JP3456130B2 - 距離測定装置 - Google Patents
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- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
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- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ光を発光
及び走査し対象物による反射光を受光し、対象物までの
距離を検出する距離測定装置に関するものである。
及び走査し対象物による反射光を受光し、対象物までの
距離を検出する距離測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりレーザ光を発光させ、所定角度
走査し対象物までの距離を測定する装置は種々の提案が
されている。例えば、従来装置として実開平３ー９５９
７９号公報に記載された装置があり、図１０にミラーの
揺動機構の概念図を示す。図１０において、４はレーザ
光を反射するミラーで、回転軸５に付設されている。４
０はＮ、Ｓ極を有する永久磁石で、コア４１に巻かれた
可動コイル４２の周囲に配設されている。４３ａ，ｂは
導電性渦巻きばねで、互いに反対方向の回転力を付勢
し、一端はコア４１の両端付近にそれぞれ固着され、他
端は駆動回路４４に接続されている。駆動回路４４によ
り矢印４５の方向に電流を流すとミラー４が右方向に回
転し、逆方向に電流を流すとミラーは左方向に回転す
る。このミラーの回転によりレーザ光を走査できる構造
になっている。
走査し対象物までの距離を測定する装置は種々の提案が
されている。例えば、従来装置として実開平３ー９５９
７９号公報に記載された装置があり、図１０にミラーの
揺動機構の概念図を示す。図１０において、４はレーザ
光を反射するミラーで、回転軸５に付設されている。４
０はＮ、Ｓ極を有する永久磁石で、コア４１に巻かれた
可動コイル４２の周囲に配設されている。４３ａ，ｂは
導電性渦巻きばねで、互いに反対方向の回転力を付勢
し、一端はコア４１の両端付近にそれぞれ固着され、他
端は駆動回路４４に接続されている。駆動回路４４によ
り矢印４５の方向に電流を流すとミラー４が右方向に回
転し、逆方向に電流を流すとミラーは左方向に回転す
る。このミラーの回転によりレーザ光を走査できる構造
になっている。
【０００３】この従来装置ではミラーを揺動させる場
合、永久磁石を固定しコイル部に通電し、コイル部を回
転する方式となっている。そのため可動部が大きく、ま
たコイル部に接続されているリード線が可動し、断線が
発生する可能性があった。
合、永久磁石を固定しコイル部に通電し、コイル部を回
転する方式となっている。そのため可動部が大きく、ま
たコイル部に接続されているリード線が可動し、断線が
発生する可能性があった。
【０００４】さらに特開平７ー９２２５６号公報記載の
走査式レーダ装置が、本出願人から提示されている。こ
れは送光及び受光方向をともに走査するものであり、図
１１に受光部周辺の構成を示している。走査ミラー４で
反射された反射光４６は、集光レンズ１１を通過し受光
素子１２で受光する。ミラー４は回転軸５を中心に揺動
する。走査機構としては、ミラー４の裏に設置された略
半円筒形ロータ５１とこのロータ５１と一定の空隙を有
して配設されたステータ５２からなっている。ロータ５
１は上下の磁極板に挟まれた永久磁石の３層構造で、磁
極板の先端には凹凸部５１ａが上下で半ピッチずらして
形成されている。磁極板は永久磁石のため、一方がＮ極
で他方はＳ極に着磁されている。ステータ５２はこの凹
凸部５１ａに対向して凹凸部を有する電磁コイル５２
ａ、５２ｂ、５２ｃが配設されている。
走査式レーダ装置が、本出願人から提示されている。こ
れは送光及び受光方向をともに走査するものであり、図
１１に受光部周辺の構成を示している。走査ミラー４で
反射された反射光４６は、集光レンズ１１を通過し受光
素子１２で受光する。ミラー４は回転軸５を中心に揺動
する。走査機構としては、ミラー４の裏に設置された略
半円筒形ロータ５１とこのロータ５１と一定の空隙を有
して配設されたステータ５２からなっている。ロータ５
１は上下の磁極板に挟まれた永久磁石の３層構造で、磁
極板の先端には凹凸部５１ａが上下で半ピッチずらして
形成されている。磁極板は永久磁石のため、一方がＮ極
で他方はＳ極に着磁されている。ステータ５２はこの凹
凸部５１ａに対向して凹凸部を有する電磁コイル５２
ａ、５２ｂ、５２ｃが配設されている。
【０００５】次にミラー４の揺動手順を説明する。コイ
ル部５２ａ〜５２ｃは無通電状態では初期位置にある。
まずコイル５２ａに通電しＳ極に着磁すると、磁極板の
Ｎ、Ｓ極が初期位置より移動し、磁極板凸部がＮ極、一
方の凹部がＳ極でコイル５２ａの凸部Ｓ極と釣り合った
位置となる。次にコイル５２ａ及び５２ｂに通電する
と、磁極板凸部Ｎ極は引き合い、Ｓ極はコイルの凸部Ｓ
極とは反発し、所定値θだけ移動した位置で釣り合う。
次にコイル５２ａは無通電、５２ｂ、５２ｃを通電する
と同様にさらにθ移動する。逆にコイルをＮ極に通電す
ることにより、逆回転が可能となる。こうしてコイルに
順に通電することにより、所定値θの回転ができるもの
である。この従来装置では所定値θ毎のミラー揺動しか
できず、また電磁コイルも複数必要であった。
ル部５２ａ〜５２ｃは無通電状態では初期位置にある。
まずコイル５２ａに通電しＳ極に着磁すると、磁極板の
Ｎ、Ｓ極が初期位置より移動し、磁極板凸部がＮ極、一
方の凹部がＳ極でコイル５２ａの凸部Ｓ極と釣り合った
位置となる。次にコイル５２ａ及び５２ｂに通電する
と、磁極板凸部Ｎ極は引き合い、Ｓ極はコイルの凸部Ｓ
極とは反発し、所定値θだけ移動した位置で釣り合う。
次にコイル５２ａは無通電、５２ｂ、５２ｃを通電する
と同様にさらにθ移動する。逆にコイルをＮ極に通電す
ることにより、逆回転が可能となる。こうしてコイルに
順に通電することにより、所定値θの回転ができるもの
である。この従来装置では所定値θ毎のミラー揺動しか
できず、また電磁コイルも複数必要であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来装置では、ミラー
及び揺動機構が複雑、部品点数が多い、揺動の制御方法
が複雑、連続揺動ができないという問題点があった。こ
の発明は、前記のような問題点を解決するためになされ
たもので、ミラー及び揺動機構部を簡単な機構で構成
し、部品点数削減、ミラー揺動の制御方法を簡略化、連
続揺動制御可能とし、ひいては小型化する装置を提供す
るものである。
及び揺動機構が複雑、部品点数が多い、揺動の制御方法
が複雑、連続揺動ができないという問題点があった。こ
の発明は、前記のような問題点を解決するためになされ
たもので、ミラー及び揺動機構部を簡単な機構で構成
し、部品点数削減、ミラー揺動の制御方法を簡略化、連
続揺動制御可能とし、ひいては小型化する装置を提供す
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る距離測定
装置では、レーザ光を発光する発光部、所定の範囲ミラ
ーを揺動させ前記レーザ光を走査する走査部、対象物か
らの反射光を受光する受光部、及び発光時刻と受光時刻
との伝搬遅延時間に基づいて対象物までの距離を算出す
る距離演算手段を有するものにおいて、前記走査部はレ
ーザ光を走査するミラー、このミラーを揺動する中心と
なる揺動軸、この揺動軸付近に付設されミラーと一体で
揺動し、揺動方向に着磁された永久磁石、この永久磁石
と所定位置に対向配置された電磁コイル、この電磁コイ
ルに交番電流を流すことにより、前記ミラーを揺動させ
るアクチュエータ駆動手段、前記ミラーの位置を検出す
る位置検出手段、及びこの検出位置から前記ミラーの揺
動量を算出し、この揺動量が所望の揺動量になるように
前記電磁コイル電流を算出するアクチュエータ制御手段
を備え、前記電磁コイルはコアとこのコアの外周に巻着
されたコイルから構成され、前記コイルに印加する電流
に比例したミラー揺動量を得るため、前記コアの前記永
久磁石と対向する部位は、揺動する前記永久磁石の円弧
と同軸で絶えず一定の間隙を保持する円弧状をなし、前
記コイルに電流を流していないとき、前記永久磁石の初
期位置を規定するように前記永久磁石の両極に対向して
前記コアの対向部位の一部に溝を有するように形成され
るようにしたものである。
装置では、レーザ光を発光する発光部、所定の範囲ミラ
ーを揺動させ前記レーザ光を走査する走査部、対象物か
らの反射光を受光する受光部、及び発光時刻と受光時刻
との伝搬遅延時間に基づいて対象物までの距離を算出す
る距離演算手段を有するものにおいて、前記走査部はレ
ーザ光を走査するミラー、このミラーを揺動する中心と
なる揺動軸、この揺動軸付近に付設されミラーと一体で
揺動し、揺動方向に着磁された永久磁石、この永久磁石
と所定位置に対向配置された電磁コイル、この電磁コイ
ルに交番電流を流すことにより、前記ミラーを揺動させ
るアクチュエータ駆動手段、前記ミラーの位置を検出す
る位置検出手段、及びこの検出位置から前記ミラーの揺
動量を算出し、この揺動量が所望の揺動量になるように
前記電磁コイル電流を算出するアクチュエータ制御手段
を備え、前記電磁コイルはコアとこのコアの外周に巻着
されたコイルから構成され、前記コイルに印加する電流
に比例したミラー揺動量を得るため、前記コアの前記永
久磁石と対向する部位は、揺動する前記永久磁石の円弧
と同軸で絶えず一定の間隙を保持する円弧状をなし、前
記コイルに電流を流していないとき、前記永久磁石の初
期位置を規定するように前記永久磁石の両極に対向して
前記コアの対向部位の一部に溝を有するように形成され
るようにしたものである。
【０００８】
【０００９】
【００１０】また、この発明に係る距離測定装置では、
ミラーの揺動可能範囲を規制するように形設部を揺動す
る部材の一部に付設、又は非揺動部の部材の一部に付設
するようにしたものである。
ミラーの揺動可能範囲を規制するように形設部を揺動す
る部材の一部に付設、又は非揺動部の部材の一部に付設
するようにしたものである。
【００１１】また、この発明に係る距離測定装置では、
揺動軸を保持する軸受け部材において、ミラー揺動中発
生する振動を減衰させるため、所定の粘度を有する潤滑
剤を挿入するようにしたものである。
揺動軸を保持する軸受け部材において、ミラー揺動中発
生する振動を減衰させるため、所定の粘度を有する潤滑
剤を挿入するようにしたものである。
【００１２】また、この発明に係る距離測定装置では、
アクチュエータ駆動手段において、レーザ光を発光する
以前に、軸受け部材内の潤滑剤を潤滑させるように、コ
イルに電流を流しミラーを揺動させるようにしたもので
ある。
アクチュエータ駆動手段において、レーザ光を発光する
以前に、軸受け部材内の潤滑剤を潤滑させるように、コ
イルに電流を流しミラーを揺動させるようにしたもので
ある。
【００１３】さらにまた、この発明に係る距離測定装置
では、コアにコイルを巻着するためのボビンと、揺動軸
用軸受け部材を保持する保持部とを一体成形品で構成す
るようにしたものである。
では、コアにコイルを巻着するためのボビンと、揺動軸
用軸受け部材を保持する保持部とを一体成形品で構成す
るようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の
実施の形態１による距離測定装置全体を示す構成図であ
る。図１において、１はレーザ光を発光する発光素子
で、２はこの発光されたレーザ光を平行光に変えるコリ
メータレンズである。３は第１の固定ミラーで、所定角
度にレーザ光を反射する。４はこの反射されたレーザ光
を外部に向かい照射させる第２のミラーで、矢印１５の
ようにレーザー光は照射される。前方の空間の対象物
（図示せず）に反射したレーザ光は、受光レンズ１１を
通過集光され、受光素子１２に入射される。発光時刻と
受光時刻との伝搬遅延時間から対象物までの距離を演算
する距離演算手段は、基板９に配設されており図１には
示していない。５は揺動軸で、ここを中心に第２のミラ
ー４は揺動することによりレーザ光を走査させる。６は
揺動軸５の付近に配設され、揺動方向に着磁された永久
磁石であり、これも揺動軸５を中心に揺動可能である。
７は例えば鉄製のコアで、永久磁石６の揺動に対して一
定の間隙を有して配設されている。このコア７の周囲に
はコイル８が巻かれており、コア７とコイル８で電磁コ
イルを構成している。このコイル８に正逆両方向に電流
を流すことができるアクチュエータ駆動手段１６は、基
板９に配設されており図示していない。以上の部材・手
段はフロントカバー１３とリアカバー１４からなるハウ
ジングに収納されている。なお、発光素子１を第１のミ
ラー３付近に配置すると、第１のミラー３は不要とな
る。
実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の
実施の形態１による距離測定装置全体を示す構成図であ
る。図１において、１はレーザ光を発光する発光素子
で、２はこの発光されたレーザ光を平行光に変えるコリ
メータレンズである。３は第１の固定ミラーで、所定角
度にレーザ光を反射する。４はこの反射されたレーザ光
を外部に向かい照射させる第２のミラーで、矢印１５の
ようにレーザー光は照射される。前方の空間の対象物
（図示せず）に反射したレーザ光は、受光レンズ１１を
通過集光され、受光素子１２に入射される。発光時刻と
受光時刻との伝搬遅延時間から対象物までの距離を演算
する距離演算手段は、基板９に配設されており図１には
示していない。５は揺動軸で、ここを中心に第２のミラ
ー４は揺動することによりレーザ光を走査させる。６は
揺動軸５の付近に配設され、揺動方向に着磁された永久
磁石であり、これも揺動軸５を中心に揺動可能である。
７は例えば鉄製のコアで、永久磁石６の揺動に対して一
定の間隙を有して配設されている。このコア７の周囲に
はコイル８が巻かれており、コア７とコイル８で電磁コ
イルを構成している。このコイル８に正逆両方向に電流
を流すことができるアクチュエータ駆動手段１６は、基
板９に配設されており図示していない。以上の部材・手
段はフロントカバー１３とリアカバー１４からなるハウ
ジングに収納されている。なお、発光素子１を第１のミ
ラー３付近に配置すると、第１のミラー３は不要とな
る。
【００１５】次に図２を用いて、この発明の距離測定機
能ブロックについて説明する。この実施の形態は、レー
ザ光を発光させる発光部１８と、第２のミラー４を揺動
させる走査部１９と、対象物に反射したレーザ光を受光
する受光部２０と、対象物までの距離及びその方向を算
出する距離演算手段２１とから構成されている。
能ブロックについて説明する。この実施の形態は、レー
ザ光を発光させる発光部１８と、第２のミラー４を揺動
させる走査部１９と、対象物に反射したレーザ光を受光
する受光部２０と、対象物までの距離及びその方向を算
出する距離演算手段２１とから構成されている。
【００１６】発光部１８は発光素子１、この発光素子を
駆動する発光手段２２、コリメータレンズ２、及び第１
のミラー３からなり、発光手段２２は距離演算手段から
の指示により発光させるようになっている。走査部１９
は第２のミラー４、永久磁石６、コイル８を巻着したコ
ア７、位置検出素子１０、アクチュエータ駆動手段１
６、アクチュエータ制御手段１７、及び位置検出素子１
０からなり、この位置検出素子１０により検出した第２
のミラー位置は、距離演算手段２１にも伝達される。な
お走査方法の詳細については後述する。受光部２０は受
光レンズ１１、受光素子１２、及び受光した微小信号を
増幅する増幅手段２３からなり、受光信号は距離演算手
段２１に伝達される。
駆動する発光手段２２、コリメータレンズ２、及び第１
のミラー３からなり、発光手段２２は距離演算手段から
の指示により発光させるようになっている。走査部１９
は第２のミラー４、永久磁石６、コイル８を巻着したコ
ア７、位置検出素子１０、アクチュエータ駆動手段１
６、アクチュエータ制御手段１７、及び位置検出素子１
０からなり、この位置検出素子１０により検出した第２
のミラー位置は、距離演算手段２１にも伝達される。な
お走査方法の詳細については後述する。受光部２０は受
光レンズ１１、受光素子１２、及び受光した微小信号を
増幅する増幅手段２３からなり、受光信号は距離演算手
段２１に伝達される。
【００１７】距離演算手段２１は、発光時刻と対象物に
反射し受光した時刻との遅延時間から下式にて、対象物
までの距離を直接算出する方法がある。 Ｄ＝Ｃ＊（Ｔ２ーＴ１）／２ （１） ここでＣは光速で３＊１０8ｍ／ｓ、Ｔ２は受光時刻、
Ｔ１は発光時刻である。またレーザ光は送光し受光する
ため、対象物までの距離は１／２となる。また位置検出
素子からのデータにより走査角度が判明し、対象物は前
方のどの方向にいるか検知できる。さらにはこの方向デ
ータから対象物の概略の大きさも把握できる。
反射し受光した時刻との遅延時間から下式にて、対象物
までの距離を直接算出する方法がある。 Ｄ＝Ｃ＊（Ｔ２ーＴ１）／２ （１） ここでＣは光速で３＊１０8ｍ／ｓ、Ｔ２は受光時刻、
Ｔ１は発光時刻である。またレーザ光は送光し受光する
ため、対象物までの距離は１／２となる。また位置検出
素子からのデータにより走査角度が判明し、対象物は前
方のどの方向にいるか検知できる。さらにはこの方向デ
ータから対象物の概略の大きさも把握できる。
【００１８】次に第２のミラーの揺動方法について図３
の拡大図を用いて説明する。図３（ａ）はコイル８に通
電していない場合を示している。永久磁石６とコア７と
は一定の間隙を有して配設されている。永久磁石６は揺
動軸５を中心に半径Ｒ２の円弧上を移動し、コア７は揺
動軸５から半径Ｒ１だけ離れている。そのためコアの一
部は円弧状の形状をなしている。またコアの中央に凹部
７ａを形成している。これは永久磁石の両極に対向させ
る目的と、コイル無通電時、永久磁石６の吸引力により
平衡され、第２のミラー４のセンター位置保持を確実に
するためである。またこのくぼみ幅を変えるとコイル電
流と揺動角の比例関係を可変できる。永久磁石６の厚み
に対し、くぼみ幅の大きい方が狭い又は同程度よりコイ
ル電流効率が上がる。次にアクチュエータ駆動手段１６
によりコイル８に電流を流し、図３（ｂ）のようにコア
をＮ極に着磁した場合を考える。永久磁石６のＳ極とコ
アのＮ極の吸引、及び永久磁石のＮ極とコアのＮ極の反
発により、揺動軸５を中心に永久磁石６が移動すること
になる。この移動は第２のミラー４がθ回転したことに
ほかならない。
の拡大図を用いて説明する。図３（ａ）はコイル８に通
電していない場合を示している。永久磁石６とコア７と
は一定の間隙を有して配設されている。永久磁石６は揺
動軸５を中心に半径Ｒ２の円弧上を移動し、コア７は揺
動軸５から半径Ｒ１だけ離れている。そのためコアの一
部は円弧状の形状をなしている。またコアの中央に凹部
７ａを形成している。これは永久磁石の両極に対向させ
る目的と、コイル無通電時、永久磁石６の吸引力により
平衡され、第２のミラー４のセンター位置保持を確実に
するためである。またこのくぼみ幅を変えるとコイル電
流と揺動角の比例関係を可変できる。永久磁石６の厚み
に対し、くぼみ幅の大きい方が狭い又は同程度よりコイ
ル電流効率が上がる。次にアクチュエータ駆動手段１６
によりコイル８に電流を流し、図３（ｂ）のようにコア
をＮ極に着磁した場合を考える。永久磁石６のＳ極とコ
アのＮ極の吸引、及び永久磁石のＮ極とコアのＮ極の反
発により、揺動軸５を中心に永久磁石６が移動すること
になる。この移動は第２のミラー４がθ回転したことに
ほかならない。
【００１９】コイル８に流す電流Ｉの大きさによりコア
７の着磁力は増加する。永久磁石６とコア７とが一定の
間隙を有しているため、コイル電流Ｉと揺動角ｄｅｇは
図４に示すように比例関係を示すことができる。無通電
時θ＝０で第２のミラーはセンター位置にいる。コアに
Ｎ極着磁する方向を＋とすると、電流を＋方向に増加さ
せてゆくほど、揺動角は増加する。逆に電流をー方向に
流すことにより、図３（ｃ）のように第２のミラーは逆
方向に揺動する。つまり電流の向きと大きさを制御する
ことにより、連続的にミラー４を揺動させることができ
る。また揺動部は揺動軸５、ミラー４、永久磁石６、及
びそれらの保持部材で構成可能で、小型化が図れる。
７の着磁力は増加する。永久磁石６とコア７とが一定の
間隙を有しているため、コイル電流Ｉと揺動角ｄｅｇは
図４に示すように比例関係を示すことができる。無通電
時θ＝０で第２のミラーはセンター位置にいる。コアに
Ｎ極着磁する方向を＋とすると、電流を＋方向に増加さ
せてゆくほど、揺動角は増加する。逆に電流をー方向に
流すことにより、図３（ｃ）のように第２のミラーは逆
方向に揺動する。つまり電流の向きと大きさを制御する
ことにより、連続的にミラー４を揺動させることができ
る。また揺動部は揺動軸５、ミラー４、永久磁石６、及
びそれらの保持部材で構成可能で、小型化が図れる。
【００２０】位置検出素子１０は、例えば永久磁石６の
磁束密度を検出する磁気検出素子を利用している。アク
チュエータ制御手段１７は、この検出された磁束密度か
ら第２のミラー４の揺動角を算出し、次の所望の揺動角
に第２のミラー４を回転させるためのコイル８の電流を
算出する。位置検出素子１０は例えばホール素子を利用
すると、図５に示すように検出磁気つまり電圧Ｖと揺動
角ｄｅｇは比例関係となる。コイル無通電時は所定の電
圧Ｖ１を示し、＋θに向かうに従い電圧Ｖは増加し、逆
にーθに向かうほど検出素子１０から離れるため、検出
電圧Ｖは小さくなる。この検出電圧Ｖからアクチュエー
タ制御手段１７では、次のコイル制御電流を算出し、ア
クチュエータ駆動手段１６に伝達する。また距離演算手
段２１にこの電圧を送り、送現在測定している揺動角θ
を知ることができる。
磁束密度を検出する磁気検出素子を利用している。アク
チュエータ制御手段１７は、この検出された磁束密度か
ら第２のミラー４の揺動角を算出し、次の所望の揺動角
に第２のミラー４を回転させるためのコイル８の電流を
算出する。位置検出素子１０は例えばホール素子を利用
すると、図５に示すように検出磁気つまり電圧Ｖと揺動
角ｄｅｇは比例関係となる。コイル無通電時は所定の電
圧Ｖ１を示し、＋θに向かうに従い電圧Ｖは増加し、逆
にーθに向かうほど検出素子１０から離れるため、検出
電圧Ｖは小さくなる。この検出電圧Ｖからアクチュエー
タ制御手段１７では、次のコイル制御電流を算出し、ア
クチュエータ駆動手段１６に伝達する。また距離演算手
段２１にこの電圧を送り、送現在測定している揺動角θ
を知ることができる。
【００２１】以上説明した実施の形態では、揺動すべき
ミラー及びその周辺の部材が簡単な構成で実現でき、揺
動角はコイルに流す電流の向きと大きさで制御可能であ
る。また、揺動角は磁気検出素子により非接触・小型か
つ簡単に検出できる。なお、揺動角検出は１周期毎に複
数回検出して、コイル電流をそのたびに制御してもよい
が、所定角度揺動した時点で１回検出により、コイル電
流を制御する方法でもよい。
ミラー及びその周辺の部材が簡単な構成で実現でき、揺
動角はコイルに流す電流の向きと大きさで制御可能であ
る。また、揺動角は磁気検出素子により非接触・小型か
つ簡単に検出できる。なお、揺動角検出は１周期毎に複
数回検出して、コイル電流をそのたびに制御してもよい
が、所定角度揺動した時点で１回検出により、コイル電
流を制御する方法でもよい。
【００２２】実施の形態２．次に実施の形態２について
説明する。図３（ｃ）で永久磁石６の保持部材の一部の
凸部２４ａ、ｂはストッパの役目をしている。コイル電
流を異常に増加させたり、衝撃等により制御不能範囲に
永久磁石が移動することを、このストッパ２４は機械的
に規制している。図３では永久磁石の保持部材にストッ
パ用の突起を付加したが、非可動部材２８に付加しても
同一の効果が発揮できる。
説明する。図３（ｃ）で永久磁石６の保持部材の一部の
凸部２４ａ、ｂはストッパの役目をしている。コイル電
流を異常に増加させたり、衝撃等により制御不能範囲に
永久磁石が移動することを、このストッパ２４は機械的
に規制している。図３では永久磁石の保持部材にストッ
パ用の突起を付加したが、非可動部材２８に付加しても
同一の効果が発揮できる。
【００２３】実施の形態３．次に実施の形態３について
説明する。図６はこの発明のミラーの揺動角とレーザ光
発光つまり距離測定との関係を示すグラフである。第２
のミラー４の揺動中連続でレーザ光を発光してもよい
が、ミラー揺動の片道のみレーザ光を発光して、距離測
定をする場合を示している。ーθから＋θに揺動する間
のみレーザ光を発光し、距離を測定する。＋θからーθ
に戻る時間は発光させないため、すばやくミラーを戻す
ことが可能でリニアリティも不要である。
説明する。図６はこの発明のミラーの揺動角とレーザ光
発光つまり距離測定との関係を示すグラフである。第２
のミラー４の揺動中連続でレーザ光を発光してもよい
が、ミラー揺動の片道のみレーザ光を発光して、距離測
定をする場合を示している。ーθから＋θに揺動する間
のみレーザ光を発光し、距離を測定する。＋θからーθ
に戻る時間は発光させないため、すばやくミラーを戻す
ことが可能でリニアリティも不要である。
【００２４】図７は第２のミラー４の動きを示したグラ
フであり、揺動する場合理想的には直線的に揺動してい
くが、２５のように振動しながら揺動することがある。
そのための予防方法について図８を用いて説明する。図
８は図１の揺動軸５、コア７、コイル８等の周辺を揺動
軸５の中心でカットした断面図である。揺動軸５は２６
の軸受け部材例えばボールベアリングで支持されてい
る。この実施例では２６ａ、ｂの２個の軸受けを利用し
た場合を示している。２６のボールベアリングには、２
７の潤滑剤例えばシリコンオイルが挿入されている。こ
のオイル粘度を選択し粘度がある程度高いものを利用す
ることにより、揺動時の振動を減衰させることが可能と
なる。このように非常に簡単な方法で揺動振動を減衰さ
せることが可能である。
フであり、揺動する場合理想的には直線的に揺動してい
くが、２５のように振動しながら揺動することがある。
そのための予防方法について図８を用いて説明する。図
８は図１の揺動軸５、コア７、コイル８等の周辺を揺動
軸５の中心でカットした断面図である。揺動軸５は２６
の軸受け部材例えばボールベアリングで支持されてい
る。この実施例では２６ａ、ｂの２個の軸受けを利用し
た場合を示している。２６のボールベアリングには、２
７の潤滑剤例えばシリコンオイルが挿入されている。こ
のオイル粘度を選択し粘度がある程度高いものを利用す
ることにより、揺動時の振動を減衰させることが可能と
なる。このように非常に簡単な方法で揺動振動を減衰さ
せることが可能である。
【００２５】さらに、距離測定を開始する前にこの潤滑
剤２７を潤滑させると、揺動振動を前もって抑制でき
る。そのためレーザ光を発光させる以前に、コイル８に
電流を正逆に数回流すようにアクチュエータ駆動手段を
作動させる。この際電流の精度・リニアリティは不要
で、過電流であってもよい。またレーザ光は発光してい
ないので、すばやく電流を正逆に切換ることも可能であ
る。
剤２７を潤滑させると、揺動振動を前もって抑制でき
る。そのためレーザ光を発光させる以前に、コイル８に
電流を正逆に数回流すようにアクチュエータ駆動手段を
作動させる。この際電流の精度・リニアリティは不要
で、過電流であってもよい。またレーザ光は発光してい
ないので、すばやく電流を正逆に切換ることも可能であ
る。
【００２６】実施の形態４．次に実施の形態４について
説明する。図８において、コア７にコイル８を巻くため
に２８ａのボビンを利用している。一方前記軸受け２６
を保持している部材２８ｂは、コア７の中心に揺動軸５
を配置することにより、ボビン２８ａと一体化すること
が可能ある。一体成型品にすることにより、装置の小型
化が図れ、また寸法精度も向上する効果がある。
説明する。図８において、コア７にコイル８を巻くため
に２８ａのボビンを利用している。一方前記軸受け２６
を保持している部材２８ｂは、コア７の中心に揺動軸５
を配置することにより、ボビン２８ａと一体化すること
が可能ある。一体成型品にすることにより、装置の小型
化が図れ、また寸法精度も向上する効果がある。
【００２７】次に図９を用いて第１のミラー３の微調整
方法を説明する。図９は図８をＢ視したものである。第
１のミラー３の役目はレーザ光の光軸の向きを決定する
ものである。各部品の寸法精度から、図１のようにレー
ザ光１５がフロントカバーから直角に照射されない場
合、第１のミラー３を微調整する必要が生じる。第１の
ミラー３を固定する部材２９は、例えばねじ３０で固定
されている。そのため、第１のミラー３はねじ３０を中
心に回転できる。固定部材２９の一部にツールが挿入で
きるような切り欠き、又は穴３１を設けている。また一
体化ボビン２８には逃がし穴３２があいている。第１の
ミラー３を微調整する手順は、まずねじ３０を緩め、ツ
ール例えばプラスドライバーのような道具を切り欠き３
１と逃がし穴３２に挿入し、ミラーを回転したい方向に
ツールを回転させることにより、固定部材２９をねじ３
０を中心に回転させる。光軸が所望の方向になった時点
で、ねじ３０を締める。この手順で光軸の微調整が可能
となる。
方法を説明する。図９は図８をＢ視したものである。第
１のミラー３の役目はレーザ光の光軸の向きを決定する
ものである。各部品の寸法精度から、図１のようにレー
ザ光１５がフロントカバーから直角に照射されない場
合、第１のミラー３を微調整する必要が生じる。第１の
ミラー３を固定する部材２９は、例えばねじ３０で固定
されている。そのため、第１のミラー３はねじ３０を中
心に回転できる。固定部材２９の一部にツールが挿入で
きるような切り欠き、又は穴３１を設けている。また一
体化ボビン２８には逃がし穴３２があいている。第１の
ミラー３を微調整する手順は、まずねじ３０を緩め、ツ
ール例えばプラスドライバーのような道具を切り欠き３
１と逃がし穴３２に挿入し、ミラーを回転したい方向に
ツールを回転させることにより、固定部材２９をねじ３
０を中心に回転させる。光軸が所望の方向になった時点
で、ねじ３０を締める。この手順で光軸の微調整が可能
となる。
【００２８】
【発明の効果】この発明の距離測定装置は、以上説明し
たように構成されているので、以下に示すような効果を
奏する。
たように構成されているので、以下に示すような効果を
奏する。
【００２９】この発明に係る距離測定装置によれば、レ
ーザ光を走査する走査部は、レーザ光を走査するミラ
ー、このミラーを揺動する中心となる揺動軸、この揺動
軸付近に付設されミラーと一体で揺動し、揺動方向に着
磁された永久磁石、この永久磁石と所定位置に対向配置
された電磁コイル、この電磁コイルに交番電流を流すこ
とにより、前記ミラーを揺動させるアクチュエータ駆動
手段、前記ミラーの位置を検出する位置検出手段、及び
この検出位置からミラーの揺動量を算出し、この揺動量
が所望の揺動量になるように前記電磁コイル電流を算出
するアクチュエータ制御手段を備え、前記電磁コイルは
コアとこのコアの外周に巻着されたコイルから構成さ
れ、コイルに印加する電流に比例したミラー揺動量を得
るため、前記コアの前記永久磁石と対向する部位は、揺
動する前記永久磁石の円弧と同軸で絶えず一定の間隙を
保持する円弧状をなし、前記コイルに電流を流していな
いとき、前記永久磁石の初期位置を規定するように前記
永久磁石の両極に対向して前記コアの対向部位の一部に
溝を有するように形成されるようにしたので、揺動機構
を簡素化でき、装置の小型化を図ることができる効果が
ある。
ーザ光を走査する走査部は、レーザ光を走査するミラ
ー、このミラーを揺動する中心となる揺動軸、この揺動
軸付近に付設されミラーと一体で揺動し、揺動方向に着
磁された永久磁石、この永久磁石と所定位置に対向配置
された電磁コイル、この電磁コイルに交番電流を流すこ
とにより、前記ミラーを揺動させるアクチュエータ駆動
手段、前記ミラーの位置を検出する位置検出手段、及び
この検出位置からミラーの揺動量を算出し、この揺動量
が所望の揺動量になるように前記電磁コイル電流を算出
するアクチュエータ制御手段を備え、前記電磁コイルは
コアとこのコアの外周に巻着されたコイルから構成さ
れ、コイルに印加する電流に比例したミラー揺動量を得
るため、前記コアの前記永久磁石と対向する部位は、揺
動する前記永久磁石の円弧と同軸で絶えず一定の間隙を
保持する円弧状をなし、前記コイルに電流を流していな
いとき、前記永久磁石の初期位置を規定するように前記
永久磁石の両極に対向して前記コアの対向部位の一部に
溝を有するように形成されるようにしたので、揺動機構
を簡素化でき、装置の小型化を図ることができる効果が
ある。
【００３０】
【００３１】
【００３２】また、この発明に係る距離測定装置によれ
ば、ミラーの揺動可能範囲を規制するように形設部を揺
動する部材の一部に付設、又は非揺動部の部材の一部に
付設するようにしたので、揺動制御不能となるミラーの
異常移動を排除できる効果がある。
ば、ミラーの揺動可能範囲を規制するように形設部を揺
動する部材の一部に付設、又は非揺動部の部材の一部に
付設するようにしたので、揺動制御不能となるミラーの
異常移動を排除できる効果がある。
【００３３】また、この発明に係る距離測定装置によれ
ば、揺動ミラーの振動を減衰するように所定の粘度を有
する潤滑剤を挿入した軸受けを備えたので、簡単な構成
でミラーの振動を減衰でき、装置の小型化を図る効果が
ある。
ば、揺動ミラーの振動を減衰するように所定の粘度を有
する潤滑剤を挿入した軸受けを備えたので、簡単な構成
でミラーの振動を減衰でき、装置の小型化を図る効果が
ある。
【００３４】また、この発明に係る距離測定装置によれ
ば、前もって走査ミラーを揺動させるようにしたので、
軸受けの潤滑剤を潤滑させ、ミラー振動の減衰を早める
ことができる効果がある。
ば、前もって走査ミラーを揺動させるようにしたので、
軸受けの潤滑剤を潤滑させ、ミラー振動の減衰を早める
ことができる効果がある。
【００３５】また、この発明に係る距離測定装置によれ
ば、ボビンと揺動軸用軸受けの保持部材を一体成形した
ので、装置の小型化及び寸法精度の向上できる効果があ
る。
ば、ボビンと揺動軸用軸受けの保持部材を一体成形した
ので、装置の小型化及び寸法精度の向上できる効果があ
る。
【図１】 この発明の実施の形態１による距離測定装置
全体を示す構成図である。
全体を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による距離測定装置
の機能を示すブロック図である。
の機能を示すブロック図である。
【図３】 実施の形態１又は２における距離測定装置の
揺動部分を示す拡大図である。
揺動部分を示す拡大図である。
【図４】 実施の形態１によるコイル駆動電流と揺動角
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図５】 実施の形態１による磁気検出電圧と揺動角の
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図６】 実施の形態３による揺動角とレーザ光発光期
間の関係を示すグラフである。
間の関係を示すグラフである。
【図７】 実施の形態３によるミラー揺動時の振動を示
すグラフである。
すグラフである。
【図８】 実施の形態３又は４における揺動部分の断面
図である。
図である。
【図９】 実施の形態４による第１のミラー部分の構成
図である。
図である。
【図１０】 従来の距離測定装置による構成図である。
【図１１】 他の従来の距離測定装置による構成図であ
る。
る。
１ レーザ光発光素子、３ 第１のミラー、４ 第２の
ミラー、５ 揺動軸、６ 永久磁石、７ コア、８ コ
イル、１０ 位置検出手段、１２ 受光素子、１６ ア
クチュエータ駆動手段、１７ アクチュエータ制御手
段、１８ 発光部、１９ 走査部、２０ 受光部、２１
距離演算手段、２６ 軸受け、２７ 潤滑剤、２８ａ
ボビン、２８ｂ 保持部材。
ミラー、５ 揺動軸、６ 永久磁石、７ コア、８ コ
イル、１０ 位置検出手段、１２ 受光素子、１６ ア
クチュエータ駆動手段、１７ アクチュエータ制御手
段、１８ 発光部、１９ 走査部、２０ 受光部、２１
距離演算手段、２６ 軸受け、２７ 潤滑剤、２８ａ
ボビン、２８ｂ 保持部材。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平１−265221（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−337572（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−194084（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−5438（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−288248（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−39305（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−62867（ＪＰ，Ａ)
実開 昭62−133262（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 7/48 - 7/51
G01S 17/00 - 17/95
G01B 11/00 - 11/30
G01C 3/00 - 3/32
G02B 26/10
G11B 21/00 - 21/06
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ光を発光する発光部、所定の範囲
ミラーを揺動させ前記レーザ光を走査する走査部、対象
物からの反射光を受光する受光部、及び発光時刻と受光
時刻との伝搬遅延時間に基づいて対象物までの距離を算
出する距離演算手段を有するものにおいて、 前記走査部はレーザ光を走査するミラー、このミラーを
揺動する中心となる揺動軸、この揺動軸付近に付設され
ミラーと一体で揺動し、揺動方向に着磁された永久磁
石、この永久磁石と所定位置に対向配置された電磁コイ
ル、この電磁コイルに交番電流を流すことにより、前記
ミラーを揺動させるアクチュエータ駆動手段、前記ミラ
ーの位置を検出する位置検出手段、及びこの検出位置か
ら前記ミラーの揺動量を算出し、この揺動量が所望の揺
動量になるように前記電磁コイル電流を算出するアクチ
ュエータ制御手段を備え、前記電磁コイルはコアとこの
コアの外周に巻着されたコイルから構成され、前記コイ
ルに印加する電流に比例したミラー揺動量を得るため、
前記コアの前記永久磁石と対向する部位は、揺動する前
記永久磁石の円弧と同軸で絶えず一定の間隙を保持する
円弧状をなし、前記コイルに電流を流していないとき、
前記永久磁石の初期位置を規定するように前記永久磁石
の両極に対向して前記コアの対向部位の一部に溝を有す
るように形成されたことを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項２】 ミラーの揺動可能範囲を規制するように
形設部を揺動する部材の一部に付設、又は非揺動部の部
材の一部に付設することを特徴とする請求項１記載の距
離測定装置。 - 【請求項３】 揺動軸を保持する軸受け部材において、
ミラー揺動中発生する振動を減衰させるため、所定の粘
度を有する潤滑剤を挿入することを特徴とする請求項１
又は請求項２記載の距離測定装置。 - 【請求項４】 アクチュエータ駆動手段において、レー
ザ光を発光する以前に、軸受け部材内の潤滑剤を潤滑さ
せるように、コイルに電流を流しミラーを揺動させるよ
うにしたことを特徴とする請求項３記載の距離測定装
置。。 - 【請求項５】 コアにコイルを巻着するためのボビン
と、揺動軸用軸受け部材を保持する保持部とを一体成形
品で構成することを特徴とする請求項２又は請求項３記
載の距離測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32450097A JP3456130B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | 距離測定装置 |
| US09/066,678 US6064471A (en) | 1997-11-26 | 1998-04-28 | Distance measuring device |
| DE19818972A DE19818972B4 (de) | 1997-11-26 | 1998-04-28 | Entfernungsmeßgerät |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32450097A JP3456130B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | 距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11160433A JPH11160433A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3456130B2 true JP3456130B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=18166510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32450097A Expired - Lifetime JP3456130B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | 距離測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6064471A (ja) |
| JP (1) | JP3456130B2 (ja) |
| DE (1) | DE19818972B4 (ja) |
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| US7193758B2 (en) * | 2001-02-06 | 2007-03-20 | Microvision, Inc. | Scanner and method for sweeping a beam across a target |
| US7765567B2 (en) * | 2002-01-02 | 2010-07-27 | Sony Corporation | Content replacement by PID mapping |
| US7161664B2 (en) * | 2004-04-13 | 2007-01-09 | Electronic Scripting Products, Inc. | Apparatus and method for optical determination of intermediate distances |
| CN201035148Y (zh) * | 2007-01-19 | 2008-03-12 | 南京德朔实业有限公司 | 激光测距仪 |
| DE102008013906B4 (de) * | 2008-03-13 | 2010-03-18 | Spies, Hans, Dipl.-Ing. | Optischer Laufzeitsensor mit Azimut und Elevationsabtastung |
| JP2010261979A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Funai Electric Co Ltd | レーザプロジェクタ |
| DE102011107594A1 (de) * | 2011-07-16 | 2013-01-17 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Optische Messvorrichtung für ein Fahrzeug, Fahrerassistenzeinrichtung mit einer derartigen Messvorrichtung sowie Fahrzeug mit einer entsprechenden Messvorrichtung |
| KR102443135B1 (ko) * | 2017-07-11 | 2022-09-15 | 엘지이노텍 주식회사 | 라이다 |
| KR102438071B1 (ko) * | 2018-03-08 | 2022-08-30 | 주식회사 에스오에스랩 | 전후방 측정이 가능한 라이다 스캐닝 장치 |
| WO2020004514A1 (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | ミツミ電機株式会社 | 回転往復駆動アクチュエータ |
| KR102508988B1 (ko) * | 2018-09-04 | 2023-03-09 | 현대모비스 주식회사 | 라이다 센싱장치 |
| JP7140980B2 (ja) * | 2019-12-13 | 2022-09-22 | ミツミ電機株式会社 | 回転往復駆動アクチュエーター |
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| JPS5862867A (ja) * | 1981-10-09 | 1983-04-14 | Hitachi Ltd | 円板記憶装置 |
| JPS59203975A (ja) * | 1983-05-06 | 1984-11-19 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用光レ−ダ装置 |
| JPS62133262U (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-22 | ||
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| JP2674777B2 (ja) * | 1988-04-15 | 1997-11-12 | 松下電工株式会社 | 光ビーム走査用スキャナー |
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