JP2789741B2 - Laser radar scanning device - Google Patents
Laser radar scanning deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を用いて物標までの距離や方位を
検出するレーザレーダ走査装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser radar scanning device that detects a distance and an azimuth to a target by using a laser beam.
従来、例えば特公昭61−6349号公報に示されるよう
に、レーザ光によって車両前方を走査して車両の前方に
存在する物標の大きさ、車両に対する方位及び車両から
の距離を検出する装置が知られている。Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 61-6349, there is a device that scans the front of a vehicle with a laser beam and detects the size of a target existing in front of the vehicle, the direction to the vehicle, and the distance from the vehicle. Are known.
しかしながら上記従来例においては、レーザ光の送受
信光学系が独立して構成されており、レーザダイオード
から発生したレーザ光及びこのレーザ光による反射光
は、光遮蔽容器（ハウジング）に設けられたそれぞれ異
なる防塵用透明フィルタを介して送出或いは導入され
る。However, in the above-mentioned conventional example, the transmission / reception optical system of the laser light is configured independently, and the laser light generated from the laser diode and the reflected light by the laser light are different from each other provided in the light shielding container (housing). It is delivered or introduced through a dustproof transparent filter.
ここで、送信用のフィルタに関しては、安全性の面か
らビーム光の光軸を絞ることができないため、その径を
あまり小さくすることはできない。また、受信用のフィ
ルタに関しても、微弱な反射光をできるだけ集光できる
ようにするためにも、その径を小さくすることは望まし
くない。それゆえ、装置の前面面積がある程度必要にな
り、小型化の障害となっている。Here, the diameter of the transmission filter cannot be reduced so much because the optical axis of the beam light cannot be narrowed from the viewpoint of safety. Also, regarding the receiving filter, it is not desirable to reduce the diameter of the filter in order to collect the weak reflected light as much as possible. Therefore, the front surface area of the device is required to some extent, which is an obstacle to miniaturization.
さらに、上記従来例においては、２個の超音波偏向器
を用いることによって、レーザダイオードから発生した
レーザ光を２次元に走査している。ここで、あまり走査
領域を広げてしまうと反射光の検出が不可能となるた
め、実際に走査可能な領域には制限がある。Further, in the above conventional example, the laser light generated from the laser diode is two-dimensionally scanned by using two ultrasonic deflectors. Here, if the scanning area is too wide, it is impossible to detect the reflected light, so that there is a limit on the area that can be actually scanned.
また、第２図に示すように、装置の小型化を目的とし
て、空間に照射するレーザ光の光軸とこのレーザ光の反
射光の光軸とを共通化したレーザレーダ装置も提案され
ている。すなわち、レーザダイオード１′から出力され
たレーザ光は、レンズ20を介して偏向ビームスプリッタ
21に入射される。そして、この偏向ビームスプリッタ21
を通過したビーム光は、λ/4波長板22及びレンズ23を介
して対物レンズ24に送出される。レーザ光はこの対物レ
ンズ24によって平行光線に変換された後、空間に向けて
照射される。Further, as shown in FIG. 2, for the purpose of reducing the size of the apparatus, a laser radar apparatus in which the optical axis of the laser light to be applied to space and the optical axis of the reflected light of the laser light are shared has been proposed. . That is, the laser beam output from the laser diode 1 ′ is transmitted through the lens 20 to the deflection beam splitter.
It is incident on 21. And this deflection beam splitter 21
Is transmitted to the objective lens 24 via the λ / 4 wavelength plate 22 and the lens 23. The laser light is converted into a parallel light beam by the objective lens 24, and then emitted toward space.
このレーザレーダ装置においては、第２図に点線で示
すように偏向ビームスプリッタ21や各レンズ23,24等に
よってレーザダイオード１′から出力されたレーザ光が
反射され、その反射光がディテクタ２′にて検出される
場合がある。このため、物標によって反射された反射光
（信号光）以外のノイズ光もディテクタ２′によって検
出されることになる。ここで信号光である物標からの反
射光が微弱である場合には、上記ノイズ光によって誤検
出を招く恐れがある。In this laser radar device, the laser beam output from the laser diode 1 'is reflected by the deflecting beam splitter 21, the lenses 23, 24, and the like as shown by the dotted line in FIG. 2, and the reflected light is transmitted to the detector 2'. May be detected. Therefore, noise light other than the reflected light (signal light) reflected by the target is also detected by the detector 2 '. If the reflected light from the target, which is the signal light, is weak, the noise light may cause erroneous detection.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、小
型化及び走査領域の拡大を達成し、且つ物標からの反射
光以外のノイズ光を低減することが可能なレーザレーダ
走査装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and provides a laser radar scanning device capable of achieving miniaturization and expanding a scanning area and reducing noise light other than light reflected from a target. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明によるレーザレー
ダ走査装置は、 レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光発生手段からレーザ光が発生したとき
に、物標によって反射される前記レーザ光の反射光を検
出する検出手段と、 前記レーザ光の光軸に対して所定の角度を持って斜め
に配置されて、前記レーザ光を透過させ、且つ前記反射
光を反射する板状の光アイソレータと、 前記レーザ光の光軸方向に中心軸を有し、この中心軸
に対して回動可能に配設されるとともに、前記レーザ光
発生手段が配置された位置を焦点位置とする凹面鏡によ
って前記レーザ光を空間に向けて反射させ且つ前記反射
光を前記光アイソレータに向けて反射する回動反射手段
と、 前記回動反射手段を回転駆動する駆動手段とを備え
る。In order to achieve the above object, a laser radar scanning device according to the present invention comprises: a laser light generating means for generating laser light; and the laser reflected by a target when the laser light is generated from the laser light generating means. Detecting means for detecting reflected light of light; plate-like light which is arranged obliquely at a predetermined angle with respect to the optical axis of the laser light, transmits the laser light, and reflects the reflected light; An isolator, having a central axis in the optical axis direction of the laser light, being disposed rotatably with respect to the central axis, and having a concave mirror having a focal position at a position where the laser light generating means is disposed. A rotating reflecting unit that reflects the laser light toward the space and reflects the reflected light toward the optical isolator; and a driving unit that rotationally drives the rotating reflecting unit.
上記のように構成されたレーザレーダ走査装置によれ
ば、レーザ光の光軸とこのレーザ光の反射光の光軸とが
同一軸となるように構成されているので、装置の前面面
積を低減することができる。According to the laser radar scanning device configured as described above, since the optical axis of the laser light and the optical axis of the reflected light of the laser light are configured to be the same axis, the front area of the device is reduced. can do.
また、回動反射手段を回転駆動することによって、レ
ーザ光の照射方向が変化し、360℃の水平走査を行うこ
とも可能である。Further, by rotating the rotation reflecting means, the irradiation direction of the laser beam changes, and it is possible to perform 360 ° C. horizontal scanning.
さらに、光アイソレータはレーザ光の光軸に対して所
定の角度を持って斜めに配置されているため、レーザ光
発生手段によって発生されたレーザ光が、この光アイソ
レータによって反射されてノイズ光となることはない。
また、回動反射手段においても、ノイズ光となる反射な
生じない。つまり、本発明においてはレーザ光の光軸に
対して垂直な面を有する光学要素を廃したために、ノイ
ズ光を低減することが可能となる。Further, since the optical isolator is arranged obliquely at a predetermined angle with respect to the optical axis of the laser light, the laser light generated by the laser light generating means is reflected by the optical isolator to become noise light. Never.
Also, there is no reflection which becomes noise light even in the rotating reflection means. That is, in the present invention, since the optical element having a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam is eliminated, noise light can be reduced.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は、本発明の第１実施例の構成を示す断面図で
ある。FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of the first embodiment of the present invention.
第１図において、１はレーザ光発生手段としてのレー
ザダイオードであり、図示しない駆動回路からパルス電
流を供給されて、パルスレーザ光を拡散出力する。３は
光アイソレータであり、光の偏向特性を利用してレーザ
光の分光を行う。４は回動反射手段としての凹面鏡であ
り、拡散したレーザ光を平行光線に変換する。この凹面
鏡４はステップモータ５によって回転駆動され、これに
よりレーザ光の照射方向が変化して、レーザ光は水平面
内を走査する。６は防塵用ガラス板であり、ハウジング
７とともにレーザレーダ装置を保護収納している。２は
検出手段としてのフォトダイオードであり、検出したレ
ーザ光を電気信号に変換する。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser diode as a laser beam generating means, which is supplied with a pulse current from a drive circuit (not shown) and diffuses and outputs the pulse laser beam. Reference numeral 3 denotes an optical isolator, which separates a laser beam by using light deflection characteristics. Reference numeral 4 denotes a concave mirror as a rotating reflection means, which converts the diffused laser light into a parallel light. The concave mirror 4 is driven to rotate by a step motor 5, whereby the irradiation direction of the laser light changes, and the laser light scans in a horizontal plane. Reference numeral 6 denotes a dustproof glass plate, which protects and stores the laser radar device together with the housing 7. Reference numeral 2 denotes a photodiode as a detecting means, which converts the detected laser light into an electric signal.
なお、8,9,10はスリットであり、不要なレーザ光を除
去するために設けられている。Here, 8, 9, and 10 are slits, which are provided for removing unnecessary laser light.
以上のように構成されたレーザレーダ装置の作用を以
下に説明する。The operation of the laser radar device configured as described above will be described below.
レーザダイオード１にパルス電流が供給されると、レ
ーザダイオード１からはこのパルス電流のパルス幅に応
じた時間間隔のパルスレーザ光が出力される。このパル
スレーザ光は、平行光線ではなく広がり角をもった拡散
光である。この拡散光においては、中心線から±10゜以
内の角度範囲にレーザ光出力の多くが存在する。このた
め、この角度範囲内のレーザ光のみを凹面鏡４によって
平行光線に変換する。それ以外のレーザ光については、
不要なレーザ光としてスリット８にて除去する。スリッ
ト８を通過したレーザ光の中で、光アイソレータ３を透
過したレーザ光が凹面鏡４によって平行光線に変換さ
れ、空間に向けて照射される。When a pulse current is supplied to the laser diode 1, the laser diode 1 outputs pulsed laser light at time intervals corresponding to the pulse width of the pulse current. This pulse laser beam is not a parallel beam but a diffuse beam having a spread angle. In this diffused light, most of the laser light output exists in an angle range within ± 10 ° from the center line. Therefore, only the laser beam within this angle range is converted into a parallel beam by the concave mirror 4. For other laser beams,
The unnecessary laser light is removed by the slit 8. Of the laser light that has passed through the slit 8, the laser light that has passed through the optical isolator 3 is converted by the concave mirror 4 into a parallel light beam, and emitted toward space.
ここで、本実施例においては、板状の光アイソレータ
３をレーザ光の光軸に対して斜めに配置しており、第２
図に示す偏向ビームスプリッタ21よりも分光効率が劣る
が、光軸に対して垂直な面がないためノイズ光が発生し
ないという利点がある。なお、ノイズ光とは、レーザダ
イオード１から出力されたレーザ光が、物標ではなく各
レンズの表面や他の光学部品の表面で反射されて、フォ
トダイオード２に検出されるレーザ光のことであり、こ
のノイズ光は検出すべき物標からの反射光に重なって物
標の検出を妨げる。Here, in the present embodiment, the plate-shaped optical isolator 3 is arranged obliquely with respect to the optical axis of the laser beam,
Although the spectral efficiency is lower than that of the deflection beam splitter 21 shown in the figure, there is an advantage that no noise light is generated because there is no surface perpendicular to the optical axis. Note that the noise light is a laser light that is detected by the photodiode 2 when the laser light output from the laser diode 1 is reflected not on the target but on the surface of each lens or the surface of another optical component. The noise light overlaps with the reflected light from the target to be detected and hinders the detection of the target.
凹面鏡４によって反射されたレーザ光は物標によって
反射され、この反射光の一部が再び凹面鏡４に入射され
る。凹面鏡４は、この反射光を集光しつつ光アイソレー
タ３へ向けて反射する。光アイソレータ３では、この反
射光がフォトダイオード２へ向けて反射され、フォトダ
イオード２は入力されたレーザ光に応じた電気信号を出
力する。このとき、レーザ光を出力してからその反射光
を検出するまでの時間を測定することによって、物標ま
での距離を求めることができる。The laser light reflected by the concave mirror 4 is reflected by the target, and a part of the reflected light is incident on the concave mirror 4 again. The concave mirror 4 reflects the reflected light toward the optical isolator 3 while condensing the reflected light. In the optical isolator 3, the reflected light is reflected toward the photodiode 2, and the photodiode 2 outputs an electric signal corresponding to the input laser light. At this time, the distance to the target can be determined by measuring the time from outputting the laser light to detecting the reflected light.
なお、第１図に示す防塵用ガラス板６がレーザ光の光
軸に対して垂直であると、この防塵用ガラス板６によっ
てレーザ光が反射され、ノイズ光としてフォトダイオー
ド２に入力されてしまう。このため、本実施例において
は、防塵用ガラス板６をレーザ光の光軸に対して所定の
角度傾けて配置している。これにより、防塵用ガラス板
６によって反射されるレーザ光は、防塵用ガラス板６の
傾きの倍の角度で光軸が逸れるため、スリット等の併用
によりその大部分を除去することができる。When the dust-proof glass plate 6 shown in FIG. 1 is perpendicular to the optical axis of the laser light, the laser light is reflected by the dust-proof glass plate 6 and is input to the photodiode 2 as noise light. . For this reason, in this embodiment, the dust-proof glass plate 6 is arranged at a predetermined angle with respect to the optical axis of the laser beam. As a result, the laser light reflected by the dust-proof glass plate 6 has an optical axis deviated by an angle twice as large as the inclination of the dust-proof glass plate 6, so that most of the laser light can be removed by using a slit or the like.
また、第１図に示すレーザレーダ装置では、凹面鏡４
をステップモータ５によって回転駆動させており、この
ステップモータは１ステップ毎に凹面鏡４を0.45゜づつ
回転させるものを使用している。従って、本実施例のレ
ーザレーダ装置によれば、水平方向全周の走査が可能で
あるとともに、その方向分解能は0.45゜となる。なお、
ステップモータに代えてサーボモータ等を用いることも
可能であるし、その他のモータを用いて凹面鏡４を定常
回転させ、凹面鏡４が測距したい方向を向くタイミング
に同期してパルスレーザ光を出力するようにしても良
い。In the laser radar device shown in FIG.
Is driven to rotate by a step motor 5. The step motor rotates the concave mirror 4 by 0.45 ° for each step. Therefore, according to the laser radar device of the present embodiment, it is possible to scan the entire circumference in the horizontal direction, and the directional resolution is 0.45 °. In addition,
It is also possible to use a servomotor or the like instead of the step motor, or to use another motor to rotate the concave mirror 4 steadily, and to output a pulsed laser beam in synchronization with the timing at which the concave mirror 4 faces the direction to be measured. You may do it.
次に、本発明の第２実施例について、第３図を用いて
説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
前述の第１実施例において、レーザダイオード１が、
凹面鏡４の焦点位置に正確に配置されていないと、物標
に照射するレーザ光の出力レベルが低下してしまう場合
がある。このため、第１図に示される凹面鏡４の回転軸
の位置決めやステップモータ５と凹面鏡４との組付けに
高い精度が要求される。In the first embodiment described above, the laser diode 1
If the concave mirror 4 is not accurately positioned at the focal position, the output level of the laser beam applied to the target may decrease. For this reason, high precision is required for positioning of the rotation axis of the concave mirror 4 and for assembling the step motor 5 and the concave mirror 4 shown in FIG.
そこで、本実施例においては、第３図に示すように凹
面鏡４′を固定させ、凹面鏡４′はビーム光を平行光線
に変換させるためにのみ用いる。そして、凹面鏡４′と
は別に他の回転ミラー30を設けて、この回転ミラー30を
回転駆動することにより、レーザ光の走査を行う。これ
により、凹面鏡４′の位置決めやステップモータ５と回
転ミラー30との組付け等が容易になり、また、レーザ光
の出力レベルの低下等も防止することができる。Therefore, in this embodiment, the concave mirror 4 'is fixed as shown in FIG. 3, and the concave mirror 4' is used only for converting the light beam into a parallel light beam. Then, another rotating mirror 30 is provided separately from the concave mirror 4 ', and scanning of the laser light is performed by rotating the rotating mirror 30. This facilitates positioning of the concave mirror 4 ′, assembling of the stepping motor 5 and the rotating mirror 30, and also prevents a decrease in the output level of the laser light.
以上説明したように本発明によれば、レーザ光の光軸
とこのレーザ光の反射光の光軸とが同一軸となるように
構成したので、レーザレーダ装置を小型化させることが
できる。さらに、回転反射手段を回転駆動することによ
って、レーザ光の照射方向を変化させることができ、水
平方向全周の走査を行うことも可能である。また、本発
明においては、レーザ光の光軸に対して垂直な面を有す
る光学要素を廃したために、ノイズ光を低減することが
可能となる。As described above, according to the present invention, since the optical axis of the laser light and the optical axis of the reflected light of the laser light are configured to be the same axis, the laser radar device can be downsized. Further, by rotating the rotation reflecting means, the irradiation direction of the laser beam can be changed, and it is possible to scan the entire circumference in the horizontal direction. Further, in the present invention, since the optical element having a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam is eliminated, noise light can be reduced.
第１図は本発明の第１実施例の構成を示す断面図、第２
図はレーザ光の光軸とその反射光の光軸とを共通化した
従来のレーザレーダ装置の概略の構成をしめす構成図、
第３図は本発明の第２実施例の概略の構成を示す構成図
である。 １……レーザダイオード,2……フォトダイオード,3……
光アイソレータ,4……凹面鏡,5……ステップモータ,6…
…防塵用ガラス板,7……ハウジング,8,9,10……スリッ
トFIG. 1 is a sectional view showing the structure of a first embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a configuration diagram showing a schematic configuration of a conventional laser radar device in which the optical axis of the laser light and the optical axis of the reflected light are shared,
FIG. 3 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention. 1 …… Laser diode, 2 …… Photodiode, 3 ……
Optical isolator, 4… Concave mirror, 5… Step motor, 6…
... Dustproof glass plate, 7 ... Housing, 8,9,10 ... Slit
フロントページの続き (72)発明者 稲葉 隆史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−109411（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−113687（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−34179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−6056（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95 G02B 26/10 101Continuation of the front page (72) Inventor Takashi Inaba 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Japan Inside Denso Co., Ltd. (56) References JP-A-63-109411 (JP, A) JP-A-1-113687 (JP) JP-A-59-34179 (JP, A) JP-A-51-6056 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01S 7/48-7/51 G01S 17/00-17/95 G02B 26/10 101
Claims (3)
物標によって反射される前記レーザ光の反射光を検出す
る検出手段と、 前記レーザ光の光軸に対して所定の角度を持って斜めに
配置されて、前記レーザ光を透過させ、且つ前記反射光
を反射する板状の光アイソレータと、 前記レーザ光の光軸方向に中心軸を有し、この中心軸に
対して回動可能に配設されるとともに、前記レーザ光発
生手段が配置された位置を焦点位置とする凹面鏡によっ
て前記レーザ光を空間に向けて反射させ且つ前記反射光
を前記光アイソレータに向けて反射する回動反射手段
と、 前記回動反射手段を回転駆動する駆動手段とを備えるこ
とを特徴とするレーザレーダ走査装置。1. A laser light generating means for generating laser light, and when the laser light is generated from the laser light generating means,
Detecting means for detecting the reflected light of the laser light reflected by the target, disposed obliquely at a predetermined angle with respect to the optical axis of the laser light, transmitting the laser light, and A plate-shaped optical isolator that reflects light; and a central axis in the optical axis direction of the laser light, the laser light generating unit being disposed so as to be rotatable with respect to the central axis. A rotating reflecting means for reflecting the laser light toward the space by a concave mirror having a position as a focal position and reflecting the reflected light toward the optical isolator; and a driving means for rotating and driving the rotating reflecting means. A laser radar scanning device, comprising:
ウジングを設け、このハウジングに前記レーザ光及び前
記反射光が通過する開口部を形成するとともに、この開
口部に前記レーザ光及び前記反射光の光軸に対して所定
の角度を持って斜めに配置された板状の光透過部材を配
設したことを特徴とする請求項第１項記載のレーザレー
ダ走査装置。2. A housing for accommodating at least said rotary reflecting means, wherein an opening through which said laser light and said reflected light pass is formed, and said laser light and said reflected light are formed in said opening. 2. The laser radar scanning device according to claim 1, wherein a plate-shaped light transmitting member is disposed obliquely at a predetermined angle with respect to the optical axis.
物標によって反射される前記レーザ光の反射光を検出す
る検出手段と、 前記レーザ光の光軸に対して所定の角度を持って斜めに
配置されて、前記レーザ光を透過させ、且つ前記反射光
を反射する板状の光アイソレータと、 前記レーザ光の光軸方向に中心軸を有し、この中心軸に
対して回動可能に配設されるとともに、前記レーザ光を
空間に向けて反射させ且つ前記反射光を前記光アイソレ
ータに向けて反射する回動反射手段と、 前記回動反射手段を回動駆動する駆動手段と 前記レーザ光発生手段が配置された位置を焦点位置とし
て、前記光アイソレータと前記回動反射手段との間に配
置された凹面鏡とを備えることを特徴とするレーザレー
ダ走査装置。3. A laser light generating means for generating a laser light, and when the laser light is generated from the laser light generating means,
Detecting means for detecting the reflected light of the laser light reflected by the target, disposed obliquely at a predetermined angle with respect to the optical axis of the laser light, transmitting the laser light, and A plate-shaped optical isolator that reflects light, and has a central axis in the optical axis direction of the laser light, is disposed rotatably with respect to the central axis, and reflects the laser light toward space. A turning reflection unit that causes the reflected light to be reflected toward the optical isolator; a driving unit that drives the rotation reflection unit to rotate; and a position where the laser light generation unit is disposed as a focal position. A laser radar scanning device, comprising: a concave mirror disposed between an isolator and said rotary reflecting means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1314813A JP2789741B2 (en) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | Laser radar scanning device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP1314813A JP2789741B2 (en) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | Laser radar scanning device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03175390A JPH03175390A (en) | 1991-07-30 |
| JP2789741B2 true JP2789741B2 (en) | 1998-08-20 |
Family
ID=18057910
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1314813A Expired - Lifetime JP2789741B2 (en) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | Laser radar scanning device |
Country Status (1)
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