JP2018004374A - Optical scanner and distance measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査装置および距離計測装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device and a distance measuring device.
従来、光を投射させるとともに対象物で反射した光を検出することにより対象物までの距離を計測する距離計測装置が知られている。距離計測装置は、光源へ電流が印加されたときから対象物からの反射光が検出されるまでの経過時間を距離に換算することで、対象物までの距離を求める。 Conventionally, a distance measuring device that measures the distance to an object by projecting light and detecting the light reflected by the object is known. The distance measuring device obtains the distance to the object by converting the elapsed time from when the current is applied to the light source to when the reflected light from the object is detected.
車両などに取り付けられる距離計測装置には、光源からの光を偏向させる偏向器を駆動することで光を走査させる光走査装置が搭載されているものがある。距離計測装置は、光走査装置を用いることで、より広い検出領域から対象物を検出することが可能となる。 Some distance measuring devices attached to vehicles and the like are equipped with an optical scanning device that scans light by driving a deflector that deflects light from a light source. The distance measuring device can detect an object from a wider detection region by using an optical scanning device.
また、例えば特許文献1には、複数のレーザダイオードを順次点灯させて光を走査させるレーザアレイ駆動回路の技術が開示されている。
For example,
光走査装置は、光源の駆動を偏向器の駆動に同期させることで、光走査の高精度な制御が可能となる。また、光走査装置は、光源を駆動する回路に耐電圧の高い部品が使用されることによる高コスト化と大型化を低減できることが望まれる。 The optical scanning device can control the optical scanning with high accuracy by synchronizing the driving of the light source with the driving of the deflector. In addition, the optical scanning device is desired to be able to reduce cost and size due to the use of components with high withstand voltage in the circuit for driving the light source.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光走査の高精度な制御と、構成の小型化および製造コストの低減とを可能とする光走査装置および距離計測装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical scanning device and a distance measuring device capable of highly accurate control of optical scanning, downsizing of the configuration, and reduction of manufacturing cost. And
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、検出領域にて光を走査させる光走査装置であって、第1の出力光と第2の出力光とを出力する光源部と、前記光源部からの前記第1の出力光および前記第2の出力光を偏向させる偏向器を備え、前記偏向器から進行する光を変位させる光偏向部と、前記偏向器から前記検出領域へ進行して、前記検出領域にある対象物で反射した前記第1の出力光である第1の検出光を検出する第1の光検出部と、前記偏向器から前記検出領域以外の方向へ進行した前記第2の出力光である第2の検出光を検出する第2の光検出部と、第1の電源電圧の印加により前記光源部を駆動し、前記光源部から前記第1の出力光を出力させる第1の光源駆動部と、前記第1の電源電圧とは異なる第2の電源電圧の印加により前記光源部を駆動し、前記光源部から前記第2の出力光を出力させる第2の光源駆動部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is an optical scanning device that scans light in a detection region, and a light source unit that outputs first output light and second output light. A deflector that deflects the first output light and the second output light from the light source unit, a light deflector that displaces the light traveling from the deflector, and the detection region from the deflector And a first light detection unit that detects the first detection light that is the first output light reflected by the object in the detection region, and the deflector in a direction other than the detection region. A second light detection unit that detects the second detection light that is the second output light that has traveled, and the light source unit is driven by applying a first power supply voltage, and the first output from the light source unit A first light source driving unit for outputting light, and a second power source voltage different from the first power source voltage. By the application drives the light source unit, characterized in that it comprises a second light source driving section for outputting the second output light from the light source unit.
本発明によれば、光走査の高精度な制御を可能とし、かつ構成の小型化と製造コストの低減が可能となるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to perform highly accurate control of optical scanning, and it is possible to reduce the size of the configuration and reduce the manufacturing cost.
以下に添付図面を参照して、光走査装置および距離計測装置の実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of an optical scanning device and a distance measuring device will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態にかかる距離計測装置100を備えるシステムが搭載された車両101を示す図である。車両101には、距離計測装置100を備えるシステムの一例である車両制御システムが搭載されている。車両制御システムは、距離計測装置100の計測結果に応じて車両101を制御する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a
距離計測装置100は、例えばレーザレーダ(Light Detection and Ranging,LIDAR)である。距離計測装置100は、車両101の前方に取り付けられている。距離計測装置100は、車両101からの前方視野に存在する先行車、対向車、歩行者あるいは障害物などの対象物を検出し、検出された対象物までの距離を計測する。
The distance measuring
図2は、距離計測装置100を備える車両制御システムのブロック図である。車両制御システムは、距離計測装置100およびECU(Electronic Control Unit)20を備える。距離計測装置100は、光走査装置10および時間計測回路11を備える。
FIG. 2 is a block diagram of a vehicle control system including the
光走査装置10は、車両101からの前方視野における検出領域にて光を走査させる。光走査装置10は、光源部12、受光素子であるフォトダイオード(Photodiode,PD)13,14、光偏向部15、光源駆動回路16、受光回路17,18、偏向器駆動回路19、走査光学系21、発光光学系22および受光光学系23を備える。
The
光源部12は、発光素子であるレーザダイオード(Laser Diode,LD)を備え、第1の出力光と第2の出力光とを出力する。光源駆動回路16は、ECU20からの光源駆動信号に応じて光源部12を駆動する。光源部12から射出された光は、発光光学系22を経て光偏向部15へ入射する。
The
光偏向部15は、光源部12からの光を偏向させる偏向器と、偏向器を回転動作させる駆動機構を備える。光偏向部15は、偏向器を回転させることで、偏向器から進行する光を変位させる。偏向器駆動回路19は、ECU20からの偏向器駆動信号に応じて偏向器を駆動する。
The light deflecting unit 15 includes a deflector that deflects light from the
光偏向部15は、偏向器の駆動に応じて、光源部12からの第1の出力光を検出領域へ進行させる。光偏向部15からの第1の出力光は、走査光学系21を経て光走査装置10から射出する。光走査装置10は、偏向器を駆動することにより、光源部12からの第1の出力光を走査させる。
The light deflecting unit 15 advances the first output light from the
光走査装置10から検出領域内の対象物へ向けて進行した第1の出力光は、対象物での反射によって散乱する。走査光学系21は、対象物からの散乱光のうち走査光学系21へ入射した光を光偏向部15へ導く。光偏向部15は、走査光学系21から入射した光を偏向させる。受光光学系23は、光偏向部15からの光を第1の光検出部としてのPD14へ導く。PD14は、光偏向部15から入射した光である第1の検出光を検出し、入射光量に応じた信号を生成する。受光回路18は、PD14からの信号に応じた受光信号を生成する。
The first output light traveling from the
また、光偏向部15は、偏向器の駆動に応じて、光源部12からの第2の出力光を第2の光検出部としてのPD13へ進行させる。光偏向部15からの第2の出力光は、発光光学系22を経てPD13へ入射する。PD13は、光偏向部15からPD13へ向けて進行した光である第2の検出光を検出し、入射光量に応じた信号を生成する。受光回路17は、PD13からの信号を基に、偏向器の動作に応じた同期検知信号を生成する。
In addition, the light deflecting unit 15 causes the second output light from the
距離算出部としての時間計測回路11は、ECU20からの光源駆動信号と、受光回路18からの受光信号との時間差を求めることで、光源部12から対象物を経てPD13へ光が進行するのに要した時間を計測する。時間計測回路11は、計測された時間を距離へ換算して、距離計測装置100と対象物の間の距離を算出する。距離計測装置100は、時間計測回路11で求められた距離の計測値を出力する。
The time measuring circuit 11 as a distance calculating unit calculates the time difference between the light source driving signal from the ECU 20 and the light receiving signal from the light receiving circuit 18, so that light travels from the
ECU20は、距離計測装置100から入力された計測値を用いて、検出領域にて検出された対象物との位置関係に応じた車両101の走行制御を行う。また、ECU20は、光源駆動回路16および時間計測回路11へ光源駆動信号を出力し、偏向器駆動回路19へ偏向器駆動信号を出力する。受光回路17からの同期検知信号を用いてタイミングが調整された光源駆動信号を光源駆動回路16へ供給することにより、光源部12の駆動を偏向器の動作に連携させる。
The ECU 20 performs traveling control of the
図3は、光走査装置10のうち発光光学系22を含む一部構成と、光源部12から検出領域ARへ向かう光線とを示す図である。発光光学系22は、カップリングレンズ32、ミラー33および集光レンズ34を含む。
FIG. 3 is a diagram illustrating a partial configuration including the light-emitting
X軸、Y軸およびZ軸は、互いに垂直な3つの軸とする。図3にてX軸の矢印で示しているプラスX方向は、車両101の前方直進方向とする。Z軸は、車両101が走行している道路の面に垂直であって、プラスZ方向は道路の面から離れる方向とする。図3では、紙面奥から手前へ向かう方向をプラスZ方向とする。光走査装置10からの光は、図3にてY軸の矢印で示している側であるプラスY側から、その逆のマイナスY側へ向けて走査する。図3には、X軸方向およびY軸方向における光源部12、PD13、発光光学系22および偏向器30の配置例を示している。
The X axis, the Y axis, and the Z axis are three axes that are perpendicular to each other. A plus X direction indicated by an arrow on the X axis in FIG. 3 is a straight forward direction of the
カップリングレンズ32は、光源部12から射出された光を平行光、あるいはわずかに発散する発散光とする。カップリングレンズ32は、例えば平凸レンズである。発光光学系22は、カップリングレンズ32に代えて、複数のレンズあるいはミラーを含むカップリング光学系が備えられていても良い。
The
ミラー33は、基材である平板の1つの面に形成された反射面35を備える。ミラー33は、カップリングレンズ32からの光を偏向器30へ向けて反射させる。光源部12と偏向器30の間の光路がミラー33で折り返されることで、光走査装置10は省スペース化が図られている。
The
偏向器30は、2つの反射面31を備える。反射面31は、偏向器30の基材である平板の1つの面とその裏側の面とに形成されている。偏向器30は、Z軸に平行な回転軸Oを中心として、一定の向きへ回転する。偏向器30の回転により、反射面31におけるミラー33からの光線の入射角を変化させることで、光偏向部15は、偏向器30から検出領域ARへ向けて進行する光線をマイナスY方向へ変位させる。
The
光走査装置10は、偏向器30の偏向角が所定の第1角度範囲内にて変化するときに、検出領域ARにて光を走査させる。偏向角は、反射面31の垂線とX軸とがなす角度とする。反射面31の垂線がX軸に対してプラスY側へ傾けられているときの偏向角はプラスの偏向角、マイナスY側へ傾けられているときの偏向角はマイナスの偏向角であるものとする。
The
例えば、偏向角が+θ1であるときに光走査装置10からの光が検出領域ARのプラスY側の端部へ向けて進行し、偏向角が−θ1であるときに光走査装置10からの光が検出領域ARのマイナスY側の端部へ向けて進行する。この場合、第1角度範囲は、+θ1から−θ1の範囲となる。ただし、θ1は90度より小さい所定の角度とする。
For example, when the deflection angle is + θ1, the light from the
図4は、光走査装置10のうち受光光学系23を含む一部構成と、検出領域ARからPD14へ向かう光線とを示す図である。受光光学系23は、ミラー33および結像光学系36を含む。ミラー33は、発光光学系22と受光光学系23とで兼用される。図4には、X軸方向およびY軸方向におけるPD14、受光光学系23および偏向器30の配置例を示している。
FIG. 4 is a diagram illustrating a partial configuration including the light receiving
結像光学系36は、例えば平凸レンズおよびメニスカスレンズを備える。結像光学系36は、1つのレンズからなるものであっても良く、3つ以上のレンズあるいはミラーを含む光学系であっても良い。
The imaging
図3に示すように検出領域ARへ進行した光のうち対象物へ入射した光は、対象物での反射によって散乱する。対象物からの散乱光のうち対象物へ入射したときとは逆の向きに進行した光は、偏向器30へ入射する。偏向器30は、光源部12からの光を検出領域ARへ進行させるときと、検出領域AR内の対象物からの光をPD14へ進行させるときとで共用される。結像光学系36は、偏向器30およびミラー33での反射を経て結像光学系36へ入射した光を、PD14へ収束させる。
As shown in FIG. 3, the light that has entered the object out of the light that has traveled to the detection area AR is scattered by reflection from the object. Of the scattered light from the object, light that has traveled in the opposite direction to that incident on the object enters the
図5は、光源部12からミラー33へ向かう光線と、ミラー33からPD14へ向かう光線とを示す図である。図5には、X軸方向およびZ軸方向における光源部12および発光光学系22とPD14および受光光学系23の配置例を示している。発光光学系22および受光光学系23は、Z軸方向における位置を互いに異ならせて配置されている。ミラー33の反射面35は、光源部12からの光を偏向器30へ向けて反射させるとともに、偏向器30からの光をPD14へ向けて反射させる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a light beam traveling from the
図6は、光走査装置10のうち発光光学系22を含む一部構成と、光源部12から偏向器30を経てPD13へ向かう光線とを示す図である。図6には、図3と同様に、X軸方向およびY軸方向における光源部12、PD13、発光光学系22および偏向器30を示している。
FIG. 6 is a diagram illustrating a partial configuration including the light emitting
偏向器30の偏向角が第1角度範囲外であるとき、検出領域ARにおける光の走査は行われない。光走査装置10は、偏向器30の偏向角が所定の角度範囲である第2角度範囲内であるとき、ミラー33から偏向器30へ入射した光は、検出領域AR以外の方向へ進行し、再びミラー33へ入射する。さらに、ミラー33で反射した光は、PD13へ向けて進行する。第2角度範囲は、第1角度範囲以外の角度範囲とする。例えば、偏向器30の偏向角が第2角度範囲に含まれる所定の角度+θ2であるとき、光走査装置10からの光は、PD13の受光面の略中心へ入射する。θ2はθ1より大きい角度とする。
When the deflection angle of the
なお、偏向器30は、平板に形成された2つの反射面31を備えるものに限られない。偏向器30は1つあるいは3つ以上の反射面31を備えるものであっても良く、反射面31が形成される基材の形状は任意であるものとする。
The
図7は、受光回路18の構成例を示す図である。受光回路18は、増幅器37および比較器38を備える。増幅器37は、PD14からの信号を増幅させる。比較器38は、増幅器37の出力電圧を閾値Thと比較する。比較器38は、増幅器37の出力電圧と閾値Thとの大小関係が反転したとき、比較結果であるビット値を反転させる。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the light receiving circuit 18. The light receiving circuit 18 includes an amplifier 37 and a
受光回路18は、比較器38での比較結果を示す信号を、PD14にて光が検出されたタイミングを表す受光信号として出力する。時間計測回路11は、光源駆動信号の立ち上がりタイミングと受光信号の立ち上がりタイミングとの間の時間を計測する。
The light receiving circuit 18 outputs a signal indicating the comparison result of the
なお、受光回路17は、図7に示す受光回路18と同様の構成を備えていても良い。受光回路17は、PD13にて光が検出されたタイミングを表す同期検知信号を出力する。
The light receiving circuit 17 may have the same configuration as the light receiving circuit 18 shown in FIG. The light receiving circuit 17 outputs a synchronization detection signal indicating the timing at which light is detected by the
本実施の形態において、光検出部は、PD13,14以外の受光素子であっても良い。光検出部は、APD(Avalanche Photodiode)、あるいはガイガーモードAPDであるSPAD(Single Photon Avalanche Diode)であっても良い。APDおよびSPADは、PDと比べて高感度であるため、距離計測の精度を向上可能とし、より遠くにある対象物について距離計測が可能となる点で有利である。 In the present embodiment, the light detection unit may be a light receiving element other than the PDs 13 and 14. The light detection unit may be an APD (Avalanche Photodiode) or a SPAD (Single Photon Avalanche Diode) which is a Geiger mode APD. Since APD and SPAD are more sensitive than PD, it is possible to improve the accuracy of distance measurement, and it is advantageous in that distance measurement can be performed for an object that is further away.
また、光源部12は、端面発光レーザ、端面発光レーザを積層させたスタック型レーザ、面発光レーザであるVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)、VCSELが二次元方向へ配列されたVCSELアレイなどのいずれを備えていても良い。
The
光走査装置10は、偏向器30の偏向角が第1角度範囲内にて変化するとき、ECU20からの光源駆動信号である第1の駆動信号に応じて、光源部12をパルス発光させる。光源部12は、第1の出力光としてのパルス光を出力する。偏向器30は、光源部12からのパルス光を偏向させ、検出領域ARへ進行させる。PD14は、偏向器30から検出領域ARへ進行して、検出領域AR内にある対象物で反射した第1の出力光である第1の検出光を検出する。
When the deflection angle of the
また、光走査装置10は、偏向器30の偏向角が第2角度範囲内にて変化するとき、ECU20からの光源駆動信号である第2の駆動信号に応じて、光源部12の発光を持続させる。光源部12は、第2の出力光として、光量一定の光を継続して出力する。PD13は、偏向器30から検出領域AR以外の方向へ進行してミラー33からPD13へ向けて進行した第2の出力光である第2の検出光を検出する。
In addition, when the deflection angle of the
図8および図9は、第1の駆動信号に応じた光源部12の駆動について説明する図である。図8の上段に示すグラフは、縦軸を電流、横軸を時間軸として、光源部12に供給される電流の変化を表している。図8の下段に示すグラフは、縦軸を第1の出力光の光量、横軸を時間軸として、第1の出力光の光量変化を表している。図9は、図8に示すグラフの時間軸より長い時間軸における光源部12の点灯パターンを表している。
8 and 9 are diagrams for describing driving of the
光源駆動回路16は、第1の駆動信号に応じて、矩形波状に電流値を変化させたパルス電流を光源部12へ供給する。Ipはパルス電流におけるピーク電流値、Tpはパルス電流のパルス幅とする。P1は光源部12から射出される第1の出力光であるパルス光のピーク光量、Ton1は光源部12の点灯時間(オン時間)とする。オン時間Ton1は、光量がP1の半分以上となるときの時間である半値幅とする。偏向器30の偏向角が第1角度範囲内にて変化する期間において、光源部12は、図9に示すように、時間間隔をT1として光量P1のパルス光を繰り返し射出する。
The light
光走査装置10は、車両101から遠くにある対象物の距離計測を可能とするために、数十から100Wレベルの高出力パルス光を光源部12から出力することが望まれる。高出力パルス光を得るために、数十から100A程度の高い電流値Ipが光源部12に供給されることとなる。
The
また、光源部12の仕様においてオン時間Ton1は予め定められている。Ipが数十A程度となる場合、パルス発光の間隔T1に対する発光時間の割合であるデューティ(duty)比は0.1%程度とされる。デューティ比が0.1%程度より高くなると、光源部12の寿命に影響が及ぶこととなる。このことから、例えばオン時間Ton1を20ns(ナノ秒)、デューティ比を0.1%とする場合、間隔T1を20μs(マイクロ秒)より長い時間とすることが望ましい。
In the specification of the
パルス発光の場合は光源部12への供給電流が高いことから、コンデンサなどにあらかじめ蓄えられた電荷を短時間にて光源部12へ供給する方式が広く採用されている。光源部12にはTp>Ton1を満足するパルス電流が供給されることで、光源部12は、蓄積された電荷が供給される時間幅において安定したパルス発光を行うことができる。
In the case of pulse light emission, since the supply current to the
図10は、第2の駆動信号に応じた光源部12の駆動について説明する図である。図10の上段に示すグラフは、縦軸を電流、横軸を時間軸として、光源部12に供給される電流の変化を表している。図10の下段に示すグラフは、縦軸を第2の出力光の光量、横軸を時間軸として、第2の出力光の光量変化を表している。
FIG. 10 is a diagram illustrating driving of the
光源駆動回路16は、第2の駆動信号に応じて、一定の電流値Isとされた電流を光源部12へ供給する。光源駆動回路16は、かかる光源部12への電流供給を時間Tsにおいて継続させる。電流値Isは、パルス発光における電流値Ipより低いものとする。P2は光源部12から射出される第2の出力光の光量、Ton2は光源部12の点灯時間(オン時間)とする。
The light
光源部12は、オン時間Ton2において、一定の光量P2の光を継続して射出する。光量P2は、パルス発光におけるピーク光量P1より小さい。オン時間Ton2は、時間Tsと略一致し、かつパルス発光におけるオン時間Ton1より長い。
The
また、オン時間Ton2は、偏向器30の偏向角が第2角度範囲内にて変化する期間とも略一致する。なお、偏向器30の回転に応じて光源部12からの光をPD13へ向けて進行可能であれば、オン時間Ton2は、偏向器30の偏向角が第2角度範囲内にて変化する期間より長くても良く、短くても良い。これにより、光源部12は、同期検知信号の生成に利用される光として、パルス光に比べて低い数mWレベルの光を、オン時間Ton2にて継続して出力する。
Further, the on-time Ton2 substantially coincides with a period during which the deflection angle of the
図11は、第1の駆動信号および第2の駆動信号に応じた光源部12の点灯パターンについて説明する図である。図11は、図9に示す第1の駆動信号に応じた点灯パターンと、第2の駆動信号に応じた点灯パターンとの組み合わせを表している。図11に示すグラフの時間軸は、図9および図10に示すグラフの時間軸より長いものとする。
FIG. 11 is a diagram illustrating a lighting pattern of the
光源部12は、第2の駆動信号に応じて、時間間隔をT2として光量P2の光を射出する。間隔T2は、偏向器30の回転周期に一致し、かつパルス発光における間隔T1より長い。光源部12は、間隔T2のうち偏向器30の偏向角が第1角度範囲内にて変化する期間に、時間間隔をT1として光量P1のパルス光を繰り返し射出する。光源駆動回路16は、第1の駆動信号に応じて光源部12を駆動する期間には、第2の駆動信号に応じた光源部12の駆動を停止させる。このようにして、光源部12は、距離計測に利用される第1の出力光と、同期検知信号の生成に利用される第2の出力光とを出力する。
In response to the second drive signal, the
ここで、第1の実施の形態の光走査装置10のうち光源駆動回路16および光源部12を含む回路構成と、比較例にかかる回路構成とについて説明する。図12は、第1の実施の形態の光走査装置10に含まれる回路構成を示す図である。図13は、第1の実施の形態の比較例にかかる回路構成を示す図である。
Here, a circuit configuration including the light
図13に示す比較例の回路構成は、スイッチSW1,SW2、抵抗R1,RsおよびコンデンサC1と、レーザダイオードであるLD1を含む。スイッチSW1、抵抗R1およびコンデンサC1は、パルス発光のための駆動回路(パルス発光駆動回路)を構成する。スイッチSW2および抵抗R1,Rsは、同期検知信号の生成に利用される光を得るための駆動回路(同期発光駆動回路)を構成する。比較例では、パルス発光駆動回路および同期発光駆動回路は、共通の電源電圧V1を使用してLD1を駆動する。 The circuit configuration of the comparative example shown in FIG. 13 includes switches SW1 and SW2, resistors R1 and Rs, a capacitor C1, and a laser diode LD1. The switch SW1, the resistor R1, and the capacitor C1 constitute a drive circuit (pulse light emission drive circuit) for pulse light emission. The switch SW2 and the resistors R1 and Rs constitute a drive circuit (synchronous light emission drive circuit) for obtaining light used for generating the synchronization detection signal. In the comparative example, the pulse light emission drive circuit and the synchronous light emission drive circuit drive LD1 using the common power supply voltage V1.
LD1は、抵抗R1を介して電源端子に接続されている。電源端子には電源電圧V1が印加される。スイッチSW1はLD1とグランド電極との間に接続されている。抵抗RsおよびスイッチSW2は、LD1とグランド電極との間に接続されている。 LD1 is connected to a power supply terminal via a resistor R1. A power supply voltage V1 is applied to the power supply terminal. The switch SW1 is connected between the LD1 and the ground electrode. The resistor Rs and the switch SW2 are connected between the LD1 and the ground electrode.
スイッチSW1は、パルス発光のための第1の駆動信号Vpに応じて切り換えられる。スイッチSW2は、同期検知信号の生成に利用される光を得るための第2の駆動信号Vsに応じて切り換えられる。スイッチSW1が接続状態となる期間とスイッチSW2が接続状態となる期間とは、互いに重複しない。 The switch SW1 is switched according to the first drive signal Vp for pulse light emission. The switch SW2 is switched according to the second drive signal Vs for obtaining light used for generating the synchronization detection signal. The period in which the switch SW1 is in the connected state and the period in which the switch SW2 is in the connected state do not overlap each other.
スイッチSW1,SW2は、例えばNMOSトランジスタを備える。所望の駆動電流能力にてスイッチSW1,SW2を動作させるために、スイッチSW1,SW2のゲート電位をある電圧レベル以上とするか、ゲートドライバなどを用いてスイッチSW1,SW2を動作させることとなる。 The switches SW1 and SW2 include, for example, NMOS transistors. In order to operate the switches SW1 and SW2 with a desired drive current capability, the gate potential of the switches SW1 and SW2 is set to a certain voltage level or the switches SW1 and SW2 are operated using a gate driver or the like.
スイッチSW1,SW2の双方が切断状態であるとき、コンデンサC1に電荷が蓄積される。スイッチSW1が切断から接続へ切り換えられると、コンデンサC1の電荷がLD1へ供給される。LD1には、第1の駆動信号Vpに応じた駆動の際、および第2の駆動信号Vsに応じた駆動の際の双方において、共通の電源電圧V1が印加される。 When both the switches SW1 and SW2 are in a disconnected state, electric charge is accumulated in the capacitor C1. When the switch SW1 is switched from disconnection to connection, the charge of the capacitor C1 is supplied to the LD1. A common power supply voltage V1 is applied to the LD1 both during driving according to the first drive signal Vp and during driving according to the second drive signal Vs.
図12に示す第1の実施の形態の光源駆動回路16は、第1の光源駆動部としてのパルス発光駆動回路41、および第2の光源駆動部としての同期発光駆動回路42を備える。パルス発光駆動回路41は、パルス発光のための駆動回路である。同期発光駆動回路42は、同期検知信号の生成に利用される光を得るための駆動回路である。互いに並列接続されたパルス発光駆動回路41および同期発光駆動回路42が、光源部12に接続されている。光源部12は、レーザダイオードであるLD1を備える。
The light
パルス発光駆動回路41は、スイッチSW1(第1のスイッチ)、抵抗R1およびコンデンサC1(第1のコンデンサ)と、電源電圧V1(第1の電源電圧)が印加される第1の電源端子を備える。パルス発光駆動回路41は、電源電圧V1の印加によりLD1を駆動し、LD1から第1の出力光を出力させる。
The pulse light
同期発光駆動回路42は、スイッチSW2(第2のスイッチ)、抵抗R2,RsおよびコンデンサC2(第2のコンデンサ)と、電源電圧V1とは異なる電源電圧V2(第2の電源電圧)が印加される第2の電源端子を備える。電源電圧V2は、電源電圧V1より小さい。同期発光駆動回路42は、電源電圧V2の印加によりLD1を駆動し、LD1から第2の出力光を出力させる。パルス発光駆動回路41がLD1を駆動する期間以外において、同期発光駆動回路42がLD1を駆動する。
The synchronous light
抵抗R1、スイッチSW1およびLD1は、第1の電源端子およびグランド電極の間にて直列に接続されている。コンデンサC1は、スイッチSW1およびLD1と並列に接続されている。スイッチSW1は、パルス発光のための第1の駆動信号Vpに応じて、接続と切断とを切り換える。スイッチSW1が切断状態であるとき、コンデンサC1に電荷が蓄積される。抵抗R1は、コンデンサC1への充電における充電抵抗として機能する。 The resistor R1, the switches SW1 and LD1 are connected in series between the first power supply terminal and the ground electrode. The capacitor C1 is connected in parallel with the switches SW1 and LD1. The switch SW1 switches between connection and disconnection according to the first drive signal Vp for pulse light emission. When the switch SW1 is in a disconnected state, charges are accumulated in the capacitor C1. The resistor R1 functions as a charging resistor for charging the capacitor C1.
抵抗R2、スイッチSW2、抵抗RsおよびLD1は、第2の電源端子およびグランド電極の間にて直列に接続されている。コンデンサC2は、スイッチSW2、抵抗RsおよびLD1と並列に接続されている。スイッチSW2は、同期検知信号の生成に利用される光を得るための第2の駆動信号Vsに応じて、接続と切断とを切り換える。スイッチSW2が切断状態であるとき、コンデンサC2に電荷が蓄積される。抵抗R2は、コンデンサC2への充電における充電抵抗として機能する。 The resistor R2, the switch SW2, the resistors Rs and LD1 are connected in series between the second power supply terminal and the ground electrode. The capacitor C2 is connected in parallel with the switch SW2, the resistor Rs, and LD1. The switch SW2 switches between connection and disconnection according to the second drive signal Vs for obtaining light used for generation of the synchronization detection signal. When the switch SW2 is in a disconnected state, electric charge is accumulated in the capacitor C2. The resistor R2 functions as a charging resistor for charging the capacitor C2.
スイッチSW1およびスイッチSW2は、光走査装置10の稼働時において少なくとも一方は切断状態となる。スイッチSW1が接続状態となる期間とスイッチSW2が接続状態となる期間とは互いに重複しない。なお、スイッチSW1,SW2は、接続と切断を切り換え可能ないずれの素子であっても良い。
At least one of the switch SW1 and the switch SW2 is in a disconnected state when the
第1の駆動信号Vpに応じてスイッチSW1が切断から接続へ切り換えられると、パルス発光駆動回路41は、コンデンサC1に蓄積された電荷をLD1へ供給する。LD1には、電源電圧V1およびコンデンサC1の容量により決まる略一定の電流値Ipの電流が、パルス幅Tpの時間にて供給される。これにより、光源部12は、距離計測に利用される第1の出力光として、ピーク光量P1およびオン時間Ton1によるパルス光を、LD1から射出する。
When the switch SW1 is switched from disconnection to connection according to the first drive signal Vp, the pulse light
第2の駆動信号Vsに応じてスイッチSW2が切断から接続へ切り換えられると、同期発光駆動回路42は、コンデンサC2に蓄積された電荷をLD1へ供給する。抵抗Rsは、LD1の電流制限抵抗として機能する。LD1には、電源電圧V2、コンデンサC2の容量および抵抗Rsにより決まる略一定の電流値Isの電流が、時間Tsにて供給される。これにより、光源部12は、同期検知信号の生成に利用される第2の出力光である光量P2の連続光を、オン時間Ton2にてLD2から射出する。
When the switch SW2 is switched from disconnection to connection according to the second drive signal Vs, the synchronous light
同期検知信号の生成に利用される光の出力に要する電流値Isは、パルス光の出力に要する電流値Ipの100分の1以下の程度となる。パルス発光駆動回路41の電源電圧V1より小さい電源電圧V2が同期発光駆動回路42に対して設定されることで、同期発光駆動回路42を構成する部品であるスイッチSW2および抵抗R2,Rsに要求される耐電圧および定格電圧が低減される。
The current value Is required for the output of light used to generate the synchronization detection signal is about 1/100 or less of the current value Ip required for the output of pulsed light. By setting the power supply voltage V2 smaller than the power supply voltage V1 of the pulse light
光走査装置10は、耐電圧および定格電圧の低い部品を使用可能であるため、部品選択の自由度を高めることができ、かつ低コスト化が可能となる。一般に、耐電圧の低い部品は耐電圧の高い部品よりサイズが小さいことから、耐電圧の低い部品が使用されることで、部品が実装される基板、およびその基板が搭載されるモジュールを小型化できる。また、光走査装置10は、偏向器30の動作に応じた同期検知信号を基にパルス光の供給タイミングが制御されることで、光走査の高精度な制御が可能となる。以上により、光走査装置10および距離計測装置100は、光走査の高精度な制御を可能とし、かつ構成の小型化と製造コストの低減が可能となるという効果を奏する。
Since the
(第2の実施の形態)
図14は、第2の実施の形態にかかる光走査装置10に含まれる回路構成を示す図である。第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 14 is a diagram illustrating a circuit configuration included in the
第2の実施の形態にかかる光走査装置10は、第1の実施の形態の光源部12および光源駆動回路16に代えて、光源部53および光源駆動回路50を備える。光源部53は、2つのレーザダイオードであるLD1およびLD2を備える。LD1は、第1の出力光を出力する。LD2は、第2の出力光を出力する。
The
光源駆動回路50は、第1の光源駆動部としてのパルス発光駆動回路51、および第2の光源駆動部としての同期発光駆動回路52を備える。パルス発光駆動回路51は、スイッチSW1、抵抗R1およびコンデンサC1と、電源電圧V1(第1の電源電圧)が印加される第1の電源端子を備える。抵抗R1、スイッチSW1およびLD1は、第1の電源端子およびグランド電極の間にて直列に接続されている。パルス発光駆動回路51は、電源電圧V1の印加によりLD1を駆動し、LD1から第1の出力光を出力させる。
The light
同期発光駆動回路52は、スイッチSW2、抵抗R2,RsおよびコンデンサC2と、電源電圧V1とは異なる電源電圧V2(第2の電源電圧)が印加される第2の電源端子を備える。電源電圧V2は、電源電圧V1より小さい。抵抗R2、スイッチSW2、抵抗RsおよびLD2は、第2の電源端子およびグランド電極の間にて直列に接続されている。同期発光駆動回路52は、電源電圧V2の印加によりLD2を駆動し、LD2から第2の出力光を出力させる。
The synchronous light
第1の駆動信号Vpに応じてスイッチSW1が切断から接続へ切り換えられると、パルス発光駆動回路51は、コンデンサC1に蓄積された電荷をLD1へ供給する。これにより、光源部53は、距離計測に利用される第1の出力光であるパルス光をLD1から射出する。
When the switch SW1 is switched from disconnection to connection according to the first drive signal Vp, the pulse light
第2の駆動信号Vsに応じてスイッチSW2が切断から接続へ切り換えられると、同期発光駆動回路52は、コンデンサC2に蓄積された電荷をLD2へ供給する。これにより、光源部53は、同期検知信号の生成に利用される第2の出力光である連続光をLD2から射出する。
When the switch SW2 is switched from disconnection to connection according to the second drive signal Vs, the synchronous light
LD2からの出力光の光量は、同期検知信号の生成のためにPD13にて検出光を検出可能な程度であれば良い。光源部53には、パルス光の射出に使用される場合に比べて低出力なLD2を使用できる。光走査装置10は、LD1およびLD2の双方が高出力である場合に比べて、構成を小型にでき、かつ製造コストを低減できる。
The light amount of the output light from the
第2の実施の形態においても、光走査装置10および距離計測装置100は、第1の実施の形態と同様に、光走査の高精度な制御を可能とし、かつ構成の小型化と製造コストの低減が可能となるという効果を奏する。
Also in the second embodiment, the
(第3の実施の形態)
図15は、第3の実施の形態にかかる光走査装置10に含まれる回路構成を示す図である。第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
(Third embodiment)
FIG. 15 is a diagram illustrating a circuit configuration included in the
第3の実施の形態にかかる光走査装置10は、第1の実施の形態の光源部12および光源駆動回路16に代えて、光源部63および光源駆動回路60を備える。光源部63は、第1の出力光を出力する4つのレーザダイオードであるLD1−1〜LD1−4、および第2の出力光を出力するレーザダイオードであるLD2を備える。LD1−1〜LD1−4,LD2は、互いに並列に接続されている。
The
LD1−1〜LD1−4は、光走査装置10による光の走査方向であるY軸方向に垂直な方向へ配列されている。第1の出力光を出力するレーザダイオードの数は4つに限られず、複数であれば良いものとする。
LD1-1 to LD1-4 are arranged in a direction perpendicular to the Y-axis direction, which is the light scanning direction of the
光源駆動回路60は、第1の光源駆動部としてのパルス発光駆動回路61、および第2の光源駆動部としての同期発光駆動回路62を備える。パルス発光駆動回路61には、LD1−1〜LD1−4ごとに、第2の実施の形態のパルス発光駆動回路51と同様の回路構成が備えられている。各回路構成は、互いに並列に接続されている。
The light
パルス発光駆動回路61は、スイッチSW1−1〜SW1−4、抵抗R1−1〜R1−4およびコンデンサC1−1〜C1−4と、電源電圧V1(第1の電源電圧)が印加される4つの第1の電源端子を備える。LD1−1〜LD1−4は、スイッチSW1−1〜SW1−4の切り換えにより、互いに独立して発光タイミングの制御が可能とされている。LD1−1〜LD1−4は、それぞれ電流値Ip1〜Ip4の電流に応じて、パルス光を射出する。同期発光駆動回路62は、第2の実施の形態の同期発光駆動回路52と同様の構成を備える。
The pulse light
光走査装置10は、走査方向に垂直な方向へ配列された複数の発光素子を順次駆動することで、走査方向に垂直な方向において光をシフトさせて、検出領域ARへ光を進行させることができる。これにより、光走査装置10は、走査方向へ光を走査させるとともに、走査方向に垂直な方において光をシフトさせることで、二次元方向において光を走査させることができる。
The
第3の実施の形態においても、光走査装置10および距離計測装置100は、第1の実施の形態と同様に、光走査の高精度な制御を可能とし、かつ構成の小型化と製造コストの低減が可能となるという効果を奏する。
Also in the third embodiment, the
(第4の実施の形態)
図16は、第4の実施の形態にかかる光走査装置10に含まれる回路構成を示す図である。第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 16 is a diagram illustrating a circuit configuration included in the
第4の実施の形態にかかる光走査装置10の光源駆動回路70は、第1の光源駆動部としてのパルス発光駆動回路71、第2の光源駆動部としての同期発光駆動回路72、およびスイッチSW3(第3のスイッチ)を備える。スイッチSW3は、光源部12と、電源端子としてのグランド電極との間に接続されている。
The light
パルス発光駆動回路71のコンデンサC1は、光源部12およびスイッチSW3と並列に接続されている。同期発光駆動回路72のコンデンサC2は、スイッチSW2、抵抗Rs、光源部12およびスイッチSW3と並列に接続されている。
The capacitor C1 of the pulse light
第1の駆動信号Vpに応じてスイッチSW1が接続状態となり、かつスイッチSW2,SW3が切断状態であるとき、コンデンサC1に電荷が蓄積される。その後、スイッチSW1が接続から切断へ切り換わり、かつスイッチSW3が切断から接続へ切り換わることで、コンデンサC1に蓄積された電荷がLD1へ供給される。 When the switch SW1 is connected according to the first drive signal Vp and the switches SW2 and SW3 are disconnected, charge is accumulated in the capacitor C1. Thereafter, the switch SW1 is switched from connection to disconnection, and the switch SW3 is switched from disconnection to connection, whereby the charge accumulated in the capacitor C1 is supplied to the LD1.
第2の駆動信号Vsに応じてスイッチSW2が接続状態となり、かつスイッチSW1,SW3が切断状態であるとき、コンデンサC2に電荷が蓄積される。その後、スイッチSW2が接続から切断へ切り換わり、かつスイッチSW3が切断から接続へ切り換わることで、コンデンサC2に蓄積された電荷がLD1へ供給される。 When the switch SW2 is connected according to the second drive signal Vs and the switches SW1 and SW3 are disconnected, charges are accumulated in the capacitor C2. Thereafter, the switch SW2 is switched from connection to disconnection, and the switch SW3 is switched from disconnection to connection, whereby the charge accumulated in the capacitor C2 is supplied to the LD1.
スイッチSW3は、第1の駆動信号Vpに応じたLD1への電荷供給と、第2の駆動信号Vsに応じたLD1への電荷供給とを担い、パルス発光駆動回路71と同期発光駆動回路72とで共用される。スイッチSW1,SW2は、それぞれコンデンサC1,C2での充電のために使用される。
The switch SW3 performs charge supply to the LD1 according to the first drive signal Vp and charge supply to the LD1 according to the second drive signal Vs, and the pulse light
スイッチSW1,SW2は、それぞれ光源部12への電荷供給のための切り換えを行う場合と比較して通電電流を小さくできることで、スイッチSW1,SW2に要求される定格電流が低減される。光源駆動回路70には、光源部12への電荷供給のために十分な定格電流を備えるスイッチSW3と、定格電流が低いスイッチSW1,SW2とを使用できる。
The switches SW1 and SW2 can reduce the energization current as compared with the case of performing switching for supplying electric charges to the
光走査装置10は、パルス発光駆動回路71および同期発光駆動回路72のそれぞれに定格電流が高いスイッチが設けられる場合に比べて、構成を小型にでき、かつ製造コストを低減できる。第4の実施の形態においても、光走査装置10および距離計測装置100は、光走査の高精度な制御を可能とし、かつ構成の小型化と製造コストの低減が可能となるという効果を奏する。
The
(第5の実施の形態)
図17は、第5の実施の形態にかかる光走査装置10に含まれる回路構成を示す図である。第3の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 17 is a diagram illustrating a circuit configuration included in the
第5の実施の形態にかかる光走査装置10は、第3の実施の形態の光源部63および光源駆動回路60に代えて、光源部83および光源駆動回路80を備える。光源部83は、4つのレーザダイオードであるLD1−1〜LD1−4を備える。このうちの1つであるLD1−1は、第1の出力光および第2の出力光を出力する。その他の3つであるLD1−2〜LD1−4は、第1の出力光を出力する。LD1−1〜LD1−4は、互いに並列に接続されている。
The
LD1−1〜LD1−4は、第3の実施の形態と同様に、光走査装置10による光の走査方向に垂直な方向へ配列されている。第1の出力光を出力するレーザダイオードの数は4つに限られず、複数であれば良いものとする。第3の実施の形態と同様に、光走査装置10は、二次元方向において光を走査させて対象物を検出することができる。
LD1-1 to LD1-4 are arranged in a direction perpendicular to the scanning direction of light by the
光源駆動回路80は、第1の光源駆動部としてのパルス発光駆動回路81、第2の光源駆動部としての同期発光駆動回路82、およびスイッチSW3を備える。パルス発光駆動回路81には、LD1−1〜LD1−4ごとに、共通の回路構成が備えられている。各回路構成は、互いに並列に接続されている。スイッチSW3は、LD1−1〜LD1−4とグランド電極との間に接続されている。
The light
LD1−1に対応する回路構成は、スイッチSW1−1、コンデンサC1−1およびダイオードD1−1を備える。スイッチSW−1、ダイオードD1−1およびLD1−1は、抵抗R1とスイッチSW3との間にて直列に接続されている。コンデンサC1−1は、ダイオードD1−1、LD1−1およびスイッチSW3と並列に接続されている。LD1−2〜LD1−4に対する各回路構成も、LD1−1に対する回路構成と同様である。 The circuit configuration corresponding to LD1-1 includes a switch SW1-1, a capacitor C1-1, and a diode D1-1. The switch SW-1, the diode D1-1, and the LD1-1 are connected in series between the resistor R1 and the switch SW3. The capacitor C1-1 is connected in parallel with the diodes D1-1, LD1-1, and the switch SW3. Each circuit configuration for LD1-2 to LD1-4 is the same as the circuit configuration for LD1-1.
同期発光駆動回路82のスイッチSW2および抵抗Rsは、抵抗R2およびダイオードD1−1の間にて直列に接続されている。コンデンサC2は、抵抗Rs、ダイオードD1−1、LD1−1およびスイッチSW3と並列に接続されている。
The switch SW2 and the resistor Rs of the synchronous light
第1の駆動信号Vpに応じてスイッチSW1−1が接続状態となり、かつスイッチSW1−2〜SW1−4,SW2,SW3が切断状態であるとき、コンデンサC1−1に電荷が蓄積される。その後、スイッチSW1−1が接続から切断へ切り換わり、かつスイッチSW3が切断から接続へ切り換わることで、コンデンサC1−1に蓄積された電荷がLD1−1へ供給される。このとき、パルス発光駆動回路81は、ダイオードD1−1〜D1−4の整流作用により、LD1−1へ電流を供給させる一方、LD1−2〜LD1−4への電流供給を遮断する。パルス発光駆動回路81は、LD1−2〜LD1−4もLD1−1と同様に駆動する。LD1−1〜LD1−4は、それぞれ電流値Ip1〜Ip4の電流に応じて、パルス光を射出する。
When the switch SW1-1 is connected according to the first drive signal Vp and the switches SW1-2 to SW1-4, SW2 and SW3 are disconnected, the electric charge is accumulated in the capacitor C1-1. Thereafter, the switch SW1-1 is switched from connection to disconnection, and the switch SW3 is switched from disconnection to connection, whereby the charge accumulated in the capacitor C1-1 is supplied to the LD1-1. At this time, the pulse light
第2の駆動信号Vsに応じてスイッチSW2が接続状態となり、かつスイッチSW1−1〜SW1−4,SW3が切断状態であるとき、コンデンサC2に電荷が蓄積される。その後、スイッチSW2が接続から切断へ切り換わり、かつスイッチSW3が切断から接続へ切り換わることで、コンデンサC2に蓄積された電荷がLD1−1へ供給される。このとき、光源駆動回路80は、ダイオードD1−1〜D1−4の整流作用により、LD1−1へ電流を供給させる一方、LD1−2〜LD1−4への電流供給を遮断する。LD1−1は、電流値Isの電流に応じて、同期検知信号の生成に利用される第2の出力光を射出する。
When the switch SW2 is connected according to the second drive signal Vs and the switches SW1-1 to SW1-4 and SW3 are disconnected, charges are accumulated in the capacitor C2. Thereafter, the switch SW2 is switched from connection to disconnection, and the switch SW3 is switched from disconnection to connection, whereby the charge accumulated in the capacitor C2 is supplied to the LD1-1. At this time, the light
スイッチSW3は、第1の駆動信号Vpに応じた光源部83への電荷供給と、第2の駆動信号Vsに応じた光源部83への電荷供給とを担い、パルス発光駆動回路81と同期発光駆動回路82とで共用される。スイッチSW1−1〜SW1−4,SW2は、それぞれコンデンサC1−1〜C1−4,C2での充電のために使用される。第4の実施の形態と同様に、光源駆動回路80には、LD1−1〜LD1−4への電荷供給のために十分な定格電流を備えるスイッチSW3と、定格電流が低いスイッチSW1−1〜SW1−4,SW2とを使用できる。
The switch SW3 is responsible for charge supply to the
光走査装置10は、定格電流が高いスイッチが各発光素子に対して設けられる場合に比べて、構成を小型にでき、かつ製造コストを低減できる。第5の実施の形態においても、光走査装置10および距離計測装置100は、光走査の高精度な制御を可能とし、かつ構成の小型化と製造コストの低減が可能となるという効果を奏する。
The
(第6の実施の形態)
図18は、第6の実施の形態にかかる光走査装置10に含まれる回路構成を示す図である。第5の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
(Sixth embodiment)
FIG. 18 is a diagram illustrating a circuit configuration included in the
第6の実施の形態にかかる光走査装置10は、第5の実施の形態の光源部83および光源駆動回路80に代えて、光源部93および光源駆動回路90を備える。光源部93は、5つのレーザダイオードであるLD1−1〜LD1−4,LD2を備える。このうちの1つであるLD2は、第2の出力光を出力する。その他の4つであるLD1−1〜LD1−4は、第1の出力光を出力する。LD1−1〜LD1−4,LD2は、互いに並列に接続されている。
The
LD1−1〜LD1−4は、第5の実施の形態と同様に、光走査装置10による光の走査方向に垂直な方向へ配列されている。第1の出力光を出力するレーザダイオードの数は4つに限られず、複数であれば良いものとする。第5の実施の形態と同様に、光走査装置10は、二次元方向において光を走査させて対象物を検出することができる。
LD1-1 to LD1-4 are arranged in a direction perpendicular to the scanning direction of light by the
光源駆動回路90は、第1の光源駆動部としてのパルス発光駆動回路91、第2の光源駆動部としての同期発光駆動回路92、およびスイッチSW3を備える。パルス発光駆動回路91は、第5の実施の形態のパルス駆動回路81と同様の構成を備える。
The light
スイッチSW2、抵抗Rs、LD2は、抵抗R2およびスイッチSW3の間にて直列に接続されている。コンデンサC2は、抵抗Rs、LD2およびスイッチSW3と並列に接続されている。 The switch SW2 and the resistors Rs and LD2 are connected in series between the resistor R2 and the switch SW3. The capacitor C2 is connected in parallel with the resistors Rs, LD2 and the switch SW3.
パルス発光駆動回路91は、第5の実施の形態のパルス発光駆動回路81と同様に、LD1−1〜LD1−4を駆動する。第2の駆動信号Vsに応じてスイッチSW2が接続状態となり、かつスイッチSW1−1〜SW1−4,SW3が切断状態であるとき、コンデンサC2に電荷が蓄積される。その後、スイッチSW2が接続から切断へ切り換わり、かつスイッチSW3が切断から接続へ切り換わることで、コンデンサC2に蓄積された電荷がLD2へ供給される。
The pulse light
LD2からの出力光の光量は、同期検知信号の生成のためにPD13にて検出光を検出可能な程度であれば良い。光源部93には、パルス光の射出に使用される場合に比べて低出力なLD2を使用できる。光走査装置10は、LD1−1〜LD1−4およびLD2のいずれもが高出力である場合に比べて、構成を小型にでき、かつ製造コストを低減できる。
The light amount of the output light from the
第6の実施の形態においても、光走査装置10および距離計測装置100は、第1の実施の形態と同様に、光走査の高精度な制御を可能とし、かつ構成の小型化と製造コストの低減が可能となるという効果を奏する。
Also in the sixth embodiment, the
(第7の実施の形態)
図19は、第7の実施の形態にかかる光走査装置10に含まれる回路構成を示す図である。第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
(Seventh embodiment)
FIG. 19 is a diagram illustrating a circuit configuration included in the
第7の実施の形態にかかる光走査装置10の光源駆動回路16には、第1の実施の形態の光源駆動回路16のスイッチSW1,SW2として、NMOSトランジスタTr1,Tr2が使用されている。NMOSトランジスタTr1,Tr2を用いることで、光源駆動回路16は、第1の駆動信号Vpおよび第2の駆動信号Vsに応じた高速応答を実現できる。
In the light
なお、第2から第6の実施の形態においても、スイッチとしてNMOSトランジスタを使用しても良い。第7の実施の形態においても、光走査装置10および距離計測装置100は、第1の実施の形態と同様に、光走査の高精度な制御を可能とし、かつ構成の小型化と製造コストの低減が可能となるという効果を奏する。
In the second to sixth embodiments, an NMOS transistor may be used as a switch. Also in the seventh embodiment, the
各実施の形態の光走査装置10および距離計測装置100は、車両101以外の移動体、例えば航空機あるいは列車に搭載されても良い。光走査装置10は、距離計測に使用されるものに限られず、距離計測以外の用途において対象物を検出するものであっても良い。光走査装置10は、対象物の有無を監視する装置、あるいは対象物の形状を測定する装置などに適用されても良い。
The
10 光走査装置
11 時間計測回路
12,53,63,83,93 光源部
13,14 PD
15 光偏向部
30 偏向器
41,51,61,71,81,91 パルス発光駆動回路
42,52,62,72,82,92 同期発光駆動回路
100 距離計測装置
10 optical scanning device 11
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15
Claims (10)
第1の出力光と第2の出力光とを出力する光源部と、
前記光源部からの前記第1の出力光および前記第2の出力光を偏向させる偏向器を備え、前記偏向器から進行する光を変位させる光偏向部と、
前記偏向器から前記検出領域へ進行して、前記検出領域にある対象物で反射した前記第1の出力光である第1の検出光を検出する第1の光検出部と、
前記偏向器から前記検出領域以外の方向へ進行した前記第2の出力光である第2の検出光を検出する第2の光検出部と、
第1の電源電圧の印加により前記光源部を駆動し、前記光源部から前記第1の出力光を出力させる第1の光源駆動部と、
前記第1の電源電圧とは異なる第2の電源電圧の印加により前記光源部を駆動し、前記光源部から前記第2の出力光を出力させる第2の光源駆動部と、
を備えることを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device that scans light in a detection region,
A light source unit that outputs first output light and second output light;
A light deflector that includes a deflector that deflects the first output light and the second output light from the light source unit, and that displaces the light traveling from the deflector;
A first light detection unit that travels from the deflector to the detection region and detects first detection light that is the first output light reflected by an object in the detection region;
A second light detection unit that detects second detection light that is the second output light that has traveled in a direction other than the detection region from the deflector;
A first light source driving unit configured to drive the light source unit by applying a first power supply voltage and to output the first output light from the light source unit;
A second light source driving unit that drives the light source unit by applying a second power source voltage different from the first power source voltage and outputs the second output light from the light source unit;
An optical scanning device comprising:
前記第2の光源駆動部は、第2の駆動信号に応じて前記光源部を駆動することを特徴とする請求項1または2に記載の光走査装置。 The first light source drive unit drives the light source unit according to a first drive signal,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the second light source driving unit drives the light source unit according to a second driving signal.
前記第2の光源駆動部は、前記光源部へ供給される電荷を蓄積する第2のコンデンサと、前記第2のコンデンサと前記光源部との接続および切断を切り換える第2のスイッチとを備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の光走査装置。 The first light source driving unit includes a first capacitor for accumulating charges supplied to the light source unit, and a first switch for switching connection and disconnection between the first capacitor and the light source unit,
The second light source driving unit includes a second capacitor for accumulating charges supplied to the light source unit, and a second switch for switching connection and disconnection between the second capacitor and the light source unit. The optical scanning device according to claim 1, wherein:
前記第1の光源駆動部は、前記発光素子ごとに備えられ前記発光素子を駆動する回路構成を備えることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の光走査装置。 The light source unit includes a plurality of light emitting elements that output the first output light,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the first light source driving unit includes a circuit configuration that is provided for each of the light emitting elements and drives the light emitting elements.
前記光走査装置における前記反射光の検出結果を用いて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、を備えることを特徴とする距離計測装置。 The optical scanning device according to any one of claims 1 to 9, wherein light is scanned in a detection region, and reflected light from an object in the detection region is detected;
A distance calculating unit that calculates a distance to the object using a detection result of the reflected light in the optical scanning device;
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2016
- 2016-06-30 JP JP2016129777A patent/JP2018004374A/en active Pending
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