JPH07151541A - 投光用レンズ - Google Patents
投光用レンズInfo
- Publication number
- JPH07151541A JPH07151541A JP5299619A JP29961993A JPH07151541A JP H07151541 A JPH07151541 A JP H07151541A JP 5299619 A JP5299619 A JP 5299619A JP 29961993 A JP29961993 A JP 29961993A JP H07151541 A JPH07151541 A JP H07151541A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- light
- divergence angle
- projection lens
- light source
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】光走査のための可動部を不要として、広範囲を
投射しながらながら、必要とされる広い投射距離を確保
し、しかもコンパクトで簡単に製造し得る投光用レンズ
を提供にある。 【構成】光源２からの光束を投光するレンズにおいて、
その光源２からの光束の１部を受けて集光し第１の発散
角を持つ第１光束に変換する第１屈折領域１ａと、その
第１屈折領域１ａと一体的に構成されかつ光源からの光
束の内の残りの少なくとも１部を受けて集光し上記第１
の発散角とは異なる第２の発散角を持つ第２光束に変換
する第２屈折領域１ｂとを有する構成とした。
投射しながらながら、必要とされる広い投射距離を確保
し、しかもコンパクトで簡単に製造し得る投光用レンズ
を提供にある。 【構成】光源２からの光束を投光するレンズにおいて、
その光源２からの光束の１部を受けて集光し第１の発散
角を持つ第１光束に変換する第１屈折領域１ａと、その
第１屈折領域１ａと一体的に構成されかつ光源からの光
束の内の残りの少なくとも１部を受けて集光し上記第１
の発散角とは異なる第２の発散角を持つ第２光束に変換
する第２屈折領域１ｂとを有する構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投射用レンズに関するも
のであり、特に、好ましくは、車間距離測距装置の送信
光学系における投射用レンズに関するものである。
のであり、特に、好ましくは、車間距離測距装置の送信
光学系における投射用レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、車間距離測距装置において、被測
定物体に介して光束を広範囲に投射（照射）するために
は、ガルバノミラーやポリゴンミラー等を用いて光束を
走査するものが知られている。また、走査型の車間距離
測距装置より測距距離は短いがレーザ光を用いて比較的
広範囲を照射する可動部のない非走査型の車間距離測距
装置も知られている。
定物体に介して光束を広範囲に投射（照射）するために
は、ガルバノミラーやポリゴンミラー等を用いて光束を
走査するものが知られている。また、走査型の車間距離
測距装置より測距距離は短いがレーザ光を用いて比較的
広範囲を照射する可動部のない非走査型の車間距離測距
装置も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き車間距離測
距装置は、車に搭載した場合、過酷な状況下（振動、
熱、雨等）で使用される。このため、走査型の装置は光
走査のための可動部を有しているので、故障の原因にな
り易く、しかも装置自体が大きくなるという問題点があ
った。
距装置は、車に搭載した場合、過酷な状況下（振動、
熱、雨等）で使用される。このため、走査型の装置は光
走査のための可動部を有しているので、故障の原因にな
り易く、しかも装置自体が大きくなるという問題点があ
った。
【０００４】また、非走査型の装置は、走査型の装置の
如く、光走査のための可動部を有していないが、レーザ
の安全基準によって光源のパワーに限度がある。従っ
て、広い範囲を照射するためにレーザ光束をレンズ等に
より広げると、その分だけ光束のエネルギー密度が低下
するので、かえって測距可能距離が短くなってしまうと
いう問題点があった。
如く、光走査のための可動部を有していないが、レーザ
の安全基準によって光源のパワーに限度がある。従っ
て、広い範囲を照射するためにレーザ光束をレンズ等に
より広げると、その分だけ光束のエネルギー密度が低下
するので、かえって測距可能距離が短くなってしまうと
いう問題点があった。
【０００５】そこで、本発明は、光走査のための可動部
を不要として、広範囲を投射しながらながら、必要とさ
れる広い投射距離を確保し、しかもコンパクトで簡単に
製造し得る投光用レンズを提供することを目的としてい
る。
を不要として、広範囲を投射しながらながら、必要とさ
れる広い投射距離を確保し、しかもコンパクトで簡単に
製造し得る投光用レンズを提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決をする為の手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、例えば図２に示す如く、光源２からの
光束を投光するレンズにおいて、その光源２からの光束
の１部を受けて集光し第１の発散角を持つ第１光束に変
換する第１屈折領域１ａと、その第１屈折領域１ａと一
体的に構成されかつ光源からの光束の内の残りの少なく
とも１部を受けて集光し上記第１の発散角とは異なる第
２の発散角を持つ第２光束に変換する第２屈折領域１ｂ
とを有する構成としたものである。
めに、本発明は、例えば図２に示す如く、光源２からの
光束を投光するレンズにおいて、その光源２からの光束
の１部を受けて集光し第１の発散角を持つ第１光束に変
換する第１屈折領域１ａと、その第１屈折領域１ａと一
体的に構成されかつ光源からの光束の内の残りの少なく
とも１部を受けて集光し上記第１の発散角とは異なる第
２の発散角を持つ第２光束に変換する第２屈折領域１ｂ
とを有する構成としたものである。
【０００７】
【作 用】以上の構成によれば、投光用レンズ中の各屈
折領域における異なる屈折作用により、各領域を通過し
た射出光束の発散角が異なる。このため、各屈折領域の
内の屈折力が相対的に最も弱い領域を通過した光束は、
最も大きく発散した光束に変換され、広投射範囲を得る
事が可能となる。また、各屈折領域の内の屈折力が相対
的に最も強い領域を通過した光束は、最も小さく発散し
た光束に変換される。これにより、投射領域を最も狭で
き、高いエネルギー密度を確保できるため、長い投射距
離を得ることができる。
折領域における異なる屈折作用により、各領域を通過し
た射出光束の発散角が異なる。このため、各屈折領域の
内の屈折力が相対的に最も弱い領域を通過した光束は、
最も大きく発散した光束に変換され、広投射範囲を得る
事が可能となる。また、各屈折領域の内の屈折力が相対
的に最も強い領域を通過した光束は、最も小さく発散し
た光束に変換される。これにより、投射領域を最も狭で
き、高いエネルギー密度を確保できるため、長い投射距
離を得ることができる。
【０００８】さらに、各屈折領域が一体的に形成されて
いるため、コンパクトで、しかも製造が容易となる。
いるため、コンパクトで、しかも製造が容易となる。
【０００９】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。ま
ず、図１（ａ）及び（ｂ）に示す如く、本実施例の投射
用レンズ１は、光源からの光束から発散状態の異なる２
つの光束を形成するために、単一の両凸形状のレンズの
光軸を含む中心部での一方のレンズ面を研磨して平面に
加工されている。これにより、光軸を含む中心部分１ａ
の一方の面は所定の曲率半径のレンズ面を有し、他方は
光軸に垂直な平面を有している。中心部分１ａの周辺部
分１ｂの各面はそれぞれ所定の曲率半径のレンズ面を有
している。
ず、図１（ａ）及び（ｂ）に示す如く、本実施例の投射
用レンズ１は、光源からの光束から発散状態の異なる２
つの光束を形成するために、単一の両凸形状のレンズの
光軸を含む中心部での一方のレンズ面を研磨して平面に
加工されている。これにより、光軸を含む中心部分１ａ
の一方の面は所定の曲率半径のレンズ面を有し、他方は
光軸に垂直な平面を有している。中心部分１ａの周辺部
分１ｂの各面はそれぞれ所定の曲率半径のレンズ面を有
している。
【００１０】図２に示す如く、投射用レンズ１を車間距
離測距装置の送信光学系内部に組み込むと、光源２から
射出する光束は投射用レンズ１に入射する。まず、平面
加工された部分（中心部分１ａ）を通過した光束は、屈
折力をあまり受けないので大きな発散角を持つ光束とな
り、広範囲を照射する。一方、レンズ部分（周辺部分１
ｂ）を通過した光束は、より屈折力を強く受けるため、
発散角が小さな光束または発散角がほぼ零の平行光束と
なり、エネルギー密度は高くなり測距可能距離は長くな
る。
離測距装置の送信光学系内部に組み込むと、光源２から
射出する光束は投射用レンズ１に入射する。まず、平面
加工された部分（中心部分１ａ）を通過した光束は、屈
折力をあまり受けないので大きな発散角を持つ光束とな
り、広範囲を照射する。一方、レンズ部分（周辺部分１
ｂ）を通過した光束は、より屈折力を強く受けるため、
発散角が小さな光束または発散角がほぼ零の平行光束と
なり、エネルギー密度は高くなり測距可能距離は長くな
る。
【００１１】以上にては本実施例の概略的な構成につい
て説明したが、次に、本実施例について数値例を挙げな
がらより具体的に説明する。まず、図１に示す本実施例
の投射用レンズ１は、焦点距離ｆ＝２０mm、有効径Φ＝
１６mm、軸上厚ｔ＝４．５mm、屈折率ｎ＝１．５を有す
るものとし、レンズの中心部１ａの片面には、有効径φ
＝３mmの円形状となように平面加工が施されているもの
とする。
て説明したが、次に、本実施例について数値例を挙げな
がらより具体的に説明する。まず、図１に示す本実施例
の投射用レンズ１は、焦点距離ｆ＝２０mm、有効径Φ＝
１６mm、軸上厚ｔ＝４．５mm、屈折率ｎ＝１．５を有す
るものとし、レンズの中心部１ａの片面には、有効径φ
＝３mmの円形状となように平面加工が施されているもの
とする。
【００１２】また、光源２をレーザーダイオードとし、
このレーザーダイオード２は、図３に示す如く、広がり
角が半値全角で３０度（水平方向：Ｈ）×８度（垂直方
向：Ｖ）で、チップ形状が２μm ×３５０μm のものを
用いるものとし、レーザーダイオード２と投射用レンズ
１との間の軸上での距離ｄ＝１６. ５mmとする。する
と、図４に示す如く、平面加工を施した部分（中心部分
１ａ）を通過する光束の広がり角は７. ９度（Ｈ）×
７. ５度（Ｖ）となり、平面加工を施していない部分
（周辺部分１ｂ）を通過する光束の広がり角は２度
（Ｈ）×１. ５度（Ｖ）となる。なお、図４における
（ａ）は水平方向Ｈでの様子を示し、（ｂ）は垂直方向
Ｖでの様子を示している。
このレーザーダイオード２は、図３に示す如く、広がり
角が半値全角で３０度（水平方向：Ｈ）×８度（垂直方
向：Ｖ）で、チップ形状が２μm ×３５０μm のものを
用いるものとし、レーザーダイオード２と投射用レンズ
１との間の軸上での距離ｄ＝１６. ５mmとする。する
と、図４に示す如く、平面加工を施した部分（中心部分
１ａ）を通過する光束の広がり角は７. ９度（Ｈ）×
７. ５度（Ｖ）となり、平面加工を施していない部分
（周辺部分１ｂ）を通過する光束の広がり角は２度
（Ｈ）×１. ５度（Ｖ）となる。なお、図４における
（ａ）は水平方向Ｈでの様子を示し、（ｂ）は垂直方向
Ｖでの様子を示している。
【００１３】ここで、比較例として、図１に示す本実施
例の投射用レンズ１と同じ諸元を有するが、レンズの中
心部１ａの片面には有効径φ＝３mmの円形状となような
平面加工が全く施されていない両凸形状の正レンズに、
上記の諸元を有するレーザーダイオード２からの光を照
射すると、図５に示す如く、レンズ通過後の光束の広が
り角は２度（Ｈ）×１. ５度（Ｖ）となる。なお、図５
における（ａ）は水平方向Ｈでの様子を示し、（ｂ）は
垂直方向Ｖでの様子を示している。
例の投射用レンズ１と同じ諸元を有するが、レンズの中
心部１ａの片面には有効径φ＝３mmの円形状となような
平面加工が全く施されていない両凸形状の正レンズに、
上記の諸元を有するレーザーダイオード２からの光を照
射すると、図５に示す如く、レンズ通過後の光束の広が
り角は２度（Ｈ）×１. ５度（Ｖ）となる。なお、図５
における（ａ）は水平方向Ｈでの様子を示し、（ｂ）は
垂直方向Ｖでの様子を示している。
【００１４】以上のように、レンズ面の１部に平面に加
工を施すことによって、広い範囲と狭い範囲への投射が
一つの光学系で可能となる。また、レーザーダイオード
２からは縦横比の違う楕円形のような光束が供給される
ため、Ｈ方向とＶ方向で広い範囲と狭い範囲へ有効に照
射するには、レンズの中心部での平面加工の形状を円形
ではなく、図６に示す如くスリット状とする事が好まし
い。この場合、レンズの中心部の一方の面において２.
５mm×１mmのスリット状に平面加工すると、平面加工を
施した部分（中心部分１ａ）を通過する光束の広がり角
は６. ５度（Ｈ）×３. ６度（Ｖ）となり、平面加工を
施していない部分（周辺部分１ｂ）を通過する光束の広
がり角は２度（Ｈ）×１. ２度（Ｖ）となる。
工を施すことによって、広い範囲と狭い範囲への投射が
一つの光学系で可能となる。また、レーザーダイオード
２からは縦横比の違う楕円形のような光束が供給される
ため、Ｈ方向とＶ方向で広い範囲と狭い範囲へ有効に照
射するには、レンズの中心部での平面加工の形状を円形
ではなく、図６に示す如くスリット状とする事が好まし
い。この場合、レンズの中心部の一方の面において２.
５mm×１mmのスリット状に平面加工すると、平面加工を
施した部分（中心部分１ａ）を通過する光束の広がり角
は６. ５度（Ｈ）×３. ６度（Ｖ）となり、平面加工を
施していない部分（周辺部分１ｂ）を通過する光束の広
がり角は２度（Ｈ）×１. ２度（Ｖ）となる。
【００１５】また、本発明の投射用レンズとしては、レ
ンズの中心部分１ａの屈折力が強く周辺部分１ｂの屈折
力が弱くなるようなレンズであっても良い。例えば、図
７に示す投射用レンズ１は、光軸を含む中心部分１ａの
各面ではそれぞれ所定の曲率半径のレンズ面を有し、周
辺部分１ｂの一方の面では所定の曲率半径のレンズ面、
他方の面では光軸に垂直な平面を有する構成としても良
い。
ンズの中心部分１ａの屈折力が強く周辺部分１ｂの屈折
力が弱くなるようなレンズであっても良い。例えば、図
７に示す投射用レンズ１は、光軸を含む中心部分１ａの
各面ではそれぞれ所定の曲率半径のレンズ面を有し、周
辺部分１ｂの一方の面では所定の曲率半径のレンズ面、
他方の面では光軸に垂直な平面を有する構成としても良
い。
【００１６】この構成によって、図８に示す如く、図２
及び図４に示した例とは全く反対に、屈折力が強い中心
部分１ａを通過した光束は狭い範囲へ投射し、屈折力が
弱い周辺部分を通過した光束は、広い範囲を投射するこ
とになる。なお、本実施例では、投射用レンズの製造に
おいて、通常のレンズを製作した後、研磨等により平面
加工を施す例について述べたが、初めからレンズの一部
を平面にした型からプレスによって投射用レンズを作製
しても良い。また、本発明の投射用レンズを非球面化す
ることによって実現する事も可能であり、さらには、屈
折率分布型の光学部材を用いる事も可能である。
及び図４に示した例とは全く反対に、屈折力が強い中心
部分１ａを通過した光束は狭い範囲へ投射し、屈折力が
弱い周辺部分を通過した光束は、広い範囲を投射するこ
とになる。なお、本実施例では、投射用レンズの製造に
おいて、通常のレンズを製作した後、研磨等により平面
加工を施す例について述べたが、初めからレンズの一部
を平面にした型からプレスによって投射用レンズを作製
しても良い。また、本発明の投射用レンズを非球面化す
ることによって実現する事も可能であり、さらには、屈
折率分布型の光学部材を用いる事も可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、通常のレ
ンズに加工を施すことによって簡単で装置が大きくなら
ずに、測距可能距離は短いが広い範囲を照射する光束と
逆に測距可能距離は長いが狭い範囲への照射する複数の
光束を照射できる。これにより、このレンズを車間距離
測距装置の送信光レンズとして用いると、ターゲットが
比較的近い距離にある場合、レンズに加工を施す前より
広範囲を測距でき、ターゲットが遠くにある場合でもレ
ンズに加工を施す前と同程度の測距距離を維持できる。
ンズに加工を施すことによって簡単で装置が大きくなら
ずに、測距可能距離は短いが広い範囲を照射する光束と
逆に測距可能距離は長いが狭い範囲への照射する複数の
光束を照射できる。これにより、このレンズを車間距離
測距装置の送信光レンズとして用いると、ターゲットが
比較的近い距離にある場合、レンズに加工を施す前より
広範囲を測距でき、ターゲットが遠くにある場合でもレ
ンズに加工を施す前と同程度の測距距離を維持できる。
【図１】（ａ）はレンズ面の一方の１部に円形状の平面
加工を施した時の本発明による実施例の投射用レンズの
断面図、（ｂ）はレンズ面の一方の１部に円形状の平面
加工を施した時の本発明による実施例の投射用レンズの
平面図である。
加工を施した時の本発明による実施例の投射用レンズの
断面図、（ｂ）はレンズ面の一方の１部に円形状の平面
加工を施した時の本発明による実施例の投射用レンズの
平面図である。
【図２】図１に示した本発明による実施例の投射用レン
ズを車間距離測距装置の送信光学系内部に組み込んだ時
の様子を示す図である。
ズを車間距離測距装置の送信光学系内部に組み込んだ時
の様子を示す図である。
【図３】図２のレーザーダイオードから供給される光を
様子を示す斜示図である。
様子を示す斜示図である。
【図４】（ａ）は図３に示したレーザーダイオードから
の光によって図１に示した本発明による実施例の投射用
レンズを照射した時の水平方向Ｈでの様子を示す図、
（ｂ）図３に示したレーザーダイオードからの光によっ
て図１に示した本発明による実施例の投射用レンズを照
射した時の垂直方向Ｖでの様子を示す図である。
の光によって図１に示した本発明による実施例の投射用
レンズを照射した時の水平方向Ｈでの様子を示す図、
（ｂ）図３に示したレーザーダイオードからの光によっ
て図１に示した本発明による実施例の投射用レンズを照
射した時の垂直方向Ｖでの様子を示す図である。
【図５】（ａ）は図３に示したレーザーダイオードから
の光によって 両凸形状の投射用レンズを照射した時の
水平方向Ｈでの様子を示す図、（ｂ）は図３に示したレ
ーザーダイオードからの光によって 両凸形状の投射用
レンズを照射した時の垂直方向Ｖでの様子を示す図であ
る。
の光によって 両凸形状の投射用レンズを照射した時の
水平方向Ｈでの様子を示す図、（ｂ）は図３に示したレ
ーザーダイオードからの光によって 両凸形状の投射用
レンズを照射した時の垂直方向Ｖでの様子を示す図であ
る。
【図６】（ａ）はレンズ面の一方の１部にスリット状の
平面加工を施した時の別の実施例の投射用レンズの断面
図、（ｂ）はレンズ面の一方の１部にスリット状の平面
加工を施した時の別の実施例の投射用レンズの平面図で
ある。
平面加工を施した時の別の実施例の投射用レンズの断面
図、（ｂ）はレンズ面の一方の１部にスリット状の平面
加工を施した時の別の実施例の投射用レンズの平面図で
ある。
【図７】（ａ）はレンズ中心部１ａの屈折力が強く周辺
部１ｂの屈折力が弱くなるようなレンズで投射用レンズ
を構成した時の投射用レンズの断面図、（ｂ）はレンズ
の中心部分１ａの屈折力が強く周辺部分１ｂの屈折力が
弱くなるようなレンズで投射用レンズを構成した時の投
射用レンズの平面図である。
部１ｂの屈折力が弱くなるようなレンズで投射用レンズ
を構成した時の投射用レンズの断面図、（ｂ）はレンズ
の中心部分１ａの屈折力が強く周辺部分１ｂの屈折力が
弱くなるようなレンズで投射用レンズを構成した時の投
射用レンズの平面図である。
【図８】図７に示した本発明による実施例の投射用レン
ズを車間距離測距装置の送信光学系内部に組み込んだ時
の様子を示す図である。
ズを車間距離測距装置の送信光学系内部に組み込んだ時
の様子を示す図である。
１・・・・・・・ 投射用レンズ １ａ・・・・・・・ 投射用レンズの中心部分 １ｂ・・・・・・・ 投射用レンズの周辺部分
Claims (1)
- 【請求項１】光源からの光束を投光するレンズにおい
て、 前記光源からの光束の１部を受けて集光し第１の発散角
を持つ第１光束に変換する第１屈折領域と、 該第１屈折領域と一体的に構成されかつ前記光源からの
光束の内の残りの少なくとも１部を受けて集光し前記第
１の発散角とは異なる第２の発散角を持つ第２光束に変
換する第２屈折領域とを有することを特徴とする投光用
レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5299619A JPH07151541A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 投光用レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5299619A JPH07151541A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 投光用レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151541A true JPH07151541A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=17874961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5299619A Pending JPH07151541A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 投光用レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07151541A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008286595A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Ihi Corp | レーザ測距装置 |
-
1993
- 1993-11-30 JP JP5299619A patent/JPH07151541A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008286595A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Ihi Corp | レーザ測距装置 |
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