JPWO2018131083A1 - レーザレーダ装置 - Google Patents
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Abstract
本発明のレーザレーダ装置は、レーザ光を発生する光源と、レーザ光を変調して送信光とする変調器と、変調器が変調した送信光をターゲットに照射し、ターゲットからの反射光を受信光として受信し、送信光及び受信光を走査するスキャナと、スキャナが出力した受信光を受信する受光器と、スキャナと受光器との間に設けられ、送信光と受信光との間に生じる遅延時間に応じて、スキャナによる送信光の送信角度と受信光の受信角度とのずれにより生じる光軸ずれを補正する補正器と、遅延時間に応じて光軸ずれの量を算出し、光軸ずれの量から補正器を制御する制御信号を生成する制御器とを備える。
Description
図1は、この発明の実施の形態1に係るレーザレーダ装置の一構成例を示す構成図である。
本レーザレーダ装置は、レーザ光源1、光分配器2、変調器3、光アンプ4、送信光学部5、送受分離部6、スキャナ7、制御器8a、AO(Acoustic Optic)偏向器9a、受信光学部10、光カプラ11、受光器12、距離算出部13、及び距離画像生成部14を備える。
メモリ82aは、光軸ずれ算出部821a、及び印加電圧算出部822aを備えるメモリである。ここで、光軸ずれ算出部821a、及び印加電圧算出部822aは、CPU81で実行されるプログラムである。
レーザ光源1は、ターゲットに照射するためのレーザ光を光分配器2に出力する。
光分配器2は、レーザ光源1が出力したレーザ光を、ローカル光及び送信光の2つに分割し、ローカル光を光カプラ11に出力し、送信光を変調器3に出力する。
ステップST1において、光軸ずれ算出部821は、スキャナ7から角速度ωを受信し、光軸ずれθ[rad]を算出する。遅延時間(測距開始時間からの経過時間)をt[s]とし、スキャナの回転数をNR[rpm]、光軸ずれθ[rad]を補正するために必要なAO偏向器への印加電圧をV[V]、比例定数をAとすると、それぞれの関係は以下の式で表される。
図3において、電圧V0[V]は、光軸ずれθ=0[rad]の場合のAO偏向器9aの印加電圧である。最小電圧Vmin[V]は、最大距離を測定した場合のAO偏向器9aの印加電圧である。t0[s]は、測距開始時間(変調器3のトリガ信号)である。最大遅延時間t1[s]は、最大測距距離をLmax[m]、光速をc[m/s]とすると、次式で表せる。
上記実施の形態1では、光軸ずれを補正するためにAO偏向器を使用した場合のレーザレーダ装置について説明したが、実施の形態2では、AO偏向器の代わりに、ミラー及びピエゾアクチュエータを使用し、ピエゾアクチュエータに電圧を印加することで、物理的な変位を与え、光軸ずれを補正するレーザレーダ装置について説明する。
制御器8aの代わりに制御器8bを用いている点、AO偏向器9aの代わりにミラー15及びピエゾアクチュエータ9bを用いている点、送受分離部6とミラー15との間に受信光学部10が位置する点、光カプラ11とミラー15との間に光ファイバ17を加えている点が図1と異なる。
メモリ82bは、光軸ずれ算出部821b、印加電圧算出部822b、位置変化算出部823b、及びミラー移動量算出部824bを備えるメモリである。ここで、光軸ずれ算出部821b、印加電圧算出部822b、位置変化算出部823b、及びミラー移動量算出部824bは、CPU81で実行されるプログラムである。
ステップST1において、光軸ずれ算出部821bは、スキャナ7から角速度ωを受信し、実施の形態1と同様の方法で、光軸ずれθ[rad]を算出する。つまり、角速度ωと遅延時間tとからθを算出する。
例えば、ミラー面への入射角をπ/4[rad]とした場合、光軸ずれを補正するミラーの移動量Δd[m]は、次式で表せる。
図7に示すように、印加電圧算出部822bは、時間t0[s]で印加電圧をV0[V]とし、最大測距時間t1[s]で印加電圧をVmax[V]に設定する。t0は、変調器3が出力したトリガ信号を制御器8bが受信した時間であり、実質、測距開始時間である。印加電圧Vmax[V]は、最大測距距離Lmax[m]を測定した場合に生じる光軸ずれを補正するために必要なピエゾアクチュエータの印加電圧である。ここで、最大測距距離Lmax[m]は、予めメモリ82bに保存されている。このように、時間に応じて制御電圧を変化させるので、実施の形態1の場合と同様に、全ての測定距離に対して光軸ずれを補正することができる。なお、図7の印加電圧波形は、例として三角波の場合を示したが、正弦波でも良い。正弦波の変曲点以外を使用すれば、近似的に三角波とみなせるためである。
Claims (5)
- レーザ光を発生する光源と、
前記レーザ光を変調して送信光とする変調器と、
前記変調器が変調した前記送信光をターゲットに照射し、前記ターゲットからの反射光を受信光として受信し、前記送信光及び前記受信光を走査するスキャナと、
前記スキャナが出力した前記受信光を受信する受光器と、
前記スキャナと前記受光器との間に設けられ、前記送信光と前記受信光との間に生じる遅延時間に応じて、前記スキャナによる前記送信光の送信角度と前記受信光の受信角度とのずれにより生じる光軸ずれを補正する補正器と、
前記遅延時間に応じて前記光軸ずれの量を算出し、前記光軸ずれの量から前記補正器を制御する制御信号を生成する制御器と、
を備えることを特徴とするレーザレーダ装置。 - 前記制御器は、前記変調器からパルス変調のタイミングを示す信号を受信し、前記スキャナから前記送信光及び前記受信光を走査するときの角速度を受信し、前記タイミング及び前記角速度から、前記光軸ずれ量を算出することを特徴とする請求項1に記載のレーザレーダ装置。
- 前記補正器は、電気信号により前記受信光を偏向する偏向器であることを特徴とする請求項2に記載のレーザレーダ装置。
- 前記補正器は、ミラー及びピエゾアクチュエータを備えることを特徴と請求項2に記載のレーザレーダ装置。
- 前記制御器は、前記送信角度と前記受信角度とのずれから前記受信光の位置ずれを算出し、前記位置ずれから前記ミラーの移動量を算出することを特徴とする請求項4に記載のレーザレーダ装置。
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