JP6286895B2

JP6286895B2 - 光走査装置

Info

Publication number: JP6286895B2
Application number: JP2013132884A
Authority: JP
Inventors: 磯野　雅史; 雅史磯野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: JP2015007578A

Description

本発明は、光ビームを広範囲に走査する技術に関する。

特許文献１には、レーザレーダ装置において、レーザダイオードから送出されたレーザ光が、コリメートレンズを通過することによってほぼ平行光にされた後、ミラーによりポリゴンミラーの反射面に入射され、この時、反射面からの反射光が、ポリゴンミラーの回転によって左右方向に走査される点が記載されている。

特開平１１−８４００６号公報（第５頁、図２）

しかし、上記技術では、ポリゴンミラーの１面当たりの角度が走査角度の限界であった。例えば６面だと３６０度／６面＝６０度が走査角度の限界値であった。
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、光ビームをより広範囲に走査する技術を提供することにある。

本開示の一態様の光走査装置（１）によれば、回転反射面（１０）が、複数の光ビーム反射面（１１）を回転させて複数の光ビーム発生部（２０）それぞれから出射される光ビームの反射方向を回転に応じて変化させ、光ビームを走査光として予め設定された複数の走査範囲へ振り分けながら出射するので、特許文献１に記載のレーザレーダ装置のような従来型の光走査装置に比べて光ビームをより広範囲に走査することができる。

本実施形態の光走査装置を示す概略説明図である。本実施形態の光走査装置を示す概略説明図である。本実施形態の光走査装置の回転反射体を示す概略説明図である。本実施形態の光走査装置が実行する制御内容を示す説明図である。本実施形態の光走査装置が実行する制御内容を示す説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図１に示す光走査装置１は、搭載される車両の前方の物体（車線や歩行者、先行車など）を検出するために光走査を行う装置である。

［１．光走査装置１の構成の説明］
この光走査装置１は、図２（ａ）に示すように、回転反射体１０、光ビーム発生部２０などから構成される。以下順に説明する。

回転反射体１０は、円柱状のガラス製のブロック体であり、側面に３つの光ビーム反射面１１が形成されている（図３（ａ）参照）。また、この回転反射体１０においては、円柱の中心軸が回転軸となっており、図示しない駆動源によって回転軸を中心として回転可能になっている。

光ビーム発生部２０は、光源である半導体レーザ、コリメートレンズ等からなる。そして、光ビーム発生部２０は複数（本実施形態では二つ）存在し、それぞれが回転反射体１０の上方に配置され、回転反射体１０の光ビーム反射面１１に向けて光ビームを出射するようになっている。なお、二つの光ビーム発生部２０の角度配置は、光ビーム反射面１１一面分の角度未満に設定されている（図２（ａ）参照）。また、垂直方向から見ると、二つの光ビーム発生部２０が回転反射体１０の直径内部に配置されている（図２（ｂ）参照）。

このように構成された光走査装置１においては、回転反射体１０が、二つの光ビーム発生部２０それぞれから出射される光ビームの反射方向を光ビーム反射面１１の回転に応じて変化させ、各光ビームを走査光として予め設定された複数（本実施形態では二つ）の走査範囲へ振り分けながら出射するようになっている。なお、走査範囲とは、走査光を走査させる範囲であり、光走査装置１の前方（例えば、光走査装置１が搭載される車両の前方、図１参照）に、水平方向（回転反射体１０の周方向に沿う方向）に並べて設定されている（図２（ｂ）参照）。また、この光走査装置１による光走査については、水平方向については回転反射体１０の回転により行い、垂直方向のレベル変更については、回転反射体１０の面角度を変えることにより行う（図１参照）。

このとき、以下のパターン（１）〜（３）のように、二つの光ビーム発生部２０が光ビームを出射するよう制御する（図４および図５参照）。
（Ａ）パターン（１）
このパターン（１）では、二つの光ビーム発生部２０が順に光ビームを出射するよう制御する。まず、回転反射体１０が位置Ａにあるときに、一番目の光ビーム発生部２０から光ビームを出射させ、出射させた光ビームを光ビーム反射面１１に照射させる。続いて、回転反射体１０が位置Ｂにあるときに、二番目の光ビーム発生部２０から光ビームを出射させ、出射させた光ビームを光ビーム反射面１１に照射させる。以下、上記処理を繰り返し実行する。なお、このパターン（１）は、回転反射体１０の光ビーム反射面１１の個数が奇数の場合にも偶数の場合にも適用可能である。

（Ｂ）パターン（２）
このパターン（２）では、図３（ａ）に例示するような回転反射体１０の光ビーム反射面１１の個数が奇数（ここでは３つ）の場合に、二つの光ビーム発生部２０が、光ビーム反射面１１一面分ずつ順に光ビームを出射するよう制御する。まず、回転反射体１０が位置Ｃにあるときに、一番目の光ビーム発生部２０から光ビームを出射させ、出射させた光ビームを光ビーム反射面１１に照射させる。この処理を、光ビーム反射面１１一面分繰り返し実行する。続いて、回転反射体１０が位置Ｄにあるときに、二番目の光ビーム発生部２０から光ビームを出射させ、出射させた光ビームを光ビーム反射面１１に照射させる。この処理を、光ビーム反射面１１一面分繰り返し実行する。なお、このパターン（２）は、上述のように、回転反射体１０の光ビーム反射面１１の個数が奇数の場合に適用可能である。

（Ｃ）パターン（３）
このパターン（３）では、図３（ｂ）に例示するような回転反射体１０の光ビーム反射面１１の個数が偶数（ここでは４つ）の場合に、二つの光ビーム発生部２０が、光ビーム反射面１１一面分の光ビーム出射の停止を挟みながら、光ビーム反射面１１一面分ずつ順に光ビームを出射するよう制御する。まず、回転反射体１０が位置Ｅにあるときに、一番目の光ビーム発生部２０から光ビームを出射させ、出射させた光ビームを光ビーム反射面１１に照射させる。この処理を、光ビーム反射面１１一面分繰り返し実行し、一番目の光ビーム発生部２０からの光ビームの出射を光ビーム反射面１１一面分停止する。続いて、回転反射体１０が位置Ｆにあるときに、二番目の光ビーム発生部２０から光ビームを出射させ、出射させた光ビームを光ビーム反射面１１に照射させる。この処理を、光ビーム反射面１１一面分繰り返し実行する。なお、このパターン（３）は、上述のように、回転反射体１０の光ビーム反射面１１の個数が偶数の場合に適用可能である。

［２．実施形態の効果］
（１）このように本実施形態の光走査装置１によれば、回転反射体１０が、複数の光ビーム反射面１１を回転させて二つの光ビーム発生部２０それぞれから出射される光ビームの反射方向を回転に応じて変化させ、各光ビームを走査光として予め設定された複数の走査範囲へ振り分けながら出射するので、光ビームを広範囲に走査することができる。

（２）また、本実施形態の光走査装置１によれば、パターン（１）のように、二つの光ビーム発生部２０が順に光ビームを出射するよう制御するので、光ビーム反射面１１を有効に活用することができる。

（３）また、本実施形態の光走査装置１によれば、パターン（２）のように、二つの光ビーム発生部２０が、光ビーム反射面１１一面分ずつ順に光ビームを出射するよう制御するので、光ビーム反射面１１の個数が奇数の場合に、すべての光ビーム反射面１１を有効に活用することができる。

（４）また、本実施形態の光走査装置１によれば、パターン（３）のように、二つの光ビーム発生部２０が、光ビーム反射面１１一面分の光ビーム出射の停止を挟みながら、光ビーム反射面１１一面分ずつ順に光ビームを出射するよう制御するので、光ビーム反射面１１の個数が偶数の場合に、すべての光ビーム反射面１１を有効に活用することができる。

（５）また、本実施形態の光走査装置１によれば、二つの光ビーム発生部２０の角度配置が、光ビーム反射面１１一面分の角度未満に設定されているので、二つの光ビーム発生部２０双方が重複して使用する角度を有することにより制御タイミングの影響を受けないようにすることができる。また、上述のように二つの光ビーム発生部２０の角度配置が光ビーム反射面１１一面分の角度未満に設定されていることから、二つの光ビーム発生部２０双方が重複して使用する角度を有し、二つの光ビームが重なりを持つ範囲があり、その重なり範囲では同じ場所を照射することとなるので、このことを利用して、光ビームの校正を行うことが可能である。

（６）また、本実施形態の光走査装置１によれば、二つの光ビーム発生部２０が回転反射体１０の上方に配置され、回転反射体１０の光ビーム反射面１１に向けて光ビームを出射するようになっているので、二つの光ビーム発生部２０については、角度が違うだけで回転反射体１０に対して同じ方向に配置でき、両者の制御基板を共通にすることが可能となる。また、垂直方向から見ると、二つの光ビーム発生部２０が回転反射体１０の直径内部に配置されるので、装置の小型化が可能となる。

［３．他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。

（１）上記実施形態では、二つの光ビーム発生部２０が回転反射体１０の上方に配置され、回転反射体１０の光ビーム反射面１１に向けて光ビームを出射するようになっているが、これには限られず、二つの光ビーム発生部２０が回転反射体１０の下方に配置され、回転反射体１０の光ビーム反射面１１に向けて光ビームを出射するよう構成してもよい。

１…光走査装置、１０…回転反射体、１１…光ビーム反射面、２０…光ビーム発生部。

Claims

車両に搭載され、物体を検出するための光走査を行う光走査装置であって、
光ビームを出射する複数の光ビーム発生部（２０）と、
複数の光ビーム反射面（１１）を回転させて前記複数の光ビーム発生部（２０）それぞれから出射される光ビームの反射方向を回転に応じて変化させ、各光ビームを走査光として予め設定された複数の走査範囲へ振り分けながら出射する回転反射体（１０）と、
を備え、
前記回転反射体（１０）は、前記複数の光ビーム反射面（１１）として、前記回転反射体（１０）の回転軸に対する角度が異なる少なくとも２種類の前記光ビーム反射面（１１）を有しており、そのうちの１つの種類の前記光ビーム反射面（１１）は、先行車の存在する位置を走査範囲として含み、他の１つの種類の前記光ビーム反射面（１１）は、車線の存在する位置を走査範囲として含んでおり、
前記複数の光ビーム発生部（２０）は、前記光ビーム反射面（１１）における複数の前記光ビームが入射する位置が、前記複数の光ビーム反射面（１１）のうちの１つの前記光ビーム反射面（１１）に同時に存在し得るように配置されており、
前記複数の光ビーム発生部（２０）及び前記回転反射体（１０）は、当該光走査装置が車両に搭載された際に走査方向が車両幅方向となるように配置されており、
前記複数の走査範囲は、前記回転反射体（１０）の周方向に並べて設定されており、また、前記複数の走査範囲それぞれが２次元的に拡がりを有していることを特徴とする光走査装置（１）。
請求項１に記載の光走査装置（１）において、
前記複数の光ビーム発生部（２０）は、いずれも、前記回転反射体（１０）の上方又は下方の同じ側に配置され、前記回転反射体（１０）の前記光ビーム反射面（１１）に向けて光ビームを出射するようになっていること
を特徴とする光走査装置（１）。
請求項１又は請求項２に記載の光走査装置（１）において、
前記複数の光ビーム発生部（２０）は、順に光ビームを出射するよう制御されること
を特徴とする光走査装置（１）。
請求項１又は請求項２に記載の光走査装置（１）において、
前記複数の光ビーム発生部（２０）は、前記光ビーム反射面（１１）一面分ずつ順に光ビームを出射するよう制御されること
を特徴とする光走査装置（１）。
請求項１又は請求項２に記載の光走査装置（１）において、
前記複数の光ビーム発生部（２０）は、前記光ビーム反射面（１１）一面分の光ビーム出射の停止を挟みながら、前記光ビーム反射面（１１）一面分ずつ順に光ビームを出射するよう制御されること
を特徴とする光走査装置（１）。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置（１）において、
前記回転軸の長さ方向を法線方向とする平面に前記回転反射体（１０）及び前記複数の光ビーム発生部（２０）を投影したときに、前記複数の光ビーム発生部（２０）は、前記回転反射体（１０）の内部に位置していること
を特徴とする光走査装置（１）。