22によるレーザ光のビームを平行にするためのレンズである。
Returning to FIG. 1, the
MEMSミラー26は、センサ、駆動機構、回路が一体化したミラーであり、回転しながらレーザ22からのレーザ光を反射して、反射したレーザ光により走査範囲を走査する。MEMSミラー26は、例えば水平共振、垂直非共振のミラーとしてもよい。角度拡大レンズ28は、MEMSミラー26による走査範囲を拡大するためのレンズである。投光部30は、MEMSミラー26の回転角を変化させて、図2に示したように、走査範囲が拡大されたレーザ光を対象物に投光する。
The
受光部35は、レンズ37、Photo Diode(PD)39を有している。レンズ37は、PD39上にレーザ光を集光させる集光レンズである。PD39は、反射光を受光する受光素子である。受光素子は他にもAvalanche Photo Diode(APD)やComplementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)など光を電気信号に変換するものであれば良い。PD39で受光されたレーザ光のタイミングに基づき、制御装置70で、上述のように対象物の距離が計測される。
The
駆動部50は、ミラー駆動器52、ミラー角度検出器54、水平往復カウンタ56、発光タイミング制御器58、発光用クロック出力器60を有している。駆動部50は、制御装置70に制御されることにより、光学部20を駆動する各種信号を生成し、光学部20へ出力する。また、駆動部50は、光学部20から出力された信号を検出し、制御装置70へ出力する。
The
ミラー駆動器52は、MEMSミラー26に垂直方向の回転33、水平方向の回転31をそれぞれ制御する駆動信号を出力する。なお、回転31、回転33は、角度拡大レンズ28を含む領域に光を反射させる角度変化を繰り返すことが好ましい。角度拡大レンズ28を含む領域とは、回転31、回転33により変化されるレーザ光の光路が変更される範囲が、角度拡大レンズ28を内包する領域である。この領域は、例えば、後述する矩形範囲としてもよい。このとき、MEMSミラー26が、矩形範囲に対応する範囲の角度変化を繰り返す振動回転であることが好ましい。なお、以下の説明では、角度拡大レンズ28を含む領域が矩形範囲である場合を例にして説明する。
The
駆動信号は、MEMSミラー26が反射するレーザ光の投光方向を上記のような角度拡大レンズ28を含む領域を2次元に走査させるようにMEMSミラー26の回転角を変化させるための信号である。駆動信号は、制御装置70からの指示に基づき生成される。駆動信号は、MEMSミラー26により投光方向を変更されるレーザ光が、角度拡大レンズ28のレンズ径が矩形範囲の内接円の直径以下となる矩形範囲を走査する、MEMSミラー26の回転角とする信号であってもよい。
The drive signal is a signal for changing the rotation angle of the
ミラー角度検出器54は、MEMSミラー26から回転33に関する垂直角度信号を受信し、回転33に関する回転角度(垂直角度ということがある)を検出する。ミラー角度検出器54は、MEMSミラー26から回転31に関する水平角度信号を受信し、回転31に関する回転角度(水平角度ということがある)を検出する。ミラー角度検出器54は、例えば、水平方向の角度変更が一往復したことを示す信号を水平往復カウンタ56に出力する。水平方向の角度変更が一往復するとは、レーザ光の照射先が上記領域の水平方向の一端から他端まで一巡して一端に戻る一往復に対応する角度変更が行われることをいう。照射先とは、レーザ光の光路上の位置をいう。角度変更が一往復したことを示す信号を出力するタイミングは、レーザ光の照射先が、上記領域、例えば矩形範囲の水平方向の一端から他端まで一巡して一端に戻る一往復に対応する角度変更が行われたことが検出できれば、どのようなタイミングでもよい。この信号を出力するタイミングは、例えば、水平角度信号の振幅値が所定値を下回るタイミングとするようにしてもよい。
The
水平往復カウンタ56は、MEMSミラー26の回転31の水平往復回数をカウントする。水平往復回数は、MEMSミラー26の水平方向の角度変更の繰り返しの回数であり、水平方向の角度変更が一巡すると1回とカウントされる。水平往復カウンタ56は、ミラー角度検出器54から出力される水平方向の角度変更が一往復したことを示す信号に基づき、MEMSミラー26の水平方向の角度変更の繰り返し回数をカウントし、発光タイミング制御器58に出力するようにしてもよい。水平往復回数のカウントは、2次元走査が上述の矩形範囲分終了すると、初期化されることが好ましい。
The horizontal reciprocation counter 56 counts the number of horizontal reciprocations of the
ここで、図3を参照しながら、MEMSミラー26の回転角度の変化について説明する。図3は、第1の実施の形態によるMEMSミラー26の回転角度変化の一例を示す図である。図3において、横軸は時間であり、縦軸は回転角度である。水平角度87は、MEMSミラー26の回転31における回転角度である。回転角度は、例えば、MEMSミラー26に入射するレーザ光の光路の方向を基準としてもよい。垂直角度89は、MEMSミラー26の回転33における回転角度である。ここで、時間T1は、垂直角度89の変化の周期を示す。上述の矩形範囲に対応するMEMSミラー26の回転31における往復回転は、水平角度87のように、垂直角度89の1周期の時間に繰り返し行われる。
Here, a change in the rotation angle of the
図1に戻って、発光タイミング制御器58は、レーザ22を所定のタイミングで発光させるレーザ発光信号を出力する。本実施の形態において、レーザ発光信号は、レーザ22からのレーザ光の光路が後述するレンズ内を通る場合に、例えば、所定時間毎にレーザ22をパルス発光させる信号である。よって、上述の矩形範囲に対応する照射先の中に、発光されない照射先があることになる。レーザ発光信号は、本実施の形態においては、ミラー角度検出器54で検出されたMEMSミラー26の回転33における回転角度(上述の垂直角度)、発光用クロック出力器60で生成されるクロック、及び後述する発光テーブル180に応じて生成される。このとき、制御装置70は、駆動部50から出力される検出結果を受け付け、例えば発光テーブル180において参照することで、発光タイミング制御器58にレーザ発光信号を生成させるための情報を出力するようにしてもよい。レーザ発光信号を生成させるための条件を示す発光条件情報の一例は、後述される。
Returning to FIG. 1, the light
制御装置70は、処理装置72、記憶装置74を有している。処理装置72は、駆動部50の各機器を制御して、対象物までの距離を計測する。処理装置72は、例えば、プロセッサ、Field−programable Gate Array(FPGA)、マイクロコンピュータ等の処理装置としてもよい。処理装置72は、PD39で受光されたレーザ光に基づき、図2を参照しながら説明したように、対象物までの距離を算出する。このとき、処理装置72は、レーザ光の照射先が角度拡大レンズ28のレンズ内となる、MEMSミラー26の回転角を記憶した情報を、記憶装置74において参照する。レンズ内とは、レンズの開口内の領域をいう。レーザ光の照射先が角度拡大レンズ28のレンズ内となる、MEMSミラー26の回転角を記憶した情報とは、例えば、後述する発光テーブル180である。
The control device 70 includes a
処理装置72は、MEMSミラー26の回転角を変化させたことによるレーザ光の照射先が、角度拡大レンズ28のレンズ外になると判断した場合に、レーザ22の発光を停止させる。例えば処理装置72は、記憶装置74から発光テーブル180を読み出し、駆動部50から受け付けたMEMSミラー26の垂直角度に対応するレーザ光の発光開始タイミングとなるスタート水平角度と、発光回数とを取得し、駆動部50に出力するようにしてもよい。この場合、レーザ発光信号を生成させるための条件を示す発光条件情報は、ミラー角度検出器54で取得される現在の垂直角度に対応するスタート水平角度と、発光回数となる。
The
記憶装置74は、情報を記憶する装置であり、後述するキャリブレーション処理により生成される、レーザ光の照射先が角度拡大レンズ28のレンズ内になる条件を記憶したデータテーブルを保持している。記憶装置74は、処理装置72が読み出して実行することにより測距処理を行うための制御プログラムを記憶するようにしてもよい。条件は、MEMSミラー26の垂直角度を示す情報、水平方向の走査において、レーザ光の発光を開始する水平角度を示す情報、レーザ光の発光を開始してから、停止するまでに発光させるレーザ光の発光回数である。条件の一例として、発光テーブル180の詳細が後述される。
The
図4は、比較例による走査領域の一例を説明する図である。図5は、第1の実施の形態による矩形領域の一例を説明する図である。図4に示すように、サンプリング点群81は、比較例によるレーザ光の角度拡大レンズ28における照射先を丸印で示したものである。角度拡大レンズ28におけるレーザ光の照射先とは、例えば、角度拡大レンズ28のレーザ22側のレンズ面におけるレーザの照射位置としてもよい。以下、レーザ光の照射先を、サンプリング点ということがある。図4の例では、角度拡大レンズ28のレンズの開口部が、サンプリング点群81の領域に外接する。このとき、領域82にはサンプリング点がなく、レーザ光の投光が可能であるにもかかわらず、不使用の領域となっている。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a scanning region according to a comparative example. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a rectangular area according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the
図5では、サンプリング点群83は、角度拡大レンズ28のレンズの開口部に外接している。サンプリング点群83は、角度拡大レンズ28を含む領域の一例である。サンプリング点群83では、角度拡大レンズ28に不使用の領域はなくなっているが、蹴られ部分85が生じている。蹴られ部分85は、角度拡大レンズ28のレンズ外にレーザ光の照射先が位置するため、対象物に照射されず、距離測定が不可能となり、無駄な領域となっている。
In FIG. 5, the
そこで、第1の実施の形態において、発光タイミング制御器58は、処理装置72による制御により、レーザ光の照射先が蹴られ部分85に相当する照射先となると判断される場合には、レーザ22の発光を停止させる、レーザ発光信号を出力する。これにより、レーザ光の照射先は、角度拡大レンズ28のレンズ内となる。
Therefore, in the first embodiment, the light
次に、上記のようなレーザ発光信号を出力させるために参照するデータテーブルを生成する処理について説明する。レーザ発光信号を出力させるために参照するデータテーブルを生成する処理を、キャリブレーションということがある。図6は、第1の実施の形態によるキャリブレーション装置160の構成の一例を示す図である。
Next, a process for generating a data table that is referred to for outputting the above laser emission signal will be described. The process of generating a data table that is referred to for outputting a laser emission signal may be referred to as calibration. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
図6に示すように、キャリブレーション装置160は、投光部130、PD135、駆動部150、テーブル生成処理装置162、記憶装置164を有している。キャリブレーション装置160は、レーザ測距装置10と共通の構成を有しているため、同一の構成には同一符号を付し、重複説明を省略する。
As illustrated in FIG. 6, the
図6に示すように、投光部130は、投光部30と同様に、レーザ22、レンズ24、MEMSミラー26、角度拡大レンズ28を有している。投光部130では、角度拡大レンズ28は、レンズホルダ128に備えられている。レンズホルダ128は、角度拡大レンズ28を支持する部材であり、角度拡大レンズ28のレンズ外のレーザ光を散乱する。PD135は、レンズホルダ128で散乱されたレーザ光を受光し、後述するエッジ検出器152に出力する。このとき、図5で説明した、蹴られ部分85に対応するレーザ光は散乱され、PD135で受光される。
As illustrated in FIG. 6, the
駆動部150は、駆動部50と同様、ミラー駆動器52、ミラー角度検出器54、水平往復カウンタ56、発光タイミング制御器58、発光用クロック出力器60を有し、さらにエッジ検出器152を有している。エッジ検出器152は、PD135で受光された蹴られ部分85に対応するレーザ光を検出する。エッジ検出器152は、PD135からの出力に基づき、蹴られが発生する部分としない部分との境界をエッジとし、その位置を判断する回路を持つことが好ましい。
Similar to the
テーブル生成処理装置162は、PD135でレーザ光が検出されるタイミングに基づき、後述する発光テーブル180を生成する。すなわちテーブル生成処理装置162は、PD135の出力に基づき、レーザ光を発光させる条件を、MEMSミラー26の回転角度、レーザを発光させるタイミングなどとして、例えば発光テーブル180を生成する。また、テーブル生成処理装置162は、生成した発光テーブル180を、例えば記憶装置164に記憶させる。
The table
図7は、第1の実施の形態によるキャリブレーションにおけるエッジ検出出力の生成例を示す図である。図7は、キャリブレーション装置160において、例えば発光テーブル180を生成する際に出力される信号の一例を示している。図7において、横軸は時間、縦軸は水平角度、レーザ発光信号、PD出力、エッジ検出出力をそれぞれ示している。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of generation of the edge detection output in the calibration according to the first embodiment. FIG. 7 shows an example of signals output when the
図7に示すように、水平角度信号171は、MEMSミラー26の回転31の回転角である水平角度の一往復の時間変化を示す信号である。水平角度信号171は、ミラー角度検出器54により検出され、テーブル生成処理装置162に出力される。例えば、水平角度信号171は、MEMSミラー26の回転31における角度が、水平基準位置から再び水平基準位置に戻るまでの変化を示している。水平基準位置は、水平方向におけるMEMSミラー26の回転角度が最大となる位置であるとしてもよい。このとき、水平方向の角度は、例えばMEMSミラー26のミラー面に対する垂直方向に関して、駆動力を与えていない時をゼロとし、駆動によって傾いた分を角度としてよい。
As shown in FIG. 7, the
レーザ発光信号173は、水平角度信号171が示す水平一往復の時間、レーザ22を所定時間毎にパルス発光させる信号である。すなわち、レーザ発光信号173は、レーザ光の照射先を矩形範囲とするように、水平一往復の時間にレーザ22をパルス発光させる信号である。レーザ発光信号173は、テーブル生成処理装置162の制御に基づき、発光タイミング制御器58からレーザ22へ出力される。
The
PD出力175は、水平一往復の時間のPD135からの出力信号である。PD出力175は、レンズホルダ128による散乱光のPD135における受光状況を示す信号である。PD出力175は、図7の例では、水平角度信号171の絶対値が大きくなる範囲でレーザ光が受光されたことを示すパルスが出力される。PD出力175においてパルスが出力される時間の範囲は、例えば、レーザ22の照射先が、図5の蹴られ部分85に相当する時間の範囲である。
The
エッジ検出出力177は、PD出力175においてパルスが出力される時間を示す信号である。エッジ検出出力177における時間は、例えば水平基準位置からの時間である。例えば、エッジ検出出力177は、PD135からのPD出力175が所定の振幅レベルに達した時に、ハイとなる信号であるとするようにしてもよい。レーザ22は、キャリブレーション時には、MEMSミラー26による走査の垂直角度毎に、水平基準位置からすべての照射位置(矩形領域)に発光する。エッジ検出器152は、各水平走査位置において、蹴られがある範囲を示すエッジ検出出力177を出力する。
The
図7の例では、エッジ検出出力177がハイである間が、上述の蹴られ部分85など、角度拡大レンズ28のレンズ外にレーザ光の照射先がある時間となる。この水平一往復では、時間t1〜t2、時間t3〜t4にPD出力175が出力されており、これらの時間が蹴られ部分85に対応していることがわかる。例えば、水平一往復で、復路は必ずしもレーザ22を発光させなくてもよいことから、時間t1〜t2が、レーザ22が発光される時刻範囲であるようにしてもよい。このとき、時刻t1は、水平角度信号171に示された水平一往復において、レーザ22の発光を開始する時刻となる。時刻t1における水平角θ1は、レーザ22の発光を開始させるスタート水平角度となる。テーブル生成処理装置162は、垂直角度毎に蹴られが無いMEMSミラー26の水平角度範囲を求めて、スタート水平角度と発光回数(サンプリング数)とを決定し、発光テーブル180として記憶させる。
In the example of FIG. 7, the time during which the
図8は、第1の実施の形態によるキャリブレーション装置160により生成される発光テーブル180の一例を示す図である。図8に示すように、発光テーブル180は、レーザ光を発光させる条件を示すデータテーブルである。発光テーブル180は、互いに対応する垂直角度、スタート水平角度、サンプル数を有している。垂直角度は、回転33におけるMEMSミラー26の角度であり、この例では、MEMSミラー26に対するレーザ光の入射方向をゼロ、垂直上方向をプラス、垂直下方向をマイナスの角度として示している。スタート水平角度は、例えば、図7で説明した水平角θ1のように、垂直角度毎の、レーザ22の発光を開始する水平角度である。サンプル数は、垂直角度毎の水平一往復において、スタート水平角度からの、レーザ22を発光させる回数である。発光テーブル180は、キャリブレーション装置160で生成され、記憶装置164に記憶されるようにしてもよい。また、発光テーブル180は、レーザ測距装置10による計測時には、記憶装置164から読み出して、予め例えば、記憶装置74に記憶させておくことが好ましい。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the light emission table 180 generated by the
以下、フローチャートを参照しながら、キャリブレーション装置160によるキャリブレーション処理についてさらに説明する。図9は、第1の実施の形態によるキャリブレーション処理の一例を示すフローチャートである。キャリブレーション処理を行うにあたり、例えば、どのような順で垂直角度及び水平角度を変化させるかを、予め、テーブル生成処理装置162は、設定しておくことが好ましい。例えば、テーブル生成処理装置162は、ミラー駆動器52に、垂直角度を例えば垂直上方から順次下方へ変化させるとともに、垂直角度毎に水平角度を一往復変化させる駆動信号を出力させる。
Hereinafter, the calibration process by the
図9に示すように、キャリブレーション装置160は、ミラー角度検出器54により、MEMSミラー26の垂直角度を検出する(S201)。テーブル生成処理装置162は、検出された垂直角度が、所望の角度でない場合(S202:NO)、S201に戻って処理を繰り返す。所望の角度とは、垂直上方向からキャリブレーションを行う場合、例えば、初期値をプラス10度とし、水平一往復毎に1度ずつ減らしていくなどして設定される、所定の設定角度である。
As shown in FIG. 9, the
垂直角度が所望の角度である場合(S202:YES)、テーブル生成処理装置162は、ミラー角度検出器54により、水平角度を検出する(S203)。テーブル生成処理装置162は、検出された角度が、水平基準位置に対応する基準角度でない場合(S204:NO)、S203に戻って処理を繰り返す。
When the vertical angle is a desired angle (S202: YES), the table
水平角度が基準角度である場合(S204:YES)、テーブル生成処理装置162は、発光タイミング制御器58を介して、レーザ22の発光を開始させる(S205)。このとき、テーブル生成処理装置162は、発光タイミング制御器58に、図7に示したレーザ発光信号173のような信号の出力を開始させる。発光タイミング制御器58は、例えば、レーザ発光信号173をレーザ22に出力することで、レーザ22を一定時間毎にパルス発光させる。
When the horizontal angle is the reference angle (S204: YES), the table
テーブル生成処理装置162は、エッジ検出器152で検出されるエッジ検出出力に基づき、エッジ検出を行う(S207)。エッジ検出とは、図7に示したように、PD135からの、例えばPD出力175に基づき、エッジ検出器152から出力されるエッジ検出出力177に基づき行われる。例えば、テーブル生成処理装置162は、エッジ検出器152から、エッジ検出出力177を受け付け、時刻t1、t2などのエッジを検出する。
The table
テーブル生成処理装置162は、水平一往復における両エッジを検出していない場合(S207:NO)、S206に戻って処理を繰り返す。両エッジとは、例えばPD出力175が検出されなくなることを示すエッジ(例えば、エッジ検出出力177の時刻t1)と、PD出力175が再び検出され始めたことを示すエッジ(例えば、エッジ検出出力177の時刻t2)である。
If the table
テーブル生成処理装置162は、両エッジを検出すると(S207:YES)、発光タイミング制御器58を介して、レーザ22の発光を終了させる(S208)。テーブル生成処理装置162は、S201で検出した垂直角度、S206で検出したエッジ位置(エッジでの水平角度θ1)を、記憶装置164などに記憶させる(S209)。
When the table
テーブル生成処理装置162は、ミラー角度検出器54を介して現在の垂直角度を検出し(S210)、終了角度でない場合には(S211:NO)、S201に戻って処理を繰り返す。テーブル生成処理装置162は、検出した垂直角度が、予め設定されたキャリブレーションの終了角度である場合(S211:YES)、記憶装置164などに記憶された各垂直角度でのエッジ位置などのデータを読み出し、例えば発光テーブル180として記憶装置164に書き込む(S212)。このとき、テーブル生成処理装置162は、エッジ間のレーザ発光信号173のパルスをカウントして、発光テーブル180のサンプル数に書き込むことが好ましい。以上のようにして、発光テーブル180が生成され、例えば記憶装置164に記憶される。
The table
次に、レーザ測距装置10による測距処理について、フローチャートを参照しながら説明する。図10は、第1の実施の形態によるレーザ測距装置10における測距処理の一例を示すフローチャートである。レーザ測距装置10は、予め、例えばキャリブレーション装置160で生成された発光テーブル180を、記憶装置74に記憶させているとする。また、レーザ測距装置10は、キャリブレーション装置160と同様に、予めMEMSミラー26の角度の変更方法を設定されているとする。例えば、ミラー駆動器52がMEMSミラー26に駆動信号を出力し、MEMSミラー26を回転31及び回転33において往復回転させているとする。
Next, distance measurement processing by the laser
図10に示すように、レーザ測距装置10では、制御装置70がミラー角度検出器54を介して、MEMSミラー26の垂直角度を検出する(S231)。制御装置70は、記憶装置74から発光テーブル180を読み出すことで、参照可能なようにセットする(S232)。制御装置70は、ミラー角度検出器54を介して、水平角度を検出する(S233)。制御装置70は、検出した垂直角度、水平角度を、発光テーブル180で参照し、発光スタート角度でない場合(S234:NO)、S233に戻って処理を繰り返す。発光スタート角度とは、読み取った垂直角度と、その垂直角度に対応して発光テーブル180に記憶されたスタート水平角度である。
As shown in FIG. 10, in the laser
検出した垂直角度、水平角度が発光スタート角度である場合(S234:YES)、制御装置70は、発光タイミング制御器58を介して、レーザ22を発光させる(S235)。このとき、制御装置70から駆動部50へ出力される情報は、例えば、検出した垂直角度、水平角度が発光スタート角度であることを示す情報であり、これが上述の、レーザ発光信号を生成させるための発光条件情報の一例である。
When the detected vertical angle and horizontal angle are the light emission start angles (S234: YES), the control device 70 causes the
制御装置70は、レーザ22のパルス発光の回数が、発光テーブル180におけるサンプル数となるまで発光を繰り返し(S236:NO)、サンプル数となった場合(S236:YES)、終了指示があったか判定する(S236)。終了指示は、例えば不図示の入力装置を介してユーザが入力するようにしてもよい。制御装置70は、終了指示がなければ(S237:NO)、S231に戻って処理を繰り返す。このとき、垂直角度は、予め設定された方法で変更されている。制御装置70は、終了指示があれば(S237:YES)、処理を終了する。
The controller 70 repeats light emission until the number of pulse emission of the
以上説明したように、第1の実施の形態によるレーザ測距装置10は、投光部30、受光部35、駆動部50、制御装置70を有する。投光部30は、レーザ光を発光するレーザ22と、レーザ光の反射角度を変更してレーザ光を走査するMEMSミラー26を有する。投光部30は、MEMSミラー26によるレーザ光の走査範囲を拡大する角度拡大レンズ28を有する。投光部30は、2次元に走査されるレーザ光を対象物へ投光する。
As described above, the laser
受光部35は、投光部30からレーザ光が投光された対象物からの反射光を受光する。制御装置70の処理装置72は、レーザ光が、角度拡大レンズ28を含む領域を走査するようにMEMSミラー26の回転角を変化させる。処理装置72は、レーザ光の光路がレンズ内を通るMEMSミラー26の回転角の情報を記憶装置74において参照する。処理装置72は、MEMSミラー26の回転角を変化させたことによるレーザ光の光路がレンズ外になると判断した場合に、レーザ光源のレーザ光の発光を停止する。処理装置72は、上記のようにして投光され受光された光に基づき、対象物の距離を算出する。
The
以上のように、レーザ測距装置10によれば、測距を行う際にMEMSミラー26で反射されたレーザ光を、角度拡大レンズ28を介して投光させることで、さらに走査範囲を拡大できる。このとき、レーザ測距装置10では、角度拡大レンズ28においてレーザ光の照射先として用いられない領域や、角度拡大レンズ28に入射されないレーザ光の発生を防止することができる。このように、角度拡大レンズ28に入射されない蹴られを防止することで、無駄な発光を防止できる。これにより、消費電力が削減される。例えば、矩形領域がレンズ径を一辺とする正方形であると仮定した場合、蹴られ部分への発光を停止することで、約20パーセント、消費電力が削減されることが見込まれる。また、角度拡大レンズ28の開口内にレーザ光の照射先にならない領域が生ずるのを防止できるので、角度拡大レンズ28のレンズの開口部を十分に活用することが可能になり、レーザ光の走査範囲を大きくとることができる。
As described above, according to the laser
第1の実施の形態による制御装置70は、発光テーブル180を参照して、MEMSミラー26の垂直方向のある角度における水平方向の走査において、レーザ光の発光を開始するタイミングを制御する。このとき、発光テーブル180は、予め生成される。発光テーブル180の生成は、例えばキャリブレーション装置160で行われる。キャリブレーション装置160には、MEMSミラー26による蹴られ(レンズホルダ128からの散乱光)をモニタするためのPD135が配置され、蹴られによるレーザ光の散乱光が検出される。エッジ検出器152は、PD135からの例えばPD出力175に基づき、蹴られが発生する部分としない部分との境界をエッジとし、その位置を判断する回路を持つことが好ましい。
The control device 70 according to the first embodiment refers to the light emission table 180 and controls the timing of starting the emission of the laser light in the horizontal scanning at a certain angle in the vertical direction of the
上記のように、制御装置70は、検出したMEMSミラー26の角度を発光テーブル180で参照して、レーザの発光を開始するタイミングを制御する。このような構成により、高速スキャンが可能なMEMSミラー26を利用して、しかも、電力の無駄を防止することが可能になる。このとき、制御装置70は、メカ共振を利用した駆動方式であるために、回転角度を角度拡大レンズ28に沿って変更するように駆動することが困難なMEMSミラー26からのレーザ光の照射先を、角度拡大レンズ28に沿うように制御することが可能となる。このように、投光部30がMEMSミラー26と角度拡大レンズ28とを組み合わせて配置している場合でも、レーザ光の蹴られが無いので、効率よく距離測定のためのサンプリングを行うことが可能である。
As described above, the control device 70 refers to the detected angle of the
(第1の実施の形態の変形例1)
以下、第1の実施の形態の変形例1について説明する。本変形例において、第1の実施の形態と同様の構成及び動作については、同一番号を付し、重複説明を省略する。本変形例は、発光テーブル180に代えて発光テーブル250を用いる例である。
(
Hereinafter,
図11は、第1の実施の形態による変形例1による発光テーブル250の一例を示す図である。発光テーブル250は、レーザ光を発光させる条件を示すデータテーブルである。発光テーブル250は、発光テーブル180と同様に、互いに対応する垂直角度、サンプル数を有している。発光テーブル250は、発光テーブル180のスタート水平角度に代えて、ディレイ量を有している。ディレイ量は、水平基準角度からスタート水平角度までのMEMSミラー26の回転に要する時間であり、例えばナノ秒単位であらわされる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the light emission table 250 according to the first modification according to the first embodiment. The light emission table 250 is a data table indicating conditions for emitting laser light. Similar to the light emission table 180, the light emission table 250 has vertical angles and sample numbers corresponding to each other. The light emitting table 250 has a delay amount instead of the start horizontal angle of the light emitting table 180. The delay amount is the time required for the rotation of the
本変形例において、キャリブレーション装置160は、スタート水平角度を発光テーブル180に記憶させる代わりに、基準水平角からスタート水平角度までの時間を計測し、発光テーブル250に記憶させる。制御装置70は、計測時には発光テーブル250を参照し、検出された垂直角度に対応するディレイ量と一致する時刻から、対応するサンプル数のレーザ発光を行うように、発光タイミング制御器58を制御する。
In this modification, the
例えば処理装置72は、記憶装置74から発光テーブル250を読み出し、駆動部50から受け付けたMEMSミラー26の垂直角度に対応する、レーザ光の発光開始タイミングとなるディレイ量と、発光回数とを取得し、駆動部50に出力するようにしてもよい。この場合、レーザ発光信号を生成させるための条件を示す発光条件情報は、ミラー角度検出器54で取得された垂直角度に対応するディレイ量と、発光回数となる。測距に用いるレーザ測距装置の構成、上記に説明した以外の測距方法は、第1の実施の形態における説明の内容と同様である。
For example, the
本変形例による発光テーブル250を測距に用いる場合、例えばレーザ測距装置10の制御装置70から駆動部50に出力されるレーザ発光のための発光条件情報は、MEMSミラー26から検出された垂直方向の回転角度に対応して記憶された時間の情報を含む。この時間の情報は、水平方向の走査において、水平基準角度からのレーザ光の発光を開始する時間を示す情報である。また、発光条件情報は、レーザ光の発光を開始してから、停止するまでに発光させるレーザ光の発光回数を示す情報などを含む。
When the light emission table 250 according to the present modification is used for distance measurement, for example, the light emission condition information for laser light emission output from the control device 70 of the laser
以上説明したように、本変形例によれば、第1の実施の形態による効果と同様の効果を奏することができる。また、スタート水平角度に代えて、ディレイ量を用いることで、例えば、MEMSミラー26の回転角度の変更タイミングがより速くなった場合にも、検出された角度に基づきレーザ22の発光のタイミングを決定する必要がない。このとき、PD135からの散乱光が検出されなくなるまでの時間を計測すればよいので、MEMSミラー26のより速い角度変更タイミングにも対応することが可能である。
As described above, according to the present modification, it is possible to achieve the same effect as the effect of the first embodiment. Further, by using the delay amount instead of the start horizontal angle, for example, even when the change timing of the rotation angle of the
(第1の実施の形態による変形例2)
以下、第1の実施の形態の変形例2について説明する。本変形例において、第1の実施の形態またはその変形例1と同様の構成及び動作については、同一番号を付し、重複説明を省略する。本変形例は、発光テーブル180に代えて発光テーブル260を用いる例である。
(
Hereinafter,
図12は、第1の実施の形態による変形例2による発光テーブル260の一例を示す図である。発光テーブル260は、レーザ光を発光させる条件を示すデータテーブルである。発光テーブル260は、発光テーブル180と同様に、互いに対応するスタート水平角度、サンプル数を有している。発光テーブル260は、発光テーブル180の垂直角度に代えて、水平往復カウントを有している。水平往復カウントとは、例えば、水平基準角度から次の水平基準角度までの回転角の変更の繰り返し回数である。 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the light emission table 260 according to the second modification according to the first embodiment. The light emission table 260 is a data table indicating conditions for emitting laser light. Like the light emission table 180, the light emission table 260 has a start horizontal angle and a sample number corresponding to each other. The light emitting table 260 has a horizontal reciprocating count instead of the vertical angle of the light emitting table 180. The horizontal reciprocation count is, for example, the number of repetitions of changing the rotation angle from the horizontal reference angle to the next horizontal reference angle.
本変形例において、キャリブレーション装置160は、垂直角度を発光テーブル180に記憶させる代わりに、例えば、走査を開始する垂直角度など基準となる垂直角度からの、水平往復カウントをカウントして、発光テーブル260に記憶させる。制御装置70は、距離の計測時には発光テーブル260を参照し、検出された水平往復カウントと一致する水平往復カウントに対応して記憶されたスタート水平角度を読み出す。制御装置70は、読み出された水平角度と検出された水平角とが一致する場合に、対応するサンプル数のレーザ発光を開始するように、発光タイミング制御器58を制御する。
In this modification, instead of storing the vertical angle in the light emission table 180, the
例えば処理装置72は、記憶装置74から発光テーブル260を読み出し、駆動部50から受け付けたMEMSミラー26の垂直角度に対応する、レーザ光の発光開始タイミングとなるスタート水平角度と発光回数とを取得し、駆動部50に出力するようにしてもよい。この場合、レーザ発光信号を生成させるための条件を示す発光条件情報は、ミラー角度検出器54で取得された垂直角度に対応するスタート水平角度と、発光回数となる。なお、測距に用いるレーザ測距装置の構成は、第1の実施の形態における説明の内容と同様である。
For example, the
以下、図13を参照しながら、本変形例による測距処理について、フローチャートを参照しながら説明する。図13は、第1の実施の形態の変形例2によるレーザ測距装置10における測距処理の一例を示すフローチャートである。レーザ測距装置10は、予め、例えばキャリブレーション装置160で上記のように生成された発光テーブル260を、記憶装置74に記憶させているとする。また、レーザ測距装置10は、キャリブレーション装置160と同様に、予めMEMSミラー26の角度の変更方法を設定され、ミラー駆動器52が駆動信号を出力してMEMSミラー26を設定された方法で回転させているとする。
Hereinafter, the distance measurement processing according to this modification will be described with reference to a flowchart with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a distance measurement process in the laser
図13に示すように、レーザ測距装置10では、制御装置70がミラー角度検出器54を介して、MEMSミラー26の垂直角度を検出する(S271)。制御装置70は、検出された角度が、基準の垂直角度でない場合(S272:NO)、S271から処理を繰り返す。基準の垂直角度である場合(S272:YES)、制御装置70は、水平往復カウンタ56をリセットする(S273)。制御装置70は、水平往復カウンタ56をスタートさせる(S274)。
As shown in FIG. 13, in the laser
制御装置70は、記憶装置74から発光テーブル260を読み出すことで、参照可能なようにセットする(S275)。制御装置70は、ミラー角度検出器54を介して、水平角度を検出する(S276)。制御装置70は、検出した水平往復カウンタ56のカウンタ値、水平角度を発光テーブル260で参照し、発光スタート角度でない場合(S277:NO)、S275に戻って処理を繰り返す。発光スタート角度とは、読み取った水平往復カウントと、対応して発光テーブル260に記憶されたスタート水平角度とに対応するMEMSミラー26の垂直角度及び水平角度である。
The control device 70 reads the light emission table 260 from the
検出した水平往復カウント、水平角度が発光スタート角度に対応している場合(S277:YES)、制御装置70は、発光タイミング制御器58を介して、レーザ22を発光させる(S278)。このとき、制御装置70から駆動部50へ出力される情報は、例えば、検出された水平往復カウント、水平角度が発光スタート角度であることを示す情報であり、これが上述の、レーザ発光信号を生成させるための発光条件情報の一例である。
When the detected horizontal reciprocation count and horizontal angle correspond to the light emission start angle (S277: YES), the control device 70 causes the
制御装置70は、レーザ22のパルス発光の回数が、発光テーブル260におけるサンプル数となるまで発光を繰り返し(S279:NO)、サンプル数となった場合(S279:YES)、所定の水平カウント以上かを判定する(S280)。所定カウント以上でない(所定カウント未満)の場合(S280:NO)、制御装置70は、ミラー角度検出器54を介して垂直角度を検出し(S281)、S275から処理を繰り返す。
The controller 70 repeats light emission until the number of pulse emission of the
S280で、所定カウント以上である場合(S280:YES)、制御装置70は、終了指示があったか判定する(S282)。制御装置70は、終了指示がなければ(S282:NO)、S271に戻って処理を繰り返す。このとき、垂直角度は、予め設定された方法で変更されていることが好ましい。制御装置70は、終了指示があれば(S282:YES)、処理を終了する。 In S280, when it is equal to or greater than the predetermined count (S280: YES), the control device 70 determines whether or not there is an end instruction (S282). If there is no termination instruction (S282: NO), the control device 70 returns to S271 and repeats the process. At this time, the vertical angle is preferably changed by a preset method. If there is an end instruction (S282: YES), control device 70 ends the process.
以上説明したように、本変形例によれば、第1の実施の形態による効果と同様の効果を奏することができる。また、垂直角度に代えて、水平往復カウントを用いるので、測定開始時以外に、垂直角度を検出する必要がなくなる。 As described above, according to the present modification, it is possible to achieve the same effect as the effect of the first embodiment. Further, since the horizontal reciprocation count is used instead of the vertical angle, it is not necessary to detect the vertical angle other than at the start of measurement.
(第1の実施の形態の変形例3)
以下、第1の実施の形態の変形例3について説明する。本変形例において、第1の実施の形態、または変形例1〜2と同様の構成及び動作については、同一番号を付し、重複説明を省略する。本変形例は、第1の実施の形態による変形例2の発光テーブル260に代えて発光テーブル290を用いる例である。
(
Hereinafter,
図14は、第1の実施の形態による変形例3による発光テーブル290の一例を示す図である。発光テーブル290は、レーザ光を発光させる条件を示すデータテーブルである。発光テーブル290は、発光テーブル260と同様に、水平往復カウント、サンプル数を有している。発光テーブル290は、発光テーブル260のスタート水平角度に代えて、ディレイ量を有している。ディレイ量は、水平基準角度からスタート水平角度までの時間である。 FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the light emission table 290 according to the third modification according to the first embodiment. The light emission table 290 is a data table indicating conditions for emitting laser light. Similar to the light emission table 260, the light emission table 290 has a horizontal reciprocation count and the number of samples. The light emitting table 290 has a delay amount instead of the start horizontal angle of the light emitting table 260. The delay amount is the time from the horizontal reference angle to the start horizontal angle.
本変形例において、キャリブレーション装置160は、スタート水平角度を発光テーブル260に記憶させる代わりに、基準水平角からスタート水平角度までの時間を計測し、発光テーブル290に記憶させる。制御装置70は、計測時には発光テーブル290を参照し、検出された垂直角度に対応するディレイ量と一致する時刻から、サンプル数のレーザ発光を行うように、発光タイミング制御器58を制御する。
In this modification, the
例えば処理装置72は、記憶装置74から発光テーブル290を読み出し、駆動部50から受け付けたMEMSミラー26の垂直角度に対応する、レーザ光の発光開始タイミングとなるディレイ量と、発光回数とを取得し、駆動部50に出力するようにしてもよい。この場合、レーザ発光信号を生成させるための条件を示す情報は、ミラー角度検出器54で取得された垂直角度に対応して記憶されたディレイ量と、発光回数となる。測距に用いるレーザ測距装置の構成、上記に説明した以外の処理方法は、第1の実施の形態における説明の内容と同様である。
For example, the
以上説明したように、本変形例によれば、第1の実施の形態の変形例2による効果と同様の効果を奏することができる。また、スタート水平角度に代えて、ディレイ量を用いることで、例えば、MEMSミラー26の回転角度の変更タイミングがより速くなった場合にも、検出された角度に基づきレーザ22の発光のタイミングを決定する必要がない。このとき、PD135からの散乱光が検出されなくなるまでの時間を計測すればよいので、より速い変更タイミングにも対応することが可能である。
As described above, according to the present modification, it is possible to achieve the same effect as that of the
(第1の実施の形態の変形例4)
以下、第1の実施の形態の変形例4について説明する。本変形例において、第1の実施の形態またはその変形例1〜3と同様の構成及び動作については、同一番号を付し、重複説明を省略する。本変形例は、各発光テーブル180、250、260、290を、キャリブレーション装置160に代えてキャリブレーション装置300で生成する例である。キャリブレーション装置300では、キャリブレーション装置160で検出したレンズホルダ128による散乱光に代えて、角度拡大レンズ28の透過光を検出することでキャリブレーションを行う。
(Modification 4 of the first embodiment)
Hereinafter, Modification 4 of the first embodiment will be described. In this modification, the same number is attached | subjected about the structure and operation | movement similar to 1st Embodiment or its modifications 1-3, and duplication description is abbreviate | omitted. In this modification, each light emitting table 180, 250, 260, 290 is generated by the
図15は、第1の実施の形態の変形例4によるキャリブレーション装置300の構成の一例を示す図である。図15に示すように、キャリブレーション装置300は、キャリブレーション装置160と同様に、投光部130、記憶装置164を有している。キャリブレーション装置300は、キャリブレーション装置160のPD135に代えて、PD137を有している。キャリブレーション装置300は、キャリブレーション装置160の駆動部150に代えて制御装置350、テーブル生成処理装置162に代えてテーブル生成処理装置362を有している。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
図15に示すように、PD137は、角度拡大レンズ28を透過したレーザ光を受光し、後述するエッジ検出器352に出力する。このとき、図5で説明した、蹴られ部分85に対応するレーザ光は、レンズホルダ128により散乱され、PD137では受光されない。角度拡大レンズ28を透過した光は、PD137で受光される。
As shown in FIG. 15, the
駆動部350は、駆動部50、駆動部150と同様、ミラー駆動器52、ミラー角度検出器54、発光タイミング制御器58、発光用クロック出力器60を有している。駆動部350は、駆動部150のエッジ検出器152に代えて、エッジ検出器352を有している。エッジ検出器352は、PD137で受光された角度拡大レンズ28を透過したレーザ光を検出する。エッジ検出器352は、PD137からの出力に基づき、レーザ光が角度拡大レンズ28を透過する部分としない部分との境界をエッジとし、その位置を判断する回路を持つことが好ましい。この回路は、例えば、PD137がレーザ光を検出すると、次のサンプリングまで検出値をラッチする回路であるようにしてもよい。
Similar to the
テーブル生成処理装置362は、PD137でレーザ光が検出されるタイミングに基づき、上述した発光テーブル180等を生成する。すなわちテーブル生成処理装置362は、PD137の出力が検出される条件、または検出されない条件を、例えばMEMSミラー26の回転角度、レーザを発光させるタイミングなどとして、例えば発光テーブル180を生成する。また、テーブル生成処理装置362は、生成した発光テーブル180等を、例えば記憶装置164に記憶させる。
The table
図16は、第1の実施の形態の変形例4によるキャリブレーションにおけるエッジ検出出力の生成例を示す図である。図16は、キャリブレーション装置300において、例えば発光テーブル180を生成する際に出力される信号の一例を示している。図16において、横軸は時間、縦軸は水平角度、レーザ発光信号、PD出力、エッジ検出出力をそれぞれ示している。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of generation of an edge detection output in the calibration according to the fourth modification of the first embodiment. FIG. 16 shows an example of a signal output when the
図16に示すように、水平角度信号302は、MEMSミラー26の回転31の回転角である水平角度の一往復の時間変化を示す信号である。水平角度信号302は、ミラー角度検出器54により検出され、テーブル生成処理装置362に出力される。例えば、水平角度信号302は、MEMSミラー26の回転31における角度が、水平基準位置から再び水平基準位置に戻るまでの変化を示している。水平基準位置は、垂直角度を固定した状態での、水平方向における走査開始点であるとしてもよい。このとき、水平方向の角度は、例えばMEMSミラー26へ入射するレーザ光の光路の方向を基準(ゼロ度)として表してもよい。
As shown in FIG. 16, the
レーザ発光信号304は、水平角度信号302が示す水平一往復の時間、レーザ22を所定時間毎にパルス発光させる信号である。すなわち、レーザ発光信号304は、レーザ光の照射先を矩形範囲とするように、水平一往復の時間にレーザ22をパルス発光させる信号である。レーザ発光信号304は、テーブル生成処理装置362の制御に基づき、発光タイミング制御器58からレーザ22へ出力される。
The
PD出力306は、水平一往復の時間のPD135からの出力信号である。PD出力306は、角度拡大レンズ28を透過したレーザ光のPD137における受光状況を示す信号である。PD出力306は、図16の例では、水平角度信号302の絶対値が所定値より小さくなる範囲で、レーザ光が受光されたことを示すパルスが出力される。PD出力306においてパルスが出力される時間の範囲は、例えば、レーザ22の照射先が、角度拡大レンズ28のレンズ内に相当する時間の範囲である。
The
エッジ検出出力308は、PD出力306においてパルスが出力される時間を示す信号である。エッジ検出出力308における時間は、例えば水平基準位置からの時間である。例えば、エッジ検出出力308は、PD137からのPD出力306が所定の振幅レベルに達した時に、ハイとなる信号であるとするようにしてもよい。レーザ22は、キャリブレーション時には、MEMSミラー26による走査の垂直角度毎に、水平基準位置からすべての照射位置(矩形領域)に発光する。エッジ検出器152は、各水平走査線において、蹴られがない範囲を示すエッジ検出出力308を出力する。
The
図16の例では、エッジ検出出力308がハイである間が、角度拡大レンズ28のレンズ内にレーザ光の照射先がある時間となる。この水平一往復では、時間t1〜t2、時間t3〜t4にPD出力306が出力されていることから、蹴られ部分85に対応していることがわかる。例えば、水平一往復で、復路は必ずしもレーザ22を発光させなくてもよいことから、時間t1〜t2が、レーザ22が発光される時刻範囲であるようにしてもよい。このとき、時刻t1は、水平角度信号302に示された水平一往復において、レーザ22の発光を開始する時刻となる。時刻t1における水平角θ1は、レーザ22の発光を開始させるスタート水平角度となる。テーブル生成処理装置362は、垂直角度毎に蹴られが無いMEMSミラー26の水平角度範囲を求めて、スタート水平角度と発光回数(サンプリング数)とを決定し、発光テーブル180として記憶させる。
In the example of FIG. 16, the time during which the
以上説明したように、本変形例によれば、第1の実施の形態による効果と同様の効果を奏することができる。また、PD137は、角度拡大レンズ28を透過した光を受光するので、直接、確実にレンズによる蹴られを検出することが可能である。
As described above, according to the present modification, it is possible to achieve the same effect as the effect of the first embodiment. Further, since the
(第2の実施の形態)
以下、第2の実施の形態によるレーザ測距装置340について説明する。第2の実施の形態においては、レーザ測距装置340で、キャリブレーションと測距処理を行う。第1の実施の形態、またはその変形例1〜4と同様の構成及び動作については同一番号を付し、重複説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the laser
図17は、第2の実施の形態によるレーザ測距装置340のハードウエア構成の一例を示す図である。図17に示すように、レーザ測距装置340は、投光部345、受光部35、駆動部150、制御装置350を有している。投光部345は、レーザ測距装置10の投光部30と同様に、レーザ22、レンズ24、MEMSミラー26、角度拡大レンズ28を有している。さらに投光部345は、キャリブレーション装置160の投光部130と同様に、レンズホルダ128、PD135を有している。受光部35は、レーザ測距装置10と同様に、レンズ37、PD39を有している。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the laser
駆動部150は、キャリブレーション装置160と同様に、ミラー駆動器52、ミラー角度検出器54、発光タイミング制御器58、エッジ検出器152を有している。
Similar to the
制御装置350は、処理装置352、記憶装置354を有している。処理装置352は、まず、例えばキャリブレーション装置160のテーブル生成処理装置162と同様に、キャリブレーションを行い、記憶装置354に、例えば発光テーブル180を記憶させる。処理装置352は、発光テーブル180を参照しながら、レーザ測距装置10の処理装置72と同様に距離の測定を行う。本実施の形態においては、処理装置352は、処理装置72による処理とテーブル生成処理装置162による処理とをあわせた処理を行う。
The
図18は、第2の実施の形態による測距処理の一例を示すフローチャートである。図18に示すように、処理装置352は、レーザ測距装置340を起動する(S371)。処理装置352は、キャリブレーションを行う(S372)。S372の処理は、例えば、図9を参照しながら説明した処理と同様としてもよい。このとき、PD135で検出されるレーザ光に基づき、例えば発光テーブル180が生成され、記憶装置354に記憶される。
FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of a distance measurement process according to the second embodiment. As shown in FIG. 18, the
処理装置352は、距離の測定を開始する(S373)。距離の測定(S374)は、例えば図10を参照しながら説明した処理と同様としてもよい。このとき、角度拡大レンズ28に入射するレーザ光は、角度拡大レンズ28のレンズ内に入射される。この測定の間、PD135によりレーザ光の蹴られが検出されると(S375:YES)、処理装置352は、S372に戻ってキャリブレーションを行う。蹴られが発生していなければ(S375:NO)、処理装置352は、測定終了の指示が入力されたか判定する(S376)。測定終了の指示が検出されなければ(S376:NO)、処理装置352は、S379に戻って処理を繰り返す。測定終了の指示を検出すると(S376:YES)、処理装置352は、処理を終了する。
The
以上説明したように、第2の実施の形態によるレーザ測距装置340では、1台のレーザ測距装置340で、キャリブレーションと距離測定を行う。さらに、距離測定中に、レーザ光の蹴られが観測された場合、キャリブレーションをやり直すようにしてもよい。
As described above, in the laser
以上のように、第2の実施の形態によるレーザ測距装置340によれば、第1の実施の形態または変形例1〜4のいずれかと同様の効果に加え、一台のレーザ測距装置340によりキャリブレーション及びレーザ光の蹴られの確認が可能になる。よって、より簡便に、測距時の無駄な発光を防止できる。また、測定中にも蹴られを監視できるので、より確実に無駄な発光が防止される。
As described above, according to the laser
なお、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を採ることができる。上記に説明したレーザ測距装置、キャリブレーション装置の構成、測距処理を示すフローチャートにおける処理順等は、上記の例に限定されない。同様の作用効果を奏する構成、または処理順であれば、変形が可能である。また、第1の実施の形態による変形例1、2、3による発光テーブル250、260、290は、第2の実施の形態において発光テーブル180に代えて用いるようにしてもよい。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various configurations or embodiments can be adopted without departing from the gist of the present invention. The configuration of the laser distance measuring device and the calibration device described above, the processing order in the flowchart showing the distance measuring processing, and the like are not limited to the above example. Modifications are possible as long as they have the same operational effects or processing order. Further, the light emission tables 250, 260, and 290 according to the first, second, and third modifications according to the first embodiment may be used in place of the light emission table 180 in the second embodiment.
例えば、図1に示したレーザ測距装置10において、例えば、水平往復カウンタ56は、発光テーブル180を参照して行う制御の場合には、必ずしも設けなくてもよい。レーザ測距装置340において、例えば、発光テーブル250、発光テーブル290を用いる際には、水平往復カウンタ56を設けることが好ましい。投光部、受光部の構成は、例えば、レンズ24やレンズ37などを複数のレンズで構成するなど、変形は可能である。また、投光部、受光部が互いに独立した構成で説明したが、少なくとも一部の構成を共用するようにしてもよい。例えば、PD135、PD137は一例であり、APDやCMOSなどを用いてもよい。
For example, in the laser
キャリブレーション装置160、キャリブレーション装置300、およびレーザ測距装置340は、レーザ22の発光回数、すなわちサンプリング数を所望のサンプリングするように、サンプリング周波数を決定する。実際の計測時には、処理装置72および処理装置352は、キャリブレーション時の有効サンプル数と所望のサンプル数との比を求め、その比をキャリブレーション時の周波数に積算することで、計測時のサンプル周波数を決定するようにしてもよい。発光テーブル180、250、260、290は、レーザを発光させる条件を記憶する例について説明したが、レーザの発光を停止する条件を記憶したデータテーブルとしてもよい。
The
ここで、上記第1および第2の実施の形態、及び第1の実施の形態の変形例1〜4によるレーザ測距方法の動作をコンピュータに行わせるために共通に適用されるコンピュータの例について説明する。図19は、標準的なコンピュータのハードウエア構成の一例を示すブロック図である。図19に示すように、コンピュータ400は、Central Processing Unit(CPU)402、メモリ404、入力装置406、出力装置408、外部記憶装置412、媒体駆動装置414、ネットワーク接続装置418等がバス410を介して接続されている。
Here, an example of a computer that is commonly applied to cause a computer to perform the operations of the laser ranging method according to the first and second embodiments and the first to fourth modifications of the first embodiment. explain. FIG. 19 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of a standard computer. As shown in FIG. 19, a
CPU402は、コンピュータ400全体の動作を制御する演算処理装置である。メモリ404は、コンピュータ400の動作を制御するプログラムを予め記憶したり、プログラムを実行する際に必要に応じて作業領域として使用したりするための記憶部である。メモリ404は、例えばRandom Access Memory(RAM)、Read Only Memory(ROM)等である。入力装置406は、コンピュータの使用者により操作されると、その操作内容に対応付けられている使用者からの各種情報の入力を取得し、取得した入力情報をCPU402に送付する装置であり、例えばキーボード装置、マウス装置などである。出力装置408は、コンピュータ400による処理結果を出力する装置であり、表示装置などが含まれる。例えば表示装置は、CPU402により送付される表示データに応じてテキストや画像を表示する。
The
外部記憶装置412は、例えば、ハードディスクなどの記憶装置であり、CPU402により実行される各種制御プログラムや、取得したデータ等を記憶しておく装置である。媒体駆動装置414は、可搬型記録媒体416に書き込みおよび読み出しを行うための装置である。CPU402は、可搬型記録媒体416に記録されている所定の制御プログラムを、媒体駆動装置414を介して読み出して実行することによって、各種の制御処理を行うようにすることもできる。可搬型記録媒体416は、例えばCompact Disc(CD)−ROM、Digital Versatile Disc(DVD)、Universal Serial Bus(USB)メモリ等である。ネットワーク接続装置418は、有線または無線により外部との間で行われる各種データの授受の管理を行うインタフェース装置である。バス410は、上記各装置等を互いに接続し、データのやり取りを行う通信経路である。
The
上記第1から第4の実施の形態によるレーザ測距方法をコンピュータに実行させるプログラムは、例えば外部記憶装置412に記憶させる。CPU402は、外部記憶装置412からプログラムを読み出し、メモリ404を利用してプログラムを実行することで、レーザ測距の動作を行なう。このとき、まず、レーザ測距の処理をCPU402に行わせるための制御プログラムを作成して外部記憶装置412に記憶させておく。そして、入力装置406から所定の指示をCPU402に与えて、この制御プログラムを外部記憶装置412から読み出させて実行させるようにする。また、このプログラムは、可搬型記録媒体416に記憶するようにしてもよい。
A program for causing a computer to execute the laser ranging method according to the first to fourth embodiments is stored in, for example, the
以上の第1および第2の実施形態及び第1の実施の形態の変形例1〜4に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
レーザ光を発光するレーザ光源と、回転しながら前記レーザ光を反射して反射した前記レーザ光により走査範囲を走査するミラーと、前記レーザ光の走査範囲を拡大するレンズと、を有し、前記走査範囲が拡大された前記レーザ光を対象物へ投光する投光部と、
前記投光部により前記レーザ光が投光された前記対象物からの反射光を受光する受光部と、
前記ミラーにより反射される前記レーザ光の光路が前記レンズ内を通る場合の前記ミラーの回転角の情報を記憶する記憶装置と、
前記ミラーにより反射される前記レーザ光が前記レンズを含む領域を走査するように前記ミラーを回転させ、前記ミラーの回転角の情報に基づいて、前記ミラーの回転により前記レーザ光の光路が前記レンズ外になると判断した場合に、前記レーザ光源による前記レーザ光の発光を停止する処理装置と、
を有することを特徴とするレーザ測距装置。
(付記2)
前記ミラーは、マイクロエレクトロメカニカルシステムミラーであり、前記ミラーは、駆動に関して少なくとも1軸は共振を利用している
ことを特徴とする付記1に記載のレーザ測距装置。
(付記3)
前記情報は、前記レーザ光の光路が前記レンズ内を通る場合の、前記ミラーの第1の方向の第1の回転角において、前記第1の方向と直交する第2の方向の前記走査において、前記レーザ光の光路が前記レンズ内に入る開始点となる前記ミラーの前記第2の方向の開始回転角と、前記第1の回転角における前記開始点からの前記レーザ光の発光回数とを含み、
前記処理装置は、検出される前記ミラーの前記第1の方向の回転角と、前記第2の方向の回転角とを、前記記憶装置において参照して、検出される前記第1の方向の回転角と前記第2の方向の回転角とが、前記開始点の前記第1の回転角と前記開始回転角であると判断されると、前記開始点からの前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする付記1または付記2に記載のレーザ測距装置。
(付記4)
前記情報は、前記レーザ光の光路が前記レンズ内を通る場合の、前記ミラーの第1の方向の第1の回転角において、前記第1の方向と直交する第2の方向の前記走査の開始から、前記レーザ光の光路が前記レンズ内に入る開始点となるまでの時間と、前記開始点からの前記レーザ光の発光回数とを含み、
前記処理装置は、検出される前記ミラーの前記第1の方向の回転角を、前記記憶装置において参照して、検出される前記第1の方向の回転角に対応する前記時間と前記発光回数とが記憶されている場合、前記時間および前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする付記1または付記2に記載のレーザ測距装置。
(付記5)
前記情報は、前記レーザ光の光路が前記レンズ内を通る場合の、前記ミラーの回転角を繰り返し変化させる繰り返し回数と、前記繰り返し回数に対応する、前記レーザ光の光路が前記レンズ内に入る開始点の前記ミラーの開始回転角、および前記開始点から次の繰り返しより前にレーザ光を発光させる発光回数とを含み、
前記処理装置は、検出される前記ミラーの前記繰り返し回数と回転角とを、前記記憶装置において参照して、検出される前記繰り返し回数と、前記回転角とが、前記開始回転角に対応していると判断されると、前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする付記1または付記2に記載のレーザ測距装置。
(付記6)
前記情報は、前記レーザ光の光路が前記レンズ内を通る場合の、前記ミラーの回転角を繰り返し変化させる繰り返し回数と、前記繰り返し回数に対応する、前記繰り返しの始めから前記レーザ光の光路が前記レンズ内に入る開始点となるまでの時間と、前記開始点からの前記レーザ光を発光させる発光回数とを含み、
前記処理装置は、検出される前記ミラーの前記繰り返し回数を、前記記憶装置において参照して、検出される前記繰り返し回数に対応する前記時間と前記発光回数とが記憶されている場合、前記時間および前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする付記1または付記2に記載のレーザ測距装置。
(付記7)
前記投光部は、前記レンズからの散乱光を検出する検出部、
をさらに有し、
前記処理装置は、前記検出部で前記散乱光が検出されない条件を、前記記憶装置に記憶させる
ことを特徴とする付記1から付記6のいずれかに記載のレーザ測距装置。
(付記8)
コンピュータが、
回転しながらレーザ光を反射して反射した前記レーザ光により走査範囲を走査するミラーにより反射される光が、前記走査範囲を拡大するレンズを含む領域を走査するように前記ミラーの回転角を変化させ、
前記ミラーの回転角の情報に基づいて、前記ミラーの回転により前記レーザ光の光路が前記レンズ外になると判断した場合に、前記レーザ光源による前記レーザ光の発光を停止する
を有することを特徴とするレーザ測距方法。
(付記9)
前記ミラーは、マイクロエレクトロメカニカルシステムミラーであり、前記ミラーは、駆動に関して少なくとも1軸は共振を利用している
ことを特徴とする付記8に記載のレーザ測距方法。
(付記10)
前記情報は、前記レーザ光の光路が前記レンズ内を通る場合の、前記ミラーの第1の方向の第1の回転角において、前記第1の方向と直交する第2の方向の前記走査において、前記レーザ光の光路が前記レンズ内に入る開始点となる前記ミラーの前記第2の方向の開始回転角と、前記第1の回転角における前記開始点からの前記レーザ光の発光回数とを含み、
さらに、検出される前記ミラーの前記第1の方向の回転角と、前記第2の方向の回転角とを、前記記憶装置において参照し
検出される前記第1の方向の回転角と前記第2の方向の回転角とが、前記開始点の前記第1の回転角と前記開始回転角であると判断されると、前記開始点からの前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする付記8または付記9に記載のレーザ測距方法。
(付記11)
前記情報は、前記レーザ光の光路が前記レンズ内を通る場合の、前記ミラーの第1の方向の第1の回転角において、前記第1の方向と直交する第2の方向の前記走査の開始から、前記レーザ光の光路が前記レンズ内に入る開始点となるまでの時間と、前記開始点からの前記レーザ光の発光回数とを含み、
さらに、検出される前記ミラーの前記第1の方向の回転角を、前記記憶装置において参照し、
検出される前記第1の方向の回転角に対応する前記時間と前記発光回数とが記憶されている場合、前記時間および前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする付記8または付記9に記載のレーザ測距方法。
(付記12)
前記情報は、前記レーザ光の光路が前記レンズ内を通る場合の、前記ミラーの回転角を繰り返し変化させる繰り返し回数と、前記繰り返し回数に対応する、前記レーザ光の光路が前記レンズ内に入る開始点の前記ミラーの開始回転角、および前記開始点から次の繰り返しより前にレーザ光を発光させる発光回数とを含み、
さらに、検出される前記ミラーの前記繰り返し回数と回転角とを、前記記憶装置において参照し、検出される前記繰り返し回数と、前記回転角とが、前記開始回転角に対応していると判断されると、前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする付記8または付記9に記載のレーザ測距方法。
(付記13)
前記情報は、前記レーザ光の光路が前記レンズ内を通る場合の、前記ミラーの回転角を繰り返し変化させる繰り返し回数と、前記繰り返し回数に対応する、前記繰り返しの始めから前記レーザ光の光路が前記レンズ内に入る開始点となるまでの時間と、前記開始点からの前記レーザ光を発光させる発光回数とを含み、
さらに、検出される前記ミラーの前記繰り返し回数を、前記記憶装置において参照し、検出される前記繰り返し回数に対応する前記時間と前記発光回数とが記憶されている場合、前記時間および前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする付記8または付記9に記載のレーザ測距方法。
(付記14)
さらに、前記投光部は、前記レンズからの散乱光を検出する検出部で前記散乱光が検出されない条件を、前記記憶装置に記憶させる
ことを特徴とする付記8から付記13のいずれかに記載のレーザ測距方法。
(付記15)
回転しながらレーザ光を反射して反射した前記レーザ光により走査範囲を走査するミラーにより反射される光が、前記走査範囲を拡大するレンズを含む領域を走査するように前記ミラーの回転角を変化させ、
前記ミラーの回転角の情報に基づいて、前記ミラーの回転により前記レーザ光の光路が前記レンズ外になると判断した場合に、前記レーザ光源による前記レーザ光の発光を停止する
処理をコンピュータに実行させるレーザ測距プログラム。
The following additional notes are further disclosed with respect to the first and second embodiments and the first to fourth modifications of the first embodiment.
(Appendix 1)
A laser light source that emits laser light, a mirror that scans a scanning range with the laser light reflected and reflected while rotating, and a lens that expands the scanning range of the laser light, A light projecting unit that projects the laser beam having an enlarged scanning range onto an object;
A light receiving unit that receives reflected light from the object projected by the laser beam by the light projecting unit;
A storage device for storing information on the rotation angle of the mirror when the optical path of the laser beam reflected by the mirror passes through the lens;
The mirror is rotated so that the laser beam reflected by the mirror scans a region including the lens, and the optical path of the laser beam is changed by the rotation of the mirror based on information on the rotation angle of the mirror. A processing device for stopping emission of the laser beam by the laser light source when it is determined that
A laser distance measuring device comprising:
(Appendix 2)
2. The laser range finder according to
(Appendix 3)
In the scanning in the second direction orthogonal to the first direction at the first rotation angle in the first direction of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens, the information is A starting rotation angle in the second direction of the mirror, which is a starting point where the optical path of the laser light enters the lens, and the number of times the laser light is emitted from the starting point at the first rotation angle. ,
The processing device refers to the rotation angle in the first direction and the rotation angle in the second direction of the mirror to be detected in the storage device and detects the rotation in the first direction. When it is determined that the angle and the rotation angle in the second direction are the first rotation angle and the start rotation angle of the start point, the laser beam is generated according to the number of times of light emission from the start point. The laser distance measuring device according to
(Appendix 4)
The information is the start of the scanning in a second direction orthogonal to the first direction at a first rotation angle in the first direction of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens. From the time until the optical path of the laser light becomes a start point entering the lens, and the number of times of emission of the laser light from the start point,
The processing device refers to the rotation angle in the first direction of the mirror to be detected in the storage device, and the time corresponding to the rotation angle in the first direction to be detected and the number of times of light emission. Is stored, the laser beam is emitted in accordance with the time and the number of times of light emission.
(Appendix 5)
The information includes the number of repetitions of repeatedly changing the rotation angle of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens, and the start of the optical path of the laser light corresponding to the number of repetitions entering the lens. Including the starting rotation angle of the mirror at a point, and the number of times of emission of laser light before the next repetition from the starting point,
The processing device refers to the number of repetitions and the rotation angle of the mirror to be detected in the storage device, and the number of repetitions to be detected and the rotation angle correspond to the start rotation angle. The laser range finder according to
(Appendix 6)
The information includes the number of repetitions of repeatedly changing the rotation angle of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens, and the optical path of the laser light from the beginning of the repetition corresponding to the number of repetitions. Including a time until a start point entering the lens and a number of times of light emission for emitting the laser light from the start point,
The processing device refers to the number of repetitions of the detected mirror in the storage device, and when the time corresponding to the number of repetitions detected and the number of times of light emission are stored, the time and The laser range finder according to
(Appendix 7)
The light projecting unit detects a scattered light from the lens,
Further comprising
7. The laser distance measuring device according to any one of
(Appendix 8)
Computer
The rotation angle of the mirror is changed so that the light reflected by the mirror that scans the scanning range with the laser beam reflected and reflected while rotating rotates the region including the lens that expands the scanning range. Let
And stopping the emission of the laser light by the laser light source when it is determined that the optical path of the laser light is outside the lens based on the rotation angle information of the mirror. Laser ranging method.
(Appendix 9)
The laser ranging method according to
(Appendix 10)
In the scanning in the second direction orthogonal to the first direction at the first rotation angle in the first direction of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens, the information is A starting rotation angle in the second direction of the mirror, which is a starting point where the optical path of the laser light enters the lens, and the number of times the laser light is emitted from the starting point at the first rotation angle. ,
Further, the rotation angle in the first direction and the rotation angle in the second direction detected by referring to the rotation angle in the first direction and the rotation angle in the second direction of the mirror detected in the storage device. If the rotation angle in the direction is determined to be the first rotation angle and the start rotation angle of the start point, the laser light is emitted according to the number of times of light emission from the start point. 10. The laser distance measuring method according to
(Appendix 11)
The information is the start of the scanning in a second direction orthogonal to the first direction at a first rotation angle in the first direction of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens. From the time until the optical path of the laser light becomes a start point entering the lens, and the number of times of emission of the laser light from the start point,
Further, the rotation angle of the first direction of the mirror to be detected is referred to in the storage device,
(Note 8) When the time corresponding to the detected rotation angle in the first direction and the number of times of light emission are stored, the laser light is emitted according to the time and the number of times of light emission. Alternatively, the laser ranging method according to
(Appendix 12)
The information includes the number of repetitions of repeatedly changing the rotation angle of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens, and the start of the optical path of the laser light corresponding to the number of repetitions entering the lens. Including the starting rotation angle of the mirror at a point, and the number of times of emission of laser light before the next repetition from the starting point,
Further, the number of repetitions and the rotation angle of the mirror to be detected are referred to in the storage device, and it is determined that the number of repetitions to be detected and the rotation angle correspond to the start rotation angle. Then, the laser ranging method according to
(Appendix 13)
The information includes the number of repetitions of repeatedly changing the rotation angle of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens, and the optical path of the laser light from the beginning of the repetition corresponding to the number of repetitions. Including a time until a start point entering the lens and a number of times of light emission for emitting the laser light from the start point,
Further, the number of repetitions of the detected mirror is referred to in the storage device, and when the time corresponding to the number of repetitions detected and the number of times of light emission are stored, the time and the number of times of light emission are stored. 10. The laser ranging method according to
(Appendix 14)
Furthermore, the light projecting unit causes the storage device to store a condition in which the scattered light is not detected by a detection unit that detects the scattered light from the lens. Laser ranging method.
(Appendix 15)
The rotation angle of the mirror is changed so that the light reflected by the mirror that scans the scanning range with the laser beam reflected and reflected while rotating rotates the region including the lens that expands the scanning range. Let
Based on information on the rotation angle of the mirror, when it is determined that the optical path of the laser beam is outside the lens due to the rotation of the mirror, the computer is caused to execute a process of stopping the emission of the laser beam by the laser light source Laser ranging program.
10 レーザ測距装置
20 光学部
22 レーザ
24 レンズ
26 MEMSミラー
28 角度拡大レンズ
30 投光部
31 回転
33 回転
35 受光部
37 レンズ
39 PD
50 駆動部
52 ミラー駆動器
54 ミラー角度検出器
56 水平往復カウンタ
58 発光タイミング制御器
60 発光用クロック出力器
70 制御装置
72 処理装置
74 記憶装置
77 走査例
78 垂直方向
79 水平方向
81 サンプリング点群
83 サンプリング点群
85 蹴られ部分
87 水平角度
89 垂直角度
128 レンズホルダ1
130 投光部
135 PD
137 PD
150 駆動部
152 エッジ検出器
160 キャリブレーション装置
162 テーブル生成処理装置
164 記憶装置
171 水平角度信号
173 レーザ発光信号
175 PD出力
177 エッジ検出出力
180 発光テーブル
DESCRIPTION OF
50
130
137 PD
150
Claims (8)
前記投光部により前記レーザ光が投光された前記対象物からの反射光を受光する受光部と、
前記ミラーにより反射される前記レーザ光の光路が前記レンズ内を通る場合の前記ミラーの回転角の情報を記憶する記憶装置と、
前記ミラーにより反射される前記レーザ光が前記レンズを含む領域を走査するように前記ミラーを回転させ、前記ミラーの回転角の情報に基づいて、前記ミラーの回転により前記レーザ光の光路が前記レンズ外になると判断した場合に、前記レーザ光源による前記レーザ光の発光を停止する処理装置と、
を有することを特徴とするレーザ測距装置。 A laser light source that emits laser light, a mirror that scans a scanning range with the laser light reflected and reflected while rotating, and a lens that expands the scanning range of the laser light, A light projecting unit that projects the laser beam having an enlarged scanning range onto an object;
A light receiving unit that receives reflected light from the object projected by the laser beam by the light projecting unit;
A storage device for storing information on the rotation angle of the mirror when the optical path of the laser beam reflected by the mirror passes through the lens;
The mirror is rotated so that the laser beam reflected by the mirror scans a region including the lens, and the optical path of the laser beam is changed by the rotation of the mirror based on information on the rotation angle of the mirror. A processing device for stopping emission of the laser beam by the laser light source when it is determined that
A laser distance measuring device comprising:
前記処理装置は、検出される前記ミラーの前記第1の方向の回転角と、前記第2の方向の回転角とを、前記記憶装置において参照して、検出される前記第1の方向の回転角と前記第2の方向の回転角とが、前記開始点の前記第1の回転角と前記開始回転角であると判断されると、前記開始点からの前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ測距装置。 In the scanning in the second direction orthogonal to the first direction at the first rotation angle in the first direction of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens, the information is A starting rotation angle in the second direction of the mirror, which is a starting point where the optical path of the laser light enters the lens, and the number of times the laser light is emitted from the starting point at the first rotation angle. ,
The processing device refers to the rotation angle in the first direction and the rotation angle in the second direction of the mirror to be detected in the storage device and detects the rotation in the first direction. When it is determined that the angle and the rotation angle in the second direction are the first rotation angle and the start rotation angle of the start point, the laser beam is generated according to the number of times of light emission from the start point. The laser distance measuring device according to claim 1, wherein:
前記処理装置は、検出される前記ミラーの前記第1の方向の回転角を、前記記憶装置において参照して、検出される前記第1の方向の回転角に対応する前記時間と前記発光回数とが記憶されている場合、前記時間および前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ測距装置。 The information is the start of the scanning in a second direction orthogonal to the first direction at a first rotation angle in the first direction of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens. From the time until the optical path of the laser light becomes a start point entering the lens, and the number of times of emission of the laser light from the start point,
The processing device refers to the rotation angle in the first direction of the mirror to be detected in the storage device, and the time corresponding to the rotation angle in the first direction to be detected and the number of times of light emission. 2. The laser range finder according to claim 1, wherein the laser light is emitted according to the time and the number of times of light emission.
前記処理装置は、検出される前記ミラーの前記繰り返し回数と回転角とを、前記記憶装置において参照して、検出される前記繰り返し回数と、前記回転角とが、前記開始回転角に対応していると判断されると、前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ測距装置。 The information includes the number of repetitions of repeatedly changing the rotation angle of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens, and the start of the optical path of the laser light corresponding to the number of repetitions entering the lens. Including the starting rotation angle of the mirror at a point, and the number of times of emission of laser light before the next repetition from the starting point,
The processing device refers to the number of repetitions and the rotation angle of the mirror to be detected in the storage device, and the number of repetitions to be detected and the rotation angle correspond to the start rotation angle. 2. The laser distance measuring device according to claim 1, wherein if it is determined that the laser light is emitted, the laser light is emitted according to the number of times of light emission.
前記処理装置は、検出される前記ミラーの前記繰り返し回数を、前記記憶装置において参照して、検出される前記繰り返し回数に対応する前記時間と前記発光回数とが記憶されている場合、前記時間および前記発光回数に応じて前記レーザ光を発光させる
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ測距装置。 The information includes the number of repetitions of repeatedly changing the rotation angle of the mirror when the optical path of the laser light passes through the lens, and the optical path of the laser light from the beginning of the repetition corresponding to the number of repetitions. Including a time until a start point entering the lens and a number of times of light emission for emitting the laser light from the start point,
The processing device refers to the number of repetitions of the detected mirror in the storage device, and when the time corresponding to the number of repetitions detected and the number of times of light emission are stored, the time and The laser distance measuring device according to claim 1, wherein the laser light is emitted according to the number of times of light emission.
をさらに有し、
前記処理装置は、前記検出部で前記散乱光が検出されない条件を、前記記憶装置に記憶させる
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のレーザ測距装置。 The light projecting unit detects a scattered light from the lens,
Further comprising
6. The laser distance measuring device according to claim 1, wherein the processing device stores a condition in which the scattered light is not detected by the detection unit in the storage device. 7.
回転しながらレーザ光を反射して反射した前記レーザ光により走査範囲を走査するミラーにより反射される光が、前記走査範囲を拡大するレンズを含む領域を走査するように前記ミラーの回転角を変化させ、
前記ミラーの回転角の情報に基づいて、前記ミラーの回転により前記レーザ光の光路が前記レンズ外になると判断した場合に、前記レーザ光源による前記レーザ光の発光を停止する
を有することを特徴とするレーザ測距方法。 Computer
The rotation angle of the mirror is changed so that the light reflected by the mirror that scans the scanning range with the laser beam reflected and reflected while rotating rotates the region including the lens that expands the scanning range. Let
And stopping the emission of the laser light by the laser light source when it is determined that the optical path of the laser light is outside the lens based on the rotation angle information of the mirror. Laser ranging method.
前記ミラーの回転角の情報に基づいて、前記ミラーの回転により前記レーザ光の光路が前記レンズ外になると判断した場合に、前記レーザ光源による前記レーザ光の発光を停止する
処理をコンピュータに実行させるレーザ測距プログラム。 The rotation angle of the mirror is changed so that the light reflected by the mirror that scans the scanning range with the laser beam reflected and reflected while rotating rotates the region including the lens that expands the scanning range. Let
Based on information on the rotation angle of the mirror, when it is determined that the optical path of the laser beam is outside the lens due to the rotation of the mirror, the computer is caused to execute a process of stopping the emission of the laser beam by the laser light source Laser ranging program.
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