[go: up one dir, main page]

JP2000098027A - レーザレーダ装置 - Google Patents

レーザレーダ装置

Info

Publication number
JP2000098027A
JP2000098027A JP27124198A JP27124198A JP2000098027A JP 2000098027 A JP2000098027 A JP 2000098027A JP 27124198 A JP27124198 A JP 27124198A JP 27124198 A JP27124198 A JP 27124198A JP 2000098027 A JP2000098027 A JP 2000098027A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
laser beam
scanning
light receiving
radar device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP27124198A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3169074B2 (ja
Inventor
Shigeru Murata
茂 村田
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP27124198A priority Critical patent/JP3169074B2/ja
Publication of JP2000098027A publication Critical patent/JP2000098027A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3169074B2 publication Critical patent/JP3169074B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で柔軟性のあるレーザレーダ装置を提供
する。 【解決手段】 レーザ発生部1から出射された送光レー
ザビームは、ミラー4を介してレーザ光走査部5へ導か
れる。レーザ光走査部5では、10Hzで振動する反射
ミラーによってレーザビームが走査(往復運動)され
る。最大偏向角度は±4度、反射ミラーの回転角度にす
ると最大±2度である。ターゲットからの反射光は、受
光レンズ6で集光され光検出器2で受光される。光検出
器2の受光面の位置は、光検出器走査部3によって上下
方向に走査される。走査はレーザ光走査部5と同期して
10Hz行われる。例えば、レーザビームが上方向に偏
向している場合は、光検出器2はそれに合わせて下方に
移動する。必要な移動量は受光レンズ6の焦点距離と送
光ビームの最大偏向角度で決まり、この場合最大約±1
0mmである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査光学系を有す
るレーザレーダ装置に関し、特に、高出力で大型の固体
レーザを利用するようなレーザレーダ装置における走査
光学系の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にレーザレーダは、高い空間分解能
と高い受光レベルを確保するため、送光レーザのビーム
広がり角が1mrad程度に狭く設定される。同時に受
光視野もそれと同程度に設定される。このためレーザレ
ーダとして必要とされる広い領域のターゲットを検知を
するには、瞬時視野の領域を空間的に走査することがで
きる走査光学系が不可欠である。
【0003】受光レベルを上げるために受光光学系には
比較的大口径(100mm〜数100mm)の受光光学
系が用いられるため、走査光学系は一般に大型になり装
置全体の小型化を困難にしている。ただし、送光レーザ
のビーム径は一般に10mm以下と小さいため、送光光
学系は比較的小型化することができる。
【0004】レーザレーダの走査光学系としては、これ
までさまざまのものが報告されている。代表的な走査光
学系の方式としては、1枚ないし2枚の反射ミラーより
構成されミラーの角度を変化させることにより送光ビー
ムと受光視野を同時に走査する方式や、回転するウエッ
ジエッジプリズムを利用して走査する方式などがある。
しかし、これらの方式では使用している反射ミラーやウ
エッジエッジプリズム自体、さらにそれらの駆動系が大
型化するという欠点がある。
【0005】この欠点を補うための一例として、特願平
5−288857号に示されているような方式がある。
図5は、この方式によるレーザレーダ装置を示してお
り、レーザ発生部(この場合は半導体レーザ51)と光
検出器52は、送光レンズ54および受光レンズ55の
焦点位置に配置された同一のステージ53に固定されて
いる。そして、半導体レーザ51から出力されたレーザ
光は、送光レンズ54を介して目標に照射され、目標か
らの反射光は受光レンズ55を介して光検出器52に入
力される。
【0006】瞬時視野の領域を空間的に走査する場合、
駆動部57によってステージ53を矢印方向に移動する
ことにより、半導体レーザ51と光検出器52が一体的
に移動する。一方、送光レンズ54と受光レンズ55は
固定されているので、瞬時視野が点線のように変化し、
観測方向を走査することができる。これらの動作および
検出信号の処理は、制御部56によって行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この方式は、半導体レ
ーザ51と光検出器52が固定されているステージ53
を移動するだけで、送光レンズ54および受光レンズ5
5を備えた走査光学系は移動させないために装置を小型
化することができるという利点がある一方、以下のよう
な欠点も有している。
【0008】つまり、この従来例は、レーザ発生部とし
て半導体レーザのような小型のレーザを利用する場合に
は有効であるが、高出力で大型の固体レーザを利用する
ような場合は、ステージとその駆動系が大型化してこの
方式の利点が無くなる。また、一般にレーザレーダでは
送光ビームの広がり角をエキスパンダ等で調整するが、
この従来例では送光レンズを必要とするためその調整が
困難である。
【0009】本発明の目的は、上述のレーザレーダの特
徴、すなわち大きな受光光学系と小さな送光光学系から
構成される点を考慮し、小型で柔軟性のあるレーザレー
ダ装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、大きな受光光
学系と小さな送光光学系から構成されるというレーザレ
ーダ装置の一般的な特徴を利用し、送光光学系と受光光
学系とを別々の走査機構で同期をとりながら走査するこ
とにより、小型で柔軟性のあるレーザレーダ装置を実現
することを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のレーザレーダ装
置の第1の実施の形態を示す概略図である。この実施の
形態の主な構成要素は、レーザ発生部1、レーザ光走査
部5、受光レンズ6、光検出器2、光検出器走査部3お
よび、本レーザレーダ装置を駆動する駆動部である。た
だし、駆動部はレーザレーダ装置が一般的に備えている
周知の要素であるので図では省略している。
【0012】レーザ発生部1は、波長1.5μm帯の光
パラメトリック発振器を使用している。主な仕様は、レ
ーザピーク出力5kW、繰り返し周波数40kHz、ビ
ーム広がり角1mrad(ただし、ビームエキスパンダ
を内臓している)である。
【0013】レーザ光走査部5は、有効径15mmの反
射ミラーとそれを振動させるための駆動モータ部から構
成される。反射ミラーの重さは数g以下である。
【0014】受光レンズ6は、通常の凸レンズ系であ
る。有効径100mm、焦点距離150mmである。光
検出器2は、受光有効径300μmのInGaAsアバ
ランシェフォトダイオード(APD)モジュールであ
り、プリアンプを内蔵している。その概略寸法は縦20
mm、横10mm、厚さ5mm、重さは10g以下であ
る。光検出器走査部3は、光検出器2を図の上下方向に
往復運動させるための機構部品である。
【0015】次に、本発明の第1の実施の形態の動作に
ついて説明する。レーザ発生部1から出射された送光レ
ーザビームは、ミラー4を介してレーザ光走査部5へ導
かれる。レーザ光走査部5では、10Hzで振動する反
射ミラーによってレーザビームが図の上下方向に10H
zで走査(往復運動)される。最大偏向角度は±4度、
反射ミラーの回転角度にすると最大±2度である。反射
ミラーの有効径は15mmと小さいため、モータ駆動に
よりこの程度の回転角度および速度で振動させることは
容易である。
【0016】ターゲットからの反射光は、受光レンズ6
で集光され光検出器2で受光される。光検出器2の受光
面の位置は、光検出器走査部3によって上下方向に走査
される。走査はレーザ光走査部5と同期して10Hz行
われる。例えば、レーザビームが上方向に偏向している
場合は、光検出器2はそれに合わせて下方に移動する。
必要な移動量は受光レンズ6の焦点距離と送光ビームの
最大偏向角度で決まり、この場合最大約±10mmであ
る。光検出器2は小型軽量であるため、光検出器走査部
5と同様に小型モータにより駆動することができる。
【0017】本発明においては、レーザ光走査部5と光
検出器走査部3の走査機構を同期させる必要があるが、
上記のようにいずれの部品も10g以下と極めて軽量で
あるため、小型ステップモータとマイコンを組み合わせ
た制御方式を採用することにより、容易に同期させて走
査することができる。
【0018】なお、上記に実施の形態では、レーザ光走
査部5として、反射ミラーを振動させる方式を採用して
いるが、その代わりに、小型(有効径15mm程度)の
回転するウエッジプリズムを用いることにより、往復走
査ではなく、回転走査によってレーザ光の走査を行うこ
ともできる。レーザ光はウエッジプリズムを透過するこ
とによって方向が偏向する。偏向角度はプリズムのウエ
ッジ角度で決まるが、数度の偏向角度は容易に実現でき
る。
【0019】ウエッジプリズムを高速(例えば20H
z)で回転させれば、送光ビームの偏向方向もその速度
で回転する。この場合は同時に、光検出器走査部3もウ
エッジプリズムに同期して回転させる必要がある。ま
た、受光レンズ6としては、通常の凸レンズの他にフレ
ネルレンズを使用することもできる。フレネルレンズは
ガラスレンズと比較して軽量であるという利点がある。
【0020】図2は、本発明のレーザレーダ装置の第2
の実施の形態を示す概略図である。この実施の形態で
は、レーザ光走査部5を受光レンズ6の中央付近に配置
し、照射光と反射光がほぼ同軸となるように構成してい
る。これによって、第1の実施の形態よりもさらに小型
化することができる。
【0021】図3は、本発明のレーザレーダ装置の第3
の実施の形態を示す概略図である。この実施の形態で
は、受光レンズ6の替わりに、カセグレン型の受光ミラ
ー7を採用している。したがって、受光レンズを用いる
場合よりも光軸方向の装置寸法を短くすることができ
る。
【0022】図4は、本発明のレーザレーダ装置の第4
の実施の形態を示す概略図である。この実施の形態で
は、第1〜第3の実施の形態からなる装置の前方に回転
ミラーからなる第2走査部8を設置している。この第2
走査部8を第1の走査部であるレーザ光走査部5と組み
合わせることにより、さらに広範囲の走査を実現するこ
とができる。
【0023】例えば、レーザ光走査部5の走査方向を縦
方向に高速(例えば20Hzで)に振動させ、同時に第
2走査部8を横方向に比較的ゆっくりと(例えば1H
z)振動させれば、いわゆるラスター走査が可能とな
る。また、レーザ光走査部5の走査方向を高速に(例え
ば20Hzで)回転させ、同時に第2走査部8を横方向
に比較的ゆっくりと振動させれば、いわゆるパルマー走
査が可能となり、用途に応じた柔軟なレーザレーダ装置
が実現できる。
【0024】
【発明の効果】本発明においては、送光光学系の走査機
構として、反射ミラーあるいはウェッジプリズムを用
い、受光光学系の走査機構として、光検出器の光検出位
置を操作する機構を採用しているので、それぞれの走査
部を小型軽量化することができ、小型の駆動機構によっ
て操作を行うことができる。
【0025】また、レーザ光走査部とレーザ発生部が独
立しているため、大型で高出力のレーザ発生部を組込む
ことが容易となる。さらに、送光レーザビームの広がり
角を自由に設定することができ、柔軟性のあるレーザレ
ーダ装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す概略図であ
る。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す概略図であ
る。
【図3】本発明の第3の実施の形態を示す概略図であ
る。
【図4】本発明の第4の実施の形態を示す概略図であ
る。
【図5】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 レーザ発生部 2 光検出器 3 光検出器走査部 4 ミラー 5 レーザ光走査部 6 受光レンズ 7 受光ミラー 8 第2走査部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発生部から出力されるレーザ光を
    走査してターゲットに照射するレーザ光走査部と、ター
    ゲットからの反射レーザ光を集光する受光手段と、該受
    光手段により集光された反射レーザ光を検出する光検出
    器の検出位置を前記レーザ光走査部の走査と同期して移
    動させる光検出器走査部とを備えたレーザレーダ装置に
    おいて、 前記レーザ光走査部と前記光検出器走査部は、互いに別
    の走査機構によって走査されていることを特徴とするレ
    ーザレーダ装置。
  2. 【請求項2】 前記レーザ光走査部は、所定角度の範囲
    で往復振動する反射ミラーによって構成され、前記光検
    出器走査部は、前記受光手段の焦点位置でその光軸に直
    交する方向に往復する手段によって構成されていること
    を特徴とする請求項1記載のレーザレーダ装置。
  3. 【請求項3】 前記レーザ光走査部は、所定速度で回転
    するウェッジエッジプリズムによって構成され、前記光
    検出器走査部は、前記受光手段の焦点位置でその光軸に
    直交する方向に往復する手段によって構成されているこ
    とを特徴とする請求項1記載のレーザレーダ装置。
  4. 【請求項4】 前記レーザ光走査部は、前記受光手段と
    同軸上に配置されていることを特徴とする請求項1記載
    のレーザレーダ装置。
  5. 【請求項5】 前記受光手段は、受光レンズによって構
    成されていることを特徴とする請求項1記載のレーザレ
    ーダ装置。
  6. 【請求項6】 前記受光手段は、カセグレン型の受光ミ
    ラーによって構成されていることを特徴とする請求項1
    記載のレーザレーダ装置。
  7. 【請求項7】 前記レーザ光走査部は、前記レーザ発生
    部から出力されるレーザ光を走査する第1のレーザ光走
    査部と、該第1のレーザ光走査部および前記受光手段の
    前方に配置され、前記ターゲットに照射するレーザ光お
    よび前記ターゲットからの反射レーザ光を走査する第2
    のレーザ光走査部とによって構成されていることを特徴
    とする請求項1記載のレーザレーダ装置。
  8. 【請求項8】 前記第1のレーザ光走査部によってレー
    ザ光を縦方向に比較的高速に振動させると同時に、前記
    第2の走査部によって前記第1のレーザ光走査部と同期
    して前記レーザ光を横方向に比較的低速に振動させるこ
    とを特徴とする請求項7記載のレーザレーダ装置。
  9. 【請求項9】 前記第1のレーザ光走査部によってレー
    ザ光を比較的高速に回転させ、同時に前記第2の走査部
    によって前記レーザ光を横方向に比較的低速に振動させ
    ることを特徴とする請求項7記載のレーザレーダ装置。
JP27124198A 1998-09-25 1998-09-25 レーザレーダ装置 Expired - Fee Related JP3169074B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27124198A JP3169074B2 (ja) 1998-09-25 1998-09-25 レーザレーダ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27124198A JP3169074B2 (ja) 1998-09-25 1998-09-25 レーザレーダ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000098027A true JP2000098027A (ja) 2000-04-07
JP3169074B2 JP3169074B2 (ja) 2001-05-21

Family

ID=17497332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27124198A Expired - Fee Related JP3169074B2 (ja) 1998-09-25 1998-09-25 レーザレーダ装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3169074B2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004068746A1 (ja) * 2003-01-31 2004-08-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 光アンテナ
JP2006178342A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Fuji Photo Film Co Ltd 投射型画像表示装置
JP2009098111A (ja) * 2007-02-28 2009-05-07 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
JP2011530712A (ja) * 2008-08-12 2011-12-22 ジェイケイ ヴィジョン アーエス 船舶の航路上の物体の検知と画像化のシステム
JP2013011613A (ja) * 2012-09-06 2013-01-17 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
JP2013205094A (ja) * 2012-03-27 2013-10-07 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
JP2014219250A (ja) * 2013-05-07 2014-11-20 富士通株式会社 測距装置及びプログラム
JP2021012071A (ja) * 2019-07-05 2021-02-04 株式会社リコー 光走査装置、物体検出装置及びセンシング装置
JP2021504707A (ja) * 2017-11-30 2021-02-15 セプトン テクノロジーズ,インコーポレイテッド ライダーシステムの分解能を向上させるための光学設計および検出器設計
JP2022505735A (ja) * 2018-10-24 2022-01-14 フォグレイン テクノロジー (シェンゼン)カンパニー リミテッド 光電検出器、製造方法およびレーザーレーダーシステム

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104267390B (zh) * 2014-09-29 2016-08-24 北京理工大学 星载测风激光雷达系统滞后角补偿装置及精度修正方法
US10451740B2 (en) 2016-04-26 2019-10-22 Cepton Technologies, Inc. Scanning lidar systems for three-dimensional sensing

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004068746A1 (ja) * 2003-01-31 2004-08-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 光アンテナ
US7151882B2 (en) 2003-01-31 2006-12-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical antenna
JP2006178342A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Fuji Photo Film Co Ltd 投射型画像表示装置
JP2009098111A (ja) * 2007-02-28 2009-05-07 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
JP2013076707A (ja) * 2007-02-28 2013-04-25 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
JP2011530712A (ja) * 2008-08-12 2011-12-22 ジェイケイ ヴィジョン アーエス 船舶の航路上の物体の検知と画像化のシステム
JP2013205094A (ja) * 2012-03-27 2013-10-07 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
JP2013011613A (ja) * 2012-09-06 2013-01-17 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
JP2014219250A (ja) * 2013-05-07 2014-11-20 富士通株式会社 測距装置及びプログラム
JP2021504707A (ja) * 2017-11-30 2021-02-15 セプトン テクノロジーズ,インコーポレイテッド ライダーシステムの分解能を向上させるための光学設計および検出器設計
US11585902B2 (en) 2017-11-30 2023-02-21 Cepton Technologies, Inc. Optical designs using cylindrical lenses for improved resolution in lidar systems
US11592530B2 (en) 2017-11-30 2023-02-28 Cepton Technologies, Inc. Detector designs for improved resolution in lidar systems
JP7319690B2 (ja) 2017-11-30 2023-08-02 セプトン テクノロジーズ,インコーポレイテッド ライダーシステムの分解能を向上させるための光学設計および検出器設計
JP2022505735A (ja) * 2018-10-24 2022-01-14 フォグレイン テクノロジー (シェンゼン)カンパニー リミテッド 光電検出器、製造方法およびレーザーレーダーシステム
US11749772B2 (en) 2018-10-24 2023-09-05 Phograin Technology (shenzhen) Co., Ltd. Photodetector, manufacturing method thereof, and lidar system
JP2021012071A (ja) * 2019-07-05 2021-02-04 株式会社リコー 光走査装置、物体検出装置及びセンシング装置
JP7314661B2 (ja) 2019-07-05 2023-07-26 株式会社リコー 光走査装置、物体検出装置及びセンシング装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP3169074B2 (ja) 2001-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9285477B1 (en) 3D depth point cloud from timing flight of 2D scanned light beam pulses
US7271383B2 (en) Scanning system with feedback for a MEMS oscillating scanner
US10247812B2 (en) Multi-mirror scanning depth engine
JP3169074B2 (ja) レーザレーダ装置
EP0050970B1 (en) Opto-mechanical scanning mechanism
JP2008509448A (ja) 2次元画像投影システム
JP2004361315A (ja) レーダ装置
CN111175721B (zh) Lidar传感器和用于lidar传感器的方法
CN112213853A (zh) 光扫描装置、物体检测装置、光扫描方法、物体检测方法及程序
JP2005077431A (ja) 画像表示装置及びそれを有する撮像装置
KR20200006999A (ko) 간소화된 검출을 이용한 라이다 장치 및 그 방법
CN110662980B (zh) 用于扫描立体角的方法和设备
JPH09159946A (ja) 光検出装置
CN110940960B (zh) 激光雷达扫描系统和激光雷达扫描方法
JP6037623B2 (ja) レーザ走査型共焦点顕微鏡、及び、レーザ走査型共焦点顕微鏡の光学系のアライメント調整方法
CN114624674B (zh) 激光雷达
CN215238578U (zh) 激光加工检测系统
JP3413851B2 (ja) 光走査画像情報検出装置
CN111095019A (zh) 扫描系统以及用于扫描系统的发送与接收设备
JP2014085646A (ja) 光走査装置及び計測システム
JP2518066B2 (ja) レ―ザビ―ム方向制御装置
US20090251670A1 (en) Optical feedback for high speed scan mirror
JPH0354515A (ja) 回転多面鏡の消音装置
JP2005077289A (ja) レーダ装置およびレーダ装置の物標認識方法
CN116203527A (zh) 激光扫描设备、安防系统和扫描控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080316

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090316

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090316

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100316

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100316

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120316

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120316

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130316

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130316

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140316

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees