JP6482015B2 - Laser radar device and light receiving device of laser radar device - Google Patents

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Description

この発明は、レーザレーダ装置およびレーザレーダ装置の受光装置に関する。   The present invention relates to a laser radar device and a light receiving device of the laser radar device.

レーザビーム走査部により、レーザ光源からのレーザ光束を偏向レーザビームとして2次元的に走査し、検出対象物による反射レーザビームを戻りレーザ光として検出するレーザレーダ装置は、従来から種々のものが提案されている(特許文献1等)。   Various laser radar devices have been proposed in the past that use a laser beam scanning unit to two-dimensionally scan a laser beam from a laser light source as a deflected laser beam and detect a reflected laser beam from a detection object as a return laser beam. (Patent Document 1 etc.).

周知の如く、レーザレーダ装置は大別すると「共軸系」と「異軸系」に分かれる。   As is well known, laser radar devices are roughly classified into “coaxial system” and “different axis system”.

「共軸系」は、レーザビーム走査部を構成する光学系の一部と、受光部を構成する光学系の一部を共用したものであり、レーザレーダ装置のコンパクト化に有利である。   The “coaxial system” shares part of the optical system that constitutes the laser beam scanning unit and part of the optical system that constitutes the light receiving unit, and is advantageous for making the laser radar device compact.

一方「異軸系」は、レーザビーム走査部と、受光部を光学的に分離したものであり、レーザビーム走査部と、受光部に別々の光学系を必要とするが、光学系のレイアウトや設計の自由度が高い。   On the other hand, the “different axis system” is an optical separation of the laser beam scanning unit and the light receiving unit and requires separate optical systems for the laser beam scanning unit and the light receiving unit. High degree of design freedom.

この発明は、異軸系のレーザレーダ装置の新規な受光装置の実現を課題とする。   This invention makes it a subject to implement | achieve the novel light-receiving device of a laser radar apparatus of a different axis | shaft system.

この発明の「レーザレーダ装置の受光装置」は、レーザビーム走査部により、レーザ光源からのレーザ光束を、偏向レーザビームとして2次元的に走査し、検出対象物による反射レーザビームを戻りレーザ光として検出するレーザレーダ装置において、前記検出対象物による前記戻りレーザ光を受光する受光装置であって、1以上の受光素子と、広い範囲の戻りレーザ光を入射され、前記1以上の受光素子の側へ射出させる集光レンズ系と、該集光レンズ系から射出するレーザ光を全て、前記1以上の受光素子の受光面に結像させることなく導光する1以上の導光部材と、を有し、前記集光レンズ系は、最も入射側のレンズ面が連続した単一の負のパワーを有する凸レンズ面であり、前記1以上の受光素子は前記1以上の導光部材により前記受光面に導光された前記レーザ光を受光信号化するものであり、前記1以上の受光素子により、前記集光レンズ系から射出するレーザ光を全て受光する。 In the “light receiving device of a laser radar device” of the present invention, a laser beam from a laser light source is two-dimensionally scanned as a deflected laser beam by a laser beam scanning unit, and a reflected laser beam from a detection object is returned as a laser beam. In the laser radar device for detection, the light receiving device receives the return laser light from the detection object, and receives at least one light receiving element and a wide range of return laser light, and is on a side of the one or more light receiving elements. a condenser lens system for injection into one and more of the light guide member for guiding without any laser light emitted from the condenser lens system, is formed on the light receiving surface of the front SL 1 or more light-receiving element, the a, the focusing lens system is a convex lens surface having a single negative power lens surface closest incident side are continuous, the one or more light receiving elements wherein the said one or more light guide members It is intended for receiving signaling the laser light guided to the light plane by the one or more light receiving elements, for receiving all of the laser light emitted from the converging lens system.

上記の如く、この発明によれば、レーザビーム走査部と受光装置とを個別に有する、異軸系のレーザレーダ装置の新規な受光装置を実現できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize a novel light receiving device of an off-axis laser radar device having a laser beam scanning unit and a light receiving device separately.

集光レンズ系の1具体例を示す図である。It is a figure which shows one specific example of a condensing lens system. 集光レンズ系の別の具体例を示す図である。It is a figure which shows another specific example of a condensing lens system. 実施の形態を6例示す図である。It is a figure which shows six examples of embodiment. 実施の他の形態を6例示す図である。It is a figure which shows 6 examples of other forms of implementation. 異軸系のレーザレーダ装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser radar apparatus of a different axis | shaft system. レーザレーダ装置のシステム構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system structure of a laser radar apparatus.

図5を参照して「異軸系のレーザレーダ装置」を簡単に説明する。   The “different-axis laser radar device” will be briefly described with reference to FIG.

図5の(a)は「レーザビーム走査部」を説明する図で、(b)は「受光装置」を説明する図である。   FIG. 5A is a diagram for explaining a “laser beam scanning unit”, and FIG. 5B is a diagram for explaining a “light receiving device”.

図5(a)において、符号10は「レーザビーム走査部」を簡略化して示している。   In FIG. 5A, reference numeral 10 indicates a simplified “laser beam scanning unit”.

レーザビーム走査部10は、レーザ光源11とコリメートレンズ13と偏向手段15とを有している。   The laser beam scanning unit 10 includes a laser light source 11, a collimator lens 13, and a deflecting unit 15.

レーザ光源11としては、例えば、半導体レーザを用いることができる。
レーザ光源11から放射されたレーザ光束は、コリメートレンズ13により平行光束化され、偏向手段15に入射する。
As the laser light source 11, for example, a semiconductor laser can be used.
The laser beam emitted from the laser light source 11 is converted into a parallel beam by the collimator lens 13 and enters the deflecting unit 15.

偏向手段15は、入射してくる「平行光束化されたレーザ光束」を反射し、偏向レーザビームSLBとして2次元的に走査する。   The deflecting means 15 reflects the incident “parallel laser beam” and scans it two-dimensionally as a deflected laser beam SLB.

偏向手段15としては、種々のものが考えられる。   Various deflecting means 15 can be considered.

例えば、回転軸を直交させた2個の回転多面鏡により、レーザ光束を順次に反射させて2次元的に走査するものや、搖動軸を直交させた2個の搖動反射鏡により、レーザ光束を順次に反射させて2次元的に走査するものが考えられる。   For example, two rotating polygon mirrors with orthogonal rotation axes reflect laser beams in order and scan two-dimensionally, or two perturbation mirrors with orthogonal rotation axes orthogonal to each other. A two-dimensionally scanned image that is sequentially reflected can be considered.

さらには、反射面を2次元的に搖動させて、レーザ光束を2次元的に偏向させて2次元的な走査を行うものを所謂「MEMS」として構成したものが知られている。   Furthermore, what constitutes what is called "MEMS" what performs a two-dimensional scan by two-dimensionally swinging a reflecting surface and deflecting a laser beam two-dimensionally is known.

図5(a)の偏向手段15は、2次元的に搖動する反射面部分のみを簡略化して描いたものである。偏向レーザビームSLBは、図面に平行な方向と、図面に直交する方向に偏向する。   The deflecting means 15 in FIG. 5A is a simplified drawing of only the reflecting surface portion that swings two-dimensionally. The deflected laser beam SLB is deflected in a direction parallel to the drawing and in a direction orthogonal to the drawing.

2次元的に走査される偏向レーザビームSLBの走査領域内に「検出対象物」があると、検出対象物は、偏向レーザビームSLBにより走査される。   If there is a “detection target” in the scanning region of the deflection laser beam SLB scanned two-dimensionally, the detection target is scanned by the deflection laser beam SLB.

この走査の際に、偏向レーザビームSLBは検出対象物により反射されて戻りレーザ光束となる。   At the time of this scanning, the deflected laser beam SLB is reflected by the object to be detected and returns to a laser beam.

戻りレーザ光束は「受光装置」により受光される。
図5(b)において、符号20は受光装置を簡略化して示している。
The return laser beam is received by the “light receiving device”.
In FIG.5 (b), the code | symbol 20 has shown the light-receiving device simplified.

受光装置20は、集光レンズ系21と受光素子20とを有している。   The light receiving device 20 includes a condenser lens system 21 and a light receiving element 20.

符号BKLで示す「戻りレーザ光束」は、集光レンズ系21に入射し、受光素子23の受光面に向けて集光される。   A “return laser beam” indicated by reference sign BKL enters the condenser lens system 21 and is condensed toward the light receiving surface of the light receiving element 23.

受光素子23は、戻りレーザ光束BKLを受光すると、受光信号化する。
レーザレーダ装置は、レーザビーム走査部10と受光装置20を制御する「制御演算手段」を有する。
When the light receiving element 23 receives the return laser beam BKL, it converts it into a light reception signal.
The laser radar device has “control calculation means” for controlling the laser beam scanning unit 10 and the light receiving device 20.

制御演算手段は、レーザビーム走査部10を制御し、レーザ光源11を、例えば「所定の周期でパルス発光」させる。   The control calculation unit controls the laser beam scanning unit 10 to cause the laser light source 11 to “pulse light emission at a predetermined cycle”, for example.

制御演算手段は、受光素子23の受光信号に基づき、任意の偏向レーザビームがパルス発光された瞬間から、検出対象物で反射され、戻りレーザ光束BKLとなって受光素子23により受光されるまでの時間:2Tを特定する。   Based on the light reception signal of the light receiving element 23, the control calculation means starts from the moment when an arbitrary deflected laser beam is pulsed until it is reflected by the detection target and becomes a return laser beam BKL and received by the light receiving element 23. Time: 2T is specified.

そして、光速:Cと時間:2Tとから、距離:CTを算出する。   Then, the distance: CT is calculated from the speed of light: C and time: 2T.

偏向レーザビームSLBはパルス発光されるから、各瞬間に「どの方向(方位)」に向かっているかは「各瞬間」に分かっている。   Since the deflected laser beam SLB is pulse-emitted, it is known at each moment which direction (orientation) is directed at each moment.

従って、各瞬間の偏向レーザビームSLBの向かう方向と上記距離:CTとから、検出対象物までの距離が、偏向レーザビームSLBの方向とともに「各瞬間」に知られることになり、検出対象物の表面形状と距離が知られることになる。   Therefore, the distance from the direction of the deflected laser beam SLB at each moment and the distance: CT to the detection target is known at each moment along with the direction of the deflection laser beam SLB. The surface shape and distance will be known.

レーザレーダ装置は「広い検出範囲(偏向レーザビームSLBが走査する領域)」を持つことが望まれる。   The laser radar device is desired to have a “wide detection range (a region in which the deflected laser beam SLB scans)”.

偏向レーザビームSLBの偏向角を大きくすることにより「検出領域」を広くすることが可能である。   By increasing the deflection angle of the deflected laser beam SLB, it is possible to widen the “detection region”.

検出領域を広くするために、偏向レーザビームSLBの偏向角を大きくする場合、それに応じて、集光レンズ系21を広角化して「全画角を広く」する必要がある。   When the deflection angle of the deflected laser beam SLB is increased in order to widen the detection region, it is necessary to widen the converging lens system 21 accordingly to “widen the entire angle of view”.

レーザビーム走査部10から放射される偏向レーザビームSLBと、戻りレーザ光束BKLとが、各瞬間において「同方向」であるからである。   This is because the deflected laser beam SLB emitted from the laser beam scanning unit 10 and the return laser beam BKL are “in the same direction” at each moment.

受光装置20における「集光レンズ系21と受光素子23との位置関係」は、例えば、受光素子23の受光面と集光レンズ系21の焦点面を合致させることが考えられる。   The “positional relationship between the condensing lens system 21 and the light receiving element 23” in the light receiving device 20 may be, for example, matching the light receiving surface of the light receiving element 23 and the focal plane of the condensing lens system 21.

このようにすれば、検出対象物による戻りレーザ光束BKLは、集光レンズ系21へ入射する段階では実質的に平行光束状態となっているので、受光面に集光する。   By doing so, the return laser beam BKL by the detection object is substantially collimated at the stage where it enters the condensing lens system 21, and is thus condensed on the light receiving surface.

この場合、偏向レーザビームSLBの偏向角の増大に応じて集光レンズ系21を広角化すると、「画角の大きい戻りレーザ光束BKL」の受光面への入射角が増大する。   In this case, when the condensing lens system 21 is widened in accordance with the increase in the deflection angle of the deflected laser beam SLB, the incident angle of the “return laser beam BKL having a large angle of view” on the light receiving surface increases.

その結果「画角の大きい戻りレーザ光束」に対して、受光素子23の検出出力が低下して検出精度が低下したり、受光素子23の受光面が大きくなったりする。   As a result, the detection output of the light receiving element 23 decreases with respect to the “returning laser beam with a large angle of view”, the detection accuracy decreases, and the light receiving surface of the light receiving element 23 increases.

この傾向は、集光レンズ系21の画角が大きくなるに連れて増大し、特に全画角が90度以上にもなると顕著になる。   This tendency increases as the angle of view of the condensing lens system 21 increases, and becomes prominent particularly when the total angle of view becomes 90 degrees or more.

ここで、広画角の集光レンズ系21の具体的な2例を挙げる。   Here, two specific examples of the condensing lens system 21 having a wide angle of view are given.

「具体例1」
図1は、具体例1の集光レンズ系のレンズ構成を示している。
"Example 1"
FIG. 1 shows a lens configuration of the condensing lens system of the first specific example.

この集光レンズ系は、入射側(図の左方)から順に、負の第1レンズ群G1、正の第2レンズ群G2、開口絞りS、正の第3レンズ群G3を有する。   This condensing lens system has a negative first lens group G1, a positive second lens group G2, an aperture stop S, and a positive third lens group G3 in this order from the incident side (left side in the figure).

集光レンズ系は、半画角:85度(全画角170度)の広角レンズである。   The condenser lens system is a wide-angle lens having a half angle of view: 85 degrees (full angle of view: 170 degrees).

負の第1レンズ群G1は、図の如く入射側から順に、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3を配置してなる。   The negative first lens group G1 includes a first lens L1, a second lens L2, and a third lens L3 arranged in order from the incident side as shown in the figure.

第1レンズL1、第2レンズL2は共に、曲率の大きい凹面を射出側(図の右方)に向けた「負メニスカスレンズ」であり、第3レンズL3は射出側の凹面の曲率が大きい「両凹レンズ」である。   The first lens L1 and the second lens L2 are both “negative meniscus lenses” having a concave surface having a large curvature directed toward the exit side (right side in the figure), and the third lens L3 has a large curvature on the concave surface on the exit side. It is a “biconcave lens”.

正の第2レンズ群G2は、第4レンズL4で構成され、凸面を入射側に向けた「凸平レンズ」である。   The positive second lens group G2 includes a fourth lens L4 and is a “convex flat lens” having a convex surface directed toward the incident side.

第3レンズ群G3は、正の屈折力を有し、入射側から順に、第5レンズL5、第6レンズL6、第7レンズL7を配して構成されている。   The third lens group G3 has a positive refractive power, and is configured by arranging a fifth lens L5, a sixth lens L6, and a seventh lens L7 in order from the incident side.

第5レンズL5、第6レンズL6は共に、曲率の大きい凸面を入射側へ向けた「正メニスカスレンズ」である。   Both the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are “positive meniscus lenses” with convex surfaces having a large curvature directed toward the incident side.

第7レンズL7は、凸面を入射側に向けた「凸平レンズ」である。   The seventh lens L7 is a “convex flat lens” with a convex surface facing the incident side.

開口絞りSは、第4レンズL4と第5レンズL5の間に配置されている。   The aperture stop S is disposed between the fourth lens L4 and the fifth lens L5.

具体例1の集光レンズ系の具体的なデータを表1に示す。   Specific data of the condensing lens system of Example 1 is shown in Table 1.

Figure 0006482015
Figure 0006482015

表1の左欄の「No.」は、入射側から数えた面番号で、開口絞りの面を含む。   “No.” in the left column of Table 1 is a surface number counted from the incident side and includes the surface of the aperture stop.

「R」は曲率半径、「D」は面間隔、「N」は材料の屈折率、「硝種」とあるのは「硝材の名称」である。   “R” is the radius of curvature, “D” is the surface separation, “N” is the refractive index of the material, and “glass type” is “name of glass material”.

表1において「開口絞り:11.081」とあるのは、「開口半径(mm)」であり、従って開口直径は22.162mmである。   In Table 1, “aperture stop: 11.081” is “aperture radius (mm)”, and thus the aperture diameter is 22.162 mm.

集光レンズ系の具体例1は、全画角:170度を持つ「広角レンズ」であるが、入射面に入射する「戻りレーザ光束BKL」のビーム径φ:6mm、受光素子23の受光面の直径φ:6mmを想定している。   Specific example 1 of the condensing lens system is a “wide-angle lens” having a total field angle of 170 degrees, but the beam diameter φ of the “return laser beam BKL” incident on the incident surface is 6 mm, and the light-receiving surface of the light-receiving element 23. The diameter φ is assumed to be 6 mm.

「受光面の径:6mm」は、受光面に集光する像の集合である「円形領域の直径」であり、受光素子23の受光面は、この円形領域を受光できるサイズの大きさを有する。   “The diameter of the light receiving surface: 6 mm” is a “diameter of a circular region” that is a set of images condensed on the light receiving surface, and the light receiving surface of the light receiving element 23 has a size that can receive the circular region. .

図1において、「H5」は、集光レンズ系の射出面(第7レンズの射出側面)から射出する光束の光束径が最小となるときの光束半径(光軸からの距離)を表している。   In FIG. 1, “H5” represents the light beam radius (distance from the optical axis) when the light beam diameter of the light beam exiting from the exit surface of the condenser lens system (the exit side surface of the seventh lens) is minimized. .

具体例1における「H5」は「5.686mm」であり、従って、第7レンズの射出側面から射出する光束が最小径となるときの光束径φ:11.372mmである。   “H5” in the specific example 1 is “5.686 mm”, and thus the light beam diameter φ: 11.372 mm when the light beam emitted from the exit side surface of the seventh lens becomes the minimum diameter.

具体例1の集光レンズ径の結像位置(幾何光学的なバックフォーカス)は、第7レンズL7の射出側面から、9.528mmの位置である。   The imaging position (geometric optical back focus) of the condensing lens diameter of the first specific example is 9.528 mm from the exit side surface of the seventh lens L7.

図1における「SF」は、光線バラつきをチャックするため、第7レンズL7の射出面から5mm離れた位置を表示している。   “SF” in FIG. 1 indicates a position 5 mm away from the exit surface of the seventh lens L7 in order to chuck the beam variation.

「具体例2」
図2は、具体例2の集光レンズ系のレンズ構成を示している。
"Example 2"
FIG. 2 shows the lens configuration of the condensing lens system of the second specific example.

繁雑を避けるため、混同の虞が無いと思われるものについては、図1におけると同一の符号を付した。   In order to avoid complications, the same reference numerals as those in FIG.

この集光レンズ系は、入射側(図の左方)から順に、負の第1レンズ群G1、正の第2レンズ群G2、開口絞りS、正の第3レンズ群G3を有する。   This condensing lens system has a negative first lens group G1, a positive second lens group G2, an aperture stop S, and a positive third lens group G3 in this order from the incident side (left side in the figure).

集光レンズ系は、半画角:85度(全画角170度)の広角レンズである。   The condenser lens system is a wide-angle lens having a half angle of view: 85 degrees (full angle of view: 170 degrees).

負の第1レンズ群G1は、図の如く入射側から順に、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3を配置してなる。   The negative first lens group G1 includes a first lens L1, a second lens L2, and a third lens L3 arranged in order from the incident side as shown in the figure.

第1レンズL1、第2レンズL2は共に、曲率の大きい凹面を射出側(図の右方)に向けた「負メニスカスレンズ」であり、第3レンズL3は射出側の凹面の曲率が大きい「両凹レンズ」である。   The first lens L1 and the second lens L2 are both “negative meniscus lenses” having a concave surface having a large curvature directed toward the exit side (right side in the figure), and the third lens L3 has a large curvature on the concave surface on the exit side. It is a “biconcave lens”.

正の第2レンズ群G2は、第4レンズL4で構成され、凸面を入射側に向けた「凸平レンズ」である。   The positive second lens group G2 includes a fourth lens L4 and is a “convex flat lens” having a convex surface directed toward the incident side.

第3レンズ群G3は、正の屈折力を有し、入射側から順に、第5レンズL5、第6レンズL6、第7レンズL7を配して構成されている。   The third lens group G3 has a positive refractive power, and is configured by arranging a fifth lens L5, a sixth lens L6, and a seventh lens L7 in order from the incident side.

第5レンズL5、第6レンズL6は共に、曲率の大きい凸面を入射側へ向けた「正メニスカスレンズ」である。   Both the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are “positive meniscus lenses” with convex surfaces having a large curvature directed toward the incident side.

第7レンズL7は、凸面を入射側に向けた「凸平レンズ」である。   The seventh lens L7 is a “convex flat lens” with a convex surface facing the incident side.

開口絞りSは、第4レンズL4と第5レンズL5の間に配置されている。   The aperture stop S is disposed between the fourth lens L4 and the fifth lens L5.

具体例2の集光レンズ系の具体的なデータを表1に倣って表2に示す。   Table 2 shows specific data of the condensing lens system of Example 2 following Table 1.

Figure 0006482015
Figure 0006482015

表2の左欄の「No.」は、入射側から数えた面番号で、開口絞りの面を含む。   “No.” in the left column of Table 2 is a surface number counted from the incident side and includes the surface of the aperture stop.

「R」は曲率半径、「D」は面間隔、「N」は材料の屈折率、「硝種」とあるのは「硝材」の名称である。   “R” is the radius of curvature, “D” is the surface spacing, “N” is the refractive index of the material, and “glass type” is the name of “glass material”.

表2において「開口絞り:11.081」とあるのは、「開口半径(mm)」であり、従って開口直径は22.162mmである。   In Table 2, “aperture stop: 11.081” is “aperture radius (mm)”, and thus the aperture diameter is 22.162 mm.

集光レンズ系の具体例2も、全画角:170度を持つ「広角レンズ」であるが、具体例1におけると同様、入射面に入射する「戻りレーザ光束BKL」のビーム径φ:6mm、受光素子23の受光面の直径φ:6mmを想定している。   Specific example 2 of the condensing lens system is also a “wide-angle lens” having a total angle of view: 170 degrees, but as in specific example 1, the beam diameter φ of “return laser beam BKL” incident on the incident surface is 6 mm. The diameter φ of the light receiving surface of the light receiving element 23 is assumed to be 6 mm.

図2において、「H5」は、集光レンズ系の射出面(第7レンズの射出側面)から射出する光束の光束径が最小となるときの光束半径(光軸からの距離)を表している。   In FIG. 2, “H5” represents the light beam radius (distance from the optical axis) when the light beam diameter of the light beam exiting from the exit surface of the condenser lens system (the exit side surface of the seventh lens) is minimized. .

具体例2における「H5」は「4.989mm」であり、従って、第7レンズの射出側面から射出する光束が最小径となるときの光束径φ:9.978mmである。   “H5” in the specific example 2 is “4.989 mm”, and accordingly, the luminous flux diameter φ when the luminous flux emitted from the emission side surface of the seventh lens becomes the minimum diameter is 9.978 mm.

具体例2の集光レンズ径の結像位置(幾何光学的なバックフォーカス)は、第7レンズL7の射出側面から、3.265mmの位置である。   The imaging position (geometric optical back focus) of the condensing lens diameter in specific example 2 is a position of 3.265 mm from the exit side surface of the seventh lens L7.

図2における「SF」も、光線バラつきをチャックするため、第7レンズL7の射出面から5mm離れた位置を表示している。   “SF” in FIG. 2 also indicates a position 5 mm away from the exit surface of the seventh lens L7 in order to chuck the beam variation.

具体例1と2のデータを比較すれば分かるように、両者は、第5レンズL5の入射側レンズ面の曲率半径のみが異なり、あとは同一である。   As can be seen by comparing the data of specific examples 1 and 2, they differ only in the radius of curvature of the incident side lens surface of the fifth lens L5 and are the same.

第5レンズL5の入射側面の曲率半径は、具体例1において17mm、具体例2において16mmであり、具体例2の方が若干小さい。   The curvature radius of the incident side surface of the fifth lens L5 is 17 mm in the first specific example and 16 mm in the second specific example, and the second specific example is slightly smaller.

即ち、第5レンズL5の入射側面(面番号:10)の屈折力は、具体例2の方が若干大きい。
このように、第5レンズL5の入射側面の屈折力を、具体例1よりも若干大きくすることにより、集光レンズ系の射出面から射出する光束の光束径が最小となるときの光束半径:H5は、具体例2の方が具体例1よりも若干(≒0.7mm、直径で≒1.4mm)小さくなっている。
That is, the refractive power of the incident side surface (surface number: 10) of the fifth lens L5 is slightly larger in the specific example 2.
In this way, by making the refractive power of the incident side surface of the fifth lens L5 slightly larger than that of the first specific example, the light beam radius when the light beam diameter of the light beam emitted from the exit surface of the condenser lens system is minimized: H5 is slightly smaller in the specific example 2 than the specific example 1 (≈0.7 mm, the diameter is approximately 1.4 mm).

しかしその反面、第7レンズL7の射出側面から5mm離れた面SF上において「戻り光束が広がる範囲」は、具体例2では具体例1の1.5倍ほど大きくなっている。   However, on the other hand, on the surface SF 5 mm away from the exit side surface of the seventh lens L7, the “range in which the return light beam spreads” is about 1.5 times larger in the second specific example than in the first specific example.

いずれにせよ、具体例1、2とも、面SFの大きさが大きく、また、この面SFの周辺部に入射する結像光束の入射角も大きい。   In any case, in both the first and second examples, the size of the surface SF is large, and the incident angle of the imaging light beam incident on the peripheral portion of the surface SF is also large.

これは、受光素子の大型化や、検出精度の劣化につながり易い。   This tends to lead to an increase in the size of the light receiving element and a deterioration in detection accuracy.

この発明では、1以上の導光部材と、1以上の受光素子を用い、受光素子の大型化や、検出精度の劣化に対処する。   In the present invention, one or more light guide members and one or more light receiving elements are used to cope with an increase in size of the light receiving elements and a deterioration in detection accuracy.

以下、実施の形態を説明する。集光レンズ系としては、上に挙げた具体例1、具体例2のものを適宜用いるものとする。   Hereinafter, embodiments will be described. As the condensing lens system, those in Specific Example 1 and Specific Example 2 listed above are appropriately used.

図3に、上に説明した集光レンズ系を用いる実施の形態を6例示す。   FIG. 3 shows six embodiments using the condensing lens system described above.

図3(a)に示す実施の形態では、上に説明した「3レンズ群7枚レンズ構成の集光レンズ系」の、最も像側の第7レンズL7の射出側レンズ面の側に導光部材LG1を配置した例である。   In the embodiment shown in FIG. 3A, the light is guided to the exit side lens surface side of the seventh lens L7 closest to the image side of the “condensing lens system having a three-lens group seven-lens configuration” described above. This is an example in which the member LG1 is arranged.

導光部材LG1は「截頭円錐状のライトガイド(「テーパロッド」とも呼ばれる)」である。   The light guide member LG1 is “a frustoconical light guide (also called“ tapered rod ”)”.

導光部材LG1は周面が反射面で、大面積の底面部が第7レンズL7の射出側レンズ面に近接若しくは密接して配置され、小面積の截頭面が受光素子PDの受光面に近接若しくは密接している。   The light guide member LG1 has a reflecting surface as a peripheral surface, a bottom surface portion having a large area is disposed close to or in close contact with the exit side lens surface of the seventh lens L7, and a small surface of the truncated surface is a light receiving surface of the light receiving element PD. Proximity or close.

第7レンズL7の射出側レンズ面に近接若しくは密接した大面積の底面部は、第7レンズL7から射出する光束の「実質的に全て」を入射できる大きさを有する。   The bottom surface portion of the large area that is close to or in close contact with the exit side lens surface of the seventh lens L7 has a size that allows “substantially all” of the light beam emitted from the seventh lens L7 to enter.

従って、集光レンズ系から受光素子PD側へ射出するレーザ光は「実質的に全て」上記底面部から導光部材LG1に入射する。   Therefore, the laser light emitted from the condenser lens system to the light receiving element PD side is “substantially all” incident on the light guide member LG1 from the bottom surface portion.

そして、導光部材LG1の「周面をなす反射面」で反射されつつ受光素子PD側へ導光され、受光素子PDに受光される。   Then, the light is guided to the light receiving element PD side while being reflected by the “reflecting surface forming the peripheral surface” of the light guide member LG1, and is received by the light receiving element PD.

この発明のレーザレーダ装置は「1以上の受光素子と、戻りレーザ光を入射され、前記1以上の受光素子の側へ射出させる集光レンズ系と、該集光レンズ系から射出するレーザ光を、前記1以上の受光素子へ導光する1以上の導光部材と」を有するものである。   The laser radar apparatus according to the present invention includes “one or more light receiving elements, a condensing lens system that receives return laser light and emits the laser light toward the one or more light receiving elements, and a laser light that is emitted from the condensing lens system. And one or more light guide members for guiding light to the one or more light receiving elements.

そして、検出対象物へ向かう偏向レーザビームSLBが向かう方向と、検出対象物までの距離をレーザ光が往復する時間とにより、検出対象物の表面形状と距離が知られる。   Then, the surface shape and the distance of the detection target are known from the direction in which the deflected laser beam SLB toward the detection target is directed and the time for the laser light to reciprocate the distance to the detection target.

このような検出対象物の検出における「受光素子の意義」は、検出対象物までの距離をレーザ光が往復する時間を特定することにある。   The “significance of the light receiving element” in the detection of such a detection object is to specify the time for the laser beam to reciprocate the distance to the detection object.

そして、集光レンズ系の意義は、戻りレーザ光束BKLを取り込み、レーザ光として受光素子に受け渡すことにある。   The significance of the condensing lens system is to capture the return laser beam BKL and deliver it as a laser beam to the light receiving element.

即ち、集光レンズ系は戻りレーザ光束BKLを受光素子へ「受け渡す」ことが出来ればよく、戻りレーザ光束BKLを受光素子の受光面に結像(集光)させる必要はない。   That is, the condensing lens system only needs to be able to “deliver” the return laser beam BKL to the light receiving element, and there is no need to image (condense) the return laser beam BKL on the light receiving surface of the light receiving element.

前述のように、集光レンズ系の作用により戻り光束を受光素子の受光面に集光させる場合には、受光面の面積の大きい受光素子が必要となる。   As described above, when the returning light beam is condensed on the light receiving surface of the light receiving element by the action of the condensing lens system, the light receiving element having a large area of the light receiving surface is required.

しかし、図3(a)に示す如く、集光レンズ系から受光素子PD側へ射出するレーザ光の実質的に全てを、導光部材LG1により受光素子PDの受光面に導光すれば、受光素子PDは大面積の受光面を必要とせず、戻りレーザ光束BKLを精度よく検出できる。   However, as shown in FIG. 3A, if substantially all of the laser light emitted from the condenser lens system to the light receiving element PD side is guided to the light receiving surface of the light receiving element PD by the light guide member LG1, the light reception is performed. The element PD does not require a large area light receiving surface, and can accurately detect the return laser beam BKL.

図3(b)以下に、図3(a)に示す実施の形態の変形例を5例挙げる。
繁雑を避けるために、混同の虞が無いと思われるものについては図3(a)と同一の符号を付した。また、図3(b)〜(f)においては、集光レンズ系に関しては、最も像側の第3レンズ群G3の第7レンズL7のみを示した。
FIG. 3B shows five examples of modifications of the embodiment shown in FIG.
In order to avoid complications, the same reference numerals as those in FIG. 3B to 3F, only the seventh lens L7 of the third lens group G3 closest to the image side is shown with respect to the condensing lens system.

図3(b)に示す例は、導光部材LG2として、第7レンズL7の光軸を回転対称軸とする「非球面形状の反射面」を周面に有するものが用いられている。   In the example shown in FIG. 3B, a light guide member LG2 having a “aspherical reflection surface” on the circumferential surface with the optical axis of the seventh lens L7 as a rotational symmetry axis is used.

導光部材LG2の入射側の面は、第7レンズL7から射出する光束の実質的に全てを入射できる大きさを有する。   The incident-side surface of the light guide member LG2 has a size that allows substantially all of the light beam emitted from the seventh lens L7 to enter.

従って、集光レンズ系から受光素子PD側へ射出するレーザ光は「実質的に全て」導光部材LG2に入射する。   Therefore, the laser light emitted from the condenser lens system to the light receiving element PD side is “substantially all” incident on the light guide member LG2.

そして、導光部材LG2の周面をなす非球面形状の反射面で反射されつつ受光素子PD側へ導光され、受光素子PDに受光される。   Then, the light is guided to the light receiving element PD side while being reflected by the aspherical reflecting surface forming the peripheral surface of the light guide member LG2, and is received by the light receiving element PD.

図3(c)に示す例は、導光部材LG3として、第7レンズL7の光軸を回転対称軸とする「球面形状の反射面」を周面に有するものが用いられている。   In the example shown in FIG. 3C, a light guide member LG3 having a “spherical reflection surface” on the circumferential surface with the optical axis of the seventh lens L7 as a rotational symmetry axis is used.

導光部材LG3の入射側の面は、第7レンズL7から射出する光束の実質的に全てを入射できる大きさを有する。   The incident-side surface of the light guide member LG3 has a size that allows substantially all of the light beam emitted from the seventh lens L7 to enter.

従って、集光レンズ系から受光素子PD側へ射出するレーザ光は「実質的に全て」導光部材LG3に入射する。   Accordingly, the laser light emitted from the condenser lens system to the light receiving element PD side is “substantially all” incident on the light guide member LG3.

そして、導光部材LG3の周面をなす球面形状の反射面で反射されつつ受光素子PD側へ導光され、受光素子PDに受光される。   Then, the light is guided to the light receiving element PD side while being reflected by the spherical reflecting surface forming the peripheral surface of the light guide member LG3, and is received by the light receiving element PD.

図3(d)に示す例は、導光部材LG10と、受光素子PDを用いる例である。   The example shown in FIG. 3D is an example using the light guide member LG10 and the light receiving element PD.

導光部材LG10は、複数本のライトガイドLG11、LG12、LG13等を束ねてなる。図に示されたライトガイドLG11〜LG13等は、全体を1つに束ねられ、入射側は第7レンズL7の射出側面に近接若しくは密接し、射出側は受光素子PDの受光面に近接若しくは密接している。   The light guide member LG10 is formed by bundling a plurality of light guides LG11, LG12, LG13, and the like. The light guides LG11 to LG13 shown in the figure are bundled as a whole, the incident side is close to or in close contact with the exit side surface of the seventh lens L7, and the exit side is close to or in close contact with the light receiving surface of the light receiving element PD. doing.

ライトガイドLG11等は、周面が「テーパの付いた反射面」であるテーパロッドであり、図の如く、受光素子PD側が細くなっている。   The light guide LG11 or the like is a tapered rod whose peripheral surface is a “tapered reflecting surface”, and the light receiving element PD side is thin as shown in the figure.

導光部材LG10の入射側は、複数のライトガイドの入射面の集合面であり、第7レンズL7から射出する光束の実質的に全てを入射できる大きさを有する。   The incident side of the light guide member LG10 is a collective surface of incident surfaces of the plurality of light guides, and has a size that allows substantially all of the light beam emitted from the seventh lens L7 to enter.

第7レンズL7から射出するレーザ光は、ライトガイドLG11等の内部で反射されつつ、実質的にその全てが受光素子PDに導光され、受光素子PDにより受光される。   While the laser light emitted from the seventh lens L7 is reflected inside the light guide LG11 and the like, substantially all of it is guided to the light receiving element PD and received by the light receiving element PD.

図3(e)に示す例は、導光部材LG20と、複数の受光素子PD1、PD2、PD3等を用いる例である。   The example shown in FIG. 3E is an example using the light guide member LG20 and a plurality of light receiving elements PD1, PD2, PD3, and the like.

導光部材LG20は、複数本のライトガイドLG21、LG22、LG23等を束ねてなる。ライトガイドLG21等は「周面がテーパの付いた反射面」であるテーパロッドであり、図の如く、入射側から射出側へ向かって細くなっている。   The light guide member LG20 is formed by bundling a plurality of light guides LG21, LG22, LG23 and the like. The light guide LG21 or the like is a taper rod having a “reflecting surface with a tapered peripheral surface”, and is tapered from the incident side to the emission side as shown in the figure.

図に示されたライトガイドLG21〜LG23等は、入射側を1つに束ねられ、束ねられた入射側面は、第7レンズL7から射出する光束の実質的に全てを入射できる大きさを有し、第7レンズL7の射出側面に近接若しくは密接している。   The light guides LG21 to LG23 and the like shown in the drawing are bundled with one incident side, and the bundled incident side surface has a size that allows substantially all of the light beam emitted from the seventh lens L7 to enter. , Close to or close to the exit side surface of the seventh lens L7.

複数のライトガイドLG21等の射出側は互いに別れ、個々の射出側はライトガイドごとに設けられた複数の受光素子PD1、PD2等の受光面に近接若しくは密接している。   The emission sides of the plurality of light guides LG21 and the like are separated from each other, and the individual emission sides are close to or in close contact with the light receiving surfaces of the plurality of light receiving elements PD1 and PD2 provided for each light guide.

集光レンズ系の射出側に射出されるレーザ光の実施的に全ては、ライトガイドLG21等により受光素子PD1等に導光されて、受光素子PD1等に受光される。   The practically all of the laser light emitted to the exit side of the condenser lens system is guided to the light receiving element PD1 or the like by the light guide LG21 or the like and received by the light receiving element PD1 or the like.

複数の受光素子PD1等の出力信号を合成すれば、集光レンズ系から射出するレーザ光全体に対する受光情報が得られる。   By combining output signals from a plurality of light receiving elements PD1, etc., light reception information for the entire laser light emitted from the condenser lens system can be obtained.

図3(f)に示す例は、導光部材LG30と、複数の受光素子PD1、PD2、PD3等を用いる例である。   The example shown in FIG. 3F is an example in which a light guide member LG30 and a plurality of light receiving elements PD1, PD2, PD3, and the like are used.

導光部材LG30は、複数本のライトガイドLG31、LG32、LG33等を束ねてなる。ライトガイドLG31等は「周面がテーパの付いた反射面」であるテーパロッドであり、図の如く、入射側から射出側へ向かって細くなっている。   The light guide member LG30 is formed by bundling a plurality of light guides LG31, LG32, LG33 and the like. The light guide LG31 or the like is a taper rod having a “reflecting surface with a tapered peripheral surface”, and is tapered from the incident side to the emission side as shown in the figure.

図示されたライトガイドLG31〜LG33等は、入射側を1つに束ねられ、束ねられた入射側面は、第7レンズL7から射出する光束の実質的に全てを入射できる大きさを有し、第7レンズL7の射出側面に近接若しくは密接している。   The illustrated light guides LG31 to LG33 and the like are bundled on one incident side, and the bundled incident side surface has a size that allows substantially all of the luminous flux emitted from the seventh lens L7 to enter. It is close to or close to the exit side of the 7 lens L7.

複数のライトガイドLG31等の射出側は互いに別れ、個々の射出側はライトガイドごとに設けられた複数の受光素子PD1、PD2等の受光面に近接若しくは密接している。   The exit sides of the plurality of light guides LG31 and the like are separated from each other, and the individual exit sides are close to or in close contact with the light receiving surfaces of the plurality of light receiving elements PD1 and PD2 provided for each light guide.

集光レンズ系の射出側に射出されるレーザ光の実施的に全ては、ライトガイドLG31等により受光素子PD1等に導光されて、受光素子PD1等に受光される。   All practically the laser light emitted to the exit side of the condenser lens system is guided to the light receiving element PD1 and the like by the light guide LG31 and received by the light receiving element PD1 and the like.

複数の受光素子PD1等の出力信号を合成すれば、集光レンズ系の第7レンズL7から射出するレーザ光全体に対する受光情報が得られる。   By combining output signals from the plurality of light receiving elements PD1 and the like, light reception information for the entire laser light emitted from the seventh lens L7 of the condenser lens system can be obtained.

図3(e)に示す例と、(f)に示す例とを比較すると、図3(f)の例では、複数のライトガイドLG31等の射出側が大きく離されている。   Comparing the example shown in FIG. 3E and the example shown in FIG. 3F, in the example shown in FIG. 3F, the emission sides of the plurality of light guides LG31 and the like are greatly separated.

このようにすると、受光素子PD1等の配置位置の自由度が大きくなる。   In this way, the degree of freedom of the arrangement position of the light receiving element PD1 and the like increases.

図3に示した実施の各形態では、集光レンズ系は、入射側から順に、負の第1レンズ群G1、正の第2レンズ群G2、開口絞りS、正の第3レンズ群G3を有し、全画角:170度以上の広角レンズであり、1以上の導光部材(LG1等)は、その入射面を、前記第3レンズ群G3の射出レンズ面に近接若しくは密接して配置されている。   In each embodiment shown in FIG. 3, the condenser lens system includes, in order from the incident side, a negative first lens group G1, a positive second lens group G2, an aperture stop S, and a positive third lens group G3. A wide-angle lens having a full field angle of 170 degrees or more, and one or more light guide members (LG1 and the like) are arranged so that their incident surfaces are close to or in close contact with the exit lens surface of the third lens group G3. Has been.

図3に即して説明した実施の形態では、集光レンズ系として全画角:170度以上の物が用いられているが、一般的に、この全画角以下で同様の効果を得ることは自明である(具体例では、0〜170度までの範囲をすべてカバーしている)。   In the embodiment described with reference to FIG. 3, an object having a full angle of view of 170 degrees or more is used as the condensing lens system, but generally the same effect can be obtained below this full angle of view. Is self-explanatory (in the specific example, it covers the entire range from 0 to 170 degrees).

従って、一般的な広角レンズ(90°以上)では、より容易に本発明の効果を達成することが可能である。   Therefore, the effect of the present invention can be achieved more easily with a general wide-angle lens (90 ° or more).

ここで、この発明の受光装置における「集光レンズ系」の役割について見ると、上述の如く「集光レンズ系」は、戻りレーザ光束BKLをレーザ光として受光素子へ「受け渡す」役割を負っている。   Here, looking at the role of the “condensing lens system” in the light receiving device of the present invention, as described above, the “condensing lens system” has the role of “delivering” the return laser beam BKL as a laser beam to the light receiving element. ing.

即ち、集光レンズ系は、戻りレーザ光束BKLを受光素子の受光面に結像(集光)させる必要はない。   That is, the condensing lens system does not need to image (condense) the return laser beam BKL on the light receiving surface of the light receiving element.

このような観点から、上に具体例として挙げた図1、図2の集光レンズ系を見ると、これら具体例の集光レンズ系は、入射側から順に、負の第1レンズ群G1、正の第2レンズ群G2、開口絞りS、正の第3レンズ群G3を有し、画角:170度以上の広角レンズである。   From this point of view, when the condensing lens systems shown in FIGS. 1 and 2 mentioned above as specific examples are viewed, the condensing lens systems of these specific examples are arranged in order from the incident side to the negative first lens group G1, The wide-angle lens has a positive second lens group G2, an aperture stop S, and a positive third lens group G3, and has an angle of view of 170 degrees or more.

この3レンズ群構成の集光レンズ系において、第3レンズ群G3を除いた部分、即ち「第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、開口絞りSで構成される部分」を考えてみる。   In the three-lens group condensing lens system, a portion excluding the third lens group G3, that is, “a portion constituted by the first lens group G1, the second lens group G2, and the aperture stop S” will be considered.

「第1レンズ群G1、第2レンズ群G2と開口絞りSにより構成される部分」は、全画角170度をもち、戻りレーザ光束BKLを取り込み、開口絞りSから射出させる。   The “portion constituted by the first lens group G1, the second lens group G2, and the aperture stop S” has a total angle of view of 170 degrees, takes in the return laser beam BKL, and emits it from the aperture stop S.

このとき、開口絞りSから射出される光束は、上の具体例の集光レンズ系では「その全てが第7レンズL7から射出」する。   At this time, the light beam emitted from the aperture stop S is “all emitted from the seventh lens L7” in the above-described condensing lens system.

即ち、開口絞りSから射出する光束は、戻りレーザ光束BKLの「全レーザ光」を含んでいる。   That is, the light beam emitted from the aperture stop S includes the “all laser light” of the return laser light beam BKL.

この観点からすると、前記3レンズ群の集光レンズ系から第3レンズ群を除いた「第1レンズ群、第2レンズ群、開口絞り」の部分は、この発明のレーザレーダ装置の受光装置において必要とされる「集光レンズ系」の機能を充足している。   From this point of view, the “first lens group, second lens group, aperture stop” portion obtained by removing the third lens group from the condensing lens system of the three lens groups is the light receiving device of the laser radar device of the present invention. It fulfills the functions of the necessary “condensing lens system”.

従って、3レンズ群の集光レンズ系から第3レンズ群を除いた「第1レンズ群、第2レンズ群、開口絞り」の部分を新たに「集光レンズ系」とし、この「新たな集光レンズ系」から1以上の受光素子の側へ射出するレーザ光を、1以上の導光部材を用いて、1以上の受光素子へ導光することができる。   Therefore, the “first lens group, second lens group, aperture stop” portion obtained by removing the third lens group from the three-lens condensing lens system is newly referred to as a “condensing lens system”. Laser light emitted from the “optical lens system” toward one or more light receiving elements can be guided to one or more light receiving elements using one or more light guide members.

以下、この場合の新たな集光レンズ系を用いる実施の形態例を6例、図4に示す。   FIG. 4 shows six examples of embodiments using the new condensing lens system in this case.

図4の各図において、図の左側が入射側、右側が射出側である。   In each figure of FIG. 4, the left side of the figure is the entrance side, and the right side is the exit side.

図4(a)に示す実施の形態は、前記「第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、開口絞りS、第3レンズ群G3による3レンズ群構成の集光レンズ」から、第3レンズ群G3を除いたものを「新たな集光レンズ」として用いる場合の例である。   In the embodiment shown in FIG. 4A, the “third lens group condensing lens composed of the first lens group G1, the second lens group G2, the aperture stop S, and the third lens group G3” is used. This is an example in which a lens other than the group G3 is used as a “new condenser lens”.

第2レンズ群G2を構成する第4レンズL4の射出側に設けられた開口絞りSの射出側に、導光部材LG10Aを配置した例である。   In this example, the light guide member LG10A is disposed on the exit side of the aperture stop S provided on the exit side of the fourth lens L4 constituting the second lens group G2.

導光部材LG10Aは「截頭円錐状のライトガイド」である。   The light guide member LG10A is “a frustoconical light guide”.

導光部材LG10Aは周面が反射面で、大面積の底面部が開口絞りSの開口に、射出側から近接若しくは密接して配置され、小面積の截頭面が受光素子PDの受光面に近接若しくは密接している。   The light guide member LG10A has a reflective surface, a bottom surface portion having a large area is disposed close to or in close contact with the opening of the aperture stop S, and a truncated surface having a small area serves as a light receiving surface of the light receiving element PD. Proximity or close.

開口絞りSの射出側に近接若しくは密接した大面積の底面部は、開口絞りSの開口から射出するレーザ光の「実質的に全て」を入射できる大きさを有する。   The bottom surface portion having a large area close to or in close proximity to the exit side of the aperture stop S has a size that allows “substantially all” of the laser light emitted from the aperture stop S to enter.

従って、集光レンズ系から受光素子PD側へ射出するレーザ光は「実質的に全て」上記底面部から導光部材LG10Aに入射する。   Accordingly, the laser light emitted from the condenser lens system to the light receiving element PD side is “substantially all” incident on the light guide member LG10A from the bottom surface portion.

そして、導光部材LG10Aの周面をなす反射面で反射されつつ受光素子PD側へ導光され、受光素子PDに受光される。   Then, the light is guided to the light receiving element PD side while being reflected by the reflecting surface forming the peripheral surface of the light guide member LG10A, and is received by the light receiving element PD.

図4(b)以下に、図4(a)に示す実施の形態の変形例を5例挙げる。
図の繁雑を避けるため、図4の(b)〜(f)では「新たな集光レンズ系を構成する第1レンズL1〜第4レンズL4と開口絞りS」のうち、第4レンズと開口絞りSのみを図示する。
FIG. 4B shows five examples of modifications of the embodiment shown in FIG.
In order to avoid complication of the drawing, in FIG. 4B to FIG. 4F, among the “first lens L1 to fourth lens L4 and aperture stop S constituting a new condenser lens system”, the fourth lens and the aperture. Only the diaphragm S is shown.

また、繁雑を避けるために、混同の虞が無いと思われるものについては図4(a)におけると同一の符号を付した。   Further, in order to avoid congestion, the same reference numerals as those in FIG.

図4(b)に示す例は、導光部材LG20Aとして、第4レンズL4の光軸を回転対称軸とする「非球面形状の反射面」を周面に有するものが用いられている。   In the example shown in FIG. 4B, a light guide member LG20A having a “aspherical reflection surface” on the circumferential surface with the optical axis of the fourth lens L4 as a rotational symmetry axis is used.

導光部材LG20Aの入射側の面は、開口絞りSから射出する光束の全てを入射できる大きさを有する。   The incident-side surface of the light guide member LG20A has a size that allows all of the light beams emitted from the aperture stop S to enter.

従って、集光レンズ系から受光素子PD側へ射出するレーザ光は「実質的に全て」導光部材LG20Aに入射する。   Therefore, the laser light emitted from the condenser lens system to the light receiving element PD side is “substantially all” incident on the light guide member LG20A.

そして、導光部材LG20Aの周面をなす非球面形状の反射面で反射されつつ受光素子PD側へ導光され、受光素子PDに受光される。   Then, the light is guided to the light receiving element PD side while being reflected by the aspherical reflecting surface forming the peripheral surface of the light guide member LG20A, and is received by the light receiving element PD.

図4(c)に示す例は、導光部材LG30Aとして、第4レンズL4の光軸を回転対称軸とする「球面形状の反射面」を周面に有するものが用いられている。   In the example shown in FIG. 4C, a light guide member LG30A having a “spherical reflection surface” on the circumferential surface with the optical axis of the fourth lens L4 as a rotational symmetry axis is used.

導光部材LG30Aの入射側の面は、開口絞りSから射出するレーザ光の実質的に全てを入射できる大きさを有する。   The incident-side surface of the light guide member LG30A has a size that allows substantially all of the laser light emitted from the aperture stop S to be incident thereon.

従って、集光レンズ系から受光素子PD側へ射出するレーザ光は「実質的に全て」導光部材LG30Aに入射する。   Therefore, the laser light emitted from the condenser lens system to the light receiving element PD side is “substantially all” incident on the light guide member LG30A.

そして、導光部材LG30Aの周面をなす球面形状の反射面で反射されつつ受光素子PD側へ導光され、受光素子PDに受光される。   Then, the light is guided to the light receiving element PD side while being reflected by the spherical reflecting surface forming the peripheral surface of the light guide member LG30A, and is received by the light receiving element PD.

図4(d)に示す例は、導光部材LG40と、受光素子PDを用いる例である。   The example shown in FIG. 4D is an example using the light guide member LG40 and the light receiving element PD.

導光部材LG40は、複数本のライトガイドLG41、LG42、LG43等を束ねてなる。図に示されたライトガイドLG41〜LG43等は、全体を1つに束ねられ、入射側は開口絞りSの射出側面に近接若しくは密接し、射出側は受光素子PDの受光面に近接若しくは密接している。   The light guide member LG40 is formed by bundling a plurality of light guides LG41, LG42, LG43 and the like. The light guides LG41 to LG43 shown in the drawing are bundled as a whole, the incident side is close to or close to the exit side of the aperture stop S, and the exit side is close to or close to the light receiving surface of the light receiving element PD. ing.

ライトガイドLG11等は、周面が「テーパの付いた反射面」であり、図の如く、受光素子PD側が細くなっている。   The light guide LG11 and the like have a “tapered reflecting surface” on the peripheral surface, and the light receiving element PD side is thin as shown in the figure.

導光部材LG10の入射側は、複数のライトガイドの入射面の集合面であり、開口絞りSから射出するレーザ光の実質的に全てを入射できる大きさを有する。   The incident side of the light guide member LG10 is a collective surface of incident surfaces of a plurality of light guides, and has a size that allows substantially all of the laser light emitted from the aperture stop S to be incident thereon.

開口絞りSから射出するレーザ光は、ライトガイドLG41等の内部で反射されつつ、実質的にその全てが受光素子PDに導光され、受光素子PDにより受光される。   While the laser beam emitted from the aperture stop S is reflected inside the light guide LG41 and the like, substantially all of it is guided to the light receiving element PD and received by the light receiving element PD.

図4(e)に示す例は、導光部材LG50と、複数の受光素子PD1、PD2、PD3等を用いる例である。   The example shown in FIG. 4E is an example using a light guide member LG50 and a plurality of light receiving elements PD1, PD2, PD3, and the like.

導光部材LG50は、複数本のライトガイドLG51、LG52、LG53等を束ねてなる。ライトガイドLG51等は「周面がテーパの付いた反射面」であり、図の如く、入射側から射出側へ向かって細くなっている。   The light guide member LG50 is formed by bundling a plurality of light guides LG51, LG52, LG53, and the like. The light guide LG51 or the like is a “reflecting surface with a tapered peripheral surface”, and is narrowed from the incident side to the emission side as shown in the figure.

図に示されたライトガイドLG51〜LG53等は、入射側を1つに束ねられ、束ねられた入射側面は、第7レンズL7から射出する光束の実質的に全てを入射できる大きさを有し、開口絞りSの射出側面に近接若しくは密接している。   The light guides LG51 to LG53 shown in the drawing are bundled on one incident side, and the bundled incident side surface has a size that allows substantially all of the light beam emitted from the seventh lens L7 to enter. , Close to or close to the exit side surface of the aperture stop S.

複数のライトガイドLG51等の射出側は互いに別れ、個々の射出側はライトガイドごとに設けられた複数の受光素子PD1、PD2等の受光面に近接若しくは密接している。   The emission sides of the plurality of light guides LG51 and the like are separated from each other, and the individual emission sides are close to or in close contact with the light receiving surfaces of the plurality of light receiving elements PD1 and PD2 provided for each light guide.

集光レンズ系の射出側に射出されるレーザ光の実施的に全ては、ライトガイドLG51等により受光素子PD1等に導光されて、受光素子PD1等に受光される。   All practically the laser light emitted to the exit side of the condenser lens system is guided to the light receiving element PD1 and the like by the light guide LG51 and the like, and is received by the light receiving element PD1 and the like.

複数の受光素子PD1等の出力信号を合成すれば、集光レンズ系から射出するレーザ光全体に対する受光情報が得られる。   By combining output signals from a plurality of light receiving elements PD1, etc., light reception information for the entire laser light emitted from the condenser lens system can be obtained.

図4(f)に示す例は、導光部材LG60と、複数の受光素子PD1、PD2、PD3等を用いる例である。   The example shown in FIG. 4F is an example using a light guide member LG60 and a plurality of light receiving elements PD1, PD2, PD3, and the like.

導光部材LG60は、複数本のライトガイドLG61、LG62、LG63等を束ねてなる。ライトガイドLG61等は「周面がテーパの付いた反射面」であり、図の如く、入射側から射出側へ向かって細くなっている。   The light guide member LG60 is formed by bundling a plurality of light guides LG61, LG62, LG63 and the like. The light guide LG61 or the like is a “reflecting surface with a tapered peripheral surface”, and becomes thinner from the incident side to the emission side as shown in the figure.

図に示されたライトガイドLG61〜LG63等は、入射側を1つに束ねられ、束ねられた入射側面は、開口絞りSから射出するレーザ光の実質的に全てを入射できる大きさを有し、開口絞りSの射出側面に近接若しくは密接している。   The light guides LG61 to LG63 shown in the drawing are bundled on one incident side, and the bundled incident side surface has a size that allows substantially all of the laser light emitted from the aperture stop S to enter. , Close to or close to the exit side surface of the aperture stop S.

複数のライトガイドLG61等の射出側は互いに別れ、個々の射出側はライトガイドごとに設けられた複数の受光素子PD1、PD2等の受光面に近接若しくは密接している。   The exit sides of the plurality of light guides LG61 and the like are separated from each other, and the individual exit sides are close to or in close contact with the light receiving surfaces of the plurality of light receiving elements PD1 and PD2 provided for each light guide.

集光レンズ系の射出側に射出されるレーザ光の実施的に全ては、ライトガイドLG61等により受光素子PD1等に導光されて、受光素子PD1等に受光される。   All practically the laser light emitted to the exit side of the condenser lens system is guided to the light receiving element PD1 and the like by the light guide LG61 and received by the light receiving element PD1 and the like.

複数の受光素子PD1等の出力信号を合成すれば、集光レンズ系から射出するレーザ光全体に対する受光情報が得られる。   By combining output signals from a plurality of light receiving elements PD1, etc., light reception information for the entire laser light emitted from the condenser lens system can be obtained.

図4(e)に示す例と、(f)に示す例とを比較すると、図4(f)の例では、複数のライトガイドLG31等の射出側が大きく離されている。   Comparing the example shown in FIG. 4E and the example shown in FIG. 4F, in the example of FIG. 4F, the emission sides of the plurality of light guides LG31 and the like are greatly separated.

このようにすると、受光素子PD1等の配置位置の自由度が大きくなる。   In this way, the degree of freedom of the arrangement position of the light receiving element PD1 and the like increases.

図4に示した実施の各形態では、集光レンズ系は、入射側から順に、負の第1レンズ群G1、正の第2レンズ群G2、開口絞りSを有し、全画角:170度以上の広角レンズであり、1以上の導光部材(LG10A等)は、その入射面を開口絞りSの射出面に直接に近接若しくは密接して配置されている。   In each embodiment shown in FIG. 4, the condensing lens system includes, in order from the incident side, a negative first lens group G1, a positive second lens group G2, an aperture stop S, and a total angle of view: 170. The one or more light guide members (LG10A and the like) are arranged in close proximity to or in close contact with the exit surface of the aperture stop S.

図4に即して説明した実施の各形態でも、集光レンズ系として全画角:170度以上の物が用いられているが、一般的に、この全画角以下で同様の効果を得ることは自明である(具体例では、0〜170度までの範囲をすべてカバーしている)。   In each of the embodiments described with reference to FIG. 4, the condensing lens system uses an object having a full angle of view of 170 degrees or more, but generally the same effect is obtained below this full angle of view. This is self-evident (in the specific example, the entire range from 0 to 170 degrees is covered).

従って、一般的な広角レンズ(全画角:90°以上)では、より容易にこの発明の効果を達成することが可能である。   Therefore, the effect of the present invention can be achieved more easily with a general wide-angle lens (full angle of view: 90 ° or more).

上に説明した実施の各形態では、導光部材やライトガイドは、周面部が反射面であるものである。
即ち、硝子や透明プラスチックのような透明な材料で、導光部材やライトガイドの形状を形成し、その周面部分に蒸着等の方法で反射面を形成することにより製造できる。
In each of the embodiments described above, the light guide member and the light guide have a peripheral surface portion that is a reflective surface.
That is, it can be manufactured by forming the shape of the light guide member or the light guide with a transparent material such as glass or transparent plastic, and forming the reflection surface on the peripheral surface portion by a method such as vapor deposition.

導光部材LG2やLG20Aでは、反射面形状が非球面形状であるが、この非球面形状は受光素子側へのレーザ光の導光が効率よく行われるように設計される。   In the light guide member LG2 or LG20A, the reflection surface has an aspheric shape, and this aspheric shape is designed so that the laser light is efficiently guided to the light receiving element side.

また、導光部材LG3やLG30Aは、所謂「積分球」と同様の効果で、レーザ光を効率よく受光素子PDへ導光できる。   Further, the light guide members LG3 and LG30A can efficiently guide the laser light to the light receiving element PD with the same effect as a so-called “integrating sphere”.

上には、導光部材の具体例を示したが、これに限らず種々の形態のものが可能である。   Although the specific example of the light guide member was shown above, not only this but various forms are possible.

即ち、上には、硝子や透明プラスチックのような透明な材料で、導光部材やライトガイドの形状を形成し、その周面部分に蒸着等の方法で反射面を形成したものを例示したが、勿論これに限らない。   That is, in the above example, a transparent material such as glass or transparent plastic is used, and the shape of the light guide member or light guide is formed, and the reflection surface is formed on the peripheral surface portion by a method such as vapor deposition. Of course, this is not a limitation.

これらの例では、外周面部分を反射面とし、反射面の内部は実態を持った透明体であるが、このようにする代わりに、内部を中空とし、内側面を反射面として導光部材やライトガイドを構成することができる。   In these examples, the outer peripheral surface portion is a reflecting surface, and the inside of the reflecting surface is a transparent body having an actual state, but instead of doing this, the inside is hollow and the inner surface is a reflecting surface, and the light guide member or A light guide can be constructed.

また、導光部材やライトガイドの形状として、上には軸対称(回転対称)なものを例示したが、導光部材やライトガイドの形状は、上に例示したものに限らない。   Moreover, although the axially symmetric (rotationally symmetric) shape is exemplified above as the shape of the light guide member and the light guide, the shapes of the light guide member and the light guide are not limited to those exemplified above.

導光部材の果たすべき機能は上記の如く「集光レンズ系から射出するレーザ光を、1以上の受光素子へ導光するし、1以上の受光素子により、集光レンズ系から射出するレーザ光を全て受光する」ことにある。   As described above, the function of the light guide member is as follows: “Laser light emitted from the condensing lens system is guided to one or more light receiving elements, and laser light emitted from the condensing lens system by one or more light receiving elements. All light is received.

なお、ここに言う「全て」は、厳密な意味ではなく「実質的に全て」であればよい。   Note that “all” here does not have a strict meaning, but may be “substantially all”.

従って、導光部材は、このような意味で、集光レンズ系から導光部材へ入射するレーザ光を実施的に全て受光素子側へ受け渡すことができればよく、このような機能が果たされる形状であれば任意に形状を定めることができる。   Accordingly, in this sense, the light guide member only needs to be able to effectively deliver all of the laser light incident on the light guide member from the condensing lens system to the light receiving element side. If so, the shape can be arbitrarily determined.

図3や図4に示す各種の導光部材は、その射出側が受光素子の受光面に近接若しくは密接している。   The various light guide members shown in FIGS. 3 and 4 have their emission sides close to or in close contact with the light receiving surface of the light receiving element.

上記のように、導光部材やライトガイドには「形状の自由度」があるので、上に説明した各種の導光部材やライトガイドの射出側の形状は「受光素子の受光面形状」に合わせるのが合理的である。   As described above, since the light guide member and the light guide have “degree of freedom of shape”, the shapes of the light guide members and light guides described above on the emission side are the “light receiving surface shape of the light receiving element”. It is reasonable to match.

以下に、図6を参照してレーザレーダ装置のシステム構造の1形態を簡単に説明する。   Hereinafter, one embodiment of the system structure of the laser radar apparatus will be briefly described with reference to FIG.

レーザレーダ装置は、レーザビーム走査部により、レーザ光源からのレーザ光束を、偏向レーザビームとして2次元的に走査し、検出対象物による反射レーザビームを戻りレーザ光として検出するレーザレーダ装置である。   The laser radar device is a laser radar device that two-dimensionally scans a laser beam from a laser light source as a deflected laser beam by a laser beam scanning unit, and detects a reflected laser beam from a detection target as return laser light.

レーザレーダ装置は、レーザビーム走査部100と、受光装置200と、制御演算部300とディスプレイ400を有する。   The laser radar device includes a laser beam scanning unit 100, a light receiving device 200, a control calculation unit 300, and a display 400.

レーザビーム走査部100は、レーザ光源からのレーザ光束を、偏向レーザビームSLBとして2次元的に走査する機能を持つ部分であり、例えば、図5(a)に即して先に簡単に説明した如きものである。   The laser beam scanning unit 100 has a function of two-dimensionally scanning a laser beam from a laser light source as a deflected laser beam SLB. For example, the laser beam scanning unit 100 has been briefly described above with reference to FIG. It is like this.

受光装置200は、検出対象物による反射レーザビームを戻りレーザ光BKLとして検出する機能を持つ部分である。   The light receiving device 200 is a part having a function of detecting a reflected laser beam from a detection target as return laser light BKL.

この部分は、例えば、図3、図4に即して実施の形態を説明したように、1以上の受光素子と、戻りレーザ光を入射され、1以上の受光素子の側へ射出させる集光レンズ系と、該集光レンズ系から射出するレーザ光を、前記1以上の受光素子へ導光する1以上の導光部材と、を有する。   For example, as described in the embodiment with reference to FIGS. 3 and 4, this portion includes one or more light receiving elements and a condensing light that is incident on a return laser beam and is emitted toward the one or more light receiving elements. A lens system; and one or more light guide members that guide laser light emitted from the condenser lens system to the one or more light receiving elements.

図6に示す制御演算部300は、レーザビーム走査部100と受光装置200とを制御し、受光装置200の受光情報に基づき「検出対象物までの距離」を演算し、検出対象部の「方位と距離」を特定する制御演算手段である。   The control calculation unit 300 shown in FIG. 6 controls the laser beam scanning unit 100 and the light receiving device 200, calculates the “distance to the detection target” based on the light reception information of the light receiving device 200, and the “azimuth” of the detection target unit. And a control calculation means for specifying “and distance”.

「制御演算手段」としての制御演算部300は、マイクロコンピュータあるいはCPUとして構成される。   The control calculation unit 300 as “control calculation means” is configured as a microcomputer or a CPU.

ディスプレイ400は、制御演算手段300により特定された「検出対象物の方位と距離を表示する表示手段」で、液晶ディスプレイ等の各種のものを用いることができる。   The display 400 is a “display unit that displays the direction and distance of the detection target” specified by the control calculation unit 300, and various types such as a liquid crystal display can be used.

以上のように、この発明によれば、以下の如き「レーザレーダ装置及びその受光装置」を実現できる。   As described above, according to the present invention, the following “laser radar device and its light receiving device” can be realized.

[1]
レーザビーム走査部により、レーザ光源からのレーザ光束を、偏向レーザビームとして2次元的に走査し、検出対象物による反射レーザビームを戻りレーザ光として検出するレーザレーダ装置において、前記検出対象物による前記戻りレーザ光を受光する受光装置であって、1以上の受光素子(PD等)と、広い範囲の戻りレーザ光BKLを入射され、前記1以上の受光素子の側へ射出させる集光レンズ系と、該集光レンズ系から射出するレーザ光を全て、前記1以上の受光素子の受光面に結像させることなく、前記1以上の受光素子へ導光する1以上の導光部材(LD1等)と、を有し、前記集光レンズ系は、最も入射側のレンズ面が連続した単一の負のパワーを有する凸レンズ面であり、前記1以上の受光素子は前記1以上の導光部材により前記受光面に導光された前記レーザ光を受光信号化するものであり、前記1以上の受光素子により、前記集光レンズ系から射出するレーザ光を全て受光するレーザレーダ装置の受光装置。
[1]
In a laser radar apparatus that scans a laser beam from a laser light source two-dimensionally as a deflected laser beam by a laser beam scanning unit and detects a reflected laser beam from a detection object as a return laser beam, the laser object by the detection object A light-receiving device that receives return laser light, and includes one or more light-receiving elements (such as PD) and a condensing lens system that receives a wide range of return laser light BKL and emits the laser light toward the one or more light-receiving elements. One or more light guide members (LD1 or the like) for guiding all of the laser light emitted from the condenser lens system to the one or more light receiving elements without forming an image on the light receiving surface of the one or more light receiving elements If, having, the condensing lens system is a convex lens surface having a single negative power lens surfaces are continuous on the most incident side, the one or more light receiving elements in the one or more light guide members Ri said and the laser light guided to the light receiving surface intended to receive signaling, by said at least one light receiving element, the light receiving device of the laser radar system for receiving all the laser light emitted from the converging lens system.

[2]
[1]記載のレーザレーダ装置の受光装置において、集光レンズ系は、全画角:90度以上とする広角レンズであることを特徴とするレーザレーダ装置の受光装置
[3]
[1]または[2]記載のレーザレーダ装置の受光装置において、導光部材LG1、LG10Aは入射面から射出面に向かって断面積が小さくなる単一のテーパロッドであって、前記射出面を単一の受光素子の受光面に近接若しくは密接させているレーザレーダ装置の受光装置
[2]
[1] The light receiving device of the laser radar device according to [1], wherein the condensing lens system is a wide angle lens having a total angle of view of 90 degrees or more .
[3]
In the light receiving device of the laser radar device according to [1] or [2], the light guide members LG1 and LG10A are single taper rods whose cross-sectional area decreases from the incident surface toward the exit surface, and the exit surface is simply receiving device of the laser radar apparatus that is close to or closely to the light receiving surface of one light receiving element.

[4]
[1]または[2]記載のレーザレーダ装置の受光装置において、導光部材LG2、LG20Aは単一で、反射面が凹の変形非球面を内面として有する、レーザレーダ装置の受光装置。
[4]
The light receiving device of the laser radar device according to [1] or [2], wherein the light guiding members LG2 and LG20A are single and have a deformed aspheric surface having a concave reflecting surface as an inner surface.

[5]
[1]または[2]記載のレーザレーダ装置の受光装置において、導光部材LG3、LG30Aは単一で、反射面が凹の球面を内面として有する、レーザレーダ装置の受光装置。
[5]
The light receiving device of the laser radar device according to [1] or [2], wherein the light guiding members LG3 and LG30A are single and have a spherical surface with a concave reflecting surface as an inner surface.

[6]
[1]または[2]記載のレーザレーダ装置の受光装置において、導光部材(LD10、LD40等)が、入射面から射出面に向かって断面積が小さくなるテーパロッドを複数個有する、レーザレーダ装置の受光装置。
[6]
In the light receiving device of the laser radar device according to [1] or [2], the light guide member (LD10, LD40, etc.) has a plurality of tapered rods whose cross-sectional area decreases from the incident surface toward the exit surface. Light receiving device.

[7]
[6]記載のレーザレーダ装置の受光装置において、複数のテーパロッドの射出側が、同一の受光素子PDの受光面に近接若しくは密接している、レーザレーダ装置の受光装置。
[7]
[6] The light receiving device of the laser radar device according to [6], wherein the exit sides of the plurality of taper rods are close to or in close contact with the light receiving surface of the same light receiving element PD.

[8]
[6]記載のレーザレーダ装置の受光装置において、複数のテーパロッド(LD21等)の射出側が個別に、各テーパロッドに対応する受光素子(PD1等)の受光面に近接若しくは密接している、レーザレーダ装置の受光装置。
[8]
[6] In the light receiving device of the laser radar device according to [6], the exit side of the plurality of taper rods (LD21, etc.) is individually close to or in close contact with the light receiving surface of the light receiving element (PD1, etc.) corresponding to each taper rod. The light receiving device of the device.

[9]
レーザビーム走査部により、レーザ光源からのレーザ光束を、偏向レーザビームとして2次元的に走査し、検出対象物による反射レーザビームを戻りレーザ光として検出するレーザレーダ装置であって、レーザビーム走査部100と、検出対象物による前記戻りレーザ光を受光する受光装置200と、前記レーザビーム走査部と受光装置とを制御し、前記受光装置の受光情報に基づき、前記検出対象物までの距離を演算し、前記検出対象の方位と距離を特定する制御演算手段300と、該制御演算手段により特定された前記検出対象物の方位と距離を表示する表示手段400と、を有し、前記受光装置200として[1]ないし[8]の何れか1に記載のものを用いるレーザレーダ装置。
[9]
A laser radar device that two-dimensionally scans a laser beam from a laser light source as a deflected laser beam by a laser beam scanning unit and detects a reflected laser beam from an object to be detected as a return laser beam, the laser beam scanning unit 100, the light receiving device 200 that receives the return laser light from the detection target, the laser beam scanning unit and the light receiving device, and calculates the distance to the detection target based on the light reception information of the light receiving device and has a control arithmetic means 300 for specifying the orientation and distance of the detected object, and display means 400 for displaying the azimuth and distance of the detected object specified by control arithmetic unit, wherein the light receiving device A laser radar device using the device according to any one of [1] to [8] as 200.

以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the invention described in the claims unless otherwise specified in the above description. Various modifications and changes are possible within the scope of the above.

上の説明から明らかなように、この発明で用いる集光レンズ系は「結像」を問題としていないので、広角レンズであればどのようなものでも使用可能である。   As is clear from the above description, since the condensing lens system used in the present invention does not have “imaging” as a problem, any wide-angle lens can be used.

また、開口絞りの入射側にレンズ群があるものであれば、開口絞りから射出するレーザ光を導光部材で受光素子に導光するための集光レンズ系として用いることができることは言うまでもない。   Needless to say, if there is a lens group on the incident side of the aperture stop, it can be used as a condensing lens system for guiding laser light emitted from the aperture stop to the light receiving element by the light guide member.

上記広角レンズとして「画角:90度以上」のものを挙げたが、画角:90度は厳密に90度であることを意味せず、実質的に90度である場合も含まれる。   Although the “angle of view: 90 degrees or more” is mentioned as the wide-angle lens, the angle of view: 90 degrees does not mean strictly 90 degrees, and includes a case where it is substantially 90 degrees.

画角が90度より小さく、例えば「85度」でも「画角の大きい戻りレーザ光束BKLの受光面への入射角が増大し、その結果、受光素子23の検出出力が低下して検出精度が低下したり、受光素子23の受光面が大きくなったりする」場合には、この発明を有効に適用できることは言うまでもない。   Even when the angle of view is smaller than 90 degrees, for example, “85 degrees”, “the incident angle of the return laser beam BKL having a large angle of view on the light receiving surface increases. Needless to say, the present invention can be effectively applied in the case where the light receiving surface is lowered or the light receiving surface of the light receiving element 23 is increased.

勿論、具体例として挙げた画角170度の集光レンズ系よりも、さらに画角の大きい集光レンズ系の場合にも、この発明を有効に適用できることは言うまでもない。   Of course, it goes without saying that the present invention can be effectively applied to a condensing lens system having a larger angle of view than the condensing lens system having a field angle of 170 degrees given as a specific example.

この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。   The effects described in the embodiments of the present invention are merely a list of suitable effects resulting from the invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments.

100 レーザビーム走査部
200 受光装置
300 制御演算部
400 ディスプレイ
L1 集光レンズ系の第1レンズ
L2 集光レンズ系の第2レンズ
L3 集光レンズ系の第3レンズ
L4 集光レンズ系の第4レンズ
L5 集光レンズ系の第5レンズ
L6 集光レンズ系の第6レンズ
L7 集光レンズ系の第7レンズ
S 集光レンズ系の開口絞り
SF 集光レンズ系の像面
LG1 導光部材
LG2 導光部材
LG3 導光部材
LG10 導光部材
LG20 導光部材
LG30 導光部材
LG10A 導光部材
LG20A 導光部材
LG30A 導光部材
LG40 導光部材
LG50 導光部材
LG60 導光部材
PD 受光素子
PD1 受光素子
PD2 受光素子
PD3 受光素子
100 Laser beam scanning unit
200 Photodetector 300 Control operation unit
400 display
L1 First lens of the condenser lens system
L2 Second lens of the condenser lens system
L3 Third lens of the condenser lens system
L4 4th lens of condenser lens system
L5 Fifth lens of condenser lens system
L6 6th lens of condenser lens system
L7 7th lens of condenser lens system
S Condensing lens system aperture stop
SF Image surface of condenser lens system
LG1 Light guide member
LG2 Light guide member LG3 Light guide member
LG10 Light guide member
LG20 Light guide member
LG30 Light guide member
LG10A Light guide member
LG20A Light guide member
LG30A Light guide member
LG40 Light guide member
LG50 Light guide member
LG60 Light guide member
PD photo detector
PD1 light receiving element
PD2 light receiving element
PD3 light receiving element

特開2013−113684号公報JP2013-113684A

Claims (9)

レーザビーム走査部により、レーザ光源からのレーザ光束を、偏向レーザビームとして2次元的に走査し、検出対象物による反射レーザビームを戻りレーザ光として検出するレーザレーダ装置において、前記検出対象物による前記戻りレーザ光を受光する受光装置であって、
1以上の受光素子と、
広い範囲の戻りレーザ光を入射され、前記1以上の受光素子の側へ射出させる集光レンズ系と、
該集光レンズ系から射出するレーザ光を全て、前記1以上の受光素子の受光面に結像させることなく導光する1以上の導光部材と、を有し、
前記集光レンズ系は、最も入射側のレンズ面が連続した単一の負のパワーを有する凸レンズ面であり、
前記1以上の受光素子は前記1以上の導光部材により前記受光面に導光された前記レーザ光を受光信号化するものであり、
前記1以上の受光素子により、前記集光レンズ系から射出するレーザ光を全て受光するレーザレーダ装置の受光装置。
In a laser radar apparatus that scans a laser beam from a laser light source two-dimensionally as a deflected laser beam by a laser beam scanning unit and detects a reflected laser beam from a detection object as a return laser beam, the laser object by the detection object A light receiving device for receiving a return laser beam,
One or more light receiving elements;
A condensing lens system that receives a wide range of return laser light and emits it toward the one or more light receiving elements;
A 1 and more of the light guide member for guiding without any laser light emitted from the condenser lens system, is formed on the light receiving surface of the front SL 1 or more light-receiving element, and
The condensing lens system is a convex lens surface having a single negative power in which the most incident side lens surface is continuous,
The one or more light receiving elements convert the laser light guided to the light receiving surface by the one or more light guide members into a light reception signal,
A light receiving device of a laser radar device that receives all of the laser light emitted from the condenser lens system by the one or more light receiving elements.
請求項1記載のレーザレーダ装置の受光装置において、
集光レンズ系は、全画角:90度以上とする広角レンズであることを特徴とするレーザレーダ装置の受光装置。
In the light receiving device of the laser radar device according to claim 1,
The light receiving device of the laser radar device, wherein the condensing lens system is a wide angle lens having a total angle of view of 90 degrees or more.
請求項1または2記載のレーザレーダ装置の受光装置において、
導光部材は入射面から射出面に向かって断面積が小さくなる単一のテーパロッドであって、前記射出面を単一の受光素子の受光面に近接若しくは密接させているレーザレーダ装置の受光装置。
In the light receiving device of the laser radar device according to claim 1 or 2,
The light guide member is a single taper rod whose cross-sectional area decreases from the incident surface to the exit surface, and the light receiving device of the laser radar apparatus has the exit surface close to or in close contact with the light receiving surface of a single light receiving element. .
請求項1または2記載のレーザレーダ装置の受光装置において、
導光部材は単一で、反射面が凹の変形非球面を内面として有する、レーザレーダ装置の受光装置。
In the light receiving device of the laser radar device according to claim 1 or 2,
A light receiving device of a laser radar device having a single light guiding member and a deformed aspherical surface having a concave reflecting surface as an inner surface.
請求項1または2記載のレーザレーダ装置の受光装置において、
導光部材は単一で、反射面が凹の球面を内面として有する、レーザレーダ装置の受光装置。
In the light receiving device of the laser radar device according to claim 1 or 2,
A light receiving device of a laser radar device having a single light guide member and a spherical surface having a concave reflecting surface as an inner surface.
請求項1または2記載のレーザレーダ装置の受光装置において、
導光部材が、入射面から射出面に向かって断面積が小さくなるテーパロッドを複数個有する、レーザレーダ装置の受光装置。
In the light receiving device of the laser radar device according to claim 1 or 2,
A light receiving device of a laser radar device, wherein the light guide member includes a plurality of tapered rods having a cross-sectional area that decreases from an incident surface toward an emission surface.
請求項6記載のレーザレーダ装置の受光装置において、
複数のテーパロッドの射出側が、同一の受光素子の受光面に近接若しくは密接している、レーザレーダ装置の受光装置。
In the light receiving device of the laser radar device according to claim 6,
A light receiving device of a laser radar device, wherein the exit sides of a plurality of taper rods are close to or in close contact with the light receiving surface of the same light receiving element.
請求項6記載のレーザレーダ装置の受光装置において、
複数のテーパロッドの射出側が個別に、各テーパロッドに対応する受光素子の受光面に近接若しくは密接している、レーザレーダ装置の受光装置。
In the light receiving device of the laser radar device according to claim 6,
A light receiving device of a laser radar device, wherein the exit sides of the plurality of taper rods are individually close to or in close contact with the light receiving surfaces of the light receiving elements corresponding to the respective taper rods.
レーザビーム走査部により、レーザ光源からのレーザ光束を、偏向レーザビームとして2次元的に走査し、検出対象物による反射レーザビームを戻りレーザ光として検出するレーザレーダ装置であって、
レーザビーム走査部と、
検出対象物による前記戻りレーザ光を受光する受光装置と、
前記レーザビーム走査部と受光装置とを制御し、前記受光装置の受光情報に基づき、前記検出対象物までの距離を演算し、前記検出対象物の方位と距離を特定する制御演算手段と、
該制御演算手段により特定された前記検出対象物の方位と距離を表示する表示手段と、
を有し、
前記受光装置として、請求項1ないし8の何れか1項に記載のものを用いるレーザレーダ装置。
A laser radar device that two-dimensionally scans a laser beam from a laser light source as a deflected laser beam by a laser beam scanning unit, and detects a reflected laser beam from a detection object as a return laser beam,
A laser beam scanning unit;
A light receiving device for receiving the return laser light by the detection object;
Control operation means for controlling the laser beam scanning unit and the light receiving device, calculating a distance to the detection target based on light reception information of the light receiving device, and specifying an orientation and a distance of the detection target;
Display means for displaying the azimuth and distance of the detection object specified by the control calculation means;
Have
A laser radar device using the light receiving device according to any one of claims 1 to 8.
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