JPH07239405A - 反射鏡 - Google Patents

反射鏡

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Publication number
JPH07239405A
JPH07239405A JP6052861A JP5286194A JPH07239405A JP H07239405 A JPH07239405 A JP H07239405A JP 6052861 A JP6052861 A JP 6052861A JP 5286194 A JP5286194 A JP 5286194A JP H07239405 A JPH07239405 A JP H07239405A
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JP
Japan
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mirror
light
reflection
conical surface
angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP6052861A
Other languages
English (en)
Inventor
Yushiro Nitta
雄四郎 新田
Yoshihide Takeyama
芸英 武山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FUJII KOGAKU KK
NEC Home Electronics Ltd
NEC Corp
Original Assignee
FUJII KOGAKU KK
NEC Home Electronics Ltd
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by FUJII KOGAKU KK, NEC Home Electronics Ltd, Nippon Electric Co Ltd filed Critical FUJII KOGAKU KK
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来にない反射方向変化を与える新規な反射
鏡を得る。 【構成】 反射鏡28は、頂角が円周方向に漸変する円
錐面28aを反射面とする。頂角が漸変することに伴っ
て、円錐面28aに段部28cを持つ。この反射鏡28
を例えばレーザーレーダの送信光学系における反射鏡と
して用いる場合、反射鏡28を円錐軸の回りに一定速度
で回転させる。光軸が円錐軸と平行なレーザ光を円錐面
28aに当てると、回転に伴う頂角の変化により、光の
反射方向が振れ、送信光のスキャンが行われる。この場
合、反射鏡は一定方向に一定速度で回転するので、反射
方向の変化はリニアである。つまり、送信光のスキャン
・リニアリティが確保される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、従来にない反射方向
変化を与える新規な反射鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、反射鏡には種々のものがあ
る。一般的なものとして、平面鏡、凸面鏡、凹面鏡があ
り、さらに、単なる円錐面を反射面とするコーンミラ
ー、六角形柱等の多角形柱の外周面を反射面とするポリ
ゴンミラー等がある。上記の各反射鏡は、それぞれ入射
光に対して特有の反射方向を与える。また、各反射鏡を
回転させた時の反射方向の変化もそれぞれ特有である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の各反射鏡はそれ
ぞれ、用途に応じて使用される。例えば、レーザーレー
ダにおける送信光学系には、通常平面ミラーが用いられ
る。この場合、平面ミラーを一定角度範囲で往復回転さ
せることにより、レーザ光源から出射されたレーザ光を
物体に向けて例えば水平方向左右にスキャンする。しか
し、平面ミラーを用いて送信光のスキャンを行う方式で
は、平面ミラーの回転速度を制御しなければ、送信光の
スキャン方向の角度変化が等角速度の角度変化であるこ
と、すなわち送信光のスキャン・リニアリティを実現す
ることはできない。このような場合に、送信光のスキャ
ン・リニアリティを容易に実現できる反射鏡があれば望
ましい。また、上記の送信光のスキャンの場合に限ら
ず、反射鏡を回転させた時の反射方向変化が従来にない
ものであれば、新たな用途に用いられる可能性がある。
【0004】本発明は、上記背景のもとになされたもの
で、回転させた時に従来にない反射方向変化を与える新
規な反射鏡を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の反射鏡は、頂角が円周方向に漸変する円錐面を反射
面とすることを特徴とする。
【0006】
【作用】上記の反射鏡を例えば同一方向に一定速度で回
転させる。この反射鏡の円錐面に円錐軸と平行な光を入
射させると、円錐面の頂角が円周方向に漸変するので、
円錐面での反射方向が変化する。この場合、反射鏡は、
往復回転するのでなく単に一定方向に一定速度で回転す
るのであるから、この場合の反射方向の変化は、等角速
度の角度変化である。そして、この反射方向の変化を反
射鏡の一回転ごとに繰り返す。したがって、レーザーレ
ーダにおける送信光スキャン用の反射鏡として用いた場
合は、送信光のスキャン・リニアリティを容易に実現す
ることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明をレーザーレーダの送信光学系
における反射鏡として用いた実施例を図1〜図14を参
照して説明する。図1はレーザーレーダの内部構成を示
す平面図、図2は同正面図である。このレーザーレーダ
20は、車両に搭載して前方の車両の位置(方向および
距離)を検出するものであり、内部にレーザ光を出射す
る送信光学系21、この送信光学系21から物体に向け
て出射されたレーザ光(送信光)の方向を検出するため
の角度検出光学系22、物体(車両)で反射したレーザ
光(反射光)を受光する受信光学系23をケース24内
に備えている。なお、各図中に、送信光のスキャン方向
(水平方向)をx、送信光の物体に向かう方向をy、垂
直方向をzの各座標で示す。
【0008】前記送信光学系21は、図3、図4にも示
すように、高周波のパルス状のレーザ光を出射するレー
ザ光源25、出射されたレーザ光を平行光線にするコリ
メータレンズ26、平行光を縦横の一方向(図ではz方
向)にのみ集光するシリンドリカルレンズ27、レーザ
光を物体に向けて反射する本発明の一実施例の反射鏡で
あるバリアングルコーンミラー28、このバリアングル
コーンミラー28の回転軸29を一定回転速度で回転駆
動するモータ30を備えている。前記回転軸29はバリ
アングルコーンミラー28の円錐軸と一致している。本
発明の一実施例の反射鏡である前記バリアングルコーン
ミラー28は、図6〜図8にも示すように、円錐面28
aの頂角α(なお、本明細書中では、円錐面28aの円
錐軸28bに対する角度を頂角と称している)が円周方
向に漸変し、一周した位置で円錐面28aの頂角αが不
連続に変化する段部28cが形成される形状をなしてい
る。このバリアングルコーンミラー28は、例えばアル
ミニュームやプラスチック等で製作し、また、表面にア
ルミニューム等の蒸着を施して反射面にするとよい。そ
して、このバリアングルコーンミラー28は、その円錐
軸28bがレーザ光源25から出射されたレーザ光の光
軸K1 と平行になるように、かつ、その円錐面28aが
光軸K1 上にくるように配置している。
【0009】前記角度検出光学系22は、図3にも示す
ように、前記の送信光学系21とこの角度検出光学系2
2との両者に共通の光学部品である前述のバリアングル
コーンミラー28と、レーザ光を出射するレーザ光源3
5と、出射されたレーザ光をバリアングルコーンミラー
28上に向かって収束させる収束レンズ36と、バリア
ングルコーンミラー28で反射したレーザ光を受光して
その受光位置(光スポット位置)を検出する受光素子で
あるポジションセンサ37とからなっている。このポジ
ションセンサ37は、受光領域における実際の受光位置
に応じた信号を出力する。
【0010】前記受信光学系23は、両面がいずれも他
方の面の近軸焦点位置にある凸レンズである多数のエレ
メント40を束ねたフライアイ41と、このフライアイ
41の出射面位置に後ろ側焦点位置がくるように配置し
た集光レンズとしてのフレネルレンズ42と、このフレ
ネルレンズ42の前側焦点位置に配置した受光素子43
とを備えている。
【0011】前記のレーザーレーダにより物体の位置検
出を行う動作を説明する。バリアングルコーンミラー2
8はモータ30により回転軸29を介して駆動され、一
定速度で回転している。送信光学系21のレーザ光源2
5よりパルス状のレーザ光をバリアングルコーンミラー
28の円錐面28aに向けて出射する。出射されたレー
ザ光は、バリアングルコーンミラー28の円錐面28a
で反射して物体に向かう。この場合、バリアングルコー
ンミラー28の円錐面28aの頂角αが円周方向に漸変
するので、バリアングルコーンミラー28が回転するこ
とで、レーザ光の円錐面28aでの反射方向が変化す
る。すなわち、図3において送信光が左右に振れ、細線
状の光束(略図的に符号31の線分で示す)によるスキ
ャンが行われる。この場合、バリアングルコーンミラー
28が1回転することで、送信光の1回のスキャンが行
われる。また、スキャン方向は往復でなく一方向のみで
ある。上記において、バリアングルコーンミラー28は
往復回転ではなく同一方向に回転するから、回転速度は
常に一定であり、送信光のスキャン・リニアリティは確
保される。
【0012】上述したバリアングルコーンミラー28の
円錐面28aにおける反射方向および光束形状について
詳述する。今、バリアングルコーンミラー28に平行光
束が入射するとすれば、バリアングルコーンミラー28
は円錐面28aのグラジエントな方向(図6に矢印
(イ)で示す:なお、この方向は円錐軸28aを含め平
面に対してわずかな角度を持つ)についてはパワーを持
たないので、反射光も入射平行光束の径を維持する。し
かし、グラジエントでない方向についてはそれぞれの方
向に対する面のパワーに応じて発散しながら反射する。
したがって、反射光は全体として離心率の非常に大きな
楕円状の発散光束となる。この発散光束の離心率は、バ
リアングルコーンミラー28に入射するレーザ光中に配
置したシリンドリカルレンズ27の焦点距離を適切に選
定することで制御(すなわち発散光束の発散率(楕円形
状の大きさ)および楕円形状の扁平率を制御)すること
ができる。その様子を図5に示す。実施例では、図4に
おいてz方向(垂直方向)に幅hから幅sに収束させて
おり、この収束させた幅sが反射後発散する(幅Sで示
す方向に広がる発散をする)。一方、前記の幅sと直角
な方向の光束幅(y方向の光束幅)hは反射後も一定で
ある。この幅hと発散する幅Sとの楕円状の発散光束が
送信光として物体に向かう。
【0013】バリアングルコーンミラー28で反射した
レーザ光(送信光)は、前記の通り楕円状の光束となっ
て物体に向かい、物体の表面を細線状に照射し、物体表
面で反射し、フレネルレンズ42で集光され、受光素子
43で受光される。この受光素子43からの信号に基づ
いて物体までの距離が検出される。また、物体の方向
は、前記角度検出光学系22のポジションセンサ37か
らの信号に基づいて検出される。
【0014】本発明の反射鏡すなわちバリアングルコー
ンミラーの他の実施例を図9、図10に示す。この実施
例のバリアングルコーンミラー51は、送信光学系21
からのレーザ光を反射する円錐部分52と、角度検出光
学系22からのレーザ光を反射する円錐部分53とが同
心状に分けられている。送信光学系21用の円錐部分5
2は、図6〜図8等に示したバリアングルコーンミラー
28と同様に、円錐面52aの頂角が円周方向に漸変
し、円錐面52aにおける円周方向の一箇所に頂角の不
連続に伴う段部52cが形成される形状である。角度検
出光学系22用の円錐部分53は、前記円錐部分52の
周囲に形成され、同じく円錐面53aの頂角が円周方向
に漸変し、円錐面53aにおける円周方向の一箇所に頂
角の不連続に伴う段部53cが形成される形状である。
【0015】また、図11、図12あるいは図13、図
14に示すように、頂角が円周方向に漸変することに伴
って円錐面の一周のなかに生じる段部を円周方向に2箇
所あるいは複数所形成することも考えられる。図12、
図13のバリアングルコーンミラー61は、段部61
c、61’cが2箇所に形成され、円周方向に半分ずつ
に分かれた2つの円錐面61a、61’aを持つ。この
例では、頂角の最小値と最大値とが両円錐面61a、6
1’aについて共通である。なお、円錐軸を符号61b
で示す。したがって、このバリアングルコーンミラー6
1を一回転することで、同様な送信光のスキャンを2回
行うことができる。
【0016】また、図13、図14のバリアングルコー
ンミラー71は、段部71c、71’cが2箇所に形成
され、円周方向に半分ずつに分かれた2つの円錐面71
a、71’aを持つ点では前記と同様であるが、一方の
円錐面71aの頂角の最大値より他方の円錐面71’a
の頂角の最小値の方が大である。なお、円錐軸を符号7
1bで示す。したがって、このバリアングルコーンミラ
ー71で送信光をスキャンする場合、バリアングルコー
ンミラー71の一回転により、スキャン方向に間隔をあ
けた2つの領域についてスキャンが行われることにな
る。
【0017】本発明の反射鏡は、レーザーレーダの送信
光学系に限らず、例えば、テレビカメラを用い画像処理
により物体の形状を検出する形状検出装置における送信
光学系の反射鏡として適用することもできる。この場合
における送信光学系の構成は、図3〜図5等に示したも
のと同じであり、送信光学系により送信された送信光に
よって、物体の表面に等間隔に並べた細線が投射され
る。テレビカメラがこれを撮像し、画像処理により、物
体の表面形状を検出する。この場合、物体の表面が平面
であれば、投射された細線は直線のままである。しか
し、物体の表面に凹凸があれば、直線がゆがむ。このゆ
がみに基づいて、画像処理により物体の表面形状を検出
する。
【0018】また、本発明の反射鏡は、上述の送信光学
系のように送信光をスキャンする場合に限らず、その他
種々の場合、例えば、回転させずに用いる場合も考えら
れる。この場合は、周囲から投射される光に対して、頂
角に応じて反射方向を変えて反射する。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、頂角が円周方向に漸変
する円錐面を反射面としているので、従来にない反射方
向変化を与えることが可能となった。そして、例えば送
信光スキャン用の反射鏡として用いた場合は、送信光の
スキャン・リニアリティを容易に実現することができ
る。
【0020】請求項2によれば、円錐面に形成される段
部が複数箇所なので、この反射鏡の一回転のなかで、複
雑な反射方向変化を与えることができる。
【0021】請求項3によれば、複数の円錐面が同心状
に形成されているので、各円錐面の頂角の設定が容易で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の反射鏡を送信光学系に用い
たレーザーレーダの内部構造を示す平面図である。
【図2】同レーザーレーダの内部構造を示す正面図であ
る。
【図3】図1における送信光学系および角度検出光学系
のみを示す拡大図である。
【図4】図3におけるA矢視図である。
【図5】図3におけるB矢視の拡大図である。
【図6】本発明の一実施例の反射鏡を示すもので、図4
における反射鏡の拡大図である。
【図7】図6の左側面図である。
【図8】上記反射鏡の斜視図である。
【図9】本発明の反射鏡の他の実施例を示す正面図であ
る。
【図10】図9の左側面図である。
【図11】本発明の反射鏡のさらに他の実施例を示す正
面図である。
【図12】図11の左側面図である。
【図13】本発明の反射鏡のさらに他の実施例を示す正
面図である。
【図14】図13の左側面図である。
【符号の説明】
20 レーザーレーダ 21 送信光学系 22 角度検出光学系 23 受信光学系 25 送信光学系のレーザ光源 26 送信光学系のコリメータレンズ 27 シリンドリカルレンズ 28、51、61、71 バリアングルコーンミラー
(反射鏡) 52 送信光用の円錐部分 53 角度検出用の円錐部分 28a、52a、53a、61a、61’a、71a、
71’a 円錐面 28b、51b、61b、71b 円錐軸 28c、52c、53c、61c、61’c、71c、
71’c 段部
フロントページの続き (72)発明者 武山 芸英 東京都港区赤坂8丁目6番27号スカイプラ ザ赤坂201 藤井光学株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 頂角が円周方向に漸変する円錐面を反射
    面とする反射鏡。
  2. 【請求項2】 頂角が円周方向に漸変することに伴って
    円錐面の一周のなかに生じる段部が円周方向に複数箇形
    成されたことを特徴とする請求項1記載の反射鏡。
  3. 【請求項3】 共通の円錐軸を有し、頂角が円周方向に
    漸変する同心状の複数の円錐面を反射面とする反射鏡。
JP6052861A 1994-02-25 1994-02-25 反射鏡 Pending JPH07239405A (ja)

Priority Applications (1)

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JP6052861A JPH07239405A (ja) 1994-02-25 1994-02-25 反射鏡

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JP6052861A JPH07239405A (ja) 1994-02-25 1994-02-25 反射鏡

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004191863A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Ricoh Co Ltd 光走査用ミラー、光走査方法、光走査装置及び画像形成装置
JP2011511326A (ja) * 2008-02-05 2011-04-07 リライアント・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリテイ・カンパニー アキシコン部を用いた光学的パターン生成器
WO2017149094A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-08 Qinetiq Limited Detection device
CN107861238A (zh) * 2017-12-08 2018-03-30 潍坊学院 一种基于渐变反射镜面实现光束扫描的方法与装置

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040120