JPH10325872A - Light radar device - Google Patents

Light radar device

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JPH10325872A
JPH10325872A JP13339197A JP13339197A JPH10325872A JP H10325872 A JPH10325872 A JP H10325872A JP 13339197 A JP13339197 A JP 13339197A JP 13339197 A JP13339197 A JP 13339197A JP H10325872 A JPH10325872 A JP H10325872A
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Japan
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light
optical
radar device
optical radar
mirror
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JP13339197A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yamabuchi
浩史 山渕
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To positively obtain homogeneous radar performance and stable performance for detecting an object over an entire azimuth in a light radar device being used, for example, for a vehicle. SOLUTION: A luminous flux being emitted from a light source 10 is introduced to optical elements 36 and 37 with focal distance corresponding to the ratio of small and large spread angles that are the astigmatic difference thus forming the shape of the section of the luminous flux in a circle. Furthermore, the luminous flux is generated into fan beams with a spread angle only in vertical direction by an optical element 40 on a cylindrical surface, and at the same time an actuator 50 is rotated for scanning the fan beams in an entire azimuth.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、光を水平方向に
走査しその光が物体に反射し戻ってくる反射光を受光し
て、送光から受光までの時間差により物体までの距離
を、またその時の走査角から方向を検出する光レーダ装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of scanning light in a horizontal direction, receiving reflected light which is reflected by an object and returning to the object. The present invention relates to an optical radar device that detects a direction from a scanning angle at that time.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の光レーダ装置は、車両に
搭載され車両周辺監視装置あるいは車間距離制御装置な
どに広く使用することが提案されている。車両に搭載さ
れる光レーダ装置として、例えば特開平6−13786
7号公報に開示されるように、死角を少なくするために
水平方向に光を走査し広範囲に対象を検出しようとして
いるものが多くみられるが、送光ビームの拡がり角は光
源の寸法とレンズの焦点距離により決定されていた。
2. Description of the Related Art Hitherto, it has been proposed that this type of optical radar device is mounted on a vehicle and widely used for a vehicle periphery monitoring device, an inter-vehicle distance control device, and the like. As an optical radar device mounted on a vehicle, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-13786
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7, there is a large number of devices that scan light in the horizontal direction to detect a target in a wide range in order to reduce the blind spot. However, the divergence angle of the transmitted light beam depends on the size of the light source and the lens. Was determined by the focal length.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の光レーダ装置に使用されている、光発生手段としての
赤外線の波長の光を放射するレーザダイオードにおい
て、その放射する光の拡がり角は非点隔差を必ず固有し
ている。ここで、非点隔差とは放射する光の光軸を含む
断面内における拡散角が、その断面の方向により異なる
現象である。つまり光源から比較的離れた位置において
光軸に直角の断面内でビームの断面を観察すれば楕円と
なっている。これは光を放射する光源が2μm及び30
0μm程度の細長い線状の形状となっていることが原因
である。
However, in a laser diode which emits light having an infrared wavelength as a light generating means, which is used in this type of optical radar device, the divergent angle of the emitted light is astigmatic. The difference is always unique. Here, the astigmatic difference is a phenomenon in which the diffusion angle in a cross section including the optical axis of emitted light varies depending on the direction of the cross section. That is, when the cross section of the beam is observed within a cross section perpendicular to the optical axis at a position relatively distant from the light source, the beam becomes elliptical. This is because the light emitting light source is 2 μm and 30 μm
The reason is that it has a long and thin linear shape of about 0 μm.

【0004】この非点隔差を持ったビームを直接水平方
向に走査すると、前記楕円のビーム断面が垂直面内で回
転しながら移動することになる。このことは当然同一対
象であっても相対位置が変化すると、ビームが対象を照
射する状態が変化することになり、方位角の分解能を低
下させるなど走査範囲全域にわたる均質なレーダ性能を
発揮することができない問題が起こることになる。
When the beam having the astigmatism is directly scanned in the horizontal direction, the beam cross section of the ellipse moves while rotating in a vertical plane. This means that if the relative position changes even for the same target, the state that the beam irradiates the target changes, and uniform radar performance over the entire scanning range such as lowering the resolution of the azimuth angle is exhibited. The problem that cannot be done will occur.

【0005】また、前記特開平6−137867号公報
に見られるように、光源に対してレンズを用いてコリメ
ートする場合はほぼ平行の光束を得ることができるが、
収差を除去した高性能なレンズを用いれば、そのレンズ
透過後のビームの断面を比較的レンズから離れた位置で
観察すれば光源の線状の形状と相似形の非常に細長いビ
ーム形状が確認できる。この状態で前記同様水平方向に
走査すると、細長いビーム断面はこれも前記同様垂直面
内で回転しながら移動することになり前記と同様の問題
が起こることになる。
[0005] As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-137867, when a light source is collimated using a lens, a substantially parallel light beam can be obtained.
If a high-performance lens with aberrations removed is used, a very elongated beam shape similar to the linear shape of the light source can be confirmed by observing the cross section of the beam after passing through the lens at a position relatively far from the lens. . In this state, if scanning is performed in the horizontal direction as described above, the elongated beam cross section also moves while rotating in the vertical plane as described above, and the same problem as described above occurs.

【0006】一方、特開平5−113481号公報に見
られるように、扇型ビーム整形光学系を用いて一方向に
のみ広がるビームを得ている発案もあるが、この原理は
前記光源の直線状と相似形の非常に細長いビームをさら
に長手方向に凹レンズを用いて拡げるものである。
On the other hand, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 5-113481, there is an idea that a fan-shaped beam shaping optical system is used to obtain a beam that spreads in only one direction. A very elongated beam similar to the above is further expanded in the longitudinal direction using a concave lens.

【0007】したがって、この方法においても発生する
光源の非点隔差を除去しておらず、その結果、水平方向
の全方位に走査した場合には、前記同様の細長いビーム
断面が垂直断面内で回転しながら水平方向に走査される
問題が発生するのである。
Therefore, even in this method, the astigmatic difference of the light source, which is generated, is not removed. As a result, when scanning is performed in all directions in the horizontal direction, the same elongated beam section rotates in the vertical section. However, the problem of horizontal scanning occurs.

【0008】また、光レーダ装置を車両に搭載した場合
の水平方向の走査範囲において、自車両の進行方向付近
は比較的遠距離からの検出を要すると共にファンビーム
の垂直方向の拡がり角は比較的狭小であること、さらに
自車両の側方向付近は比較的近距離での検出となるが垂
直に広角の範囲を検出できることが必要であった。
In the horizontal scanning range when the optical radar device is mounted on a vehicle, the vicinity of the traveling direction of the vehicle needs to be detected from a relatively long distance, and the divergence angle of the fan beam in the vertical direction is relatively large. It is necessary to be narrow and to detect a relatively short distance near the side of the vehicle, but to be able to detect a wide-angle range vertically.

【0009】つまり、走査角度が90度ごとにビームの
垂直方向の拡がり角が広角から狭小へと繰り返す変化が
望まれ、とくに狭小時にはビームの光密度が高まること
による最大検出距離向上を、また、広角時には接近物の
レーザ光照射範囲を広げることによる再帰反射光の増加
による検出確率向上が必要であった。
That is, it is desired that the vertical divergence angle of the beam repeats from a wide angle to a narrow one every 90 degrees of the scanning angle. In particular, when the scanning angle is narrow, the maximum detection distance can be improved by increasing the light density of the beam. At wide angle, it is necessary to improve the detection probability by increasing the retroreflected light by expanding the laser light irradiation range of the approaching object.

【0010】この発明の光レーダ装置にも見られるよう
に、送光光学系と受光光学系を持つ場合、受光の視野の
範囲内に送光ビームの方向を、あるいは送光ビームの方
向に受光視野の中心を固定するように調整あるいは確認
する必要があった。
As can be seen from the optical radar apparatus of the present invention, when a light transmitting optical system and a light receiving optical system are provided, the direction of the light transmitting beam or the direction of the light transmitting beam is received within the range of the field of view of light reception. Adjustment or confirmation needed to fix the center of the field of view.

【0011】さらに、垂直方向に拡がり角を持つことに
より、前記装置自身を固定する部材であるたとえば車両
の屋根の上面にビームの一部が照射することによりこの
屋根を検出する。よってこの方向では屋根より遠距離に
ある対象の測定ができない問題がある。
Further, by having a divergent angle in the vertical direction, a part of the beam irradiates a member for fixing the device itself, for example, the upper surface of a roof of a vehicle, thereby detecting the roof. Therefore, there is a problem that an object located farther from the roof cannot be measured in this direction.

【0012】また、前記受光手段において物体からの反
射光を集光する光学系においてレンズを用いた場合は前
記水平方向走査のための回転軸上に焦点を結ぶ必要があ
ることから、開口から入射した反射光がレンス゛により屈折
・収斂する光路の途中に鏡により垂直方向に反射させ前
記回転軸上の焦点に結像させなければならないため、回
転可能なレンズの支持体と同じく回転可能でかつ光路を
変更する鏡を必要とすることから、構造が複雑で慣性が
大きくなる問題点があった。
When a lens is used in an optical system for condensing reflected light from an object in the light receiving means, it is necessary to focus on a rotation axis for the horizontal scanning, so that light enters from an aperture. In the optical path where the reflected light is refracted and converged by the lens ゛, it must be vertically reflected by a mirror and imaged at the focal point on the rotation axis. Since a mirror for changing the angle is required, there is a problem that the structure is complicated and inertia is increased.

【0013】前記受光光学系において本件では前記樹脂
材を射出成型による前記回転放物面を有するが、最終的
には光学性能を優先し設計するため前記水平方向に走査
した時の動力学上の釣り合いが完全に合わせられず、と
くに垂直面内に回転モーメントが発生し振動が生じる問
題があった。
In the present case, the light receiving optical system has the paraboloid of revolution formed by injection molding of the resin material. There is a problem that the balance cannot be completely adjusted, and a rotational moment is generated particularly in a vertical plane to cause vibration.

【0014】さらに、前記受光系において、光学系にレ
ンズを用いた場合はレンズの有効開口径と焦点距離の比
率をあらわすF数(焦点距離/有効開口径)が理論的に
0.5が限界となり(ガラス材などの光透過性物質の持
つ屈折率により制限されるため)、これ以上明るいレン
ズは存在せず、いいかえれば小型化が不利となるレンズ
の物理的な特性があった。
Further, in the light receiving system, when a lens is used for the optical system, the F number (focal length / effective aperture diameter) representing the ratio of the effective aperture diameter to the focal length of the lens is theoretically limited to 0.5. (Because it is limited by the refractive index of a light-transmitting substance such as a glass material), there is no brighter lens, and in other words, there is a physical characteristic of the lens that makes downsizing disadvantageous.

【0015】また、たとえば車両に搭載する場合すくな
くとも水平方向の走査範囲の受光の開口を確保するため
に前記装置を固定する構造物が光路を遮らないように、
たとえば前記装置を他の構造物に対して突出させる必要
があった。
For example, when mounted on a vehicle, at least a structure for fixing the device in order to secure a light receiving aperture in a horizontal scanning range does not block an optical path.
For example, the device had to be protruded with respect to other structures.

【0016】この発明は上記のような問題を解消するた
めになされたもので、光源のレーザダイオードが持つ非
点隔差を解消し、水平方向の全方位にファンビームを生
成することを目的とした車両用光レーダ装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to eliminate the astigmatic difference of a laser diode as a light source and to generate a fan beam in all horizontal directions. This is an optical radar device for a vehicle.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1〜3
に係る光レーダ装置は、光発生手段として、光を発光す
る光源と、この光源から発光した光束の拡がり角が最大
となる断面のコリメートを行う第1の光学要素と、前記
光源から発光した光束の拡がり角が最小となる断面のコ
リメートを行う第2の光学要素との少なくとも2面の光
学要素を備え、光源からの光が固有する非点隔差を光学
要素により除去するものである。
Means for Solving the Problems Claims 1 to 3 of the present invention
The light radar device according to the above, as a light generating means, a light source that emits light, a first optical element that performs collimation of a cross section where the spread angle of the light beam emitted from the light source is maximum, and a light beam that is emitted from the light source And a second optical element that performs collimation of a cross section that minimizes the divergence angle of the light source. The optical element removes the astigmatic difference inherent in the light from the light source.

【0018】そして光学要素として、円筒面系レンズ、
円筒面系鏡、又は少なくとも光の透過面が2面からなる
プリズムのうち、少なくとも2個を配設した。
As an optical element, a cylindrical surface lens,
At least two of a cylindrical mirror or a prism having at least two light transmitting surfaces are disposed.

【0019】その結果、第1の光学要素(円筒面系レン
ズ,円筒面系鏡,プリズム)により光源の持つ拡がりの
ある光束の一方向のみをほぼ平行光となるようコリメー
トすると共に、第2の光学要素(円筒面系レンズ,円筒
面系鏡,プリズム)により前記第1の光学要素がコリメ
ートする光束とほぼ直角方向の光束をほぼ平行光となる
ようコリメートすることができる。
As a result, the first optical element (cylindrical lens, cylindrical mirror, prism) collimates only one direction of the divergent light beam of the light source so as to become substantially parallel light, and collimates the second light beam. The optical element (cylindrical lens, cylindrical mirror, prism) can collimate the light flux collimated by the first optical element so as to be substantially parallel to the light flux in a direction substantially perpendicular to the first optical element.

【0020】この発明の請求項4にかかる光レーダ装置
は、光学要素から構成される光学系を通過した光の光束
において、第1及び第2の光学要素の位置を調整する手
段を設け、前記光束の光軸に直角方向の断面がほぼ円と
なるようにした。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical radar device, comprising: means for adjusting a position of the first and second optical elements in a light beam passing through an optical system composed of optical elements. The cross section in the direction perpendicular to the optical axis of the light beam was made substantially circular.

【0021】すなわち、第1及び第2の光学要素の位置
を光軸方向に移動可能な調整機構を設けることにより、
各々の光学要素のベストフォーカスの位置が調整可能と
なり、極めて平行に近い光束を得ることができる。
That is, by providing an adjusting mechanism capable of moving the positions of the first and second optical elements in the optical axis direction,
The position of the best focus of each optical element can be adjusted, and a light beam almost parallel can be obtained.

【0022】この場合、非点隔差による最大と最小の拡
がり角の比の逆数が、第1及び第2の光学要素の焦点距
離の比となるよう光学要素の曲面を構成配設することに
より、光源のもつ非点隔差が除去され、さらに光束の断
面形状が円とすることが可能となる。
In this case, by configuring and arranging the curved surface of the optical element so that the reciprocal of the ratio of the maximum and minimum divergence angles due to the astigmatic difference becomes the ratio of the focal length of the first and second optical elements. The astigmatic difference of the light source is removed, and the light beam can have a circular cross-sectional shape.

【0023】また、プリズムの場合も光源からの光束の
入射角を調整するための固定位置調整機構により同様の
平行光束を得ることができる。この場合は、プリズムへ
の入射角とプリズムの屈折率および非点隔差の最大と最
小の拡がり角の比から前記と同様光束の断面が円とする
ことができる。
In the case of a prism, a similar parallel light beam can be obtained by a fixed position adjusting mechanism for adjusting the incident angle of the light beam from the light source. In this case, the cross section of the light beam can be a circle as described above from the ratio of the angle of incidence to the prism, the refractive index of the prism, and the maximum and minimum spread angles of the astigmatic difference.

【0024】この発明の請求項5〜6に係る光レーダ装
置は、光学要素を通過した光束を反射あるいは屈折する
送光手段を備え、この送光手段として円筒面系の鏡又は
プリズムを用い、この鏡の反射面の垂直断面が曲線とな
るように、あるいはこのプリズムの2面以上の屈折面に
対し前記光束を通過させ水平方向に光を放射する配置す
ることにより、垂直方向のみ拡がりを持ったファンビー
ムを発生させるものである。
An optical radar device according to a fifth or sixth aspect of the present invention includes light transmitting means for reflecting or refracting a light beam passing through the optical element, and using a mirror or prism of a cylindrical surface type as the light transmitting means. The mirror has a divergence only in the vertical direction by arranging the mirror so that the vertical cross section of the reflecting surface is curved or by arranging the prism to pass the light beam and emit light in the horizontal direction with respect to two or more refracting surfaces of the prism. It generates a fan beam.

【0025】請求項5〜6による光レーダ装置において
は、光学要素により非点隔差を除去した平行光束を垂直
方向に光路を構成し、この状態から水平方向に反射する
鏡あるいはプリズムに入射させる。この水平方向に反射
する鏡又は屈折するプリズムを垂直断面内にのみに曲面
を有する円筒面系の光学要素とすることにより、前記平
行光束を垂直方向にのみ拡がり角を持った送光ビームを
生成することができる。
In the optical radar device according to the fifth and sixth aspects, the parallel light beam from which the astigmatism has been removed by the optical element forms an optical path in the vertical direction, and is incident on a mirror or prism that reflects horizontally in this state. By forming the mirror reflecting in the horizontal direction or the prism refracting as a cylindrical surface optical element having a curved surface only in the vertical section, the parallel light beam is generated only in the vertical direction to generate a light transmission beam having a diverging angle. can do.

【0026】この発明の請求項7に係る光レーダ装置
は、ファンビームを発生させる送光手段を、垂直方向に
回転軸を有するアクチュエータにより回転あるいは回動
させ、全方位あるいは水平方向の一部の範囲にファンビ
ームを走査するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the optical radar device, the light transmitting means for generating the fan beam is rotated or rotated by an actuator having a rotation axis in a vertical direction, and a part in an omnidirectional or horizontal direction is provided. It scans the area with a fan beam.

【0027】請求項7による光レーダ装置においては、
垂直方向にのみ拡がり角を生成させる送光手段を、非点
隔差を除去された平行光束を垂直方向に光路を構成した
時の光軸と共通の回転軸を持つアクチュエータによっ
て、水平方向に回転あるいは回動させることにより、水
平方向の全方位あるいは一部に一様な垂直方向の拡がり
角を持つファンビームを走査することができる。この場
合、非点隔差が除去された平行光束の断面は円でなけれ
ばならない。
In the optical radar device according to claim 7,
The light transmitting means for generating the divergence angle only in the vertical direction is rotated or rotated in the horizontal direction by an actuator having a common rotation axis with the optical axis when the parallel light flux from which the astigmatism has been removed constitutes an optical path in the vertical direction. By rotating the fan beam, it is possible to scan a fan beam having a uniform divergence angle in the vertical direction in all directions in the horizontal direction or in a part thereof. In this case, the cross section of the parallel light beam from which astigmatism has been removed must be circular.

【0028】この発明の請求項8に係る光レーダ装置
は、少なくとも2つの光学要素を光軸方向に移動可能な
調整機構により位置調整を可能としたものである。
An optical radar device according to an eighth aspect of the present invention is one in which at least two optical elements can be adjusted in position by an adjusting mechanism capable of moving in an optical axis direction.

【0029】すなわち、請求項8による光レーダ装置に
おいては、円筒面系レンズ、円筒面系鏡等の光学要素を
光軸方向に微動可能な調整機構を設けることにより、光
源から発光した光の非点隔差を除去するために大小の拡
がり角に対応した光学要素をベストフォーカスの位置に
配設するようにしている。これにより水平方向全域ある
いは部分的に一様な垂直方向の拡がり角を持つファンビ
ームを生成に必要な光源から発光した光の非点隔差が除
去され且つ断面が円となる光束を得ることができる。
That is, in the optical radar device according to the eighth aspect, by providing an adjusting mechanism capable of finely moving optical elements such as a cylindrical lens and a cylindrical mirror in the optical axis direction, the light emitted from the light source can be controlled. In order to eliminate the point difference, optical elements corresponding to large and small divergence angles are arranged at the position of the best focus. As a result, the astigmatic difference of the light emitted from the light source required for generating a fan beam having a uniform divergent angle in the entire horizontal direction or partially in the vertical direction is removed, and a light beam having a circular cross section can be obtained. .

【0030】また、同様に光学要素としてプリズムを用
いた場合も、光源からプリズムに対する入射角を調整可
能な調整機構を設けることにより非点隔差が除去するこ
とができる。
Similarly, when a prism is used as an optical element, astigmatism can be eliminated by providing an adjusting mechanism capable of adjusting the incident angle from the light source to the prism.

【0031】さらに、この調整機構により光学要素の位
置をベストフォーカスから故意にずらし非点隔差を残存
させ、この光学系を透過後の光束に比較的平行光に近い
状態で大小の拡がり角を持たせることが可能となる。
Further, the position of the optical element is deliberately shifted from the best focus by this adjusting mechanism so that the astigmatic difference remains, and the light beam transmitted through this optical system has a large or small divergence angle in a state relatively close to parallel light. It is possible to make it.

【0032】この非点隔差の微小残存の光束を、水平方
向に光路を変更させる送光手段に入射させること、及び
この送光手段を水平方向に回転あるいは回動させること
により、走査角90度毎に垂直方向のビームの拡がり角
が前記残存非点隔差に対応して広狭変化するようにした
ものである。
The luminous flux with a small residual astigmatism is made incident on the light transmitting means for changing the optical path in the horizontal direction, and the light transmitting means is rotated or rotated in the horizontal direction, so that the scanning angle is 90 degrees. Each time, the divergence angle of the beam in the vertical direction changes so as to correspond to the residual astigmatism.

【0033】この発明の請求項9に係る光レーダ装置
は、前記光学要素を光軸と直角方向に移動可能な調整機
構により位置調整を可能としたものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the optical radar device, the position of the optical element can be adjusted by an adjusting mechanism capable of moving the optical element in a direction perpendicular to the optical axis.

【0034】すなわち、請求項9による光レーダ装置
は、光学要素を光軸に対して直角方向に微動可能な調整
機構を設けたもので、光学要素を光軸に対して直角方向
に微動させると光学要素が固有する主点(主点を通る光
線は直進するという光学要素設計の幾何学的近似法の原
則)の位置が移動することになり、よってこの光学要素
を透過する光束は光源とこの主点を結ぶ直線方向を光軸
として光路を形成するのである。
That is, the optical radar device according to the ninth aspect is provided with an adjusting mechanism capable of finely moving the optical element in a direction perpendicular to the optical axis. The position of the principal point of the optical element (the principle of the geometrical approximation of the optical element design that the light passing through the principal point goes straight) moves, so that the light flux transmitted through this optical element is The optical path is formed with the linear direction connecting the principal points as the optical axis.

【0035】したがって光路の方向を調整できることに
なるため、水平方向に光路を変更させる送光手段に入射
させる光束の位置の変化が調整可能となり、このことは
光学要素を反射・屈折し通過後の光束の方向の調整が可
能であることになる。
Accordingly, since the direction of the optical path can be adjusted, it is possible to adjust the change in the position of the light beam incident on the light transmitting means for changing the optical path in the horizontal direction. This means that the optical element reflects and refracts and passes through the optical element. The direction of the light beam can be adjusted.

【0036】つまり、垂直方向に拡がり角を持つファン
ビームの中心の光軸の方向を水平に調整することができ
る。当然、非点隔差を除去するための各々の光学要素の
光軸に対して直角方向に主点を微動可能な調整機構を設
けているので、水平方向の走査の90度毎に前記ファン
ビームの光軸を水平に調整が可能で、90度間隔で2方
向の水平方向のファンビームの光軸の方向が調整できれ
ば結局全方位の光軸方向が水平となるのである。
That is, the direction of the optical axis at the center of the fan beam having a divergent angle in the vertical direction can be adjusted horizontally. Naturally, since an adjustment mechanism capable of finely moving the principal point in the direction perpendicular to the optical axis of each optical element for eliminating astigmatism is provided, the fan beam is shifted every 90 degrees in horizontal scanning. If the optical axis can be adjusted horizontally, and if the directions of the optical axis of the fan beam in two horizontal directions can be adjusted at intervals of 90 degrees, the optical axis directions in all directions will eventually be horizontal.

【0037】この発明の請求項10に係る光レーダ装置
は、例えば光透過性の光レーダ装置の外殻の内部に、送
光手段から微弱な漏れ光や所望の方向以外に発光する迷
光に対して黒色の羅紗によりマスキングを行う。
An optical radar device according to a tenth aspect of the present invention is characterized in that, for example, the inside of the outer shell of a light-transmitting optical radar device is exposed to weak leakage light from light transmitting means or stray light emitted in a direction other than a desired direction. Perform masking with black lusca.

【0038】また、光学要素の相対位置を光軸の直角方
向に微動できる調整機構により送光手段のファンビーム
の光軸方向を調整する。
The direction of the optical axis of the fan beam of the light transmitting means is adjusted by an adjusting mechanism capable of finely moving the relative position of the optical element in the direction perpendicular to the optical axis.

【0039】すなわち、請求項10の光レーダ装置にお
いては、例えば本発明の光レーダ装置を車両の屋根の上
面端部に配設した場合、送光手段から発するファンビー
ムの上下の拡がり角により比較的離間する屋根の対極部
分を検出するため、この方向においてファンビームが屋
根を照射しない位置に光を遮断する黒色の羅紗を装置の
外殻の内側に配設する。
That is, in the optical radar device according to the tenth aspect, for example, when the optical radar device of the present invention is disposed at the upper end of the roof of the vehicle, the comparison is made based on the vertical divergence angle of the fan beam emitted from the light transmitting means. In order to detect the opposite pole part of the roof that separates, a black gauze that blocks light in the direction where the fan beam does not illuminate the roof in this direction is disposed inside the outer shell of the device.

【0040】また、光学要素から送光手段に入射させる
光束の位置を、調整機構により変化させ、送光手段を反
射・屈折し通過後の光束の方向をたとえば前記対極部の
屋根を照射しないように上向きに位置調整をしたもので
ある。
The position of the light beam entering the light transmitting means from the optical element is changed by an adjusting mechanism so that the direction of the light beam reflected and refracted by the light transmitting means so as not to irradiate the roof of the counter electrode portion, for example. The position is adjusted upward.

【0041】この発明の請求項11に係る光レーダ装置
は、対象物体に反射した反射光を受光し反射する反射光
反射手段として回転放物面鏡を備え、前記送光手段を走
査する手段と一体で構成され、前記垂直方向に回転軸を
有するアクチェータにより回転あるいは回動させるとと
もに、前記回転軸上に焦点を持つものである。
An optical radar device according to an eleventh aspect of the present invention includes a rotating parabolic mirror as reflected light reflecting means for receiving and reflecting the reflected light reflected on the target object, and means for scanning the light transmitting means. The actuator is integrally formed and rotated or rotated by the actuator having the rotation axis in the vertical direction, and has a focal point on the rotation axis.

【0042】すなわち、請求項11の光レーダ装置は、
受光光学系に平行光束を一点に収斂できる回転放物面鏡
を有し、その焦点を通る垂直の軸をアクチュエータの回
転軸とすることで水平方向の全方位の受光が可能となる
ものである。
That is, the optical radar device of claim 11 is
The light receiving optical system has a rotating parabolic mirror that can converge a parallel light beam at one point, and the vertical axis passing through the focal point is used as the rotation axis of the actuator, so that light can be received in all directions in the horizontal direction. .

【0043】また、この回転軸はアクチュエータの回転
軸と共通で、アクチュエータの回転軸の一方に前記受光
光学系を、また他方に水平方向に光路を変更させる送光
手段を各々直結しており、これらの送光手段と受光手段
の光学系はアクチュエータの回転軸を介して剛体で構成
されたもので、当然送光と受光の光軸は同一方向となる
よう前記回転軸に直結されるのである。
The rotation axis is common to the rotation axis of the actuator. One of the rotation axes of the actuator is directly connected to the light receiving optical system, and the other is directly connected to the light transmitting means for changing the optical path in the horizontal direction. The optical system of the light transmitting means and the light receiving means is formed of a rigid body via the rotation axis of the actuator, and the light transmission and reception optical axes are naturally directly connected to the rotation axis so as to be in the same direction. .

【0044】この発明の請求項12に係る車両用光レー
ダ装置は、前記受光光学系の放物面鏡を射出成型による
樹脂材で構成し、直接前記走査を行うアクチュエータの
回転軸に固定するものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an optical radar device for a vehicle, wherein the parabolic mirror of the light receiving optical system is made of a resin material by injection molding, and is fixed to a rotating shaft of an actuator which directly performs the scanning. It is.

【0045】請求項12による光レーダ装置において
は、前記放物面鏡は樹脂の射出成型によりその放物面の
成型を行うもので、放物面形状の転写が容易に行え、個
々の放物面を研磨により加工することなく大量に且つ高
精度に生産を可能としたものである。また、樹脂を母材
とすることで軽量となり慣性低減による高速走査と高精
度化を実現できる。更にその反射面を真空蒸着加工成型
することができる。また、レンズが不要であるため構成
部材が削減でき、低コストで高精度な反射面の製造が実
現できる。
In the optical radar device according to the twelfth aspect, the parabolic mirror molds the parabolic surface by injection molding of a resin, and the transfer of the parabolic shape can be easily performed. This enables large-scale and high-precision production without processing the surface by polishing. Further, by using a resin as a base material, it is lightweight, and high-speed scanning and high accuracy can be realized by reducing inertia. Further, the reflecting surface can be formed by vacuum deposition processing. In addition, since no lens is required, the number of components can be reduced, and low-cost and highly accurate production of the reflecting surface can be realized.

【0046】この発明の請求項13に係る光レーダ装置
は、反射光反射手段の放物面鏡の成形として、その反射
面を真空蒸着加工成型により金属反射面を形成した後、
この金属反射面が酸化することを防ぐために、前記光発
生手段により発生した波長の光を透過するが酸化作用を
起こさない酸化防止膜を多層状態に蒸着成型するもので
ある。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the optical radar device, after forming the parabolic mirror of the reflected light reflecting means, the reflecting surface is formed by vacuum vapor deposition forming and forming a metal reflecting surface.
In order to prevent the metal reflecting surface from being oxidized, an anti-oxidation film which transmits light of the wavelength generated by the light generating means but does not cause an oxidizing effect is formed by vapor deposition in a multilayer state.

【0047】すなわち、請求項10の光レーダ装置にお
いては、放物面鏡の反射膜の形成は金属および酸化防止
材を真空蒸着によるものであり、その反射率は90%以
上(試料数20)である。また、反射膜は誘電体の多層
膜の蒸着によっても前記同等の反射率を得られることが
わかっている。
That is, in the optical radar device of the tenth aspect, the reflection film of the parabolic mirror is formed by vacuum deposition of a metal and an antioxidant, and the reflectance is 90% or more (20 samples). It is. It is also known that the same reflectance can be obtained for the reflective film by vapor deposition of a dielectric multilayer film.

【0048】この発明の請求項14に係る光レーダ装置
は、樹脂材で構成された前記放物面鏡の一部にカウンタ
ーウェイトを設けるようにしたものである。
An optical radar device according to a fourteenth aspect of the present invention is configured such that a counterweight is provided on a part of the parabolic mirror made of a resin material.

【0049】すなわち、放物面鏡を樹脂の射出成型によ
り加工製作すると軽量化が可能で、したがって高速化に
よる走査周期の短縮が可能となるが、回転時に振動が発
生することになるので、放物面鏡の樹脂材にカウンター
ウェイトを固定できる部位を設け、回転軸まわりのウェ
イトバランスをつり合わすようにしたものである。
That is, if the parabolic mirror is processed and manufactured by injection molding of resin, the weight can be reduced, and the scanning cycle can be shortened by increasing the speed. However, since vibration occurs during rotation, the A portion to which the counterweight can be fixed is provided on the resin material of the object mirror so as to balance the weight around the rotation axis.

【0050】この発明の請求項15に係る光レーダ装置
は、請求項14のカウンターウェイトを射出成型時にイ
ンサート部品としたものである。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical radar device, the counterweight according to the fourteenth aspect is an insert part at the time of injection molding.

【0051】すなわち、請求項15の光レーダ装置は、
回転放物面鏡の射出成型時にカウンターウェイトをイン
サート成型することにより、ウェイトバランスをつりあ
わすようにしたものである。その結果、回転軸周りのウ
ェイトをバランスさせることと、バランスの微調整を行
うこと、さらにバランスウェイトを樹脂の母材にインサ
ートし射出成型を行うことが可能となった。
That is, the optical radar device of claim 15 is
The weight balance is balanced by insert-molding the counterweight during injection molding of the paraboloid of revolution. As a result, it became possible to balance the weight around the rotation axis, perform fine adjustment of the balance, and insert the balance weight into the resin base material to perform injection molding.

【0052】この発明の請求項16に係る光レーダ装置
は、受光光学系にF数が0.44の放物面鏡を用いたも
のである。
An optical radar device according to a sixteenth aspect of the present invention uses a parabolic mirror having an F-number of 0.44 for a light receiving optical system.

【0053】送光手段のファンビームの垂直方向の拡が
り角は比較的大きく設定が可能であることから、受光光
学系の視野も広角化が可能であり、レンズでは得られな
い口径比が容易に得られるため、小型化に有利である反
射鏡を採用した。
Since the vertical divergence angle of the fan beam of the light transmitting means can be set relatively large, the field of view of the light receiving optical system can be widened and the aperture ratio which cannot be obtained with a lens can be easily obtained. Therefore, a reflecting mirror which is advantageous for miniaturization was adopted.

【0054】そして、ファンビームの垂直方向の拡がり
角が比較的広角となる10度程度の場合でも、回転放物
面鏡の口径比を0.44とした場合、光レーダ装置の小
型化を維持した状態でその視野の中にファンビームを収
めることができる。
Even when the vertical divergence angle of the fan beam is relatively wide at about 10 degrees, the miniaturization of the optical radar apparatus is maintained when the aperture ratio of the rotating parabolic mirror is 0.44. In this state, the fan beam can be contained in the field of view.

【0055】この発明の請求項17に係る光レーダ装置
は、その装着部分を車両のドアミラー内部とし、運転者
が黙視する反射面を可視光の波長の光を反射するが、本
レーダ装置の送光ビームの850nmの近赤外線は透過
する誘電体膜による反射面としたものである。
In the optical radar device according to a seventeenth aspect of the present invention, the mounting portion is inside the door mirror of the vehicle, and the reflecting surface which the driver does not see reflects light having a wavelength of visible light. The near-infrared light of 850 nm of the light beam is formed as a reflecting surface by a dielectric film which transmits.

【0056】この発明の請求項18に係る光レーダ装置
は、前記ドアミラーの外殻を所望の色彩となり同時に前
記送光ビームの850nmの光を透過する特性を持つ染
料を添加した樹脂材で加工したものである。
In the optical radar device according to the eighteenth aspect of the present invention, the outer shell of the door mirror is processed with a resin material added with a dye which has a desired color and transmits 850 nm light of the light transmission beam at the same time. Things.

【0057】すなわち、ドアミラーの外殻部材を送光光
束の波長の光は透過するが所望の色彩となる染料を添加
された樹脂等を材料とすることにより、水平方向のほぼ
180度の範囲の物体の位置が検出できる。
That is, the outer shell member of the door mirror is made of a resin or the like added with a dye which transmits a light having a wavelength of the transmitted light beam but has a desired color. The position of the object can be detected.

【0058】この発明の請求項19に係る光レーダ装置
は、自車両の側方のたとえばガードレールまでの距離等
を検出するために用いるものである。
An optical radar apparatus according to a nineteenth aspect of the present invention is used for detecting a distance or the like to a side of a host vehicle, for example, a guard rail.

【0059】この発明の請求項20に係る車両用光レー
ダ装置は、装着部位を車両のフロントエンドパネル内の
たとえばフロントグリル内の空間に搭載するものであ
る。
According to a twentieth aspect of the present invention, an optical radar device for a vehicle has a mounting portion mounted in a space in a front grille, for example, in a front end panel of the vehicle.

【0060】[0060]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.まず最初に、この発明の実施の形態1に
係る光レーダ装置の全体構成を図1及び図2に基づいて
説明する。
Embodiment 1 FIG. First, the overall configuration of the optical radar device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0061】図1は実施の形態1による光レーダ装置の
内部構造を示した図であり、図2はこの光レーダ装置の
回路構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a diagram showing an internal structure of the optical radar device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the optical radar device.

【0062】この実施の形態1の光レーダ装置は、レー
ザ光を発生する光源としてレーザダイオード10を備え
ており、このレーザダイオード10は、電源回路32,
LD駆動回路33を搭載した発光回路31により駆動さ
れる。レーザダイオード10から発光したレーザ光は、
発光手段30に導入されて透過あるいは反射される。こ
の発光手段30は、後に詳細に説明する光学要素により
構成され、光源10から発光されるレーザ光の有する非
点隔差を除去し、所望の光束特性を与える。
The optical radar device according to the first embodiment includes a laser diode 10 as a light source for generating a laser beam.
It is driven by a light emitting circuit 31 equipped with an LD drive circuit 33. The laser light emitted from the laser diode 10 is
The light is introduced into the light emitting means 30 and transmitted or reflected. The light emitting means 30 is constituted by an optical element which will be described later in detail, and removes the astigmatic difference of the laser light emitted from the light source 10 to give a desired light flux characteristic.

【0063】発光手段30により所望特性が付与された
レーザ光は、送光手段40に送られる。この送光手段4
0は、後で詳細に説明するが、図示の垂直方向にのみ光
束を拡げるために垂直断面内で曲面を持つ円筒面系の反
射鏡40aから構成される。今回製作した反射鏡40a
は、曲率が一定の円筒面を有するもので、それにより垂
直方向の全角で6度程度の拡がり角を持つファンビーム
が形成される。また、送光手段40はアクチュエータ5
0の回転軸に直結されており、水平面内で回転あるいは
回動することにより、前記ファンビームを全方位に走査
することができる。
The laser light having the desired characteristics given by the light emitting means 30 is sent to the light sending means 40. This light transmitting means 4
As will be described in detail later, 0 is a cylindrical reflecting mirror 40a having a curved surface in a vertical cross section in order to spread a light beam only in the vertical direction shown in the figure. Reflector 40a manufactured this time
Has a cylindrical surface with a constant curvature, thereby forming a fan beam having a divergence angle of about 6 degrees in all vertical angles. Further, the light transmitting means 40 is
The fan beam can be scanned in all directions by rotating or rotating in a horizontal plane.

【0064】前記全方位に走査されたファンビームは対
象物体に当たって反射され、この反射光は反射光反射手
段である回転放物面鏡90に導かれる。この回転放物面
鏡90は、ピンフォトダイオード100にその焦点90
aを持つと同時に、この焦点90aを回転軸52の延長
線上に配置することで、全方位の再帰反射光の受光と集
光が可能となる。受光回路110は、再帰反射光を焦点
90aに配置するピンフォトダイオード100により光
電変換した後、電気量を増幅するためのものである。殻
191は装置の外殻を形成するものであり、近赤外線の
波長を透過させるが可視光は吸収する特性を有する染料
を添加した樹脂を射出成型加工により形成しており、気
密・防水構造としている。
The fan beam scanned in all directions hits the target object and is reflected, and the reflected light is guided to a rotating parabolic mirror 90 as reflected light reflecting means. The rotating parabolic mirror 90 has its focus 90
By arranging the focal point 90a on the extension of the rotation axis 52 at the same time as having the a, it becomes possible to receive and collect the omnidirectional retroreflected light. The light receiving circuit 110 is for amplifying the amount of electricity after the retroreflected light is photoelectrically converted by the pin photodiode 100 disposed at the focal point 90a. The shell 191 forms an outer shell of the device, and is formed by injection molding a resin to which a dye having a property of transmitting near-infrared rays but absorbing visible light is formed by injection molding. I have.

【0065】フォトダイオード120は位置原点検出用
のセンサであり、送光手段40を介してファンビームを
全方位に走査する際に、このフォトダイオード120に
よりファンビームを走査周期毎に受光して、位置原点検
出回路23により後述する位置原点検出信号24を生成
する。
The photodiode 120 is a sensor for detecting the origin of the position. When scanning the fan beam in all directions via the light transmitting means 40, the photodiode 120 receives the fan beam at every scanning cycle. The position origin detection circuit 23 generates a position origin detection signal 24 described later.

【0066】この光レーダ装置のメイン基板20には、
レーザダイオード10がレーザ光を発光してから受光手
段であるピンフォトダイオード100が反射光を受光す
るまでの伝搬遅延時間に基づいて対象物体までの距離を
演算する距離演算部21,アクチュエータ50を回転駆
動させるアクチュエータ駆動回路22,前述した位置原
点検出回路23等の電子・電気部品を搭載しており、前
述の発光回路31のインターフェース回路34に接続さ
れている。
The main board 20 of this optical radar device includes
The distance calculation unit 21 that calculates the distance to the target object based on the propagation delay time from when the laser diode 10 emits laser light to when the pin photodiode 100 as the light receiving unit receives the reflected light, rotates the actuator 50. Electronic and electrical components such as an actuator drive circuit 22 to be driven and the above-mentioned position origin detection circuit 23 are mounted, and are connected to the interface circuit 34 of the light emitting circuit 31 described above.

【0067】次に、図3のタイムチャート図により、光
レーダ装置の距離検出の原理を説明する。位置原点検出
信号24は、レーザダイオード10が発光しフォトダイ
オード120が1走査毎に受光する光を位置原点検出回
路23により光電変換し増幅した信号であり、アクチュ
エータ駆動信号51とLD発光信号3gとの同期駆動を
行うための基準信号である。LD発光信号3gは位置原
点検出信号24より発光開始時間35だけ遅れて発信さ
れ、このLD発光信号3gによりレーザダイオード10
が発光しLD発光波形3hが発生する。この時、発光開
始時間35と、対象物体から反射してきた反射光の受光
波形111の時間の差である遅延時間25(ΔT1,Δ
T2,ΔT3,…)とにより、前述の距離演算部21に
て対象の距離RnをRn=0.5×C×ΔTn(C:光
速)と算出する。また、対象の方向はアクチュエータの
駆動信号51の駆動パルス数により検出している。
Next, the principle of distance detection of the optical radar device will be described with reference to the time chart of FIG. The position origin detection signal 24 is a signal obtained by photoelectrically converting and amplifying the light emitted by the laser diode 10 and received by the photodiode 120 for each scan by the position origin detection circuit 23, and includes the actuator drive signal 51, the LD emission signal 3g, Is a reference signal for performing the synchronous driving of. The LD light emission signal 3g is transmitted with a delay of the light emission start time 35 from the position origin detection signal 24, and the LD light emission signal 3g causes the laser diode 10 to emit.
Emits light to generate an LD light emission waveform 3h. At this time, a delay time 25 (ΔT1, ΔT1, ΔT1,
T2, ΔT3,...), The distance calculation unit 21 calculates the target distance Rn as Rn = 0.5 × C × ΔTn (C: speed of light). The target direction is detected by the number of drive pulses of the drive signal 51 of the actuator.

【0068】図4は発光手段30の詳細を説明する光学
系の構成図であり、図4(a)は正面図、図4(b)は
側面図である。図において、発光回路31上に発光源の
レーザダイオード10が搭載されている。一般に、レー
ザダイオードから発光する光は、非点隔差(非点収差)
といわれる光束の拡がり角が観察する断面により異なる
現象が発生していることが知られている。図4(a)正
面図において、38は非点隔差による拡がり角が大とな
る光束の状態を示したもので、またこの時の図4(b)
側面図の断面内での非点隔差による拡がり角は小となり
39に示す光束の状態となる。
FIG. 4 is a structural view of an optical system for explaining the details of the light emitting means 30. FIG. 4 (a) is a front view, and FIG. 4 (b) is a side view. In the figure, a laser diode 10 as a light emitting source is mounted on a light emitting circuit 31. Generally, light emitted from a laser diode has astigmatism (astigmatism).
It is known that a phenomenon that a divergence angle of a light beam, which is referred to as a divergence angle, differs depending on a cross section to be observed. In the front view of FIG. 4A, reference numeral 38 denotes a state of a light beam having a large divergence angle due to the astigmatic difference, and FIG. 4B at this time.
The divergence angle due to the astigmatism in the cross section of the side view becomes small, and the state of the light beam indicated by 39 is obtained.

【0069】このような2面の断面内で異なる拡がり角
を有する光源から発生する光束を平行光とするために、
まず、大なる拡がり角を有する光束38をコリメートす
る第1面の円筒面系レンズ36を使用する。
In order to convert a light beam generated from a light source having a different divergence angle in such a cross section of two surfaces into parallel light,
First, a cylindrical lens 36 on the first surface for collimating a light beam 38 having a large divergence angle is used.

【0070】第1面の円筒面系レンズ36は、材料が非
晶質ポリオレフィン、屈折率1.52(波長0.85μ
m時)の樹脂を射出成型により加工した後、レンズ両面
の表面に反射防止膜(ARコート)を施している。ま
た、そのレンズ形状は平凸レンズで、凸レンズ面は非円
筒面である。基本的なレンズ面データは曲率−0.42
79、非円係数−0.55である。
The first surface cylindrical lens 36 is made of amorphous polyolefin and has a refractive index of 1.52 (wavelength 0.85 μm).
m) is processed by injection molding, and then an antireflection film (AR coating) is applied to the surfaces of both surfaces of the lens. The lens shape is a plano-convex lens, and the convex lens surface is a non-cylindrical surface. Basic lens surface data is curvature -0.42
79, non-circular coefficient −0.55.

【0071】第1面の円筒面系レンズ36に入射する光
線が光軸と20度の拡がり角度を持っている場合、この
レンズ36によりコリメートされ、レンズ透過後は光軸
に対して0.067度の殆ど平行に近い光線となること
が計算により確認されている。実際の非点隔差によるレ
ンズに入射する角度は、中央の最大値の13.5%の強
度を持つ光線とした場合、光束38の大なる角度は半値
で15度から20度程度であるので、概ねレーザダイオ
ードから発光した光束は取り込むことができ、コリメー
トできる性能を持ったものであるといえる。
When a light ray incident on the cylindrical lens 36 of the first surface has a divergence angle of 20 degrees with the optical axis, it is collimated by this lens 36, and after passing through the lens, it is 0.067 with respect to the optical axis. It has been confirmed by calculation that the light rays are almost parallel in degrees. The actual angle of incidence on the lens due to astigmatism is a light beam having an intensity of 13.5% of the maximum value at the center, and the large angle of the light beam 38 is about 15 to 20 degrees at half value. In general, it can be said that a light beam emitted from a laser diode can be taken in and has a collimating performance.

【0072】一方非点隔差が小なる拡がり角となる光束
39は、第2面の円筒面系レンズ37によりコリメート
を行う。第2面の円筒面系37は、材料がBK7、屈折
率1.51(波長0.85μm時)の一般市販品を用
い、レンズの両面に反射防止膜(ARコート)を施して
いる。また、レンズ形状は平凸レンズで、凸レンズ面は
円筒面である。基本的なレンズ面データは曲率−0.1
284である。
On the other hand, the light beam 39 whose divergence angle has a small astigmatic difference is collimated by the cylindrical lens 37 on the second surface. The cylindrical surface system 37 of the second surface is made of a general commercial product having a material of BK7 and a refractive index of 1.51 (at a wavelength of 0.85 μm), and has an antireflection film (AR coating) on both surfaces of the lens. The lens shape is a plano-convex lens, and the convex lens surface is a cylindrical surface. Basic lens surface data is curvature -0.1
284.

【0073】第2面の円筒面系レンズ37に入射する光
線が光軸と10度の拡がり角度を持っている場合、当該
光線はこのレンズ37によりコリメートされ、レンズを
透過後は光軸に対して−0.499度の角度を持つ光線
となっていることが計算により確認されている。実際の
非点隔差によるレンズに入射する角度は中央の最大値の
13.5%の強度を持つ光線とした場合、光束39の小
なる角度は半値で5度から10度程度であるので、概ね
発光した光束は取り込め、拡がり角が0.5度(半値)
程度に抑える性能を持ったものであるといえる。なお、
この断面では光源の寸法が拡がり角に影響するためこの
ような結果となる。
When a light ray incident on the cylindrical lens 37 of the second surface has a divergence angle of 10 degrees with the optical axis, the light ray is collimated by this lens 37, and after passing through the lens, it is collimated with respect to the optical axis. It has been confirmed by calculation that the light beam has an angle of -0.499 degrees. When the angle of incidence on the lens due to the actual astigmatic difference is a light ray having an intensity of 13.5% of the central maximum value, the small angle of the light flux 39 is about 5 to 10 degrees at half value, so The emitted light beam can be captured and the divergence angle is 0.5 degrees (half value)
It can be said that it has the performance to suppress to the extent. In addition,
This is the result of this cross section because the dimensions of the light source influence the divergence angle.

【0074】以上の光学系により非点隔差が除去される
と、図4(c)に示すように光束の断面をほぼ円形に整
形することができ、その結果、後ほど説明するように、
これ以降の光路中に構成する光学要素の特性を全域で均
質に引き出せることになるのである。また、光束の断面
を円形断面とするためには、非点隔差の拡がり角の大小
の逆比となる焦点距離となる円筒面系レンズ36及び3
7により構成すればよい。ここで、第1面の円筒面系レ
ンズ36の焦点距離は4.5mmであり、第2面の円筒
面レンズ37の焦点距離は15mmである。つまり、非
点隔差の大小角度比は3.33である。
When the astigmatism is removed by the above optical system, the cross section of the light beam can be shaped substantially circular as shown in FIG. 4C, and as a result, as will be described later,
The characteristics of the optical elements formed in the optical path thereafter can be uniformly extracted over the entire area. Further, in order to make the cross section of the light beam a circular cross section, the cylindrical lenses 36 and 3 having a focal length which is the inverse ratio of the divergence angle of the astigmatic difference are used.
7. Here, the focal length of the cylindrical lens 36 on the first surface is 4.5 mm, and the focal length of the cylindrical lens 37 on the second surface is 15 mm. That is, the magnitude ratio of the astigmatic difference is 3.33.

【0075】また、この2個のレンズ36,37で構成
される発光手段30の光学系の透過率は92.3%(波
長0.85μm)であった。
The transmittance of the optical system of the light emitting means 30 composed of the two lenses 36 and 37 was 92.3% (wavelength 0.85 μm).

【0076】図5は発光手段30の機械的構造を示す正
面断面図(a)と側面断面図(b)であり、光束の断面
を円形とするための調整機構の詳細を説明するものであ
る。発光手段30の光学系としては、前に説明したとお
り、LD駆動回路33、光源となるレーザダイオード1
0、第1面の円筒面系レンズ36、第2面の円筒面系レ
ンズ36が配設されている。レーザダイオード10は1
次ベースステージ300の略中央部にが配設され、この
1次ベースステージ300は1次スライドステージ30
1と互いに溝に入るように構成され、1次調整ネジ30
2により1方向(図示水平方向)にのみ往復スライド変
位が可能となっている。
FIG. 5 is a front sectional view (a) and a side sectional view (b) showing the mechanical structure of the light emitting means 30, and explains the details of the adjusting mechanism for making the cross section of the light beam circular. . As described above, the optical system of the light emitting unit 30 includes the LD driving circuit 33 and the laser diode 1 serving as a light source.
0, a cylindrical lens 36 on the first surface, and a cylindrical lens 36 on the second surface. Laser diode 10 is 1
The primary base stage 300 is disposed substantially at the center of the next base stage 300, and the primary base stage 300 is
1 and the primary adjustment screw 30
2 enables reciprocating slide displacement only in one direction (horizontal direction in the figure).

【0077】1次スライドステージ301の中央部に
は、第1面の円筒面系レンズ36が配置され、このレン
ズ36はレンズ鏡筒303と一体になっている。また、
このレンズ鏡筒303の水平断面内の形状は方形となっ
ており、水平面内での回転変位が防止され、同時に光軸
方向にはスライド変位が可能な構造となっている。すな
わち、レンズ鏡筒303の水平断面の形状と同等の方形
を有する1次スライドステージ301の中央部の空間
に、レンズ36を固定したレンズ鏡筒303を挿入した
状態で、下側からコイルバネ304で受けるようになっ
ており、また、レンズ鏡筒303の上側は、リングネジ
305を1次スライドステージ301に設けた雌ネジに
合わせてねじ込むことにより、レンズ鏡筒303を上下
方向つまり光軸方向の微動によりスライド変位が可能と
なっている。
At the center of the primary slide stage 301, a first cylindrical lens 36 is arranged, and this lens 36 is integrated with the lens barrel 303. Also,
The shape of the lens barrel 303 in the horizontal cross section is rectangular, so that the lens barrel 303 has a structure in which rotational displacement in a horizontal plane is prevented, and at the same time, sliding displacement is possible in the optical axis direction. That is, in a state where the lens barrel 303 to which the lens 36 is fixed is inserted into the space at the center of the primary slide stage 301 having a rectangular shape equivalent to the horizontal cross-sectional shape of the lens barrel 303, the coil spring 304 is used from below. In addition, the ring screw 305 is screwed into the upper part of the lens barrel 303 in accordance with the female screw provided on the primary slide stage 301 so that the lens barrel 303 is finely moved in the vertical direction, that is, in the optical axis direction. Enables sliding displacement.

【0078】上記の状態で、光源であるレーザダイオー
ド10を発光させて、比較的離れた位置にスクリーンを
置き、このスクリーン上に照射されるビームの断面像を
赤外線カメラで撮影しながら、もっともビームの幅が細
くなるように、あるいは所望のビームの断面寸法となる
ように、リングネジ305を回転させて調整するのであ
る。
In the above state, the laser diode 10, which is a light source, emits light, a screen is placed at a relatively distant position, and a cross-sectional image of the beam irradiated on the screen is taken by an infrared camera. Is adjusted by rotating the ring screw 305 so as to reduce the width of the beam or to obtain a desired beam cross-sectional dimension.

【0079】上記1次スライドステージ301は2次ベ
ースステージを兼ねた一体部品となっており、この2次
ベースステージ301と、第2の円筒面系レンズ37を
固定した状態の2次スライドステージ306とは、互い
の溝部に入り込むように構成されている。そして、2次
スライドステージ306は、2次調整ネジ307により
1方向(図示水平方向)にのみ往復スライド変位が可能
となっており、このときの変位の方向は上記1次調整ネ
ジ302による変位の方向と水平面内で90度の角度を
持つ。
The primary slide stage 301 is an integral part which also serves as a secondary base stage. The secondary slide stage 306 with the secondary base stage 301 and the second cylindrical lens 37 fixed thereto. Are configured to enter each other's grooves. The secondary slide stage 306 is capable of reciprocating slide displacement only in one direction (horizontal direction in the drawing) by the secondary adjustment screw 307, and the direction of the displacement at this time is the displacement of the primary adjustment screw 302. It has an angle of 90 degrees with the direction in the horizontal plane.

【0080】上述の1次ベースステージ300、1次ス
ライドステージ(2次ベースステージ)、2次スライド
ステージ306の各調整部材は、通しボルト308によ
り一体化され、波座金309を座金310で両側から重
ねた状態で雌ネジ付きブラケット311によりトモ締め
したもので、波座金309の発生する推力が上記各調整
部材間の摩擦力として働き固定させると共に、この摩擦
力に勝る推力を発生させる調整ネジ302及び307に
よりスライド変位の調整を可能としている。また、調整
後は硬化材により固定している。
The adjusting members of the above-described primary base stage 300, primary slide stage (secondary base stage), and secondary slide stage 306 are integrated by through bolts 308, and wave washers 309 are washed from both sides by washers 310. The thrust generated by the wave washer 309 acts as a frictional force between the respective adjusting members and is fixed, and the adjusting screw 302 generates a thrust exceeding the frictional force. And 307 make it possible to adjust the slide displacement. After the adjustment, it is fixed with a hardening material.

【0081】図6は前述した送光手段40を詳細に示す
光学系の構成図である。図において、発光回路31、発
光源としてのレーザダイオード10、非点隔差を除去す
るための光学要素であるレンズ36及び37は、上記に
より詳細に説明したものである。
FIG. 6 is a block diagram of an optical system showing the light transmitting means 40 in detail. In the figure, the light-emitting circuit 31, the laser diode 10 as a light-emitting source, and the lenses 36 and 37, which are optical elements for removing astigmatism, have been described in more detail above.

【0082】本実施の形態の送光手段40は、垂直方向
にのみ光束を拡げるために垂直断面内で曲面を持つ円筒
面系の反射鏡40aにより構成される。今回製作した反
射鏡40aは、曲率が0.0133一定の円筒面を有す
るもので、入射する光線が光軸52から2mmの位置で
平行で入射した場合、この反射鏡40aで反射されると
水平に対して仰角と俯角の方向に、すなわち垂直方向に
3.06度ずつ、全角で6.12度の拡がり角を持つフ
ァンビーム41が形成される。
The light transmitting means 40 of the present embodiment is constituted by a cylindrical reflecting mirror 40a having a curved surface in a vertical section in order to spread a light beam only in the vertical direction. The reflecting mirror 40a manufactured this time has a cylindrical surface with a constant curvature of 0.0133. When an incident light beam is incident parallel to the optical axis 52 at a position 2 mm from the optical axis 52, the light is reflected by the reflecting mirror 40a horizontally. A fan beam 41 having a divergence angle of 3.06 degrees in the directions of elevation and depression, that is, 6.12 degrees in full angle, is formed.

【0083】この垂直方向に対して、図6(b)の側面
図に示した水平面内のビームの拡がり角は、ほぼ平行、
厳密にいえば前記発光手段30の光学系透過後の光線の
方向と光軸とのなす角度になるため、紙面に垂直の方向
に表され光線部分42で示すものとなる。
The divergence angle of the beam in the horizontal plane shown in the side view of FIG.
Strictly speaking, the angle between the direction of the light beam transmitted through the optical system of the light emitting means 30 and the optical axis is the angle formed between the light axis and the optical axis.

【0084】また、送光手段40である反射鏡40a
は、アクチュエータ50の回転軸52に直結されてお
り、水平面内で回転あるいは回動することにより、前記
ファンビームを全方位に走査することができる。したが
って、図6(c)に示すように水平走査角に対するファ
ンビームの断面形状43は全方位でほぼ同一の縦長の形
状を有することになるのである。
Further, the reflecting mirror 40a as the light transmitting means 40
Is directly connected to the rotation axis 52 of the actuator 50, and can rotate or rotate in a horizontal plane to scan the fan beam in all directions. Therefore, as shown in FIG. 6C, the sectional shape 43 of the fan beam with respect to the horizontal scanning angle has substantially the same vertically long shape in all directions.

【0085】図7は光軸方向調整手段(焦点調整)60
による特異なファンビームの整形の一例を示したもので
ある。この光軸方向調整手段60は、非点隔差除去のた
めの光学系レンズ36及び37の光軸方向の相対位置を
変化させる手段であり、発光回路31及びレーザダイオ
ード10から発光されるレーザビームを、前記相対位置
を変化させた光学系レンズ36及び37を通して送光手
段40から送光する。なお、41は垂直方向のビームの
拡がり角、50はアクチュエータを示している。
FIG. 7 shows an optical axis direction adjusting means (focus adjustment) 60.
1 shows an example of shaping of a peculiar fan beam according to FIG. The optical axis direction adjusting means 60 is a means for changing the relative position of the optical system lenses 36 and 37 in the optical axis direction for removing astigmatism, and adjusts the laser beam emitted from the light emitting circuit 31 and the laser diode 10. The light is transmitted from the light transmitting means 40 through the optical lenses 36 and 37 whose relative positions have been changed. Reference numeral 41 denotes a vertical beam divergence angle, and reference numeral 50 denotes an actuator.

【0086】ここで、例えば図5で説明したリングネジ
305をベストフォーカスの位置から緩めることによ
り、図7に示すように第1面の円筒面系レンズ36をフ
ォーカスから離した位置に固定した場合を説明する。
Here, for example, the case where the cylindrical lens 36 on the first surface is fixed at a position away from the focus as shown in FIG. 7 by loosening the ring screw 305 described in FIG. 5 from the position of the best focus. explain.

【0087】図7の正面図(a)において、光源10か
ら発光される非点隔差が大なる拡がり角を持つ光束は、
前述したように第1面の円筒面系レンズ36により平行
光に近い角度に集光されるが、図7に示すように焦点か
ら離れた位置にレンズ36が配置されていると、光線は
内側に大きく屈折した状態でレンズ36を透過すること
になる。この光線が送光手段40により反射されると、
当初のレンズ36を焦点の位置に配置した時の光線の方
向を示す破線に対して、垂直方向の拡がり角が前記内側
に大きく屈折した角度分だけ少ない拡がり角となって反
射される。
In the front view (a) of FIG. 7, the luminous flux emitted from the light source 10 and having a divergence angle with a large astigmatic difference is:
As described above, the light is converged at an angle close to the parallel light by the cylindrical lens 36 on the first surface, but if the lens 36 is arranged at a position away from the focal point as shown in FIG. The light is transmitted through the lens 36 in a state of being refracted to a large extent. When this light ray is reflected by the light transmitting means 40,
The divergence in the vertical direction is reflected with a divergence angle smaller than the dashed line indicating the direction of the light beam when the initial lens 36 is disposed at the focal position by the angle refracted inward.

【0088】この時のファンビームの断面形状は、水平
方向の走査角度43を0度とすれば、図7(d)に示す
ように当初の所望した破線で示す形状より垂直方向に狭
くなるように形成されることがわかる。
At this time, if the horizontal scanning angle 43 is set to 0 degree, the cross-sectional shape of the fan beam becomes narrower in the vertical direction than the initial desired shape shown by the broken line as shown in FIG. It can be seen that it is formed in

【0089】この状態で図7(b)の側面図断面を観察
すると、この断面内では非点隔差が小なる拡がり角とな
る光束は、第2面の円筒面系レンズ37によりコリメー
トされる。このレンズ37は比較的長焦点距離を持つた
め焦点深度が大きく、よって焦点距離調整を行わなくて
も構造部材の加工精度で所望の光学性能が確保できるた
め、レンズ37の焦点距離調整はこの実施の形態では行
わない。したがって第2面の円筒面系レンズ37を透過
した光束はほぼ平行光にコリメートされる。
In this state, when observing the side view cross section of FIG. 7B, in this cross section, the luminous flux having a divergence angle with a small astigmatic difference is collimated by the cylindrical lens 37 on the second surface. Since the lens 37 has a relatively long focal length, the depth of focus is large, and therefore, the desired optical performance can be secured with the processing accuracy of the structural member without adjusting the focal length. This is not done in the form of. Therefore, the light beam transmitted through the cylindrical lens 37 on the second surface is collimated into substantially parallel light.

【0090】よって、走査角0度における水平方向の拡
がり角は当初の設定と同等となる。
Therefore, the divergence angle in the horizontal direction at the scanning angle of 0 degree is equal to the initial setting.

【0091】図7(b)側面図において、送光手段40
が90度走査された状態を示した場合を図7(c)に記
す。光源からの非点隔差が小なる拡がり角の光束は、第
2面の円筒面系レンズ37により当初と同様ほぼ平行光
にコリメートされているので、当然送光手段40に反射
したあとの垂直方向の拡がり角も同等となる。
In the side view of FIG.
FIG. 7 (c) shows a state in which is scanned by 90 degrees. The luminous flux having a divergence angle with a small astigmatic difference from the light source is collimated into almost parallel light by the cylindrical surface lens 37 on the second surface as in the first case. Are also equal.

【0092】この時のファンビームの断面形状は、水平
方向の走査角度43を90度とすれば図7(d)に示す
ように当初の所望した破線で示す形状と垂直方向が同等
となるが、今度は水平方向の拡がり角に第1面の円筒面
系レンズ36の位置の影響が出てくることになる。
At this time, if the scanning angle 43 in the horizontal direction is 90 degrees, the cross-sectional shape of the fan beam is the same in the vertical direction as the initial desired shape shown by the broken line as shown in FIG. This time, the divergence angle in the horizontal direction is influenced by the position of the cylindrical lens 36 on the first surface.

【0093】つまり走査角が0度時は、垂直方向の拡が
り角を狭くした角度が、走査角90度となると今度は水
平方向の拡がり角となって表れてくるのである。
That is, when the scanning angle is 0 degree, the angle obtained by narrowing the vertical divergence angle appears as the horizontal divergence angle when the scanning angle becomes 90 degrees.

【0094】このように、送光手段40をアクチュエー
タ50により水平方向に走査することにより、90度毎
にファンビームの断面形状を繰り返し変化させることに
なる。
As described above, by scanning the light transmitting means 40 in the horizontal direction by the actuator 50, the sectional shape of the fan beam is repeatedly changed every 90 degrees.

【0095】以上の現象は、第1面の円筒面系レンズ3
6の焦点距離調整により発生するものであるが、このレ
ンズ36を焦点の位置において第2面の円筒面系レンズ
37の焦点位置を変化させても走査角が90度の位相差
のみで同様の現象が発生する。
The above phenomenon is caused by the cylindrical lens 3 on the first surface.
6 is generated by adjusting the focal length of the lens 36. Even if the focal position of this lens 36 is changed at the focal position of the cylindrical surface lens 37 of the second surface, the same applies only to the phase difference of the scan angle of 90 degrees. The phenomenon occurs.

【0096】また、レンズの位置を焦点距離より近い位
置に配置しても同様の現象が観察できる。
The same phenomenon can be observed even when the lens is located at a position closer than the focal length.

【0097】図8は光軸直角方向調整手段(光軸の方向
調整)70による特異なファンビームの軌跡を発生させ
る一例を示したものである。この光軸直角方向調整手段
70は、非点隔差除去のための光学系レンズ36及び3
7の光軸方向に対して垂直方向の相対位置を変化させる
手段であり、発光回路31及びレーザダイオード10か
ら発光されるレーザビームを、前記相対位置を変化させ
た光学系レンズ36及び37を通して送光手段40から
送光する。なお、41は垂直方向のビームの拡がり角
を、45はファンビームの中心の光軸の方向を水平に対
する角度を、50はアクチュエータを示している。
FIG. 8 shows an example of generating a peculiar fan beam trajectory by the optical axis perpendicular direction adjusting means (optical axis direction adjustment) 70. The optical axis orthogonal direction adjusting means 70 is provided with optical system lenses 36 and 3 for removing astigmatic difference.
The laser beam emitted from the light emitting circuit 31 and the laser diode 10 is transmitted through the optical system lenses 36 and 37 whose relative positions have been changed. Light is transmitted from the light means 40. Reference numeral 41 denotes the vertical beam divergence angle, 45 denotes the angle of the direction of the optical axis at the center of the fan beam to the horizontal, and 50 denotes the actuator.

【0098】ここで、例えば図5で説明した1次調整ネ
ジ302を回転させ、1次スライドステージ301を移
動させることにより、第1面の円筒面系レンズ36の主
点44の位置を光軸上から外れた位置に固定した場合を
説明する。
Here, for example, by rotating the primary adjustment screw 302 described with reference to FIG. 5 and moving the primary slide stage 301, the position of the principal point 44 of the cylindrical lens 36 on the first surface is adjusted to the optical axis. A description will be given of a case where the antenna is fixed at a position off the top.

【0099】ベストフォーカスの位置に配置した第1面
の円筒面系レンズ36を、光軸直角方向調整手段(光軸
の方向調整)70により光軸と直角の方向に微動させる
と、当該レンズ36の主点44が光軸上から離れる。レ
ンズの主点を通る光線は直進するという前述した光学原
則により、光路は光源10と主点44を結ぶ直線上に形
成される。
When the cylindrical lens 36 of the first surface arranged at the position of the best focus is finely moved in the direction perpendicular to the optical axis by the optical axis perpendicular direction adjusting means (optical axis direction adjustment) 70, the lens 36 Is moved away from the optical axis. The optical path is formed on a straight line connecting the light source 10 and the principal point 44 according to the above-described optical principle that a light beam passing through the principal point of the lens goes straight.

【0100】この光路の光軸と従来の光軸、つまり回転
軸52とのなす角度が送光手段40への入射角を増加さ
せることとなる。入射角と反射角の光学原則により水平
方向に反射されたファンビームの中心の光軸の方向は、
前記入射角の増加分の角度が水平に対して発生すること
になり角度45により表される。この時の送光手段40
の走査角度を0度とする。
The angle between the optical axis of this optical path and the conventional optical axis, that is, the rotation axis 52, increases the angle of incidence on the light transmitting means 40. The direction of the optical axis at the center of the fan beam reflected horizontally by the optical principle of incident angle and reflection angle is
The angle of the increase of the incident angle is generated with respect to the horizontal and is represented by the angle 45. The light transmitting means 40 at this time
Is set to 0 degree.

【0101】この状態を図8(c)で説明する。ここで
は水平方向の走査角度に対するファンビームの垂直面内
の位置を示したもので、走査角度43が0度の時は水平
から角度45だけ上側の方向にファンビームが放射され
ることを示している。
This state will be described with reference to FIG. Here, the position in the vertical plane of the fan beam with respect to the horizontal scanning angle is shown. When the scanning angle 43 is 0 degrees, it indicates that the fan beam is emitted upward by 45 from the horizontal. I have.

【0102】次に、送光手段40が180度の走査角度
を持った場合を表す側面図(図8(b))において、送
光手段40に入射する入射角は走査角度0度の時の入射
角と等しいが方向が逆となり、つまり水平に対して角度
45だけ下側の方向に放射される。
Next, in a side view (FIG. 8B) showing a case where the light transmitting means 40 has a scanning angle of 180 degrees, the incident angle to the light transmitting means 40 when the scanning angle is 0 degree is shown. Radiated in the direction equal to the angle of incidence but in the opposite direction, ie, at an angle 45 below horizontal.

【0103】この状態を図8(c)で説明すると、走査
角度43が180度の時のファンビームの位置は水平線
から角度45だけ下側の方向に放射される。
This state will be described with reference to FIG. 8C. When the scanning angle 43 is 180 degrees, the position of the fan beam is radiated downward by an angle 45 from the horizontal line.

【0104】以上のように、送光手段40の走査角度が
180度毎にファンビームが垂直方向に上下しながら全
方位に走査されるのである。
As described above, the fan beam is scanned in all directions while moving up and down in the vertical direction every time the scanning angle of the light transmitting means 40 is 180 degrees.

【0105】図9は車両に本発明の光レーダ装置を取り
付けた一例を示すもので、自車両230の屋根部分に光
レーダ装置190を設置し、光レーダ装置190からは
前方に向けて垂直方向の拡がり角を持つ光線41が発せ
られる。ここで、3eは光線41の自車両に照射される
照射部分である。
FIG. 9 shows an example in which the optical radar device of the present invention is mounted on a vehicle. An optical radar device 190 is installed on the roof of the vehicle 230, and a vertical direction from the optical radar device 190 is obtained. Is emitted. Here, 3e is an irradiated portion of the light beam 41 irradiated to the own vehicle.

【0106】図9のように車両に取り付けた光レーダ装
置190は、送光光線41のファンビームの垂直方向の
拡がり角により、比較的距離が離間する自車両230の
屋根の対極部を照射部分3eに示すように照射してしま
う。
The optical radar device 190 mounted on the vehicle as shown in FIG. 9 irradiates the opposite pole portion of the roof of the vehicle 230, which is relatively far away, with the vertical divergence angle of the fan beam of the transmitting light beam 41. Irradiation occurs as shown in 3e.

【0107】図10は自車両230の屋根の前記照射部
3eをなくすために、光レーダ装置190の外殻191
の内側に羅紗80を設け、羅紗80を送光ビームの走査
部3fを確保した位置に配置して、光レーダ装置内部で
ビームの一部を遮断するようにした。
FIG. 10 shows the outer shell 191 of the optical radar device 190 in order to eliminate the irradiation part 3e on the roof of the vehicle 230.
Is provided inside the laser radar device, and the visor 80 is arranged at a position where the scanning portion 3f of the transmitted beam is secured, so that a part of the beam is blocked inside the optical radar device.

【0108】図11は反射光反射手段である回転放物面
鏡90の詳細を説明するための構成図である。図におい
て、回転放物面鏡90の焦点90aを回転軸52の延長
線上に配置することで、全方位の再帰反射光の受光と集
光が可能となる。回転放物面鏡90により集光された再
帰反射光は、放物面鏡90の焦点90aに配置したピン
フォトダイオード100により電気量に光電変換され、
この電気量は受光回路110により増幅される。
FIG. 11 is a configuration diagram for explaining the details of the rotating parabolic mirror 90 as the reflected light reflecting means. In the figure, by arranging the focal point 90a of the rotating parabolic mirror 90 on an extension of the rotation axis 52, it is possible to receive and collect omnidirectional retroreflection light. The retroreflected light collected by the rotating parabolic mirror 90 is photoelectrically converted into an electric quantity by a pin photodiode 100 disposed at a focal point 90a of the parabolic mirror 90,
This quantity of electricity is amplified by the light receiving circuit 110.

【0109】カウンターウェイト94は、アクチュエー
タ50により回転あるいは回動動作時に発生する振動を
抑制するためのもので、今回の実施の形態においてはM
3ネジ(長さ5mm)とM3ナットを3組用いた。ま
た、カウンターウェイト94は、図11(b)に示すよ
うに、回転放物面鏡90の樹脂射出成型時にインサート
部品として一体成型することも可能である。
The counter weight 94 is for suppressing vibration generated at the time of rotation or rotation by the actuator 50. In the present embodiment, the counter weight 94 is
Three sets of three screws (length 5 mm) and M3 nuts were used. Further, as shown in FIG. 11B, the counterweight 94 can be integrally molded as an insert component when the rotary parabolic mirror 90 is resin-injected.

【0110】回転放物面鏡90の反射面は、アルミの薄
膜91を蒸着した後、さらに酸化防止のために酸化珪素
(SiO2)を酸化防止膜92として重ねて蒸着してい
る。
On the reflecting surface of the paraboloid mirror 90, after depositing an aluminum thin film 91, silicon oxide (SiO 2 ) is further deposited as an antioxidant film 92 to prevent oxidation.

【0111】回転放物面鏡90の光学特性は、開口面積
が1600mm2、等価有効開口径95はΦ45mm、
焦点距離20mmである。従って、F数は20mm/4
5mm=0.44<0.5となり、レンズなどの屈折系
では実現できない明るい光学系と小型化が可能となっ
た。
The optical characteristics of the rotating parabolic mirror 90 are as follows: the aperture area is 1600 mm 2 , the equivalent effective aperture diameter 95 is Φ45 mm,
The focal length is 20 mm. Therefore, the F number is 20 mm / 4
5 mm = 0.44 <0.5 was achieved, and a bright optical system that could not be realized by a refraction system such as a lens and miniaturization became possible.

【0112】図12は本発明の光レーダ装置を車両のド
アミラー内部に搭載した場合の周辺対象の検出状況を示
す図であり、自車両230のドアミラー200の内部に
光レーダ装置190を搭載し、例えば、斜め後方の検出
車両240あるいは側部のガードレール250を検出し
ようとしている。
FIG. 12 is a diagram showing a detection state of a peripheral object when the optical radar device of the present invention is mounted inside a door mirror of a vehicle. The optical radar device 190 is mounted inside a door mirror 200 of the own vehicle 230. For example, an attempt is made to detect a detection vehicle 240 obliquely rearward or a guardrail 250 on the side.

【0113】また、図13は図12のドアミラー200
のドアミラー断面位置201による断面図である。図に
おいて、ドアミラー200のドアミラー殻220内に光
レーダ装置190が設置され、ミラー210の外表面に
は誘電体多層膜211が配設されている。
FIG. 13 shows the door mirror 200 of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along a door mirror sectional position 201 of FIG. In the figure, an optical radar device 190 is installed in a door mirror shell 220 of a door mirror 200, and a dielectric multilayer film 211 is provided on an outer surface of the mirror 210.

【0114】図12及び図13において、光レーダ装置
190はドアミラーの殻220の内部に搭載され、この
殻220は近赤外線を透過すると同時に、所望の色彩と
なる染料が添加された樹脂材により成型される。また、
ミラー210も近赤外線は透過するが可視光線は反射す
る特性を持たせている。更に、ミラー210には誘電体
多層膜211を配設することができ、屈折率の異なる2
つの誘電体を交互に蒸着により重ねて形成し、このとき
膜厚と重ねる層数を制御することで、可視光線の帯域の
波長の光線のみの反射が可能となる。2種類の誘電体と
しては、たとえば酸化珪素(屈折率1.51)とフッ化
マグネシウム(屈折率1.38)などがあげられる。
12 and 13, an optical radar device 190 is mounted inside a door mirror shell 220. This shell 220 transmits near-infrared rays and is formed of a resin material to which a dye having a desired color is added. Is done. Also,
The mirror 210 also has a property of transmitting near infrared rays but reflecting visible light rays. Further, a dielectric multilayer film 211 can be disposed on the mirror 210, and the mirror 210 has two different refractive indexes.
The two dielectrics are alternately formed by vapor deposition, and at this time, by controlling the film thickness and the number of layers to be superposed, it is possible to reflect only light having a wavelength in the visible light band. Examples of the two types of dielectrics include silicon oxide (refractive index 1.51) and magnesium fluoride (refractive index 1.38).

【0115】図14は本発明の光レーダ装置を車両のフ
ロントエンドパネル内部のフロントグリルの空間に搭載
した場合の周辺対象の検出状況を示す図であり、自車両
230のフロントエンドパネル内部に光レーダ装置19
0を搭載し、前方の検出車両240あるいは側部のガー
ドレール250を検出しようとしている。
FIG. 14 is a diagram showing a detection state of a peripheral object when the optical radar device of the present invention is mounted in the space of the front grill inside the front end panel of the vehicle. Radar device 19
0 to detect the front detection vehicle 240 or the side guardrail 250.

【0116】また、図15は図14のフロントグリルの
断面位置261での断面図である。図において、光レー
ダ装置190は、フロントエンドパネル内であってボン
ネット262とバンパ263の間のフロントグリル26
0の空間に配置されている。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the front grill of FIG. 14 at a cross-sectional position 261. In the figure, the optical radar device 190 is located within the front end panel and between the hood 262 and the bumper 263.
0 space.

【0117】実施の形態2.図16(a),(b)はこ
の発明の実施の形態2の光レーダ装置の構成を示す平面
図及び正面図である。この実施の形態においては、非点
隔差を除去するための光学要素として円筒凹面鏡を使用
している。
Embodiment 2 FIGS. 16A and 16B are a plan view and a front view showing a configuration of an optical radar device according to Embodiment 2 of the present invention. In this embodiment, a cylindrical concave mirror is used as an optical element for removing astigmatism.

【0118】図において、発光回路31により駆動され
レーザダイオード10から発光された光は、2面の円筒
凹面鏡3aに導入される。この円筒凹面鏡3aは非点隔
差による拡がり角の大小の比率の逆比に相当する2つの
焦点距離を有する鏡である。
In the figure, light emitted from the laser diode 10 driven by the light emitting circuit 31 is introduced into two cylindrical concave mirrors 3a. This cylindrical concave mirror 3a is a mirror having two focal lengths corresponding to the inverse ratio of the ratio of the divergence angle due to astigmatism.

【0119】これらの円筒凹面鏡3aを2面から構成さ
せることにより、非点隔差を除去でき3cに示すように
光束の断面が円形となるよう整形が可能となる。
By forming these cylindrical concave mirrors 3a from two surfaces, astigmatism can be eliminated and shaping can be performed so that the cross section of the light beam becomes circular as shown by 3c.

【0120】円形断面の光束3cを得た後の光路の構成
は、実施の形態1と同様であり説明は省略するが、光束
3cの断面の中心軸を回転軸52と同軸上に配置するこ
とは容易に理解できる。
The configuration of the optical path after obtaining the light beam 3c having a circular cross section is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted. The central axis of the cross section of the light beam 3c is arranged coaxially with the rotation axis 52. Is easy to understand.

【0121】実施の形態3.図17(a),(b)はこ
の発明の実施の形態3の光レーダ装置の構成を示す正面
図及び側面図である。この実施の形態においては、非点
隔差を除去するための光学要素としてプリズムを用いて
いる。
Embodiment 3 FIG. 17 (a) and 17 (b) are a front view and a side view showing a configuration of an optical radar device according to Embodiment 3 of the present invention. In this embodiment, a prism is used as an optical element for removing astigmatic difference.

【0122】図において、発光回路31により駆動され
レーザダイオード10から発光された光は、コリメート
レンズ3dとプリズム3bに導入される。
In the figure, light emitted from the laser diode 10 driven by the light emitting circuit 31 is introduced into the collimator lens 3d and the prism 3b.

【0123】図17(a)の正面図に示すように、レー
ザダイオード10から発光された光は、まずコリメート
レンズ3dにより平行光に整形される。しかしながら、
コリメートレンズ3dにより整形された光束の断面は非
点隔差が残存しているため、その大小の拡がり角の比率
に相当する断面寸法を有する光束となり、その断面寸法
はD1とD2で表される。
As shown in the front view of FIG. 17A, the light emitted from the laser diode 10 is first shaped into parallel light by the collimator lens 3d. However,
Since the cross section of the light beam shaped by the collimator lens 3d has astigmatic difference remaining, it becomes a light beam having a cross-sectional dimension corresponding to the ratio of its large and small divergence angles, and the cross-sectional dimensions are represented by D1 and D2.

【0124】次に、プリズム3bにより非点隔差を除去
して直径D2の円形断面の光束にする場合を説明する。
Next, a case where the astigmatic difference is removed by the prism 3b to obtain a light beam having a circular cross section with a diameter D2 will be described.

【0125】プリズム3bへの入射角をθ1、屈折角を
θ2とすると、 COSθ1={(n2−1)/(n2・m2−1)}0.5 ここでm=COSθ2/COSθ1,nは屈折率であ
る。
Assuming that the angle of incidence on the prism 3b is θ1 and the angle of refraction is θ2, COS θ1 = {(n 2 -1) / (n 2 · m 2 -1)} 0.5 where m = COS θ2 / COS θ1, n It is a refractive index.

【0126】以上の光学系を構成することにより非点隔
差を除去でき、3cに示すように光束の断面が円形で直
径D2となるよう整形が可能となる。
By configuring the above optical system, astigmatism can be eliminated, and shaping can be performed so that the cross section of the light beam has a circular shape and a diameter D2 as shown in FIG. 3c.

【0127】円形断面の光束3cを得た後の光路の構成
は実施の形態1と同様であり説明は省略するが、光束3
cの断面の中心軸を回転軸52と同軸上に配置すること
は前記と同様である。
The configuration of the optical path after obtaining the light beam 3c having a circular cross section is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
The arrangement of the center axis of the section c in the same axis as the rotation axis 52 is the same as described above.

【0128】実施の形態4.図18はこの発明の実施の
形態4ノ光レーダ装置の構成を示すものである。この実
施の形態において、ファンビームを生成させると同時に
この状態で全方位に走査を行う光学要素(送光手段)と
して、プリズムを用いている。
Embodiment 4 FIG. 18 shows the configuration of an optical radar device according to Embodiment 4 of the present invention. In this embodiment, a prism is used as an optical element (light transmitting means) for generating a fan beam and simultaneously scanning in all directions in this state.

【0129】図において、発光回路31により駆動され
レーザダイオード10から発光された光は、第1面及び
第2面の円筒面系レンズ36,37に導入され、実施の
形態1で説明したように非点隔差が除去される。
In the figure, light emitted from the laser diode 10 driven by the light emitting circuit 31 is introduced into the cylindrical surface lenses 36 and 37 on the first and second surfaces, and as described in the first embodiment. Astigmatism is removed.

【0130】上記光学系36及び37により非点隔差が
除去され円形断面を有する光束は、その上に配置された
プリズム46に入射され、屈折し偏向される。ここでは
水平方向に光路を90度偏向させる必要があるため2つ
のプリズムを組み合わせている。さらに、垂直方向のみ
に拡がり角が比較的大きくなるファンビームを整形する
ためにプリズム46の最終屈折面を円筒面とし、41に
示す方向に光束を放射するようにした。
The light beam having a circular cross section from which astigmatism has been removed by the optical systems 36 and 37 is incident on a prism 46 disposed thereon, and is refracted and deflected. Here, two prisms are combined because it is necessary to deflect the optical path by 90 degrees in the horizontal direction. Furthermore, in order to shape a fan beam whose divergence angle is relatively large only in the vertical direction, the prism 46 has a cylindrical surface as the final refraction surface, and emits a light beam in the direction indicated by 41.

【0131】また、2つのプリズム46はコネクトブラ
ケット47により一体化され、同時にアクチュエータ5
0の回転軸に固定される。したがって、アクチュエータ
50が回転することによりファンビームを全方位に走査
することができる。
Further, the two prisms 46 are integrated by a connect bracket 47, and
0 is fixed to the rotation axis. Therefore, the fan beam can be scanned in all directions by rotating the actuator 50.

【0132】[0132]

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1〜3
による光レーダ装置によれば、光源から発光される光の
有する非点隔差の大小の拡がり角の比率に対応した少な
くとも2面の光学要素を用いることにより、断面が円形
の光束を整形することが可能となり、光学・光路設計の
自由度を高めることができる。
As described above, claims 1 to 3 of the present invention.
According to the optical radar device according to the above, by using at least two optical elements corresponding to the ratio of the divergence angle of the astigmatic difference of the light emitted from the light source, it is possible to shape a light beam having a circular cross section. This makes it possible to increase the degree of freedom in optical / optical path design.

【0133】この発明の請求項4による光レーダ装置に
よれば、前記2面の光学要素の位置調整手段を設けるこ
とにより、焦点距離調整と同時に直交する2軸のスライ
ド変位機構により前記断面が円形あるいは最適形状とな
りかつ所望の位置に光路が配置できるように調整でき
る。
According to the optical radar device of the fourth aspect of the present invention, by providing the position adjusting means for the two optical elements, the cross section is circular by a two-axis slide displacement mechanism which is orthogonal to the focal length adjustment. Alternatively, it can be adjusted so that it has an optimal shape and the optical path can be arranged at a desired position.

【0134】この発明の請求項5,6による光レーダ装
置によれば、垂直方向に比較的広角の拡がり角を持った
ファンビームを生成でき、対象からの再帰反射光の増加
が可能となる。
According to the optical radar device of the fifth and sixth aspects of the present invention, a fan beam having a relatively wide divergence angle in the vertical direction can be generated, and retroreflected light from an object can be increased.

【0135】この発明の請求項7による光レーダ装置に
よれば、前記ファンビームを水平方向に走査することが
でき全方位の対象の検出が可能となる。
According to the optical radar device of the seventh aspect of the present invention, the fan beam can be scanned in the horizontal direction, and an object in all directions can be detected.

【0136】この発明の請求項8による光レーダ装置に
よれば、焦点距離調整時にベストフォーカスの位置から
外れた位置に光学要素を配置することにより、水平方向
に走査するファンビームの断面の形状を走査角度90度
ごとに変化させることができ、断面が狭小の時は比較的
遠距離まで対象が検出でき、また断面が拡大時には検出
距離は短縮するが対象の広い範囲にビームを照射するこ
とができ、検出確率が向上する。
According to the optical radar device of the eighth aspect of the present invention, by arranging the optical element at a position deviated from the position of the best focus at the time of adjusting the focal length, the cross-sectional shape of the fan beam scanned in the horizontal direction can be changed. The scanning angle can be changed every 90 degrees. When the cross section is narrow, the object can be detected at a relatively long distance. When the cross section is enlarged, the detection distance is shortened but the beam can be irradiated to a wide area of the object. Yes, the detection probability is improved.

【0137】この発明の請求項9による光レーダ装置に
よれば、光学要素に設けられた例えば直交する2軸のス
ライド変位機構により、光学要素の主点や頂点を光軸上
から外れた位置に配置することができる。これにより、
送光手段から水平方向に走査するファンビームの断面の
位置を走査角度180度ごとに上下に変化させることが
できる。
According to the optical radar device of the ninth aspect of the present invention, the principal point or the apex of the optical element is shifted from the optical axis by, for example, a biaxial slide displacement mechanism provided on the optical element. Can be arranged. This allows
The position of the cross section of the fan beam scanned in the horizontal direction from the light transmitting means can be changed up and down every scanning angle of 180 degrees.

【0138】この発明の請求項10による光レーダ装置
によれば、検出をしてはならない方向に内部に光の遮断
手段を配置するとともに、前記直交する2軸のスライド
変位機構によりビームを照射しないように調整すること
ができる。
According to the optical radar device of the tenth aspect of the present invention, the light blocking means is disposed inside in the direction in which detection is not to be performed, and no beam is emitted by the orthogonal two-axis slide displacement mechanism. Can be adjusted as follows.

【0139】この発明の請求項11による光レーダ装置
によれば、対象物体からの再帰反射光を回転放物面鏡で
集光し、同時に焦点を回転軸上に配置することで全方位
の対象検出が連続で行えることになる。
According to the optical radar device of the eleventh aspect of the present invention, the retroreflected light from the target object is condensed by the rotating parabolic mirror, and at the same time, the focal point is arranged on the rotation axis, so that the object can be omnidirectional. Detection can be performed continuously.

【0140】この発明の請求項12による光レーダ装置
によれば、回転放物面鏡を樹脂の母材を射出成型により
加工するため、軽量化が可能となり高速走査ができる。
また反射面の曲面の転写が高速高精度でおこなえるため
大量生産が可能である。
According to the optical radar apparatus of the twelfth aspect of the present invention, since the paraboloid of revolution is processed by injection molding the resin base material, the weight can be reduced and high-speed scanning can be performed.
Further, since the transfer of the curved surface of the reflection surface can be performed at high speed and with high accuracy, mass production is possible.

【0141】この発明の請求項13による光レーダ装置
によれば、回転放物面の反射面に金属膜を蒸着した後、
この金属が酸化することを防ぐために酸化防止膜を蒸着
により積層し、反射率の経時劣化を抑制できる。
According to the optical radar device of the thirteenth aspect of the present invention, after depositing the metal film on the reflecting surface of the paraboloid of revolution,
In order to prevent the metal from being oxidized, an antioxidant film is laminated by vapor deposition, so that the deterioration with time of the reflectance can be suppressed.

【0142】この発明の請求項14による光レーダ装置
によれば、前記回転放物面鏡を高速で回転させるため
に、回転軸まわりのウェイトバランスをとるカウンター
ウェイトを設けており、回転時の振動発生を抑制でき
る。
According to the optical radar device of the fourteenth aspect of the present invention, in order to rotate the rotary parabolic mirror at a high speed, a counterweight for balancing the weight around the rotation axis is provided, and the vibration during rotation is provided. Generation can be suppressed.

【0143】この発明の請求項15による光レーダ装置
によれば、前記カウンターウェイトを前記回転放物面鏡
の射出成型時にインサート部品として一体成型すること
により、加工組立調整時間の短縮化ができる。
According to the optical radar device of the fifteenth aspect of the present invention, the counterweight is integrally molded as an insert part when the rotary parabolic mirror is injection-molded, so that the time required for processing and assembly adjustment can be reduced.

【0144】この発明の請求項16による光レーダ装置
によれば、前記回転放物面鏡のF数は0.44となりレ
ンズの限界値である0.5以下の値をしめす。このこと
は同一開口面積であれば短焦点距離の光学系となり小型
化に有利である。また、同一焦点距離であれば開口面積
を大きくとれ受光性能が優れることになる。
According to the optical radar apparatus of the sixteenth aspect of the present invention, the F-number of the paraboloid of revolution is 0.44, which is 0.5 or less, which is the limit value of the lens. This is an optical system having a short focal length if the aperture area is the same, which is advantageous for miniaturization. In addition, if the focal length is the same, the aperture area can be increased and the light receiving performance can be improved.

【0145】この発明の請求項17による光レーダ装置
によれば、装着位置を車両のドアミラー内部とした場合
に、前記ドアミラーを構成する部材にミラー部には可視
光のみを反射し、近赤外線を透過する分光特性を持たせ
ることにより、光レーダ装置の放射するレーザ光は透過
することが可能である。
According to the optical radar device of the seventeenth aspect of the present invention, when the mounting position is inside the door mirror of the vehicle, only the visible light is reflected by the mirror portion on the member constituting the door mirror, and the near infrared rays are reflected. By giving the spectral characteristics to be transmitted, the laser light emitted from the optical radar device can be transmitted.

【0146】この発明の請求項18による光レーダ装置
によれば、装着位置を車両のドアミラー内部とした場合
に、前記ドアミラーを構成する殻部には所望の色彩を持
った素材を用いるが近赤外線を透過する分光特性を持た
せることにより、光レーダ装置の放射するレーザ光は透
過することが可能である。
According to the optical radar apparatus of the eighteenth aspect of the present invention, when the mounting position is inside the door mirror of the vehicle, a material having a desired color is used for the shell constituting the door mirror, but the near infrared ray is used. The laser beam emitted from the optical radar device can be transmitted by giving the spectral characteristics to transmit the light.

【0147】この発明の請求項19による光レーダ装置
によれば、装着位置を車両のドアミラー内部とした場合
に、自車両の前方から側方を経て後方まで広範囲の対象
検出を可能とした。
According to the optical radar device of the nineteenth aspect of the present invention, when the mounting position is inside the door mirror of the vehicle, it is possible to detect a wide range of objects from the front of the own vehicle to the rear through the side.

【0148】この発明の請求項20による光レーダ装置
によれば、装着位置を車両のフロントエンドパネルのフ
ロントグリルの空間とした場合に、自車両の前方を中心
に左右まで180度の広い範囲の対象検出を可能とし
た。
According to the optical radar device of the twentieth aspect of the present invention, when the mounting position is the space of the front grille of the front end panel of the vehicle, a wide range of 180 degrees from right to left around the front of the host vehicle. Object detection is enabled.

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

【図1】 この発明の光レーダ装置の内部構造を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing an internal structure of an optical radar device according to the present invention.

【図2】 この発明の光レーダ装置の回路構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the optical radar device according to the present invention.

【図3】 この発明の光レーダ装置の動作原理を表すチ
ャート図である。
FIG. 3 is a chart showing the operation principle of the optical radar device of the present invention.

【図4】 この発明の一実施の形態の発光手段の詳細図
である。
FIG. 4 is a detailed view of a light emitting unit according to the embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の一実施の形態の発光手段の調整機
構の詳細図である。
FIG. 5 is a detailed view of an adjusting mechanism of a light emitting unit according to the embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の一実施の形態の送光手段を表す詳
細図である。
FIG. 6 is a detailed diagram illustrating a light transmitting unit according to an embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の一実施の形態のファンビーム整形
を表す詳細図である。
FIG. 7 is a detailed diagram illustrating fan beam shaping according to an embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の一実施の形態のファンビーム方向
調整を表す詳細図である。
FIG. 8 is a detailed diagram illustrating fan beam direction adjustment according to an embodiment of the present invention.

【図9】 この発明の実施の形態のファンビームの照射
部を表す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a fan beam irradiation unit according to the embodiment of the present invention.

【図10】 この発明の実施の形態の照射制限手段の説
明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of irradiation limiting means according to the embodiment of the present invention.

【図11】 この発明の実施の形態の回転放物面鏡の説
明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a rotating parabolic mirror according to an embodiment of the present invention.

【図12】 この発明の光レーダ装置を車両のドアミラ
ー内部に搭載した場合の周辺対象の検出状況を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram showing a detection situation of a peripheral object when the optical radar device of the present invention is mounted inside a door mirror of a vehicle.

【図13】 図12の光レーダ装置のドアミラー内部装
着時の断面図である。
13 is a sectional view of the optical radar device of FIG. 12 when the optical radar device is mounted inside a door mirror.

【図14】 この発明の光レーダ装置を車両のフロント
エンドパネル内部のフロントグリルの空間に搭載した場
合の周辺対象の検出状況を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a detection state of surrounding objects when the optical radar device of the present invention is mounted in a space of a front grill inside a front end panel of a vehicle.

【図15】 図14の光レーダ装置のフロントグリル内
装着時の断面図である。
15 is a cross-sectional view of the optical radar device of FIG. 14 when the optical radar device is mounted in a front grill.

【図16】 この発明の他の実施の形態の光学系をしめ
す図である。
FIG. 16 is a diagram showing an optical system according to another embodiment of the present invention.

【図17】 さらに、この発明の他の実施の形態の光学
系をしめす図である。
FIG. 17 is a diagram showing an optical system according to another embodiment of the present invention.

【図18】 この発明の他の実施の形態の送光手段をし
めす図である。
FIG. 18 is a view showing a light transmitting means according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 レーザダイオード(光源)、20 メイン基板、
21 距離演算部、22 アクチュエータ駆動回路、2
3 位置原点検出回路、30 発光手段、31発光回
路、32 電源回路、33 LD駆動回路、36 第1
の円筒面系レンズ、37 第2の円筒面系レンズ、3a
円筒面系鏡、3b プリズム、3dコリメートレン
ズ、40 送光手段、46 プリズム、50 アクチュ
エータ、52 回転軸、60 光軸方向調整手段(焦点
調整)、70 光軸直角方向調整手段(光軸方向調
整)、90 回転放物面鏡、91 金属膜、92 酸化
防止膜、93 誘電体膜、94 カウンターウエイト、
100 ピンフォトダイオード、110 受光回路、1
20 フォトダイオード、190 光レーダ装置、20
0 ドアミラー。
10 laser diode (light source), 20 main substrate,
21 distance calculation unit, 22 actuator drive circuit, 2
3 position origin detection circuit, 30 light emitting means, 31 light emitting circuit, 32 power supply circuit, 33 LD drive circuit, 36 first
37, a second cylindrical lens, 3a
Cylindrical mirror, 3b prism, 3d collimating lens, 40 light transmitting means, 46 prism, 50 actuator, 52 rotation axis, 60 optical axis direction adjusting means (focus adjustment), 70 optical axis perpendicular direction adjusting means (optical axis direction adjusting ), 90 parabolic mirror, 91 metal film, 92 antioxidant film, 93 dielectric film, 94 counterweight,
100 pin photodiode, 110 light receiving circuit, 1
20 photodiode, 190 optical radar device, 20
0 Door mirror.

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を発生する光発生手段と、 前記発生した光を反射し送光する送光手段と、 前記送光した光が物体に反射した反射光を受光し反射す
る反射光反射手段と、 前記発光手段と垂直方向に離間して配置され、前記反射
光反射手段に反射された反射光を受光する受光手段と、 前記送光手段と前記反射光反射手段とを所定の相対位置
に保持しかつ回転自在に配置した保持手段と、 前記保持手段を回転し前記送光する光を水平方向に走査
する水平走査手段と、 前記光発生手段が前記光を発生してから前記受光手段が
前記反射光を受光するまでの伝搬時間に基づき前記物体
までの距離を演算する距離演算手段と、 前記光の方向を検出する方向検出手段とを有する光レー
ダ装置であって、 前記光発生手段には、光を発光する光源と、この光源か
ら発光した光束の拡がり角が最大となる断面のコリメー
トを行う第1の光学要素と、前記光源から発光した光束
の拡がり角が最小となる断面のコリメートを行う第2の
光学要素との少なくとも2面の光学要素を備え、前記光
源からの光が固有する非点隔差を前記光学要素により除
去することを特徴とする光レーダ装置。
1. A light generating means for generating light, a light transmitting means for reflecting and transmitting the generated light, and a reflected light reflecting means for receiving and reflecting the reflected light of the transmitted light reflected on an object. And a light receiving unit that is disposed vertically separated from the light emitting unit and receives the reflected light reflected by the reflected light reflecting unit; and that the light transmitting unit and the reflected light reflecting unit are at predetermined relative positions. A holding unit that holds and is rotatably disposed; a horizontal scanning unit that rotates the holding unit and scans the light to be transmitted in a horizontal direction; and the light receiving unit after the light generating unit generates the light. An optical radar device comprising: a distance calculation unit that calculates a distance to the object based on a propagation time until the reflected light is received; and a direction detection unit that detects a direction of the light. Is a light source that emits light and this light At least two of a first optical element for performing collimation of a cross section in which a divergence angle of a light beam emitted from the light source is maximum, and a second optical element for performing collimation of a cross section in which a spread angle of a light beam emitted from the light source is minimum. An optical radar device comprising a surface optical element, wherein the astigmatic difference inherent to light from the light source is removed by the optical element.
【請求項2】 光を発光する光源と、この光源から発光
した光束の拡がり角が最大となる断面のコリメートを行
う第1の光学要素と、前記光源から発光した光束の拡が
り角が最小となる断面のコリメートを行う第2の光学要
素との少なくとも2面の光学要素を備え、前記光源から
の光が固有する非点隔差を前記光学要素により除去する
ことを特徴とする光レーダ装置。
2. A light source for emitting light, a first optical element for performing collimation of a cross section where a spread angle of a light beam emitted from the light source is the largest, and a spread angle of a light beam emitted from the light source is a minimum. An optical radar device, comprising: at least two optical elements, a second optical element for performing collimation of a cross section, and an astigmatic difference inherent in light from the light source is removed by the optical element.
【請求項3】 前記光学要素として、円筒面系レンズ、
円筒面系鏡、又は少なくとも光の透過面が2面からなる
プリズムのうち、少なくとも2個を配設したことを特徴
とする請求項1又は請求項2記載の光レーダ装置。
3. A cylindrical lens as the optical element,
3. The optical radar device according to claim 1, wherein at least two of a cylindrical mirror or a prism having at least two light transmitting surfaces are provided.
【請求項4】 前記光学要素から構成される光学系を通
過した光の光束において、前記2つの光学要素の位置を
調整する手段を設け、前記光束の光軸に直角方向の断面
がほぼ円となるようにしたことを特徴とする請求項1か
ら請求項3のいずれか1項に記載の光レーダ装置。
4. A means for adjusting a position of the two optical elements in a light beam having passed through an optical system composed of the optical elements, wherein a cross section in a direction perpendicular to an optical axis of the light beam is substantially circular. The optical radar device according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】前記光学要素を通過した光束を反射する送
光手段を備えたものであって、この送光手段として円筒
面系の鏡を用い、この鏡の反射面の垂直断面が曲線とな
るように配置することにより、垂直方向のみ拡がりを持
ったファンビームを発生することを特徴とする請求項1
から請求項4のいずれか1項に記載の光レーダ装置。
5. A light transmitting means for reflecting a light beam passing through the optical element, wherein a cylindrical mirror is used as the light transmitting means, and a vertical cross section of a reflecting surface of the mirror has a curved line. 2. A fan beam having a divergence only in the vertical direction is generated by arranging the fan beams in the vertical direction.
The optical radar device according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】前記光学要素を通過した光束を屈折する送
光手段を備えたものであって、この送光手段としてプリ
ズムを用い、このプリズムの2面以上の屈折面に対し前
記光束を通過させ水平方向に光を放射する配置すること
により、垂直方向のみ拡がりを持ったファンビームを発
生することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれ
か1項に記載の光レーダ装置。
6. A light transmitting means for refracting a light beam passing through said optical element, wherein a prism is used as said light transmitting means, and said light beam passes through two or more refracting surfaces of said prism. The optical radar device according to any one of claims 1 to 4, wherein a fan beam having a divergence only in a vertical direction is generated by arranging the fan beam in a horizontal direction.
【請求項7】前記ファンビームを発生させる送光手段
を、垂直方向に回転軸を有するアクチュエータにより回
転あるいは回動させ、全方位あるいは水平方向の一部の
範囲に前記ファンビームを走査することを特徴とする請
求項5又は請求項6に記載の光レーダ装置。
7. A light transmitting means for generating the fan beam is rotated or rotated by an actuator having a rotation axis in a vertical direction, and scans the fan beam in a partial range in all directions or a horizontal direction. The optical radar device according to claim 5 or 6, wherein
【請求項8】前記少なくとも2つの光学要素の位置を調
整する手段を備え、前記光学要素の光軸方向の位置調整
を行うことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれ
か1項に記載の光レーダ装置。
8. The apparatus according to claim 1, further comprising means for adjusting a position of the at least two optical elements, wherein the position of the optical elements is adjusted in an optical axis direction. The optical radar device as described in the above.
【請求項9】前記少なくとも2つの光学要素の位置を調
整する手段を備え、前記光学要素の相対位置を光軸に対
して直角方向に微動させることを特徴とする請求項1か
ら請求項7のいずれか1項に記載の光レーダ装置。
9. The apparatus according to claim 1, further comprising means for adjusting a position of the at least two optical elements, wherein the relative position of the optical elements is finely moved in a direction perpendicular to an optical axis. The optical radar device according to claim 1.
【請求項10】前記送光手段が垂直方向の拡がり角を持
つファンビームを送光する場合、対象物体以外を照射し
検出することが無いように、非対象物体の方向に光束を
遮断する手段を有し、又は前記光学要素の相対位置を光
軸の直角方向に微動できる調整機構により前記ファンビ
ームの光軸方向を調整することを特徴とする請求項1か
ら請求項9のいずれか1項に記載の光レーダ装置。
10. When the light transmitting means transmits a fan beam having a divergent angle in the vertical direction, means for blocking a light beam in the direction of a non-target object so as not to irradiate and detect an object other than the target object. 10. The optical axis direction of the fan beam is adjusted by an adjusting mechanism that has fine adjustment or that can finely move the relative position of the optical element in a direction perpendicular to the optical axis. 11. An optical radar device according to item 1.
【請求項11】前記ファンビームが物体に反射した反射
光を受光し反射する反射光反射手段として放物面鏡を備
え、前記送光手段を走査する手段と一体で構成され、前
記垂直方向に回転軸を有するアクチェータにより回転あ
るいは回動させるとともに、前記回転軸上に焦点を持つ
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1
項に記載の光レーダ装置。
11. A parabolic mirror as reflected light reflecting means for receiving and reflecting the reflected light of the fan beam reflected by an object, wherein the parabolic mirror is integrated with the means for scanning the light transmitting means, and is provided in the vertical direction. 11. An apparatus according to claim 1, wherein the actuator is rotated or rotated by an actuator having a rotation axis, and has a focal point on the rotation axis.
An optical radar device according to the item.
【請求項12】 前記反射光反射手段としての放物面鏡
を、射出成型による樹脂材で構成し、前記走査を行うア
クチュエータの回転軸に固定したことを特徴とする請求
項11記載の光レーダ装置。
12. The optical radar according to claim 11, wherein the parabolic mirror as the reflected light reflecting means is formed of a resin material by injection molding, and is fixed to a rotation axis of an actuator for performing the scanning. apparatus.
【請求項13】 前記反射光反射手段としての放物面鏡
の反射膜と酸化防止膜を蒸着加工により施したことを特
徴とする請求項12記載の光レーダ装置。
13. The optical radar device according to claim 12, wherein a reflection film and an oxidation prevention film of a parabolic mirror as said reflected light reflection means are formed by vapor deposition.
【請求項14】反射光反射手段は、前記回転軸周りのウ
ェイトを釣り合わせるためのバランスウェイトを設けて
いることを特徴とする請求項11から請求項13のいず
れか1項に記載の光レーダ装置。
14. The optical radar according to claim 11, wherein the reflection light reflection means includes a balance weight for balancing the weight around the rotation axis. apparatus.
【請求項15】 請求項14のカウンターウェイトを射
出成型時にインサート部品としたことを特徴とする光レ
ーダ装置。
15. An optical radar device, wherein the counterweight according to claim 14 is an insert part at the time of injection molding.
【請求項16】 反射光反射手段として、口径比が0.
44の放物面鏡を用いたことを特徴とする請求項1から
請求項15のいずれか1項に記載の光レーダ装置。
16. A reflected light reflecting means having an aperture ratio of 0.1.
The optical radar device according to any one of claims 1 to 15, wherein 44 parabolic mirrors are used.
【請求項17】 光レーダ装置の設置を車両のドアミラ
ー内部とし、運転者が黙視する反射面は、可視光線帯域
を含む波長の光を反射すると共に、前記光レーダ装置の
発生する光である近赤外の波長の光は透過する誘電体多
層膜による反射面とすることを特徴とする請求項1から
請求項16のいずれか1項に記載の光レーダ装置。
17. The installation of an optical radar device inside a door mirror of a vehicle, and a reflection surface which a driver looks at silently reflects light having a wavelength including a visible light band and is near light which is generated by the optical radar device. The optical radar device according to any one of claims 1 to 16, wherein a light having an infrared wavelength is a reflection surface formed by a dielectric multilayer film that transmits the light.
【請求項18】前記車両のドアミラーにおいて、前記運
転者が黙視する反射面以外のドアミラーのハウジングは
樹脂により成型され、所望の色彩となる染料を添加され
た樹脂素材を用い、同時に前記発生する光である近赤外
の波長の光は透過することを特徴とする請求項17に記
載の光レーダ装置。
18. The door mirror of the vehicle, wherein the housing of the door mirror other than the reflection surface which the driver does not see is molded of resin and uses a resin material to which a dye having a desired color is added, and the light generated at the same time. 18. The optical radar apparatus according to claim 17, wherein light having a near-infrared wavelength is transmitted.
【請求項19】前記ドアミラー内部に設置された前記光
レーダ装置により設置された車両のとくに横方向の障害
物であるたとえば隣車線の車両やガードレールまでの距
離を計ることを特徴とする請求項17又は請求項18に
記載の光レーダ装置。
19. The system according to claim 17, wherein a distance between a vehicle installed by the optical radar device installed inside the door mirror and an obstacle in a lateral direction, for example, a vehicle on an adjacent lane or a guardrail is measured. Or the optical radar device according to claim 18.
【請求項20】前記光レーダ装置の設置は車両のフロン
トエンドパネルのフロントグリルの空間とし、自車両の
前方の比較的広範囲の障害物である前方や隣車線の車両
を検出することを特徴とす請求項1から請求項16のい
ずれか1項に記載の光レーダ装置。
20. The optical radar device according to claim 1, wherein a space of a front grille of a front end panel of the vehicle is provided, and a vehicle in a front or adjacent lane which is a relatively wide obstacle in front of the own vehicle is detected. The optical radar device according to any one of claims 1 to 16.
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