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JP2008191098A - Light projection device - Google Patents

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JP2008191098A
JP2008191098A JP2007028270A JP2007028270A JP2008191098A JP 2008191098 A JP2008191098 A JP 2008191098A JP 2007028270 A JP2007028270 A JP 2007028270A JP 2007028270 A JP2007028270 A JP 2007028270A JP 2008191098 A JP2008191098 A JP 2008191098A
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JP
Japan
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light
projection
optical element
light source
actuator
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007028270A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinya Abe
慎也 阿部
Nobuo Miyairi
信夫 宮入
Gakuji Uejima
岳二 上島
Yoshiki Adachi
芳樹 足立
Takekazu Terui
武和 照井
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.)
Denso Corp
Olympus Imaging Corp
Original Assignee
Denso Corp
Olympus Imaging Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Olympus Imaging Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2007028270A priority Critical patent/JP2008191098A/en
Publication of JP2008191098A publication Critical patent/JP2008191098A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light projection device for a radar device capable of emitting a beam correctly in a target projection direction. <P>SOLUTION: The projection direction of projection light 61 radiated from a laser diode 31 is set by a projection lens 37 moved by an actuator 40. The position of the projection lens 37 is detected by position detectors 43a, 43b. The projection direction of projection light 61 is followed by movement of the projection lens 37 by movement of the actuator 40 by a scanner control part 25. The scanner control part 25 controls the actuator 40 so that the projection lens 37 is stopped at each position corresponding to a plurality of prescribed directions, while moving the projection lens 37 so that the projection light 61 can scan a prescribed direction range. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ光等の光源から光束を発生し、対象物体からの反射光を受光して、対象物体からの距離を検出する自動車搭載光レーダ装置の投光装置に関する発明であり、特に出射光の方向を制御する装置に関するものである。   The present invention relates to a light projecting device for an on-vehicle optical radar device that generates a light beam from a light source such as a laser beam, receives reflected light from a target object, and detects a distance from the target object. The present invention relates to an apparatus for controlling the direction of incident light.

近年、自動車運転時のドライバの安全性向上を目指した技術開発への取り組みが進んでいる。その1つの手段として、先行車両及び自動車前方に存在する物体の位置情報を、レーダを使って検知する装置が実用化されている。具体的には、レーダ装置によって得られる車両前方物体の位置検出情報を基に、走行中、前方車両との衝突回避等の安全支援を行うといったものである。   In recent years, efforts have been made to develop technologies aimed at improving driver safety when driving a car. As one of the means, an apparatus for detecting position information of an object existing in front of a preceding vehicle and an automobile using a radar has been put into practical use. Specifically, based on the position detection information of the vehicle front object obtained by the radar device, safety support such as collision avoidance with the vehicle ahead is performed during traveling.

レーダ方式は、現在様々な方式が提案されており、装置コストを抑えつつ、十分な検出性能が得られることが要求されている。その中で1つの方式として、レーザ光を走査して物体検出する光レーダ装置が実用化されている。   Various radar systems have been proposed at present, and it is required that sufficient detection performance be obtained while suppressing apparatus costs. Among them, an optical radar device that scans a laser beam and detects an object has been put into practical use.

例えば、光レーダスキャナ装置としては、下記特許文献1にあるように、レーザ光を所定角度で走査して前方物体に向かって投射され、物体によって発生する反射光を受光器で検出し、投射から受光検出までの時間差を検出することによって、前方物体の位置を算出する装置が提案されている。   For example, as described in Patent Document 1 below, an optical radar scanner device scans a laser beam at a predetermined angle and projects it toward a front object, and detects reflected light generated by the object with a light receiver. There has been proposed an apparatus for calculating the position of a front object by detecting a time difference until light reception is detected.

図7は、下記特許文献1に記載された従来技術の光レーダ装置の構成を示したブロック図である。   FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical radar device described in Patent Document 1 below.

図7に於いて、この物体検出装置1は、投光部2と、受光部3と、オフセット位置記憶回路5と、複数の傾きセンサ6が接続されたCPU4とを有して成る。そして、投光部2内の発振回路11により駆動されて発光素子12から出射される光を、レンズ13、アクチュエータ14及びアクチュエータ(ACT)駆動回路15によって、水平または垂直方向へ移動させることによって、投射光方向を可変させる。   In FIG. 7, the object detection apparatus 1 includes a light projecting unit 2, a light receiving unit 3, an offset position storage circuit 5, and a CPU 4 to which a plurality of tilt sensors 6 are connected. Then, the light that is driven by the oscillation circuit 11 in the light projecting unit 2 and is emitted from the light emitting element 12 is moved in the horizontal or vertical direction by the lens 13, the actuator 14, and the actuator (ACT) driving circuit 15. Change the direction of the projected light.

CPU4は、レンズ13が投射方向に対応した位置に移動させるに必要な、アクチュエータ駆動量の指示を与える。上記アクチュエータ14の駆動量を、逐次増加または減少させた指示をACT駆動回路15に与えることによって、レンズ13を走査させる。投射用のレンズ13の走査中に、CPU4から発振回路11を介して発光素子12から投射光を出力する。そして、反射光を受光レンズ17、受光素子18及び検出回路19によって検出することにより、物体を検出するものである。
特開2002−162470号公報
The CPU 4 gives an instruction of an actuator driving amount necessary for moving the lens 13 to a position corresponding to the projection direction. The lens 13 is scanned by giving an instruction to the ACT driving circuit 15 to sequentially increase or decrease the driving amount of the actuator 14. During scanning of the projection lens 13, projection light is output from the light emitting element 12 via the oscillation circuit 11 from the CPU 4. The reflected light is detected by the light receiving lens 17, the light receiving element 18, and the detection circuit 19 to detect the object.
JP 2002-162470 A

上述したレーダ装置の投光装置は、投射レンズを、目標となる投射方向に対応した位置へ連続的に移動させることによって、出射ビームを連続的に走査し、一定周期毎に光線を発射する方法である。上記特許文献1のレーダ装置での投光装置では、アクチュエータの駆動指示から、投射レンズ位置及びそれに対応する発射ビーム角度を推定する。このため、実際に存在する投射レンズ位置をリアルタイムに検出することができない。そのため、自動車走行時の振動外乱が投射レンズに印加して、投射レンズ位置が指示位置からずれる場合に、異常を検出することができない。   The above-described light projecting device of a radar apparatus is a method of continuously scanning an outgoing beam by continuously moving a projection lens to a position corresponding to a target projection direction, and emitting a light beam at regular intervals. It is. In the light projecting device in the radar device of Patent Document 1, the projection lens position and the corresponding emission beam angle are estimated from the actuator drive instruction. For this reason, the position of the projection lens that actually exists cannot be detected in real time. Therefore, an abnormality cannot be detected when a vibration disturbance during driving of the automobile is applied to the projection lens and the position of the projection lens deviates from the indicated position.

また、光源の位置ずれが発生した場合でもビームを発光してしまうため、目的方向以外に存在する物体に対して、誤った光線投射をさせてしまうという問題を有していた。   In addition, since the beam is emitted even when the position deviation of the light source occurs, there has been a problem that an erroneous ray projection is performed on an object existing in a direction other than the target direction.

したがって本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、目標となる投射方向へ正しく光線を発射することができるレーダ装置での投光装置を提供することである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a light projecting device in a radar device that can correctly emit light rays in a target projection direction.

すなわち請求項1に記載の発明は、第1の光源から放射された光線を物体に投射する投光装置であって、上記第1の光源が放射した光線の投射方向を設定する光学素子と、上記光学素子を移動させるアクチュエータと、上記光学素子の位置を検出する位置検出手段と、上記光線の投射方向を指定し、上記光学素子を上記アクチュエータにより追従駆動制御する方向制御手段と、を具備し、上記方向制御手段は、上記光線が所定の方向範囲を走査可能なように上記光学素子を移動させながら、複数の所定方向に対応する位置で上記光学素子を停止するように上記アクチュエータを制御することを特徴とする。   That is, the invention described in claim 1 is a light projecting device that projects a light beam emitted from a first light source onto an object, an optical element that sets a projection direction of the light beam emitted from the first light source, An actuator for moving the optical element; position detecting means for detecting the position of the optical element; and direction control means for designating a projection direction of the light beam and controlling the optical element to follow and drive the optical element. The direction control means controls the actuator to stop the optical element at a position corresponding to a plurality of predetermined directions while moving the optical element so that the light beam can scan a predetermined direction range. It is characterized by that.

請求項1に記載の発明によれば、投射光学素子の位置をフィードバック制御により停止制御を行い、停止時にパルスを発光することにより、振動等の外乱に対して一定の投射方向を保持することができ、検出信号の位置分解能を向上させることができる。   According to the first aspect of the present invention, the position of the projection optical element is stopped by feedback control, and a pulse is emitted at the time of stop, so that a constant projection direction can be maintained against disturbance such as vibration. And the position resolution of the detection signal can be improved.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明に於いて、上記方向制御手段は、上記光線が上下左右に移動可能なように上記アクチュエータを制御することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the direction control means controls the actuator so that the light beam can move vertically and horizontally.

請求項2に記載の発明によれば、投射光学素子を上下左右に移動制御し、投射光線を上下左右の方向に走査することによって、物体の上下左右位置情報を検出することができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to detect the vertical / horizontal position information of the object by controlling the movement of the projection optical element in the vertical and horizontal directions and scanning the projection light beam in the vertical and horizontal directions.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明に於いて、上記位置検出手段により、上記投射方向との偏差を検出し、所定の範囲内にある場合に、上記光源に発光動作可能を通知し、また、上記投射方向が所定の範囲から外れる場合には、上記光源へ発光停止を通知することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the deviation from the projection direction is detected by the position detecting means and is within a predetermined range, the light source emits light. When the projection direction is out of a predetermined range, the light source is notified of light emission stop.

請求項3に記載の発明によれば、投射方向が、所定範囲から越える際に、発光を停止することによって、目標投射角度以外の方向へ誤発光することで発生する、誤検出を防止できる。   According to the third aspect of the invention, when the projection direction exceeds the predetermined range, by stopping the light emission, it is possible to prevent erroneous detection that occurs due to erroneous light emission in a direction other than the target projection angle.

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明に於いて、上記位置検出手段は、第2の光源と、受光位置検出素子と、上記光学素子と連動するスリットとを有し、上記光学素子位置の検出出力を得ることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1, wherein the position detecting means includes a second light source, a light receiving position detecting element, and a slit interlocking with the optical element. A detection output of the optical element position is obtained.

請求項4に記載の発明によれば、実際の投射光学素子の位置を常時検出することによって、目標投射方向に対応する位置に、投射光学素子の存在を確認して投射することが可能になり、投射角度精度を向上することができる。   According to the invention described in claim 4, by always detecting the actual position of the projection optical element, it becomes possible to confirm and project the presence of the projection optical element at the position corresponding to the target projection direction. The projection angle accuracy can be improved.

請求項5に記載の発明は、所定の光線を放射する第1の光源と、上記第1の光源から放射された光線の投射方向を設定するための移動可能な光学素子と、上記第1の光源から放射された光線の投射方向を変えて所定の範囲を走査するために、上記光学素子を、上記第1の光源の光軸方向に対して垂直な方向に2次元的に移動させるアクチュエータと、上記光学素子の位置を検出する位置検出手段と、上記光線の投射方向を指定し、上記光学素子を上記アクチュエータにより追従駆動制御するもので、上記光線が上記所定の範囲を走査可能なように上記光学素子を移動させながら、複数の所定方向に対応する位置で上記光線を停止するように上記アクチュエータを制御する方向制御手段と、を具備することを特徴とする。   The invention according to claim 5 is a first light source that emits a predetermined light beam, a movable optical element for setting a projection direction of the light beam emitted from the first light source, and the first light source. An actuator for moving the optical element two-dimensionally in a direction perpendicular to the optical axis direction of the first light source in order to change the projection direction of the light beam emitted from the light source and scan a predetermined range; The position detection means for detecting the position of the optical element and the projection direction of the light beam are specified, and the optical element is driven and controlled by the actuator so that the light beam can scan the predetermined range. Direction control means for controlling the actuator so as to stop the light beam at a position corresponding to a plurality of predetermined directions while moving the optical element.

請求項5に記載の発明によれば、投射光学素子の位置をフィードバック制御により停止制御を行い、停止時にパルスを発光することにより、振動等の外乱に対して一定の投射方向を保持することができ、検出信号の位置分解能を向上させることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the position of the projection optical element is stopped by feedback control, and a pulse is emitted at the time of stop, so that a constant projection direction can be maintained against disturbance such as vibration. And the position resolution of the detection signal can be improved.

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明に於いて、上記方向制御手段は、上記光線が上記第1の光源の光軸方向に対して垂直な面方向に移動可能なように上記アクチュエータを制御することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the direction control means is configured such that the light beam is movable in a plane direction perpendicular to the optical axis direction of the first light source. The above actuator is controlled.

請求項6に記載の発明によれば、投射光学素子を第1の光源の光軸方向に対して垂直な面方向に移動制御し、投射光線も同方向に走査することによって、2次元方向について、物体までの距離を検出することが可能となる。   According to the sixth aspect of the present invention, the projection optical element is controlled to move in a plane direction perpendicular to the optical axis direction of the first light source, and the projection light beam is also scanned in the same direction. The distance to the object can be detected.

請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の発明に於いて、上記方向制御手段は、上記位置検出手段により上記投射方向との偏差を検出して、上記投射方向が上記所定の範囲外の場合には上記第1の光源へ発光停止を通知することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the invention according to claim 5, wherein the direction control means detects a deviation from the projection direction by the position detection means, and the projection direction is within the predetermined range. In the case of outside, the first light source is notified of light emission stop.

請求項7に記載の発明によれば、投射方向が、所定範囲から越える際に、発光を停止することによって、目標投射角度以外の方向へ誤発光することで発生する、誤検出を防止できる。   According to the seventh aspect of the present invention, when the projection direction exceeds the predetermined range, by stopping the light emission, it is possible to prevent erroneous detection caused by erroneous light emission in a direction other than the target projection angle.

請求項8に記載の発明は、請求項5に記載の発明に於いて、上記方向制御手段は、上記位置検出手段により上記投射方向との偏差を検出して、上記投射方向が上記所定の範囲内にある場合には上記第1の光源に発光動作可能を通知することを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to claim 5, wherein the direction control means detects a deviation from the projection direction by the position detection means, and the projection direction is within the predetermined range. If the light source is within, the first light source is notified that the light emission operation is possible.

請求項8に記載の発明によれば、投射方向が所定範囲内にある場合は発光が可能であることを通知することによって、安全に発光することができる。   According to the invention described in claim 8, when the projection direction is within the predetermined range, it is possible to emit light safely by notifying that light emission is possible.

請求項9に記載の発明は、請求項5に記載の発明に於いて、上記位置検出手段は、上記第1の光源とは異なる第2の光源と、受光位置検出素子と、上記光学素子の移動と連動して移動するスリットと、上記第2の光源から放射された光を上記スリットを介して受光して上記光学素子の位置を検出する受光位置検出素子と、を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the invention according to claim 5, wherein the position detecting means includes a second light source different from the first light source, a light receiving position detecting element, and an optical element. A slit that moves in conjunction with the movement; and a light receiving position detecting element that detects light emitted from the second light source through the slit and detects the position of the optical element. .

請求項9に記載の発明によれば、実際の投射光学素子の位置を常時検出することによって、目標投射方向に対応する位置に、投射光学素子の存在を確認して投光することが可能になり、投射角度精度を向上することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, by always detecting the actual position of the projection optical element, the presence of the projection optical element can be confirmed and projected at a position corresponding to the target projection direction. Thus, the projection angle accuracy can be improved.

本発明の投光装置にあっては、光源が発生する光束が光学素子に入射され、該光学素子で透過された光が、対象物体に向けて投射される。上記光学素子は、入射光の中心位置と光学素子の中心位置との位置ずれ量に応じて、入射光を屈折させて投射光として出射させる。この投射光は、上記入射光の進行方向に対して、屈折角度分ずれた方向に投射される。また、上記屈折角は、入射光の中心位置と光学素子の中心位置との位置ずれ量が大きくなるに従って増大する。そして、光学素子が上下、左右方向に移動されることにより、投射光の方向が水平方向、垂直方向共に、所望の方向に向けることができる。   In the light projecting device of the present invention, the light beam generated by the light source is incident on the optical element, and the light transmitted through the optical element is projected toward the target object. The optical element refracts incident light and emits it as projection light according to the amount of positional deviation between the center position of the incident light and the center position of the optical element. This projection light is projected in a direction shifted by the refraction angle with respect to the traveling direction of the incident light. The refraction angle increases as the amount of positional deviation between the center position of incident light and the center position of the optical element increases. Then, by moving the optical element in the vertical and horizontal directions, the direction of the projection light can be directed in a desired direction in both the horizontal direction and the vertical direction.

上記光学素子の移動量は、投射光を向けたい方向の角度に比例して設定される。制御部は、上記移動量に応じて、光学駆動部に移動指示を出力し、光学素子を移動させる。移動位置検出素子では、第2の光源からの光線が光学素子と連動して移動するスリットに入射され、該スリットへの透過光のスポット中心位置が検出されることによって、光学素子の移動量が検出される。そして、制御部では、上記検出された位置と目標移動値との偏差に対し、偏差を補正する方向へ、光学素子を移動させるようにフィードバック制御が行われる。上記光学素子の目標位置と検出された位置との偏差が所定の範囲内となるように移動が完了すると、その光学素子は目標位置に保持するように制御され、制御部から光源制御装置へ、通知が行われる。   The amount of movement of the optical element is set in proportion to the angle in the direction in which the projection light is to be directed. The control unit outputs a movement instruction to the optical drive unit according to the movement amount, and moves the optical element. In the moving position detecting element, the light beam from the second light source is incident on the slit that moves in conjunction with the optical element, and the spot center position of the transmitted light to the slit is detected, so that the moving amount of the optical element is reduced. Detected. Then, the control unit performs feedback control so that the optical element is moved in the direction of correcting the deviation with respect to the deviation between the detected position and the target movement value. When the movement is completed so that the deviation between the target position of the optical element and the detected position is within a predetermined range, the optical element is controlled to be held at the target position, and from the control unit to the light source control device, Notification is made.

光源制御装置では、制御部からの通知を受けてビーム光を発光し、上記対象物体からの反射光を検出して、投射から受光までの時間差より対象物体までの距離の検出が行われる。距離検出の実施後、次の移動位置へ光学素子を移動させる。次いで、移動、停止、投光が繰り返されることによって、走査が行われる。   In the light source control device, upon receiving a notification from the control unit, the light beam is emitted, the reflected light from the target object is detected, and the distance to the target object is detected from the time difference from the projection to the light reception. After performing the distance detection, the optical element is moved to the next movement position. Next, scanning is performed by repeating movement, stop, and light projection.

また、ビーム発光、受光時に、光学素子の位置を所定位置に保持する制御が行われるが、自動車走行中の振動等によって、光学素子位置が所定範囲を外れる場合には、ビーム制御装置に発光、受光停止が通知される。これによって、目標方向外へのビーム発光、受光動作による誤検出を防止することができる。   In addition, control is performed to hold the position of the optical element at a predetermined position at the time of beam emission and reception, but if the optical element position is out of the predetermined range due to vibration during driving of the automobile, light is emitted to the beam control device, Notification of light reception stop. As a result, it is possible to prevent erroneous detection due to beam emission and light reception operations outside the target direction.

本発明によれば、目標となる投射方向へ正しく光線を発射することができるレーダ装置での投光装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light projection apparatus in the radar apparatus which can emit a light ray correctly in the target projection direction can be provided.

本発明の投光装置によって、光ビーム走査時、振動などの外乱が印加される場合であっても、目標と外れた方向へ誤って、投射することなく、目標となる投射方向へ、正しく光線を投射することが可能になった。   Even when a disturbance such as vibration is applied during light beam scanning by the light projecting device of the present invention, the light is correctly projected in the target projection direction without accidentally projecting in a direction deviating from the target. Can be projected.

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の実施形態)
図1は、本発明の投光装置が適用されたレーザレーダの全体構成を示すブロック構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block configuration diagram showing the overall configuration of a laser radar to which the light projection device of the present invention is applied.

図1に於いて、このレーザレーダは、該レーザレーダ全体の動作を制御するレーザ制御部21と、発光素子であるレーザダイオード31の光出力をビームに成形し、光学素子であるレンズ32、33及び37を用いてビームを任意の角度に投射するスキャナ部24と、該スキャナ部24の位置検出器の出力とレーザ制御部21から指示される目標角度を比較してレンズの動き量を制御するスキャナ制御部25と、対象物体62からの反射光を検出する受光部27と、レーザダイオード31の発光動作を制御するレーザ発光装置23とから構成されている。   In FIG. 1, this laser radar forms a light output of a laser control unit 21 that controls the operation of the entire laser radar and a laser diode 31 that is a light emitting element into a beam, and lenses 32 and 33 that are optical elements. And 37, the scanner unit 24 that projects the beam at an arbitrary angle, the output of the position detector of the scanner unit 24 and the target angle indicated by the laser control unit 21 are compared to control the amount of movement of the lens. The scanner control unit 25, a light receiving unit 27 that detects reflected light from the target object 62, and a laser light emitting device 23 that controls the light emitting operation of the laser diode 31 are configured.

上記レーザ制御装置21は、レーザ発光装置23への発光指示と、受光部27に於ける対象物体62からの反射光の検出と、スキャナ制御部25へのビーム投射方向の目標角度指示、角度オフセット指示信号の出力、スキャナ部24の移動完了信号の入力と、を行う。   The laser control device 21 instructs to emit light to the laser light emitting device 23, detects reflected light from the target object 62 in the light receiving unit 27, instructs the target angle of the beam projection direction to the scanner control unit 25, and angle offset. An instruction signal is output and a movement completion signal of the scanner unit 24 is input.

スキャナ部24は、レンズホルダ30内に固定されたレーザダイオード31及びリレーレンズ32、33と、第1の光源であるレーザダイオード31より投射された光を走査するための投射レンズ37を支持する支持部材36と、上記レンズホルダ30と支持部材36とを接続する複数のワイヤバネ35と、上記支持部材36の両側面にあって該支持部材36と共に投射レンズ37を移動させるための従動部材38a及び38bと、該従動部材38a及び38bを直接移動させるアクチュエータ40と、従動部材38a及び38bの位置を検出するための第2の光源である光源41a、41b及び位置検出器43a、43bとを有して構成される。   The scanner unit 24 supports a laser diode 31 and relay lenses 32 and 33 fixed in the lens holder 30 and a projection lens 37 for scanning light projected from the laser diode 31 as a first light source. A member 36, a plurality of wire springs 35 connecting the lens holder 30 and the support member 36, and driven members 38 a and 38 b on both sides of the support member 36 for moving the projection lens 37 together with the support member 36. An actuator 40 that directly moves the driven members 38a and 38b, and light sources 41a and 41b and position detectors 43a and 43b, which are second light sources for detecting the positions of the driven members 38a and 38b. Composed.

スキャナ部24では、リレーレンズ32、33が用いられて、レーザダイオード31からの光出力を適当な広がり角を持ったレーザレーダに好適なビームに成形される。レーザダイオード31は、レーザ制御部21からのレーザ発光命令に従って、レーザ発光装置23の駆動により発光される。そして、レーザダイオード31からリレーレンズ32、33を介して投射されたビームは、更に支持部材36に搭載された投射レンズ37を通して、レーザレーダの外部へ投射される。   In the scanner unit 24, relay lenses 32 and 33 are used to shape the light output from the laser diode 31 into a beam suitable for a laser radar having an appropriate divergence angle. The laser diode 31 emits light by driving the laser light emitting device 23 in accordance with a laser light emission command from the laser control unit 21. The beam projected from the laser diode 31 through the relay lenses 32 and 33 is further projected to the outside of the laser radar through the projection lens 37 mounted on the support member 36.

支持部材36は、アクチュエータ40によって従動部材38a及び38bと共に、水平方向(X方向)、垂直方向(Y方向)の2次元方向へ移動される。これにより、支持部材36に搭載された投射レンズ37が2次元方向に移動されるので、投射レンズ37で屈折したビームを2次元に走査することができる。   The support member 36 is moved in the two-dimensional direction of the horizontal direction (X direction) and the vertical direction (Y direction) together with the driven members 38a and 38b by the actuator 40. Thereby, since the projection lens 37 mounted on the support member 36 is moved in the two-dimensional direction, the beam refracted by the projection lens 37 can be scanned two-dimensionally.

従動部材38a及び38bにはX方向及びY方向に、それぞれ延出された2つのスリット39a及び39bが形成されている。そして、これらスリット39a及び39bを挟んで、従動部材38a及び38bの両側には、それぞれ光源41a及び41bと、位置検出器43a及び43bが配置されている。位置検出器43a、43bは、図示されないが、PSD(Position Sensing Device)や、分割フォトダイオード等の光電変換素子で構成される。   The driven members 38a and 38b are formed with two slits 39a and 39b extending in the X direction and the Y direction, respectively. Light sources 41a and 41b and position detectors 43a and 43b are disposed on both sides of the driven members 38a and 38b with the slits 39a and 39b interposed therebetween. Although not shown, the position detectors 43a and 43b are composed of photoelectric conversion elements such as PSD (Position Sensing Device) and divided photodiodes.

上記アクチュエータ40による支持部材36の動きは、X方向の動きを検出する位置検出器43aと、Y方向の動きを検出する位置検出器43bの、独立して設けられた2つの位置検出器によって検出され、スキャナ制御部25へ送られる。本実施形態では、PSD等の光学的な位置検出器を使用しているので、各位置検出器43a及び43bを照射する光源41a及び41bが配置されている。これらの光源41a及び41bは、発光ダイオード(LED)やレーザダイオードを使用するのが一般的である。   The movement of the support member 36 by the actuator 40 is detected by two position detectors provided independently, a position detector 43a that detects movement in the X direction and a position detector 43b that detects movement in the Y direction. And sent to the scanner control unit 25. In this embodiment, since optical position detectors, such as PSD, are used, the light sources 41a and 41b which irradiate each position detector 43a and 43b are arrange | positioned. The light sources 41a and 41b generally use light emitting diodes (LEDs) or laser diodes.

投射レンズ37と、その支持部材36は、図2に示されるように、光軸に垂直な平面内で上下方向(Y方向)及び、左右方向(X方向)に移動が可能であり、アクチュエータ40が、投射レンズ37をそれぞれ中立位置から移動する方向に駆動すると、ワイヤバネ35によって移動方向と反対方向へ復元力を作用させる。投射レンズ37は、アクチュエータ40の駆動力と、ワイヤバネ35の復元力が平衡する位置で保持される。   As shown in FIG. 2, the projection lens 37 and the support member 36 can move in the vertical direction (Y direction) and the horizontal direction (X direction) in a plane perpendicular to the optical axis, and the actuator 40. However, when the projection lens 37 is driven in the direction of moving from the neutral position, a restoring force is applied in the direction opposite to the moving direction by the wire spring 35. The projection lens 37 is held at a position where the driving force of the actuator 40 and the restoring force of the wire spring 35 are balanced.

投射レンズ37は、レンズ中心に対する光線の入射位置のズレ量に比例した屈折角度を持って出射する特性を有している。アクチュエータ40は、図示されないが、ボイルコイルモータ等の電磁アクチュエータで構成され、電磁コイルヘの供給電流によって発生する磁界と、永久磁石による磁界との吸引・反発作用により、水平、上下方向に駆動力を生じる。   The projection lens 37 has a characteristic of emitting with a refraction angle proportional to the amount of deviation of the incident position of the light beam with respect to the lens center. Although not shown, the actuator 40 is composed of an electromagnetic actuator such as a boil coil motor, and the driving force is applied in the horizontal and vertical directions by the attraction and repulsion action of the magnetic field generated by the current supplied to the electromagnetic coil and the magnetic field by the permanent magnet. Arise.

投射レンズ37の支持部材36の両側面には、上述したように従動部材38a、38bが配設され、それぞれスリット形状の導光部材(スリット)39a、39bが形成されている。第2の光源41a、41bは、スリット39a、39bのそれぞれ正面となる位置に配置される。第2の光源41a、41bから発光する光線は、スリット39a、39bに入射し、透過した光線42a、42bが位置検出器43a、43bそれぞれに入射される。   On both side surfaces of the support member 36 of the projection lens 37, the driven members 38a and 38b are disposed as described above, and slit-shaped light guide members (slits) 39a and 39b are formed, respectively. The 2nd light sources 41a and 41b are arrange | positioned in the position used as the front of each slit 39a and 39b. Light rays emitted from the second light sources 41a and 41b enter the slits 39a and 39b, and the transmitted light rays 42a and 42b enter the position detectors 43a and 43b, respectively.

投射レンズ37が移動することによって、上記スリット39a、39bの透過光42a、42bの中心位置が変化し、位置検出器43a、43bへの入射スポット位置が変化する。位置検出器43a、43bは、上記入射スポット光を受光することによって、上記投射レンズ37の移動量を電気信号に変換し、投射レンズ37の位置に対応する検出位置信号をスキャナ制御部25に出力する。   As the projection lens 37 moves, the center positions of the transmitted lights 42a and 42b of the slits 39a and 39b change, and the incident spot positions on the position detectors 43a and 43b change. The position detectors 43 a and 43 b receive the incident spot light to convert the movement amount of the projection lens 37 into an electrical signal, and output a detection position signal corresponding to the position of the projection lens 37 to the scanner control unit 25. To do.

方向制御部であるスキャナ制御部25は、レーザ制御部21から目標角度指示値と角度オフセット指示を受け取って投射レンズ37の移動位置に変換するレンズ位置指示演算部45と、位置検出器43a、43bの検出信号から投射レンズ37の移動量を算出する位置センサ演算部51と、位置指示値と位置検出結果のずれを検出する位置偏差検出部46と、位置ずれ量を比較判定する判定部47と、アクチュエータ40に駆動電力を供給するリニアモータドライバ50と、位置偏差量からリニアモータドライバ50へ駆動指示を与える制御演算部48とで構成される。   The scanner control unit 25 which is a direction control unit receives a target angle instruction value and an angle offset instruction from the laser control unit 21 and converts them into a moving position of the projection lens 37, and position detectors 43a and 43b. A position sensor calculation unit 51 that calculates the amount of movement of the projection lens 37 from the detection signal, a position deviation detection unit 46 that detects the difference between the position indication value and the position detection result, and a determination unit 47 that compares and determines the amount of positional deviation. The linear motor driver 50 supplies driving power to the actuator 40, and the control calculation unit 48 provides a driving instruction to the linear motor driver 50 based on the positional deviation amount.

上記判定部47は、投射レンズ37の位置偏差が所定内にあるか否かを判定するためのもので、その判定結果をレーザ制御部21に出力する。   The determination unit 47 is for determining whether or not the positional deviation of the projection lens 37 is within a predetermined range, and outputs the determination result to the laser control unit 21.

上記レーザ発光装置23は、レーザ制御部21の指示により、所定のパルス時間幅でレーザダイオード31を点灯及び消灯させる。レーザダイオード31から発光される光束L1は、リレーレンズ32、33を透過させて、平行光束L2を得る。平行光束L2は、投射レンズ37に入射され、投射レンズ37を透過する投射光61が対象物体62に向かって照射される。投射光61は、上記平行光束L2の光軸中心と、投射レンズ37入射位置の関係によって光線が図1に矢印A方向に屈折された光束であり、投射レンズ37を、左右方向(X方向)、上下方向(Y方向)へ移動させることで、出射光の投射方向を水平方向(図2に示されるAx方向)及び垂直方向(図2に示されるAy方向)の2次元に走査する。   The laser light emitting device 23 turns on and off the laser diode 31 with a predetermined pulse time width according to an instruction from the laser control unit 21. The light beam L1 emitted from the laser diode 31 is transmitted through the relay lenses 32 and 33 to obtain a parallel light beam L2. The parallel light beam L <b> 2 is incident on the projection lens 37, and the projection light 61 that passes through the projection lens 37 is irradiated toward the target object 62. The projection light 61 is a light beam in which the light beam is refracted in the direction of arrow A in FIG. 1 due to the relationship between the optical axis center of the parallel light beam L2 and the incident position of the projection lens 37, and the projection lens 37 is moved in the horizontal direction (X direction). By moving in the vertical direction (Y direction), the projection direction of the emitted light is scanned two-dimensionally in the horizontal direction (Ax direction shown in FIG. 2) and the vertical direction (Ay direction shown in FIG. 2).

投射光61は対象物体62に照射され、ここで反射された反射光63が、受光部27内の受光レンズ55に入射され、光検出素子である受光センサ56にて、反射光強度の時間変化が検出される。そして、検出された受光検出信号が、レーザ制御部21に出力される。   The projection light 61 is applied to the target object 62, and the reflected light 63 reflected here is incident on the light receiving lens 55 in the light receiving unit 27, and the light receiving sensor 56, which is a light detection element, changes the reflected light intensity with time. Is detected. Then, the detected light reception detection signal is output to the laser control unit 21.

次に、投射レンズ37の移動方向と投射光61の方向との関係について、図2を参照して説明する。   Next, the relationship between the moving direction of the projection lens 37 and the direction of the projection light 61 will be described with reference to FIG.

投射レンズ37を左右方向(図示矢印B方向)に平行移動すると、移動量に応じて水平方向(図2のAy方向)の投射方向を変えることができる。同様に、投射レンズ37を上下方向(図示矢印C方向)に平行移動すると、移動量に応じて垂直方向(図のAy方向)の投射方向を変えることができる。   When the projection lens 37 is translated in the left-right direction (arrow B direction in the figure), the projection direction in the horizontal direction (Ay direction in FIG. 2) can be changed according to the amount of movement. Similarly, when the projection lens 37 is translated in the vertical direction (arrow C direction in the figure), the projection direction in the vertical direction (Ay direction in the figure) can be changed according to the amount of movement.

投射レンズ37の左右、上下の移動量に対して、投射角度変化量は比例関係にある。目標となる投射方向から投射レンズ37の目標移動量を算出し、投射レンズ37をアクチュエータ40によって駆動させ、上記目標位置と一致させるように移動制御することによって、投射方向を制御する。   The amount of change in projection angle is proportional to the amount of movement of the projection lens 37 left and right and up and down. The target movement amount of the projection lens 37 is calculated from the target projection direction, the projection lens 37 is driven by the actuator 40, and the movement is controlled so as to coincide with the target position, thereby controlling the projection direction.

水平、垂直方向の走査角度は、図2に示される照射範囲65内を走査するように制御される。   The scanning angle in the horizontal and vertical directions is controlled so as to scan within the irradiation range 65 shown in FIG.

次に、投射レンズ移動動作と光源発光の制御タイミングについて、図3及び図4のタイミングチャートを参照して説明する。   Next, the projection lens moving operation and the light source emission control timing will be described with reference to the timing charts of FIGS.

図3は本実施形態に於けるレーザレーダの投射レンズ移動制御動作と光源発光制御タイミングを説明するためのタイミングチャート、図4は、水平方向、垂直方向に於ける投射レンズの移動タイミングと、レーザパルス発光タイミングを示したタイミングチャートである。   FIG. 3 is a timing chart for explaining the projection lens movement control operation and the light source emission control timing of the laser radar in this embodiment, and FIG. 4 is the projection lens movement timing in the horizontal and vertical directions, and the laser. 5 is a timing chart showing pulse emission timing.

図3(a)は、横軸を時間、縦軸を投射レンズ位置及びそれに対応する投射角度で表しており、スキャナ制御部25の投射レンズ37の位置制御動作時の位置制御指示曲線Eと制御位置応答曲線Fの時間変化を示している。図3(a)では、投射レンズ位置を目標レンズ位置1に移動、停止動作した後に、目標レンズ位置1から目標レンズ位置2へ移動、及び停止制御する際の制御目標位置と制御位置応答を示している。   In FIG. 3A, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the projection lens position and the corresponding projection angle, and the position control instruction curve E and control during the position control operation of the projection lens 37 of the scanner control unit 25 are controlled. The time change of the position response curve F is shown. FIG. 3A shows the control target position and control position response when the projection lens position is moved to the target lens position 1 and stopped and then moved from the target lens position 1 to the target lens position 2 and stopped. ing.

図3(b)のグラフは、スキャナ制御装置で送受信される移動トリガ信号、移動完了信号、投射の発光、受信信号のタイミングを示している。移動トリガ信号は、レーザ制御部21よりスキャナ制御部25に出力される論理信号であって、上記信号の論理が“L”レベルから“H”レベルへ切り替わる時を開始タイミングとし、投射レンズ37の位置の指示を目標位置となる点まで変化させ、投射レンズ37を目標位置へ移動させる。移動完了信号は、スキャナ制御部25が投射レンズ37の位置を検出し、目標位置との偏差が所定の範囲内にある場合に“H”レベル、範囲外にある場合を“L”レベルとして、レーザ制御部21に上記論理信号を出力する。   The graph of FIG. 3B shows the timing of the movement trigger signal, movement completion signal, projection light emission, and reception signal transmitted and received by the scanner control apparatus. The movement trigger signal is a logic signal that is output from the laser control unit 21 to the scanner control unit 25, and starts when the logic of the signal is switched from the “L” level to the “H” level. The position instruction is changed to the target position, and the projection lens 37 is moved to the target position. As for the movement completion signal, the scanner control unit 25 detects the position of the projection lens 37 and sets the “H” level when the deviation from the target position is within a predetermined range, and the “L” level when the deviation is outside the range. The logic signal is output to the laser controller 21.

上記移動完了信号が“H”レベルを出力する際、レーザ制御部25は、投射レンズ位置が目標位置に到達したとして、移動トリガ信号論理を“H”レベルから“L”レベルに変化させる。スキャナ制御部25が上記移動完了信号に“H”レベルを通知するとき、レーザダイオード31の投光が許可される。レーザ制御部21は、上記投光の許可を受けて、図3にあるタイミングで、レーザ発光及び反射光の検出を行う。   When the movement completion signal outputs “H” level, the laser control unit 25 changes the movement trigger signal logic from “H” level to “L” level, assuming that the projection lens position has reached the target position. When the scanner controller 25 notifies the movement completion signal of “H” level, the laser diode 31 is allowed to project light. The laser controller 21 receives the light projection permission and detects the laser emission and the reflected light at the timing shown in FIG.

上記レーザパルス発光と反射光の検出を行った後、レーザ制御部21は、スキャナ制御部25に対して、次の投射レンズ37の目標位置を(図3の)レンズ位置2に指示し、移動トリガ信号の論理を“L”レベルから“H”レベルに出力する。上記信号を受けて、スキャナ制御部25は、レンズ位置1からレンズ位置2へ移動開始させる。   After detecting the laser pulse emission and the reflected light, the laser control unit 21 instructs the target position of the next projection lens 37 to the lens position 2 (in FIG. 3) to the scanner control unit 25 and moves it. The logic of the trigger signal is output from “L” level to “H” level. Upon receiving the signal, the scanner control unit 25 starts to move from the lens position 1 to the lens position 2.

図3では、レンズ位置2の位置に投射レンズ37を保持制御中に、所定偏差範囲を超える位置変動が生じた場合の動作タイミングも示している。図3(a)のP1に示されるように、投射レンズ37がレンズ位置2にあり、レーザパルス出力中に、外乱によって所定範囲を超える場合、スキャナ制御部25がこれを検知して、図3(b)のP2に示されるタイミングで、移動完了信号を“H”レベルから“L”レベルに切り替えて出力し、レーザ制御部21に、目標位置から外れたという異常を通知する。   FIG. 3 also shows an operation timing when a position variation exceeding a predetermined deviation range occurs during holding control of the projection lens 37 at the lens position 2. As shown in P1 of FIG. 3A, when the projection lens 37 is located at the lens position 2 and exceeds a predetermined range due to disturbance during laser pulse output, the scanner control unit 25 detects this, and FIG. At the timing indicated by P2 in (b), the movement completion signal is switched from the “H” level to the “L” level and output, and the laser control unit 21 is notified of an abnormality that is out of the target position.

レーザ制御部21は、移動完了信号が“L”レベルになったことで、異常通知を受けて、図3(b)のP3に示されるタイミングで、レーザ出力を停止する。   When the movement completion signal becomes “L” level, the laser control unit 21 receives the abnormality notification and stops the laser output at the timing indicated by P3 in FIG.

上記異常検出に於いて、投射レンズ37の位置が、移動位置判定閾値を所定期間(Tmask)以上超える場合に、移動完了信号を“H”レベルから“L”レベルに切り替えて出力する。このことで、位置検出器43a、43bから得られる、位置検出信号の雑音による誤検出を防止している。   In the abnormality detection, when the position of the projection lens 37 exceeds the movement position determination threshold for a predetermined period (Tmask) or more, the movement completion signal is switched from the “H” level to the “L” level and output. This prevents erroneous detection due to noise in the position detection signal obtained from the position detectors 43a and 43b.

スキャナ制御部25は、投射レンズ37の現在の目標位置とのずれを検出し、目標位置に一致するようにフィードバック制御を行い、再び投射レンズ37の位置が移動位置判定閾値内に移動されると、移動完了信号出力を“L”レベルから“H”レベルに遷移させ、再びレーザダイオード31の投光を許可する。   The scanner control unit 25 detects a deviation of the projection lens 37 from the current target position, performs feedback control so as to match the target position, and once the position of the projection lens 37 is moved within the movement position determination threshold value again. The movement completion signal output is changed from the “L” level to the “H” level, and the laser diode 31 is allowed to project light again.

図4は、水平方向、垂直方向の角度走査タイミングと、レーザパルス発光タイミングを示している。   FIG. 4 shows horizontal and vertical angle scanning timings and laser pulse emission timings.

図4の上側のグラフは水平方向の投射レンズ位置、下側は垂直方向の投射レンズ位置の時間変化を示している。   The upper graph in FIG. 4 shows the temporal change in the projection lens position in the horizontal direction, and the lower graph in the vertical direction.

水平方向の投射レンズ移動指示は、所定の開始位置から目標位置への移動と、目標位置への保持停止の制御を所定回数行い、それぞれ目標位置に保持制御中レーザパルス発光を行う。上記水平方向への移動及び保持動作を所定の終了位置まで行った後、上記開始位置に移動を行い、水平方向への走査を終了する。   In response to the horizontal projection lens movement instruction, the movement from the predetermined start position to the target position and the holding stop control to the target position are controlled a predetermined number of times, and laser pulses are emitted to the target position during the holding control. After the movement and holding operation in the horizontal direction is performed up to a predetermined end position, the movement to the start position is performed, and the horizontal scanning is completed.

垂直方向の投射レンズ位置の移動は、上記水平方向への1回の走査毎に投射レンズ37の位置指示を変える。垂直方向の移動は、上記水平方向の走査終了位置から、走査開始位置に移動する際のタイミングで行う。水平方向と垂直方向の走査を合わせて行うことによって、レーザパルスの投射範囲は、図2の照射範囲65に示されるとおりとなる。水平方向と垂直方向の走査タイミングは、各投射方向の必要検出精度に応じて変えてもよい。   The movement of the projection lens position in the vertical direction changes the position instruction of the projection lens 37 for each scanning in the horizontal direction. The vertical movement is performed at the timing when moving from the horizontal scanning end position to the scanning start position. By performing the scanning in the horizontal direction and the vertical direction together, the projection range of the laser pulse becomes as shown in the irradiation range 65 of FIG. The scanning timing in the horizontal direction and the vertical direction may be changed according to the required detection accuracy in each projection direction.

次に、このように構成された本実施形態のレーザレーダが出射光軸を走査する処理動作について、図5のフローチャートを参照して説明する。   Next, a processing operation in which the laser radar of the present embodiment configured as described above scans the outgoing optical axis will be described with reference to the flowchart of FIG.

図5に於いて、左側部分がレーザ制御部21の動作フローであり、右側部分がスキャナ制御部25の動作フローである。上記レーザ制御部21とスキャナ制御部25の処理は、並行して行われるものである。   In FIG. 5, the left side is an operation flow of the laser control unit 21, and the right side is an operation flow of the scanner control unit 25. The processes of the laser control unit 21 and the scanner control unit 25 are performed in parallel.

最初に、ステップS11にて、スキャナ制御部25では、サブルーチン「投射レンズ位置の追従制御」が実行される。これは、後述する追値制御ルーチン(図6のフローチャートのステップS31〜S35)の処理を、一定インターバル毎に常時行うものである。   First, in step S <b> 11, the scanner control unit 25 executes a subroutine “projection lens position tracking control”. In this process, an additional value control routine (steps S31 to S35 in the flowchart of FIG. 6), which will be described later, is always performed at regular intervals.

追値制御ルーチンは、図6のフローチャートに示されるように、先ずステップS31にて、現在の投射レンズ位置が検出され、次いでステップS32にて目標位置とのずれ量が算出される。そして、ステップS33にて、投射レンズ位置が所定範囲内にあるか否かが判定される。ステップS34では、上記ステップS32の演算結果より、制御演算部48によりアクチュエータ40の操作量が算出される。次に、ステップS35にて、上記ステップS34の結果より、リニアモータドライバ50に対して指示がなされ、アクチュエータ40に駆動出力が行われる。これによって、位置指示値に対して、投射レンズ37の位置が追従制御される。   In the additional value control routine, as shown in the flowchart of FIG. 6, first, in step S31, the current projection lens position is detected, and then in step S32, the amount of deviation from the target position is calculated. In step S33, it is determined whether or not the projection lens position is within a predetermined range. In step S34, the operation amount of the actuator 40 is calculated by the control calculation unit 48 from the calculation result of step S32. Next, in step S35, an instruction is given to the linear motor driver 50 from the result of step S34, and drive output is performed to the actuator 40. As a result, the position of the projection lens 37 is controlled to follow the position instruction value.

このように、サブルーチン「追従制御」は、図5のフローチャートに於けるステップS1に於いて、インターバル割り込み開始により実行され、インターバル割り込み解除によって元のルーチンに戻る。   As described above, the subroutine “follow-up control” is executed when the interval interrupt is started in step S1 in the flowchart of FIG. 5, and returns to the original routine when the interval interrupt is released.

次に、ステップS1で目標投射方向となる移動角度指示が設定され、ステップS2でレーザ制御部21からスキャナ制御部25へ移動開始指令(Sig.1)が送信される。スキャナ制御部25では、ステップS12にてレーザ制御部21からの指令が受信されると、続くステップS13にて、レンズ位置指示演算部45で移動角度指示から移動目標位置指示が算出され、設定される。   Next, in step S1, a movement angle instruction to be the target projection direction is set, and in step S2, a movement start command (Sig. 1) is transmitted from the laser control unit 21 to the scanner control unit 25. In the scanner control unit 25, when a command from the laser control unit 21 is received in step S12, in a subsequent step S13, the movement target position instruction is calculated and set from the movement angle instruction in the lens position instruction calculation unit 45. The

ステップS14では、上記移動目標位置指示から、現在の投射レンズ37の指示位置との移動量が算出され、移動量に応じて移動位置指示値の移動プロファイルが算出される。次いで、ステップS15にて、スキャナ制御部25では、上記移動プロファイル演算結果に沿って位置指示値が定時間周期毎に出力される。そして、ステップS16に於いて上記位置指示値が移動目標位置と一致した時点で、ステップS17に移行して位置指示値が移動目標位置に固定される。   In step S14, a movement amount with respect to the current designated position of the projection lens 37 is calculated from the movement target position instruction, and a movement profile of the movement position instruction value is calculated according to the movement amount. Next, in step S15, the scanner control unit 25 outputs a position indication value for each fixed time period in accordance with the movement profile calculation result. Then, when the position instruction value coincides with the movement target position in step S16, the process proceeds to step S17 and the position instruction value is fixed to the movement target position.

上記ステップS15、S16、S17の処理と並行して、一定インターバル毎に、上述した追従制御ルーチン(図6のフローチャートのステップS31〜S35)が常時行われているため、位置指示値に対して、投射レンズ37の位置が追従移動される。   In parallel with the processing of steps S15, S16, and S17, the tracking control routine described above (steps S31 to S35 in the flowchart of FIG. 6) is always performed at regular intervals. The position of the projection lens 37 is moved following.

ステップS17では、(図6のフローチャートの)ステップS33で処理された結果より、投射レンズ37が目標位置に移動され、続くステップS18に於いて、位置センサ演算部51で検出された位置と、移動目標位置とが比較される。そして、両者の偏差が、所定範囲内になった時点で、ステップS19に移行して、レーザ制御部21に移動完了信号(Sig.2)が通知される。   In step S17, the projection lens 37 is moved to the target position based on the result processed in step S33 (of the flowchart of FIG. 6), and in the subsequent step S18, the position detected by the position sensor calculation unit 51 and the movement are moved. The target position is compared. Then, when the deviation between the two is within the predetermined range, the process proceeds to step S19, and the laser control unit 21 is notified of the movement completion signal (Sig. 2).

スキャナ制御部25では、上記ステップS19での移動完了通知後、ステップS20に移行して、投射レンズ37の位置が目標位置に保持制御される。この保持制御が実施されている間、一定インターバル毎に上述したステップS33の処理結果が確認される。その結果、ステップS21に於いて、レンズ位置ずれ量が所定範囲にある状態では、ステップS22に移行して、スキャナ制御部25からレーザ制御部21へ、移動完了通知(Sig.4)が常時出力される。   In the scanner controller 25, after the movement completion notification in step S19, the process proceeds to step S20, and the position of the projection lens 37 is controlled to be held at the target position. While this holding control is being performed, the processing result of step S33 described above is confirmed at regular intervals. As a result, in step S21, when the lens displacement amount is within the predetermined range, the process proceeds to step S22, and the movement completion notification (Sig. 4) is constantly output from the scanner control unit 25 to the laser control unit 21. Is done.

また、上記ステップS33の処理結果より、ステップS21にて、レンズ位置ずれ量が所定範囲を超えたことが検出された場合は、ステップS23に移行して、スキャナ制御部25からレーザ制御部21へ、レンズ位置はずれ指示(Sig.5)が通知される。   On the other hand, if it is detected from the processing result of step S33 that the lens position deviation amount exceeds the predetermined range in step S21, the process proceeds to step S23, and the scanner control unit 25 moves to the laser control unit 21. The lens position deviation instruction (Sig. 5) is notified.

レーザ制御部21では、ステップS6に於いてレンズ位置はずれ指示(Sig.5)の受信時に、ステップS7に移行してレーザ発光が停止される。その後、上記ステップS3に移行して、再度スキャナ制御部25から移動完了通知(Sig.4)を受信するまで、待機する。一方、スキャナ制御部25では、ステップS24に於いて、レーザ制御部21から次の移動指令を受信するまで、上述したステップS20〜24の処理動作が繰り返し行われる。そして、次の移動指令が受信されたならば、上記ステップS12に移行して、以降の処理動作が繰り返される。   In step S6, the laser control unit 21 proceeds to step S7 and stops laser emission when the lens position deviation instruction (Sig. 5) is received. Thereafter, the process proceeds to step S3 and waits until a movement completion notification (Sig. 4) is received from the scanner control unit 25 again. On the other hand, in the scanner control unit 25, the processing operations in steps S20 to S24 described above are repeatedly performed until the next movement command is received from the laser control unit 21 in step S24. And if the next movement command is received, it will transfer to said step S12 and subsequent processing operation will be repeated.

上記処理の間、レーザ制御部21は、上記移動完了信号(Sig.2)の受信待ちの状態にある。ステップS3にて上記移動完了信号が受信された後、ステップS4にてレーザダイオード31へ発光の実施がなされて投射光61が照射される。投射光61が対象物体62に照射されると、その反射光63が受光部27の受光レンズ55に入射される。ステップS5では、この受光レンズ55に入射された光が、受光センサ56によって光強度に応じた電気信号として検出される。   During the processing, the laser control unit 21 is in a state of waiting for the movement completion signal (Sig. 2). After the movement completion signal is received in step S3, light emission is performed on the laser diode 31 in step S4, and the projection light 61 is irradiated. When the projection light 61 is irradiated onto the target object 62, the reflected light 63 enters the light receiving lens 55 of the light receiving unit 27. In step S <b> 5, the light incident on the light receiving lens 55 is detected by the light receiving sensor 56 as an electric signal corresponding to the light intensity.

その後、ステップS6に於いて、スキャナ制御部25からの後述する移動完了通知(Sig.3)またはレンズ位置はずれ通知(Sig.5)の受信状態が判定される。レンズ位置ずれ量が所定範囲にある状態では、スキャナ制御部25から、レーザ制御部21へ、移動完了通知(Sig4)が常時出力され、ステップS8に移行して上述したレーザダイオード31の発光及び受光の処理動作が所定回数実施されたか否かが判定される。そして、所定回数になるまで、上記ステップS4〜S8の処理が繰り返し行われる。   Thereafter, in step S6, the reception state of a movement completion notification (Sig. 3) or a lens position deviation notification (Sig. 5) described later from the scanner control unit 25 is determined. In a state where the lens position deviation amount is within a predetermined range, a movement completion notification (Sig4) is constantly output from the scanner control unit 25 to the laser control unit 21, and the process proceeds to step S8 to emit and receive light from the laser diode 31 described above. It is determined whether or not the processing operation has been performed a predetermined number of times. Then, the processes in steps S4 to S8 are repeated until the predetermined number of times is reached.

また、上記ステップS8にて、上記処理動作が所定回数実施されたならば、ステップS9に移行して、上記ステップS5で検出された電気信号により、レーザ発光開始タイミングとから、反射光の受光タイミングの時間差が検出されて、時間差結果から、対象物体62との距離が算出される。   If the processing operation has been performed a predetermined number of times in step S8, the process proceeds to step S9, and the reflected light reception timing from the laser emission start timing is determined based on the electrical signal detected in step S5. Is detected, and the distance from the target object 62 is calculated from the time difference result.

レーザ制御部21では、上述したステップS9までの処理動作が完了後、上記ステップS1に移行して、以降の処理動作が行われ、スキャナ制御部25へ、次の投射角度位置に対する指示が行われる。水平及び垂直方向へ投射レンズ37を移動させ、同様の操作が繰り返し実施されることで、ビーム角度が水平及び垂直方向に走査される。   In the laser control unit 21, after the processing operation up to step S9 described above is completed, the process proceeds to step S1, the subsequent processing operation is performed, and the scanner control unit 25 is instructed for the next projection angle position. . By moving the projection lens 37 in the horizontal and vertical directions and repeating the same operation, the beam angle is scanned in the horizontal and vertical directions.

上記処理のように、投射レンズ37に対し、移動、停止が所定回数繰り返されて実施された後、ビーム走査角度初期位置に移動され、再度走査が実施される。   As described above, the projection lens 37 is repeatedly moved and stopped a predetermined number of times, then moved to the initial position of the beam scanning angle, and scanning is performed again.

尚、上述した実施形態では、移動指示時での目標レンズ位置指示の時間変化、移動量、軌道は、毎回の走査で一定としているが、走査時の投射範囲に応じて、逐次、移動時の移動指示の時間変化、移動量、軌道を変えてもよい。   In the above-described embodiment, the time change, the movement amount, and the trajectory of the target lens position instruction at the time of the movement instruction are constant in each scan, but sequentially, according to the projection range at the time of movement, The time change, the movement amount, and the trajectory of the movement instruction may be changed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能であるのは勿論である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

更に、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合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幾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.

本発明の投光装置が適用されたレーザレーダの全体構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the whole structure of the laser radar to which the light projector of this invention was applied. 投射レンズ37の移動方向と投射光61の方向との関係について説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the moving direction of the projection lens 37, and the direction of the projection light 61. FIG. 本発明の一実施形態に於けるレーザレーダの投射レンズ移動制御動作と光源発光制御タイミングを説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the projection lens movement control operation | movement of a laser radar and light source light emission control timing in one Embodiment of this invention. 水平方向、垂直方向に於ける投射レンズの移動タイミングと、レーザパルス発光タイミングを示したタイミングチャートである。4 is a timing chart showing the movement timing of the projection lens in the horizontal direction and the vertical direction and the laser pulse emission timing. 本発明の一実施形態のレーザレーダが出射光軸を走査する処理動作について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the processing operation which the laser radar of one Embodiment of this invention scans an emitted optical axis. 図5のフローチャートに於けるステップS11のサブルーチン「追従制御」の動作を説明するためのフローチャートである。6 is a flowchart for explaining the operation of a subroutine “follow-up control” in step S11 in the flowchart of FIG. 5. 従来技術の光レーダ装置の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the optical radar apparatus of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

21…レーザ制御部、23…レーザ発光装置、24…スキャナ部、25…スキャナ制御部、27…受光部、30…レンズホルダ、31…レーザダイオード、32、33…リレーレンズ、35…ワイヤバネ、36…支持部材、37…投射レンズ、38a、38b…従動部材、39a、39b…スリット、40…アクチュエータ、41a、41b…光源、43a、43b…位置検出器(PSD)、45…レンズ位置指示演算部、46…位置偏差検出部、47…判定部、48…制御演算部、50…リニアモータドライバ、51…位置センサ演算部、53…メモリ、61…投射光、62…対象物体、63…反射光。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Laser control part, 23 ... Laser light-emitting device, 24 ... Scanner part, 25 ... Scanner control part, 27 ... Light-receiving part, 30 ... Lens holder, 31 ... Laser diode, 32, 33 ... Relay lens, 35 ... Wire spring, 36 ... support member, 37 ... projection lens, 38a, 38b ... driven member, 39a, 39b ... slit, 40 ... actuator, 41a, 41b ... light source, 43a, 43b ... position detector (PSD), 45 ... lens position indication calculation unit , 46 ... Position deviation detection unit, 47 ... Determination unit, 48 ... Control calculation unit, 50 ... Linear motor driver, 51 ... Position sensor calculation unit, 53 ... Memory, 61 ... Projected light, 62 ... Target object, 63 ... Reflected light .

Claims (9)

第1の光源から放射された光線を物体に投射する投光装置であって、
上記第1の光源が放射した光線の投射方向を設定する光学素子と、
上記光学素子を移動させるアクチュエータと、
上記光学素子の位置を検出する位置検出手段と、
上記光線の投射方向を指定し、上記光学素子を上記アクチュエータにより追従駆動制御する方向制御手段と、
を具備し、
上記方向制御手段は、上記光線が所定の方向範囲を走査可能なように上記光学素子を移動させながら、複数の所定方向に対応する位置で上記光学素子を停止するように上記アクチュエータを制御することを特徴とする投光装置。
A light projecting device that projects a light beam emitted from a first light source onto an object,
An optical element for setting a projection direction of a light beam emitted by the first light source;
An actuator for moving the optical element;
Position detecting means for detecting the position of the optical element;
Direction control means for designating the projection direction of the light beam and controlling the optical element to follow-up by the actuator;
Comprising
The direction control means controls the actuator to stop the optical element at a position corresponding to a plurality of predetermined directions while moving the optical element so that the light beam can scan a predetermined direction range. A light projection device characterized by
上記方向制御手段は、上記光線が上下左右に移動可能なように上記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項1に記載の投光装置。   The light projecting device according to claim 1, wherein the direction control unit controls the actuator so that the light beam can move vertically and horizontally. 上記位置検出手段により、上記投射方向との偏差を検出し、所定の範囲内にある場合に、上記光源に発光動作可能を通知し、また、上記投射方向が所定の範囲から外れる場合には、上記光源へ発光停止を通知することを特徴とする請求項1に記載の投光装置。   When the deviation from the projection direction is detected by the position detection means and is within a predetermined range, the light source is notified that the light emission operation is possible, and when the projection direction is out of the predetermined range, The light projection device according to claim 1, wherein the light emission is notified to the light source. 上記位置検出手段は、第2の光源と、受光位置検出素子と、上記光学素子と連動するスリットとを有し、上記光学素子位置の検出出力を得ることを特徴とする請求項1に記載の投光装置。   The said position detection means has a 2nd light source, a light reception position detection element, and a slit interlock | cooperated with the said optical element, The detection output of the said optical element position is obtained, The said output means is characterized by the above-mentioned. Floodlight device. 所定の光線を放射する第1の光源と、
上記第1の光源から放射された光線の投射方向を設定するための移動可能な光学素子と、
上記第1の光源から放射された光線の投射方向を変えて所定の範囲を走査するために、上記光学素子を、上記第1の光源の光軸方向に対して垂直な方向に2次元的に移動させるアクチュエータと、
上記光学素子の位置を検出する位置検出手段と、
上記光線の投射方向を指定し、上記光学素子を上記アクチュエータにより追従駆動制御するもので、上記光線が上記所定の範囲を走査可能なように上記光学素子を移動させながら、複数の所定方向に対応する位置で上記光線を停止するように上記アクチュエータを制御する方向制御手段と、
を具備することを特徴とする投光装置。
A first light source that emits a predetermined light beam;
A movable optical element for setting a projection direction of a light beam emitted from the first light source;
In order to scan a predetermined range by changing the projection direction of the light beam emitted from the first light source, the optical element is two-dimensionally oriented in a direction perpendicular to the optical axis direction of the first light source. An actuator to be moved,
Position detecting means for detecting the position of the optical element;
The projection direction of the light beam is designated, and the optical element is driven and controlled by the actuator. The optical element is moved so that the light beam can scan the predetermined range, and the optical element corresponds to a plurality of predetermined directions. Direction control means for controlling the actuator to stop the light beam at a position where
A light projection device comprising:
上記方向制御手段は、上記光線が上記第1の光源の光軸方向に対して垂直な面方向に移動可能なように上記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項5に記載の投光装置。   The light projecting device according to claim 5, wherein the direction control unit controls the actuator so that the light beam can move in a plane direction perpendicular to an optical axis direction of the first light source. . 上記方向制御手段は、上記位置検出手段により上記投光方向との偏差を検出して、上記投光方向が上記所定の範囲外の場合には上記第1の光源へ発光停止を通知することを特徴とする請求項5に記載の投光装置。   The direction control means detects a deviation from the light projection direction by the position detection means, and notifies the first light source of light emission stop when the light projection direction is outside the predetermined range. The light projecting device according to claim 5, wherein 上記方向制御手段は、上記位置検出手段により上記投光方向との偏差を検出して、上記投光方向が上記所定の範囲内にある場合には上記第1の光源に発光動作可能を通知することを特徴とする請求項5に記載の投光装置。   The direction control means detects a deviation from the light projection direction by the position detection means, and notifies the first light source that light emission is possible when the light projection direction is within the predetermined range. The light projection device according to claim 5. 上記位置検出手段は、上記第1の光源とは異なる第2の光源と、受光位置検出素子と、上記光学素子の移動と連動して移動するスリットと、上記第2の光源から放射された光を上記スリットを介して受光して上記光学素子の位置を検出する受光位置検出素子と、を備えることを特徴とする請求項5に記載の投光装置。   The position detecting means includes a second light source different from the first light source, a light receiving position detecting element, a slit that moves in conjunction with the movement of the optical element, and light emitted from the second light source. And a light receiving position detecting element for detecting the position of the optical element by receiving light through the slit.
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