JPH0815412A - ビーム投光用光学系 - Google Patents
ビーム投光用光学系Info
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- JPH0815412A JPH0815412A JP6146357A JP14635794A JPH0815412A JP H0815412 A JPH0815412 A JP H0815412A JP 6146357 A JP6146357 A JP 6146357A JP 14635794 A JP14635794 A JP 14635794A JP H0815412 A JPH0815412 A JP H0815412A
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- light
- light source
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Abstract
(57)【要約】
【目的】互いに直交した第１方向（水平方向）と第２方
向（垂直方向）の出射角をそれぞれ独立に設定でき、し
かも極めて高い投光効率のもとで目標物へ投光できる高
性能なビーム投光用光学系を提供にある。 【構成】本発明は、ビームを供給する光源手段と、該光
源手段からの光束を互いに直交する第１の方向と第２の
方向とにおいてそれぞれ所定の出射角を持つビームを形
成して目標物へ投射するために、前記第１及び第２の方
向において互いに異なる屈折力を有する投光光学系と、
を備えるようにした。
向（垂直方向）の出射角をそれぞれ独立に設定でき、し
かも極めて高い投光効率のもとで目標物へ投光できる高
性能なビーム投光用光学系を提供にある。 【構成】本発明は、ビームを供給する光源手段と、該光
源手段からの光束を互いに直交する第１の方向と第２の
方向とにおいてそれぞれ所定の出射角を持つビームを形
成して目標物へ投射するために、前記第１及び第２の方
向において互いに異なる屈折力を有する投光光学系と、
を備えるようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、投光用光学系に関する
ものであり、特に、車両・障害物・人物等までの距離を
測定するための測距装置として好適なビーム投光用光学
系に関するものである。
ものであり、特に、車両・障害物・人物等までの距離を
測定するための測距装置として好適なビーム投光用光学
系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような測距装置の光学系は、
単一の焦点距離を持つ投光レンズで構成されており、投
光レンズの焦点位置に光源が配置されていれば、ビーム
の水平方向（横方向）Ｈ及び垂直方向（縦方向）Ｖにお
ける各々の出射角（ωH ，ωV）は、投光レンズの焦点
距離ｆ、縦の長さＬかつ横の長さＭを有するスリット状
の光源の発光領域の形状とによって、次のように決定さ
れる。
単一の焦点距離を持つ投光レンズで構成されており、投
光レンズの焦点位置に光源が配置されていれば、ビーム
の水平方向（横方向）Ｈ及び垂直方向（縦方向）Ｖにお
ける各々の出射角（ωH ，ωV）は、投光レンズの焦点
距離ｆ、縦の長さＬかつ横の長さＭを有するスリット状
の光源の発光領域の形状とによって、次のように決定さ
れる。
【０００３】
【数１】 ωH ＝２・tan -1〔Ｍ／（２ｆ）〕 ・・・・・（１） ωV ＝２・tan -1〔Ｌ／（２ｆ）〕 ・・・・・（２） 水平方向と垂直方向の出射角（ωH ，ωV ）は、何方か
一方の出射角が決定されれば、上式（１）及び（２）よ
り、他方の出射角が決定されてしまっていた。このた
め、所望の水平方向と垂直方向の出射角をそれぞれ得る
ために、光源と投光レンズとの間に所定形状の開口部を
有する絞りを挿入して、上記光源の発光領域の縦の長さ
Ｌ及び横の長さＭを変化させた場合と等しくしていた。
一方の出射角が決定されれば、上式（１）及び（２）よ
り、他方の出射角が決定されてしまっていた。このた
め、所望の水平方向と垂直方向の出射角をそれぞれ得る
ために、光源と投光レンズとの間に所定形状の開口部を
有する絞りを挿入して、上記光源の発光領域の縦の長さ
Ｌ及び横の長さＭを変化させた場合と等しくしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き、従来の技
術においては、水平方向及び垂直方向でのビーム出射角
（ωH ，ωV ）は、投光レンズの焦点位置に光源が配置
されていれば、投光レンズの焦点距離ｆ、縦の長さＬか
つ横の長さＭを有するスリット状の光源の発光領域の形
状とによって、水平方向と垂直方向の出射角（ωH ，ω
V ）は、何方か一方の出射角が決定されれば、他方の出
射角が決定されてしまっていた。このため、他方の出射
角を任意に設定できないという問題がある。
術においては、水平方向及び垂直方向でのビーム出射角
（ωH ，ωV ）は、投光レンズの焦点位置に光源が配置
されていれば、投光レンズの焦点距離ｆ、縦の長さＬか
つ横の長さＭを有するスリット状の光源の発光領域の形
状とによって、水平方向と垂直方向の出射角（ωH ，ω
V ）は、何方か一方の出射角が決定されれば、他方の出
射角が決定されてしまっていた。このため、他方の出射
角を任意に設定できないという問題がある。
【０００５】例えば、所望の水平方向の出射角にした場
合、垂直方向の出射角は所望の出射角よりも小さかった
り大きかったりする。出射角が小さい場合には、目標物
からの必要な情報が得られず、一方、出射角が大きい場
合には、必要以上に目標物の周辺まで投光してしまうた
め投光効率が大幅に低下するという問題があった。ま
た、所望の水平方向と垂直方向の出射角をそれぞれ得る
唯一の手法として、前述の如く、光源と投光レンズとの
間に所定形状の開口部を有する絞りを挿入する手法があ
るが、この場合、絞りの開口部以外の光を全て遮光して
しまうため、投光効率を大幅に低下させるという問題が
ある。
合、垂直方向の出射角は所望の出射角よりも小さかった
り大きかったりする。出射角が小さい場合には、目標物
からの必要な情報が得られず、一方、出射角が大きい場
合には、必要以上に目標物の周辺まで投光してしまうた
め投光効率が大幅に低下するという問題があった。ま
た、所望の水平方向と垂直方向の出射角をそれぞれ得る
唯一の手法として、前述の如く、光源と投光レンズとの
間に所定形状の開口部を有する絞りを挿入する手法があ
るが、この場合、絞りの開口部以外の光を全て遮光して
しまうため、投光効率を大幅に低下させるという問題が
ある。
【０００６】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、互いに直交した第１方向（水平方向）と第
２方向（垂直方向）の出射角をそれぞれ独立に設定で
き、しかも極めて高い投光効率のもとで目標物へ投光で
きる高性能なビーム投光用光学系を提供することを目的
としている。
ものであり、互いに直交した第１方向（水平方向）と第
２方向（垂直方向）の出射角をそれぞれ独立に設定で
き、しかも極めて高い投光効率のもとで目標物へ投光で
きる高性能なビーム投光用光学系を提供することを目的
としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに、本発明は、ビームを供給する光源手段と、該光源
手段からの光束を互いに直交する第１の方向と第２の方
向とにおいてそれぞれ所定の出射角を持つビームを形成
して目標物へ投射するために、前記第１及び第２の方向
において互いに異なる屈折力を有する投光光学系と、を
備えるようにしたものである。
めに、本発明は、ビームを供給する光源手段と、該光源
手段からの光束を互いに直交する第１の方向と第２の方
向とにおいてそれぞれ所定の出射角を持つビームを形成
して目標物へ投射するために、前記第１及び第２の方向
において互いに異なる屈折力を有する投光光学系と、を
備えるようにしたものである。
【０００８】
【作 用】本発明においては、ビーム出射角を決定する
上でのパラメータの一つである投光レンズの焦点距離
を、円柱レンズ（シリンドカルレンズ）又はトーリック
レンズを用いることにより、互いに直交した第１方向
（水平方向）と第２方向（垂直方向）においてそれぞれ
独立に設定できるため、互いに直交した第１方向（水平
方向）と第２方向（垂直方向）においてそれぞれ所望の
出射角を得ることができる。
上でのパラメータの一つである投光レンズの焦点距離
を、円柱レンズ（シリンドカルレンズ）又はトーリック
レンズを用いることにより、互いに直交した第１方向
（水平方向）と第２方向（垂直方向）においてそれぞれ
独立に設定できるため、互いに直交した第１方向（水平
方向）と第２方向（垂直方向）においてそれぞれ所望の
出射角を得ることができる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明による第１実施例の概略的な構
成を示す図であり、図２は本発明による第１実施例の斜
示図である。ここで、図１における（Ａ）は、第１実施
例を垂直方向（Ｖ方向）から見た時の様子を示してお
り、（Ｂ）は第１実施例を水平方向（Ｈ方向）から見た
時の様子を示している。
成を示す図であり、図２は本発明による第１実施例の斜
示図である。ここで、図１における（Ａ）は、第１実施
例を垂直方向（Ｖ方向）から見た時の様子を示してお
り、（Ｂ）は第１実施例を水平方向（Ｈ方向）から見た
時の様子を示している。
【００１０】図１に示す如く、レーザーダイオード等の
光源１の発光領域１ａはスリット状（長方形状）の形状
を呈しており、この光源１は、これの発光領域１ａの長
手方向が垂直方向（Ｖ方向）となるように配置されてい
る。この発光領域１ａは、例えば長手方向（Ｖ方向）で
は長さＬ、短手方向（Ｈ方向）では長さＭの大きさを有
しており、この時、発光領域１ａから発するビームの垂
直方向（Ｖ方向）での広がり角はθV 、水平方向（Ｈ方
向）での広がり角はθH である。
光源１の発光領域１ａはスリット状（長方形状）の形状
を呈しており、この光源１は、これの発光領域１ａの長
手方向が垂直方向（Ｖ方向）となるように配置されてい
る。この発光領域１ａは、例えば長手方向（Ｖ方向）で
は長さＬ、短手方向（Ｈ方向）では長さＭの大きさを有
しており、この時、発光領域１ａから発するビームの垂
直方向（Ｖ方向）での広がり角はθV 、水平方向（Ｈ方
向）での広がり角はθH である。
【００１１】水平方向（Ｈ方向）と垂直方向（Ｖ方向）
とで異なる広がり角を持つ光源１からの光束は、投光光
学系１０に入射する。この投光光学系１０は、垂直方向
（Ｖ方向）に正の屈折力（焦点距離ｆV ）を持つ（水平
方向に母線方向を持つ）第１の円柱レンズ２、及び水平
方向（Ｈ方向）に正の屈折力（焦点距離ｆH ）を持つ
（垂直方向に母線方向を持つ）第２の円柱レンズ３とを
有しており、この第１及び第２の円柱レンズ（２，３）
は、各前側焦点位置が光源１の位置とそれぞれ一致する
ように配置されている。このため、垂直方向（Ｖ方向）
においては、光源１の１点からの光束は、第１の円柱レ
ンズ２によって垂直方向（Ｖ方向）で屈折作用を受けて
平行光束に変換された後、第２の円柱レンズ３にて屈折
作用を受けることなくそのまま通過する。
とで異なる広がり角を持つ光源１からの光束は、投光光
学系１０に入射する。この投光光学系１０は、垂直方向
（Ｖ方向）に正の屈折力（焦点距離ｆV ）を持つ（水平
方向に母線方向を持つ）第１の円柱レンズ２、及び水平
方向（Ｈ方向）に正の屈折力（焦点距離ｆH ）を持つ
（垂直方向に母線方向を持つ）第２の円柱レンズ３とを
有しており、この第１及び第２の円柱レンズ（２，３）
は、各前側焦点位置が光源１の位置とそれぞれ一致する
ように配置されている。このため、垂直方向（Ｖ方向）
においては、光源１の１点からの光束は、第１の円柱レ
ンズ２によって垂直方向（Ｖ方向）で屈折作用を受けて
平行光束に変換された後、第２の円柱レンズ３にて屈折
作用を受けることなくそのまま通過する。
【００１２】一方、水平方向（Ｈ方向）においては、光
源１の１点からの光束は、第１の円柱レンズ２によって
屈折作用を受けることなくそのまま通過した後、第２の
円柱レンズ３にて水平方向（Ｈ方向）で屈折作用を受け
て平行光束に変換される。従って、光源１は発光領域１
ａの分だけの大きさを有しているため、光束全体は、図
２に示す如く、垂直方向（Ｖ方向）と水平方向（Ｈ方
向）とでそれぞれ所定の出射角（ωV ，ωH ）で投射領
域ＰＡを投射する。
源１の１点からの光束は、第１の円柱レンズ２によって
屈折作用を受けることなくそのまま通過した後、第２の
円柱レンズ３にて水平方向（Ｈ方向）で屈折作用を受け
て平行光束に変換される。従って、光源１は発光領域１
ａの分だけの大きさを有しているため、光束全体は、図
２に示す如く、垂直方向（Ｖ方向）と水平方向（Ｈ方
向）とでそれぞれ所定の出射角（ωV ，ωH ）で投射領
域ＰＡを投射する。
【００１３】以上の構成によれば、ビームの垂直方向
（縦方向）Ｖ及び水平方向（横方向）Ｈにおける出射角
をそれぞれωV ，ωH とし、発光領域１ａの長手方向
（Ｖ方向）の長さをＬ、発光領域１ａの短手方向（Ｈ方
向）の長さをＭ、第１及び第２の円柱レンズ（２，３）
の焦点距離をそれぞれｆV ，ｆH とするとき、次式の関
係が成立する。
（縦方向）Ｖ及び水平方向（横方向）Ｈにおける出射角
をそれぞれωV ，ωH とし、発光領域１ａの長手方向
（Ｖ方向）の長さをＬ、発光領域１ａの短手方向（Ｈ方
向）の長さをＭ、第１及び第２の円柱レンズ（２，３）
の焦点距離をそれぞれｆV ，ｆH とするとき、次式の関
係が成立する。
【００１４】
【数２】 ｆV ＝Ｌ／〔２ tan( ωV ／２) 〕 ・・・・・（３） ｆH ＝Ｍ／〔２ tan( ωH ／２) 〕 ・・・・・（４） 一例として、今、Ｌ＝３５０μｍ及びＭ＝２μｍの発光
領域１ａを持つレーザーダイオードを用いた場合に、垂
直方向（縦方向）Ｖでは５０mrad（２．８６°）の出射
角ωV を、水平方向（横方向）Ｈでは０．１mrad（０．
００６°）の出射角ωH を得るためには、上式（３）及
び（４）より、第１円柱レンズ２の焦点距離ｆV は７ｍ
ｍ、第２円柱レンズ３の焦点距離ｆH は２０ｍｍとな
る。
領域１ａを持つレーザーダイオードを用いた場合に、垂
直方向（縦方向）Ｖでは５０mrad（２．８６°）の出射
角ωV を、水平方向（横方向）Ｈでは０．１mrad（０．
００６°）の出射角ωH を得るためには、上式（３）及
び（４）より、第１円柱レンズ２の焦点距離ｆV は７ｍ
ｍ、第２円柱レンズ３の焦点距離ｆH は２０ｍｍとな
る。
【００１５】従って、互いに直交した方向にそれぞれ所
定の屈折力を持つ円柱レンズを配置すれば、互いに直交
した各々の方向では、それぞれ所望の出射角（ωV ，ω
H ）が得られることが理解できる。以上においては、投
射光学系に関する一例について述べたが、この投射光学
系を測距装置に用いた例を図３に示す。
定の屈折力を持つ円柱レンズを配置すれば、互いに直交
した各々の方向では、それぞれ所望の出射角（ωV ，ω
H ）が得られることが理解できる。以上においては、投
射光学系に関する一例について述べたが、この投射光学
系を測距装置に用いた例を図３に示す。
【００１６】図３に示す如く、パルス信号を発するパル
ス発信器２３によって光源としてのレーザーダイオード
１からはパルス光が供給されて、投光光学系１０を介し
て不図示の目標物（例えば、前方を走行している車両や
前方にある障害物）に投射された後、その目標物からの
反射光を受光光学系２０を介して受光素子２１上に集光
し、この受光素子２１にて光電的に検出する。そして、
この受光素子２１からの検出信号は、上記パルス発信器
２３からのパルス信号（基準信号）と共に、信号処理系
２２に入力され、この信号処理系２２にてレーザーダイ
オード１からのパルス光が目標物を介して受光素子２１
へ戻ってくる時間を検出した後、演算処理して測距装置
から目標物までの距離を求め、表示部２４としての液晶
モニター、ＣＲＴモニター等にて検出結果を表示する。
ス発信器２３によって光源としてのレーザーダイオード
１からはパルス光が供給されて、投光光学系１０を介し
て不図示の目標物（例えば、前方を走行している車両や
前方にある障害物）に投射された後、その目標物からの
反射光を受光光学系２０を介して受光素子２１上に集光
し、この受光素子２１にて光電的に検出する。そして、
この受光素子２１からの検出信号は、上記パルス発信器
２３からのパルス信号（基準信号）と共に、信号処理系
２２に入力され、この信号処理系２２にてレーザーダイ
オード１からのパルス光が目標物を介して受光素子２１
へ戻ってくる時間を検出した後、演算処理して測距装置
から目標物までの距離を求め、表示部２４としての液晶
モニター、ＣＲＴモニター等にて検出結果を表示する。
【００１７】以上の如く、図１に示した投射光学系１０
を図３に示した測距装置に用いれば、極めて高い投光効
率を維持しながら所望の出射角で目標物へ投光できるた
め、高精度な測距装置が実現できる。なお、図３に示し
た投射光学系１０よりも目標物側にガルバノミラー等の
走査手段を設ければ、投射領域の拡大を図ることができ
る。
を図３に示した測距装置に用いれば、極めて高い投光効
率を維持しながら所望の出射角で目標物へ投光できるた
め、高精度な測距装置が実現できる。なお、図３に示し
た投射光学系１０よりも目標物側にガルバノミラー等の
走査手段を設ければ、投射領域の拡大を図ることができ
る。
【００１８】次に、図４を参照しながら本発明の第２実
施例について説明する。図１に示した第１実施例では、
互いに直交した方向にそれぞれ所定の屈折力を持たせる
ために、２つの円柱レンズを用いた例を示したが、第２
実施例では、一方の第１のレンズ面（入射面）に水平方
向（横方向）Ｈで所定の正の屈折力を持ち、他方の第２
のレンズ面（射出面）に垂直方向（縦方向）Ｖで所定の
正の屈折力を持つ単一の複合型円柱レンズ１１によっ
て、互いに直交した各々の方向にそれぞれ所望の出射角
（ωV ，ωH ）を持たせた例を示している。図４に示し
た例では、部品点数を減らすことができるため、投射光
学系の大幅な小型化、並びにコストの低減が期待でき
る。
施例について説明する。図１に示した第１実施例では、
互いに直交した方向にそれぞれ所定の屈折力を持たせる
ために、２つの円柱レンズを用いた例を示したが、第２
実施例では、一方の第１のレンズ面（入射面）に水平方
向（横方向）Ｈで所定の正の屈折力を持ち、他方の第２
のレンズ面（射出面）に垂直方向（縦方向）Ｖで所定の
正の屈折力を持つ単一の複合型円柱レンズ１１によっ
て、互いに直交した各々の方向にそれぞれ所望の出射角
（ωV ，ωH ）を持たせた例を示している。図４に示し
た例では、部品点数を減らすことができるため、投射光
学系の大幅な小型化、並びにコストの低減が期待でき
る。
【００１９】また、図５では単一レンズ１２の射出側の
レンズ面を、水平方向（横方向）Ｈと垂直方向（縦方
向）Ｖとでは曲率半径が異なる所謂、トーリックレンズ
で構成した第３実施例を示している。この実施例の場
合、１つのレンズ面をトーリック面１２ａとしているた
め、水平方向（横方向）Ｈと垂直方向（縦方向）Ｖとの
内の一方の焦点位置を光源１の位置に合致されると、他
方の方向における焦点位置は光源１の位置からずれてデ
ィフォーカスしてしまう。しかしながら、このディフォ
ーカスを積極的に利用すれば、ディフォーカス方向にお
ける出射角ωD を所望の値に設定することができる。
レンズ面を、水平方向（横方向）Ｈと垂直方向（縦方
向）Ｖとでは曲率半径が異なる所謂、トーリックレンズ
で構成した第３実施例を示している。この実施例の場
合、１つのレンズ面をトーリック面１２ａとしているた
め、水平方向（横方向）Ｈと垂直方向（縦方向）Ｖとの
内の一方の焦点位置を光源１の位置に合致されると、他
方の方向における焦点位置は光源１の位置からずれてデ
ィフォーカスしてしまう。しかしながら、このディフォ
ーカスを積極的に利用すれば、ディフォーカス方向にお
ける出射角ωD を所望の値に設定することができる。
【００２０】そこで、ディフォーカス方向におけるトー
リック面１２ａの焦点位置と光源１の位置とのずれ量を
δとし、ディフォーカス方向における光源１からの広が
り角θD を（θV 又はθH ）、ディフォーカス方向にお
けるトーリックレンズ１２での出射角ωD とする。例え
ば、水平方向（横方向）Ｈに正の屈折力（正の焦点距
離）を持つトーリックレンズ１２の焦点位置に光源１を
配置すると、垂直方向（縦方向）Ｖでの光は、
リック面１２ａの焦点位置と光源１の位置とのずれ量を
δとし、ディフォーカス方向における光源１からの広が
り角θD を（θV 又はθH ）、ディフォーカス方向にお
けるトーリックレンズ１２での出射角ωD とする。例え
ば、水平方向（横方向）Ｈに正の屈折力（正の焦点距
離）を持つトーリックレンズ１２の焦点位置に光源１を
配置すると、垂直方向（縦方向）Ｖでの光は、
【００２１】
【数３】δ＝ｆV −ｆH ・・・（５） だけディフォーカスし、このディフォーカス方向におけ
るトーリックレンズ１２での出射角ωD は、以下の式の
如くなる。
るトーリックレンズ１２での出射角ωD は、以下の式の
如くなる。
【００２２】
【数４】 ωD ≒（δθV ）／ｆV ＝θV 〔１−（ｆH ／ｆV ）〕 ・・・（６） 従って、図５のトーリックレンズ１２のトーリック面１
２ａのディフォーカス方向（垂直方向Ｖ）における所望
の出射角ωD を得るための、トーリック面１２ａのディ
フォーカス方向（垂直方向Ｖ）での最適な焦点距離ｆV
は、前述の（３）式ではなく、上記（６）式によって導
出される。
２ａのディフォーカス方向（垂直方向Ｖ）における所望
の出射角ωD を得るための、トーリック面１２ａのディ
フォーカス方向（垂直方向Ｖ）での最適な焦点距離ｆV
は、前述の（３）式ではなく、上記（６）式によって導
出される。
【００２３】ここで、ディフォーカスによる投射領域を
拡大するという効果を十分に得るためには、以下の
（７）式、即ち（８）式を満足することが好ましい。
拡大するという効果を十分に得るためには、以下の
（７）式、即ち（８）式を満足することが好ましい。
【００２４】
【数５】 ωD ＞ωV ・・・（７） θV 〔１−（ｆH ／ｆV ）〕＞２tan -1〔Ｌ／（２ｆV ）〕 ・・・（８） 図５に示した例では、部品点数を減らすことができるの
みならず、加工すべき面が一面で済むため、投射光学系
の大幅な小型化、並びに大幅なコストの低減が期待でき
る。
みならず、加工すべき面が一面で済むため、投射光学系
の大幅な小型化、並びに大幅なコストの低減が期待でき
る。
【００２５】なお、ディフォーカスによって出射角を拡
げる事はトーリック面の場合に限らず、他の実施例にお
いても適用可能である。例えば、水平方向Ｈと垂直方向
Ｖとの内の少なくとも一方向において投光光学系中の投
光レンズの有効径φに制約がある場合に、
げる事はトーリック面の場合に限らず、他の実施例にお
いても適用可能である。例えば、水平方向Ｈと垂直方向
Ｖとの内の少なくとも一方向において投光光学系中の投
光レンズの有効径φに制約がある場合に、
【００２６】
【数６】φ＝２ｆtan(θ／２） ・・・（９） の関係式で、光源からの広がり角θの光を全て投射レン
ズに入射させようとすると、投射レンズの焦点距離ｆが
決定されてしまう。この場合には、上記（３）式によっ
て投射レンズの水平方向Ｈの出射角ωH あるいは上記
（４）式によって垂直方向Ｖの出射角ωV が決まってし
まうため、所望の出射角ωが得られない。従って、以下
の示す式に基づいて所定のディフォーカス量δ’だけデ
ィフォーカスさせることによって、所望の出射角ωD が
得られる。
ズに入射させようとすると、投射レンズの焦点距離ｆが
決定されてしまう。この場合には、上記（３）式によっ
て投射レンズの水平方向Ｈの出射角ωH あるいは上記
（４）式によって垂直方向Ｖの出射角ωV が決まってし
まうため、所望の出射角ωが得られない。従って、以下
の示す式に基づいて所定のディフォーカス量δ’だけデ
ィフォーカスさせることによって、所望の出射角ωD が
得られる。
【００２７】
【数７】ωD ＝δ’θ／ｆ ・・・（１０） 但し、この場合、例えば垂直方向Ｖにおいてディフォー
カスさせるとすると、投射領域を拡大するという効果を
十分に得るためには、以下（１１）式、即ち（１２）式
を満足することが好ましい。
カスさせるとすると、投射領域を拡大するという効果を
十分に得るためには、以下（１１）式、即ち（１２）式
を満足することが好ましい。
【００２８】
【数８】 ωD ＞ωV ・・・（１１） δ’θV ／ｆV ＞２tan -1〔Ｌ／（２ｆV ）〕 ・・・（１２） 次に、図６には本発明の第４実施例を示しており、本実
施例は図４に示した第２実施例の光源と投光光学系とを
持つビーム投光用光学系を３つ並列的に配置した例を示
している。
施例は図４に示した第２実施例の光源と投光光学系とを
持つビーム投光用光学系を３つ並列的に配置した例を示
している。
【００２９】具体的には、図６に示す如く、光源100 は
垂直方向Ｖに沿って３つの発光領域（100a,100b,100c)
を有しており、この光源100 は各発光領域の長手方向が
垂直方向Ｖとなるように等間隔に配置されている。そし
て、投光光学系110 は、光源100 の発光領域と等しい数
のレンズ素子（110a,110b,110c) が一体的に構成された
レンズアレイで構成されており、互いに対向する発光領
域とレンズ素子とが１対１に対応している。各レンズ素
子は一方の第１のレンズ面（入射面）に水平方向（横方
向）Ｈで所定の正の屈折力を持ち、他方の第２のレンズ
面（射出面）に垂直方向（縦方向）Ｖで所定の正の屈折
力を持っている。
垂直方向Ｖに沿って３つの発光領域（100a,100b,100c)
を有しており、この光源100 は各発光領域の長手方向が
垂直方向Ｖとなるように等間隔に配置されている。そし
て、投光光学系110 は、光源100 の発光領域と等しい数
のレンズ素子（110a,110b,110c) が一体的に構成された
レンズアレイで構成されており、互いに対向する発光領
域とレンズ素子とが１対１に対応している。各レンズ素
子は一方の第１のレンズ面（入射面）に水平方向（横方
向）Ｈで所定の正の屈折力を持ち、他方の第２のレンズ
面（射出面）に垂直方向（縦方向）Ｖで所定の正の屈折
力を持っている。
【００３０】図示の如く、光源100 の発光領域100aから
の光束がレンズ素子110aを通過することによって、互い
に直交した各々の方向にそれぞれ所定の出射角（ωV ，
ωH）を持つ光束に変換され、実線で示す如き投射領域
ＰＡa を形成し、また、光源100 の発光領域100bからの
光束がレンズ素子110bを通過することによって、互いに
直交した各々の方向にそれぞれ所定の出射角（ωV ，ω
H ）を持つ光束に変換され、点線で示す如き投射領域Ｐ
Ａb を形成する。さらに、光源100 の発光領域100cから
の光束がレンズ素子110cを通過することによって、互い
に直交した各々の方向にそれぞれ所定の出射角（ωV ，
ωH ）を持つ光束に変換され、一点鎖線で示す如き投射
領域ＰＡc を形成する。
の光束がレンズ素子110aを通過することによって、互い
に直交した各々の方向にそれぞれ所定の出射角（ωV ，
ωH）を持つ光束に変換され、実線で示す如き投射領域
ＰＡa を形成し、また、光源100 の発光領域100bからの
光束がレンズ素子110bを通過することによって、互いに
直交した各々の方向にそれぞれ所定の出射角（ωV ，ω
H ）を持つ光束に変換され、点線で示す如き投射領域Ｐ
Ａb を形成する。さらに、光源100 の発光領域100cから
の光束がレンズ素子110cを通過することによって、互い
に直交した各々の方向にそれぞれ所定の出射角（ωV ，
ωH ）を持つ光束に変換され、一点鎖線で示す如き投射
領域ＰＡc を形成する。
【００３１】従って、投射領域では、垂直方向Ｖに沿っ
た各発光領域（100a,100b,100c) 間の間隔量だけ、ずれ
た状態で３つの投射領域（ＰＡa ，ＰＡb ，ＰＡc ）が
重畳するため、各発光領域（100a,100b,100c) 間の間隔
量が小さければ、投射領域には実質的に均一な照明がな
される。一例として、今、各発光領域（100a,100b,100
c) は共に等しい大きさであるものとし、発光領域の垂
直方向（長手方向）Ｖの長さＬを２００μｍ、発光領域
の水平方向（短手方向）Ｈの長さＭを２μｍ、各発光領
域の中心間の距離Ｐを８００μｍの光源を用いた場合
に、個々のレンズ素子（110a,110b,110c) にて垂直方向
（縦方向）Ｖでは５０mrad（２．８６°）の出射角ωV
を、水平方向（横方向）Ｈでは０．６mrad（０．０３４
°）の出射角ωH を得るためには、上式（３）及び
（４）式より、レンズアレイ110 の水平方向Ｈでの第１
レンズ面（入射側面）の焦点距離ｆH は３．４ｍｍ、レ
ンズアレイ110 の垂直方向Ｖでの第２レンズ面（射出側
面）の焦点距離ｆV は４．０ｍｍとなる。
た各発光領域（100a,100b,100c) 間の間隔量だけ、ずれ
た状態で３つの投射領域（ＰＡa ，ＰＡb ，ＰＡc ）が
重畳するため、各発光領域（100a,100b,100c) 間の間隔
量が小さければ、投射領域には実質的に均一な照明がな
される。一例として、今、各発光領域（100a,100b,100
c) は共に等しい大きさであるものとし、発光領域の垂
直方向（長手方向）Ｖの長さＬを２００μｍ、発光領域
の水平方向（短手方向）Ｈの長さＭを２μｍ、各発光領
域の中心間の距離Ｐを８００μｍの光源を用いた場合
に、個々のレンズ素子（110a,110b,110c) にて垂直方向
（縦方向）Ｖでは５０mrad（２．８６°）の出射角ωV
を、水平方向（横方向）Ｈでは０．６mrad（０．０３４
°）の出射角ωH を得るためには、上式（３）及び
（４）式より、レンズアレイ110 の水平方向Ｈでの第１
レンズ面（入射側面）の焦点距離ｆH は３．４ｍｍ、レ
ンズアレイ110 の垂直方向Ｖでの第２レンズ面（射出側
面）の焦点距離ｆV は４．０ｍｍとなる。
【００３２】従って、互いに直交した方向にそれぞれ所
定の屈折力を持つ複数のレンズ素子を持つレンズアレイ
110 を用いれば、個々のレンズ素子にてそれぞれ所望の
出射角（ωV ，ωH ）が得ながら、極めて均一な投射領
域を形成することができる。特に、図６に示す如き光源
100 が各発光領域（100a,100b,100c) の長手方向が垂直
方向Ｖとなるように等間隔に配置されている場合には、
各発光領域（100a,100b,100c) からの広がり角の小さい
方向、即ちθV の方向をレンズアレイ110 で分割してい
るため、各発光領域（100a,100b,100c) 間の間隔を狭め
ることができ、これによって、実質的に均一な照明がな
さる投射領域を形成しながら、光源100並びにレンズア
レイ110 をコンパクトにすることができるという利点が
ある。
定の屈折力を持つ複数のレンズ素子を持つレンズアレイ
110 を用いれば、個々のレンズ素子にてそれぞれ所望の
出射角（ωV ，ωH ）が得ながら、極めて均一な投射領
域を形成することができる。特に、図６に示す如き光源
100 が各発光領域（100a,100b,100c) の長手方向が垂直
方向Ｖとなるように等間隔に配置されている場合には、
各発光領域（100a,100b,100c) からの広がり角の小さい
方向、即ちθV の方向をレンズアレイ110 で分割してい
るため、各発光領域（100a,100b,100c) 間の間隔を狭め
ることができ、これによって、実質的に均一な照明がな
さる投射領域を形成しながら、光源100並びにレンズア
レイ110 をコンパクトにすることができるという利点が
ある。
【００３３】なお、第６図に示した実施例では、各発光
領域（100a,100b,100c) は、これらの長手方向に沿って
一次元的な方向に配列した光源100 を用いた例を示した
が、各発光領域（100a１00b,100c) をそれぞれ９０°回
転させた如き、各発光領域（100a,100b,100c) の短手方
向（幅方向）に沿って各発光領域が配置された光源100
を用いても良い。
領域（100a,100b,100c) は、これらの長手方向に沿って
一次元的な方向に配列した光源100 を用いた例を示した
が、各発光領域（100a１00b,100c) をそれぞれ９０°回
転させた如き、各発光領域（100a,100b,100c) の短手方
向（幅方向）に沿って各発光領域が配置された光源100
を用いても良い。
【００３４】また、第６図に示した実施例では、各発光
領域（100a,100b,100c) 並びに各レンズ素子（110a,110
b,110c) を垂直方向Ｖの一次元的な方向に配列した例を
示したが、これに限ることなく、２次元的に配置しても
良い。
領域（100a,100b,100c) 並びに各レンズ素子（110a,110
b,110c) を垂直方向Ｖの一次元的な方向に配列した例を
示したが、これに限ることなく、２次元的に配置しても
良い。
【００３５】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、互いに直
交した第１方向（水平方向）と第２方向（垂直方向）の
出射角をそれぞれ独立に設定でき、しかも極めて高い投
光効率のもとで目標物へ投光できる高性能なビーム投光
用光学系が達成できる。
交した第１方向（水平方向）と第２方向（垂直方向）の
出射角をそれぞれ独立に設定でき、しかも極めて高い投
光効率のもとで目標物へ投光できる高性能なビーム投光
用光学系が達成できる。
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施例を垂直方向（Ｖ方
向）から見た時の様子を示す図であり、（Ｂ）は第１実
施例を水平方向（Ｈ方向）から見た時の様子を示す図で
ある。
向）から見た時の様子を示す図であり、（Ｂ）は第１実
施例を水平方向（Ｈ方向）から見た時の様子を示す図で
ある。
【図２】図１に示した第１実施例の斜示図である。
【図３】図１に示したビーム投光用光学系を測距装置に
用いた場合の概略的な構成を示す図である。
用いた場合の概略的な構成を示す図である。
【図４】本発明による第２実施例を示す斜示図である。
【図５】本発明による第３実施例を示す斜示図である。
【図６】本発明による第４実施例を示す斜示図である。
１、１００・・・光源 ２，３・・・円柱レンズ １１・・・複合型円柱レンズ １２・・・トーリックレンズ １１０・・・レンズアレイ
Claims (6)
- 【請求項１】ビームを供給する光源手段と、該光源手段
からの光束を互いに直交する第１の方向と第２の方向と
においてそれぞれ所定の出射角を持つビームを形成して
目標物へ投射するために、前記第１及び第２の方向にお
いて互いに異なる屈折力を有する投光光学系と、を備え
たことを特徴とするビーム投光用光学系。 - 【請求項２】前記光源手段は複数の発光部を有し、前記
投光光学系は前記第１及び第２の方向において互いに異
なる屈折力を有するレンズ素子を複数有することを特徴
とする請求項１記載のビーム投光用光学系。 - 【請求項３】前記発光部はスリット状の発光領域を有
し、前記複数の発光部は、該スリット状の発光領域の長
手方向に沿って配列されることを特徴とする請求項２記
載のビーム投光用光学系。 - 【請求項４】前記投光光学系は、前記第１方向にて屈折
力を持つ第１円柱レンズと前記第２方向にて屈折力を持
つ第２円柱レンズとを有することを特徴とする請求項１
記載のビーム投光用光学系。 - 【請求項５】前記第１及び第２円柱レンズは、一体的に
構成されていることを特徴とする請求項４記載のビーム
投光用光学系。 - 【請求項６】前記投光光学系は、前記第１及び第２の方
向において互いに異なる屈折力のレンズ面を持つトーリ
ックレンズを有することを特徴とする請求項４記載のビ
ーム投光用光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146357A JPH0815412A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | ビーム投光用光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146357A JPH0815412A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | ビーム投光用光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815412A true JPH0815412A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15405893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6146357A Pending JPH0815412A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | ビーム投光用光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815412A (ja) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998033103A1 (de) * | 1997-01-22 | 1998-07-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und anordnung zur andockpositionierung einer autonomen mobilen einheit |
| JP2003057342A (ja) * | 2001-08-20 | 2003-02-26 | Nikon Corp | 測距装置および測距方法 |
| JP2008514909A (ja) * | 2004-09-28 | 2008-05-08 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 空間領域の監視装置 |
| JP2014190736A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Denso Wave Inc | レーザレーダ装置 |
| JP2014232265A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | 株式会社リコー | 光学素子、投射光学系、物体検出装置 |
| WO2015178155A1 (ja) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | スタンレー電気株式会社 | レンズ体、レンズ結合体及び車両用灯具 |
| JP2015212647A (ja) * | 2014-05-02 | 2015-11-26 | 株式会社リコー | 物体検出装置及びセンシング装置 |
| JP2015222704A (ja) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | スタンレー電気株式会社 | レンズ体、レンズ結合体及び車両用灯具 |
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| JP2015222702A (ja) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | スタンレー電気株式会社 | レンズ体及び車両用灯具 |
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| CN108282614A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-07-13 | 广东小天才科技有限公司 | 一种基于多光源的拍照搜题方法、系统及手持拍照设备 |
| WO2019171727A1 (ja) * | 2018-03-08 | 2019-09-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザレーダ |
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| JP2022538792A (ja) * | 2019-06-28 | 2022-09-06 | ウェイモ エルエルシー | 耐オクルージョン性のためのビーム均質化 |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP6146357A patent/JPH0815412A/ja active Pending
Cited By (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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