JPH0829521A - 走査式距離測定装置用送光器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で高い製作精度が不要な走査式距離測定
装置用送光器の提供。 【構成】 光源１０と、光源からの光を平行ビーム状に
収束させるレンズ１１との間の光軸Ａ上に、光軸Ａに対
して周期的に傾斜し得る透明平板１２を配置した。透明
平板１２を通過した光は、透明板１２での屈折によっ
て、その進路が変えられるため、透明平板１２を所定方
向に回動させることにより、レンズ１１を出たビーム光
Ｌ１は走査される。この場合、透明平板１２は放射状に
広がる光の光源近くに配置できるので、レンズより小型
のものでよく、かつ、透明平板１２の回動角度に対して
ビーム光Ｌ１が大きな角度で走査されることがないた
め、透明平板等に高い製作精度が要求されることもな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビーム光を走査しつ
つ対象物に照射し、その反射光を受光するまでの時間に
基づいて、対象物までの距離を検出する走査式距離測定
装置に用いる送光器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ビーム状のレーザ光を水平方向
に走査しつつ対象物に照射し、その反射光を凸レンズや
凹面鏡といった光学手段により集光して、送光から受光
までの時間差をもとに距離を測定する走査式距離測定装
置は知られている（例えば、特開昭５９ー２０３９７５
号公報等）。

【０００３】図７は例えば自動車に塔載されたこのよう
な走査式距離測定装置の送光ユニットを示している。図
において、１０１は光源であるレーザダイオード、１０
２はレーザダイオード１０１からのレーザ光をビーム状
に絞ってビーム光とする凸レンズ、１０３はビーム光を
水平方向に９０度曲げて反射させるためのミラー、１０
４はシャフト１０４ａを介してミラー１０３を矢印Ｐ１
方向に回動させるアクチュエータ、１０５は内部にレー
ザダイオード１０１、凸レンズ１０２、ミラー１０３、
およびアクチュエータ１０４等を備えた送光器である。

【０００４】この走査式距離測定装置では、レーザダイ
オード１０１から発射されたレーザ光を凸レンズ１０２
で絞って、平行なビーム光とした後、このビーム光をミ
ラー１０３で９０度曲げて反射させて車両前方に送光し
ている。この場合、ミラー１０３をアクチュエータ１０
４を介して所定角度だけ回動させて、ビーム光を水平方
向に走査することにより、このビーム光を確実に前方の
対象物である先行車に、照射できるようになっている。
そして、このビーム光の先行車からの反射光を受光器
（図示せず）により受光し、送光から受光までの時間差
によって、先行車までの距離が検出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の走査式距離測定装置用送光器では、ビーム光を９０
度曲げて反射させる必要があるため、送光器１０５内に
空間が生じてしまい、送光器１０５の大型化にともなっ
て、装置全体が大型化してしまうという課題があった。

【０００６】また、上記従来の走査式距離測定装置用送
光器では、ミラー１０３のサイズが凸レンズ１０２の径
の約１．４倍となって大きなものとなるため、アクチュ
エータ１０４も出力の大きい大型のものが要求され、こ
の点でも、装置全体が大型化するという課題があった。

【０００７】さらに、上記従来の走査式距離測定装置用
送光器では、走査するビーム光の角度変化がミラー１０
３の傾斜角の変化の２倍の角度となるため、ミラー１０
３の傾き誤差はビーム光に２倍の大きさとなって影響を
与える。このため走査式距離測定装置用送光器では、ミ
ラー１０３やアクチュエータ１０４等に高い製作精度お
よび組立精度が要求されるという課題があった。

【０００８】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、小型で、かつ、高い製作精度が要
求されない走査式距離測定装置用送光器を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の走査式距
離測定装置用送光器は、光源からのビーム光を走査しつ
つ対象物に照射して、この対象物からの前記ビーム光の
反射光を受光するまでの時間から、対象物までの距離を
検出する走査式距離測定装置に用いる走査式距離測定装
置用送光器であって、光源と、この光源からの光をビー
ム状に収束させるレンズとの間の光軸上に配置され、光
軸に対して周期的に傾斜してレンズを出たビーム光を走
査させる、主面が平行な屈折板を備えている。

【００１０】請求項２記載の走査式距離測定装置用送光
器は、屈折板が、光源とレンズとの間に設けられて、光
軸に対して傾斜したとき、光源からの光を屈折させて光
のレンズに対する入射位置を変動させる透明平板と、透
明平板の光の進行方向に対する角度を周期的に変化させ
る駆動装置とを備えている。

【００１１】

【作用】光源から出た光は、透明平板中を屈折して通過
後レンズに向かうが、光源から光軸を通って透明板中を
通過した光の進路は、透明板の光軸に対する傾斜角度に
応じて光軸の上方または下方にずれる。したがって、こ
の透明板を回動させて傾斜角度を変化させることによ
り、レンズを通過したビーム光を所定方向に走査させる
ことができる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の一実施例に係る走査式距離測定装
置用送光器を示している。なお、この走査式距離測定装
置は、車両に塔載されて車間距離のチェック等を行なう
ためのものである。

【００１３】図において、１は車両の前部に備えられ、
車両の前方の対象物に向けて、ビーム光Ｌ１を走査しつ
つ照射する送光ユニット、２は送光ユニット１に隣接し
た車両の前部に設けられ、ビーム光Ｌ１の対象物からの
反射光Ｌ２を受光する受光ユニット、３は送光ユニット
１等の後方に設けられ、送光ユニット１中の機器の動作
を制御するとともに、受光ユニット２からの信号に基づ
き、先行車との距離の算出等を行なうコントローラ、４
はコントローラ３からの情報を表示して、車両の運転者
に知らせるためのディスプレーである。

【００１４】送光器１を更に詳細に説明すると、図にお
いて、１０はレーザ光を発する光源としてのレーザダイ
オード、１１はレーザダイオード１０から発せられたレ
ーザ光をビーム状に絞って平行なビーム光Ｌ１とし、こ
れを車両の前方に発射させる光学手段としての凸レンズ
である。この凸レンズ１１は、レーザダイオード１０か
らほぼ焦点距離ｆだけ離れた位置に配置されている。１
２はレーザダイオード１０と凸レンズ１１間に光軸Ａが
中心を通過するように配置され、ビーム光Ｌ１を車両前
方の左右方向に走査させるための透明板である。この透
明板１２は、両面が平行に形成されているとともに、こ
れを通過したレーザ光がすべて凸レンズ１１を通過する
大きさに形成されている。１３はシャフト１３ａを中心
に透明板１２を矢印方向に回動させて光軸Ａに対して傾
斜させるアクチュエータである。アクチュエータ１３の
シャフト１３ａは光軸Ａに直交するように透明平板に取
り付けられている。

【００１５】受光器２を詳細に説明すると、図におい
て、２０は前面に設けられた不要な可視光をカットする
ためのフィルタ、２１はビーム光Ｌ１の対象物からの反
射光Ｌ２を集光するための凸レンズ、２２は反射光Ｌ２
を電気信号に変換するためのフォトダイオードである。

【００１６】なお、コントローラ３は、レーザダイオー
ド１０の駆動タイミングの調整、アクチュエータ１３の
駆動タイミングおよび駆動角度等の調整、並びにフォト
ダイオード２１からの電気信号の処理（対象物までの距
離の計算）等を行なう。

【００１７】つぎに、レーザダイオード１０と凸レンズ
１１間に置かれた透明平板１２の作用について、図２乃
至図６を参照しつつ説明する。

【００１８】図２で示されるように、透明板１２を光軸
Ａに対して傾斜させて、ビーム光がレーザダイオード１
０側の面へ入射角αで入射するようにすると、レーザダ
イオード１０から発せられた光軸Ａ上の光線は、透明板
１２中を屈折角βで通過した後、この透明板１２からで
る際に再び屈折して光軸Ａから上方に平行に離れた状態
で射出される。この場合、射出光と光軸Ａ間の距離ａ
は、透明板１２の厚さをｔとすれば、 ａ＝ｔ・ｓｉｎ（α−β）／ｃｏｓβ で示される。なお、・は掛け算を表わしているものとす
る。また、屈折角βは透明板１２の屈折率より算出でき
る。

【００１９】また、図３で示されるように、レーザダイ
オード１０の位置が光軸Ａから光軸Ａ上方に距離ａだけ
ずれると、凸レンズ１１を通過した光線は光軸Ａに対し
て角度δだけ下向きに傾斜して、凸レンズ１１の焦点を
通過する。この角度δは、 δ＝ｔａｎ^-1（ａ／ｆ） で示される。

【００２０】従って、透明平板の厚さｔ、入射角α、屈
折角β（即ち屈折率）、レンズ１１の焦点距離ｆを変え
ることにより、入射角αおよびビーム光Ｌ１の傾斜角度
δの関係を任意に設定できる。この例では、透明平板１
２に対する入射角αの変化の大きさに対して、ビーム光
Ｌ１の傾斜角度δの変化の大きさが小さくなるように設
定されている。

【００２１】そして、上記のように、レーザダイオード
１０から光軸Ａと平行に発せられたレーザ光のみでな
く、一般に、レーザダイオード１０から凸レンズ１１側
に向けて発散状態で発せられたレーザ光は、所定方向に
傾斜角αだけ傾斜した透明平板１２と凸レンズ１１を通
過後は、透明平板１２の傾斜と反対方向に角度δだけ傾
斜して進み、ほぼ平行なビーム光Ｌ１に変えられる。

【００２２】すなわち、図４で示されるように、透明平
板１２が光軸Ａと直交する状態にある場合、レーザダイ
オード１０から発せられたレーザ光は、透明平板１２お
よび凸レンズ１１を通過後も、光軸Ａとほぼ平行なビー
ム光Ｌ１となるが、図５で示されるように、透明板１２
のレーザダイオード１０側の表面が図で下向きに傾斜し
た状態にある場合、レーザダイオード１０から発せられ
たレーザ光は、透明板１２および凸レンズ１１を通過
後、光軸Ａに対して下向きに傾斜して進むほぼ平行なビ
ーム光Ｌ１となる。また、図６で示されるように、透明
板１２のレーザダイオード１０側の表面が図で上向きに
傾斜した状態にある場合、レーザダイオード１０から発
せられたレーザ光は、透明板１２および凸レンズ１１を
通過後、光軸Ａに対して上向きに傾斜して進むほぼ平行
なビーム光Ｌ１となる。

【００２３】このように、透明平板１２をアクチュエー
タ１３によって所定方向に周期的に往復回動させれば、
レーザダイオード１０から発せられたレーザ光は、凸レ
ンズ１１を通過後、所定方向に走査されるビーム光Ｌ１
となる。

【００２４】つぎに、この走査式距離測定装置の動作に
ついて説明する。コントローラ３からの指令によって、
レーザダイオード１０が駆動されると、レーザダイオー
ド１０から透明板１２と凸レンズ１１側に向かってレー
ザ光が発せられる。また、レーザダイオード１０と同時
に、コントローラ３を介して、アクチュエータ１３が駆
動されると、このアクチュエータ１３によって、透明平
板１２が、例えば、光軸Ａに水平面に対して垂直な軸を
中心として所定角度の回動を繰り返すように揺動され
る。このことにより、送光器１のレーザダイオード１０
から発せられたレーザ光は、透明平板１２と凸レンズ１
１を通過することにより、車両の前方を水平面内で（左
右方向に）走査される平行なビーム光Ｌ１に変えられ
て、車両前方の先行車（対象物）に照射される。

【００２５】そして、先行車からのビーム光Ｌ１の反射
光Ｌ２は、受光器２のフィルタ２０を通過後、凸レンズ
２１によってフォトダイオード２２に集められる。そし
て、フォトダイオード２２は反射光Ｌ２を電気信号に変
換後、この信号をコントローラ３側に送る。コントロー
ラ３は、送光器１のレーザダイオード１０の発光時刻と
受光器２のフォトダイオード２２の受光時刻との時間差
から、先行車までの距離を算出し、この距離をディスプ
レー４に表示させるとともに、この距離が必要な車間距
離より小さい場合は、ディスプレー４に警報を発せさせ
る。

【００２６】なお、アクチュエータ１３による透明板１
２の回動角度は車両が通過している走行レーンの幅サイ
ズ等によって変更されるものとする。また、例えば、車
両が屈曲路（カーブ）を走行している場合は、車両前方
にビーム光Ｌ１の走行レーンの幅に対する非走査領域が
生じるのを防止するために、透明平板１２は、その面を
ややカーブの中心側に向けた状態を中心として往復回動
されるものとする。

【００２７】以上のように、この走査式距離測定装置用
送光器では、送光器１のレーザダイオード１０と凸レン
ズ１１間に透明平板１２を配置することにより、ビーム
光Ｌ１を走査できるため、ビーム光Ｌ１を９０度曲げて
反射させる必要がある従来の装置に比べて、送光ユニッ
ト１内に不要な空間等を作る必要がなくなり、送光器１
の小型化を図ることができる。

【００２８】また、この走査式距離測定装置用送光器で
は、透明板１２中の光の屈折を利用して、ビーム光Ｌ１
の走査を行なうものであるため、ビーム光Ｌ１の走査角
度は、透明平板の回動角度よりも大幅に小さく、透明平
板の回動位置誤差や寸法誤差がビーム光Ｌ１の位置に与
える影響も小さい。そのため、走査装置（媒体）にミラ
ーを利用した従来の送光器の如くミラーの傾き誤差が２
倍となって影響してしまうものに比べて、透明平板１２
やアクチュエータ１３に高い製作精度や組立精度が要求
されることがない。

【００２９】さらに、この走査式距離測定装置用送光器
では、レーザダイオード１０から凸レンズ１１側に放射
状に広がるレーザ光の細い部分に透明平板１２を配置す
ればよいため、透明平板１２を凸レンズ１１に比べて充
分に小さくすることができ、従来の装置に比べて走査装
置（媒体）の小型化とアクチュエータ１３の小型化を図
ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の走査式距離測定装置用送光器によれば、光源か
らのビーム光を走査しつつ対象物に照射して、この対象
物からのビーム光の反射光を受光するまでの時間から、
対象物までの距離を検出する走査式距離測定装置に用い
る走査式距離測定装置用送光器であって、光源と、この
光源からの光をビーム状に収束させるレンズとの間の光
軸上に配置され、光軸に対して周期的に傾斜してレンズ
を出たビーム光を走査させる、主面が平行な屈折板を備
えているので、部品の製作精度および組立精度を下げる
ことができ、装置の小型化も図ることができる。

【００３１】請求項２記載の走査式距離測定装置用送光
器によれば、屈折板が、光源とレンズとの間に設けられ
て、光軸に対して傾斜したとき、光源からの光を屈折さ
せて光のレンズに対する入射位置を変動させる透明平板
と、透明平板の光の進行方向に対する角度を周期的に変
化させる駆動装置とを備えているので、構成が簡単で安
価で小型の走査式距離測定装置用送光器が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の走査式距離測定装置用送光器の概
略平面図である。

【図２】 傾斜した透明平板を通る光の進路を示す図で
ある。

【図３】 光源位置がずれた場合の光学系内の光の進路
を示す図である。

【図４】 透明平板が光軸に対して垂直位置の場合を示
す説明図である。

【図５】 透明平板の光源側面が下に傾斜した場合を示
す説明図である。

【図６】 透明平板の光源側面が上に傾斜した場合を示
す説明図である。

【図７】 従来の走査式距離測定装置用送光器を示す概
略平面図である。

【符号の説明】

１０ レーザダイオード（光源）、１１ レンズ、１
２ 透明平板（屈折板）、１３ アクチュエータ（駆動
装置）、Ａ 光軸、Ｌ１ ビーム光、Ｌ２ 反射光。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からのビーム光を走査しつつ対象物
   に照射して、この対象物からの前記ビーム光の反射光を
   受光するまでの時間から、前記対象物までの距離を検出
   する走査式距離測定装置に用いる走査式距離測定装置用
   送光器であって、前記光源と、この光源からの光をビー
   ム状に収束させるレンズとの間の光軸上に配置され、光
   軸に対して周期的に傾斜して前記レンズを出たビーム光
   を走査させる、主面が平行な屈折板を備えた走査式距離
   測定装置用送光器。
2. 【請求項２】 前記屈折板が、前記光源と前記レンズと
   の間に設けられて、光軸に対して傾斜したとき、前記光
   源からの光を屈折させて前記光の前記レンズに対する入
   射位置を変動させる透明平板と、前記透明平板の前記光
   の進行方向に対する角度を周期的に変化させる駆動装置
   とを備えた請求項１記載の走査式距離測定装置用送光
   器。