JP3271694B2 - 光レーダ装置 - Google Patents
光レーダ装置Info
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T7/00—Brake-action initiating means
- B60T7/12—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger
- B60T7/22—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger initiated by contact of vehicle, e.g. bumper, with an external object, e.g. another vehicle, or by means of contactless obstacle detectors mounted on the vehicle
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
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- G—PHYSICS
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- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光を水平方向に
走査し、その光が物体に反射して戻ってくる反射光を受
光して、光源から物体までの距離及び方向を検出する光
レーダ装置に関するものである。
走査し、その光が物体に反射して戻ってくる反射光を受
光して、光源から物体までの距離及び方向を検出する光
レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の光レーダ装置は、車両に
搭載され車両周辺監視装置あるいは車間距離制御装置な
どに広く用いることが提案されている。車両に搭載され
る光レーダ装置は、たとえば特開平６−１３７８６７号
公報に示されているように、死角を少なくするよう水平
方向に光を走査し、広範囲に対象を検出しようとしてい
るものが多くみられるが、反射光の受光手段の光学系は
レンズを用いる構造が一般的であった。
搭載され車両周辺監視装置あるいは車間距離制御装置な
どに広く用いることが提案されている。車両に搭載され
る光レーダ装置は、たとえば特開平６−１３７８６７号
公報に示されているように、死角を少なくするよう水平
方向に光を走査し、広範囲に対象を検出しようとしてい
るものが多くみられるが、反射光の受光手段の光学系は
レンズを用いる構造が一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両に搭載
されるこの種の装置は限られた空間に設置されるために
小型化が望まれている。
されるこの種の装置は限られた空間に設置されるために
小型化が望まれている。
【０００４】また、レーダの性能を確保するためには受
光の開口に広い面積を要するため上記小型化とは矛盾す
る制約がある。
光の開口に広い面積を要するため上記小型化とは矛盾す
る制約がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光レーダ
装置は、光発生手段からの光を物体に向けて走査しなが
ら送光する送光手段と、物体からの反射光を反射する反
射光反射手段と、この反射光反射手段により反射された
反射光を受光するパラボラ鏡または凹面鏡と、このパラ
ボラ鏡または凹面鏡の焦点位置に設けられた受光素子
と、光発生手段が光を発光してから受光素子が反射光を
受光するまでの伝搬遅延時間に基づき物体までの距離を
演算する距離演算手段と、送光手段からの走査光の走査
角より物体の方向を検出する方向検出手段とを備え、パ
ラボラ鏡または凹面鏡は、反射光反射手段により反射さ
れた反射光に対して垂直で、パラボラ鏡または凹面鏡の
焦点位置を通る平面がパラボラ鏡または凹面鏡の曲面と
交差する部分にパラボラ鏡または凹面鏡の外縁が位置す
るようにしたものである。
装置は、光発生手段からの光を物体に向けて走査しなが
ら送光する送光手段と、物体からの反射光を反射する反
射光反射手段と、この反射光反射手段により反射された
反射光を受光するパラボラ鏡または凹面鏡と、このパラ
ボラ鏡または凹面鏡の焦点位置に設けられた受光素子
と、光発生手段が光を発光してから受光素子が反射光を
受光するまでの伝搬遅延時間に基づき物体までの距離を
演算する距離演算手段と、送光手段からの走査光の走査
角より物体の方向を検出する方向検出手段とを備え、パ
ラボラ鏡または凹面鏡は、反射光反射手段により反射さ
れた反射光に対して垂直で、パラボラ鏡または凹面鏡の
焦点位置を通る平面がパラボラ鏡または凹面鏡の曲面と
交差する部分にパラボラ鏡または凹面鏡の外縁が位置す
るようにしたものである。
【０００６】また、上記構成において、送光手段は、光
発生手段からの光を反射する送光反射手段を含み、この
送光反射手段と反射光反射手段とが所定の相対位置に保
持された状態で回動され、送光を所定の方向に走査する
ようなされている。
発生手段からの光を反射する送光反射手段を含み、この
送光反射手段と反射光反射手段とが所定の相対位置に保
持された状態で回動され、送光を所定の方向に走査する
ようなされている。
【０００７】
【発明の実施の形態】実施の形態１． 図１はこの発明に係る光レーダ装置の内部構造を示す平
面断面図である。この種の光レーダ装置は、例えば車両
に搭載され、自車両の前方の物体を検出する。図におい
て、１はレーザ光を発生する発光手段であるレーザダイ
オード、２はレーザダイオード１を駆動する発光回路及
びその他の電子回路、たとえば距離演算手段、方向検出
手段、ステップモータ駆動手段等が搭載されたメイン基
板、３はレーザダイオード１の内部に収納された発光
源、４は発生したレーザ光の拡散角を調整する凸レン
ズ、５は凸レンズ４からのレーザ光を所定の角度で反射
する反射部材である鏡、６は鏡５を支持する支持体であ
って、鏡５と支持体６は光レーダ装置から送光される光
の方向を調節する送光方向調整手段を構成している。こ
の送光方向調整手段は、鏡５の向きを変位させることに
より光レーダ装置より送光されるレーザ光と、対象物体
に反射し戻ってくる反射光とが平行光になるよう調整す
る。
面断面図である。この種の光レーダ装置は、例えば車両
に搭載され、自車両の前方の物体を検出する。図におい
て、１はレーザ光を発生する発光手段であるレーザダイ
オード、２はレーザダイオード１を駆動する発光回路及
びその他の電子回路、たとえば距離演算手段、方向検出
手段、ステップモータ駆動手段等が搭載されたメイン基
板、３はレーザダイオード１の内部に収納された発光
源、４は発生したレーザ光の拡散角を調整する凸レン
ズ、５は凸レンズ４からのレーザ光を所定の角度で反射
する反射部材である鏡、６は鏡５を支持する支持体であ
って、鏡５と支持体６は光レーダ装置から送光される光
の方向を調節する送光方向調整手段を構成している。こ
の送光方向調整手段は、鏡５の向きを変位させることに
より光レーダ装置より送光されるレーザ光と、対象物体
に反射し戻ってくる反射光とが平行光になるよう調整す
る。
【０００８】７は鏡５により反射されたレーザ光を受光
しかつ反射する送光反射手段である鏡であって、レーザ
光はガラス８を透過して光レーダ装置の外部に送光され
る。送光されたレーザ光は物体である前方の車両１００
により反射され、この反射光はガラス９を透過し、鏡７
よりも面積の大きい反射光反射手段である鏡１０に受光
されかつ反射される。なお、図１において、光レーダ装
置と前方車両１００との間に記載された実線からなる波
線は、図１が実際には大きく離間している光レーダ装置
と前方車両１００との距離を省略して記載したものであ
ることを示している。
しかつ反射する送光反射手段である鏡であって、レーザ
光はガラス８を透過して光レーダ装置の外部に送光され
る。送光されたレーザ光は物体である前方の車両１００
により反射され、この反射光はガラス９を透過し、鏡７
よりも面積の大きい反射光反射手段である鏡１０に受光
されかつ反射される。なお、図１において、光レーダ装
置と前方車両１００との間に記載された実線からなる波
線は、図１が実際には大きく離間している光レーダ装置
と前方車両１００との距離を省略して記載したものであ
ることを示している。
【０００９】１１は鏡７と鏡１０とを所定の相対位置、
即ち両者を水平方向に約９０゜離間して保持する保持手
段であるＬ字型の剛体で、板状の部材を９０゜屈曲させ
た形状を有しており、このＬ字形の一方の面は他方の面
に比して長くなっている。鏡７はこのＬ字形の面の内、
短い（狭い）方の面に固定されている。また、鏡１０は
このＬ字形の面の内、長い（広い）方の面に固定されて
おり、鏡７、鏡１０及び剛体１１の三者は一体化され、
この三者により一つの剛体を構成している。１２は剛体
１１の回動軸であって、剛体１１は回動軸１２を回動中
心として回動自在に保持されている。１３は剛体１１の
長い方の面に設けられた舌状の突起で、その先端にロー
ラー状の従動子１４を有している。この従動子１４は、
図示しない例えばスプリングから成る押圧手段により、
カム１５に設けられたカム溝１６の縁面に押圧されてい
る。１７はカム１５を回転駆動するステップモータ、１
８はステップモータ１７の駆動軸で、この駆動軸１８に
はカム１５が固設されている。
即ち両者を水平方向に約９０゜離間して保持する保持手
段であるＬ字型の剛体で、板状の部材を９０゜屈曲させ
た形状を有しており、このＬ字形の一方の面は他方の面
に比して長くなっている。鏡７はこのＬ字形の面の内、
短い（狭い）方の面に固定されている。また、鏡１０は
このＬ字形の面の内、長い（広い）方の面に固定されて
おり、鏡７、鏡１０及び剛体１１の三者は一体化され、
この三者により一つの剛体を構成している。１２は剛体
１１の回動軸であって、剛体１１は回動軸１２を回動中
心として回動自在に保持されている。１３は剛体１１の
長い方の面に設けられた舌状の突起で、その先端にロー
ラー状の従動子１４を有している。この従動子１４は、
図示しない例えばスプリングから成る押圧手段により、
カム１５に設けられたカム溝１６の縁面に押圧されてい
る。１７はカム１５を回転駆動するステップモータ、１
８はステップモータ１７の駆動軸で、この駆動軸１８に
はカム１５が固設されている。
【００１０】１９は鏡１０で反射した反射光を集光する
パラボラ鏡、２０はパラボラ鏡１９の焦点の位置近傍に
配設された受光手段としての受光素子であって、パラボ
ラ鏡１９により集光された反射光を受光して、その光の
強度に応じた電気信号を出力する。２１は受光素子２０
を搭載したサブ基板であって、光電変換された電気信号
を増幅する受信信号増幅回路を有している。なお、受光
素子２０は前出のレーザダイオード１とは水平方向に離
間して配設されている。また、受光素子２０は、反射光
が光レーダ装置の真正面から戻ってきて鏡１０に入射し
て図示左方向にほぼ９０゜反射されたときの反射経路上
に、鏡１０で反射された光を受光すべく設けられてい
る。２２はケースとしての殻であって、ガラス８、９と
協働して光レーダ装置の外壁を構成する。２３は送光さ
れるレーザ光と物体からの反射光とが干渉しないよう鏡
７と鏡１０とを仕切る如く配設された遮蔽手段としての
遮蔽体であって、送光する光が受光素子側に漏れないよ
うにしている。
パラボラ鏡、２０はパラボラ鏡１９の焦点の位置近傍に
配設された受光手段としての受光素子であって、パラボ
ラ鏡１９により集光された反射光を受光して、その光の
強度に応じた電気信号を出力する。２１は受光素子２０
を搭載したサブ基板であって、光電変換された電気信号
を増幅する受信信号増幅回路を有している。なお、受光
素子２０は前出のレーザダイオード１とは水平方向に離
間して配設されている。また、受光素子２０は、反射光
が光レーダ装置の真正面から戻ってきて鏡１０に入射し
て図示左方向にほぼ９０゜反射されたときの反射経路上
に、鏡１０で反射された光を受光すべく設けられてい
る。２２はケースとしての殻であって、ガラス８、９と
協働して光レーダ装置の外壁を構成する。２３は送光さ
れるレーザ光と物体からの反射光とが干渉しないよう鏡
７と鏡１０とを仕切る如く配設された遮蔽手段としての
遮蔽体であって、送光する光が受光素子側に漏れないよ
うにしている。
【００１１】図２はパラボラ鏡１９の詳細図である。反
射光反射手段１０により反射された反射光をパラボラ面
で反射し受光素子２０の素子面上に焦点を結ぶ。なお、
２４はパラボラ鏡１９の焦点、２５は光軸、２６はパラ
ボラ鏡の外縁である。
射光反射手段１０により反射された反射光をパラボラ面
で反射し受光素子２０の素子面上に焦点を結ぶ。なお、
２４はパラボラ鏡１９の焦点、２５は光軸、２６はパラ
ボラ鏡の外縁である。
【００１２】次に動作を説明する。レーザダイオード１
はメイン基板２に搭載された発光回路により駆動され、
発光源３からレーザ光を発生する。発生したレーザ光の
光束は凸レンズ４により所定の広がり角になるように成
形され投射される。この凸レンズ４は、レーザ光の光束
が水平方向に約０．１°、垂直方向に約４°の広がり角
を持つように成形する。成形されたレーザ光は、鏡５に
より図示左方向にほぼ９０°反射され、鏡７に入射し、
かつ反射される。鏡７により反射されたレーザ光は、ガ
ラス８を透過して光レーダ装置の前方に送光される。こ
のとき遮蔽体２３は、光レーダ装置の内面反射により受
光素子２０側に漏れるレーザ光を遮蔽して、受光素子２
０が誤検出することを防止する。以上のように送光され
たレーザ光は、光レーダ装置前方の物体である前方車両
１００に照射されかつ反射される。なお、発光源３で発
生したレーザ光が進む凸レンズ４、鏡５、鏡７、ガラス
８、前方車両１００の経路は、レーザ光の送光経路を構
成している。
はメイン基板２に搭載された発光回路により駆動され、
発光源３からレーザ光を発生する。発生したレーザ光の
光束は凸レンズ４により所定の広がり角になるように成
形され投射される。この凸レンズ４は、レーザ光の光束
が水平方向に約０．１°、垂直方向に約４°の広がり角
を持つように成形する。成形されたレーザ光は、鏡５に
より図示左方向にほぼ９０°反射され、鏡７に入射し、
かつ反射される。鏡７により反射されたレーザ光は、ガ
ラス８を透過して光レーダ装置の前方に送光される。こ
のとき遮蔽体２３は、光レーダ装置の内面反射により受
光素子２０側に漏れるレーザ光を遮蔽して、受光素子２
０が誤検出することを防止する。以上のように送光され
たレーザ光は、光レーダ装置前方の物体である前方車両
１００に照射されかつ反射される。なお、発光源３で発
生したレーザ光が進む凸レンズ４、鏡５、鏡７、ガラス
８、前方車両１００の経路は、レーザ光の送光経路を構
成している。
【００１３】前方車両１００により反射されたレーザ光
は、様々な方向に反射されると共に、その一部が光レー
ダ装置に戻ってくる。光レーダ装置に戻ってきた反射光
は、ガラス９を透過して鏡１０に入射しかつ反射され
る。この反射光は、パラボラ鏡１９に入射し、このパラ
ボラ鏡１９により集光され、その焦点距離の位置近傍に
配設された受光素子２０の受光面で結像される。受光素
子２０は、その光の強度に応じた電気信号を出力する光
電変換を行う。サブ基板２１に搭載された受信信号増幅
回路は、光電変換された電気信号を増幅し、この受信信
号をメイン基板２に伝達する。なお、前方車両１００で
反射された反射光が進むガラス９、鏡１０、パラボラ鏡
１９、受光素子の２０の経路は、受光経路を構成してい
る。
は、様々な方向に反射されると共に、その一部が光レー
ダ装置に戻ってくる。光レーダ装置に戻ってきた反射光
は、ガラス９を透過して鏡１０に入射しかつ反射され
る。この反射光は、パラボラ鏡１９に入射し、このパラ
ボラ鏡１９により集光され、その焦点距離の位置近傍に
配設された受光素子２０の受光面で結像される。受光素
子２０は、その光の強度に応じた電気信号を出力する光
電変換を行う。サブ基板２１に搭載された受信信号増幅
回路は、光電変換された電気信号を増幅し、この受信信
号をメイン基板２に伝達する。なお、前方車両１００で
反射された反射光が進むガラス９、鏡１０、パラボラ鏡
１９、受光素子の２０の経路は、受光経路を構成してい
る。
【００１４】メイン基板２に搭載された図示しない距離
演算手段は、発光回路がレーザダイオード１を駆動して
から受光素子２０が信号を発生するまでの時間を計測
し、その時間をレーザ光が前方車両１００を往復するの
に要した時間、即ち伝搬遅延時間であるとみなして、こ
の伝搬遅延時間に基づいて前方車両１００までの距離を
演算する。また、メイン基板２に搭載された図示しない
方向検出手段は、ステップモータ１７の回転角度位置
と、カム溝１６のプロフィール（形状）とに基づきレー
ザ光の送光方向を検出する。
演算手段は、発光回路がレーザダイオード１を駆動して
から受光素子２０が信号を発生するまでの時間を計測
し、その時間をレーザ光が前方車両１００を往復するの
に要した時間、即ち伝搬遅延時間であるとみなして、こ
の伝搬遅延時間に基づいて前方車両１００までの距離を
演算する。また、メイン基板２に搭載された図示しない
方向検出手段は、ステップモータ１７の回転角度位置
と、カム溝１６のプロフィール（形状）とに基づきレー
ザ光の送光方向を検出する。
【００１５】次に、レーザ光の水平方向への走査につい
て説明する。メイン基板２に搭載された図示しないステ
ップモータ駆動手段は、上述の物体検出処理の終了毎、
あるいは予め定められた所定時間毎に駆動信号をステッ
プモータ１７に供給する。この駆動信号を与えた回数の
累計値は、図示しない計数手段であるカウンタにより計
数する。この計数値は方向検出手段に与えられ、方向検
出手段はこの計数値に基づきステップモータ１７の回転
角度位置を演算する。ステップモータ１７は駆動信号が
与えられる度に駆動軸１８を所定角度だけ回転し、この
駆動軸１８に固設されたカム１５もこれに同期して所定
角度だけ回転する。カム１５が回転することによりカム
溝１６も回転する。従動子１４はカム溝１６に摺接して
おり、カム溝１６が回転することにより、従動子１４と
駆動軸１８との距離が変位する。この変位は突起１３を
介して鏡７、１０及び剛体１１から成る剛体に伝えら
れ、この三者から成る剛体は回動軸１２を中心として一
体的に回動される。なお、図示しないステップモータ駆
動手段、ステップモータ１７、カム１５、カム溝１６、
従動子１４、突起１３は協働して走査手段を構成する。
て説明する。メイン基板２に搭載された図示しないステ
ップモータ駆動手段は、上述の物体検出処理の終了毎、
あるいは予め定められた所定時間毎に駆動信号をステッ
プモータ１７に供給する。この駆動信号を与えた回数の
累計値は、図示しない計数手段であるカウンタにより計
数する。この計数値は方向検出手段に与えられ、方向検
出手段はこの計数値に基づきステップモータ１７の回転
角度位置を演算する。ステップモータ１７は駆動信号が
与えられる度に駆動軸１８を所定角度だけ回転し、この
駆動軸１８に固設されたカム１５もこれに同期して所定
角度だけ回転する。カム１５が回転することによりカム
溝１６も回転する。従動子１４はカム溝１６に摺接して
おり、カム溝１６が回転することにより、従動子１４と
駆動軸１８との距離が変位する。この変位は突起１３を
介して鏡７、１０及び剛体１１から成る剛体に伝えら
れ、この三者から成る剛体は回動軸１２を中心として一
体的に回動される。なお、図示しないステップモータ駆
動手段、ステップモータ１７、カム１５、カム溝１６、
従動子１４、突起１３は協働して走査手段を構成する。
【００１６】このように構成された光レーダ装置におい
ては、光レーダ装置から送光されるレーザ光と物体から
の反射光とが平行光になるように鏡５で調整されている
とともに、鏡７と１０とが水平方向にほぼ９０゜離間さ
れた状態で一体的に回動されるので、剛体１１を回動し
ていずれの方向にレーザ光を送光したとしても、物体か
らの反射光を確実に受光素子２０に入射させることがで
きる。また、理論的には、鏡７に入射する光の入射角が
０゜よりも大きくかつ９０゜よりも小さければ物体を検
出することが可能であるので、非常に広範囲の走査範囲
を有する。
ては、光レーダ装置から送光されるレーザ光と物体から
の反射光とが平行光になるように鏡５で調整されている
とともに、鏡７と１０とが水平方向にほぼ９０゜離間さ
れた状態で一体的に回動されるので、剛体１１を回動し
ていずれの方向にレーザ光を送光したとしても、物体か
らの反射光を確実に受光素子２０に入射させることがで
きる。また、理論的には、鏡７に入射する光の入射角が
０゜よりも大きくかつ９０゜よりも小さければ物体を検
出することが可能であるので、非常に広範囲の走査範囲
を有する。
【００１７】つぎに光レーダ装置の受光手段のパラボラ
鏡１９について図２を用いて説明する。パラボラ鏡の設
計データは焦点距離２０ｍｍ、開ロ寸法４０×４０ｍｍ
2 、等価開口径φ４５ｍｍ、等価Ｆ値０．４４、パラボ
ラ定数は１／８０、反射面はアルミ真空蒸着で酸化マグ
ネシウムの酸化防止膜付きである。反射率は平均９０％
（試料数６個）、膜の耐久性は温度サイクル試験−４０
〜１２５℃を１サイクル２時間で２００サイクル放置
後、反射率及び剥離の変化はないことを確認している。
鏡１９について図２を用いて説明する。パラボラ鏡の設
計データは焦点距離２０ｍｍ、開ロ寸法４０×４０ｍｍ
2 、等価開口径φ４５ｍｍ、等価Ｆ値０．４４、パラボ
ラ定数は１／８０、反射面はアルミ真空蒸着で酸化マグ
ネシウムの酸化防止膜付きである。反射率は平均９０％
（試料数６個）、膜の耐久性は温度サイクル試験−４０
〜１２５℃を１サイクル２時間で２００サイクル放置
後、反射率及び剥離の変化はないことを確認している。
【００１８】パラボラ鏡１９は反射光反射手段である鏡
１０により常に光軸２５に対してほぼ平行光として入射
する反射光を、焦点２４近傍に配置する受光素子２０の
素子面上に結像する。
１０により常に光軸２５に対してほぼ平行光として入射
する反射光を、焦点２４近傍に配置する受光素子２０の
素子面上に結像する。
【００１９】従って、この発明に係る光レーダ装置で
は、受光の光軸方向寸法が従来の１／２となり（パラポ
ラ鏡２０ｍｍに対して、フレネルレンズ４０ｍｍ）、装
置の小型化が可能となった。具体的なデータは焦点距離
２０ｍｍ、開ロ面積１６００ｍｍ2 、等価開口径φ４
５、Ｆ値０．４４である。つまり焦点２４で光軸２５に
垂直な平面とパラボラ鏡１９の曲面が交差する部分をパ
ラボラ鏡１９の外縁２６とすることになるが、このこと
は光学系の受光量に対する光学系占有体積の割合を最小
にでき、小型化の最適設計となる。
は、受光の光軸方向寸法が従来の１／２となり（パラポ
ラ鏡２０ｍｍに対して、フレネルレンズ４０ｍｍ）、装
置の小型化が可能となった。具体的なデータは焦点距離
２０ｍｍ、開ロ面積１６００ｍｍ2 、等価開口径φ４
５、Ｆ値０．４４である。つまり焦点２４で光軸２５に
垂直な平面とパラボラ鏡１９の曲面が交差する部分をパ
ラボラ鏡１９の外縁２６とすることになるが、このこと
は光学系の受光量に対する光学系占有体積の割合を最小
にでき、小型化の最適設計となる。
【００２０】さらにこの光レーダ装置は、受光手段にパ
ラボラ鏡あるいは凹面鏡を用いることによりレーダ性能
を維持しつつ同時に装置の小型化を実現できる。つまり
レンズによる集光光学系では光軸方向寸法が大きくなり
（レンズが厚くなり）小型化に不利である。またフレネ
ルレンズの場合は集光効率がＦ値０．６７で７０％程度
（レンズ外縁ほど集光効率が低下する）しかないので、
光量を得るためには開ロ面積を大きくするか、焦点距離
を長くするかの方策が必要で、いずれにしても小型化に
は不利となる。一方この発明に係る光レーダ装置は、受
光手段にパラボラ鏡あるいは凹面鏡を用いることにより
集光効率が９０％程度となるため、受光量が同じであれ
ば開口面積を７７％に、また光軸方向寸法（焦点距離）
を６６％（Ｆ値比較でレンズの０．６７に対し凹面鏡の
今回実施試作例は０．４４である）に小型化できる。
ラボラ鏡あるいは凹面鏡を用いることによりレーダ性能
を維持しつつ同時に装置の小型化を実現できる。つまり
レンズによる集光光学系では光軸方向寸法が大きくなり
（レンズが厚くなり）小型化に不利である。またフレネ
ルレンズの場合は集光効率がＦ値０．６７で７０％程度
（レンズ外縁ほど集光効率が低下する）しかないので、
光量を得るためには開ロ面積を大きくするか、焦点距離
を長くするかの方策が必要で、いずれにしても小型化に
は不利となる。一方この発明に係る光レーダ装置は、受
光手段にパラボラ鏡あるいは凹面鏡を用いることにより
集光効率が９０％程度となるため、受光量が同じであれ
ば開口面積を７７％に、また光軸方向寸法（焦点距離）
を６６％（Ｆ値比較でレンズの０．６７に対し凹面鏡の
今回実施試作例は０．４４である）に小型化できる。
【００２１】また、パラボラ鏡を用いるために焦点での
収差が発生しない特性と上記回動自在の反射光反射手段
との相乗効果の結果、水平方向の走査範囲全域において
レーダ性能を均質に引き出せる作用がある。
収差が発生しない特性と上記回動自在の反射光反射手段
との相乗効果の結果、水平方向の走査範囲全域において
レーダ性能を均質に引き出せる作用がある。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、この発明の光レーダ装置
によれば、パラボラ鏡または凹面鏡を受光手段に用いる
ことと、回動する反射光反射手段との相乗効果により、
焦点での収差の発生は理論的に発生せず、このことは水
平方向の走査範囲全域にわたりレーダ性能を均質に引き
出せる有利性を備える。
によれば、パラボラ鏡または凹面鏡を受光手段に用いる
ことと、回動する反射光反射手段との相乗効果により、
焦点での収差の発生は理論的に発生せず、このことは水
平方向の走査範囲全域にわたりレーダ性能を均質に引き
出せる有利性を備える。
【００２３】また、この発明の光レーダ装置によれば、
パラボラ鏡または凹面鏡は、反射光反射手段により反射
された反射光に対して垂直で、パラボラ鏡または凹面鏡
の焦点位置を通る平面がパラボラ鏡または凹面鏡の曲面
と交差する部分にパラボラ鏡または凹面鏡の外縁が位置
するようにしていることにより小型化が可能となる。
パラボラ鏡または凹面鏡は、反射光反射手段により反射
された反射光に対して垂直で、パラボラ鏡または凹面鏡
の焦点位置を通る平面がパラボラ鏡または凹面鏡の曲面
と交差する部分にパラボラ鏡または凹面鏡の外縁が位置
するようにしていることにより小型化が可能となる。
【００２４】さらにこの発明の光レーダ装置によれば、
パラボラ鏡または凹面鏡を用いることにより集光効率が
２０％以上向上するため、同一開口面積であれば受光信
号のＳ／Ｎ比が２０％向上する。あるいは同一レーダ性
能であれば開口面積を２０％狭くでき、小型化が可能で
ある。
パラボラ鏡または凹面鏡を用いることにより集光効率が
２０％以上向上するため、同一開口面積であれば受光信
号のＳ／Ｎ比が２０％向上する。あるいは同一レーダ性
能であれば開口面積を２０％狭くでき、小型化が可能で
ある。
【図１】 この発明の実施の形態１に係る光レーダ装置
の構成を示す平面断面図である。
の構成を示す平面断面図である。
【図２】 この発明のパラボラ鏡の詳細を示す断面図で
ある。
ある。
１ レーザダイオード、２ メイン基板、３ 発光源、
４ 凸レンズ、５ 鏡、６ 支侍体、７ 鏡、８ ガラ
ス、９ ガラス、１０ 鏡、１１ 剛体、１２ 回動
軸、１３ 突起、１４ 従動子、１５ カム、１６ カ
ム溝、１７ ステップモータ、１８ 駆動軸、１９ パ
ラボラ鏡、２０ 受光素子、２１ サブ基板、２２
殻、２３ 遮蔽体、２４ 焦点、２５ 光軸、２６ パ
ラボラ鏡外縁、１００ 先行車両。
４ 凸レンズ、５ 鏡、６ 支侍体、７ 鏡、８ ガラ
ス、９ ガラス、１０ 鏡、１１ 剛体、１２ 回動
軸、１３ 突起、１４ 従動子、１５ カム、１６ カ
ム溝、１７ ステップモータ、１８ 駆動軸、１９ パ
ラボラ鏡、２０ 受光素子、２１ サブ基板、２２
殻、２３ 遮蔽体、２４ 焦点、２５ 光軸、２６ パ
ラボラ鏡外縁、１００ 先行車両。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95 G01B 11/00
Claims (2)
- 【請求項１】 光発生手段からの光を物体に向けて走査
しながら送光する送光手段と、物体からの反射光を反射
する反射光反射手段と、この反射光反射手段により反射
された反射光を受光するパラボラ鏡または凹面鏡と、こ
のパラボラ鏡または凹面鏡の焦点位置に設けられた受光
素子と、上記光発生手段が光を発光してから上記受光素
子が反射光を受光するまでの伝搬遅延時間に基づき上記
物体までの距離を演算する距離演算手段と、上記送光手
段からの走査光の走査角より上記物体の方向を検出する
方向検出手段とを備え、上記パラボラ鏡または凹面鏡
は、上記反射光反射手段により反射された反射光に対し
て垂直で、上記パラボラ鏡または凹面鏡の焦点位置を通
る平面が上記パラボラ鏡または凹面鏡の曲面と交差する
部分に上記パラボラ鏡または凹面鏡の外縁が位置するよ
うにしたことを特徴とする光レーダ装置。 - 【請求項２】 送光手段は、光発生手段からの光を反射
する送光反射手段を含み、この送光反射手段と反射光反
射手段とが所定の相対位置に保持された状態で回動さ
れ、送光を所定の方向に走査するようなされていること
を特徴とする請求項１記載の光レーダ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22022996A JP3271694B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 光レーダ装置 |
| US08/797,945 US5898482A (en) | 1996-08-21 | 1997-02-12 | Optical radar apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22022996A JP3271694B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 光レーダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062548A JPH1062548A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3271694B2 true JP3271694B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=16747919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22022996A Expired - Lifetime JP3271694B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 光レーダ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5898482A (ja) |
| JP (1) | JP3271694B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6817569B1 (en) | 1999-07-21 | 2004-11-16 | General Dynamics Ordnance And Tactical Systems, Inc. | Guidance seeker system with optically triggered diverter elements |
| DE10002090A1 (de) * | 2000-01-19 | 2001-07-26 | Sick Ag | Optische Abtastvorrichtung |
| JP2003090759A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-03-28 | Denso Corp | 光検出装置及び距離測定装置 |
| DE10161233A1 (de) * | 2001-12-13 | 2003-06-26 | Conti Temic Microelectronic | Sensoranordnung zur Abstands-oder Geschwindigkeitsmessung |
| DE102004050426B4 (de) * | 2004-10-15 | 2010-05-20 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren und System zur Winkelsynchronisation |
| WO2008018955A2 (en) * | 2006-06-27 | 2008-02-14 | Arete' Associates | Camera-style lidar setup |
| EP2291677B1 (en) * | 2008-04-18 | 2014-01-01 | BAE Systems PLC | Improvements in lidars |
| US20100228517A1 (en) * | 2009-03-09 | 2010-09-09 | Lasercraft, Inc. | Lidar devices with reflective optics |
| DE102011107585A1 (de) * | 2011-07-16 | 2013-01-17 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Optische Messvorrichtung für ein Fahrzeug, Fahrerassistenzeinrichtung mit einer derartigen Messvorrichtung sowie Fahrzeug mit einer entsprechenden Messvorrichtung |
| JP5689089B2 (ja) * | 2012-03-27 | 2015-03-25 | 三菱電機株式会社 | 倒れ検知装置及び乗客コンベア |
| US9810776B2 (en) * | 2013-12-29 | 2017-11-07 | Irvine Senors Corp. | LIDAR scanner apparatus |
| JP6732442B2 (ja) * | 2015-12-15 | 2020-07-29 | 株式会社トプコン | 光波距離測定装置 |
| KR101983688B1 (ko) * | 2017-01-02 | 2019-06-05 | 전자부품연구원 | 곡면 거울을 갖는 회전형 스캐닝 라이다 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1030290A (en) * | 1963-12-12 | 1966-05-18 | Aga Ab | Distance measuring device |
| US3698812A (en) * | 1969-08-11 | 1972-10-17 | Hughes Aircraft Co | Multi-function telescope |
| US4326799A (en) * | 1975-08-06 | 1982-04-27 | Raytheon Company | Active-passive scanning system |
| JPS5596475A (en) * | 1979-01-19 | 1980-07-22 | Nissan Motor Co Ltd | Obstacle detector for vehicle |
| JP2789741B2 (ja) * | 1989-12-04 | 1998-08-20 | 株式会社デンソー | レーザレーダ走査装置 |
| DE4222642A1 (de) * | 1992-07-10 | 1994-01-13 | Bodenseewerk Geraetetech | Bilderfassende Sensoreinheit |
| JPH06137867A (ja) * | 1992-10-29 | 1994-05-20 | Omron Corp | 距離計測装置におけるスキャン位置検出装置およびスキャン位置制御装置 |
| US5510889A (en) * | 1993-09-30 | 1996-04-23 | Herr; William J. | Highway profile measuring system |
| JPH0815413A (ja) * | 1994-06-24 | 1996-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | 距離測定装置 |
| JP3264109B2 (ja) * | 1994-10-21 | 2002-03-11 | 三菱電機株式会社 | 障害物検知装置 |
| JP3208636B2 (ja) * | 1995-01-13 | 2001-09-17 | 三菱電機株式会社 | 光レーダ装置 |
| JPH0933656A (ja) * | 1995-07-14 | 1997-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用光レーダ装置 |
-
1996
- 1996-08-21 JP JP22022996A patent/JP3271694B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-02-12 US US08/797,945 patent/US5898482A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5898482A (en) | 1999-04-27 |
| JPH1062548A (ja) | 1998-03-06 |
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