WO2019146598A1 - ライダー装置 - Google Patents
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- G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
Definitions
- the present disclosure relates to a rider apparatus provided with a light deflection device.
- Patent Document 1 includes a light emitting substrate provided with a light source for generating light incident on a deflection mirror, and a light receiving substrate provided with a light receiving element for receiving reflected light from an object via the deflection mirror. Both are disclosed as being arranged in the same direction as viewed from the deflection mirror.
- the light emitting substrate and the light receiving substrate are disposed close to each other so that the mounting surfaces of the light emitting substrate and the light receiving substrate overlap with each other in order to miniaturize the device. They are susceptible to each other due to noise. Also, the device size increases in the overlapping direction of the two substrates.
- One aspect of the present disclosure is to provide a technology that achieves both miniaturization and reduction of electrical noise in a rider apparatus.
- a rider device includes a light emitting unit, a scanning unit, and a light receiving unit.
- the rider apparatus 1 includes a housing 100 and an optical window 200, as shown in FIG.
- the housing 100 is a box made of a resin formed in a rectangular shape with one surface opened, and the light detection module 2 described later is accommodated.
- the optical window 200 is a resin lid fixed to the housing 100 so as to cover the opening of the housing 100 and transmitting laser light emitted from the light detection module 2 installed inside the housing 100. is there.
- the direction along the longitudinal direction of the opening having the substantially rectangular shape of the housing 100 is the X-axis direction
- the direction along the short side of the opening is the Y-axis direction
- the direction orthogonal to the XY plane is Z Axial direction.
- the left and right in the X-axis direction and the upper and lower in the Y-axis direction are defined as viewed from the opening of the housing 100.
- the front and rear sides of the casing 100 are defined as front and rear in the Z-axis direction.
- the scan unit 20 includes a mirror module 21, a partition plate 22, and a motor 23.
- the mirror module 21 includes a pair of deflection mirrors 211 and 212 and a mirror frame 213.
- Each of the pair of deflection mirrors 211 and 212 is a flat member having a reflection surface for reflecting light.
- the mirror frame 213 includes a disk portion 213a and a fixed portion 213b.
- the disk portion 213 a is a circular and plate-like portion, and the center of the circle is fixed to the rotation shaft of the motor 23.
- the fixed portion 213b is a plate-like portion to which the deflection mirrors 211 and 212 are fixed on both surfaces, and is erected on the circular surface of the disk portion 213a.
- Each of the pair of deflection mirrors 211 and 212 and the fixed portion 213b has a shape in which two rectangles having different widths in the longitudinal direction are integrated. Specifically, it has a shape in which two rectangles are aligned and integrated along the central axis with the central axis along the lateral direction.
- the narrow rectangular portion in the longitudinal direction is a narrow portion
- the wide rectangular portion in the longitudinal direction is a wide portion. It is called a department.
- the pair of deflecting mirrors 211 and 212 integrated through the mirror frame 213 has the wide portion downward and the disc portion 213a so that the position of the central axis coincides with the center of the circle of the disc portion 213a. It is set up.
- the pair of deflection mirrors 211 and 212 perform rotational movement about the rotation axis of the motor 23 according to the drive of the motor 23. That is, the central axis of the mirror frame 213 is the rotation axis of the mirror module 21.
- the reflecting surfaces of the pair of deflection mirrors 211 and 212 are always parallel to the rotation axis of the motor 23 regardless of the rotational position of the motor 23.
- the partition plate 22 is a circular and plate-like member having the same diameter as the longitudinal width of the wide portion of the mirror module 21.
- the partition plate 22 is divided into two semicircular portions, and in a state in which the narrow portion of the mirror module 21 is sandwiched from both sides, and the step portion between the wide portion and the narrow portion of the mirror module 21 It is fixed in the state of contact.
- a point on which the light beam from the pair of light sources 11, 12 is incident is referred to as a reflection point.
- a plane orthogonal to the rotation axis of the mirror module 21 and including the reflection point is referred to as a reference plane.
- a semiconductor laser is used as each of the light sources 11 and 12.
- the light source 11 is disposed at a position separated to the left along the X axis from the reflection point, with the light emitting surface directed to the light projection / deflecting unit 20a.
- the light source 12 is disposed at a position away from the turning point near the center of the path from the reflection point to the light source 11 along the Z axis to the rear side with the light emitting surface directed to the front side of the Z axis.
- the vertical position which is the position of the pair of light sources 11 and 12 in the Y-axis direction, is set to a position lower than the reference plane and the light source 12 is arranged higher than the reference plane. That is, the pair of light sources 11 and 12 are arranged to be different in vertical position.
- the light projection lens 13 is a lens disposed to face the light emitting surface of the light source 11.
- the light projecting lens 14 is a lens disposed to face the light emitting surface of the light source 12.
- the light sources 11 and 12 are disposed in the vicinity of the focal points of the light projecting lenses 13 and 14.
- the light emission folding mirror 15 is disposed at the above-mentioned return point, and is arranged to reflect the light output from the light source 12 and transmitted through the light projection lens 14 and guide the light to the reflection point. In FIG. 5, the light projection folding mirror 15 is not shown. In addition, as shown in FIG. 6, the light projection folding mirror 15 is disposed above the light path so as not to block the light path which is output from the light source 11 and transmitted through the light projection lens 13 and directed to the reflection point. Be done. In addition, the path of light from the light source 11 to the reflection point and the path of light from the light source 12 to the reflection point via the light emitting fold back mirror 15 are set to have the same length.
- the light receiving unit 30 includes a light receiving element 31 as shown in FIG. 2 to FIG.
- the light receiving unit 30 may include a light receiving lens 32 and a light receiving folding mirror 33.
- the light receiving element 31 is disposed below the light receiving folding mirror 33. In FIG. 3 and FIG. 5, a part of the frame 40 is omitted in order to make it easy to see the arrangement of each part.
- the light receiving element 31 has an APD array 311 in which a plurality of APDs are arranged in one row, as shown in FIG. APD is an avalanche photodiode.
- the light receiving element 31 is disposed such that the light receiving surface faces upward along the Y axis, and the arrangement direction of the APDs in the APD array 311 coincides with the X axis direction.
- the light reception folding mirror 33 is disposed on the left side along the X axis with respect to the light reception deflection unit 20 b, and light incident from the light reception deflection unit 20 b via the light reception lens 32 is a light reception element 31.
- the light path is arranged to be bent approximately 90 ° downward in the Y-axis direction.
- the light receiving lens 32 is a lens disposed between the light receiving deflection unit 20 b and the light receiving folding mirror 33.
- the light receiving lens 32 narrows the beam width of the light beam incident on the light receiving element 31 along the Z-axis direction to about the element width of the APD.
- the frame 40 is assembled in the housing 100 in a state where the arrangement of these components is determined by assembling the components included in the light emitting unit 10, the scanning unit 20, and the light receiving unit 30 into one body. It is a member of
- the frame 40 has a frame lower part 41, a frame side part 42, a frame back part 43, and a partition part 44.
- the light receiving substrate 51 to which the light receiving element 31 is assembled and the motor substrate 52 to which the scanning unit 20 is assembled are attached. For this reason, holes are provided in the lower portion 41 of the frame at a portion serving as a light path from the light receiving folding mirror 33 to the light receiving element 31 and a portion where the motor 23 of the scanning unit 20 is disposed. Further, in the light receiving substrate 51 and the motor substrate 52 attached to the lower portion 41 of the frame, the mounting surface on which the light receiving element 31 is assembled and the mounting surface on which the motor 23 is assembled are substantially coplanar.
- a cylindrical holder 421 is provided on the surface of the frame side surface portion 42 with the surface facing the scanning portion 20 as a surface.
- the projection lens 13 is assembled to the front surface side end of the holder 421 (that is, the right side end in the X-axis direction) so as to close the opening.
- the light emitting substrate 53 on which the light source 11 is assembled is attached to the back surface of the frame side surface portion 42.
- the light source 11 is located at the rear surface side end (that is, the left end in the X axis direction) of the holder 421.
- a holder 431 is provided in a protruding manner on the frame rear surface 43 in the same manner as the frame side surface 42, and the light projection lens 14 is assembled to the front surface side end of the holder 431 (that is, the front end in the Z axis direction).
- the light emitting substrate 54 to which the light source 12 is assembled is attached to the back surface of the frame back surface portion 43.
- the light source 12 is located at the back surface side end of the holder 431 (that is, the rear side end in the Z-axis direction).
- the partitioning portion 44 is provided at a position that partitions the space in which the components belonging to the light emitting unit 10 are disposed and the space in which the components belonging to the light receiving unit 30 are disposed.
- the light emitting and turning mirror 15, the light receiving and turning mirror 33, and the light receiving lens 32 are assembled to the partition portion 44.
- the light receiving substrate 51 and the pair of light emitting substrates 53 and 54 are attached to the frame 40 by screwing. That is, by adjusting at least one of the attachment position and the angle of the light receiving substrate 51 with a screw, at least one of the attachment position and the angle of the light receiving element 31 can be finely adjusted three-dimensionally. . Similarly, by adjusting at least one of the attachment position and angle of the pair of light emitting substrates 53 and 54 with a screw, at least one of the attachment position and angle of the pair of light sources 11 and 12 can be finely three-dimensionally It is configured to be adjustable.
- the holder 421 is provided integrally with the frame side surface portion 42, but may be provided integrally with the light emitting substrate 53.
- the holder 431 is provided integrally with the frame back surface portion 43, the holder 431 may be provided integrally with the light emitting substrate 54.
- the light output from the light source 11 is incident on the reflection point of the light projection / deflection unit 20 a via the light projection lens 13.
- the light output from the light source 12 is transmitted through the light projection lens 14, and the traveling direction is bent by approximately 90 ° by the light projection return mirror 15, and is incident on the reflection point of the light projection / deflecting unit 20a.
- different surfaces of the light projection and deflection unit 20a are used.
- the light incident on the reflection point P is emitted in the direction according to the rotational position of the mirror module 21.
- a range to which light is irradiated via the mirror module 21 is a scanning range.
- the reflected light (hereinafter, incoming light) from the test object located in a predetermined direction according to the rotational position of the mirror module 21 is reflected by the light receiving / deflecting unit 20 b, and the light receiving lens 32 and the light receiving folded back.
- the light is received by the light receiving element 31 via the mirror 33.
- the predetermined direction according to the rotational position of the mirror module 21 is the light emission direction of the light from the light emitting / deflecting unit 20a.
- the test objects are various targets to be detected by the rider apparatus 1.
- main scanning scanning in the horizontal direction along the X-axis direction
- sub-scanning scanning in the vertical direction along the Y-axis direction
- the light emitting unit 10 and the light receiving unit 30 are disposed in the same direction (that is, the left side in the X-axis direction in FIGS. 2 to 5) when viewed from the scanning unit 20. Then, by bending the light path by the light emitting and reflecting mirror 15 and the light receiving and turning mirror 33, the emission direction of the light emitted by the light sources 11, 12 and the incident direction of the incoming light incident on the light receiving element 31 are substantially the same. It is made to be orthogonal. Thereby, in the lidar device 1, the light emitting substrates 53 and 54 and the light receiving substrate 51 can be arranged such that their mounting surfaces are orthogonal to each other.
- the mounting surface here is a surface on which the light sources 11 and 12 are mounted on the light emitting substrates 53 and 54, and a surface on which the light receiving element 31 is mounted on the light receiving substrate 51.
- the light receiving substrate 51 is mounted on the motor substrate 52 by bending the path of the incoming light reflected by the scanning unit 20 a downward in the Y-axis direction by the light receiving folding mirror 33. It arranges in the position which becomes the approximately same plane as. As a result, the space corresponding to the thickness (that is, the width in the Y-axis direction) of the motor 23 in the lower portion inside the housing 100, which has conventionally become a dead space, can be effectively used, and the device size can be reduced. In addition, since the shape of the frame lower portion 41 in which the light receiving substrate 51 and the motor substrate 52 are assembled is simplified, the load of manufacturing the frame 40 and assembling the light receiving substrate 51 and the motor substrate 52 to the frame 40 can be reduced.
- the light projecting unit 10 of the light detection module 2 includes the two light emitting substrates 53 and 54, but any one of them may be omitted. In these cases, two light sources 11 and 12 may be assembled on one light emitting substrate.
- the light emitting substrate 54 is omitted as in the light emitting unit 10 a of the light detection module 2 a shown in FIG. 8
- the device size in the depth direction that is, the Z axis direction
- the folding mirror 15 can also be omitted.
- the light emitting substrate 53 is omitted as in the light emitting unit 10 b of the light detection module 2 b shown in FIG. 9, the device size in the width direction (that is, the X axis direction) can be miniaturized.
- the plurality of functions of one component in the above embodiment may be realized by a plurality of components, or one function of one component may be realized by a plurality of components . Also, a plurality of functions possessed by a plurality of components may be realized by one component, or one function realized by a plurality of components may be realized by one component. In addition, part of the configuration of the above embodiment may be omitted. In addition, at least a part of the configuration of the above-described embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other above-described embodiment.
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Abstract
スキャン部(20)は、投光部(10)から入射される光を反射する1つ以上の反射面を有し、反射面を予め設定された回転軸に対して回転させることにより、投光部から入射される光の出射方向を、回転軸の軸方向に直交する主走査方向に沿って変化させる。また、スキャン部は、走査範囲内から到来する到来光を反射して、投光部からの光が入射してくる方向に向けて出射する。受光部(30)は、スキャン部にて反射された到来光を受光する。受光部では、受光折返ミラー(33)が、スキャン部から出射される到来光の経路を、光源(11,12)が発する光の出射方向とは異なる方向に屈曲させる。受光素子(31)は、受光折返ミラーを介して到来光を受光する。
Description
本国際出願は、2018年1月24日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第2018-009656号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2018-009656号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
本開示は、光偏向デバイスを備えたライダー装置に関する。
ライダー装置では、光を偏向して走査を実現する光偏向デバイスの一つとして、回転駆動される偏向ミラーが用いられている。なお、ライダーは、LIDARとも表記され、Light Detection and Rangingの略語である。
下記特許文献1には、偏向ミラーに入射する光を発生させる光源が設けられた発光基板と、対象物からの反射光を、偏向ミラーを介して受光する受光素子が設けられた受光基板とを、いずれも偏向ミラーから見て同一方向に配置した構造が開示されている。
しかしながら、開示者の詳細な検討の結果、特許文献1に記載の従来技術には、以下の課題があることが見出された。
即ち、従来装置では、装置の小型化のために、発光基板と受光基板とは、その一部の実装面が互いに重なり合うように近接して配置されるため、それぞれの基板上で発生する電気的ノイズの影響を互いに受け易い。また、装置サイズが、両基板の重なり合う方向へ増大する。
本開示の1つの局面は、ライダー装置において小型化と電気的ノイズの低減とを両立させる技術を提供することにある。
本開示の一態様によるライダー装置は、投光部と、スキャン部と、受光部とを備える。
投光部は、光を出力する1つ以上の光源を有する。なお、ここでいう光源は、レンズやミラー等の光学部材を含んでいてもよい。スキャン部は、投光部から入射される光を反射する1つ以上の反射面を有し、反射面を予め設定された回転軸に対して回転させることにより、投光部から入射される光の出射方向を、回転軸の軸方向に直交する主走査方向に沿って変化させる。また、スキャン部は、走査範囲内から到来する到来光を反射して、投光部からの光が入射してくる方向に向けて出射する。受光部は、スキャン部にて反射された到来光を受光する。受光部は、受光折返ミラーと、受光素子とを備える。受光折返ミラーは、スキャン部から出射される到来光の経路を、光源が発する光の出射方向とは異なる方向に屈曲させる。受光素子は、受光折返ミラーを介して到来光を受光する。
このような構成によれば、光源が発する光の出射方向と、受光素子に入射する光の入射方向とを異ならせることができる。その結果、光源が設けられる発光基板と、受光素子が設けられる受光基板とが、互いの実装面が平行に重なり合った状態となる位置に配置されることがなく、両基板間で電気的ノイズが影響し合うことを抑制できる。また、両基板が重なりあった状態で配置されることによる重なり方向への装置サイズの増大を回避できる。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
[1.構成]
図1に示す本実施形態のライダー装置1は、車両に搭載して使用され、車両の周囲に存在する様々な物体の検出等に用いられる。ライダーは、LIDARとも表記される。LIDARは、Light Detection and Rangingの略語である。
図1に示す本実施形態のライダー装置1は、車両に搭載して使用され、車両の周囲に存在する様々な物体の検出等に用いられる。ライダーは、LIDARとも表記される。LIDARは、Light Detection and Rangingの略語である。
ライダー装置1は、図1に示すように、筐体100と光学窓200とを備える。
筐体100は、1面が開口された直方体状に形成された樹脂製の箱体であり、後述する光検出モジュール2が収納される。
光学窓200は、筐体100の開口部を覆うように筐体100に固定され、筐体100の内部に設置される光検出モジュール2から照射されるレーザ光を透過する樹脂性の蓋体である。
以下、筐体100の略長方形を有した開口部の長手方向に沿った方向をX軸方向、開口部の短手方向に沿った方向をY軸方向、X-Y平面に直交する方向をZ軸方向とする。なお、X軸方向における左右と、Y軸方向における上下とは、筐体100の開口部側から見て定義する。また、Z軸方向における前後は、筐体100の開口部側を前、奥行き側を後と定義する。
光検出モジュール2は、図2~図5に示すように、投光部10と、スキャン部20と、受光部30とを備える。光検出モジュール2は、フレーム40を介して筐体100に組みつけられる。
[1-1-1.スキャン部]
スキャン部20は、ミラーモジュール21と、仕切板22と、モータ23とを備える。
スキャン部20は、ミラーモジュール21と、仕切板22と、モータ23とを備える。
ミラーモジュール21は、一対の偏向ミラー211,212と、ミラーフレーム213とを備える。
一対の偏向ミラー211,212は、いずれも、光を反射する反射面を有する平板状の部材である。ミラーフレーム213は、円板部213aと、被固定部213bとを備える。円板部213aは、円形かつ板状の部位であり、その円の中心がモータ23の回転軸に固定される。被固定部213bは、両面に偏向ミラー211,212が固定される板状の部位であり、円板部213aの円形面上に立設される。
なお、一対の偏向ミラー211,212及び被固定部213bは、いずれも、長手方向の幅が異なる二つの長方形を一体化した形状を有する。具体的には、二つの長方形を、短手方向に沿った中心軸を合わせて、その中心軸に沿って並べて一体化した形状を有する。以下、ミラーモジュール21において、一対の偏向ミラー211,212と被固定部213bとが一体化された部位のうち、長手方向の狭い長方形の部位を幅狭部、長手方向の広い長方形の部位を幅広部という。
ミラーフレーム213を介して一体化された一対の偏向ミラー211,212は、幅広部を下にして、中心軸の位置が円板部213aの円の中心と一致するようにして円板部213aに立設される。これにより、一対の偏向ミラー211,212は、モータ23の駆動に従って、モータ23の回転軸を中心とする回転運動をする。つまり、ミラーフレーム213の中心軸が、ミラーモジュール21の回転軸となる。また、一対の偏向ミラー211,212の反射面は、モータ23の回転位置によらず、常に、モータ23の回転軸に対して平行となる。
仕切板22は、ミラーモジュール21の幅広部の長手方向の幅と同じ直径を有する円形かつ板状の部材である。仕切板22は、半円状の2つの部位に分割されており、ミラーモジュール21の幅狭部を両側から挟み込んだ状態、かつ、ミラーモジュール21の幅広部と幅狭部との段差部分に当接した状態で固定される。
以下、一対の偏向ミラー211,212のうち、仕切板22より上側の部位、即ち幅狭部側の部位を投光偏向部20a、仕切板22より下側の部位、即ち幅広部側の部位を受光偏向部20bという。
[1-1-2.発光部]
投光部10は、一対の光源11,12を備える。投光部10は、一対の投光レンズ13,14と、投光折返ミラー15とを備えてもよい。
投光部10は、一対の光源11,12を備える。投光部10は、一対の投光レンズ13,14と、投光折返ミラー15とを備えてもよい。
以下、投光偏向部20aにおいて、一対の光源11,12からの光ビームが入射される点を反射点という。また、ミラーモジュール21の回転軸に直交し反射点を含む面を基準面という。
光源11,12には、いずれも半導体レーザが用いられる。
光源11は、反射点からX軸に沿って左側に離れた位置に、発光面を投光偏向部20aに向けた状態で配置される。光源12は、反射点から光源11に至る経路の中心付近の折返点からZ軸に沿って後側に離れた位置に、発光面をZ軸の前側に向けた状態で配置される。但し、一対の光源11,12のY軸方向の位置である縦位置は、光源11は基準面より低い位置に設定され、光源12は基準面より高い位置に配置される。つまり、一対の光源11,12は、縦位置が異なるように配置される。
投光レンズ13は、光源11の発光面に対向して配置されたレンズである。同様に、投光レンズ14は、光源12の発光面に対向して配置されたレンズである。なお、光源11,12は、投光レンズ13,14の焦点付近に配置される。
投光折返ミラー15は、上述の折返点に配置され、光源12から出力され投光レンズ14を透過した光を反射して反射点に導くように配置されている。なお、図5において、投光折返ミラー15は図示が省略されている。また、投光折返ミラー15は、図6に示すように、光源11から出力され投光レンズ13を透過して反射点に向かう光の経路を遮ることがないように、この経路より上側に配置される。また、光源11から反射点に至る光の経路と、光源12から投光折返ミラー15を介して反射点に至る光の経路とは同じ長さとなるように設定される。
[1-1-3.受光部]
受光部30は、図2~図5に示すように、受光素子31を備える。受光部30は、受光レンズ32と、受光折返ミラー33とを備えてもよい。
受光部30は、図2~図5に示すように、受光素子31を備える。受光部30は、受光レンズ32と、受光折返ミラー33とを備えてもよい。
受光素子31は、受光折返ミラー33の下部に配置される。なお図3及び図5では、各部の配置を見やすくするため、フレーム40の一部が省略されている。受光素子31は、図7に示すように、複数のAPDを1列に配置したAPDアレイ311を有する。APDは、アバランシェフォトダイオードである。受光素子31は、受光面をY軸に沿った上側に向け、且つ、APDアレイ311におけるAPDの配列方向がX軸方向と一致するように配置される。
図2~図5に戻り、受光折返ミラー33は、受光偏向部20bに対してX軸に沿って左側に配置され、受光偏向部20bから、受光レンズ32を介して入射する光が受光素子31に到達するように、光の経路をY軸方向の下側に略90°屈曲させるように配置される。
受光レンズ32は、受光偏向部20bと受光折返ミラー33との間に配置されるレンズである。受光レンズ32は、受光素子31に入射する光ビームのZ軸方向に沿ったビーム幅が、APDの素子幅程度となるように絞る。
[1-1-4.フレーム]
フレーム40は、投光部10と、スキャン部20と、受光部30とが有する各部品を1体に組みつけることで、これら部品の配置が確定された状態で、筐体100内に組み付けるための部材である。
フレーム40は、投光部10と、スキャン部20と、受光部30とが有する各部品を1体に組みつけることで、これら部品の配置が確定された状態で、筐体100内に組み付けるための部材である。
フレーム40は、図2~図5に示すように、フレーム下部41と、フレーム側面部42と、フレーム背面部43と、仕切部44とを有する。
フレーム下部41には、その下側から、受光素子31が組み付けられた受光基板51と、スキャン部20が組み付けられたモータ基板52とが取り付けられる。このため、フレーム下部41には、受光折返ミラー33から受光素子31に至る光の経路となる部位と、スキャン部20のモータ23が配置される部位とに、孔が設けられている。また、フレーム下部41に取り付けられた受光基板51とモータ基板52とにおいて、受光素子31が組み付けられた実装面と、モータ23が組み付けられた実装面とは、略同一平面となる。
フレーム側面部42には、スキャン部20に対向する側の面を表面として、その表面に、円筒状のホルダ421が突設される。ホルダ421の表面側端(即ち、X軸方向の右側端)には、その開口部を塞ぐように投光レンズ13が組み付けられる。また、フレーム側面部42の裏面には、光源11が組みつけられた発光基板53が取り付けられる。フレーム側面部42に発光基板53が取り付けられると、光源11はホルダ421の裏面側端(即ち、X軸方向の左側端)に位置する。
フレーム背面部43には、フレーム側面部42と同様に、ホルダ431が突設され、ホルダ431の表面側端(即ち、Z軸方向の前側端)には、投光レンズ14が組み付けられる。また、フレーム背面部43の裏面には、光源12が組み付けられた発光基板54が取り付けられる。フレーム背面部43に発光基板54が取り付けられると、光源12はホルダ431の裏面側端(即ち、Z軸方向の後側端)に位置する。
仕切部44は、投光部10に属する各部品が配置される空間と、受光部30に属する各部品が配置される空間とを仕切る位置に設けられる。仕切部44には、投光折返ミラー15と、受光折返ミラー33と、受光レンズ32とが組み付けられる。
なお、受光基板51及び一対の発光基板53,54は、それぞれネジ止めによりフレーム40に取り付けられる。つまり、ネジにより、受光基板51の取付位置及び角度のうち少なくとも一方を調整することにより、受光素子31の取付位置及び角度のうち少なくとも一方を、3次元的に微調整できるように構成されている。同様に、ネジにより、一対の発光基板53,54の取付位置及び角度のうち少なくとも一方を調整することにより、一対の光源11,12の取付位置及び角度のうち少なくとも一方を、3次元的に微調整できるように構成されている。
ここでは、ホルダ421がフレーム側面部42と一体に設けられるが、発光基板53と一体に設けられてもよい。また、ホルダ431がフレーム背面部43と一体に設けられるが、発光基板54と一体に設けられてもよい。
[1-2.動作]
図6に示すように、光源11から出力された光は、投光レンズ13を介して投光偏向部20aの反射点に入射される。また、光源12から出力された光は、投光レンズ14を透過後、投光折返ミラー15で進行方向が略90°曲げられて投光偏向部20aの反射点に入射される。但し、光源11と光源12とでは、投光偏向部20aの異なる面が使用される。反射点Pに入射された光は、ミラーモジュール21の回転位置に応じた方向に向けて出射される。ミラーモジュール21を介して光が照射される範囲が走査範囲である。
図6に示すように、光源11から出力された光は、投光レンズ13を介して投光偏向部20aの反射点に入射される。また、光源12から出力された光は、投光レンズ14を透過後、投光折返ミラー15で進行方向が略90°曲げられて投光偏向部20aの反射点に入射される。但し、光源11と光源12とでは、投光偏向部20aの異なる面が使用される。反射点Pに入射された光は、ミラーモジュール21の回転位置に応じた方向に向けて出射される。ミラーモジュール21を介して光が照射される範囲が走査範囲である。
図7に示すように、ミラーモジュール21の回転位置に応じた所定方向に位置する被検物からの反射光(以下、到来光)は、受光偏向部20bで反射し、受光レンズ32と受光折返ミラー33とを介して受光素子31で受光される。ミラーモジュール21の回転位置に応じた所定方向とは、投光偏向部20aからの光の出射方向である。被検物は、ライダー装置1の検出対象となる様々な物標である。
つまり、ライダー装置1では、X軸方向に沿った水平方向の走査(以下、主走査)は、ミラーモジュール21の回転によりメカ的に実現される。また、Y軸方向に沿った垂直方向の走査(以下、副走査)は、垂直方向に並ぶ4つのビームを出力する光源11,12と、これを受光するAPDアレイ311とにより電子的に実現される。
[1-3.効果]
以上詳述したライダー装置1によれば、以下の効果を奏する。
以上詳述したライダー装置1によれば、以下の効果を奏する。
(1a)ライダー装置1では、投光部10と受光部30とがスキャン部20から見て同一方向(即ち、図2~5でにおけるX軸方向左側)に配置されている。そして、投光折返ミラー15と受光折返ミラー33とによって光の経路を屈曲させることにより、光源11,12が発する光の出射方向と、受光素子31に入射する到来光の入射方向とが互いに略直交するようにされている。これにより、ライダー装置1では、発光基板53,54、及び受光基板51を、それぞれの実装面が互いに直交した状態に配置することができる。ここでの実装面とは、発光基板53,54では光源11,12が実装された面であり、受光基板51では受光素子31が実装された面である。その結果、ライダー装置1によれば、互いの実装面が平行に重なり合うように配置される従来装置と比較して、各基板間で電気的ノイズが影響し合うことを抑制できる。
(1b)ライダー装置1では、受光折返ミラー33により、スキャン部20aで反射された到来光の経路をY軸方向下側に屈曲させることで、受光基板51を、互いの実装面がモータ基板52と略同一平面となる位置に配置している。これにより、従来、デッドスペースとなっていた筐体100内下部におけるモータ23の厚さ(即ち、Y軸方向の幅)分の空間を、有効利用することができ、装置サイズを小型化できる。また、受光基板51とモータ基板52とが組み付けられるフレーム下部41の形状も簡素化されるため、フレーム40の製造、並びにフレーム40に対する受光基板51及びモータ基板52の組み付け作業の負荷を軽減できる。
[2.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(2a)上記実施形態では、光検出モジュール2の投光部10は、2つの発光基板53,54を備えているが、これらのうち、いずれか一方が省略されていてもよい。これらの場合、一つの発光基板上に2つの光源11,12を組み付けてもよい。そして、図8に示す光検出モジュール2aの投光部10aのように、発光基板54を省略した場合、奥行き方向(即ち、Z軸方向)の装置サイズを小型化することができると共に、投光折返ミラー15も省略することができる。また、図9に示す光検出モジュール2bの投光部10bのように、発光基板53を省略した場合、幅方向(即ち、X軸方向)の装置サイズを小型化することができる。
(2b)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。
(2c)上述したライダー装置1の他、当該ライダー装置1を構成要素とするシステムなど、種々の形態で本開示を実現することもできる。
Claims (6)
- 光を出力する1つ以上の光源(11,12)を有する投光部(10)と、
前記投光部から入射される光を反射する1つ以上の反射面を有し、前記反射面を予め設定された回転軸に対して回転させることにより、前記投光部から入射される光の出射方向を、前記回転軸の軸方向に直交する主走査方向に沿って変化させると共に、走査範囲内から到来する到来光を反射して、前記投光部からの光が入射してくる方向に向けて出射するように構成されたスキャン部(20)と、
前記スキャン部にて反射された前記到来光を受光するように構成された受光部(30)と、
を備え、
前記受光部は、
前記スキャン部から出射される前記到来光の経路を、前記光源が発する光の出射方向とは異なる方向に屈曲させるように構成された受光折返ミラー(33)と、
前記受光折返ミラーを介して前記到来光を受光するように構成された受光素子(31)と、
を備えるライダー装置。 - 請求項1に記載のライダー装置であって、
前記スキャン部は、同一の偏向ミラーを用いて、前記投光部からの入射光及び外部からの前記到来光をいずれも反射するように構成された、
ライダー装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のライダー装置であって、
前記スキャン部は、
前記反射面を有するミラーモジュール(21)と、
前記回転軸に取り付けられたモータ(23)と、
を備え、前記回転軸の軸方向に沿って、前記モータから遠い側が前記投光部から入射される光の出射方向を変化させる投光偏向部(20a)とされ、前記モータに近い側が前記到来光を前記受光折返ミラーに向けて出射する受光偏向部(20b)とされるように構成された
ライダー装置。 - 請求項3に記載のライダー装置であって、
前記受光折返ミラーは、前記回転軸の軸方向において前記モータが配置される側に前記到来光の経路を屈曲させるように構成された、
ライダー装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のライダー装置であって、
前記光源が実装される発光基板(53,54)と、前記受光素子が実装される受光基板(51)とは、それぞれの実装面が互いに直交するように配置された、
ライダー装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のライダー装置であって、
前記受光素子が実装される受光基板(51)と、前記回転軸に取り付けられるモータが実装されるモータ基板(52)とは、それぞれの実装面が同一平面となるように配置された、
ライダー装置。
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