JP4884139B2 - Scanner device - Google Patents
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Description
本発明は、光学素子を動かすことでレーザー光等をスキャンして、障害物の有無及び障害物までの距離を検出する車載用測距装置に用いるスキャナ装置に関する。 The present invention relates to a scanner device used in an on-vehicle distance measuring device that scans a laser beam or the like by moving an optical element to detect the presence or absence of an obstacle and the distance to the obstacle.
車載用測距装置に用いるスキャナ装置に関連する技術としては、例えば特許文献1に、以下のような技術が開示されている。
As a technique related to a scanner device used for an in-vehicle distance measuring device, for example,
特許文献1には、レーザー光をスキャンして測距するスキャナ装置(車間距離検出装置)であって、上記レーザー光を投光する為の投光レンズを複数本のコイルバネで支持したスキャナ装置が開示されている。
この特許文献1に開示されているスキャナ装置は、永久磁石とコイルユニットとを有する駆動機構と、該駆動機構に電流を流す為の駆動回路とを具備し、上記駆動回路によって上記駆動機構に電流を流すことで、上記投光レンズを上下左右方向に駆動させる。上記特許文献1に開示されたスキャナ装置では、このようにしてレーザー光を上下左右に投光することで障害物の検出を行い、例えば車間距離等を検出する。
The scanner device disclosed in
なお、レーザー光をスキャンして障害物の有無や障害物までの距離を検出する車載用の測距装置としてのスキャナ装置は、安全の為に必要な装置として今後も広く普及が見込まれている。そして、このようなスキャナ装置を低価格にて提供することが望まれている。ここで、上記特許文献1に開示された技術では、上記投光レンズをコイルバネ支持とすることで、単純な構造及び安価なスキャナ装置を実現している。
In addition, a scanner device as an in-vehicle distance measuring device that detects the presence or absence of an obstacle and the distance to the obstacle by scanning a laser beam is expected to be widely used in the future as a necessary device for safety. . It is desired to provide such a scanner device at a low price. Here, in the technique disclosed in
ところで、特許文献2に記載されている第4実施例には、3個の発光領域を有する光源と、上記発光領域と同数すなわち3個のレンズ素子とを一体的に構成したレンズアレイを用いたビーム投光用光学系が開示されている。このビーム投光用光学系では、互いに対向する3個の上記レンズ素子と3個の上記発光領域とが1対1に対応している。そして、上記3個の発光領域を同時に発光させことにより、上記レンズ素子の並んでいる方向に、3個の上記発光領域からの光の投射領域を重畳させる。このようにして、上記特許文献2に記載されている第4実施例に係るビーム投光用光学系では、コンパクトな光源及びレンズアレイによって、均一な照明が為される投射領域を得る。
ところで、上記特許文献1に開示されたスキャナ装置は、上記投光レンズを2方向に動かす制御を必要とする。すなわち、上記投光レンズの移動制御を行う為の制御電気系を2組必要とする。
Incidentally, the scanner device disclosed in
具体的には、上記特許文献1に開示されたスキャナ装置においては、上記投光レンズの上下方向への駆動と左右方向への駆動とは互いに独立した駆動であって、これらの駆動に要するコイルユニット及び駆動回路は別個に設ける必要がある。
Specifically, in the scanner device disclosed in
つまり、上記特許文献1に開示されたスキャナ装置は、上記投光レンズの駆動に要するコイルユニット及び駆動回路を2組必要とする。そして、このことが低価格化を妨げている。なお、スキャナ装置においては、特に駆動回路等としての電気回路部分は一般的に汎用部品を購入して用いる為、駆動機構部分に比べ、設計による低価格化が難い。つまり、上記電気回路部分のコストが高いことに起因して、スキャナ装置自体の価格が押し上げられてしまう。
That is, the scanner device disclosed in
また、近年スキャナ装置においては、レーザー光の投光位置の細かい制御を行う機能等の高機能化が望まれている。そして、このような要望に応じる為には、スキャナ装置に、上記投光レンズのレンズ位置を検出する為のセンサや制御回路を更に追加する必要がある。ここで、上記特許文献1に開示されたスキャナ装置では、上記投光レンズのレンズ位置を検出する為のセンサや制御回路も当然2組必要となる。したがって、電気回路である制御回路が高価であることを考慮すると、当該スキャナ装置自体の更なる高価格化は免れ得ない。
In recent years, scanner devices have been desired to have higher functions such as a function for performing fine control of the projection position of laser light. In order to meet such a demand, it is necessary to further add a sensor and a control circuit for detecting the lens position of the projection lens to the scanner device. Here, in the scanner device disclosed in
このような事情に鑑みて、制御電気系であるセンサや電気回路を1組で済ますことができるように、投光レンズの駆動方向を左右方向のみに限った場合の(上下方向の駆動を行わない)スキャナ装置を、図14を参照して考察する。なお、ここで左右方向とは図14に示すX軸方向のことであり、上下方向とは図14に示すY軸方向のことである。 In view of such circumstances, when the driving direction of the light projecting lens is limited to only the left and right direction so that a single set of sensors and electric circuits as control electric systems can be completed (up and down direction driving is performed. No) Consider the scanner device with reference to FIG. Here, the left-right direction is the X-axis direction shown in FIG. 14, and the up-down direction is the Y-axis direction shown in FIG.
まず、当該スキャナ装置(不図示)からのレーザー光は、当該スキャナ装置の具備する投光レンズ(不図示)によって、スポット101のように概ね長方形形状で投光される。ここで、当該スキャナ装置が車輌に取り付けられた状態で、上記投光用レンズがX軸方向すなわち地面に対して概ね水平方向に、図14に示すように上記スポット101のX軸方向における中心が矢印102で示される範囲内で動かされることによって、上記スポット101は、矢印104で示される範囲内に投光される。
First, laser light from the scanner device (not shown) is projected in a generally rectangular shape like a
なお、当該スキャナ装置が車輌に取り付けられた状態で、上記投光レンズが、Y軸方向すなわち地面に対して概ね垂直方向に、図14に示すように上記スポット101の中心が矢印103で示される範囲内で動かされることによって、上記スポット101は、矢印105で示される範囲内で投光される。
In the state where the scanner device is attached to the vehicle, the light projecting lens is in the Y-axis direction, that is, substantially perpendicular to the ground, and the center of the
すなわち、図14に示すように、上記投光用レンズがX軸方向及びY軸方向に動かされることによって、上記スポット101は、X軸方向においては矢印104で示される範囲内、Y軸方向においては矢印105で示される範囲内で投光される。すなわち、当該スキャナ装置によれば、X軸方向においては矢印104で示される範囲内、Y軸方向においては矢印105で示される範囲内において障害物を検出することができる。
That is, as shown in FIG. 14, when the projection lens is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction, the
ここで、もし上記投光用レンズをX軸方向のみにしか動かさない場合、X軸方向には矢印104で示される範囲内に上記スポット101が投光されるが、Y軸方向には上記スポット101のY軸方向の幅107と同じ範囲、すなわち矢印106で示される範囲にしか上記スポット101が投光されない。つまり、図14に示すようにエリア108及びエリア109の範囲内には、上記スポット101を投光することができず、当該スキャナ装置によってはこれらの範囲の障害物を検出することができない。
Here, if the projection lens is moved only in the X-axis direction, the
上記エリア108の範囲内に存在する障害物を検出できないことは、当該スキャナ装置を車載用測距装置として用いる場合には、例えば背の低い障害物を検出することができないので、背の低い障害物との衝突を引き起こし得る。
The fact that obstacles existing within the
また、上記エリア109の範囲内に存在する障害物を検出できないことは、当該スキャナ装置を車載用測距装置として用いる場合には、例えば大きなタイヤを備えて荷台の位置が高く且つ左右のタイヤ間に空間があるトレーラーのような車が、当該スキャナ装置を備えた車輌の前に来た場合、上記トレーラーの左右のタイヤ間の空間に上記スポット101が投光されると、上記トレーラーを正しく検出できずに事故を誘発し得る。
In addition, when the scanner device is used as an in-vehicle ranging device, for example, an obstacle located within the
なお、上記投光レンズをX軸方向にしか動かさない場合であっても、上記スポット101のY軸方向の幅107を拡大することで、Y軸方向における検出範囲を拡大することは勿論できる。しかしながら、この場合当然ながらY軸方向における検出の分解能が悪くなる。すなわち、障害物のY軸方向における大きさを認識できなくなることで誤検出を引き起こし、例えば必要以上に障害物を検出してしまう等の問題が生じる。
Even when the projection lens is moved only in the X-axis direction, the detection range in the Y-axis direction can be expanded by increasing the
以上説明したように、上記投光レンズの駆動方向を、単純に1方向(例えばX軸方向)のみとすることで当該スキャナ装置の低価格化を図ることはできないことが分かる。 As described above, it can be seen that it is not possible to reduce the price of the scanner device by simply driving the projection lens in only one direction (for example, the X-axis direction).
ところで、上記特許文献2に開示されたビーム投光用光学系によれば、確かに均一で良好な投射領域を得ることはできる。そして、上記特許文献2には、当該ビーム投光用光学系よりも目標物側において、ガルバノミラー等の走査手段を設けることにより、投射領域の拡大を図れる旨の記載がある。
By the way, according to the optical system for beam projection disclosed in
つまり、上記特許文献2に開示されたビーム投光用光学系は、当該ビーム投光用光学系によって形成された良好な投射領域を、上記ガルバノミラーによって反射させて、上記投射領域を走査するというものであって、その詳細な走査方法については上記特許文献2には何ら開示されていない。
That is, the beam projection optical system disclosed in
さらに言えば、ガルバノミラーによっては、1方向にしか光を走査することができない。つまり、2方向において光を走査する為には、ガルバノミラー及びそれに付随する電気回路が2組必要となる。したがって、この点に関しては、上記特許文献1に開示されたスキャナ装置と同様の問題を有している。
Furthermore, some galvanometer mirrors can only scan light in one direction. That is, in order to scan light in two directions, two sets of galvanometer mirrors and accompanying electric circuits are required. Therefore, this point has the same problem as that of the scanner device disclosed in
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、低コストで生産することができ且つ投光領域であるスポットを2方向に移動させることができる車載用測距装置に用いる投光用のスキャナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can be produced at low cost, and can be used for an in-vehicle ranging device that can move a spot, which is a light projection area, in two directions. An object is to provide a scanner device.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様によるスキャナ装置は、光学素子と、上記光学素子を固定するホルダと、上記ホルダを第1の方向に移動可能に支持する支持手段と、上記ホルダを上記第1の方向に駆動する駆動手段と、上記光学素子に入射する光を発光する発光手段と、を具備する車載用測距装置における投光用のスキャナ装置であって、上記光学素子は、上記第1の方向に沿って複数個の領域を有し、上記複数個の領域のうち上記第1の方向における両端に位置する領域は、上記第1の方向における長さが他の領域のそれよりも短く、上記複数個の領域はそれぞれ光学面を備え、これら光学面の形状は互いに略同一の形状であり、上記光学面は、上記第1の方向について上記領域を二等分する平面に関して面対称なトーリック面であり、且つ、上記第2の方向について上記領域を二等分する平面に関して面対称なトーリック面であり、上記ホルダに固定された上記光学素子を、上記駆動手段によって上記第1の方向に移動させることで、上記光学素子による上記発光手段からの光の投光位置を、上記第1の方向及び各領域において上記第1の方向と異なる方向である第2の方向に移動させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a scanner device according to a first aspect of the present invention includes an optical element, a holder for fixing the optical element, and support means for supporting the holder so as to be movable in a first direction. A projector device for projecting light in an in-vehicle distance measuring device, comprising: a driving unit that drives the holder in the first direction; and a light emitting unit that emits light incident on the optical element. The optical element has a plurality of regions along the first direction, and regions of the plurality of regions located at both ends in the first direction have other lengths in the first direction. The plurality of regions each have an optical surface, and the shapes of these optical surfaces are substantially the same as each other, and the optical surface has two regions equal to each other in the first direction. A toe that is plane-symmetric with respect to the dividing plane A click surface, and, for the second direction is a plane-symmetric toric surface with respect to the plane that bisects the region, the optical element which is fixed to the holder by the drive means in the first By moving in the direction, the light projection position of the light from the light emitting means by the optical element is moved in the first direction and in a second direction that is different from the first direction in each region. It is characterized by.
本発明は、低コストで生産することができ且つ投光領域であるスポットを2方向に移動させることができる車載用測距装置に用いる投光用のスキャナ装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a light projection scanner device that can be produced at low cost and can be used in an in-vehicle distance measuring device that can move a spot that is a light projection area in two directions.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1乃至図11は本発明の第1実施形態に係るスキャナ装置を説明する図である。具体的には、図1乃至図11は、以下のような図面である。
[First Embodiment]
1 to 11 are diagrams illustrating a scanner device according to a first embodiment of the present invention. Specifically, FIGS. 1 to 11 are as follows.
図1は、本第1実施形態に係るスキャナ装置の前方からの斜視図である。図2は、本第1実施形態に係るスキャナ装置の後方からの斜視図である。図3は、本第1実施形態に係るスキャナ装置の分解斜視図である。図4は、本第1実施形態に係るスキャナ装置(図1に示す部品の状態)を図8に示すA−Aラインで切断した場合の断面図である。図5は、本第1実施形態に係るスキャナ装置(図1に示す部品の状態)を図8に示すB−Bラインで切断した場合の断面図である。図6は、本第1実施形態に係るスキャナ装置(図1に示す部品の状態)を図8に示すC−Cラインで切断した場合の断面図である。図7は、一部部品を外した状態である本第1実施形態に係るスキャナ装置の前方からの斜視図である。図8は、一部部品を外した状態である本第1実施形態に係るスキャナ装置の前面図である。図9(a)乃至(c)は、本第1実施形態に係るスキャナ装置を用いた車載用測距装置の使用法を説明する図である。図10は、本第1実施形態に係るスキャナ装置の電気系のブロック図である。図11は、本第1実施形態に係るスキャナ装置による投光スポットのパターンを説明する図である。 FIG. 1 is a perspective view from the front of the scanner device according to the first embodiment. FIG. 2 is a perspective view from the rear of the scanner device according to the first embodiment. FIG. 3 is an exploded perspective view of the scanner device according to the first embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of the scanner device (the state of the components shown in FIG. 1) according to the first embodiment taken along the line AA shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the scanner device (the component state shown in FIG. 1) according to the first embodiment taken along the line BB shown in FIG. 6 is a cross-sectional view of the scanner device according to the first embodiment (parts shown in FIG. 1) cut along the line CC shown in FIG. FIG. 7 is a perspective view from the front of the scanner device according to the first embodiment with some components removed. FIG. 8 is a front view of the scanner device according to the first embodiment in a state where some parts are removed. FIGS. 9A to 9C are diagrams for explaining how to use the in-vehicle distance measuring device using the scanner device according to the first embodiment. FIG. 10 is a block diagram of the electrical system of the scanner device according to the first embodiment. FIG. 11 is a diagram for explaining a pattern of light projection spots by the scanner device according to the first embodiment.
なお、図1乃至図11の各図面においては、正置状態における本第1実施形態に係る車載用測距装置を前方から見た場合(図8参照)の、左右方向をX軸方向とし且つ右から左への方向をX軸方向における正方向とする。同様に、正置状態における本第1実施形態に係る車載用測距装置を前方から見た場合(図8参照)の、上下方向をY軸方向とし且つ下から上への方向をY軸方向における正方向とする。さらに、正置状態における本第1実施形態に係る車載用測距装置を前方から見た場合(図8参照)の、奥側から手前側への方向をZ軸方向における正方向とし且つ手前側から奥側への方向をZ軸方向における負方向とする。 1 to 11, the left-right direction is the X-axis direction when the vehicle-mounted distance measuring device according to the first embodiment in the upright state is viewed from the front (see FIG. 8). The direction from right to left is the positive direction in the X-axis direction. Similarly, when the vehicle-mounted distance measuring device according to the first embodiment in the normal position is viewed from the front (see FIG. 8), the vertical direction is the Y-axis direction, and the direction from the bottom to the top is the Y-axis direction. The positive direction at. Furthermore, when the vehicle-mounted distance measuring device according to the first embodiment in the upright state is viewed from the front (see FIG. 8), the direction from the back side to the near side is the positive direction in the Z-axis direction and the near side The direction from the back to the back is the negative direction in the Z-axis direction.
以下、図1乃至図11を適宜参照しながら、本第1実施形態に係るスキャナ装置の装置構成を説明する。 The configuration of the scanner apparatus according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 11 as appropriate.
まず、本第1実施形態に係るスキャナ装置において、ガラス繊維入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたホルダ1には、図3及び図7に示すように投光レンズ10が接着固定されている。なお、この投光レンズ10の詳細については、後述する。
First, in the scanner device according to the first embodiment, a
また、図3及び図7に示すように、上記ホルダ1のY軸方向における両端には、それぞれ銅線で巻線されたコイル3a、3bが接着されている。そして、図7に示すように、上記ホルダ1には、一体成形によって長方形断面のスリット2が設けられている。該スリット2における長手方向はY軸方向であり、スリットの幅であるX軸方向の寸法は0.4mmとなっている。
As shown in FIGS. 3 and 7, coils 3a and 3b wound with copper wires are bonded to both ends of the
さらに、図3及び図7に示すように、上記ホルダ1には、イタバネ4a,4bのZ軸方向における一端が接着されている。ここで、上記イタバネ4a,4bは、厚さ0.2mmのベリリウム銅で製作されている。また、上記イタバネ4a,4bには、図示はしていないが、それぞれ直列に接続されたコイル3a、3bの端末が、半田付けされている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 7, one end of each of the
ところで、上記イタバネ4a,4bのZ軸方向における他端(上記ホルダ1に接着されていない方の端)は、ガラス繊維入りの液晶ポリマー樹脂で製作されたベース5に接着されている。なお、上記イタバネ4a,4bにおける上記ホルダ1及び上記ベース5への固定に関しては、接着によらなくても良く、例えばインサート成形によっても良い。インサート成形によることで、接着による場合に比べて、より固定の信頼性を高めることができる。この場合、上記ベース5を、上記ホルダ1と同様にガラス繊維入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作しても良い。
By the way, the other end (the end not bonded to the holder 1) of the ita springs 4a and 4b in the Z-axis direction is bonded to a
ここで、上記ホルダ1がX軸方向に動いた時に上記ベース5と上記イタバネ4a,4bとが干渉しないように、上記ベース5には、図3に示すように凹部6a,6bが設けられている。
Here, the
そして、上記凹部6a,6bのZ軸方向における負側の端7a,7bには、図4に示すように紫外線硬化性のシリコーンゲル7A,7Bが充填されている。このシリコーンゲル7A,7Bによって、それぞれ上記イタバネ4a,4bの振動のダンピングが取られている。なお、上記イタバネ4a,4bは、上記ベース5側にて制御回路(不図示)に接続されている。また、上記コイル3a,3bは、上記イタバネ4a,4bを介して、上記制御回路(不図示)に接続されている。
The negative ends 7a and 7b in the Z-axis direction of the
ここで、上記ベース5には、図6に示すように穴7、及び穴8が設けられている。そして、図4及び図6に示すように、上記穴7には、Z軸方向における負側から正側へ順に、レーザーダイオード22、レンズ25、レンズ26が配置されている。上記レーザーダイオード22から発射された光は、上記レンズ25及び上記レンズ26を通過した後、投光レンズ10に入射する。なお、図2及び図4に示すように、上記レーザーダイオード22は、真鍮製のイタ21に圧入されている。そして、該イタ21は、ビス23a、23bによって上記ベース5に固定されている。
Here, the
ここで、上記レーザーダイオード22により発射された光は、上記投光レンズ10によってZ軸方向における正側へ向かって投光される。上記投光レンズ10がX方向中心の位置にあるときに、上記投光レンズ10により投光されるスポットの上記投光レンズ10より先の光軸がZ軸に対して、X方向、Y方向に角度をもってずれないように(0度となるように)、イタ22はXY方向に移動調整され、固定される。なお、調整位置は当該スキャナ装置への要求によって異なり、場合によっては上記光軸がY方向にある角度ずれた位置に調整しても良い。なお、上記レーザーダイオード22はレーザードライバ回路(不図示)に接続されている。
Here, the light emitted by the
図6に示すように、上記レンズ25及び上記レンズ26はワク24に接着され、該ワク24は、ビス27によってベース5に固定されている。ここで、上記投光レンズ10によって投光されるスポットの大きさが所定の大きさとなるように、上記ワク24はZ軸方向に移動調整され、固定される。なお、上記ワク24は、ガラス繊維及びフッ素入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されている。
As shown in FIG. 6, the
ところで、図5に示すように、上記穴8には、Z軸方向における負側から正側へ順に、ポジションセンサ29、レンズ9、スリット2、発光ダイオード31が配置されている。
Incidentally, as shown in FIG. 5, a
ここで、上記発光ダイオード31(詳しくは後述)から発射された光は、上記スリット2及び上記レンズ9を通って、上記ポジションセンサ29に入射する。なお、上記発光ダイオード31から発射された光は、上記スリット2を通過している為、上記ポジションセンサ29上に線状のスポットを形成する。ここで、上記ポジションセンサ29は、入射した光の重心位置を検出するセンサである。したがって、上記ポジションセンサ29によって、上記線状のスポットの位置が分かるので、上記ホルダ1の移動量を知ることができる。
Here, light emitted from the light emitting diode 31 (described later in detail) enters the
なお、上記レンズ9は、上記スリット2の移動量を縮小して上記ポジションセンサ29上に投影する機能を担う。ここで、もし上記レンズ9を設けなければ、上記ポジションセンサ29の検出範囲としては、上記ホルダ1の移動量と同じだけか、或いは組み立て誤差等の公差分を考慮して上記ホルダ1の移動量以上の検出範囲が必要となる。
The lens 9 has a function of reducing the amount of movement of the
なお、上記ポジションセンサ29の価格は、その検出範囲が広いほど高価となる。したがって、上記レンズ9に掛かる費用を考慮しても、上記レンズ9を設けることで、検出範囲の狭い安価なポジションセンサを用いた方が、トータルコストとしては安く当該スキャナ装置を提供することができる。なお、上記レンズ9は、図5に示すように上記ベース5に接着されている。
The price of the
そして、上記ポジションセンサ29は図5に示すようにキバン28に半田付けされ、該キバン28は、ビス30a,30bによって上記ベース5に固定されている。また、上記ホルダ1がX軸方向における上記ベース5の中心に位置する時に上記ポジションセンサ29が零位置を出力するように、上記ポジションセンサ29はX軸方向に移動調整されて固定される。なお、上記キバン28は上記制御回路(不図示)に接続されている。
The
ところで、図1、図3、及び図6に示すように、上記コイル3a,3bには、それぞれ上記コイル3a,3bの中を通るように、内ヨーク32a,32bが配されている。ここで、上記内ヨーク32aは、ビス33a,33bによって上記ベース5に固定されている。また、上記内ヨーク32bは、ビス33c,33dによって上記ベース5に固定されている。
By the way, as shown in FIGS. 1, 3 and 6,
ここで、上記内ヨーク32a,32bのZ軸方向における正側には、図3及び図6に示すように、それぞれ磁石34a,34bが接着された外ヨーク35a,35bが配されている。なお、上記外ヨーク35a,35bにはそれぞれ凹部36a,36bが設けられており、上記外ヨーク35a,35bは、該凹部36a,36bにおいて、それぞれ上記内ヨーク32a,32bに嵌っている。したがって、上記外ヨーク35a,35bが、Y軸方向に関してずれてしまうことはない。
Here, on the positive side in the Z-axis direction of the
そして、X軸方向に関しては、上記ビス33aの頭と上記ビス33bの頭との間に上記外ヨーク35aが挟まる形となり、且つ上記ビス33cの頭と上記33dの頭との間に上記外ヨーク35bが挟まる形となっている。したがって、上記外ヨーク35a,35bが、X軸方向に関してずれてしまうこともない。
As for the X-axis direction, the
なお、厳密には、組み立てに起因して上記外ヨーク35a,35bは、X軸方向及びY軸方向に関して若干ガタがあるが、当該スキャナ装置の性能には影響しない程度の僅かなガタである。
Strictly speaking, the
また、Z軸方向に関しては、上記磁石34a,34bの磁力によって、上記磁石34a,34bと上記内ヨーク32a,32bとの間、及び上記磁石34a,34bと上記外ヨーク35a,35bとの間にはそれぞれ引力が働く為、Z軸方向にずれてしまうことはない。このようにして、上記外ヨーク35a,35bはビス止めしなくとも固定することができる。しかしながら、上記外ヨーク35a,35bを接着することで更に固定しても良いことは言うまでもない。なお、上記磁石34a、34bの磁力によって、X軸方向及びY軸方向へのずれも防止できる。
Regarding the Z-axis direction, the magnetic force of the
ここで、例えば図3及び図6に示すように、上記外ヨーク35a,35bのZ軸方向における正側においては、上記発光ダイオード31がキバン37に半田付けされて設けられている。また、該キバン37は、ビス39a,39bによって、それぞれ上記外ヨーク35a,35bに固定されている。そして、上記発光ダイオード31は、上記制御回路(不図示)に接続されている。また、上記キバン37には、投光レンズ10からの光を通す為の穴38が設けられている。
Here, for example, as shown in FIGS. 3 and 6, the
なお、上記ベース5は、図4に示す穴40a,40b,40c,及び40dを用いて、受光部や制御回路等を備えた車載用測距装置本体(不図示)に固定される。ここで、当該スキャナ装置を搭載した車載用測距装置を例えば車輌に取り付ける場合には、上記X軸方向は地面に対して水平な方向、上記Y軸方向は地面に対して垂直な方向となるように取り付ける。
The
以下、上記投光レンズ10の構成について、図4及び図8を参照して詳細に説明する。まず、上記投光レンズ10には、3つの光学面の領域13,12,11が、図4に示すようにX軸方向において正側から負側へ向かってこの順番で形成されている。ここで、上記領域11,12,13の光学面の形状はほぼ同一であり、且つそれぞれX軸方向及びY軸方向に関して各々面対称なトーリック面となっている。また、上記領域11,12,13のY軸方向におけるそれぞれの中心14,15,16は、図8に示すようにそれぞれ互いにY軸方向に関して所定量だけずらされて配置されている。
Hereinafter, the configuration of the
ここで、図8に示すように上記領域12の上記中心15を基準として、上記中心14及び16のずらし量(上記中心15とのずれ量)をそれぞれ17,18とすると、上記ずらし量17と上記ずらし量18とは同じ大きさとなっている。
Here, as shown in FIG. 8, when the shift amounts of the
また、X軸方向については、上記領域12のX軸方向における長さ19に対し、上記領域11,13のX軸方向の長さ19a,19bの方が短くなっている。なお、上記長さ19aと上記長さ19bとは同じ長さである。
In the X-axis direction, the
次に、以上のように構成された本第1実施形態に係るスキャナ装置を用いた車載用測距装置の動作を説明する。図9(a)は、本第1実施形態に係るスキャナ装置を用いた車載用測距装置の動作を簡略的に示す図である。 Next, the operation of the in-vehicle ranging device using the scanner device according to the first embodiment configured as described above will be described. FIG. 9A is a diagram schematically illustrating the operation of the in-vehicle distance measuring device using the scanner device according to the first embodiment.
図9(a)に示すように、上記レーザーダイオード22が発光したレーザー光は、上記レンズ25,26を通過し、上記イタバネ4a,4bに支持された上記ホルダ1の上記投光レンズ10によって光43として投光される。なお、上記光43は、上記投光レンズ10がX軸方向に動かされることによって、矢印42にて示すような範囲で投光される。
As shown in FIG. 9A, the laser light emitted from the
このように投光された上記光43が障害物44に当たって反射した光45は、受光レンズ46を介してフォトディテクタ47に至り、電気回路(不図示)によって障害物44までの距離が計算される。なお、上記受光レンズ46及びフォトディテクタ47は、本第1実施形態に係るスキャナ装置が具備するものではない。
The light 45 thus reflected by the projected light 43 hits the
以下、投光される上記光43が、X軸方向に関して振られる仕組みについて詳細に説明する。
Hereinafter, a mechanism in which the projected
まず、上記投光レンズ10における上記領域12に着目する。上記レーザーダイオード22が発光したレーザー光がX軸方向における上記領域12の中心を通った場合、光41aとして示すように直進する。なお、この場合の光線は、図4に示す光線48に対応する。
First, attention is focused on the
ここで、図9(b)に示すように、上記投光レンズ10を、矢印49aで示すようにX軸方向における負側へ動かした場合を考える。この場合、図9(b)に示すように、上記領域12により投光される光は、光41bのように、上記レーザー光の光軸よりもX軸方向における負側へやや屈折している。
Here, as shown in FIG. 9B, consider a case where the
逆に、図9(c)に示すように、上記投光レンズ10を、矢印49bで示すようにX軸方向における正側に動かした場合、上記領域12により投光される光は、光41cのように、上記レーザー光の光軸よりもX軸方向における正側へやや屈折している。
On the contrary, as shown in FIG. 9C, when the
なお、光の進む方向は、上記投光レンズ10における上記領域12のレンズ形状によって異なる。すなわち、図9(a)乃至(c)に示す例では、上記領域12が凸レンズであるので、図9(a)乃至(c)を参照して説明したように光が進むが、上記領域12がもし凹レンズである場合は、上記領域12により投光される光は、図9(a)乃至(c)に示す例とは逆方向に屈折する。
The direction in which the light travels varies depending on the lens shape of the
なお、上記領域12のY軸方向における上記中心15は、上記レーザーダイオード22が発光したレーザー光の光軸上にあるので、上記領域12により投光される光がY軸方向に関して屈折することはない。
Since the
ところで、上記投光レンズ10により投光される光のスポットである投光スポットは、図11に示すようになる。すなわち、上記領域12のX軸方向における中心が上記レーザー光の光軸上にある時は、上記投光スポットは、投光スポット領域50に形成される。そして、上記投光レンズ10がX軸方向に関して振られることによって、上記投光スポットのX軸方向における中心は、矢印51で示される範囲内で振られることになる。
By the way, a light projection spot which is a spot of light projected by the
ここで、上記ホルダ1をX軸方向における正側に大きく動かすと、上記レーザー光を上記投光レンズ10における上記領域11に入射させることができる。また、上記領域11のX軸方向における中心52(図8参照)を、上記レーザー光の光軸上に乗せると、上記領域12の場合と同様に、上記領域11によって投光される光がX軸方向に曲がることはない。
Here, when the
一方、図8を参照して説明したように上記領域11のY軸方向における上記中心14は、上記領域12のY軸方向における上記中心15とずらされている。すなわち、上記領域11のY軸方向における上記中心14は、上記レーザー光の光軸上にない。したがって、このずれの分だけ、上記領域11によって投光される光は、Y軸方向に関しては屈折している。
On the other hand, as described with reference to FIG. 8, the
以上説明したことから分かるように、上記領域11のX軸方向における上記中心52が上記レーザー光の光軸上にある場合は、図11に示す投光スポット領域54の位置に形成される。さらに、上記投光レンズ10(上記領域11)をX軸方向に振ることで、上記領域11による投光スポットを、上記領域12を射出する光による投光スポットとはY軸方向にずれた位置にて、X軸方向に動かすことができる。
As can be seen from the above description, when the
なお、上述したように上記領域11のX軸方向における長さ19aは、上記領域12のX軸方向における長さ19より短い為、上記領域11のX軸方向における移動量(動く範囲)は、上記領域12のそれに比べて小さい。したがって、上記領域11による投光スポットのX軸方向における移動量(動く範囲)も、上記領域12のそれに比べて小さい。具体的には、上記投光レンズ10がX軸方向に関して振られることによって、上記領域11による上記投光スポットのX軸方向における中心は、矢印55の範囲内で振られることになる。
As described above, since the
ところで、上記ホルダ1をX軸方向における負側に大きく動かすと、上記レーザー光を上記投光レンズ10の上記領域13に入射させることができる。図8を参照して説明したように、上記領域13のY軸方向における中心16は、上記領域12のY軸方向における中心15とずらされている。すなわち、上記領域13のY軸方向における中心16は、上記レーザー光の光軸上にない。したがって、このずれの分だけ、上記領域11により投光される光は、Y軸方向に関して屈折している。
By the way, when the
このため、上記領域13によって投光されるスポットは、上記領域13のX軸方向における中心53(図8参照)が上記レーザー光の光軸上にある場合には、図11に示す投光スポット領域56の位置に形成される。
Therefore, the spot projected by the
また、上述したように上記領域13のX軸方向における長さ19bは、上記領域12のX軸方向における長さ19より短い為、上記領域13のX軸方向における移動量(動く範囲)は、上記領域12のそれに比べて小さい。さらに、上記領域13による投光スポットの移動量(動く範囲)も、上記領域12のそれに比べて小さい。具体的には、上記投光レンズ10がX軸方向に関して振られることによって、上記領域13による上記投光スポットのX軸方向における中心は、矢印57の範囲内で振られることになる。
Further, as described above, since the
つまり、本第1実施形態に係るスキャナ装置によれば、上記投光レンズ10による投光スポットが移動する範囲は、図11に示すように非投光スポット領域58を除いた部分である。
That is, according to the scanner device according to the first embodiment, the range in which the light projection spot by the
なお、障害物の検出にとっては、Y軸方向における中心付近の領域に関しては、X軸方向において広い検出範囲が必要である。しかしながら、Y軸方向における中心から上下方向に多少外れた領域の情報は補助的に使用する情報である為、Y軸方向における中心から上下方向に多少外れた領域に関しては、X軸方向における検出範囲が多少狭くても問題はない。但し、もしY軸方向における中心から上下方向に多少外れた領域の情報も必要であれば、上記領域11,13のX軸方向における長さ19a,19bを、上記領域12のX軸方向における長さ19と同じ長さにすれば良いことは言うまでもない。
For detection of an obstacle, a wide detection range in the X-axis direction is necessary for the region near the center in the Y-axis direction. However, since the information of the area slightly deviated from the center in the Y-axis direction is information to be used supplementarily, the detection range in the X-axis direction is deduced for the area slightly deviated from the center in the Y-axis direction. There is no problem even if is slightly narrow. However, if information on a region slightly deviated in the vertical direction from the center in the Y-axis direction is also required, the
以下、本第1実施形態に係るスキャナ装置における投光スポットの投光位置制御について、図10を参照して説明する。 Hereinafter, the projection position control of the projection spot in the scanner device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
まず、図10に示すように、上記投光レンズ10のレンズ位置と連動する上記スリット2を通った上記発光ダイオード31からの光が、上記ポジションセンサ29に投影される。
First, as shown in FIG. 10, the light from the
次に、位置演算部200によって、上記ポジションセンサ29の出力が明るさで正規化され且つばらつきの補正が行われ、上記投光レンズ10の現在位置の位置演算が行われる。
Next, the
そして、位置エラー演算部210によって、上記位置演算部200が取得した上記投光レンズ10の現在位置と、上位の制御装置220から指示された移動位置との差が求められ、位置エラー演算が行われる。
Then, the position error calculation unit 210 obtains the difference between the current position of the
さらに、サーボ演算部230によって、上記位置エラー演算の演算結果に位相補償などのサーボ演算が施される。そして、上記サーボ演算部230によるサーボ演算によって得られた信号が、ドライバ240によって増幅され、上記コイル3a,3bに加えられる。このコイル3a,3bによって、上記投光レンズ10が移動させられる。
Further, the servo calculation unit 230 performs servo calculation such as phase compensation on the calculation result of the position error calculation. Then, a signal obtained by the servo calculation by the servo calculation unit 230 is amplified by the driver 240 and applied to the
ここで、上記コイル3a,3bによって、上記投光レンズ10が移動させられる原理について説明する。
Here, the principle by which the
まず、上記磁石34aの極性は、図6に示した通りである。すなわち、上記磁石34aによる磁界の向きは、矢印59で示すように上記磁石34aから内ヨーク32aに向かう向きである。上記磁石34aより上記内ヨーク32aに向かった磁束は、上記内ヨーク32aと上記外ヨーク35aの接している部分より上記外ヨーク35aに行き、そして上記磁石34aへと戻っている。このような形で上記磁石34a、上記内ヨーク32a、上記外ヨーク35aは磁気回路を形成している。上記磁石34aと上記内ヨーク32aとの間にあるコイル3aの辺60は、上記磁石34aによる磁界から力を受ける。すなわち、上記コイル3aは、上記辺60を流れる電流の向き及び上記磁石34aによる磁界の向き59の両方に直交する向きであるX軸方向に力を受けて駆動する。なお、上記コイル3bの駆動原理については、上記コイル3aの駆動原理と同様であるので、ここでは説明を省略する。
First, the polarity of the
ここで、上記コイル3a及び上記コイル3bは、それぞれ磁界から受ける力の方向が互いに同じ方向となるように配線されている。これにより、上記コイル3a,3bに電流が流されると、上記コイル3a、3bが互いに同じ方向に駆動力を受け、上記ホルダ1及び上記投光レンズ10が移動する。
Here, the
このようにして上記投光レンズ10を移動させた結果、上記位置エラーが所定の誤差以下となった場合には、上記投光レンズ10が所定の位置になったことが、上記サーボ演算部230内のサーボ演算制御回路(不図示)によって、上記上位の制御装置220に報告される(図10に示すブロック図には不図示)。この報告の後、上記上位の制御装置220によって、レーザードライバ回路(不図示)に対して、上記レーザーダイオード22を発光させる旨の指示が出される。そして、上記レーザーダイオード22によって、所望の位置にスポットが投光される。
As a result of moving the
以上説明したように、本第1実施形態によれば、低コストで生産することができ且つ投光スポットを2方向に移動させることができる車載用測距装置に用いるスキャナ装置を提供することができる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to provide a scanner device for use in an in-vehicle distance measuring device that can be produced at low cost and can move a projection spot in two directions. it can.
具体的には、上記投光レンズ10において、X軸方向に沿って複数の領域すなわち領域11,12,13を設ける。ここで、上記の各領域11,12,13の形状及び配置を、上述したような形状及び配置としたことで、上記の各領域11,12,13による投光スポットを、X軸方向及びY軸方向の2方向に移動させることが可能でありながら、上記投光レンズ10を支持する機構、駆動する機構、及び駆動制御する回路(図10に示す回路)をX軸方向のみに関する1組のみとすることができる。つまり、スキャナ装置の低価格化を実現した。
Specifically, in the
また、本第1実施形態では、1個の投光レンズ10に複数の領域11,12,13を設けたが、これら領域11,12,13をそれぞれ別個の3個のレンズとして構成して、上記ホルダ1に固定しても良い。例えば、上記投光レンズ10の光学面の形状によっては、1個の投光レンズ10に複数の領域を設けることが難しい場合がある。このような場合には、上記投光レンズ10を、3個のレンズで構成すれば良い。
Further, in the first embodiment, a plurality of
ここで、上記領域11,12,13による投光スポットは、図11に示すようになる。すなわち、上記投光レンズ10の上記領域12による投光スポットのX軸方向における移動範囲51より、上記領域11,13による投光スポットのX軸方向における移動範囲55,57を狭くしている。
Here, the light projection spots by the
なお、Y軸方向に関して1箇所のみの投光では検出精度の点で不十分であるが、本第1実施形態のようにY軸方向に関して3箇所投光すれば、一般的には十分な精度を得ることができる。 In addition, although light projection at only one location in the Y-axis direction is insufficient in terms of detection accuracy, generally, sufficient accuracy is achieved by projecting light at three locations in the Y-axis direction as in the first embodiment. Can be obtained.
また、上述したように障害物の検出においては、Y軸方向における中心付近の領域に関しては、X軸方向において広い検出範囲が必要である。しかしながら、Y軸方向における中心から上下方向に多少外れた領域の情報は補助的に使用する情報である為、Y軸方向における中心から上下方向に多少外れた領域に関しては、X軸方向における検出範囲が多少狭くても問題はない。したがって、上記領域11,13による投光スポットのX軸方向における移動範囲は、上記領域12による投光スポットのそれに比べて狭めることが可能である。また、このようにすることで、当該スキャナ装置に必要とされている最小限の性能を確保しつつ、小型化及び低価格化を図ることができる。
Further, as described above, in the detection of an obstacle, a wide detection range in the X-axis direction is necessary for the region near the center in the Y-axis direction. However, since the information of the area slightly deviated from the center in the Y-axis direction is information to be used supplementarily, the detection range in the X-axis direction is deduced for the area slightly deviated from the center in the Y-axis direction. There is no problem even if is slightly narrow. Therefore, the movement range in the X-axis direction of the projection spot by the
ここで、上記ホルダ1は、上記イタバネ4a,4bによってX軸方向に移動可能に支持されているが、上記イタバネ4a,4b以外の部材を用いて支持しても良い。また、上記イタバネ4a,4bとして、金属製のイタバネを用いることで、当該スキャナ装置の更なる低価格化を図ることができる。
The
なお、本第1実施形態に係るスキャナ装置を搭載した車載用測距装置を例えば車輌に取り付ける場合には、上記X軸方向は地面に対して水平な方向、上記Y軸方向は地面に対して垂直な方向とする。ここで、車載用測距装置では、当然ながら水平方向において広い範囲の検出が必要である。そこで、本第1実施形態に係るスキャナ装置では、上述したようにX軸方向に広く移動可能な構成としている。 For example, when the vehicle-mounted distance measuring device equipped with the scanner device according to the first embodiment is attached to a vehicle, the X-axis direction is a horizontal direction with respect to the ground, and the Y-axis direction is with respect to the ground. The vertical direction. Here, in the vehicle-mounted distance measuring device, naturally, a wide range of detection is necessary in the horizontal direction. Therefore, the scanner device according to the first embodiment is configured to be widely movable in the X-axis direction as described above.
また、本第1実施形態に係るスキャナ装置は、上記ホルダ1の位置を検出する為の上記ポジションセンサ29を具備しており、上述したように上記ホルダ1及び上記投光レンズ10の位置制御を行うことができる。これにより、上記投光レンズ10による投光スポットの投光位置の細かな制御が可能となる。しかしながら、当該スキャナ装置に必要とされる性能によっては、このような投光スポットの投光位置の細かな位置制御は不要の場合もある。
Further, the scanner device according to the first embodiment includes the
なお、上記ポジションセンサ29及び上記位置演算部200は高価であるのだが、本第1実施形態に係るスキャナ装置のように上記ポジションセンサ29及び上記位置演算部200を1組しか用いない場合には、当該スキャナ装置を低価格化することができる。
Although the
また、上記投光レンズ10をX軸方向における一定の範囲内にて振るようにして投光する場合であっても、使用する上記ポジションセンサ29及び上記制御回路(不図示)を勿論1組のみとすることができるので、当該スキャナ装置を低価格で提供することが出来る。
Further, even when the
さらに、本第1実施形態に係るスキャナ装置では、上記投光レンズ10が静止している時に投光スポットを投光する。すなわち、上記投光レンズ10が移動中であって、上記レーザーダイオード22が、例えば上記領域11と上記領域12との間、或いは上記領域12と上記領域13との間の位置に、レーザー光を投光してしまうような位置関係の時には、上記レーザーダイオード22を発光させない。
Further, in the scanner device according to the first embodiment, a light projection spot is projected when the
もし、上記投光レンズ10が移動している時に、上記レーザーダイオード22が発光すると、上記レーザーダイオード22が発光したレーザー光が、同時に2箇所の領域に投光されたり、上記の各領域間の縁の部分で乱反射されて迷光となり予期せぬ場所に光が行ってしまう。
If the
しかしながら、本第1実施形態に係るスキャナ装置では、上述したように上記投光レンズ10が静止してから、上記レーザーダイオード22を発光させる為、想定していない場所へのレーザー光の到達を防ぐことができ、当該スキャナ装置の性能の劣化を防ぐことができる。また、レーザー光が予期せぬところに投光されることが無いので、安全性も高まる。
However, in the scanner device according to the first embodiment, as described above, the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係るスキャナ装置について説明する。以下、上記第1実施形態に係るスキャナ装置と相違する内容を中心に説明する。ここで、上記第1実施形態に係るスキャナ装置と本第2実施形態に係るスキャナ装置との主な相違点は、上記投光レンズ10の構成である。なお、上記第1実施形態における部品と同様の名称の部品には同様の符号を付す。
[Second Embodiment]
Next, a scanner device according to a second embodiment of the invention will be described. The following description will focus on the content different from the scanner device according to the first embodiment. Here, the main difference between the scanner device according to the first embodiment and the scanner device according to the second embodiment is the configuration of the
図12(a)は、本発明の第2実施形態に係るスキャナ装置において、レーザーダイオード22からのレーザー光が投光レンズ10に至るまでの光路を簡略的に示す図である。また、図12(b),(c)は、上記投光レンズ10の構成を簡略的に示す図である。
FIG. 12A is a diagram schematically showing an optical path from the laser light from the
ところで、上記第1実施形態に係るスキャナ装置では、上記投光レンズ10においては、図8に示すように上記領域12のX軸方向における隣接部に、上記領域11及び上記領域13が配されていた。しかしながら、本第2実施形態では、図12(c)に示すように領域12’のY軸方向における正側に、X軸方向に沿って並んだ状態で領域11’と領域13’とが配置されている。
By the way, in the scanner device according to the first embodiment, in the
ここで、上記領域11’,12’,13’は、上記第1実施形態における上記領域11,12,13と同様、X軸方向及びY軸方向に対して各々面対称なトーリック面である。
Here, the
また、上記領域11’,13’のY軸方向におけるそれぞれの中心14’,16’は、上記レーザーダイオード22からのレーザー光を上記領域11’または上記領域13’に入射させる場合の上記レーザー光のY軸方向における中心15’に対して、各々ずれ17,18だけY軸方向にずらされて配置されている。他方、上記領域12’のY軸方向における中心15は、上記レーザーダイオード22からのレーザー光を上記領域12’に入射させる場合の上記レーザー光のY軸方向における中心と一致している。
The centers 14 'and 16' in the Y-axis direction of the
上記投光レンズ10には、図12(a),(b)に示すように、上記レーザーダイオード22からのレーザー光が、レンズ25、レンズ26、及び反射ミラー64を介して入射する。なお、上記第1実施形態と異なる点として、上記レーザーダイオード22からのレーザー光が上記投光レンズ10に入射するまでの光路中に上記反射ミラー64が挿入されている点が挙げられる。
As shown in FIGS. 12A and 12B, the laser light from the
ここで、上記反射ミラー64は、軸65を中心に回動可能に構成されており、コイル66によって、第1の位置71と第2の位置72との2つの位置に切り換え可能となっている。上記反射ミラー64が上記第1の位置71にある時には、図12(a)に示すように、上記レーザーダイオード22からのレーザー光67は、上記反射ミラー64で反射して光路68を進み、上記領域12’に入射する。このとき、上記光路68を通るレーザー光のY軸方向における中心は、図12(c)に示す中心15である。
Here, the
一方、上記反射ミラー64が上記第2の位置72にある時には、図12(a)に示すように、上記レーザーダイオード22からのレーザー光67は、上記反射ミラー64で反射して光路69を進み、上記領域11’または上記領域13’に入射する。このとき、上記光路69を通るレーザー光のY軸方向における中心は、図12(c)に示す中心15’である。
On the other hand, when the
なお、本第2実施形態に係るスキャナ装置におけるその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。すなわち、例えば上記投光レンズ10を固定している上記ホルダ1をX軸方向に駆動させる為のコイルや磁石、上記ホルダ1を支持する上記イタバネ等に関しては、上記第1実施形態におけるそれらと同様である。
The remaining configuration of the scanner device according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment. That is, for example, the coil and magnet for driving the
ところで、上記第1実施形態においては、上記領域11,12,13の何れかに上記レーザーダイオード22からのレーザー光を入射させる際には、上記コイル3a,3bに電流を流して、上記レーザーダイオード22からのレーザー光を入射させる領域の切り換え
(上記投光レンズ10のX軸方向への移動)を行う。上記第1実施形態においては、このようにして、上記投光レンズ10による投光スポットの投光位置を、X軸方向に関して移動させる。
By the way, in the first embodiment, when the laser light from the
同様に、本第2本実施形態においても、上記投光レンズ10による投光スポットの投光位置をX軸方向に関して移動させる為に、コイルに電流を流して、上記投光レンズ10をX軸方向に関して移動させる。具体的には、本第2実施形態においても、上記投光レンズ10による投光スポットの投光位置をX軸方向に移動させる為には、上記第1実施形態における上記コイル3a,3bに対応する不図示のコイルに電流を流す。
Similarly, also in the second embodiment, in order to move the light projection position of the light projection spot by the
なお、本第2実施形態においては、上記領域11’或いは上記領域13’と、上記領域12’との相互間の領域の切り換え(換言すれば、Y軸方向における上記レーザー光の入射領域の切り換え)に関しては、図13に示すように上記コイル66に電流を流して、上記反射ミラー64の位置を変えることによって行う。
In the second embodiment, switching of the region between the
以下、上記反射ミラー64の駆動原理について、図13を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, the driving principle of the
まず、上記反射ミラー64には磁石70が固定されている。また、コイル66は、上記磁石70を取り囲むようにして巻かれたソレノイドコイル状のコイルである。そして、上記コイル66に電流が流されると、上記コイル66の内側には、上記電流の流れる向きによって矢印74または矢印75の向きに磁界が発生する。
First, a
ここで、図13に示す矢印74の向きに磁界が発生すると、上記磁石70には、上記磁石70から発生する磁界の向きを矢印74の向きと一致させるような力が働く。すなわち、この時上記反射ミラー64は、上記軸65を中心に、上記位置71まで回転する。なお、この回転に制限が加えられなければ、上記磁石70の“N極”が矢印74の向きを指し示す状態になるまで、上記磁石70は回転する。しかしながら、本第2実施形態では、図13に示すようにストッパ73aを設けることで、上記磁石70が上記位置71までしか回転しないように構成されている。
Here, when a magnetic field is generated in the direction of the
ここで、上記コイル66を流れる電流の向きが逆向きにされると、上記コイル66の内側に発生する磁界の向きも逆向き(矢印75で示す向き)となる。この場合、上記磁石70には、上記磁石70から発生する磁界の向きを矢印75と一致させるような力が働く。すなわち、上記反射ミラー64は、上記軸65を中心に、上記位置72まで回転する。なお、この回転に制限が加えられなければ、矢印75の向きを上記磁石70の“N極”が指し示すまで、上記磁石70は回転する。しかしながら、本第2実施形態では、図13に示すようにストッパ73bを設けることで、上記磁石70が上記位置72までしか回転しないように構成されている。
Here, when the direction of the current flowing through the
このように、上記コイル66を流れる電流の向きにより、上記反射ミラー64の位置を変えることができる。なお、上記投光レンズ10のX軸方向に関しての位置の制御は図10に示すような回路によって行われるが、上記反射ミラー64の位置の制御は、上記上位の制御装置220の指示によって、上記コイル66に流す電流の向きを変えることで行われる。
Thus, the position of the
なお、上記領域11’,12’,13’は、それぞれ上記第1実施形態における上記領域11,12,13と同様な位置にスポットを投光するようになっており、上記第1実施形態と同様に、投光スポットの位置を図11に示すように移動させることができる。また、以上説明した構成及び動作以外の構成及び動作については、上記第1実施形態に係るスキャナ装置と同様である。
The
以上説明したように、本第2実施形態によれば、低コストで生産することができ且つ投光領域であるスポットを2方向に移動させることができる車載用測距装置に用いるスキャナ装置を提供することができる。 As described above, according to the second embodiment, a scanner device that can be produced at low cost and can be used in an in-vehicle distance measuring device that can move a spot that is a light projection area in two directions is provided. can do.
具体的には、本第2実施形態によれば、領域11’、領域12’、及び領域13’を上述したように配置することで、1組の投光レンズ10を支持する機構、駆動する機構、及び制御する回路(図10参照)と、上記レーザーダイオード22より上記投光レンズ10までの光路の途中に設けた簡単な光路切り換え機構及び回路とによって、X軸方向及びY軸方向の2方向における投光スポットの移動を行うことができるスキャナ装置を提供することができる。
Specifically, according to the second embodiment, by arranging the
すなわち、本第2実施形態に係るスキャナ装置では、複雑な電気回路としては図10に示す回路を1組設ければよく、他には簡単なオープン制御の回路を設ければよい。したがって、図10に示すような複雑な電気回路を2組用意しなくてはならない従来のスキャナ装置よりも、当該スキャナ装置の低価格化を図ることができる。 In other words, in the scanner device according to the second embodiment, one set of the circuit shown in FIG. 10 may be provided as a complicated electric circuit, and another simple open control circuit may be provided. Therefore, the price of the scanner device can be reduced as compared with the conventional scanner device in which two sets of complicated electric circuits as shown in FIG. 10 must be prepared.
なお、本第2実施形態に係るスキャナ装置は、機構的には上記レーザーダイオード22より上記投光レンズ10までの光路の途中に光路切り換え機構を必要とするが、該光路切り換え機構は工夫次第で安価な構成とすることが可能である。したがって、制御方式で価格がある程度決まってきてしまう電気回路を一組にできることは、低価格化へのメリットが大きい。
The scanner device according to the second embodiment mechanically requires an optical path switching mechanism in the middle of the optical path from the
また、光路切換の方法としては様々な方法を挙げることができる。しかしながら、本第2実施形態のようにコイルによる電磁力を用いることで、電流の向きの変更または電流の入断によって2つの光路の切換を行う方法が、電気回路及び機構の簡略化や、当該スキャナ装置の低価格化を図る上では有効であると言える。また、他の方法として、ステッパモータを用いることで上記反射ミラー64等を駆動して光路切り換えを行う方法を挙げることもできる。ここで、ステッパモータはオープン制御で済むので、電気回路及び機構を簡略化することができる。したがって、当該スキャナ装置を低価格化することができる。
Various methods can be used as the method of switching the optical path. However, the method of switching the two optical paths by changing the direction of the current or switching on / off the current by using the electromagnetic force generated by the coil as in the second embodiment is simplified in the electric circuit and mechanism, It can be said that this is effective in reducing the price of the scanner device. Further, as another method, a method of switching the optical path by driving the
なお、本第2実施形態では、1個の投光レンズ10に複数の領域11’,12’,13’を設けたが、これら領域11’,12’,13’をそれぞれ別個の3個のレンズとして構成し、上記ホルダ1に固定しても良い。例えば上記投光レンズ10の光学面の形状によっては、1個の投光レンズ10に複数の領域を設けることが難しい場合がある。このような場合には、上記投光レンズ10を、3個のレンズで構成すれば良い。
In the second embodiment, a plurality of
また、Y軸方向に関して1箇所のみの投光では検出精度の点で不十分であるが、本第2実施形態のようにY軸方向に関して3箇所投光すれば、上述したように一般的には十分な精度を得ることができる。 In addition, although light projection at only one place in the Y-axis direction is insufficient in terms of detection accuracy, if light is projected at three places in the Y-axis direction as in the second embodiment, generally, as described above. Can obtain sufficient accuracy.
また、Y軸方向の切り換えは2つの光路の切り換えが先に述べたように、電気回路も機構も簡単にすることができる。このような領域の配置とすることで、必要最小限の性能を確保しつつ、装置を小型化でき、低価格化も図ることができる。 Further, the switching in the Y-axis direction can simplify both the electric circuit and the mechanism, as described above for the switching of the two optical paths. By arranging such regions, the apparatus can be miniaturized and the cost can be reduced while ensuring the necessary minimum performance.
以上、第1実施形態及び第2実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on 1st Embodiment and 2nd Embodiment, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation and application are within the range of the summary of this invention. Of course it is possible.
例えば、上記投光レンズ10を固定している上記ホルダ1を、X軸方向に駆動させる為の上記コイル3a,3b及び上記磁石34a,34bの配置に関しては、上述した以外にも種々の配置が考えられる。また、上記コイル3a,3b及び上記磁石34a,34bとして、2組の磁石及びコイルを設けた例を説明したが、1組の磁石及びコイルでも良いことは言うまでもない。
For example, regarding the arrangement of the
さらに、上記第1実施形態及び上記第2実施形態においては、コイル3a,3bの中を、それぞれ内ヨーク32a,32bが通る構成となっているが、N極とS極とが表面に並んだいわゆる異極着磁の磁石に巻き心方向が磁石の表面に垂直な扁平コイルを対向させたような形なども考えられる。
Further, in the first embodiment and the second embodiment, the
また、上記第1実施形態及び上記第2実施形態においては、可動部に発光ダイオード31、非可動部にポジションセンサ29を固定する構成としていたが、逆に、可動部にポジションセンサ29、非可動部に発光ダイオード31を固定するという構成としても良い。
In the first embodiment and the second embodiment, the
なお、位置センサとして用いる素子は、上記発光ダイオード31と上記ポジションセンサ29とに限られることはなく、他の素子を用いても勿論良い。例えば、縞模様のスケールを光学的に読み取る構成の位置センサを用いても良い。また、光学系の構成に関しても、上述した構成に限られるものではないことは勿論である。例えば、上記投光レンズ10以外に更にレンズ(不図示)を2枚設ける構成としても良い。すなわち、上記投光レンズ10にカップリングレンズ等を組み合わせた構成としても良い。
The elements used as the position sensor are not limited to the
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.
3a,3b…コイル、4a,4b…イタバネ、5…ベース、6a,6b…凹部、7a,7b…端、7A,7B…シリコーンゲル、7,8…穴、9…レンズ、10…投光レンズ、21…イタ、22…レーザーダイオード、23a,23b…ビス、24…ワク、25,26…レンズ、27…ビス、28…キバン、29…ポジションセンサ、30a,30b…ビス、31…発光ダイオード、32a,32b…内ヨーク、33a,33b,33c,33d…ビス、34a,34b…磁石、35a,35b…外ヨーク、36a,36b…凹部、37…キバン、38…穴、39a,39b…ビス、40a,40b…穴、64…反射ミラー、65…軸、66…コイル、73a,73b…ストッパ、200…位置演算部、210…位置エラー演算部、220…制御装置、230…サーボ演算部、240…ドライバ。
3a, 3b ... Coil, 4a, 4b ... Ita spring, 5 ... Base, 6a, 6b ... Recess, 7a, 7b ... End, 7A, 7B ... Silicone gel, 7, 8 ... Hole, 9 ... Lens, 10 ...
Claims (7)
上記光学素子は、上記第1の方向に沿って複数個の領域を有し、
上記複数個の領域のうち上記第1の方向における両端に位置する領域は、上記第1の方向における長さが他の領域のそれよりも短く、
上記複数個の領域はそれぞれ光学面を備え、これら光学面の形状は互いに略同一の形状であり、
上記光学面は、それぞれ上記第1の方向について上記領域を二等分する平面に関して面対称なトーリック面であり、且つ、上記第2の方向について上記領域を二等分する平面に関して面対称なトーリック面であり、
上記ホルダに固定された上記光学素子を、上記駆動手段によって上記第1の方向に移動させることで、上記光学素子による上記発光手段からの光の投光位置を、上記第1の方向及び各領域において上記第1の方向と異なる方向である第2の方向に移動させることを特徴とするスキャナ装置。 An optical element, a holder for fixing the optical element, a support means for supporting the holder so as to be movable in a first direction, a driving means for driving the holder in the first direction, and incident on the optical element A light emitting means for emitting light, and a projector device for light projection in an in-vehicle distance measuring device comprising:
The optical element has a plurality of regions along the first direction,
Of the plurality of regions, the regions located at both ends in the first direction have a length in the first direction shorter than that of the other regions,
Each of the plurality of regions includes an optical surface, and the shapes of these optical surfaces are substantially the same as each other.
Each of the optical surfaces is a toric surface that is plane-symmetric with respect to a plane that bisects the region with respect to the first direction, and is that that is plane-symmetric with respect to a plane that bisects the region with respect to the second direction. Surface,
By moving the optical element fixed to the holder in the first direction by the driving means, the light projection position of the light from the light emitting means by the optical element is changed to the first direction and each region. And a second direction which is different from the first direction.
上記光学素子の有する3個の領域のうち何れか1つの領域による上記発光手段からの光の投光位置の第1の方向への変化量を、他の2つの領域による上記発光手段からの光の投光位置の第1の方向への変化量より大きくすることを特徴とする請求項1に記載のスキャナ装置。 The above plural is three,
The amount of change in the first direction of the light projection position of the light from the light emitting means by any one of the three areas of the optical element is expressed as the light from the light emitting means by the other two areas. The scanner device according to claim 1, wherein the amount of projection is greater than the amount of change in the first direction of the light projection position .
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