JP7021569B2 - Laser radar device - Google Patents

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Description

本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a laser radar device.

従来より、レーザ光を用いて検出物体までの距離や方位を検出する技術として例えば特許文献1のような装置が提供されている。この特許文献1の装置では、レーザ光発生手段からのレーザ光の光軸上に、レーザ光を透過させ、かつ検出物体からの反射光を検出手段に向けて反射する光アイソレータを設けている。さらに、光アイソレータを透過するレーザ光の光軸上において当該光軸方向の中心軸を中心として回動する凹面鏡を設け、この凹面鏡によってレーザ光を空間に向けて反射させると共に、検出物体からの反射光を光アイソレータに向けて反射させることで360°の水平走査を可能としている。 Conventionally, as a technique for detecting a distance or a direction to a detection object using a laser beam, for example, a device as in Patent Document 1 has been provided. In the apparatus of Patent Document 1, an optical isolator that transmits the laser light and reflects the reflected light from the detection object toward the detection means is provided on the optical axis of the laser light from the laser light generation means. Further, a concave mirror that rotates about the central axis in the optical axis direction is provided on the optical axis of the laser light transmitted through the optical isolator, and the concave mirror reflects the laser light toward the space and reflects from the detection object. By reflecting the light toward the optical isolator, 360 ° horizontal scanning is possible.

特開平10-20035号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-20035

ところで、上記二次元平面を測距可能な二次元レーザレーダ装置は、地面や床面に対して平行にレーザスキャン出来るように設置されていることが、機能を発揮する上で望ましい。設置時、平行にレーザスキャン出来るように調整されていても、装置経年劣化、通行車両からの振動、地震、設置柱の傾き等の原因で、レーザ光が地面に対して平行であることが保てなくなることがある。レーザ光が地面に対して平行であることの確認には、作業員が設置姿勢を操作・調整するもので、人件費などの面から頻繁に行えるものではない。 By the way, it is desirable that the two-dimensional laser radar device capable of measuring the distance of the two-dimensional plane is installed so as to be able to perform laser scanning in parallel with the ground or the floor surface in order to exert its function. Even if the laser scan is adjusted to be parallel to the ground during installation, the laser beam remains parallel to the ground due to deterioration of the equipment, vibration from passing vehicles, earthquakes, tilting of the installation pillars, etc. May disappear. To confirm that the laser beam is parallel to the ground, the worker operates and adjusts the installation posture, which cannot be done frequently in terms of labor costs and the like.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、レーザ光が地面に対して平行であることを常時確認することができるレーザレーダ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a laser radar device capable of constantly confirming that a laser beam is parallel to the ground.

請求項1の発明は、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を平行光に変換するレンズと、
前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、当該レーザ光が検出物体にて反射した反射光を検出する光検出手段と、
所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えるとともに、前記偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、かつ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
前記偏向手段にて偏向された前記反射光を前記光検出手段へと導く反射光誘導部と、
前記回動偏向手段を駆動する駆動手段と、
を備えたレーザレーダ装置であって、
レーザ光の幅を垂直方向に第1の幅と第2の幅に広げ、地面又は床面へレーザ光を照射させる幅拡張手段と、
第1の幅と第2の幅に広げられた照射光から前記第1の幅で反射した地面又は床面までの距離と第2の幅で反射した地面又は床面までの距離とを求める距離算出手段と、
前記第1の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と前記求めた距離と、前記第2の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と前記求めた距離から、前記第1の幅で反射した地面又は床面と第2の幅で反射した地面又は床面との傾きを算出する傾き算出手段と、
前記算出した傾きが所定閾値を超えるか判断し、閾値を超える場合、閾値越えの信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。
The invention of claim 1 comprises a laser beam generating means for generating a laser beam and a laser beam generating means.
A lens that converts the laser beam from the laser beam generating means into parallel light,
When the laser beam is generated from the laser beam generating means, the light detecting means for detecting the reflected light reflected by the detection object and the light detecting means.
It is provided with a deflecting means configured to be rotatable about a predetermined central axis, and the laser beam is deflected toward space by the deflecting means, and the reflected light is deflected toward the photodetecting means. Dynamic deflection means and
A reflected light guiding unit that guides the reflected light deflected by the deflecting means to the photodetecting means, and a reflected light guiding unit.
The driving means for driving the rotation deflection means and
It is a laser radar device equipped with
A width expanding means for vertically expanding the width of the laser beam to the first width and the second width to irradiate the ground or the floor surface with the laser beam.
The distance from the irradiation light spread to the first width and the second width to the ground or floor surface reflected by the first width and the distance to the ground or floor surface reflected by the second width. Calculation means and
From the dip angle with respect to the ground or floor surface to which the laser beam of the first width is reflected and the obtained distance, and the dip angle to the ground or floor surface to which the laser beam of the second width is reflected and the obtained distance, the first. An inclination calculation means for calculating the inclination of the ground or floor surface reflected by the width of 1 and the ground or floor surface reflected by the second width, and
It is characterized by comprising an output means for determining whether or not the calculated slope exceeds a predetermined threshold value and outputting a signal exceeding the threshold value when the threshold value is exceeded.

請求項1の発明では、幅拡張手段が、レーザ光の幅を垂直方向に第1の幅と第2の幅に広げ、地面又は床面へレーザ光を照射させる。距離算出手段が、第1の幅と第2の幅に広げられた照射光から第1の幅で反射した地面又は床面までの距離と第2の幅で反射した地面又は床面までの距離とを求める。傾き算出手段が、第1の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と求めた距離と、第2の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と求めた距離から、第1の幅で反射した地面又は床面と第2の幅で反射した地面又は床面との傾きを算出する。そして、出力手段が、算出した傾きが所定閾値を超えるか判断し、閾値を超える場合、閾値越えの信号を出力する。このため、レーザレーダ装置が、通常監視時においてレーザ光が地面に対して平行であることを確認し、地面に対して平行で無い場合には信号を出力することができる。 In the invention of claim 1, the width expanding means vertically widens the width of the laser beam to the first width and the second width, and irradiates the ground or the floor surface with the laser beam. The distance calculation means is the distance from the irradiation light spread to the first width and the second width to the ground or the floor surface reflected by the first width and the distance to the ground or the floor surface reflected by the second width. And ask. The inclination calculation means is the first from the distance obtained from the dip angle with respect to the ground or floor surface reflected by the laser beam of the first width and the dip angle obtained with respect to the ground or floor surface reflected by the laser beam of the second width. The inclination of the ground or floor surface reflected by the width of 1 and the ground or floor surface reflected by the second width is calculated. Then, the output means determines whether the calculated slope exceeds a predetermined threshold value, and if it exceeds the threshold value, outputs a signal exceeding the threshold value. Therefore, the laser radar device can confirm that the laser beam is parallel to the ground during normal monitoring and output a signal when the laser beam is not parallel to the ground.

請求項2の発明では、幅拡張手段、距離算出手段、傾き算出手段、出力手段による平行確認処理を複数の方向に対して行うため、レーザレーダ装置の走査範囲に沿って平行確認処理を行うことができる。 In the invention of claim 2, since the parallel confirmation process by the width expanding means, the distance calculation means, the inclination calculation means, and the output means is performed in a plurality of directions, the parallel confirmation process is performed along the scanning range of the laser radar device. Can be done.

請求項3の発明では、幅拡張手段、距離算出手段、傾き算出手段、出力手段による平行確認処理を1の方向と、1の方向に対して直交する方向に対して行うため、レーザレーダ装置の走査範囲に沿って必要かつ十分な平行確認処理を行うことができる。 In the invention of claim 3, since the parallel confirmation process by the width expansion means, the distance calculation means, the inclination calculation means, and the output means is performed in the direction 1 and the direction orthogonal to the direction 1, the laser radar device is used. Necessary and sufficient parallel confirmation processing can be performed along the scanning range.

請求項4の発明は、レンズは一対のシリンドリカルレンズから成るため、シリンドリカルレンズの少なくとも一方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、レーザ光の幅を垂直方向に第1の幅と第2の幅に広げることができる。 In the invention of claim 4, since the lens is composed of a pair of cylindrical lenses, by moving at least one of the cylindrical lenses along the optical axis of the laser beam, the width of the laser beam can be changed to the first width and the first width in the vertical direction. It can be expanded to a width of 2.

請求項5の発明は、レンズは一対のシリンドリカルレンズから成るため、レーザレーダ装置の正面方向に対して、シリンドリカルレンズの一方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、レーザ光の幅を垂直方向に広げることができる。そして、レーザ光が光軸に沿って90゜回転する正面方向に直交する方向に対して、シリンドリカルレンズの他方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、レーザ光の幅を垂直方向に広げることができる。 In the invention of claim 5, since the lens is composed of a pair of cylindrical lenses, the width of the laser beam is increased by moving one of the cylindrical lenses along the optical axis of the laser beam with respect to the front direction of the laser radar device. Can be spread vertically. Then, by moving the other side of the cylindrical lens along the optical axis of the laser beam with respect to the direction orthogonal to the front direction in which the laser beam rotates 90 ° along the optical axis, the width of the laser beam is made vertical. Can be expanded.

第1実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。It is sectional drawing which schematically exemplifies the whole structure of the laser radar apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図2(A)は、第1実施形態のレーザレーダ装置によるレーザ光の地面に対する平行確認動作の説明図であり、図2(B)は座標算出動作の説明図である。FIG. 2A is an explanatory diagram of a parallel confirmation operation of a laser beam with respect to the ground by the laser radar device of the first embodiment, and FIG. 2B is an explanatory diagram of a coordinate calculation operation. 第1実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの回転を示す図である。It is a figure which shows the rotation of the light projection spot of the laser radar apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの縦拡張を示す図である。It is a figure which shows the vertical expansion of the light projection spot of the laser radar apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの横拡張を示す図である。It is a figure which shows the lateral expansion of the light projection spot of the laser radar apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態のレーザレーダ装置による平行確認動作のフローチャートである。It is a flowchart of the parallel confirmation operation by the laser radar apparatus of 1st Embodiment. 第2実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの縦拡張を示す図である。It is a figure which shows the vertical expansion of the light projection spot of the laser radar apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

[第1実施形態]
以下、第1実施形態のレーザレーダ装置について、図面を参照して説明する。
(全体構成)
まず、図1を参照して第1実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成について説明する。
図1は、第1実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。レーザレーダ装置1は、レーザダイオード10と、検出物体からの反射光L2を受光するフォトダイオード20とを備え、検出物体までの距離や方位を検出する装置として構成されている。
[First Embodiment]
Hereinafter, the laser radar device of the first embodiment will be described with reference to the drawings.
(overall structure)
First, the overall configuration of the laser radar device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating the overall configuration of the laser radar device according to the first embodiment. The laser radar device 1 includes a laser diode 10 and a photodiode 20 that receives the reflected light L2 from the detection object, and is configured as a device that detects the distance and direction to the detection object.

レーザダイオード10は、「レーザ光発生手段」の一例に相当するものであり、制御回路70の制御により、図示しない駆動回路からパルス電流を受け、このパルス電流に応じたパルスレーザ光(レーザ光L1)を間欠的に出射している。なお、第1実施形態では、レーザダイオード10から検出物体に至るまでのレーザ光を符号L1にて概念的に示し、検出物体からフォトダイオードに至るまでの反射光を符号L2にて概念的に示している。 The laser diode 10 corresponds to an example of the "laser light generating means", and receives a pulse current from a drive circuit (not shown) under the control of the control circuit 70, and the pulse laser light (laser light L1) corresponding to the pulse current. ) Is emitted intermittently. In the first embodiment, the laser beam from the laser diode 10 to the detection object is conceptually indicated by the reference numeral L1, and the reflected light from the detection object to the photodiode is conceptually indicated by the reference numeral L2. ing.

フォトダイオード20は、「光検出手段」の一例に相当するものであり、例えばアバランシェフォトダイオード(avalanche photodiode)などによって構成されている。このフォトダイオード20は、レーザダイオード10からレーザ光L1が発生し、そのレーザ光L1が検出物体(図示略)にて反射したとき、その反射光L2を受光して電気信号に変換している。なお、検出物体からの反射光については所定領域のものが凹面鏡41に取り込まれる構成となっており、図1では、符号L2で示す2つのライン(二点鎖線)間の領域の反射光が取り込まれる例を示している。 The photodiode 20 corresponds to an example of a "photodetecting means", and is configured by, for example, an avalanche photodiode. When the laser light L1 is generated from the laser diode 10 and the laser light L1 is reflected by a detection object (not shown), the photodiode 20 receives the reflected light L2 and converts it into an electric signal. As for the reflected light from the detected object, the one in a predetermined region is taken in by the concave mirror 41, and in FIG. 1, the reflected light in the region between the two lines (two-dot chain line) indicated by the reference numeral L2 is taken in. An example is shown.

レーザダイオード10から出射されるレーザ光L1の光軸上にはレンズ60が設けられている。このレンズ60は、コリメートレンズとして構成されるものであり、レーザダイオード10からのレーザ光L1を平行光に変換している。レンズ60は、第1シリンドリカルレンズ60Fと第2シリンドリカルレンズ60Sとから成る。第1シリンドリカルレンズ60Fには、光軸に沿って位置を調整するための第1アクチュエータ62Fが取り付けられ、第2シリンドリカルレンズ60Sには、光軸に沿って位置を調整するための第2アクチュエータ62Sが取り付けられている。第1アクチュエータ62F、第2アクチュエータ62Sにより第1シリンドリカルレンズ60Fと第2シリンドリカルレンズ60Sの位置が調整されることで、後述するように投光ビーム形状を段階的に縦長に変化させる。第1アクチュエータ62F、第2アクチュエータ62Sは、「幅拡張手段」の一例に相当する。 A lens 60 is provided on the optical axis of the laser beam L1 emitted from the laser diode 10. The lens 60 is configured as a collimating lens, and converts the laser light L1 from the laser diode 10 into parallel light. The lens 60 includes a first cylindrical lens 60F and a second cylindrical lens 60S. A first actuator 62F for adjusting the position along the optical axis is attached to the first cylindrical lens 60F, and a second actuator 62S for adjusting the position along the optical axis is attached to the second cylindrical lens 60S. Is attached. By adjusting the positions of the first cylindrical lens 60F and the second cylindrical lens 60S by the first actuator 62F and the second actuator 62S, the projection beam shape is gradually changed to be vertically long as described later. The first actuator 62F and the second actuator 62S correspond to an example of the "width expanding means".

レンズ60を通過したレーザ光L1の光路付近には、ミラー30が設けられている。このミラー30は、レーザ光L1の光軸に対し所定角度で傾斜してなる反射面30aと、反射面30aと交差する方向の貫通路32とを備えており、レーザダイオード10からのレーザ光L1を貫通路32を介して通過させる一方、検出物体からの反射光L2(より詳しくは凹面鏡41にて反射された反射光)をフォトダイオード20に向けて反射させている。なお、第1実施形態では、ミラー30が「反射光誘導部」の一例に相当し、「偏向手段」にて偏向された反射光L2をフォトダイオード20(光検出手段)へと導くように機能する。 A mirror 30 is provided near the optical path of the laser beam L1 that has passed through the lens 60. The mirror 30 includes a reflecting surface 30a inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the laser light L1 and a through path 32 in a direction intersecting the reflecting surface 30a, and the laser light L1 from the laser diode 10 is provided. Is passed through the through path 32, while the reflected light L2 (more specifically, the reflected light reflected by the concave mirror 41) from the detection object is reflected toward the photodiode 20. In the first embodiment, the mirror 30 corresponds to an example of the "reflected light guiding unit" and functions to guide the reflected light L2 deflected by the "deflecting means" to the photodiode 20 (photodetecting means). do.

また、ミラー30を通過するレーザ光L1の光軸上には、回動反射機構40が設けられている。回動反射機構40は、「回動偏向手段」の一例に相当するものであり、レーザ光L1の光軸方向に延びる中心軸42aを中心として回動可能に配設され、この中心軸42a上に焦点位置が設定される凹面鏡41と、この凹面鏡41に連結された軸部42と、この軸部42を回転可能に支持する図示しない軸受とを備えている。 Further, a rotation reflection mechanism 40 is provided on the optical axis of the laser beam L1 passing through the mirror 30. The rotation reflection mechanism 40 corresponds to an example of the "rotation deflection means", and is rotatably arranged around a central axis 42a extending in the optical axis direction of the laser beam L1 and is rotatably arranged on the central axis 42a. It is provided with a concave mirror 41 whose focal position is set to, a shaft portion 42 connected to the concave mirror 41, and a bearing (not shown) that rotatably supports the shaft portion 42.

凹面鏡41は、「偏向手段」の一例に相当するものであり、ミラー30を通過したレーザ光L1の光軸上に配置される凹状の反射面41aを備えると共に、中心軸42a(所定の中心軸)を中心として回動可能とされており、レーザダイオード10からのレーザ光L1をケース3外の空間に向けて偏向(反射)させ、且つケース3外の空間に存在する検出物体からの反射光L2をフォトダイオード20に向けて偏向(反射)させる構成をなしている。 The concave mirror 41 corresponds to an example of "deflection means", includes a concave reflection surface 41a arranged on the optical axis of the laser beam L1 that has passed through the mirror 30, and has a central axis 42a (a predetermined central axis). ), The laser light L1 from the laser diode 10 is deflected (reflected) toward the space outside the case 3, and the reflected light from the detection object existing in the space outside the case 3 is deflected. It is configured to deflect (reflect) L2 toward the photodiode 20.

また、凹面鏡41の回転中心となる中心軸42aの方向は、ミラー30を通過して当該凹面鏡41に入射するレーザ光L1の方向と略一致しており、レーザ光L1が凹面鏡41に入射する入射位置P1が中心軸42a上の位置とされている。また、第1実施形態では、凹面鏡41の反射面41aにおいて位置P1付近の部分が、垂直方向(反射面41aに入射するレーザ光L1の方向)に対して45°の角度で傾斜しており、凹面鏡41の反射面41aで反射したレーザ光L1が水平方向に照射されるようになっている。また、凹面鏡41は入射するレーザ光L1の方向と一致した方向の中心軸42aを中心として回転するため、凹面鏡41の回転位置に関係なくレーザ光L1の入射角度が常に45°で維持され、位置P1からのレーザ光L1の向きは絶えず水平方向(中心軸42aと直交する方向)となるように構成されている。なお、第1実施形態では、中心軸42aの方向を垂直方向(上下方向、縦方向)としており、中心軸42aと直交する平面方向を水平方向としている。 Further, the direction of the central axis 42a, which is the center of rotation of the concave mirror 41, substantially coincides with the direction of the laser beam L1 that passes through the mirror 30 and is incident on the concave mirror 41, and the laser beam L1 is incident on the concave mirror 41. The position P1 is a position on the central axis 42a. Further, in the first embodiment, the portion of the reflective surface 41a of the concave mirror 41 near the position P1 is inclined at an angle of 45 ° with respect to the vertical direction (the direction of the laser beam L1 incident on the reflective surface 41a). The laser beam L1 reflected by the reflecting surface 41a of the concave mirror 41 is irradiated in the horizontal direction. Further, since the concave mirror 41 rotates about the central axis 42a in the direction corresponding to the direction of the incident laser light L1, the incident angle of the laser light L1 is always maintained at 45 ° regardless of the rotation position of the concave mirror 41, and the position is maintained. The direction of the laser beam L1 from P1 is configured to be constantly in the horizontal direction (direction orthogonal to the central axis 42a). In the first embodiment, the direction of the central axis 42a is the vertical direction (vertical direction, vertical direction), and the plane direction orthogonal to the central axis 42a is the horizontal direction.

さらに、レーザレーダ装置1には、回動反射機構40を駆動するモータ50が設けられている。このモータ50は、「駆動手段」の一例に相当するものであり、軸部42を回転させることで、軸部42と連結された凹面鏡41を回転駆動している。なお、モータ50の具体的構成としては、例えばサーボモータ等を用いても良いし、定常回転するモータを用い、凹面鏡41が測距したい方向を向くタイミングに同期させてパルスレーザ光を出力することで、所望の方向の検出を可能としてもよい。また、第1実施形態では、図1に示すように、モータ50の軸部42の回転角度位置(即ち凹面鏡41の回転角度位置)を検出する回転角度センサ52が設けられている。回転角度センサ52は、ロータリーエンコーダなど、軸部42の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用できる。 Further, the laser radar device 1 is provided with a motor 50 for driving the rotation reflection mechanism 40. This motor 50 corresponds to an example of "driving means", and by rotating the shaft portion 42, the concave mirror 41 connected to the shaft portion 42 is rotationally driven. As a specific configuration of the motor 50, for example, a servo motor or the like may be used, or a motor that rotates constantly is used, and pulsed laser light is output in synchronization with the timing at which the concave mirror 41 faces the direction to be measured. It may be possible to detect in a desired direction. Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, a rotation angle sensor 52 for detecting the rotation angle position of the shaft portion 42 of the motor 50 (that is, the rotation angle position of the concave mirror 41) is provided. As the rotation angle sensor 52, various types such as a rotary encoder can be used as long as they can detect the rotation angle position of the shaft portion 42.

第1実施形態に係るレーザレーダ装置1では、レーザダイオード10、フォトダイオード20、ミラー30、レンズ60、回動反射機構40、モータ50等がケース3内に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。このケース3は、主ケース部5と透過板80とを備えており、全体として箱状に構成されている。主ケース部5は、一部が導光可能に開放された箱状形態をなしている。 In the laser radar device 1 according to the first embodiment, the laser diode 10, the photodiode 20, the mirror 30, the lens 60, the rotation reflection mechanism 40, the motor 50, and the like are housed in the case 3, and dustproof and impact protection are achieved. ing. The case 3 includes a main case portion 5 and a transmission plate 80, and is configured in a box shape as a whole. The main case portion 5 has a box-like shape in which a part thereof is opened so as to be able to guide light.

この主ケース部5は、凹面鏡41の周囲に、レーザ光L1及び反射光L2の通過を可能とする窓部4が形成されている。この窓部4は、主ケース部5において光の出入りを可能とするように開口した部分であり、窓部4を閉塞するように透過板80が設けられている。 In the main case portion 5, a window portion 4 that allows the passage of the laser light L1 and the reflected light L2 is formed around the concave mirror 41. The window portion 4 is a portion of the main case portion 5 that is opened so as to allow light to enter and exit, and a transmission plate 80 is provided so as to close the window portion 4.

透過板80は、例えば、透明の樹脂板、ガラス板などによって構成されており、凹面鏡41の周囲においてほぼ全周に亘り窓部4を閉塞する構成で配置されている。この透過板80は、凹面鏡41からのレーザ光L1の走査経路上において周方向に配置されており、上記窓部4を閉塞すると共に凹面鏡41から投射されたレーザ光L1を透過させる構成をなしている。 The transmission plate 80 is composed of, for example, a transparent resin plate, a glass plate, or the like, and is arranged so as to close the window portion 4 over substantially the entire circumference around the concave mirror 41. The transmission plate 80 is arranged in the circumferential direction on the scanning path of the laser beam L1 from the concave mirror 41, and is configured to block the window portion 4 and transmit the laser beam L1 projected from the concave mirror 41. There is.

次ぎに、図2(A)を参照して第1実施形態のレーザレーダ装置1によるレーザ光の地面に対する平行確認動作を説明する。
図2(a0)は、通常監視時のレーザ光L1のビーム幅を示す。レーザ光L1は、地面(又は床面)Gに対してほぼ平行な平行光(実際にはわずかに広がる)としてレーザレーダ装置1から出射されている。
Next, the parallel confirmation operation of the laser beam with respect to the ground by the laser radar device 1 of the first embodiment will be described with reference to FIG. 2 (A).
FIG. 2A0 shows the beam width of the laser beam L1 during normal monitoring. The laser beam L1 is emitted from the laser radar device 1 as parallel light (actually slightly spread) substantially parallel to the ground (or floor surface) G.

図2(a1)は、平行確認動作時のレーザ光L1のビーム幅を示す。レーザ光L1は、地面(又は床面)Gの第1地点PFで反射するように縦方向にビーム幅が第1広げ幅(伏角θ1)まで広げられている。ここで、第1地点PFは、第1広げ幅(伏角θ1)のレーザ光L1で反射が生じた点を意味する。 FIG. 2A1 shows the beam width of the laser beam L1 during the parallel confirmation operation. The beam width of the laser beam L1 is widened to the first widening width (dimension angle θ1) in the vertical direction so as to be reflected at the first point PF of the ground (or floor surface) G. Here, the first point PF means a point where reflection occurs in the laser beam L1 having the first widening width (blow angle θ1).

図2(a2)は、平行確認動作時のレーザ光L1のビーム幅を示す。レーザ光L1は、地面(又は床面)Gの第2地点PSで反射するように縦方向にビーム幅が第2広げ幅(伏角θ2)まで第1広げ幅(伏角θ1)よりも更に広げられている。ここで、第2地点PSは、第2広げ幅(伏角θ2)のレーザ光L1で反射が生じた点を意味する。 FIG. 2A2 shows the beam width of the laser beam L1 during the parallel confirmation operation. The laser beam L1 has a beam width that is further widened to a second widening width (dimming angle θ2) in the vertical direction so as to be reflected at a second point PS of the ground (or floor surface) G than the first widening width (blind angle θ1). ing. Here, the second point PS means a point where reflection occurs in the laser beam L1 having the second widening width (blow angle θ2).

図2(B)は、レーザレーダ装置1による座標算出動作の説明図である。
地面第1例EX1、地面第2例EX2、地面第3例EX3は、高さの異なる地面を模式的に示している。即ち、地面第1例EX1は相対的に高く、地面第2例EX2は中間で、地面第3例EX3は相対的に低くなっている。
地面第1例EX1では、第1広げ幅(伏角θ1)において第1点P1Fでレーザ光が反射し、第2広げ幅(伏角θ2)において第2点P1Sでレーザ光が反射している。第1点P1Fまでの距離d1F、第2点P1Sまでの距離d1Sはレーザ光L1の反射光波形(反射時間)から算出される。また、第1広げ幅の伏角θ1、第2広げ幅の伏角θ2は、既知の所定値である。このため、第1点P1Fまでの距離d1F、及び、第1広げ幅の伏角θ1に基づき、レーザレーダ装置1を原点(0.0)とするレーザ光に沿った垂直面に地面上の第1点P1Fの極座標が算出される。第2点P1Sまでの距離d1S、及び、第2広げ幅の伏角θ2に基づき第2点P1Sの極座標が算出される。第1点P1Fの極座標と第2点P1Sの極座標とから、レーザレーダ装置1のレーザ光と地面とのズレを計算する。例えば、レーザレーダ装置1は、第1点P1Fの極座標と第2点P1Sの極座標から、第1点P1Fと第2点P1Sとの傾斜角度を求め、その傾斜角度が設置時に設定された傾斜角度から所定閾値よりもズレていないかを判断する。
FIG. 2B is an explanatory diagram of the coordinate calculation operation by the laser radar device 1.
The ground first example EX1, the ground second example EX2, and the ground third example EX3 schematically show the ground having different heights. That is, the ground first example EX1 is relatively high, the ground second example EX2 is in the middle, and the ground third example EX3 is relatively low.
In the ground first example EX1, the laser beam is reflected at the first point P1F at the first widening width (dimming angle θ1), and the laser light is reflected at the second point P1S at the second widening width (blind angle θ2). The distance d1F to the first point P1F and the distance d1S to the second point P1S are calculated from the reflected light waveform (reflection time) of the laser beam L1. Further, the dip angle θ1 of the first widening width and the dip angle θ2 of the second widening width are known predetermined values. Therefore, based on the distance d1F to the first point P1F and the dip angle θ1 of the first widening width, the first on the ground on the vertical surface along the laser beam with the laser radar device 1 as the origin (0.0). The polar coordinates of the point P1F are calculated. The polar coordinates of the second point P1S are calculated based on the distance d1S to the second point P1S and the dip angle θ2 of the second widening width. From the polar coordinates of the first point P1F and the polar coordinates of the second point P1S, the deviation between the laser beam of the laser radar device 1 and the ground is calculated. For example, the laser radar device 1 obtains an inclination angle between the first point P1F and the second point P1S from the polar coordinates of the first point P1F and the polar coordinates of the second point P1S, and the inclination angle is set at the time of installation. It is determined from the above whether or not the deviation from the predetermined threshold value is exceeded.

ここで、レーザレーダ装置1が300mの範囲で、高さ1.6mの人体を検出するためには、地面に対して±0.05゜以下の誤差(ズレ量)である必要がある。例えば、レーザレーダ装置1は、第1点P1Fとして250m先の座標を求め、第2点P1Sとして150m先の座標を求め、2点間の傾斜角度が±0.05゜の閾値よりもズレていないかを判断する。 Here, in order for the laser radar device 1 to detect a human body having a height of 1.6 m in a range of 300 m, it is necessary to have an error (deviation amount) of ± 0.05 ° or less with respect to the ground. For example, the laser radar device 1 obtains the coordinates 250 m ahead as the first point P1F, obtains the coordinates 150 m ahead as the second point P1S, and the inclination angle between the two points deviates from the threshold value of ± 0.05 °. Judge if there is none.

同様にして、地面第2例EX2に対して、第1点P2Fの極座標と第2点P2Sの極座標が求められ、第1点P2Fの極座標と第2点P2Sの極座標とから、レーザレーダ装置1のレーザ光と地面第2例EX2の地面とのズレが求められる。地面第3例EX3に対して、第1点P3Fの極座標と第2点P3Sの極座標が求められ、第1点P3Fの極座標と第2点P3Sの極座標とから、レーザレーダ装置1のレーザ光と地面第3例EX3の地面とのズレが求められる。上述された例では、地面に対して2点の極座標を求めたが、3点以上の極座標も求め、ズレを判断することも可能である。 Similarly, the polar coordinates of the first point P2F and the polar coordinates of the second point P2S are obtained for the second example EX2 on the ground, and the laser radar device 1 is obtained from the polar coordinates of the first point P2F and the polar coordinates of the second point P2S. The difference between the laser beam of the above and the ground of the second example EX2 on the ground is required. The polar coordinates of the first point P3F and the polar coordinates of the second point P3S are obtained for the ground third example EX3, and the laser light of the laser radar device 1 is obtained from the polar coordinates of the first point P3F and the polar coordinates of the second point P3S. Ground 3rd example The deviation of EX3 from the ground is required. In the above-mentioned example, the polar coordinates of two points are obtained with respect to the ground, but it is also possible to obtain the polar coordinates of three or more points and determine the deviation.

図3は、第1実施形態に係る投光スポットの回転を示す図である。
図1を参照して上述したように、レーザダイオード10から垂直(光軸方向に延びる中心軸42a)方向に出射されたレーザ光L1は、垂直方向に対して45°の角度で傾斜する凹面鏡41により水平方向(中心軸42aと直交する方向)とされると共に、中心軸42aを中心とする凹面鏡41の回転により水平方向に360゜回転(360゜の水平走査)する。そして、この凹面鏡41の360゜回転により、レーザ光L1も光軸に沿って360゜回転する。
FIG. 3 is a diagram showing the rotation of the floodlight spot according to the first embodiment.
As described above with reference to FIG. 1, the laser beam L1 emitted from the laser diode 10 in the vertical direction (central axis 42a extending in the optical axis direction) is a concave mirror 41 tilted at an angle of 45 ° with respect to the vertical direction. In addition to being set in the horizontal direction (direction orthogonal to the central axis 42a), the concave mirror 41 is rotated around the central axis 42a to rotate 360 ° horizontally (horizontal scanning of 360 °). Then, due to the 360 ° rotation of the concave mirror 41, the laser beam L1 also rotates 360 ° along the optical axis.

図3中でレーザレーダ装置1の正面方向FSに照射されるレーザ光は、時計回りに90゜回転し正面方向FSに対して直交する右横方向RSに照射される際に、凹面鏡41(図1参照)で反射されると光軸に沿って90゜回転する。ここで、正面方向FSとは、後述するレンズ60の調整で、投光スポットSP2を垂直方向に広げられるレーザレーダ装置1のレーザ照射方向を意味する。正面方向FSに対して180゜回転して逆方向の真後ろ方向BSに照射されるレーザ光は、光軸に沿って180゜回転している。正面方向FSに対して270゜回転して、正面方向FSに対して直交する左横方向LSに照射されるレーザ光は、光軸に沿って270゜回転している。即ち、正面方向FS対して90゜の角度差がある右横方向RS、左横方向LSに照射されるレーザ光は、光軸に沿って90゜回転している。 In FIG. 3, the laser beam emitted to the frontal FS of the laser radar device 1 rotates 90 ° clockwise and is irradiated to the right lateral RS orthogonal to the frontal FS, when the concave mirror 41 (FIG. 3) is irradiated. When reflected by 1), it rotates 90 ° along the optical axis. Here, the front direction FS means the laser irradiation direction of the laser radar device 1 in which the projection spot SP2 can be expanded in the vertical direction by adjusting the lens 60 described later. The laser beam that is rotated 180 ° with respect to the FS in the front direction and is applied to the BS in the direction directly behind in the opposite direction is rotated 180 ° along the optical axis. The laser beam rotated 270 ° with respect to the frontal FS and irradiated to the left lateral LS orthogonal to the frontal FS is rotated 270 ° along the optical axis. That is, the laser beam irradiated to the right lateral direction RS and the left lateral direction LS having an angle difference of 90 ° with respect to the frontal FS is rotated by 90 ° along the optical axis.

図4は、第1実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの縦拡張を示す図である。図4(A)は、レーザダイオード10から出射されたレーザ光を第1シリンドリカルレンズ60Fと第2シリンドリカルレンズ60Sとにより平行光に変換し、正四角形の投光スポットSP1を得ている状態を示す。この状態が、図2(A)の(a0)を参照して上述したように通常監視時のレーザ光L1のビーム幅を形成する。 FIG. 4 is a diagram showing a vertical expansion of a light projection spot of the laser radar device according to the first embodiment. FIG. 4A shows a state in which the laser light emitted from the laser diode 10 is converted into parallel light by the first cylindrical lens 60F and the second cylindrical lens 60S to obtain a regular square projection spot SP1. .. This state forms the beam width of the laser beam L1 during normal monitoring as described above with reference to (a0) of FIG. 2 (A).

図4(B)は、レーザダイオード10から出射されたレーザ光から第1シリンドリカルレンズ60Fと第2シリンドリカルレンズ60Sとにより、縦長四角形の投光スポットSP2を得ている状態を示す。ここでは、図1中に示される第1アクチュエータ62Fによって、第1シリンドリカルレンズ60Fを光軸に沿ってレーザダイオード10に近づくように位置調整が成されている。この状態で、図2(A)の(a1)を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光L1は、地面(又は床面)Gの第1地点PFで反射するように縦方向にビーム幅が第1広げ幅(伏角θ1)まで広げられる。第1アクチュエータ62Fによって、第1シリンドリカルレンズ60Fを光軸に沿ってレーザダイオード10に更に近づけられ、図2(A)の(a2)を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光L1は、地面(又は床面)Gの第2地点PSで反射するように縦方向にビーム幅が第2広げ幅(伏角θ2)まで広げられる。 FIG. 4B shows a state in which a vertically long rectangular projection spot SP2 is obtained by the first cylindrical lens 60F and the second cylindrical lens 60S from the laser beam emitted from the laser diode 10. Here, the position of the first cylindrical lens 60F is adjusted so as to approach the laser diode 10 along the optical axis by the first actuator 62F shown in FIG. In this state, as described above with reference to (a1) of FIG. 2A, the laser beam L1 during the parallel confirmation operation is reflected in the vertical direction at the first point PF of the ground (or floor surface) G. The beam width is widened to the first widening width (blind angle θ1). The first actuator 62F brings the first cylindrical lens 60F closer to the laser diode 10 along the optical axis, and the laser light L1 during the parallel confirmation operation as described above with reference to (a2) of FIG. 2A. The beam width is widened to the second widening width (blow angle θ2) in the vertical direction so as to be reflected at the second point PS of the ground (or floor surface) G.

図5は、第1実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの横拡張を示す図である。図5(A)は、図4(A)と同様に、レーザダイオード10から出射されたレーザ光を第1シリンドリカルレンズ60Fと第2シリンドリカルレンズ60Sとにより平行光に変換し、正四角形の投光スポットSP1を得ている状態を示す。 FIG. 5 is a diagram showing a lateral expansion of a light projecting spot of the laser radar device according to the first embodiment. In FIG. 5A, similarly to FIG. 4A, the laser light emitted from the laser diode 10 is converted into parallel light by the first cylindrical lens 60F and the second cylindrical lens 60S, and a regular square projection is performed. The state where the spot SP1 is obtained is shown.

図5(B)は、レーザダイオード10から出射されたレーザ光から第1シリンドリカルレンズ60Fと第2シリンドリカルレンズ60Sとにより、横長四角形の投光スポットSP3を得ている状態を示す。ここでは、図1中に示される第2アクチュエータ62Sによって、第2シリンドリカルレンズ60Sを光軸に沿ってレーザダイオード10に遠ざけるように位置調整が成されている。この状態で、図3を参照して上述したように、正面方向FSに対して直交する右横方向RS、左横方向LSに照射されるレーザ光は、凹面鏡41(図1参照)で反射される際に光軸に沿って90゜回転し、図5(B)中に示される横長四角形の投光スポットSP3は、縦長四角形の投光スポットに成る。これにより、図2(A)の(a1)を参照して上述したと同様に平行確認動作時のレーザ光L1は、地面(又は床面)Gの第1地点PFで反射するように縦方向にビーム幅が第1広げ幅(伏角θ1)まで広げられる。 FIG. 5B shows a state in which a horizontally long rectangular projection spot SP3 is obtained by the first cylindrical lens 60F and the second cylindrical lens 60S from the laser beam emitted from the laser diode 10. Here, the position of the second cylindrical lens 60S is adjusted by the second actuator 62S shown in FIG. 1 so as to move the second cylindrical lens 60S away from the laser diode 10 along the optical axis. In this state, as described above with reference to FIG. 3, the laser light emitted to the right lateral RS and the left lateral LS orthogonal to the front FS is reflected by the concave mirror 41 (see FIG. 1). When the light is rotated by 90 ° along the optical axis, the horizontally long rectangular projection spot SP3 shown in FIG. 5B becomes a vertically long rectangular projection spot. As a result, the laser beam L1 during the parallel confirmation operation is reflected in the vertical direction at the first point PF of the ground (or floor surface) G in the same manner as described above with reference to (a1) of FIG. 2 (A). The beam width is widened to the first widening width (blind angle θ1).

第1実施形態のレーザダイオード10は、平行確認は、図3中に示される正面方向FS、正面方向FSに対して直交する右横方向RS、左横方向LSに対して行われる。この3方向では、垂直方向に正確にビーム幅が第1広げ幅(伏角θ1)、第2広げ幅(伏角θ2)まで広げられ、平行確認動作、演算処理が容易であるからである。また、レーザダイオード10の平行確認は正面方向FS、右横方向RS、左横方向LSの3方向、又は、真後ろ方向BSを含む4方向を行えば必要かつ十分であり、360゜行う必要性は低い。 In the laser diode 10 of the first embodiment, the parallel confirmation is performed for the front direction FS, the right lateral direction RS orthogonal to the front direction FS, and the left lateral direction LS shown in FIG. This is because in these three directions, the beam width is accurately widened to the first widening width (blow angle θ1) and the second widening width (blow angle θ2) in the vertical direction, and the parallel confirmation operation and the arithmetic processing are easy. Further, it is necessary and sufficient to confirm the parallelism of the laser diode 10 in three directions of frontal FS, right lateral RS, left lateral LS, or four directions including the rearward BS, and it is not necessary to perform 360 °. Low.

図6は第1実施形態のレーザレーダ装置による平行確認動作のフローチャートである。
図1中に示される制御回路70は、ズレ計測タイミングか判断する(S12)。例えば、1日に1回平行確認を行うとすれば、ズレ計測タイミングになるまで(S12:No)、レーザによる通常監視を継続する(S32)。
FIG. 6 is a flowchart of a parallel confirmation operation by the laser radar device of the first embodiment.
The control circuit 70 shown in FIG. 1 determines whether it is the deviation measurement timing (S12). For example, if parallel confirmation is performed once a day, normal monitoring by a laser is continued until the deviation measurement timing is reached (S12: No) (S32).

1日に1回のズレ計測タイミングになると(S12:Yes)、ズレ確認作業をスケジュールに則り開始する(S14)。先ず、図3を参照して上述したように正面方向FSに対して、図4(B)を参照して上述した第1アクチュエータ62F(図1参照)によって、第1シリンドリカルレンズ60Fが光軸に沿ってレーザダイオード10に近づけられ、図2(A)の(a1)を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光L1は、地面(又は床面)Gの第1地点PFで反射するように縦方向にビーム幅が第1広げ幅(伏角θ1)まで広げられ、走査が実行される(S16)。得られた反射光波形(反射時間)から第1地点PFまで距離が測定される(S18)。次ぎに、第1シリンドリカルレンズ60Fが光軸に沿ってレーザダイオード10に更に近づけられ、図2(A)の(a2)を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光L1は、地面(又は床面)Gの第2地点PSで反射するように縦方向にビーム幅が第2広げ幅(伏角θ2)まで広げられ、走査が実行される(S20)。得られた反射光波形(反射時間)から第2地点PSまで距離が測定される(S22)。広げ幅角度(伏角θ1,θ2)と第1地点PF、第2地点PSまでの距離から、正面方向FSに対する装置と地面のズレが計算される(S24)。 When the deviation measurement timing is reached once a day (S12: Yes), the deviation confirmation work is started according to the schedule (S14). First, the first cylindrical lens 60F is aligned with the optical axis by the first actuator 62F (see FIG. 1) described above with reference to FIG. 4B with respect to the frontal FS as described above with reference to FIG. It is brought closer to the laser diode 10 along the line, and the laser beam L1 during the parallel confirmation operation is reflected at the first point PF of the ground (or floor surface) G as described above with reference to (a1) of FIG. 2 (A). The beam width is widened to the first widening width (blowout angle θ1) in the vertical direction so as to be performed, and scanning is executed (S16). The distance from the obtained reflected light waveform (reflection time) to the first point PF is measured (S18). Next, the first cylindrical lens 60F is further brought closer to the laser diode 10 along the optical axis, and as described above with reference to (a2) of FIG. 2A, the laser beam L1 during the parallel confirmation operation is on the ground. (Or the floor surface) The beam width is widened to the second widening width (dimension angle θ2) in the vertical direction so as to be reflected at the second point PS of G, and scanning is executed (S20). The distance from the obtained reflected light waveform (reflection time) to the second point PS is measured (S22). The deviation between the device and the ground with respect to the frontal FS is calculated from the spread width angles (blow angle θ1, θ2) and the distances to the first point PF and the second point PS (S24).

そして、正面方向FS、右横方向RS、左横方向LSの3方向に対して装置と地面のズレが計算されたかが判断される(S26)。ここでは、右横方向RS、左横方向LSの計算が済んでいないので(S26:No)、S16に戻り、右横方向RSへのS16~S24の処理が行われる。ここで、右横方向RSへ図2(A)の(a1)を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光L1の縦方向にビーム幅が第1広げ幅(伏角θ1)、第2広げ幅(伏角θ2)まで広げられる際には、図5(B)を参照して上述したように、第2アクチュエータ62S(図1参照)によって、第2シリンドリカルレンズ60Sが、光軸に沿ってレーザダイオード10に近づくように位置調整が成される。この状態で、図2(A)の(a1)(a2)を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光L1は、地面(又は床面)Gの第1地点PF、第2地点PSで反射するように縦方向にビーム幅が第1広げ幅(伏角θ1)、第2広げ幅(伏角θ2)まで広げられる。同様にして、左横方向LSへのS16~S24の処理が行われる。 Then, it is determined whether the deviation between the device and the ground has been calculated for the three directions of the front direction FS, the right lateral direction RS, and the left lateral direction LS (S26). Here, since the calculation of the right lateral direction RS and the left lateral direction LS has not been completed (S26: No), the process returns to S16 and the processes of S16 to S24 to the right lateral direction RS are performed. Here, to the right lateral RS, as described above with reference to (a1) of FIG. When the lens is expanded to the 2 expansion width (dimming angle θ2), the second cylindrical lens 60S is moved along the optical axis by the second actuator 62S (see FIG. 1) as described above with reference to FIG. 5 (B). The position is adjusted so as to approach the laser diode 10. In this state, as described above with reference to (a1) and (a2) of FIG. 2A, the laser beam L1 during the parallel confirmation operation is the first point PF and the second point PF of the ground (or floor surface) G. The beam width is widened to the first widening width (blow angle θ1) and the second widening width (blow angle θ2) in the vertical direction so as to be reflected by the PS. Similarly, the processing of S16 to S24 in the left lateral direction LS is performed.

正面方向FS、右横方向RS、左横方向LSの3方向に対して装置と地面のズレが計算されると(S26:Yes)、正面方向FS、右横方向RS、左横方向LSの3方向のそれぞれに対して装置と地面のズレが所定閾値を超えていないか判断される(S28:Yes)。ズレが所定閾値を超えていない場合(S28:Yes)。広げたビーム幅をレーザによる通常監視時の幅まで戻し(S30)、通常監視を継続する(S32)。他方、右横方向RS、左横方向LSの3方向のいずれかが、装置と地面のズレが所定閾値を超えた場合(S28:Yes)、角度ズレ断定信号を出力し(S34)、図示しない表示器に角度ズレの警告を表示する。 When the deviation between the device and the ground is calculated for the three directions of frontal FS, right lateral RS, and left lateral LS (S26: Yes), frontal FS, right lateral RS, and left lateral LS 3 It is determined whether the deviation between the device and the ground in each of the directions exceeds a predetermined threshold (S28: Yes). When the deviation does not exceed the predetermined threshold value (S28: Yes). The widened beam width is returned to the width at the time of normal monitoring by the laser (S30), and the normal monitoring is continued (S32). On the other hand, if any of the three directions of the right lateral direction RS and the left lateral direction LS exceeds a predetermined threshold value (S28: Yes), an angle deviation determination signal is output (S34), which is not shown. A warning of angle deviation is displayed on the display.

第1実施形態のレーザレーダ装置では、レーザ光の幅を垂直方向に第1広げ幅と第2広げ幅に広げ、地面又は床面へレーザ光を照射させる(幅拡張手段:S16、S20)。第1広げ幅と第2広げ幅に広げられた照射光から第1広げ幅で反射した地面又は床面までの距離と第2広げ幅で反射した地面又は床面までの距離とを求める(距離算出手段:S18、S22)。第1広げ幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と求めた距離と、第2広げ幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と求めた距離から、第1広げ幅で反射した地面又は床面と第2広げ幅で反射した地面又は床面との傾きを算出する(傾き算出手段:S24)。そして、算出した傾きが所定閾値を超えるか判断し(出力手段:S28)、閾値を超える場合(S28:Yes)、閾値越えの信号を出力する(出力手段:S34)。このため、レーザレーダ装置が、レーザ光が地面に対して平行であることを常時確認し、地面に対して平行で無い場合には信号を出力することができる。 In the laser radar apparatus of the first embodiment, the width of the laser beam is vertically widened to the first widening width and the second widening width, and the ground or the floor surface is irradiated with the laser light (width expanding means: S16, S20). The distance from the irradiation light spread to the first widening width and the second widening width to the ground or floor surface reflected by the first widening width and the distance to the ground or floor surface reflected by the second widening width are obtained (distance). Calculation means: S18, S22). Reflection at the first widening width from the calculated distance from the ground or floor surface where the laser beam of the first widening width is reflected and the dip angle obtained from the ground or floor surface where the laser light of the second widening width is reflected. The inclination of the ground or floor surface that has been raised and the ground or floor surface that is reflected by the second spread width is calculated (inclination calculation means: S24). Then, it is determined whether the calculated slope exceeds a predetermined threshold value (output means: S28), and if it exceeds the threshold value (S28: Yes), a signal exceeding the threshold value is output (output means: S34). Therefore, the laser radar device can always confirm that the laser beam is parallel to the ground and output a signal when the laser beam is not parallel to the ground.

[第2実施形態]
図7は、第2実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの縦拡張を示す図である。図7(A)は、図4(A)と同様にレーザダイオード10から出射されたレーザ光が、第1シリンドリカルレンズ60Fと第2シリンドリカルレンズ60Sとにより平行光に変換され、正四角形の投光スポットSP1を得ている状態を示す。この状態が、図2(A)の(a0)を参照して上述したように通常監視時のレーザ光L1のビーム幅を形成する。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a diagram showing a vertical expansion of a light projection spot of the laser radar device according to the second embodiment. In FIG. 7A, the laser light emitted from the laser diode 10 is converted into parallel light by the first cylindrical lens 60F and the second cylindrical lens 60S in the same manner as in FIG. 4A, and a regular square projection is performed. The state where the spot SP1 is obtained is shown. This state forms the beam width of the laser beam L1 during normal monitoring as described above with reference to (a0) of FIG. 2 (A).

図7(B)は、レーザダイオード10から出射されたレーザ光から第1シリンドリカルレンズ60Fと第2シリンドリカルレンズ60S、第3シリンドリカルレンズ60Tとにより、縦長四角形の投光スポットSP2を得ている状態を示す。ここでは、第1シリンドリカルレンズ60Fと第2シリンドリカルレンズ60Sとの間に第3シリンドリカルレンズ60Tが差し入れられる。この状態で、平行確認動作時のレーザ光L1は、地面(又は床面)Gの第1地点PFで反射するように縦方向にビーム幅が第1広げ幅(伏角θ1)まで広げられる。 FIG. 7B shows a state in which a vertically long rectangular projection spot SP2 is obtained from the laser beam emitted from the laser diode 10 by the first cylindrical lens 60F, the second cylindrical lens 60S, and the third cylindrical lens 60T. show. Here, the third cylindrical lens 60T is inserted between the first cylindrical lens 60F and the second cylindrical lens 60S. In this state, the beam width of the laser beam L1 during the parallel confirmation operation is widened to the first widening width (blow angle θ1) in the vertical direction so as to be reflected at the first point PF of the ground (or floor surface) G.

同様にして、図7(A)に示すレーザ光を第1シリンドリカルレンズ60Fと第2シリンドリカルレンズ60Sとによりレーザ光L1を平行光に変換している状態から、第2シリンドリカルレンズ60Sの前に図示しない第4シリンドリカルレンズが差し入れられ、図5(B)を参照して上述した第1実施形態と同様に、横長四角形の投光スポットSP3が得られる。 Similarly, the laser beam shown in FIG. 7A is shown in front of the second cylindrical lens 60S from the state where the laser beam L1 is converted into parallel light by the first cylindrical lens 60F and the second cylindrical lens 60S. A fourth cylindrical lens is inserted, and a horizontally long rectangular projection spot SP3 is obtained in the same manner as in the first embodiment described above with reference to FIG. 5 (B).

第2実施形態のレーザレーダ装置は、レーザ光を拡張する機械的機構を除き、図1に示された機械的構成、及び、図6示された平行確認動作は同様である。第2実施形態のレーザレーダ装置は、第1シリンドリカルレンズ60Fと第2シリンドリカルレンズ60Sとを移動さないため、光学系にズレが生じ難い。 The laser radar apparatus of the second embodiment has the same mechanical configuration shown in FIG. 1 and the parallel confirmation operation shown in FIG. 6, except for the mechanical mechanism for expanding the laser beam. Since the laser radar device of the second embodiment does not move between the first cylindrical lens 60F and the second cylindrical lens 60S, the optical system is unlikely to be displaced.

10…レーザダイオード(レーザ光発生手段)
20…フォトダイオード(光検出手段)
30…ミラー
40…回動反射機構(回動偏向手段)
41…凹面鏡(偏向手段)
42a…中心軸
50…モータ(駆動手段)
60…レンズ
60F…第1シリンドリカルレンズ
60S…第2シリンドリカルレンズ
L1…レーザ光
10 ... Laser diode (laser light generating means)
20 ... Photodiode (photodetecting means)
30 ... Mirror 40 ... Rotational reflection mechanism (rotational deflection means)
41 ... Concave mirror (deflection means)
42a ... Central shaft 50 ... Motor (driving means)
60 ... Lens 60F ... 1st cylindrical lens 60S ... 2nd cylindrical lens L1 ... Laser beam

Claims (5)

レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を平行光に変換するレンズと、
前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、当該レーザ光が検出物体にて反射した反射光を検出する光検出手段と、
所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えるとともに、前記偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、かつ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
前記偏向手段にて偏向された前記反射光を前記光検出手段へと導く反射光誘導部と、
前記回動偏向手段を駆動する駆動手段と、
を備えたレーザレーダ装置であって、
レーザ光の幅を垂直方向に第1の幅と第2の幅に広げ、地面又は床面へレーザ光を照射させる幅拡張手段と、
第1の幅と第2の幅に広げられた照射光から前記第1の幅で反射した地面又は床面までの距離と第2の幅で反射した地面又は床面までの距離とを求める距離算出手段と、
前記第1の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と前記求めた距離と、前記第2の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と前記求めた距離から、前記第1の幅で反射した地面又は床面と第2の幅で反射した地面又は床面との傾きを算出する傾き算出手段と、
前記算出した傾きが所定閾値を超えるか判断し、閾値を超える場合、閾値越えの信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴とするレーザレーダ装置。
Laser light generating means for generating laser light and
A lens that converts the laser beam from the laser beam generating means into parallel light,
When the laser beam is generated from the laser beam generating means, the light detecting means for detecting the reflected light reflected by the detection object and the light detecting means.
It is provided with a deflecting means configured to be rotatable about a predetermined central axis, and the laser beam is deflected toward space by the deflecting means, and the reflected light is deflected toward the photodetecting means. Dynamic deflection means and
A reflected light guiding unit that guides the reflected light deflected by the deflecting means to the photodetecting means, and a reflected light guiding unit.
The driving means for driving the rotation deflection means and
It is a laser radar device equipped with
A width expanding means for vertically expanding the width of the laser beam to the first width and the second width to irradiate the ground or the floor surface with the laser beam.
The distance from the irradiation light spread to the first width and the second width to the ground or floor surface reflected by the first width and the distance to the ground or floor surface reflected by the second width. Calculation means and
From the dip angle with respect to the ground or floor surface to which the laser beam of the first width is reflected and the determined distance, and the dip angle to the ground or floor surface to which the laser beam of the second width is reflected and the determined distance, the first. An inclination calculation means for calculating the inclination of the ground or floor surface reflected by the width of 1 and the ground or floor surface reflected by the second width, and
A laser radar apparatus comprising: an output means for determining whether or not the calculated inclination exceeds a predetermined threshold value and outputting a signal exceeding the threshold value when the threshold value is exceeded.
請求項1のレーザレーダ装置であって、
前記幅拡張手段、前記距離算出手段、前記傾き算出手段、前記出力手段の処理を複数の方向に対して行うことを特徴とするレーザレーダ装置。
The laser radar device according to claim 1.
A laser radar device characterized in that processing of the width expanding means, the distance calculating means, the inclination calculating means, and the output means is performed in a plurality of directions.
請求項2のレーザレーダ装置であって、
前記幅拡張手段、前記距離算出手段、前記傾き算出手段、前記出力手段の処理を1の方向と、前記1の方向に対して直交する方向に対して行うことを特徴とするレーザレーダ装置。
The laser radar device according to claim 2.
A laser radar device characterized in that processing of the width expanding means, the distance calculating means, the inclination calculating means, and the output means is performed in one direction and in a direction orthogonal to the one direction.
請求項1のレーザレーダ装置であって、
前記レンズは一対のシリンドリカルレンズから成り、
前記幅拡張手段は、前記シリンドリカルレンズの少なくとも一方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、前記レーザ光の幅を垂直方向に前記第1の幅と前記第2の幅に広げる。
The laser radar device according to claim 1.
The lens consists of a pair of cylindrical lenses.
The width expanding means expands the width of the laser beam vertically to the first width and the second width by moving at least one of the cylindrical lenses along the optical axis of the laser beam.
請求項4のレーザレーダ装置であって、
前記レーザレーダ装置の正面方向に対して、前記幅拡張手段は、前記シリンドリカルレンズの一方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、前記レーザ光の幅を垂直方向に前記第1の幅と前記第2の幅に広げ、
前記レーザレーダ装置の前記正面方向に直交する方向に対して、前記幅拡張手段は、前記シリンドリカルレンズの他方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、前記レーザ光の幅を垂直方向に前記第1の幅と前記第2の幅に広げる。
The laser radar device according to claim 4.
The width expanding means moves one of the cylindrical lenses along the optical axis of the laser beam with respect to the front direction of the laser radar device, so that the width of the laser beam is vertically increased to the first width. And widen to the second width,
With respect to the direction orthogonal to the front direction of the laser radar device, the width expanding means moves the other side of the cylindrical lens along the optical axis of the laser light to increase the width of the laser light in the vertical direction. Expand to the first width and the second width.
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