JP2789741B2 - レーザレーダ走査装置 - Google Patents

レーザレーダ走査装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を用いて物標までの距離や方位を
検出するレーザレーダ走査装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、例えば特公昭61−6349号公報に示されるよう
に、レーザ光によって車両前方を走査して車両の前方に
存在する物標の大きさ、車両に対する方位及び車両から
の距離を検出する装置が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら上記従来例においては、レーザ光の送受
信光学系が独立して構成されており、レーザダイオード
から発生したレーザ光及びこのレーザ光による反射光
は、光遮蔽容器(ハウジング)に設けられたそれぞれ異
なる防塵用透明フィルタを介して送出或いは導入され
る。
ここで、送信用のフィルタに関しては、安全性の面か
らビーム光の光軸を絞ることができないため、その径を
あまり小さくすることはできない。また、受信用のフィ
ルタに関しても、微弱な反射光をできるだけ集光できる
ようにするためにも、その径を小さくすることは望まし
くない。それゆえ、装置の前面面積がある程度必要にな
り、小型化の障害となっている。
さらに、上記従来例においては、2個の超音波偏向器
を用いることによって、レーザダイオードから発生した
レーザ光を2次元に走査している。ここで、あまり走査
領域を広げてしまうと反射光の検出が不可能となるた
め、実際に走査可能な領域には制限がある。
また、第2図に示すように、装置の小型化を目的とし
て、空間に照射するレーザ光の光軸とこのレーザ光の反
射光の光軸とを共通化したレーザレーダ装置も提案され
ている。すなわち、レーザダイオード1′から出力され
たレーザ光は、レンズ20を介して偏向ビームスプリッタ
21に入射される。そして、この偏向ビームスプリッタ21
を通過したビーム光は、λ/4波長板22及びレンズ23を介
して対物レンズ24に送出される。レーザ光はこの対物レ
ンズ24によって平行光線に変換された後、空間に向けて
照射される。
このレーザレーダ装置においては、第2図に点線で示
すように偏向ビームスプリッタ21や各レンズ23,24等に
よってレーザダイオード1′から出力されたレーザ光が
反射され、その反射光がディテクタ2′にて検出される
場合がある。このため、物標によって反射された反射光
(信号光)以外のノイズ光もディテクタ2′によって検
出されることになる。ここで信号光である物標からの反
射光が微弱である場合には、上記ノイズ光によって誤検
出を招く恐れがある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、小
型化及び走査領域の拡大を達成し、且つ物標からの反射
光以外のノイズ光を低減することが可能なレーザレーダ
走査装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明によるレーザレー
ダ走査装置は、 レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光発生手段からレーザ光が発生したとき
に、物標によって反射される前記レーザ光の反射光を検
出する検出手段と、 前記レーザ光の光軸に対して所定の角度を持って斜め
に配置されて、前記レーザ光を透過させ、且つ前記反射
光を反射する板状の光アイソレータと、 前記レーザ光の光軸方向に中心軸を有し、この中心軸
に対して回動可能に配設されるとともに、前記レーザ光
発生手段が配置された位置を焦点位置とする凹面鏡によ
って前記レーザ光を空間に向けて反射させ且つ前記反射
光を前記光アイソレータに向けて反射する回動反射手段
と、 前記回動反射手段を回転駆動する駆動手段とを備え
る。
〔作用〕
上記のように構成されたレーザレーダ走査装置によれ
ば、レーザ光の光軸とこのレーザ光の反射光の光軸とが
同一軸となるように構成されているので、装置の前面面
積を低減することができる。
また、回動反射手段を回転駆動することによって、レ
ーザ光の照射方向が変化し、360℃の水平走査を行うこ
とも可能である。
さらに、光アイソレータはレーザ光の光軸に対して所
定の角度を持って斜めに配置されているため、レーザ光
発生手段によって発生されたレーザ光が、この光アイソ
レータによって反射されてノイズ光となることはない。
また、回動反射手段においても、ノイズ光となる反射な
生じない。つまり、本発明においてはレーザ光の光軸に
対して垂直な面を有する光学要素を廃したために、ノイ
ズ光を低減することが可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明の第1実施例の構成を示す断面図で
ある。
第1図において、1はレーザ光発生手段としてのレー
ザダイオードであり、図示しない駆動回路からパルス電
流を供給されて、パルスレーザ光を拡散出力する。3は
光アイソレータであり、光の偏向特性を利用してレーザ
光の分光を行う。4は回動反射手段としての凹面鏡であ
り、拡散したレーザ光を平行光線に変換する。この凹面
鏡4はステップモータ5によって回転駆動され、これに
よりレーザ光の照射方向が変化して、レーザ光は水平面
内を走査する。6は防塵用ガラス板であり、ハウジング
7とともにレーザレーダ装置を保護収納している。2は
検出手段としてのフォトダイオードであり、検出したレ
ーザ光を電気信号に変換する。
なお、8,9,10はスリットであり、不要なレーザ光を除
去するために設けられている。
以上のように構成されたレーザレーダ装置の作用を以
下に説明する。
レーザダイオード1にパルス電流が供給されると、レ
ーザダイオード1からはこのパルス電流のパルス幅に応
じた時間間隔のパルスレーザ光が出力される。このパル
スレーザ光は、平行光線ではなく広がり角をもった拡散
光である。この拡散光においては、中心線から±10゜以
内の角度範囲にレーザ光出力の多くが存在する。このた
め、この角度範囲内のレーザ光のみを凹面鏡4によって
平行光線に変換する。それ以外のレーザ光については、
不要なレーザ光としてスリット8にて除去する。スリッ
ト8を通過したレーザ光の中で、光アイソレータ3を透
過したレーザ光が凹面鏡4によって平行光線に変換さ
れ、空間に向けて照射される。
ここで、本実施例においては、板状の光アイソレータ
3をレーザ光の光軸に対して斜めに配置しており、第2
図に示す偏向ビームスプリッタ21よりも分光効率が劣る
が、光軸に対して垂直な面がないためノイズ光が発生し
ないという利点がある。なお、ノイズ光とは、レーザダ
イオード1から出力されたレーザ光が、物標ではなく各
レンズの表面や他の光学部品の表面で反射されて、フォ
トダイオード2に検出されるレーザ光のことであり、こ
のノイズ光は検出すべき物標からの反射光に重なって物
標の検出を妨げる。
凹面鏡4によって反射されたレーザ光は物標によって
反射され、この反射光の一部が再び凹面鏡4に入射され
る。凹面鏡4は、この反射光を集光しつつ光アイソレー
タ3へ向けて反射する。光アイソレータ3では、この反
射光がフォトダイオード2へ向けて反射され、フォトダ
イオード2は入力されたレーザ光に応じた電気信号を出
力する。このとき、レーザ光を出力してからその反射光
を検出するまでの時間を測定することによって、物標ま
での距離を求めることができる。
なお、第1図に示す防塵用ガラス板6がレーザ光の光
軸に対して垂直であると、この防塵用ガラス板6によっ
てレーザ光が反射され、ノイズ光としてフォトダイオー
ド2に入力されてしまう。このため、本実施例において
は、防塵用ガラス板6をレーザ光の光軸に対して所定の
角度傾けて配置している。これにより、防塵用ガラス板
6によって反射されるレーザ光は、防塵用ガラス板6の
傾きの倍の角度で光軸が逸れるため、スリット等の併用
によりその大部分を除去することができる。
また、第1図に示すレーザレーダ装置では、凹面鏡4
をステップモータ5によって回転駆動させており、この
ステップモータは1ステップ毎に凹面鏡4を0.45゜づつ
回転させるものを使用している。従って、本実施例のレ
ーザレーダ装置によれば、水平方向全周の走査が可能で
あるとともに、その方向分解能は0.45゜となる。なお、
ステップモータに代えてサーボモータ等を用いることも
可能であるし、その他のモータを用いて凹面鏡4を定常
回転させ、凹面鏡4が測距したい方向を向くタイミング
に同期してパルスレーザ光を出力するようにしても良
い。
次に、本発明の第2実施例について、第3図を用いて
説明する。
前述の第1実施例において、レーザダイオード1が、
凹面鏡4の焦点位置に正確に配置されていないと、物標
に照射するレーザ光の出力レベルが低下してしまう場合
がある。このため、第1図に示される凹面鏡4の回転軸
の位置決めやステップモータ5と凹面鏡4との組付けに
高い精度が要求される。
そこで、本実施例においては、第3図に示すように凹
面鏡4′を固定させ、凹面鏡4′はビーム光を平行光線
に変換させるためにのみ用いる。そして、凹面鏡4′と
は別に他の回転ミラー30を設けて、この回転ミラー30を
回転駆動することにより、レーザ光の走査を行う。これ
により、凹面鏡4′の位置決めやステップモータ5と回
転ミラー30との組付け等が容易になり、また、レーザ光
の出力レベルの低下等も防止することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、レーザ光の光軸
とこのレーザ光の反射光の光軸とが同一軸となるように
構成したので、レーザレーダ装置を小型化させることが
できる。さらに、回転反射手段を回転駆動することによ
って、レーザ光の照射方向を変化させることができ、水
平方向全周の走査を行うことも可能である。また、本発
明においては、レーザ光の光軸に対して垂直な面を有す
る光学要素を廃したために、ノイズ光を低減することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の構成を示す断面図、第2
図はレーザ光の光軸とその反射光の光軸とを共通化した
従来のレーザレーダ装置の概略の構成をしめす構成図、
第3図は本発明の第2実施例の概略の構成を示す構成図
である。 1……レーザダイオード,2……フォトダイオード,3……
光アイソレータ,4……凹面鏡,5……ステップモータ,6…
…防塵用ガラス板,7……ハウジング,8,9,10……スリッ
フロントページの続き (72)発明者 稲葉 隆史 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−109411(JP,A) 特開 平1−113687(JP,A) 特開 昭59−34179(JP,A) 特開 昭51−6056(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95 G02B 26/10 101

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光発生手段からレーザ光が発生したときに、
    物標によって反射される前記レーザ光の反射光を検出す
    る検出手段と、 前記レーザ光の光軸に対して所定の角度を持って斜めに
    配置されて、前記レーザ光を透過させ、且つ前記反射光
    を反射する板状の光アイソレータと、 前記レーザ光の光軸方向に中心軸を有し、この中心軸に
    対して回動可能に配設されるとともに、前記レーザ光発
    生手段が配置された位置を焦点位置とする凹面鏡によっ
    て前記レーザ光を空間に向けて反射させ且つ前記反射光
    を前記光アイソレータに向けて反射する回動反射手段
    と、 前記回動反射手段を回転駆動する駆動手段とを備えるこ
    とを特徴とするレーザレーダ走査装置。
  2. 【請求項2】少なくとも前記回動反射手段を収納するハ
    ウジングを設け、このハウジングに前記レーザ光及び前
    記反射光が通過する開口部を形成するとともに、この開
    口部に前記レーザ光及び前記反射光の光軸に対して所定
    の角度を持って斜めに配置された板状の光透過部材を配
    設したことを特徴とする請求項第1項記載のレーザレー
    ダ走査装置。
  3. 【請求項3】レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光発生手段からレーザ光が発生したときに、
    物標によって反射される前記レーザ光の反射光を検出す
    る検出手段と、 前記レーザ光の光軸に対して所定の角度を持って斜めに
    配置されて、前記レーザ光を透過させ、且つ前記反射光
    を反射する板状の光アイソレータと、 前記レーザ光の光軸方向に中心軸を有し、この中心軸に
    対して回動可能に配設されるとともに、前記レーザ光を
    空間に向けて反射させ且つ前記反射光を前記光アイソレ
    ータに向けて反射する回動反射手段と、 前記回動反射手段を回動駆動する駆動手段と 前記レーザ光発生手段が配置された位置を焦点位置とし
    て、前記光アイソレータと前記回動反射手段との間に配
    置された凹面鏡とを備えることを特徴とするレーザレー
    ダ走査装置。
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