JP5699506B2 - レーザレーダ装置 - Google Patents
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Description
前記レーザ光発生手段が前記レーザ光を発生したときに、当該レーザ光が検出物体にて反射して生じる反射光を検出する光検出手段と、
所定の上下方向に延びる中心軸を中心として回動可能に構成された偏向部を備えるとともに、当該偏向部により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
前記偏向部にて偏向された前記反射光を前記光検出手段に向けて誘導する誘導部材と、
前記回動偏向手段の前記偏向部を回転駆動する駆動手段と、
少なくとも前記回動偏向手段を収容すると共に、前記偏向部からの前記レーザ光の走査経路上を当該レーザ光が透過可能な透過板によって囲んでなるケースと、
前記反射光が前記偏向部から前記光検出手段に至るまでに通る反射光経路を当該反射光経路の外から囲う構成で配置され、前記偏向部から空間に向けて偏向された前記レーザ光の一部が前記透過板にて反射する内部反射光を拡散反射させて低減する抑制カバーと、
を備え、
前記上下方向において、前記偏向部よりも前記誘導部材側を上方側としたとき、前記抑制カバーは、下端部が前記偏向部の上端部よりも上方に設けられ、前記反射光経路側に面する内壁面と前記内壁面の外側に配置される外壁面とを備え、前記内壁面と前記外壁面との間の厚さよりも前記上下方向の長さが長くなるように前記偏向部側から前記誘導部材側に向かって延びる構成であり、前記内壁面が斜め下側を向くように傾斜した構成、又は、前記内壁面が前記上下方向に延びる構成のいずれかであることを特徴とする。
なお、筒状とは、外周壁全体が切り欠かれずに連続して形成されている構成(内部空間を完全に囲うような構成)に限らず、一部が切り欠かれている構成をも含む概念である。また、筒状とは、内部空間がある程度囲われていればよく、形状は特に限定されない。例えば断面外形が円形或いは楕円形となる「円筒状」であってもよく、断面外形が多角形状となる「角筒状」であってもよい。
なお、誘導部材は、偏向部で偏向された反射光を光検出手段に導き得るものであればよく、例えばミラー等の反射部材であってもよく、プリズム等の他の光学部品であってもよい。
更に、反射光が偏向部から光検出手段に至るまでに通る反射光経路を当該反射光経路の外から囲う構成で抑制カバーが配置されている。そして、この抑制カバーは、偏向部から空間に向けて偏向されたレーザ光の一部が透過板にて反射する内部反射光を拡散反射させて低減するように構成されている。従って、レーザ光の一部が透過板で反射して生じる内部反射光(外乱光)を極力反射光経路に進入させないようにすることができ、内部反射光が反射光経路に進入することに起因する誤検出を効果的に抑えることができる。更に、抑制カバーは、透過板で生じた内部反射光を受けたときにこの内部反射光を拡散反射させて低減するため、内部反射光が透過板に当って生じる光(間接光)も光検出手段に検出されにくくなる。従って、内部反射光が光検出手段に及ぼす影響をより確実に低減することができる。特に、透過板に近い位置の物体を検出する場合に、内部反射光に起因する受光光量を抑えて対象物体からの反射光に基づく良好な受光波形を得ることができるため、近距離の物体を検出する上でより有利となる。
透過板は偏向部からのレーザ光を透過させるように配置されるため、配置的に偏向部付近の反射光経路、特に偏向部と誘導部材の間の反射光経路には透過板で反射した内部反射光(外乱光)が入り込む可能性がある。しかしながら、請求項3の発明では、内部反射光が向かいやすい領域(即ち、偏向部と誘導部材の間の領域)において内部反射光が反射光経路に入り込むことを効果的に抑え、内部反射光自体も低減することができるため、内部反射光の受光を抑制する効果を一層高めることができる。
そして、抑制カバーは、偏向部側から誘導部材側に向かうにつれて開口領域が狭くなるように構成され、内壁面が斜め下方側を向いて配置されており、透過板で生じた内部反射光が内壁面に照射されたときに、当該内部反射光を内壁面で拡散反射させて低減するように構成されている。従って、偏向部側から抑制カバー内に内部反射光が入り込んだ場合に、この入り込んだ光を抑制カバーの内壁で拡散反射させて確実に低減することができ、更に、抑制カバーは誘導部材側に向かうにつれて開口領域が狭くなるように構成されているため、内部に入り込んだ光が誘導部材側に漏洩しにくくなる。
特に、抑制カバーの内壁面が斜め下方側を向いて配置されているため、内部反射光が抑制カバーの内部に入り込んで内壁面で反射したときにその拡散反射光が上方側(即ち誘導部材側)に向かいにくくなる。従って、抑制カバー内に入り込んだ内部反射光が誘導部材側に漏洩することをより一層効果的に抑えることができる。
以下、本発明のレーザレーダ装置を具現化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。
(全体構成)
まず、図1を参照して第1実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成について説明する。
図1は、第1実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図であり、この図1では、第1実施形態に係るレーザレーダ装置1を凹面鏡41の回転中心軸42aに沿って切断した所定切断面を概略的に示している。なお、以下の説明では、透過板の断面については白抜きで示すこととする。
次に、本実施形態の特徴の一つであるケース3について説明する。
本実施形態に係るレーザレーダ装置1では、レーザダイオード10、フォトダイオード20、ミラー30、レンズ60、回動反射機構40、モータ50等がケース3内に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。このケース3は、主ケース部4と透過板5とを備えており、全体として箱状に構成されている。主ケース部4は、上壁部4a及び下壁部4bが上下に対向して配置され、周壁部4cが上方側の外周壁として構成されており、周壁部4cと下壁部4bの間が窓部4eとして導光可能に開放されている。
次に、本実施形態の特徴の一つである抑制カバー80について詳述する。
抑制カバー80は、凹面鏡41から空間に向けて偏向されたレーザ光L1の一部が透過板5にて反射する内部反射光を拡散反射させて低減するように機能するものである。この抑制カバー80は、例えば樹脂材料或いは金属材料などによって構成され、図4のような略円筒形態をなしており、反射光L2が凹面鏡41からフォトダイオードに至るまでに通る反射光経路Rを、この反射光経路Rの外から囲う構成で配置されている。
第1実施形態に係るレーザレーダ装置1では、ケース3内に回動反射機構40が収容されており、このケース3には、回動反射機構40に設けられた凹面鏡41からのレーザ光の走査経路上を囲う構成で透過板が配置されている。この構成により、装置内の防塵等を図りつつ装置外へのレーザ光L1の照射を可能としている。
更に、反射光が凹面鏡41からフォトダイオード20(光検出手段)に至るまでに通る反射光経路Rを当該反射光経路Rの外から囲う構成で抑制カバー80が配置されている。そして、この抑制カバー80は、凹面鏡41から空間に向けて偏向されたレーザ光L1の一部が透過板5にて反射する内部反射光を拡散反射させて低減するように構成されている。従って、レーザ光L1の一部が透過板5で反射して生じる内部反射光(外乱光)を極力反射光経路Rに進入させないようにすることができ、内部反射光が反射光経路Rに進入することに起因する誤検出を効果的に抑えることができる。
更に、抑制カバー80は、透過板5で生じた内部反射光を受けたときにこの内部反射光を拡散反射させて低減するため、内部反射光が透過板5に当って生じる光(間接光)もフォトダイオード20に検出されにくくなる。従って、内部反射光がフォトダイオード20に及ぼす影響をより確実に低減することができる。
従来では、外部空間において透明板5に近い位置に存在する近距離の物体を検出しようとする場合、上記のような内部反射光がフォトダイオード20に受光されてしまうと、その内部反射光の受光波形が完全に終わらないタイミング(具体的には、フォトダイオード20において受光によって蓄積された電荷が抜けきらないタイミング)で正規の検出物体からの反射光が受光されてしまい、内部反射光による受光波形と正規の検出物体による受光波形がつながってしまうことで、正規の検出物体を正確に検出できないという具体的な問題もあった。しかしながら、本実施形態の構成によれば、内部反射光に起因する受光波形をほぼ完全に除去、或いはノイズとして除去し易いレベルまで落とすことができるため、仮に近距離に検出物体が存在したとしても、この検出物体からの受光波形を確実に得ることができ、ひいては近距離の検出物体をより正確且つ良好に検出できるようになる。
透過板5は凹面鏡41からのレーザ光を透過させるように配置されるため、配置的に凹面鏡41付近の反射光経路、特に凹面鏡41とミラー30の間の反射光経路には透過板5で反射した内部反射光(外乱光)が入り込む可能性がある。しかしながら、本実施形態では、内部反射光が向かいやすい領域(即ち、凹面鏡41とミラー30の間の領域)において内部反射光が反射光経路に入り込むことを効果的に抑え、内部反射光自体も低減することができるため、内部反射光の受光を抑制する効果を一層高めることができる。
一方、抑制カバー80は、凹面鏡41側からミラー30側に向かうにつれて開口領域が狭くなるように構成され、内壁面82が斜め下方側を向いて配置されており、透過板5で生じた内部反射光が内壁面82に照射されたときに、当該内部反射光を内壁面82で拡散反射させて低減するように構成されている。従って、上記の透過板5の構成によって内部反射光が斜め上方に逃げ、凹面鏡41側から抑制カバー80内に内部反射光が入り込んだ場合に、この入り込んだ光を抑制カバー80の内壁で拡散反射させて確実に低減することができる。
また、抑制カバー80はミラー30(誘導部品)側に向かうにつれて開口領域が狭くなるように構成されているため、内部に入り込んだ光がミラー30側に漏洩しにくく、更に、抑制カバー80の内壁面82が斜め下方側を向いて配置されているため、内部反射光が抑制カバー80の内部に入り込んで内壁面82で反射したときに、その拡散反射光が上方側(即ちミラー30側)に向かいにくくなる。
より詳しく説明すると、この構成では、上方側となるにつれて開口領域が狭くなるように内壁面82が先細り状に傾斜しているため、抑制カバー80の真下側から上下方向に近い向きに内部反射光が入り込まないと、内部反射光が内壁面82で反射して生じる光が上端部83の開口領域に到達し難くなる。つまり、横方向(上下方向と直交する方向)或いは斜め横方向に進む内部反射光が抑制カバー80内に入り込んだときには、この内部反射光が内壁面82で反射したときに横向きに近い反射が生じやすくなり、この反射によって生じる光が、再び内壁面82で反射したり或いは下方側に漏洩し易くなる。一方、透過板5で生じる内部反射光は、凹面鏡41の周囲に配される透過板5の内面から直接抑制カバー80側に向かう光が主であるため、抑制カバー80内に下方側から入り込もうとする内部反射光は、横方向又は斜め横方向に進む光の割合が大きい。従って、抑制カバー80内に下方側から入り込む内部反射光の大部分を、内壁面82で繰り返し反射させたり、下方側に漏洩させたりすることができるため、抑制カバー80内に入り込んだ内部反射光がミラー30側に漏洩することをより一層効果的に抑えることができる。
次に、第2実施形態に係るレーザレーサ装置について説明する。
図5(A)は、第2実施形態に係るレーザレーダ装置で用いられる抑制カバーを例示する断面図であり、図5(B)はその斜視図である。図6は、第2実施形態に係るレーザレーダ装置において、抑制カバー、凹面鏡、透過板を上方側から見た配置関係を説明する説明図である。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
3…ケース
3a…ケースの内壁面
5…透過板
5a…透過板の内面
10…レーザダイオード(レーザ光発生手段)
20…フォトダイオード(光検出手段)
30…ミラー(誘導部材)
40…回動反射機構(回動偏向手段)
41…凹面鏡(偏向部)
41b…凹面鏡の上端部(偏向部の上端部)
42a…中心軸
50…モータ(駆動手段)
L1…レーザ光
L2…検出物体からの反射光
R…反射光経路
80,280,380,480…抑制カバー
81,281,381,481…抑制カバーの外壁面
82,282,382,482…抑制カバーの内壁面
84,284,384,484…抑制カバーの下端部
Claims (6)
- レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段が前記レーザ光を発生したときに、当該レーザ光が検出物体にて反射して生じる反射光を検出する光検出手段と、
所定の上下方向に延びる中心軸を中心として回動可能に構成された偏向部を備えるとともに、当該偏向部により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
前記偏向部にて偏向された前記反射光を前記光検出手段に向けて誘導する誘導部材と、
前記回動偏向手段の前記偏向部を回転駆動する駆動手段と、
少なくとも前記回動偏向手段を収容すると共に、前記偏向部からの前記レーザ光の走査経路上を当該レーザ光が透過可能な透過板によって囲んでなるケースと、
前記反射光が前記偏向部から前記光検出手段に至るまでに通る反射光経路を当該反射光経路の外から囲う構成で配置され、前記偏向部から空間に向けて偏向された前記レーザ光の一部が前記透過板にて反射する内部反射光を拡散反射させて低減する抑制カバーと、
を備え、
前記上下方向において、前記偏向部よりも前記誘導部材側を上方側としたとき、前記抑制カバーは、下端部が前記偏向部の上端部よりも上方に設けられ、前記反射光経路側に面する内壁面と前記内壁面の外側に配置される外壁面とを備え、前記内壁面と前記外壁面との間の厚さよりも前記上下方向の長さが長くなるように前記偏向部側から前記誘導部材側に向かって延びる構成であり、前記内壁面が斜め下側を向くように傾斜した構成、又は、前記内壁面が前記上下方向に延びる構成のいずれかであることを特徴とするレーザレーダ装置。 - 前記抑制カバーは、前記反射光経路を筒状に囲う構成で配置されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザレーダ装置。
- 前記抑制カバーは、前記偏向部から前記誘導部材までの前記反射光経路を囲う構成で配置されていることを特徴とする請求項2に記載のレーザレーダ装置。
- 前記偏向部は、前記反射光を集光しつつ偏向する凹面鏡からなり、
前記抑制カバーは、前記偏向部側から前記誘導部材側に向かうにつれて開口領域が狭くなるように構成されていること特徴とする請求項3に記載のレーザレーダ装置。 - 前記抑制カバーは、前記中心軸の一方側から他方側に向かう方向を前記上下方向としたときの下端部が、前記偏向部の上端部よりも上方に設けられており、
前記透過板は、内面が上方側を向くように前記中心軸に対して傾斜して配置され、
前記抑制カバーは、前記偏向部側から前記誘導部材側に向かうにつれて開口領域が狭くなるように構成され、前記内壁面が斜め下方側を向いて配置されており、
前記透過板で生じた前記内部反射光が前記内壁面に照射されたときに、当該内部反射光を前記内壁面で拡散反射させて低減すること特徴とする請求項3又は請求項4に記載のレーザレーダ装置。 - 前記抑制カバーの前記内壁面及び前記外壁面の反射率が、前記ケースの内壁面の反射率よりも低くなるように構成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
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