JP6447400B2 - Laser radar apparatus and control method thereof - Google Patents
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本発明は、パルスレーザ光を走査し、走査したパルスレーザ光を用いて物体を検知するレーザレーダ装置に関する技術である。 The present invention relates to a laser radar device that scans a pulse laser beam and detects an object using the scanned pulse laser beam.
走査装置を備えるレーザレーダ装置は、走査装置によって走査されたレーザ光を用いて物体を検知するので、測定範囲を広くできる特長を有する。このレーザレーダ装置は、現在、様々な分野で応用されており、例えば、地形調査のために航空機やヘリコプターに搭載されたり、運転支援のために自動車等の車両に搭載されたり、防犯のために軒下に取り付けらたりしている。 A laser radar apparatus including a scanning device has an advantage that a measurement range can be widened because an object is detected using laser light scanned by the scanning device. This laser radar device is currently applied in various fields. For example, it is mounted on an aircraft or helicopter for terrain survey, mounted on a vehicle such as an automobile for driving support, or for crime prevention. It is attached under the eaves.
上記レーザレーダ装置として、特許文献1は、回転する偏向部によって偏向されたパルスレーザ光を用いて、検知した物体の方位及び距離を測定する技術を開示している。
As the laser radar device,
レーザレーダ装置において、レーザ光の光量を大きくすれば、測定可能距離が長くなるので、物体の検知能力が向上する。レーザ光の光量を大きくできるレーザ装置として、マルチスタックレーザがある。マルチスタックレーザは、パルスレーザ光をそれぞれ出射する複数のレーザダイオードバーをスタックした構造を有する。マルチスタックレーザから出射されたレーザ光は、複数のレーザダイオードバーがスタックされている方向に所定のピッチで並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるので、レーザ光の光量を大きくできる。 In the laser radar device, if the amount of laser light is increased, the measurable distance becomes longer, so that the object detection capability is improved. As a laser device that can increase the amount of laser light, there is a multi-stack laser. The multi-stack laser has a structure in which a plurality of laser diode bars that respectively emit pulsed laser beams are stacked. Since the laser light emitted from the multi-stack laser is composed of a plurality of pulsed laser lights arranged at a predetermined pitch in the direction in which the plurality of laser diode bars are stacked, the amount of laser light can be increased.
しかし、マルチスタックレーザは、レーザ光の光量分布が一定とならず、ビームモードがマルチモードとなる。これは、マルチスタックレーザから出射されたレーザ光は、所定のピッチで一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されており、隣り合うパルスレーザ光間が、パルスレーザ光よりも光量が小さいからである。 However, in the multi-stack laser, the light amount distribution of the laser light is not constant, and the beam mode is a multi-mode. This is because the laser light emitted from the multi-stack laser is composed of a plurality of pulse laser lights arranged in one direction at a predetermined pitch, and the amount of light between the adjacent pulse laser lights is smaller than that of the pulse laser light. It is.
走査装置で走査されたレーザ光が照射された物体が、隣り合うパルスレーザ光間に収まるサイズを有するとき(例えば、電線)、隣り合うパルスレーザ光間に物体が位置する場合と位置しない場合とで物体から反射される反射光の光量が異なり、正確に検知できない可能性がある。また、物体が隣り合うパルスレーザ光間に収まっている場合、最悪、物体を検知できない可能性がある。 When the object irradiated with the laser beam scanned by the scanning device has a size that fits between adjacent pulsed laser beams (for example, an electric wire), and when the object is positioned between adjacent pulsed laser beams Therefore, there is a possibility that the amount of reflected light reflected from the object is different and cannot be detected accurately. Further, in the worst case, there is a possibility that the object cannot be detected when the object is located between the adjacent pulse laser beams.
上記対策として、レーザ光を出射する周期(言い換えれば、複数のパルスレーザ光を同時に出射する周期)を短くしたり、レーザ光を走査する速度を低くしたりする方法が考えられる。しかし、レーザ光を出射する周期を短くすれば、レーザ発振に必要なエネルギーを大きくできないので、レーザ光の光量が小さくなる。また、レーザ光を走査する速度を低くすれば、主走査方向の測定範囲が狭くなり、又は、測定時間が長くなる。 As the above countermeasures, a method of shortening a cycle of emitting laser light (in other words, a cycle of emitting a plurality of pulsed laser beams at the same time) or reducing a scanning speed of the laser beam can be considered. However, if the period of emitting the laser beam is shortened, the energy required for laser oscillation cannot be increased, and the amount of laser beam is reduced. Moreover, if the scanning speed of the laser beam is lowered, the measurement range in the main scanning direction becomes narrow or the measurement time becomes long.
本発明は、所定のピッチで一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を用いて物体を検知するときに、隣り合うパルスレーザ光間より小さいサイズの物体を検知する能力を向上させることができるレーザレーダ装置、及び、レーザレーダ装置の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention improves the ability to detect an object having a size smaller than that between adjacent pulse laser beams when detecting an object using a laser beam composed of a plurality of pulse laser beams arranged in one direction at a predetermined pitch. It is an object of the present invention to provide a laser radar device that can be operated and a method for controlling the laser radar device.
上記目的を達成する本発明に係るレーザレーダ装置は、所定のピッチで一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を出射するレーザ部と、前記レーザ光を周期的に出射させるように、前記レーザ部を制御する出射制御部と、前記レーザ部が周期的に出射した前記レーザ光を前記一方向に沿って走査する走査部と、前記走査部で走査された前記レーザ光が照射された照射領域で反射された反射光を受光する受光部と、を備え、前記出射制御部は、さらに、タイミングを切り替える前の前記レーザ光における隣り合うパルスレーザ光間と対応する箇所に、前記タイミングを切り替えた後の前記レーザ光におけるパルスレーザ光が位置するように、前記レーザ部が前記レーザ光を出射する前記タイミングを切り替える。 A laser radar device according to the present invention that achieves the above-described object is configured to emit a laser beam composed of a plurality of pulsed laser beams arranged in one direction at a predetermined pitch, and to periodically emit the laser beam. In addition, an emission control unit for controlling the laser unit, a scanning unit for scanning the laser beam periodically emitted by the laser unit along the one direction, and the laser beam scanned by the scanning unit are irradiated. A light receiving unit that receives the reflected light reflected by the irradiated region, and the emission control unit further includes a portion corresponding to the interval between the adjacent pulse laser beams in the laser beam before switching the timing. The timing at which the laser unit emits the laser beam is switched so that the pulse laser beam in the laser beam after the timing is switched is positioned.
出射制御部は、レーザ部にレーザ光を周期的に出射させる制御をしている期間中に、レーザ部がレーザ光を出射するタイミングを切り替える。切り替えは、レーザ光を出射するタイミングを切り替える前のレーザ光における隣り合うパルスレーザ光間と対応する箇所に、タイミングを切り替えた後のレーザ光におけるパルスレーザ光が位置するようにする。これにより、走査されたレーザ光が照射されている照射領域において、隣り合うパルスレーザ光間が位置する箇所が固定されないようにすることができる。従って、本発明に係るレーザレーダ装置によれば、所定のピッチで一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を用いて物体を検知するときに、隣り合うパルスレーザ光間より小さいサイズの物体を検知する能力を向上させることができる。 The emission control unit switches the timing at which the laser unit emits the laser light during a period in which the laser unit is controlled to periodically emit the laser light. The switching is performed so that the pulsed laser light in the laser light after switching the timing is positioned at a position corresponding to the interval between the adjacent pulsed laser lights in the laser light before switching the laser light emission timing. Thereby, in the irradiation region irradiated with the scanned laser beam, the position where the adjacent pulse laser beam is positioned can be prevented from being fixed. Therefore, according to the laser radar device of the present invention, when detecting an object using a laser beam composed of a plurality of pulse laser beams arranged in one direction at a predetermined pitch, it is smaller than between adjacent pulse laser beams. The ability to detect size objects can be improved.
上記構成において、前記走査部は、前記一方向である主走査方向に前記レーザ光を走査するミラー面を複数個有するミラー部と、前記ミラー部を回転させるモータと、を含み、前記ミラー部を回転させることにより、前記レーザ光を走査する前記ミラー面を順番に切り換えており、複数の前記ミラー面のそれぞれが走査した前記レーザ光による複数の前記照射領域が、副走査方向に並ぶように、複数の前記ミラー面は、互いに異なる傾きを有している。 In the above configuration, the scanning unit includes a mirror unit having a plurality of mirror surfaces that scan the laser beam in the main scanning direction, which is the one direction, and a motor that rotates the mirror unit, and the mirror unit includes: By rotating, the mirror surface that scans the laser light is sequentially switched, and a plurality of the irradiation regions by the laser light scanned by each of the plurality of mirror surfaces are aligned in the sub-scanning direction, The plurality of mirror surfaces have different inclinations.
この構成は、走査部の一例である。この構成によれば、副走査方向に並ぶ複数の照射領域から反射された反射光が、1つのフレームの像となる。 This configuration is an example of a scanning unit. According to this configuration, the reflected light reflected from the plurality of irradiation regions arranged in the sub-scanning direction becomes an image of one frame.
上記構成において、前記タイミングには、第1のタイミングと、前記第1のタイミングで出射された前記レーザ光に対して、前記所定のピッチの2分の1だけ前記一方向に前記レーザ光がずれる第2のタイミングとがあり、前記出射制御部は、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングに切り替え、又は、前記第2のタイミングから前記第1のタイミングに切り替える。 In the above configuration, the laser beam is shifted in the one direction by a half of the predetermined pitch with respect to the laser beam emitted at the first timing and the first timing. There is a second timing, and the emission control unit switches from the first timing to the second timing, or switches from the second timing to the first timing.
この構成は、レーザ光を出射するタイミングを切り替える前のレーザ光における隣り合うパルスレーザ光間と対応する箇所に、タイミングを切り替えた後のレーザ光におけるパルスレーザ光が位置するようにできる制御の一例である。 This configuration is an example of control that enables the pulsed laser light in the laser light after switching the timing to be located at a position corresponding to the interval between the adjacent pulsed laser beams in the laser light before switching the timing of emitting the laser light. It is.
上記構成において、前記出射制御部は、前記副走査方向に並ぶ複数の前記照射領域から反射された前記反射光を1つのフレームの像としたとき、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングへの切り替えと、前記第2のタイミングから前記第1のタイミングへの切り替えとを、前記フレームが切り替わる毎に交互に繰り返す。 In the above configuration, when the reflected light reflected from the plurality of irradiation areas arranged in the sub-scanning direction is used as an image of one frame, the emission control unit changes from the first timing to the second timing. And switching from the second timing to the first timing are repeated alternately each time the frame is switched.
この構成は、タイミングを切り替える制御の第1の態様である。第1の態様では、照射領域において、隣り合うパルスレーザ光間が位置する箇所を、フレームが切り替わる毎に変えることができる。これにより、隣り合うパルスレーザ光間より小さいサイズの物体が、あるフレームで隣り合うパルスレーザ光間に収まっていても、次のフレームで隣り合うパルスレーザ光間に収まらないようにできる。よって、第1の態様によれば、隣り合うパルスレーザ光間より小さいサイズの物体について、副走査方向の大小を問わず、連続する2つのフレームのいずれかにおいて検知することができる。 This configuration is a first mode of control for switching timing. In the first aspect, the location where the adjacent pulse laser beams are located in the irradiation region can be changed every time the frame is switched. Accordingly, even if an object having a size smaller than between adjacent pulse laser beams is included between adjacent pulse laser beams in a certain frame, it can be prevented from falling between adjacent pulse laser beams in the next frame. Therefore, according to the first aspect, an object having a size smaller than between adjacent pulse laser beams can be detected in any one of two consecutive frames regardless of the size in the sub-scanning direction.
上記構成において、前記出射制御部は、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングへの切り替えと、前記第2のタイミングから前記第1のタイミングへの切り替えとを、前記レーザ光を走査する前記ミラー面が切り替わる毎に交互に繰り返す。 In the above configuration, the emission control unit scans the laser light for switching from the first timing to the second timing and switching from the second timing to the first timing. Repeatedly every time the mirror surface is switched.
この構成は、タイミングを切り替える制御の第2の態様である。第2の態様では、レーザ光を走査するミラー面が切り替わるごとに、レーザ光を出射するタイミングを切り替えるので、1つのフレームにおいて、隣り合うパルスレーザ光間が副走査方向につながることを防止できる。従って、第2の態様によれば、隣り合うパルスレーザ光間より小さいサイズであり、かつ、副走査方向に沿って細長い物体(例えば、副走査方向に延びる電線)について、全てのフレームで検知することができる。 This configuration is a second mode of control for switching timing. In the second aspect, since the timing of emitting the laser light is switched every time the mirror surface that scans the laser light is switched, it is possible to prevent the adjacent pulse laser lights from being connected in the sub-scanning direction in one frame. Therefore, according to the second aspect, an object having a size smaller than that between adjacent pulse laser beams and elongated in the sub scanning direction (for example, an electric wire extending in the sub scanning direction) is detected in all frames. be able to.
上記構成において、前記出射制御部は、前記副走査方向に並ぶ複数の前記照射領域から反射された前記反射光を1つのフレームの像としたとき、前記フレームが切り替わる毎に、前記レーザ部に最初に前記レーザ光を出射させる前記タイミングとして、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングとを交互に選択する。 In the above configuration, when the reflected light reflected from the plurality of irradiation regions arranged in the sub-scanning direction is an image of one frame, the emission control unit first applies to the laser unit each time the frame is switched. The first timing and the second timing are alternately selected as the timing at which the laser beam is emitted.
この構成は、タイミングを切り替える制御の第3の態様である。第3の態様は、第2の態様と同様に、レーザ光を走査するミラー面が切り替わる毎に、レーザ光を出射するタイミングを切り替える。 This configuration is a third mode of control for switching timing. Similarly to the second aspect, the third aspect switches the timing of emitting the laser light every time the mirror surface that scans the laser light is switched.
第2の態様として、ミラー面の数を、例えば、4とし、全てのフレームにおいて、第1のミラー面は、第1のタイミングで出射されたレーザ光を走査し、第2のミラー面は、第2のタイミングで出射されたレーザ光を走査し、第3のミラー面は、第1のタイミングで出射されたレーザ光を走査し、第4のミラー面は、第2のタイミングで出射されたレーザ光を走査する例を考える。この例では、第1のミラー面で走査されたレーザ光が照射されている照射領域において、隣り合うパルスレーザ光間が位置する箇所が固定されることになる。第2〜第4のミラー面でも同様である。従って、この例では、隣り合うパルスレーザ光間より小さいサイズであり、かつ、副走査方向に沿って短い物体を検知できないおそれがある。 As a second aspect, the number of mirror surfaces is, for example, 4, and in all frames, the first mirror surface scans the laser beam emitted at the first timing, and the second mirror surface is The laser beam emitted at the second timing is scanned, the third mirror surface is scanned with the laser beam emitted at the first timing, and the fourth mirror surface is emitted at the second timing. Consider an example of scanning with laser light. In this example, in the irradiation region irradiated with the laser beam scanned by the first mirror surface, a position where the adjacent pulse laser beams are located is fixed. The same applies to the second to fourth mirror surfaces. Therefore, in this example, there is a possibility that a short object cannot be detected along the sub-scanning direction, with a size smaller than between adjacent pulse laser beams.
第3の態様では、フレームが切り替わる毎に、レーザ部に最初にレーザ光を出射させるタイミングとして、第1のタイミングと第2のタイミングとを交互に選択する。これは、連続する2つのフレームの一方において、第1のミラー面は、第1のタイミングで出射されたレーザ光を走査し、第2ミラー面は、第2のタイミングで出射されたレーザ光を走査し、第3のミラー面は、第1のタイミングで出射されたレーザ光を走査し、第4のミラー面は、第2のタイミングで出射されたレーザ光を走査することを意味する。 In the third aspect, every time the frame is switched, the first timing and the second timing are alternately selected as the timing at which the laser unit first emits the laser beam. In one of the two consecutive frames, the first mirror surface scans the laser beam emitted at the first timing, and the second mirror surface scans the laser beam emitted at the second timing. Scanning means that the third mirror surface scans the laser beam emitted at the first timing, and the fourth mirror surface scans the laser beam emitted at the second timing.
また、連続する2つのフレームの他方において、第1のミラー面は、第2のタイミングで出射されたレーザ光を走査し、第2のミラー面は、第1のタイミングで出射されたレーザ光を走査し、第3のミラー面は、第2のタイミングで出射されたレーザ光を走査し、第4のミラー面は、第1のタイミングで出射されたレーザ光を走査することを意味する。 In the other of the two consecutive frames, the first mirror surface scans the laser beam emitted at the second timing, and the second mirror surface scans the laser beam emitted at the first timing. Scanning means that the third mirror surface scans the laser beam emitted at the second timing, and the fourth mirror surface scans the laser beam emitted at the first timing.
第3の態様によれば、第1のミラー面で走査されたレーザ光が照射されている照射領域において、隣り合うパルスレーザ光間が位置する箇所を、フレームが切り替わる毎に変えることができる。第2〜第4のミラー面でも同様である。従って、第3の態様によれば、隣り合うパルスレーザ光間より小さいサイズであり、かつ、副走査方向に沿って短い物体を検知する能力を向上させることができる。 According to the 3rd aspect, in the irradiation area | region irradiated with the laser beam scanned by the 1st mirror surface, the location in which adjacent pulse laser light is located can be changed whenever a flame | frame switches. The same applies to the second to fourth mirror surfaces. Therefore, according to the third aspect, it is possible to improve the ability to detect a short object having a size smaller than that between adjacent pulse laser beams and along the sub-scanning direction.
上記構成において、前記レーザ部は、前記複数のパルスレーザ光の正面から見て細長い形状をそれぞれ有する前記複数のパルスレーザ光を出射し、前記レーザレーダ装置は、さらに、前記複数のパルスレーザ光のそれぞれが、前記副走査方向に沿って前記細長い形状を有した状態で、前記ミラー面に入射させる光学系を備える。 In the above configuration, the laser unit emits the plurality of pulse laser beams each having an elongated shape when viewed from the front of the plurality of pulse laser beams, and the laser radar device further includes the plurality of pulse laser beams. Each includes an optical system that is incident on the mirror surface in a state having the elongated shape along the sub-scanning direction.
この構成によれば、副走査方向に細長い形状を有するレーザが照射されるので、照射領域の副走査方向の範囲を広くできる。 According to this configuration, since the laser having an elongated shape in the sub scanning direction is irradiated, the range of the irradiation region in the sub scanning direction can be widened.
本発明に係るレーザレーダ装置の制御方法は、所定のピッチで一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を、周期的に出射させる制御をする出射制御ステップと、前記出射制御ステップで周期的に出射された前記レーザ光を前記一方向に沿って走査する走査ステップと、前記走査ステップで走査された前記レーザ光が照射された照射領域で反射された反射光を受光する受光ステップと、を備え、前記出射制御ステップは、さらに、タイミングを切り替える前の前記レーザ光における隣り合うパルスレーザ光間と対応する箇所に、前記タイミングを切り替えた後の前記レーザ光におけるパルスレーザ光が位置するように、前記レーザ光を出射させる前記タイミングを切り替える。
The method for controlling a laser radar device according to the present invention includes an emission control step for periodically emitting laser light composed of a plurality of pulsed laser beams arranged in one direction at a predetermined pitch, and the emission control step. A scanning step of scanning the laser light periodically emitted in
本発明に係るレーザレーダ装置の制御方法は、本発明に係るレーザレーダ装置と同様の作用効果を有する。
本発明に係るレーザレーダ装置の一形態は、所定のピッチで一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を出射するレーザ部と、前記レーザ光を周期的に出射させるように、前記レーザ部を制御する出射制御部と、前記レーザ部が周期的に出射した前記レーザ光を前記一方向に沿って走査する走査部と、前記走査部で走査された前記レーザ光が照射された照射領域で反射された反射光を受光する受光部と、を備え、前記出射制御部は、さらに、タイミングを切り替える前の前記レーザ光における隣り合うパルスレーザ光間と対応する箇所に、前記タイミングを切り替えた後の前記レーザ光におけるパルスレーザ光が位置するように、前記レーザ部が前記レーザ光を出射する前記タイミングを切り替え、前記走査部は、前記一方向である主走査方向に前記レーザ光を走査するミラー面を複数個有するミラー部と、前記ミラー部を回転させるモータと、を含み、前記ミラー部を回転させることにより、前記レーザ光を走査する前記ミラー面を順番に切り換えており、複数の前記ミラー面のそれぞれが走査した前記レーザ光による複数の前記照射領域が、副走査方向に並ぶように、複数の前記ミラー面は、互いに異なる傾きを有しており、前記タイミングには、第1のタイミングと、前記第1のタイミングで出射された前記レーザ光に対して、前記所定のピッチの2分の1だけ前記一方向に前記レーザ光がずれる第2のタイミングとがあり、前記出射制御部は、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングに切り替え、又は、前記第2のタイミングから前記第1のタイミングに切り替え、前記出射制御部は、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングへの切り替えと、前記第2のタイミングから前記第1のタイミングへの切り替えとを、前記レーザ光を走査する前記ミラー面が切り替わる毎に交互に繰り返す。
本発明に係るレーザレーダ装置の制御方法の一形態は、所定のピッチで一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を、周期的に出射させる制御をする出射制御ステップと、走査部を用いて、前記出射制御ステップで周期的に出射された前記レーザ光を前記一方向に沿って走査する走査ステップと、前記走査ステップで走査された前記レーザ光が照射された照射領域で反射された反射光を受光する受光ステップと、を備え、前記出射制御ステップは、さらに、タイミングを切り替える前の前記レーザ光における隣り合うパルスレーザ光間と対応する箇所に、前記タイミングを切り替えた後の前記レーザ光におけるパルスレーザ光が位置するように、前記レーザ光を出射させる前記タイミングを切り替え、前記走査部は、前記一方向である主走査方向に前記レーザ光を走査するミラー面を複数個有するミラー部と、前記ミラー部を回転させるモータと、を含み、前記ミラー部を回転させることにより、前記レーザ光を走査する前記ミラー面を順番に切り換えており、複数の前記ミラー面のそれぞれが走査した前記レーザ光による複数の前記照射領域が、副走査方向に並ぶように、複数の前記ミラー面は、互いに異なる傾きを有しており、前記タイミングには、第1のタイミングと、前記第1のタイミングで出射された前記レーザ光に対して、前記所定のピッチの2分の1だけ前記一方向に前記レーザ光がずれる第2のタイミングとがあり、前記出射制御ステップは、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングに切り替え、又は、前記第2のタイミングから前記第1のタイミングに切り替え、前記出射制御ステップは、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングへの切り替えと、前記第2のタイミングから前記第1のタイミングへの切り替えとを、前記レーザ光を走査する前記ミラー面が切り替わる毎に交互に繰り返す。
The control method of the laser radar device according to the present invention has the same effects as the laser radar device according to the present invention.
In one embodiment of the laser radar device according to the present invention, a laser unit configured to emit a laser beam composed of a plurality of pulsed laser beams arranged in one direction at a predetermined pitch, and the laser beam is periodically emitted. An emission control unit for controlling the laser unit, a scanning unit for scanning the laser beam periodically emitted by the laser unit along the one direction, and the laser beam scanned by the scanning unit are irradiated. A light receiving unit that receives the reflected light reflected by the irradiation region, and the emission control unit further sets the timing at a position corresponding to the interval between the adjacent pulsed laser beams in the laser beam before switching the timing. The timing at which the laser unit emits the laser beam is switched so that the pulsed laser beam in the laser beam after switching is positioned. A mirror unit having a plurality of mirror surfaces for scanning the laser beam in the main scanning direction, and a motor for rotating the mirror unit, and scanning the laser beam by rotating the mirror unit The mirror surfaces are switched in order, and the plurality of mirror surfaces have different inclinations so that the plurality of irradiation regions by the laser light scanned by the plurality of mirror surfaces are aligned in the sub-scanning direction. The timing includes a first timing and the laser beam emitted in one direction by a half of the predetermined pitch with respect to the laser beam emitted at the first timing. The emission control unit switches from the first timing to the second timing, or from the second timing to the first timing. The emission control unit scans the laser light for switching from the first timing to the second timing and switching from the second timing to the first timing. Repeatedly every time the mirror surface is switched .
One form of the control method of the laser radar apparatus according to the present invention includes an emission control step for performing control to periodically emit laser light composed of a plurality of pulsed laser lights arranged in one direction at a predetermined pitch, and scanning. A scanning step of scanning the laser beam periodically emitted in the emission control step along the one direction using a scanning unit, and a reflection in an irradiation area irradiated with the laser beam scanned in the scanning step. A light receiving step for receiving the reflected light, and the emission control step further includes a step after switching the timing to a position corresponding to between adjacent laser pulses in the laser light before switching the timing. The timing for emitting the laser beam is switched so that the pulsed laser beam in the laser beam is positioned, and the scanning unit A mirror unit having a plurality of mirror surfaces for scanning the laser beam in the main scanning direction, and a motor for rotating the mirror unit, and scanning the laser beam by rotating the mirror unit The mirror surfaces are switched in order, and the plurality of mirror surfaces have different inclinations so that the plurality of irradiation regions by the laser light scanned by the plurality of mirror surfaces are aligned in the sub-scanning direction. The timing includes a first timing and the laser beam emitted in one direction by a half of the predetermined pitch with respect to the laser beam emitted at the first timing. And the emission control step switches from the first timing to the second timing, or from the second timing to the second timing. The emission control step scans the laser light for switching from the first timing to the second timing and switching from the second timing to the first timing. Repeatedly every time the mirror surface is switched.
本発明によれば、所定のピッチで一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を用いて物体を検知するときに、隣り合うパルスレーザ光間より小さいサイズの物体を検知する能力を向上させることができる。 According to the present invention, when detecting an object using a laser beam composed of a plurality of pulsed laser beams arranged in one direction at a predetermined pitch, the ability to detect an object having a size smaller than between adjacent pulsed laser beams. Can be improved.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the structure which attached | subjected the same code | symbol shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted about the content which has already demonstrated the structure.
図1は、本実施形態に係るレーザレーダ装置1の構成を示すブロック図である。レーザレーダ装置1は、レーザ部2、コントローラ3、コリメータレンズ4、走査部5、モータコントローラ6、受光レンズ7及び受光部8を備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
図2は、レーザ部2をレーザ光Lの進行方向の正面から見た模式図である。レーザ部2は、3つのレーザダイオードバー20a,20b,20cをスタックした構造を有する。レーザダイオードバー20a,20b,20cを区別しないとき、レーザダイオードバー20と記載する。3つのレーザダイオードバー20がスタックしている方向は、一方向である主走査方向D1である。レーザダイオードバー20の数は、複数であればよく、3つに限定されない。
FIG. 2 is a schematic view of the
レーザダイオードバー20a,20b,20cは、それぞれ、半導体であり、パルスレーザ光PLa,PLb,PLcを発光する発光部21a,21b,21cを備える。パルスレーザ光PLa,PLb,PLcを区別しないとき、パルスレーザ光PLと記載する。発光部21a,21b,21cを区別しないとき、発光部21と記載する。
Each of the
レーザ部2は、発光部21a,21b,21cが同時に発光したパルスレーザ光PLa,PLb,PLcにより構成されるレーザ光Lを出射する。すなわち、レーザ部2は、所定のピッチで一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光PLにより構成されるレーザ光Lを出射する。レーザ光Lを複数のパルスレーザ光PLにより構成することにより、レーザ光Lの光量を大きくしている。
The
発光部21は、主走査方向D1と直交する副走査方向D2に沿って細長い形状を有する。これは、発光部21が副走査方向D2にリニア状に配置された複数の発光層(不図示)により構成されるからである。従って、パルスレーザ光PLを正面から見たとき、パルスレーザ光PLは、副走査方向D2に沿って細長い形状を有する。
The
レーザ部2は、マルチスタックレーザに限定されず、所定のピッチで一方向に並ぶ複数のレーザ素子であればよい。また、パルスレーザ光PLを正面から見た形状は、細長い形状に限定されない。
The
図1を参照して、コントローラ3は、レーザレーダ装置1の動作全体を制御し、CPU、RAM、ROM及びLDドライバ等により構成される。LDドライバは、レーザ部2を駆動させるドライバ回路である。コントローラ3は、機能ブロックとして、出射制御部30を備える。
Referring to FIG. 1, the
出射制御部30は、発光部21に同時にパルスレーザ光PLを出射させる制御を周期的(例えば、16.7μs)に繰り返す。これにより、出射制御部30は、レーザ部2にレーザ光Lを周期的に出射させる制御をする。
The
レーザレーダ装置1は、レーザ光Lを構成する3つのパルスレーザ光PLのそれぞれが、副走査方向D2に沿って細長い形状を有した状態で、走査部5のミラー面F(図3)に入射させる光学系(不図示)を備える。コリメートレンズは、その光学系の一つであり、レーザ部2から周期的に出射されたレーザ光Lをコリメートする。
In the
走査部5は、コリメートレンズでコリメートされたレーザ光Lを主走査方向D1に沿って走査する光学装置である。本実施形態では、走査部5として、ポリゴンミラー50及びポリゴンミラー50を回転させるモータ51を例にして説明する。走査部5は、これに限定されず、ガルバノミラーやMEMSミラー等を用いることもできる。
The scanning unit 5 is an optical device that scans the laser light L collimated by the collimating lens along the main scanning direction D1. In the present embodiment, a
モータコントローラ6は、コントローラ3の指令により、モータ51を制御し、ポリゴンミラー50の回転を制御する。
The
ポリゴンミラー50は、ミラー部の一例である。ポリゴンミラー50は、複数の側面を有しており、各側面がミラー面となる。本実施形態では、4つの側面、すなわち、4つのミラー面を有するポリゴンミラー50を例にして説明する。
The
図3は、ポリゴンミラー50が有する4つのミラー面F1,F2,F3,F4を説明する説明図である。ミラー面F1,F2,F3,F4を区別しないとき、ミラー面Fと記載する。4つのミラー面Fは、それぞれ、主走査方向D1にレーザ光Lを走査する。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the four mirror surfaces F1, F2, F3, and F4 of the
ポリゴンミラー50の回転方向に沿って、ミラー面F1の隣りにミラー面F2が位置し、ミラー面F2の隣りにミラー面F3が位置し、ミラー面F3の隣りにミラー面F4が位置し、ミラー面F4の隣りにミラー面F1が位置する。ポリゴンミラー50が回転することにより、レーザ光Lを走査するミラー面Fが順番に切り替わる。
Along the rotational direction of the
図4は、ポリゴンミラー50が1回転されて、走査されたレーザ光Lによって照射された照射領域Rを説明する説明図である。これが、1つのフレームに対応する。照射領域Rは、副走査方向D2に、順に並ぶ照射領域r1、照射領域r2、照射領域r3及び照射領域r4によって構成される。照射領域r1を区別しないとき、照射領域rと記載する。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an irradiation region R irradiated with the scanned laser light L after the
ミラー面F1の傾きθ1<ミラー面F2の傾きθ2<ミラー面F3の傾きθ3<ミラー面F4の傾きθ4の関係が成立している。このため、ミラー面F1で走査されたレーザ光Lが照射される照射領域r1、ミラー面F2で走査されたレーザ光Lが照射される照射領域r2、ミラー面F3で走査されたレーザ光Lが照射される照射領域r3、ミラー面F4で走査されたレーザ光Lが照射される照射領域r4は、重ならず、副走査方向D2に並ぶ。 The relationship of the inclination θ1 of the mirror surface F1 <the inclination θ2 of the mirror surface F2 <the inclination θ3 of the mirror surface F3 <the inclination θ4 of the mirror surface F4 is established. For this reason, the irradiation region r1 irradiated with the laser beam L scanned on the mirror surface F1, the irradiation region r2 irradiated with the laser beam L scanned on the mirror surface F2, and the laser beam L scanned on the mirror surface F3 are irradiated. The irradiation region r3 to be irradiated and the irradiation region r4 to be irradiated with the laser light L scanned by the mirror surface F4 are not overlapped but are aligned in the sub-scanning direction D2.
図1及び図4を参照して、照射領域rで反射された反射光は、ポリゴンミラー50(ミラー面F)に入射し、ポリゴンミラー50(ミラー面F)で反射されて受光レンズ7で受光される。受光レンズ7で受光された反射光は、受光部8で受光される。受光部8は、フォトダイオードのような光量センサにより構成される。副走査方向D2に並ぶ照射領域r1,r2,r3,r4により構成される照射領域Rの反射光が、1つのフレームの像となる。
Referring to FIGS. 1 and 4, the reflected light reflected by the irradiation region r enters the polygon mirror 50 (mirror surface F), is reflected by the polygon mirror 50 (mirror surface F), and is received by the
図5は、本実施形態に係るレーザレーダ装置1の外観を示す斜視図である。レーザレーダ装置1は、図1に示すレーザ部2、コントローラ3、コリメータレンズ4、走査部5、モータコントローラ6、受光レンズ7及び受光部8を収容するハウジング9を備える。ハウジング9は、有底半円筒状の下部部材90と、下部部材90の上部に連結され有蓋半円錐台状の上部部材91とを備える。上部部材91における斜曲面状の側面が開口されており、その開口に窓部92が設けられている。
FIG. 5 is a perspective view showing an appearance of the
ポリゴンミラー50で走査されたレーザ光Lは、窓部92を透過して、測定領域に向けて出射される。図6は、レーザレーダ装置1からのレーザ光Lが測定領域(照射領域R)を照射している様子を説明する説明図である。照射領域Rで反射された反射光は、窓部92を透過し、ポリゴンミラー50及び受光レンズ7を介して、受光部8で受光される。
The laser beam L scanned by the
図7は、レーザ光Lと照射光量との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は、照射光量を示す。グラフの横軸は、パルスレーザ光PLa,PLb,PLcの位置を示している。上述したように、レーザ光Lは、パルスレーザ光PLa,PLb,PLcにより構成される。パルスレーザ光PLaとパルスレーザ光PLbとの間、及び、パルスレーザ光PLbとパルスレーザ光PLcとの間を、それぞれ、隣り合うパルスレーザ光間Bとする。隣り合うパルスレーザ光間Bは、パルスレーザPLと比べて、光量が小さくなっている。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the laser light L and the amount of irradiation light. The vertical axis of the graph indicates the amount of irradiation light. The horizontal axis of the graph indicates the positions of the pulse laser beams PLa, PLb, and PLc. As described above, the laser beam L is composed of the pulse laser beams PLa, PLb, and PLc. Between the pulse laser light PLa and the pulse laser light PLb and between the pulse laser light PLb and the pulse laser light PLc are defined as B between adjacent pulse laser lights. The amount of light between the adjacent pulse laser beams B is smaller than that of the pulse laser PL.
例えば、レーザ部2から20mの地点において、パルスレーザ光PLaとパルスレーザ光PLbとのピッチP、及び、パルスレーザ光PLbとパルスレーザ光PLcとのピッチPは、17mmとなる。これは、電線2.5本分の幅に相当し、電線1本が隣り合うパルスレーザ光間Bに収まる大きさである。パルスレーザ光間Bでは、光量が小さいので、隣り合うパルスレーザ光間Bに電線が位置したとき、電線を検知できない可能性がある。
For example, at a point 20 m from the
そこで、出射制御部30は、レーザ部2にレーザ光Lを周期的に出射させる制御中に、レーザ部2がレーザ光Lを出射するタイミングを切り替える。詳しく説明すると、出射制御部30が、レーザ部2にレーザ光Lを出射させるタイミングとして、第1のタイミングと第2のタイミングとがある。第2のタイミングは、第1のタイミングで出射されたレーザ光Lに対して、所定のピッチPの2分の1だけ主走査方向D1にずれるタイミングである。出射制御部30は、例えば、16.7μ秒の周期で、レーザ部2にレーザ光Lを出射させている場合、第2のタイミングを、第1のタイミングより3.34μ秒遅らせる。
Therefore, the
図8は、第1のタイミングで出射されたレーザ光Lを構成するパルスレーザ光PLa,PLb,PLcと、第2のタイミングで出射されたレーザ光Lを構成するパルスレーザ光PLa,PLb,PLcとの関係を説明する説明図である。第1のタイミングで出射されたレーザ光Lの隣り合うパルスレーザ光間Bと対応する箇所に、第2のタイミングで出射されたレーザ光Lのパルスレーザ光PLが位置している。 FIG. 8 shows the pulse laser beams PLa, PLb, and PLc that constitute the laser beam L emitted at the first timing, and the pulse laser beams PLa, PLb, and PLc that constitute the laser beam L emitted at the second timing. It is explanatory drawing explaining the relationship. The pulse laser beam PL of the laser beam L emitted at the second timing is located at a position corresponding to the interval B between adjacent pulse laser beams of the laser beam L emitted at the first timing.
第1のタイミングから第2のタイミングに切り替えたとき、タイミングを切り替える前のレーザ光Lの隣り合うパルスレーザ光間Bと対応する箇所に、タイミングを切り替えた後のレーザ光Lのパルスレーザ光PLが位置する。第2のタイミングから第1のタイミングに切り替えたときも同様である。 When the timing is switched from the first timing to the second timing, the pulse laser beam PL of the laser beam L after switching the timing to a position corresponding to the interval B between adjacent pulse laser beams of the laser beam L before switching the timing. Is located. The same applies when switching from the second timing to the first timing.
このように、出射制御部30は、タイミングを切り替える前のレーザ光Lの隣り合うパルスレーザ光間Bと対応する箇所に、タイミングを切り替えた後のレーザ光Lのパルスレーザ光PLが位置するように、レーザ光Lを出射するタイミングを切り替える。
As described above, the
この切り替え制御により、走査されたレーザ光Lが照射されている照射領域r(図4)において、隣り合うパルスレーザ光間Bが位置する箇所が固定されないようにすることができる。従って、本実施形態に係るレーザレーダ装置1によれば、所定のピッチPで一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光PLにより構成されるレーザ光Lを用いて物体を検知するときに、隣り合うパルスレーザ光間Bより小さいサイズの物体を検知する能力を向上させることができる。
By this switching control, it is possible to prevent the portion where the adjacent pulse laser beam B is located in the irradiation region r (FIG. 4) irradiated with the scanned laser beam L from being fixed. Therefore, according to the
また、本実施形態に係るレーザレーダ装置1によれば、出射制御部30は、レーザ部2にレーザ光Lを周期的に出射させる制御中に、レーザ部2がレーザ光Lを出射するタイミングを切り替えるので、レーザレーダ装置1の分解能を向上させることができる。
In addition, according to the
レーザ部2がレーザ光Lを出射するタイミングを切り替える態様としては、三つある。第1の態様は、ポリゴンミラー50が1回転する毎に、レーザ光Lを出射するタイミングを切り替える。これは、フレームが切り替えられる毎に、レーザ光Lを出射するタイミングを切り替えることである。図9は、第1の態様による照射領域Rを説明する説明図である。照射領域Rにおいて、パルスレーザ光PLa,PLb,PLcが照射される箇所をハッチングで示し、隣り合うパルスレーザ光間Bの箇所を白抜きで示している。
There are three modes for switching the timing at which the
出射制御部30は、上述したように、レーザ部2に、パルスレーザ光PLa,PLb,PLcにより構成されるレーザ光Lを周期的に出射させる制御をする。出射制御部30は、ポリゴンミラー50が1回転する毎(すなわち、フレームが切り替わる毎)に、第1のタイミングから第2のタイミングへの切り替えと、第2のタイミングから第1のタイミングへの切り替えとを、交互に繰り返す。
As described above, the
図9の上側には、第1のタイミングで出射されたレーザ光Lによる照射領域Rが示され、下側には、第2のタイミングで出射されたレーザ光Lによる照射領域Rが示されている。図9の上側に示す照射領域Rと図9の下側に示す照射領域Rとが、ポリゴンミラー50が1回転する毎に交互に形成される。
The upper side of FIG. 9 shows the irradiation region R by the laser light L emitted at the first timing, and the lower side shows the irradiation region R by the laser light L emitted at the second timing. Yes. The irradiation region R shown on the upper side of FIG. 9 and the irradiation region R shown on the lower side of FIG. 9 are alternately formed every time the
第1のタイミングで出射されたレーザ光L(言い換えれば、タイミング切り替え前のレーザ光L)における隣り合うパルスレーザ光間Bと対応する箇所に、第2のタイミングで出射されたレーザ光L(言い換えれば、タイミング切り替え後のレーザ光L)におけるパルスレーザ光PLが位置している。このため、あるフレームでは、隣り合うパルスレーザ光間Bに収まる物体であっても、次のフレームでは、パルスレーザ光PLが照射される。 The laser beam L emitted at the second timing (in other words, at a position corresponding to the interval between the adjacent pulsed laser beams B in the laser beam L emitted at the first timing (in other words, the laser beam L before timing switching). For example, the pulsed laser beam PL in the laser beam L) after timing switching is located. Therefore, in a certain frame, even if an object is located between adjacent pulse laser beams B, the pulse laser beam PL is irradiated in the next frame.
第1の態様では、照射領域Rにおいて、隣り合うパルスレーザ光間Bが位置する箇所を、フレームが切り替わる毎に変えることができる。これにより、隣り合うパルスレーザ光間Bより小さいサイズの物体が、あるフレームで隣り合うパルスレーザ光間Bに収まっていても、次のフレームで隣り合うパルスレーザ光間Bに収まらないようにできる。よって、第1の態様によれば、隣り合うパルスレーザ光間Bより小さいサイズの物体について、副走査方向D2の大小を問わず、連続する2つのフレームのいずれかにおいて検知することができる。 In the first mode, in the irradiation region R, the location where the adjacent pulse laser beam B is located can be changed every time the frame is switched. Accordingly, even if an object having a size smaller than that between the adjacent pulse laser beams B is included in the adjacent pulse laser beam B in a certain frame, it cannot be included in the adjacent pulse laser beam B in the next frame. . Therefore, according to the first aspect, an object having a size smaller than that between the adjacent pulse laser beams B can be detected in one of the two consecutive frames regardless of the size of the sub-scanning direction D2.
第2の態様は、レーザ光Lを走査するミラー面F(図3)が切り替わるごとに、レーザ光Lを出射するタイミングを切り替える。図10は、第2の態様による照射領域Rを説明する説明図である。出射制御部30は、第1のタイミングから第2のタイミングへの切り替えと、第2のタイミングから第1のタイミングへの切り替えとを、レーザ光Lを走査するミラー面Fが切り替わる毎に交互に繰り返す。
In the second mode, the timing at which the laser beam L is emitted is switched each time the mirror surface F (FIG. 3) for scanning the laser beam L is switched. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the irradiation region R according to the second mode. The
照射領域r1,r3は、第1のタイミングで出射されたレーザ光Lによる照射領域である。照射領域r2,r4は、第2のタイミングで出射されたレーザ光Lによる照射領域である。図10に示す照射領域Rが、ポリゴンミラー50が1回転する毎に形成される。
The irradiation regions r1 and r3 are irradiation regions with the laser light L emitted at the first timing. The irradiation regions r2 and r4 are irradiation regions with the laser light L emitted at the second timing. An irradiation region R shown in FIG. 10 is formed every time the
第1のタイミングで出射されたレーザ光Lにおける隣り合うパルスレーザ光間Bと対応する箇所に、第2のタイミングで出射されたレーザ光Lにおけるパルスレーザ光PLが位置している。 The pulse laser beam PL in the laser beam L emitted at the second timing is located at a position corresponding to the interval B between adjacent pulse laser beams in the laser beam L emitted at the first timing.
第2の態様では、レーザ光Lを走査するミラー面Fが切り替わるごとに、レーザ光Lを出射するタイミングを切り替えるので、1つのフレームにおいて、隣り合うパルスレーザ光間Bが副走査方向D2につながることを防止できる。従って、第2の態様によれば、隣り合うパルスレーザ光間Bより小さいサイズであり、かつ、副走査方向D2に沿って細長い物体(例えば、副走査方向D2に延びる電線)について、全てのフレームで検知することができる。 In the second mode, every time the mirror surface F that scans the laser beam L is switched, the timing of emitting the laser beam L is switched, and therefore, between adjacent pulsed laser beams B is connected in the sub-scanning direction D2 in one frame. Can be prevented. Therefore, according to the second aspect, all the frames of an elongated object (for example, an electric wire extending in the sub-scanning direction D2) having a size smaller than that between the adjacent pulse laser beams B and extending along the sub-scanning direction D2 are all frames. Can be detected.
第2の態様は、図10で説明したように、全てのフレームにおいて、ミラー面F1は、第1のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査し、ミラー面F2は、第2のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査し、ミラー面F3は、第1のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査し、ミラー面F4は、第2のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査する。第2の態様では、ミラー面F1で走査されたレーザ光Lが照射されている照射領域r1において、隣り合うパルスレーザ光間Bが位置する箇所が固定されることになる。ミラー面F2〜F4でも同様である。従って、第2の態様では、隣り合うパルスレーザ光間Bより小さいサイズであり、かつ、副走査方向D2に沿って短い物体を検知できないおそれがある。 In the second mode, as described with reference to FIG. 10, in all frames, the mirror surface F1 scans the laser light L emitted at the first timing, and the mirror surface F2 emits at the second timing. The mirror surface F3 scans the laser beam L emitted at the first timing, and the mirror surface F4 scans the laser beam L emitted at the second timing. In the second mode, in the irradiation region r1 irradiated with the laser beam L scanned on the mirror surface F1, the position where the adjacent pulse laser beam B is located is fixed. The same applies to the mirror surfaces F2 to F4. Therefore, in the second mode, there is a possibility that a short object having a size smaller than that between the adjacent pulse laser beams B and a short object along the sub-scanning direction D2 cannot be detected.
第3の態様は、その問題を解決できる。第3の態様は、第2の態様と同様に、レーザ光Lを走査するミラー面Fが切り替わる毎に、レーザ光Lを出射するタイミングを切り替える。 The third aspect can solve the problem. Similarly to the second aspect, the third aspect switches the timing of emitting the laser light L every time the mirror surface F that scans the laser light L is switched.
図11は、第3の態様による照射領域Rを説明する説明図である。出射制御部30は、フレームが切り替わる毎に、レーザ部2に最初にレーザ光Lを出射させるタイミングとして、第1のタイミングと第2のタイミングとを交互に選択する。言い換えれば、出射制御部30は、フレームが切り替わる毎に第1のタイミングと第2のタイミングとの順番を逆にする。これは、連続する2つのフレームの一方において、ミラー面F1は、第1のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査し、ミラー面F2は、第2のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査し、ミラー面F3は、第1のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査し、ミラー面F4は、第2のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査する。これにより、図11の上側に示す照射領域Rが形成される。
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the irradiation region R according to the third aspect. The
連続する2つのフレームの他方において、ミラー面F1は、第2のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査し、ミラー面F2は、第1のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査し、ミラー面F3は、第2のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査し、ミラー面F4は、第1のタイミングで出射されたレーザ光Lを走査する。これにより、図11の下側に示す照射領域Rが形成される。 In the other of the two consecutive frames, the mirror surface F1 scans the laser light L emitted at the second timing, and the mirror surface F2 scans the laser light L emitted at the first timing, The surface F3 scans the laser light L emitted at the second timing, and the mirror surface F4 scans the laser light L emitted at the first timing. Thereby, the irradiation region R shown in the lower side of FIG. 11 is formed.
第3の態様によれば、ミラー面F1で走査されたレーザ光Lが照射されている照射領域r1において、隣り合うパルスレーザ光間Bが位置する箇所を、フレームが切り替わる毎に変えることができる。ミラー面F2,F3,F4でも同様である。従って、第3の態様によれば、隣り合うパルスレーザ光間Bより小さいサイズであり、かつ、副走査方向D2に沿って短い物体を検知する能力を向上させることができる。 According to the 3rd aspect, in the irradiation area | region r1 irradiated with the laser beam L scanned by the mirror surface F1, the location where B between adjacent pulse laser beams is located can be changed whenever a flame | frame switches. . The same applies to the mirror surfaces F2, F3, and F4. Therefore, according to the third aspect, it is possible to improve the ability to detect a short object having a size smaller than that between adjacent pulse laser beams B and along the sub-scanning direction D2.
第1の態様、第2の態様及び第3の態様によれば、図2に示す3つのパルスレーザ光PLのそれぞれが、副走査方向D2に沿って細長い形状を有した状態で、ミラー面F(図3)に入射される。従って、照射領域Rの副走査方向D2の範囲を広くできる。 According to the first aspect, the second aspect, and the third aspect, each of the three pulsed laser beams PL shown in FIG. 2 has an elongated shape along the sub-scanning direction D2, and the mirror surface F (FIG. 3). Therefore, the range of the irradiation region R in the sub-scanning direction D2 can be widened.
1 レーザレーダ装置
2 レーザ部
5 走査部
8 受光部
30 出射制御部
50 ポリゴンミラー
51 モータ
D1 主走査方向
D2 副走査方向
PL,PLa,PLb,PLc パルスレーザ光
L レーザ光
F,F1,F2,F3,F4 ミラー面
P パルスレーザ光のピッチ
B 隣り合うパルスレーザ光間
R 照射領域
r,r1〜r4 照射領域
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記レーザ光を周期的に出射させるように、前記レーザ部を制御する出射制御部と、
前記レーザ部が周期的に出射した前記レーザ光を前記一方向に沿って走査する走査部と、
前記走査部で走査された前記レーザ光が照射された照射領域で反射された反射光を受光する受光部と、を備え、
前記出射制御部は、さらに、タイミングを切り替える前の前記レーザ光における隣り合うパルスレーザ光間と対応する箇所に、前記タイミングを切り替えた後の前記レーザ光におけるパルスレーザ光が位置するように、前記レーザ部が前記レーザ光を出射する前記タイミングを切り替え、
前記走査部は、前記一方向である主走査方向に前記レーザ光を走査するミラー面を複数個有するミラー部と、前記ミラー部を回転させるモータと、を含み、前記ミラー部を回転させることにより、前記レーザ光を走査する前記ミラー面を順番に切り換えており、
複数の前記ミラー面のそれぞれが走査した前記レーザ光による複数の前記照射領域が、副走査方向に並ぶように、複数の前記ミラー面は、互いに異なる傾きを有しており、
前記タイミングには、第1のタイミングと、前記第1のタイミングで出射された前記レーザ光に対して、前記所定のピッチの2分の1だけ前記一方向に前記レーザ光がずれる第2のタイミングとがあり、
前記出射制御部は、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングに切り替え、又は、前記第2のタイミングから前記第1のタイミングに切り替え、
前記出射制御部は、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングへの切り替えと、前記第2のタイミングから前記第1のタイミングへの切り替えとを、前記レーザ光を走査する前記ミラー面が切り替わる毎に交互に繰り返す、レーザレーダ装置。 A laser unit that emits a laser beam composed of a plurality of pulsed laser beams arranged in one direction at a predetermined pitch; and
An emission control unit for controlling the laser unit so as to periodically emit the laser beam;
A scanning unit that scans the laser beam periodically emitted by the laser unit along the one direction;
A light receiving unit that receives reflected light reflected by an irradiation region irradiated with the laser beam scanned by the scanning unit, and
The emission control unit is further configured so that the pulse laser light in the laser light after switching the timing is located at a position corresponding to between the adjacent pulse laser lights in the laser light before switching the timing. Switching the timing at which the laser unit emits the laser light,
The scanning unit includes a mirror unit having a plurality of mirror surfaces that scan the laser light in the main scanning direction that is the one direction, and a motor that rotates the mirror unit, and by rotating the mirror unit , And sequentially switching the mirror surface for scanning the laser beam,
The plurality of mirror surfaces have different inclinations so that the plurality of irradiation regions by the laser beams scanned by the plurality of mirror surfaces are aligned in the sub-scanning direction,
The timing includes a first timing and a second timing at which the laser beam is shifted in one direction by a half of the predetermined pitch with respect to the laser beam emitted at the first timing. And
The emission control unit switches from the first timing to the second timing, or switches from the second timing to the first timing,
The emission control unit switches the mirror surface that scans the laser light between switching from the first timing to the second timing and switching from the second timing to the first timing. A laser radar device that alternates every time.
前記レーザレーダ装置は、さらに、前記複数のパルスレーザ光のそれぞれが、前記副走査方向に沿って前記細長い形状を有した状態で、前記ミラー面に入射させる光学系を備える請求項1または2に記載のレーザレーダ装置。 The laser unit emits the plurality of pulse laser beams each having an elongated shape when viewed from the front of the plurality of pulse laser beams,
3. The laser radar device according to claim 1, further comprising an optical system in which each of the plurality of pulsed laser beams is incident on the mirror surface in a state of having the elongated shape along the sub-scanning direction. The laser radar device described.
走査部を用いて、前記出射制御ステップで周期的に出射された前記レーザ光を前記一方向に沿って走査する走査ステップと、
前記走査ステップで走査された前記レーザ光が照射された照射領域で反射された反射光を受光する受光ステップと、を備え、
前記出射制御ステップは、さらに、タイミングを切り替える前の前記レーザ光における隣り合うパルスレーザ光間と対応する箇所に、前記タイミングを切り替えた後の前記レーザ光におけるパルスレーザ光が位置するように、前記レーザ光を出射させる前記タイミングを切り替え、
前記走査部は、前記一方向である主走査方向に前記レーザ光を走査するミラー面を複数個有するミラー部と、前記ミラー部を回転させるモータと、を含み、前記ミラー部を回転させることにより、前記レーザ光を走査する前記ミラー面を順番に切り換えており、
複数の前記ミラー面のそれぞれが走査した前記レーザ光による複数の前記照射領域が、副走査方向に並ぶように、複数の前記ミラー面は、互いに異なる傾きを有しており、
前記タイミングには、第1のタイミングと、前記第1のタイミングで出射された前記レーザ光に対して、前記所定のピッチの2分の1だけ前記一方向に前記レーザ光がずれる第2のタイミングとがあり、
前記出射制御ステップは、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングに切り替え、又は、前記第2のタイミングから前記第1のタイミングに切り替え、
前記出射制御ステップは、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングへの切り替えと、前記第2のタイミングから前記第1のタイミングへの切り替えとを、前記レーザ光を走査する前記ミラー面が切り替わる毎に交互に繰り返す、レーザレーダ装置の制御方法。 An emission control step for performing control to periodically emit a laser beam composed of a plurality of pulsed laser beams arranged in one direction at a predetermined pitch;
A scanning step of scanning the laser beam periodically emitted in the emission control step along the one direction using a scanning unit;
A light receiving step for receiving the reflected light reflected by the irradiation region irradiated with the laser light scanned in the scanning step, and
In the emission control step, the pulse laser light in the laser light after switching the timing is positioned at a position corresponding to between the adjacent pulse laser lights in the laser light before switching the timing. Switch the timing to emit laser light,
The scanning unit includes a mirror unit having a plurality of mirror surfaces that scan the laser light in the main scanning direction that is the one direction, and a motor that rotates the mirror unit, and by rotating the mirror unit , And sequentially switching the mirror surface for scanning the laser beam,
The plurality of mirror surfaces have different inclinations so that the plurality of irradiation regions by the laser beams scanned by the plurality of mirror surfaces are aligned in the sub-scanning direction,
The timing includes a first timing and a second timing at which the laser beam is shifted in one direction by a half of the predetermined pitch with respect to the laser beam emitted at the first timing. And
The emission control step switches from the first timing to the second timing, or switches from the second timing to the first timing,
In the emission control step, the mirror surface that scans the laser light is switched between switching from the first timing to the second timing and switching from the second timing to the first timing. A method for controlling a laser radar apparatus, which is alternately repeated every time.
前記レーザレーダ装置は、さらに、前記複数のパルスレーザ光のそれぞれが、前記副走査方向に沿って前記細長い形状を有した状態で、前記ミラー面に入射させる光学系を備える請求項4または5に記載のレーザレーダ装置の制御方法。 Each of the plurality of pulse laser beams has an elongated shape when viewed from the front of the plurality of pulse laser beams,
6. The laser radar device according to claim 4, further comprising an optical system in which each of the plurality of pulsed laser beams is incident on the mirror surface in a state of having the elongated shape along the sub-scanning direction. A method for controlling the laser radar device according to the description.
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