JPH0915333A - Optical radar equipment - Google Patents

Optical radar equipment

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Publication number
JPH0915333A
JPH0915333A JP7166182A JP16618295A JPH0915333A JP H0915333 A JPH0915333 A JP H0915333A JP 7166182 A JP7166182 A JP 7166182A JP 16618295 A JP16618295 A JP 16618295A JP H0915333 A JPH0915333 A JP H0915333A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical radar
rotation
radar device
cam
Prior art date
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Pending
Application number
JP7166182A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunaga Kayama
泰永 加山
Kazuto Yamada
和人 山田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0915333A publication Critical patent/JPH0915333A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide optical radar equipment of which a scanning mechanism of laser light is simplified, regarding the optical radar equipment wherein the laser light is cast by scanning on a target and detection of the target is executed on the basis of the reflected light. CONSTITUTION: Optical radar equipment having light generating sources 12 and 13, a scanning means 15 which scans the direction of the light generated from the light sources and sends the light into a prescribed coverage and target detecting means 14 and 18 which receive 17 the reflected light returning from the prescribed coverage and detect a target located inside the coverage. The scanning means is equipped with a reflecting member 16 which is fixed rotatably, reflects the light of the light sources and sends it into the prescribed coverage, a rotation drive means 22 which drives a rotating shaft to rotate and a motion converting means 21 which converts a rotational motion of the rotating shaft by the rotation drive means into a swing motion of the reflecting member.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を走査して物
標に照射し、物標からの反射光に基づいて物標検出や測
距を行う光レーダ装置に関し、特にレーザ光の走査機構
を単純化した光レーダ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical radar device for scanning a laser beam to irradiate a target object, and detecting and measuring the distance based on the reflected light from the target object. The present invention relates to an optical radar device having a simplified mechanism.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、車両やロボットその他の移動体に
おいて、安全性の向上や運行の自動化を図るため、光レ
ーダ装置を搭載して障害物の検出や測距を行うシステム
が開発されている。これらのシステムの代表例として
は、ロボット,自動車または電車等の衝突防止システ
ム、製造ラインにおける搬送車の停止位置制御システ
ム、建設機材周辺の接近警報システムなどが挙げられ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, in vehicles, robots and other moving bodies, a system has been developed for detecting obstacles and measuring distances by mounting an optical radar device in order to improve safety and automate operation. . Representative examples of these systems include a collision prevention system for robots, automobiles, trains, etc., a stop position control system for transport vehicles in a manufacturing line, an approach warning system around construction equipment, and the like.

【0003】これらのシステムでは、広範囲にわたって
障害物を検出したり、大きな障害物の形状測定などを行
う必要がある。そのため、レーザ光を所定の覆域内にわ
たって走査する光レーダ装置が開発されている。この種
の光レーダ装置には、反射鏡を用いてレーザ光を走査す
る機構が備えられている。
In these systems, it is necessary to detect an obstacle over a wide range and measure the shape of a large obstacle. Therefore, an optical radar device has been developed that scans a laser beam over a predetermined area. This type of optical radar device is provided with a mechanism for scanning laser light using a reflecting mirror.

【0004】すなわち、光レーダ装置のレーザ発光部の
前方に、反射鏡が回動自在に配置される。レーザ発光部
から出射されたレーザ光は、この反射鏡に一旦反射され
た後、外部へ送光される。光レーダ装置は、この反射鏡
の回動軸をステッピングモータなどを用いて揺動駆動す
る。すると、レーザ光の反射角が揺動し、レーザ光は所
定の覆域内を左右に走査されて送光される(実開昭60
−42982号公報)。
That is, a reflecting mirror is rotatably arranged in front of the laser emitting portion of the optical radar device. The laser light emitted from the laser emitting section is once reflected by the reflecting mirror and then sent to the outside. The optical radar device swings the rotary shaft of the reflecting mirror by using a stepping motor or the like. Then, the reflection angle of the laser light fluctuates, and the laser light is scanned left and right within a predetermined coverage area and is sent (actually, the 60th case).
-42982).

【0005】また、ポリゴン鏡を用いたレーザ光の走査
機構も知られている。すなわち、光レーダ装置のレーザ
発光部の前方に、多角柱状に反射面が配置されたポリゴ
ン鏡が回転自在に配置される。レーザ発光部から出射さ
れたレーザ光は、ポリゴン鏡の一辺に一旦反射された
後、外部に送光される。光レーダ装置は、このポリゴン
鏡の回転軸をモータなどを用いて回転駆動する。する
と、ポリゴン鏡の回転に伴って、レーザ光の反射角は一
方に回動され、レーザ光は所定の覆域内を走査されて送
光される。
A laser beam scanning mechanism using a polygon mirror is also known. That is, a polygon mirror having a polygonal prism-shaped reflecting surface is rotatably arranged in front of the laser emitting portion of the optical radar device. The laser light emitted from the laser emitting section is once reflected on one side of the polygon mirror and then sent to the outside. The optical radar device rotationally drives the rotation axis of this polygon mirror using a motor or the like. Then, with the rotation of the polygon mirror, the reflection angle of the laser light is turned to one side, and the laser light is scanned within a predetermined coverage area and transmitted.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、反射鏡を揺
動駆動する従来例では、ステッピングモータなどを反転
駆動する必要がある。そのためステッピングモータなど
を制御するために複雑な制御系が必要となるという問題
点があった。また、ステッピングモータの反転駆動時に
は、反射鏡を制動し、かつ逆方向に加速するため、多大
なトルクを必要とする。
By the way, in the conventional example in which the reflecting mirror is driven to swing, it is necessary to reversely drive a stepping motor or the like. Therefore, there is a problem that a complicated control system is required to control the stepping motor and the like. Further, when the stepping motor is driven in reverse, the reflecting mirror is braked and accelerated in the opposite direction, which requires a large amount of torque.

【0007】そのため、反射鏡の揺動速度を引き上げる
ことは難しく、レーザ光の走査周期を短縮することが困
難であるという問題点があった。特に、レーザ光を等速
度で走査する場合、走査反転時に反射鏡を急速に反転さ
せる必要があり、より大きなトルクを発生するステッピ
ングモータが必要になるという問題点があった。
Therefore, it is difficult to increase the swing speed of the reflecting mirror, and it is difficult to shorten the scanning cycle of the laser light. In particular, when the laser beam is scanned at a constant speed, the reflecting mirror needs to be rapidly inverted at the time of scanning inversion, and there is a problem that a stepping motor that generates a larger torque is required.

【0008】一方、ポリゴン鏡を使用する従来例では、
ポリゴン鏡に複数の反射面を配置するため、大きなポリ
ゴン鏡が使用される。例えば、レーザ光の走査角度を2
0度とすると、隣接する反射面がなす角度は170度と
なり、36面の反射面が必要となる。反射面をレーザ光
の光束径に対し充分な広さにして36面の反射面を配置
すると、大きなポリゴン鏡となる。そのため、ポリゴン
鏡を使用すると、レーザ光の走査機構が大型化するとい
う問題点があった。
On the other hand, in the conventional example using the polygon mirror,
A large polygon mirror is used to place multiple reflective surfaces on the polygon mirror. For example, if the scanning angle of the laser beam is 2
If it is 0 degree, the angle formed by the adjacent reflecting surfaces is 170 degrees, and 36 reflecting surfaces are required. A large polygon mirror can be obtained by making the reflecting surface sufficiently wide with respect to the beam diameter of the laser beam and arranging 36 reflecting surfaces. Therefore, when the polygon mirror is used, there is a problem that the laser beam scanning mechanism becomes large.

【0009】また、ポリゴン鏡の面数を低減してポリゴ
ン鏡の小型化を図ると、レーザ光が無効に照射される角
度が広くなる。例えば、3面のポリゴン鏡を構成する
と、レーザ光の走査角度は240度に広がる。この内、
レーダ測距などに使用する走査角度を20度と仮定する
と、残りの220度の走査角度は無効になる。
Further, if the number of faces of the polygon mirror is reduced and the size of the polygon mirror is reduced, the angle at which the laser beam is invalidly irradiated becomes wider. For example, if a three-sided polygon mirror is configured, the scanning angle of the laser light is expanded to 240 degrees. Of these,
Assuming that the scanning angle used for radar distance measurement is 20 degrees, the remaining scanning angle of 220 degrees is invalid.

【0010】そのため、ポリゴン鏡の小型化を図ると、
レーザ光が無効に走査される時間が増大するという問題
点があった。請求項1に記載の発明は、このような問題
点を解決するために、走査機構を単純化しつつ、走査機
構の制御を簡易に行える光レーダ装置を提供することを
目的とする。
Therefore, if the size of the polygon mirror is reduced,
There is a problem that the time during which the laser beam is invalidly scanned increases. In order to solve such a problem, an object of the present invention is to provide an optical radar device which simplifies the scanning mechanism and can easily control the scanning mechanism.

【0011】請求項2に記載の発明は、上述の目的と併
せて、走査機構の制御をより簡易に行うことができる光
レーダ装置を提供することを目的とする。請求項3に記
載の発明は、さらに上述の目的と併せて、レーザ光の走
査速度を簡易に等速制御することができる光レーダ装置
を提供することを目的とする。
In addition to the above object, an object of the present invention is to provide an optical radar device capable of more easily controlling the scanning mechanism. In addition to the above object, an object of the present invention is to provide an optical radar device capable of easily controlling the scanning speed of laser light at a constant speed.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、光を発生する光源と、光源から発生された光の方向
を走査して所定の覆域内に送光する走査手段と、所定の
覆域内から戻る反射光を受光して覆域内に位置する物標
を検出する物標検出手段とを備えた光レーダ装置におい
て、走査手段は、回動自在に固定され、光源の光を反射
して所定の覆域内に送光する反射部材と、回転軸を回転
駆動する回転駆動手段と、回転駆動手段による回転軸の
回転運動を反射部材の揺動運動に変換する運動変換手段
とを備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light source which emits light, a scanning means which scans the direction of the light emitted from the light source and sends the light within a predetermined coverage area. In the optical radar device provided with the target detection means for receiving the reflected light returning from the inside of the covered area and detecting the target located in the covered area, the scanning means is rotatably fixed and reflects the light from the light source. A reflecting member for transmitting light within a predetermined coverage area, a rotation driving means for driving the rotating shaft to rotate, and a motion converting means for converting the rotational movement of the rotating shaft by the rotating driving means into the swinging movement of the reflecting member. It is characterized by that.

【0013】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の光レーダ装置において、運動変換手段が、回転駆動手
段により回転駆動され、かつカム面が反射部材の摺接部
に摺接してなるカム部材であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the optical radar device according to the first aspect, the motion converting means is rotationally driven by the rotational driving means, and the cam surface is in sliding contact with the sliding contact portion of the reflecting member. The cam member is

【0014】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の光レーダ装置において、反射部材の揺動中心と反射部
材の摺接部とを結ぶ線分Mの長さをa、カム部材が予め
定めた所定の回転角ゼロの状態で線分Mとカム部材の回
転中心との距離をb、所定の回転角ゼロの状態で線分M
にカム部材の回転中心を垂直に投影した点と反射部材の
揺動中心との距離をcとすると、カム部材は、回転角ψ
における回転中心から摺接部までの径Lが、 L=[{b−a・sin(kψ)}2+{a・cos(kψ)
−c}21/2 (ただし、kは比例定数) となるカム面形状を有することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the optical radar device according to the second aspect, the length of the line segment M connecting the swing center of the reflecting member and the sliding contact portion of the reflecting member is a, and the cam member is a cam member. Is the distance b between the line segment M and the center of rotation of the cam member when the predetermined rotation angle is zero, and the line segment M when the predetermined rotation angle is zero.
Let c be the distance between the point at which the rotation center of the cam member is vertically projected and the swing center of the reflection member, the cam member is
The diameter L from the center of rotation to the sliding contact portion is: L = [{ba−sin (kψ)} 2 + {a · cos (kψ)
-C} 2 ] 1/2 (where k is a constant of proportionality).

【0015】[0015]

【作用】請求項1の光レーダ装置では、運動変換手段
が、回転駆動手段による回転軸の回転運動を反射部材の
揺動運動に変換する。したがって、回転駆動手段は一方
向に回転運動すればよいので、従来例に比べてモータな
どを反転駆動する必要がない。そのため、回転駆動手段
は制御系を含めて簡易に実現され、走査機構全体を単純
化することができる。
In the optical radar device according to the first aspect, the motion converting means converts the rotational movement of the rotary shaft by the rotational driving means into the swinging movement of the reflecting member. Therefore, since the rotary drive means only needs to rotate in one direction, it is not necessary to reversely drive the motor or the like as compared with the conventional example. Therefore, the rotation driving means can be easily realized including the control system, and the entire scanning mechanism can be simplified.

【0016】請求項2の光レーダ装置では、運動変換手
段としてカム部材を使用する。したがって、回転駆動手
段は、カム部材を一方向に回転駆動すればよいので、回
転駆動手段は制御系を含めて簡易に実現され、走査機構
全体を単純化することができる。また、カム部材はある
程度の慣性モーメントを持つので、回転駆動手段に対し
てフライホイール(はずみ車)として働く。そのため、
回転駆動手段における回転速度の変動は抑制され、走査
速度の等速性を向上させることができる。
In the optical radar device of the second aspect, the cam member is used as the motion converting means. Therefore, since the rotation driving means only has to rotate the cam member in one direction, the rotation driving means can be easily realized including the control system, and the entire scanning mechanism can be simplified. Further, since the cam member has a moment of inertia, it acts as a flywheel (flywheel) for the rotary drive means. for that reason,
Fluctuations in the rotation speed of the rotation driving means are suppressed, and the uniform speed of the scanning speed can be improved.

【0017】さらに、カム部材の回転速度を適宜に加速
することにより、反射部材の揺動運動を容易に高速化す
ることができる。請求項3の光レーダ装置では、カム部
材の回転角ψにおける回転中心から摺接部までの径Lを L=[{b−a・sin(kψ)}2+{a・cos(kψ)
−c}21/2 (ただし、kは比例定数) により算出される値にすると、図1に示されるように反
射部材の揺動角θは、 θ=k・ψ を満足する。
Further, by appropriately accelerating the rotational speed of the cam member, the swinging motion of the reflecting member can be easily increased. In the optical radar device according to claim 3, the diameter L from the rotation center to the sliding contact portion at the rotation angle ψ of the cam member is L = [{ba-sin (kψ)} 2 + {a ・ cos (kψ).
-C} 2 ] 1/2 (where k is a proportional constant), the swing angle θ of the reflecting member satisfies θ = k · ψ as shown in FIG.

【0018】このように、反射部材の揺動角θはカム部
材の回転角ψに比例して変化するので、回転駆動手段の
回転速度を等速制御することによって、レーザ光の走査
速度を等速制御することができる。特に、回転駆動手段
として直流モータなどを使用した場合は、直流モータの
逆起電力を負帰還することにより、モータの回転速度を
容易に等速制御できる。したがって、反射部材の揺動角
θを検出して制御する手段などを別途設ける必要なく、
レーザ光を等速に走査する走査機構を簡易に実現するこ
とができる。
As described above, since the swing angle θ of the reflecting member changes in proportion to the rotation angle ψ of the cam member, the scanning speed of the laser beam is equalized by controlling the rotation speed of the rotation driving means at a constant speed. The speed can be controlled. In particular, when a DC motor or the like is used as the rotation driving means, by negatively feeding back the counter electromotive force of the DC motor, the rotation speed of the motor can be easily controlled at a constant speed. Therefore, it is not necessary to separately provide means for detecting and controlling the swing angle θ of the reflecting member,
A scanning mechanism that scans laser light at a constant speed can be easily realized.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図2は、請求項1〜3に対応する実施例を示す図
である。図において、マイクロプロセッサ11の制御出
力はレーザ駆動部12に接続され、レーザ駆動部12の
出力は、レーザ発光部13および時間測定部14に接続
される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing an embodiment corresponding to claims 1 to 3. In the figure, the control output of the microprocessor 11 is connected to the laser driving unit 12, and the output of the laser driving unit 12 is connected to the laser emitting unit 13 and the time measuring unit 14.

【0020】レーザ発光部13から発生するレーザ光の
光軸上に、送光光学系15を介して、反射鏡16が回動
自在に配置される。また、送光光学系15に隣接した位
置には受光光学系17が配置され、受光光学系17の光
軸上に受光素子18が配置される。この受光素子18の
出力は時間測定部14に接続され、時間測定部14の出
力はマイクロプロセッサ11に接続される。反射鏡16
の揺動軸には角度検出器19が配置され、角度検出器1
9の出力はマイクロプロセッサ11に接続される。反射
鏡16の端側にはカムフォロア20が固定され、カムフ
ォロア20はカム21のカム面に摺接する。
A reflecting mirror 16 is rotatably arranged on the optical axis of the laser beam emitted from the laser emitting section 13 via a light transmitting optical system 15. A light receiving optical system 17 is arranged adjacent to the light transmitting optical system 15, and a light receiving element 18 is arranged on the optical axis of the light receiving optical system 17. The output of the light receiving element 18 is connected to the time measuring unit 14, and the output of the time measuring unit 14 is connected to the microprocessor 11. Reflector 16
An angle detector 19 is arranged on the swinging axis of the angle detector 1.
The output of 9 is connected to the microprocessor 11. A cam follower 20 is fixed to the end side of the reflecting mirror 16, and the cam follower 20 is in sliding contact with the cam surface of the cam 21.

【0021】カム21の回転中心はモータ22の回転軸
に噛合され、モータ22の回転軸には回転速度検出器2
3が接続される。この回転速度検出器23の出力はモー
タ駆動回路24に入力され、モータ駆動回路24の駆動
出力はモータ22に接続される。反射鏡16の端側には
バネ25が設けられ、カムフォロア20をカム21に接
触させる方向にバネ力を付勢する。
The rotation center of the cam 21 is meshed with the rotation shaft of the motor 22, and the rotation speed detector 2 is attached to the rotation shaft of the motor 22.
3 are connected. The output of the rotation speed detector 23 is input to the motor drive circuit 24, and the drive output of the motor drive circuit 24 is connected to the motor 22. A spring 25 is provided on the end side of the reflecting mirror 16 and urges a spring force in a direction to bring the cam follower 20 into contact with the cam 21.

【0022】なお、請求項1〜3に記載の発明と本実施
例との対応関係については、光源はレーザ駆動部12お
よびレーザ発光部13に対応し、物標検出手段は受光素
子18,時間測定部14に対応し、反射部材は反射鏡1
6に対応し、回転駆動手段はモータ22,回転速度検出
器23およびモータ駆動回路24に対応し、運動変換手
段はカム21に対応する。
Regarding the correspondence relationship between the invention according to claims 1 to 3 and the present embodiment, the light source corresponds to the laser driving section 12 and the laser emitting section 13, and the target detecting means is the light receiving element 18, the time. Corresponding to the measuring unit 14, the reflecting member is the reflecting mirror 1.
6, the rotation driving means corresponds to the motor 22, the rotation speed detector 23 and the motor driving circuit 24, and the motion converting means corresponds to the cam 21.

【0023】以下、本実施例の動作を説明する。マイク
ロプロセッサ11は、レーザ駆動部12を介して、レー
ザ発光部13からレーザ光を発生させる。レーザ光は、
送光光学系15を通過して反射鏡16に反射され、外部
に送光される。このように外部に送光されたレーザ光の
一部は物標に反射され、反射光として光レーダ装置に戻
る。この反射光は、反射鏡16に反射され、受光光学系
17を介して受光素子18に集光される。受光素子18
は、反射光を光電変換して時間測定部14に出力する。
時間測定部14は、レーザ光が送光されてから、反射光
を受光するまでの往復時間を計測し、マイクロプロセッ
サ11に出力する。マイクロプロセッサ11は、この往
復時間に基づいて、物標までの距離を算出する。
The operation of this embodiment will be described below. The microprocessor 11 causes the laser emitting section 13 to generate a laser beam via the laser driving section 12. Laser light is
The light passes through the light sending optical system 15, is reflected by the reflecting mirror 16, and is sent to the outside. A part of the laser light thus sent to the outside is reflected by the target and returns to the optical radar device as reflected light. The reflected light is reflected by the reflecting mirror 16 and focused on the light receiving element 18 via the light receiving optical system 17. Light receiving element 18
Photoelectrically converts the reflected light and outputs it to the time measuring unit 14.
The time measuring unit 14 measures the round-trip time from when the laser light is sent to when the reflected light is received, and outputs it to the microprocessor 11. The microprocessor 11 calculates the distance to the target based on this round-trip time.

【0024】このような光レーダ装置において、モータ
駆動回路24は、回転速度検出器23の出力に基づい
て、モータ22を等速に回転駆動する。カム21は、モ
ータ22の回転運動を伝達されて等速に回転する。カム
21のカム面に摺接された反射鏡16は、カム面の変位
に応じて揺動する。
In such an optical radar device, the motor drive circuit 24 drives the motor 22 to rotate at a constant speed based on the output of the rotation speed detector 23. The cam 21 is rotated at a constant speed by transmitting the rotational movement of the motor 22. The reflecting mirror 16 that is in sliding contact with the cam surface of the cam 21 swings according to the displacement of the cam surface.

【0025】ここで、図3(a)に示すように、カム2
1の回転角ゼロの状態において、カムフォロア20のロ
ーラ中心O″と反射鏡16の揺動軸Oとを結んだ線分M
の長さをaとする。また、カム21の回転中心O′と線
分Mとの距離をbとし、回転中心O′を線分Mに垂直に
投影した点と揺動中心Oとの距離をcとする。
Here, as shown in FIG. 3A, the cam 2
When the rotation angle of 1 is zero, the line segment M connecting the roller center O ″ of the cam follower 20 and the swing axis O of the reflecting mirror 16
Let a be the length of. The distance between the rotation center O ′ of the cam 21 and the line segment M is b, and the distance between the swing center O and the point where the rotation center O ′ is projected perpendicularly to the line segment M is c.

【0026】このような位置関係にある反射鏡16が揺
動角θだけ揺動したときに、回転中心O′からカムフォ
ロア20のローラ中心O″までの径Lは、 L=[{b−a・sinθ}2+{a・cosθ−c}21/2・・・(式1) となる。ここで、反射鏡16の揺動角θが、カム21の
回転角ψに比例関係にあるとすると、 θ=k・ψ (ただし、kは比例定数) ・・・(式2) と表せる。
When the reflecting mirror 16 having such a positional relationship is swung by the swing angle θ, the diameter L from the rotation center O ′ to the roller center O ″ of the cam follower 20 is L = [{b−a -Sin θ} 2 + {a · cos θ-c} 2 ] 1/2 (Equation 1) where the swing angle θ of the reflecting mirror 16 is proportional to the rotation angle ψ of the cam 21. If so, θ = k · ψ (where k is a proportional constant) (Equation 2).

【0027】この式2を式1に代入して、 L=[{b−a・sin(kψ)}2+{a・cos(kψ)−c}21/2 (ただし、kは比例定数) ・・・(式3) が得られる。この式3を所定の回転角の範囲内で満足す
るように、カム21のカム面形状を定めると、その回転
角の範囲内で、カム21の回転角ψと揺動角θとが比例
する。
Substituting this equation 2 into the equation 1, L = [{ba-sin (kψ)} 2 + {acos (kψ) -c} 2 ] 1/2 (where k is proportional Constant) (Equation 3) is obtained. When the cam surface shape of the cam 21 is determined so as to satisfy the formula 3 within a predetermined rotation angle range, the rotation angle ψ of the cam 21 and the swing angle θ are proportional to each other within the rotation angle range. .

【0028】図4は、式3を用いて算出されたカム面形
状の一例を示す図である。この例では、回転角の約80
%にあたる18〜162度および198〜342度の範
囲で揺動角12度の直線的な変化を得ることができる。
なお、回転角の343〜17度および162〜198度
の範囲は、カム21の角を丸めることにより、反射鏡1
6に与える衝撃を緩衝することができる。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the cam surface shape calculated by using the equation (3). In this example, the rotation angle is about 80
It is possible to obtain a linear change of the rocking angle of 12 degrees in the range of 18 to 162 degrees and 198 to 342 degrees, which correspond to%.
In the range of rotation angles 343 to 17 degrees and 162 to 198 degrees, the angle of the cam 21 is rounded so that the reflecting mirror 1 can be rotated.
The shock given to 6 can be buffered.

【0029】マイクロプロセッサ11は、角度検出器1
9を介して、反射鏡16が等速に揺動される範囲を検出
し、その範囲内でレーザ光の送光を行えば、約80%の
有効時間を有し、しかも走査速度の等速性にすぐれた走
査が行われる。以上のように、本実施例の光レーダ装置
では、モータ22は一方向に回転運動すればよいので、
従来例に比べてモータ駆動回路24を簡易に実現するこ
とができる。
The microprocessor 11 is the angle detector 1
If the range in which the reflecting mirror 16 swings at a constant speed is detected via 9 and the laser light is transmitted within that range, the effective time is about 80% and the scanning speed is constant. An excellent scan is performed. As described above, in the optical radar device according to the present embodiment, the motor 22 may rotate in one direction,
The motor drive circuit 24 can be easily realized as compared with the conventional example.

【0030】また、カム21はある程度の慣性モーメン
トを有するので、モータ22に対してカム21はフライ
ホイール(はずみ車)として働く。そのため、モータ2
2における回転速度の変動は抑制され、回転速度の等速
性を向上させることができる。また、カム21の回転速
度を適宜に加速することにより、反射鏡16の揺動運動
を容易に高速化することができる。
Since the cam 21 has a moment of inertia, the cam 21 acts as a flywheel (flywheel) for the motor 22. Therefore, the motor 2
The fluctuation of the rotation speed in 2 is suppressed, and the uniform speed of the rotation speed can be improved. Further, by appropriately accelerating the rotation speed of the cam 21, the swinging motion of the reflecting mirror 16 can be easily increased.

【0031】さらに、カム21の回転角ψと反射鏡16
の揺動角θとが比例するので、モータ22の回転速度を
等速制御することによって、レーザ光の走査速度を簡易
に等速制御することができる。なお、上述した実施例で
は、バネ25によりカム21とカムフォロア20とを接
触する方向に付勢しているが、このような構成に限定さ
れるものではなく、カム21をカムの周縁部に溝を設け
た正面カム(face cam)にし、その溝にカムフォロア2
0の先端部を摺動可能に嵌合させてもよい。
Further, the rotation angle ψ of the cam 21 and the reflecting mirror 16
Is proportional to the swing angle θ of the laser beam, the scanning speed of the laser light can be easily controlled at a constant speed by controlling the rotation speed of the motor 22 at a constant speed. Although the spring 25 urges the cam 21 and the cam follower 20 in the contacting direction in the above-described embodiment, the present invention is not limited to such a configuration, and the cam 21 is formed in the peripheral portion of the cam. The front follower (face cam) is provided with a cam follower 2 in its groove.
The tip portion of 0 may be slidably fitted.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明では、回転駆動手段は一方向に回転運動すればよい
ので、従来例に比べて回転駆動手段を反転駆動する必要
がない。そのため、回転駆動手段は制御系を含めて簡易
に実現され、走査機構全体を単純化することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the rotary driving means only needs to rotate in one direction, it is not necessary to reversely drive the rotary driving means as compared with the conventional example. Therefore, the rotation driving means can be easily realized including the control system, and the entire scanning mechanism can be simplified.

【0033】請求項2に記載の発明では、運動変換手段
としてカム部材を使用するので、回転駆動手段に対して
カム部材がフライホイール(はずみ車)として働く。そ
のため、回転駆動手段における回転速度の変動は抑制さ
れ、回転速度の等速性を向上させることができる。ま
た、カム部材の回転速度を適宜に加速することにより、
反射部材の揺動運動を容易に高速化し、レーザ光の走査
周期を短縮することができる。
According to the second aspect of the present invention, since the cam member is used as the motion converting means, the cam member acts as a flywheel (flywheel) with respect to the rotation driving means. Therefore, the fluctuation of the rotation speed in the rotation driving means is suppressed, and the uniform speed of the rotation speed can be improved. Also, by appropriately accelerating the rotation speed of the cam member,
The oscillating motion of the reflecting member can be easily increased in speed, and the scanning cycle of the laser light can be shortened.

【0034】さらに、カム部材を用いた機構は、従来の
ポリゴン鏡に比べ、反射部材の面積を大きく確保しつ
つ、走査機構を小型化することができる。請求項3に記
載の発明では、カム部材の回転角ψと反射部材の揺動角
θとが比例するので、回転駆動手段の回転速度を等速制
御することによって、レーザ光の走査速度を簡易に等速
制御することができる。以上のように本発明を適用する
ことにより、レーザ光の走査機構を単純化しつつ、走査
速度を高速化でき、かつ走査速度の等速性に優れた光レ
ーダ装置を実現することができる。
Further, in the mechanism using the cam member, the scanning mechanism can be downsized while securing a large area for the reflecting member as compared with the conventional polygon mirror. According to the third aspect of the present invention, since the rotation angle ψ of the cam member and the swing angle θ of the reflection member are proportional to each other, the scanning speed of the laser light can be simplified by controlling the rotation speed of the rotation driving means at a constant speed. It can be controlled at a constant speed. As described above, by applying the present invention, it is possible to realize an optical radar device that can increase the scanning speed while simplifying the laser light scanning mechanism and that is excellent in the uniform speed of the scanning speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】請求項3におけるカム部材を説明する図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating a cam member according to a third aspect of the invention.

【図2】請求項1〜3に対応する実施例を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment corresponding to claims 1 to 3;

【図3】本実施例におけるカムの動きを説明する図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining the movement of the cam in this embodiment.

【図4】本実施例のカム面形状の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a cam surface shape of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 マイクロプロセッサ 12 レーザ駆動部 13 レーザ発光部 14 時間測定部 15 送光光学系 16 反射鏡 17 受光光学系 18 受光素子 19 角度検出器 20 カムフォロア 21 カム 22 モータ 23 回転速度検出器 24 モータ駆動回路 25 バネ 11 Microprocessor 12 Laser Driving Section 13 Laser Emitting Section 14 Time Measuring Section 15 Light Transmitting Optical System 16 Reflecting Mirror 17 Light Receiving Optical System 18 Light Receiving Element 19 Angle Detector 20 Cam Follower 21 Cam 22 Motor 23 Rotation Speed Detector 24 Motor Driving Circuit 25 Spring

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を発生する光源と、 前記光源から発生された光の方向を走査し、所定の覆域
内に送光する走査手段と、 前記所定の覆域内から戻る反射光を受光し、覆域内に位
置する物標を検出する物標検出手段とを備えた光レーダ
装置において、 前記走査手段は、 回動自在に固定され、前記光源の光を反射して前記所定
の覆域内に送光する反射部材と、 回転軸を回転駆動する回転駆動手段と、 前記回転駆動手段による回転軸の回転運動を前記反射部
材の揺動運動に変換する運動変換手段とを備えてなるこ
とを特徴とする光レーダ装置。
1. A light source that generates light, a scanning unit that scans the direction of the light generated from the light source, and sends the light into a predetermined coverage area, and a reflected light that returns from within the predetermined coverage area. In an optical radar device including a target detection unit that detects a target located in the coverage area, the scanning unit is rotatably fixed, reflects the light of the light source, and sends the light to the predetermined coverage area. A reflecting member that emits light; a rotation driving unit that rotationally drives the rotation shaft; and a motion conversion unit that converts the rotational movement of the rotation shaft by the rotation driving unit into the swinging movement of the reflection member. Optical radar device.
【請求項2】 請求項1に記載の光レーダ装置におい
て、 前記運動変換手段は、 前記回転駆動手段により回転駆動され、かつカム面が前
記反射部材の摺接部に摺接してなるカム部材であること
を特徴とする光レーダ装置。
2. The optical radar device according to claim 1, wherein the motion conversion means is a cam member which is rotationally driven by the rotational drive means and whose cam surface is in sliding contact with a sliding contact portion of the reflecting member. An optical radar device characterized by being present.
【請求項3】 請求項2に記載の光レーダ装置におい
て、 前記反射部材の揺動中心と前記反射部材の摺接部とを結
ぶ線分Mの長さをa、 前記カム部材が予め定めた所定の回転角ゼロの状態で、
前記線分Mと前記カム部材の回転中心との距離をb、 前記所定の回転角ゼロの状態で、前記線分Mに前記カム
部材の回転中心を垂直に投影した点と前記反射部材の揺
動中心との距離をcとすると、 前記カム部材は、 回転角ψにおける回転中心から摺接部までの径Lが、 L=[{b−a・sin(kψ)}2+{a・cos(kψ)
−c}21/2 (ただし、kは比例定数) となるカム面形状を有することを特徴とする光レーダ装
置。
3. The optical radar device according to claim 2, wherein a length of a line segment M connecting a swing center of the reflecting member and a sliding contact portion of the reflecting member is a, and the cam member is predetermined. With a predetermined rotation angle of zero,
The distance between the line segment M and the rotation center of the cam member is b, and the point at which the rotation center of the cam member is vertically projected onto the line segment M and the swing of the reflection member in the state where the predetermined rotation angle is zero. Assuming that the distance from the motion center is c, the diameter L of the cam member from the rotation center at the rotation angle ψ to the sliding contact portion is L = [{ba−sin (kψ)} 2 + {a · cos (Kψ)
-C} 2 ] 1/2 (where k is a proportional constant), and an optical radar device having a cam surface shape.
JP7166182A 1995-06-30 1995-06-30 Optical radar equipment Pending JPH0915333A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190044995A (en) * 2017-10-23 2019-05-02 주식회사 유진로봇 Optical Transceiver Using Movable Mirror, Three Dimensional Distance Measuring Apparatus, and Moving Object
CN110824660A (en) * 2019-11-29 2020-02-21 苏州车萝卜汽车电子科技有限公司 Rotating mechanism for reflecting equipment
JP2021124496A (en) * 2020-01-31 2021-08-30 株式会社デンソー Light detection and ranging (lidar) device

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