JP2017003391A - Laser radar system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光を照射し、物体からの反射光を受光して物体までの距離を測定する機能を備えたレーザレーダシステムに関する。 The present invention relates to a laser radar system having a function of irradiating laser light, receiving reflected light from an object, and measuring a distance to the object.
この種のレーザレーダシステムにおいては、発光部からのレーザ光をスキャナでスキャンさせて物体に照射し、物体からの反射光を受光部で受光するように構成されている。スキャナとしては、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)スキャナを使用したものが知られている。 This type of laser radar system is configured to scan a laser beam from a light emitting unit with a scanner and irradiate the object, and receive a reflected light from the object with a light receiving unit. As a scanner, for example, a scanner using a micro electro mechanical system (MEMS) scanner is known.
上記従来構成では、MEMSスキャナの向き(スキャン角度)を正確に把握できないという事情があり、発光と受光のタイミングの同期が難しいため、受光部を広めにオンするようにしている。しかし、受光部を広めにオンすると、外乱光の影響を大きく受けるという問題があった。また、受光部を広めにオンすると、同時処理が必要な受光素子(画素)の個数が増えるため、配線量が増えることから、開口率が低下するという問題があった。 In the above-described conventional configuration, there is a situation in which the direction (scan angle) of the MEMS scanner cannot be accurately grasped, and it is difficult to synchronize the timing of light emission and light reception. However, there is a problem that when the light receiving unit is turned on wider, it is greatly affected by ambient light. In addition, when the light receiving unit is turned on wider, the number of light receiving elements (pixels) that need to be simultaneously processed increases, which increases the amount of wiring, resulting in a problem that the aperture ratio decreases.
また、MEMSスキャナの位置を検出する機能を備えた装置として、特許文献1、2に記載された装置が知られている。しかし、特許文献1、2の装置では、MEMSスキャナのスキャン領域の一部を検出することで振幅を推定しているだけであり、MEMSスキャナの振れ角(スキャン角度)を正確に検出できていないため、検出精度が悪いという問題があった。
In addition, devices described in
そこで、本発明の目的は、投光部から投光されたレーザ光のスキャン角度を正確に検出することができるレーザレーダシステムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a laser radar system that can accurately detect the scan angle of the laser light projected from the light projecting unit.
請求項1の発明は、帯状ビームのレーザ光を発光する発光素子、及び、前記レーザ光を反射し且つスキャンさせて物体へ照射するスキャナを有する発光部と、前記物体からの反射光を受光する2次元アレイ状の第1受光素子、及び、前記第1受光素子の中のオンする受光領域を決定する第2受光素子を有する受光部と、前記スキャンされた帯状ビームのレーザ光の一部をスキャン角度に応じて前記第2受光素子へ導く光路と、前記発光素子の発光タイミングと前記第1受光素子の受光タイミングに基づいて前記物体までの距離を算出する距離算出部とを備えて構成されている。 According to a first aspect of the present invention, a light emitting element that emits a laser beam of a belt-like beam, a light emitting unit that includes a scanner that reflects and scans the laser light and irradiates the object, and receives reflected light from the object. A light-receiving unit having a first light-receiving element in a two-dimensional array, a second light-receiving element that determines a light-receiving region to be turned on in the first light-receiving element, and a part of the laser beam of the scanned band beam An optical path that leads to the second light receiving element according to a scan angle; and a distance calculation unit that calculates a distance to the object based on a light emission timing of the light emitting element and a light reception timing of the first light receiving element. ing.
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図5を参照して説明する。まず、図1は本実施形態のレーザレーダシステム1の全体構成を示す外観斜視図であり、図2はレーザレーダシステム1の縦断側面図である。これら図1及び図2に示すように、レーザレーダシステム1の本体(ケーシング)2は、下部収容室3と、上部収容室4とを備える。下部収容室3内には発光部5が配設されており、上部収容室4内には受光部6が配設されている。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. First, FIG. 1 is an external perspective view showing the overall configuration of the laser radar system 1 of the present embodiment, and FIG. 2 is a longitudinal side view of the laser radar system 1. As shown in FIGS. 1 and 2, the main body (casing) 2 of the laser radar system 1 includes a
発光部5は、図3にも示すように、帯状ビーム(短冊状ビームまたは矩形状ビームと称してもよい)のレーザ光7を発光する発光素子8と、上記帯状ビームのレーザ光7を反射し且つスキャンさせて物体へ照射するMEMSスキャナ9とを有する。発光素子8は、例えば半導体レーザダイオードと光学系から構成されており、帯面が例えば鉛直方向に沿う帯状ビームのレーザ光7を例えば水平方向に発光し、MEMSスキャナ9へ照射する。本実施形態では、発光素子8は、レーザ光7として例えばパルスレーザ光7を発光するように構成されている。尚、パルスレーザ光7としては、パルス幅が例えば4ns程度、発光周期が例えば4μs程度のものが好ましい。
As shown in FIG. 3, the
MEMSスキャナ9は、MEMS技術で形成された走査ミラーを有し、この走査ミラーを往復回転振動させることが可能なように構成されており、発光素子8から入射した帯状ビームのレーザ光7を反射し且つスキャンさせる。この場合、図3に示すように、帯状ビームのレーザ光7を、例えば水平方向に反射させ、更に、例えば矢印A方向に往復に振ってスキャンさせる構成となっている。尚、図3において示す角度範囲dが、レーザ光7のスキャン角度の全範囲である。
The
受光部6は、物体からの反射光を受光する2次元アレイ状の第1受光素子10と、第1受光素子10の中のオンする受光領域を決定する第2受光素子11とを有する。受光部6(第1受光素子10及び第2受光素子11)の前方には、受光レンズ12が配設されている。第1受光素子10は、例えば半導体光センサからなる2次元アレイ状のイメージセンサで構成されており、(a行*b列)個の画素(ピクセル)13を有する。第2受光素子11は、例えば半導体光センサからなるラインセンサ(1次元のイメージセンサ)で構成されており、b個の画素(ピクセル)14を有する。本実施形態では、第1受光素子10の画素13の列数(b)と、第2受光素子11の画素14の個数(b)を等しくするように構成している。尚、画素13、14の具体的構成としては、周知のレーザレーダシステム用の受光素子の画素の構成を適宜用いて構成することが好ましく、例えばSPAD(Single Photon Avalanche Diode)を備えた画素を使用することが好ましい。
The
また、第1受光素子10及び第2受光素子11は、例えば同一の半導体チップ上に形成されている。上記半導体チップには、第2受光素子11のb個の画素14のうちの例えば左からn番目の画素14がレーザ光7の一部(後述する)を受光すると、第1受光素子10の画素13のうちの左からn列目の1列分(a個)の画素13を直接オン(受光可能状態に)することが可能なハードウエア回路が形成されている。即ち、第2受光素子11は、第1受光素子10の画素13の中のオンする1列分(a個)の画素13を決定する機能、即ち、受光領域(受光可能領域)を決定する機能を有する。
The first
また、下部収容室3及び上部収容室4内には、スキャンされた帯状レーザのレーザ光7の一部(上端部の一部)を第2受光素子11へ導く光路15が設けられている。この光路15は、図2及び図3に示すように、帯状ビームのレーザ光7の例えば上端部にかかるように配設された第1のプリズム16と、下部収容室3と上部収容室4を仕切る仕切板17に形成された貫通孔17aと、この貫通孔17a内に配設された第2のプリズム18とを備えている。
In the
第1のプリズム16は、スキャンされた帯状ビームのレーザ光7の端(上端)が入射されると共に、帯状ビームのレーザ光7のスキャン角度全範囲dのレーザ光7が入射されるように配置されている。そして、第1のプリズム16から出射されたレーザ光7は、第2のプリズム18へ入射され、更に、第2のプリズム18から出射されたレーザ光7は、受光レンズ12を通過して集光されてから、第2受光素子11へ照射されるように構成されている。この場合、受光レンズ12の集光作用と光路15によって、レーザ光7が第2受光素子11へ照射されたとき、照射スポットの大きさ(面積)は、第2受光素子11の1個の画素14の大きさ(面積)とほぼ等しくなるように構成されている。
The
そして、上記構成においては、第1のプリズム16及び第2のプリズム18は、スキャンされた帯状ビームのレーザ光7の端部が入射されると共に、入射されたレーザ光7を第2受光素子11へ向けて出射するプリズムを構成している。また、光路15は、スキャンされた帯状ビームのレーザ光7の一部をスキャン角度に応じて第2受光素子11へ導く光路となっている。これにより、第2受光素子11の画素14の中の受光した画素14の位置に基づいて、レーザ光7のスキャン角度を正確に検出することができる構成となっている。
In the configuration described above, the
図4は、レーザレーダシステム1の電気的構成を示すブロック図である。この図4に示すように、レーザレーダシステム1は、発光部5と、受光部6と、距離算出部20と、制御部21とを備えている。発光部5は、発光素子8と、MEMSスキャナ9と、発光素子8及びMEMSスキャナ9を駆動する駆動回路22とを有する。受光部6は、第1受光素子10と、第2受光素子11とを有する。
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the laser radar system 1. As shown in FIG. 4, the laser radar system 1 includes a
距離算出部20は、駆動回路22から出力される発光開始信号と、第1受光素子10から出力される受光信号とを入力し、発光開始信号を入力した時刻(発光タイミング)と受光信号を入力した時刻(受光タイミング)とに基づいて物体までの距離を算出し、算出した距離検出情報を制御部21へ送信する。
The
制御部21は、レーザレーダシステム1全体を制御する機能を有しており、発光素子8を発光させる制御信号を駆動回路22へ出力すると共に、第2受光素子11の全ての画素14をオン(受光可能状態に)する制御信号を第2受光素子11へ出力する。そして、制御部21は、第2受光素子11から出力される受光信号、第1受光素子10から出力される受光信号、距離算出部20から出力される距離検出情報を受信する。尚、制御部21は、検出した距離検出情報を外部へ通信手段等(図示しない)を介して送信する機能を有する。
The
図5は、レーザレーダシステム1(制御部21)の制御の内容を示すフローチャートである。まず、図5のステップS10では、発光素子8を駆動して帯状ビームのレーザ光7を発光させ、MEMSスキャナ9へ照射する。このとき、同時に第2受光素子11の全画素14をオン(受光可能状態に)する。そして、MEMSスキャナ9は、発光素子8から入射した帯状ビームのレーザ光7を反射し且つスキャンさせる。スキャンされたレーザ光7は、物体に照射されると共に、レーザ光7の上端部は、光路15に導かれて受光レンズ12を通り、第2受光素子11に照射される。
FIG. 5 is a flowchart showing the contents of control of the laser radar system 1 (control unit 21). First, in step S10 in FIG. 5, the
続いて、ステップS20へ進み、第2受光素子11の画素14の中のレーザ光7が照射された画素14(即ち、レーザ光7のスキャン角度に対応する画素14)が受光する。そして、ステップS30へ進み、第2受光素子11の上記受光した画素14に対応する第1受光素子10の1列分の画素13がオン(受光可能状態に)される。即ち、第1受光素子10の2次元アレイ状の画素13の中の、レーザ光7のスキャン角度に対応する1列分の画素13がオンされる。
Then, it progresses to step S20 and the pixel 14 (namely,
次いで、ステップS40へ進み、物体に向けて照射されたレーザ光7のうちの、物体で反射された反射光を第1受光素子10の上記オンされた1列分の画素13で受光する。続いて、ステップS50へ進み、距離算出部20は、発光素子8の発光開始タイミング(駆動回路22からの発光開始信号の入力時点)と、第1受光素子10の受光タイミング(第1受光素子10からの受光信号の入力時点)とに基づいて物体までの距離を算出する。
Next, the process proceeds to step S <b> 40, and the reflected light reflected by the object among the
そして、ステップS60へ進み、距離の検出制御が終了したか否かを判断する。本実施形態の場合、例えばレーザ光7のスキャン1回分の検出制御が完了したとき(即ち、第2受光素子11のb個の画素14が全て受光動作した場合(第1受光素子10のb列分の画素13が全てオンされて受光動作した場合))に、距離検出制御の終了と判断している。上記ステップS60において、検出終了が判断されないときには(「NO」)、ステップS10へ戻り、距離の検出制御を繰り返す。また、ステップS60にて、検出終了が判断されると(「YES」)、検出制御を終了する。
Then, the process proceeds to step S60, and it is determined whether or not the distance detection control is finished. In the case of the present embodiment, for example, when the detection control for one scan of the
このような構成の本実施形態においては、発光素子8から発光された帯状ビームのレーザ光7を、MEMSスキャナ9によってスキャンさせて物体へ照射する構成において、光路15により、スキャンされた帯状ビームのレーザ光7の一部をスキャン角度に応じて第2受光素子22へ導き、そして、物体からの反射光を受光する2次元アレイ状の第1受光素子の中のオンする受光領域を、第2受光素子22によって決定するように構成した。この構成によれば、レーザ光7のスキャン角度に応じて第1受光素子の中のオンする受光領域を決定できるので、第1受光素子の中のオンする受光領域の大きさを、レーザ光7のスキャン角度に正確に対応させて小さく設定することができる。この結果、同時処理が必要な受光素子(画素)の個数を必要最小限とできることから、配線量を減らすことができ、開口率の低下を防止することができる。
In the present embodiment having such a configuration, the band-shaped
また、本実施形態では、第2受光素子11が第1受光素子10の中の画素13をオンする受光領域を決定する機能を、半導体チップ上に設けたハードウエア回路で実現するように構成したので、レーザ光7のスキャン角度に応じて第1受光素子の中の受光領域をタイムラグなし且つピンポイントでオンすることができる。
In the present embodiment, the second
図6及び図7は、本発明の第2実施形態を示すものである。尚、第1実施形態と同一構成には、同一符号を付している。この第2実施形態では、第2受光素子11の前方に遮光板23を設け、光路15に代わる光路24により導かれたレーザ光7以外の光が第2受光素子11へ入射しないように構成した。
6 and 7 show a second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st Embodiment. In the second embodiment, a
具体的には、図6に示すように、第2受光素子11を第1受光素子10の下方に設けた。そして、仕切板17の上面における貫通孔17aの図6中左端部の開口縁部と、第1受光素子10と第2受光素子11との間の部位とに斜めに架け渡すように、遮光板23を配設している。光路24は、第1のプリズム16と、第2のプリズム18と、第1のプリズム16のMEMSスキャナ9側に設けられたスリッド25とを備えている。
Specifically, as shown in FIG. 6, the second
スリッド25は、帯状ビームのレーザ光7の上端部(一部)のビームスポットの大きさを後述するように調整する機能を有する。図7に示すように、スリッド25は、スキャン角度全範囲のレーザ光7が入射される位置に配置されている。そして、スリッド25は、レーザ光7のビームスポットの幅寸法(例えば3mm程度)を、例えば40μm程度に細く絞る調整機能を有する。スリッド25により調整されたレーザ光7の上端部が第1のプリズム16に入射され、第1のプリズム16から第2のプリズム18へ向けて出射される。第2のプリズム18に入射されたレーザ光7は、第2のプリズム18から第2受光素子11へ向けて出射される。この場合、スリッド25の調整作用と光路24によって、レーザ光7が第2受光素子11へ照射されたとき、照射スポットの大きさ(面積)は、第2受光素子11の1個の画素14の大きさ(面積)とほぼ等しくなるように構成されている。即ち、スリッド25は、第2受光素子11へ照射されるレーザ光7のビームスポットの面積が第2受光素子11の画素14の面積とほぼ一致するように調整する開口幅を有する。
The
尚、上述した以外の第2実施形態の構成は、第1実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第2実施形態においても、第1実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第2実施形態によれば、遮光板23によって光路24により導かれたレーザ光7以外の光が第2受光素子11へ入射しないように構成したので、第2受光素子11が外乱光により誤動作することを確実に防止できる。
The configurations of the second embodiment other than those described above are the same as the configurations of the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained. In particular, according to the second embodiment, since the light other than the
図8ないし図9は、本発明の第3実施形態を示すものである。尚、第2実施形態と同一構成には、同一符号を付している。この第3実施形態では、スリッド25を配設しないようにすると共に、第2のプリズム18の代わりに凹面鏡26を設けた。
8 to 9 show a third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 2nd Embodiment. In the third embodiment, the
第3実施形態においては、レーザ光7の上端部が第1のプリズム16に入射され、第1のプリズム16から凹面鏡26へ向けて出射される。凹面鏡26は、第1のプリズム16から出射されたレーザ光7のスキャン角度全範囲のレーザ光7が入射される位置に配置されていると共に、反射光が集光される曲率の反射面を持ち、更に、集光された反射光が第2受光素子11へ照射される設置角度で配置されている。
In the third embodiment, the upper end portion of the
この場合、凹面鏡26の集光作用によって、レーザ光7が第2受光素子11へ照射されたとき、照射スポットの大きさ(面積)は、第2受光素子11の1個の画素14の大きさ(面積)とほぼ等しくなるように構成されている。
In this case, when the
尚、上述した以外の第3実施形態の構成は、第2実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第3実施形態においても、第2実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第3実施形態によれば、第2のプリズム18とスリッド25の代わりに凹面鏡26を設ける構成としたので、部品点数を少なくすることができる。
The configuration of the third embodiment other than that described above is the same as the configuration of the second embodiment. Therefore, in the third embodiment, substantially the same operational effects as in the second embodiment can be obtained. In particular, according to the third embodiment, since the
図10ないし図12は、本発明の第4実施形態を示すものである。尚、第3実施形態と同一構成には、同一符号を付している。この第4実施形態では、第1のプリズム16及び凹面鏡26の代わりに光ファイバ27を設けた。
10 to 12 show a fourth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 3rd Embodiment. In the fourth embodiment, an
第4実施形態においては、レーザ光7の上端部が光ファイバ27の一端部27aに入射され、光ファイバ27の他端部27bから出射されたレーザ光7が第2受光素子11へ照射される構成となっている。光ファイバ27は、一端部27a側の先端がスキャン角度全範囲のレーザ光7が入射される位置(MEMSスキャナ9に近い位置)に配置されていると共に、他端部27b側の先端は出射光が第2受光素子11へ照射される位置に配置されている。
In the fourth embodiment, the upper end portion of the
上記光ファイバ27は、図11に示すように、レーザ光7の入射角度が保存される特性、即ち、光ファイバ27の一端部へのレーザ光7の入射角度θ1と、光ファイバ27の他端部から出射されたレーザ光7の出射角度θ2が等しいという特性を有する。尚、光ファイバ27の他端部から出射されたレーザ光7は、図12に示すように、入射角度が保存された(即ち、出射角度θ2=入射角度θ1)同心円状のレーザ光7である。この場合、図12に示すように、第2受光素子11には、同心円状のレーザ光7が照射されるので、第2受光素子11の左右2個の画素14が受光状態となり、一方(例えば右または左)の画素14の位置が入射角度+θ1に対応し、他方(例えば左または右)の画素14の位置が入射角度−θ1に対応する。図12において、外側の大きな円状のレーザ光7は、例えば±30degのレーザ光7である。内側の円状のレーザ光7は、例えば±15degのレーザ光7である。中心のスポット状のレーザ光7は、0degのレーザ光7である。
As shown in FIG. 11, the
尚、入射角度θ1が「+」であるか「−」であるかは、MEMSスキャナ9の駆動電圧に基づいて判定することができる。また、光ファイバ27から出射された同心円状のレーザ光7が第2受光素子11へ照射されたとき、照射スポットの大きさ(面積)は、第2受光素子11の左右2個の画素14(尚、入射角度が0度のときは1個の画素14)を受光状態とする程度の大きさ(面積)となるように、光ファイバ27へ入射されるレーザ光7の光量が調整される構成となっている。
Whether the incident angle θ1 is “+” or “−” can be determined based on the drive voltage of the
尚、上述した以外の第4実施形態の構成は、第3実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第4実施形態においても、第3実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第4実施形態によれば、第1のプリズム16及び凹面鏡26の代わりに光ファイバ27を設ける構成としたので、部品点数をより一層少なくすることができる。
The configurations of the fourth embodiment other than those described above are the same as the configurations of the third embodiment. Therefore, in the fourth embodiment, substantially the same operational effects as in the third embodiment can be obtained. In particular, according to the fourth embodiment, since the
図13は、本発明の第5実施形態を示すものである。尚、第1実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第1実施形態では、第2受光素子11が第1受光素子10の中の画素13をオンする受光領域を決定する機能を、ハードウエア回路で実現するように構成したが、これに代えて、第5実施形態では、第2受光素子11が第1受光素子10の中の画素13をオンする受光領域を決定する機能をソフト的に実現する。
FIG. 13 shows a fifth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st Embodiment. In the first embodiment, the second
第5実施形態においては、図13に示すように、制御部21内に、スキャン角度判定部28を設けた。このスキャン角度判定部28は、第2受光素子11からの受光信号を入力し、第2受光素子11のb個の画素14の中の、受光した画素14の位置によってレーザ光7のスキャン角度を判定する。そして、スキャン角度判定部28は、判定したスキャン角度に基づいて、例えば左からn番目の画素14が受光したときには、第1受光素子10の左からn列目の1列分(a個)の画素13をオン(受光可能状態に)する制御信号を第1受光素子10へ出力するように構成されている。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 13, a scan
尚、上述した以外の第5実施形態の構成は、第1実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第5実施形態においても、第1実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。 The configurations of the fifth embodiment other than those described above are the same as the configurations of the first embodiment. Therefore, in the fifth embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained.
図14は、本発明の第6実施形態を示すものである。尚、第1実施形態及び第2実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第1実施形態では、第1受光素子10及び第2受光素子11を同一平面に並べて配設したが、これに代えて、第6実施形態では、第2受光素子29を第1受光素子10の裏面側に配設するように構成した。
FIG. 14 shows a sixth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st Embodiment and 2nd Embodiment. In the first embodiment, the first
具体的には、下部収容室3内において、スリッド25によって調整されたレーザ光7の上端部を、第2受光素子29に照射させるように構成した。即ち、受光部6の後方に配置された発光部5から照射されたレーザ光7の一部が第2受光素子29へ入射されるように受光部6と発光部5の位置関係が構成されている。この場合、スリッド25の調整作用によって、レーザ光7が第2受光素子29へ照射されたとき、照射スポットの大きさ(面積)は、第2受光素子29の1個の画素14の大きさ(面積)とほぼ等しくなるように構成されている。また、第2受光素子11のb個の画素14の位置と、第2受光素子11のb列の画素13の位置とが裏表で一致するように、第2受光素子29及び第2受光素子11が配設されている。更に、第2受光素子11のb個の画素14のうちの例えば左からn番目の画素14がレーザ光7の一部(後述する)を受光すると、第1受光素子10の左からn列目の1列分(a個)の画素13を直接オン(受光可能状態に)することが可能なハードウエア回路が形成されている。
Specifically, the second
尚、上述した以外の第6実施形態の構成は、第1実施形態及び第2実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第6実施形態においても、第1実施形態及び第2実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。 The configurations of the sixth embodiment other than those described above are the same as the configurations of the first embodiment and the second embodiment. Therefore, in the sixth embodiment, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those in the first embodiment and the second embodiment.
図15は、本発明の第7実施形態を示すものである。尚、第6実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第7実施形態では、スリッド25に代えて、レンズ30を配設するように構成した。この構成では、レーザ光7の上端部を、レンズ30を介して集光させて第2受光素子29に照射させるように構成した。この場合、レンズ30の集光作用によって、レーザ光7が第2受光素子29へ照射されたとき、照射スポットの大きさ(面積)は、第2受光素子29の1個の画素14の大きさ(面積)とほぼ等しくなるように構成されている。
FIG. 15 shows a seventh embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 6th Embodiment. In the seventh embodiment, the
尚、上述した以外の第7実施形態の構成は、第6実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第7実施形態においても、第6実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。 The configurations of the seventh embodiment other than those described above are the same as the configurations of the sixth embodiment. Therefore, in the seventh embodiment, substantially the same operational effects as in the sixth embodiment can be obtained.
また、第6実施形態及び第7実施形態では、第1受光素子10及び第2受光素子29を別体の半導体チップで構成したが、これに代えて、1つの半導体チップの表裏に第1受光素子10及び第2受光素子29を形成するように構成しても良い。このように構成した場合、下部収容室3と上部収容室4を仕切る仕切板17に貫通孔を形成し、上記1つの半導体チップの第2受光素子29を形成した部分を、仕切板17の上記貫通孔を通して下部収容室3内へ突出させるように構成すれば良い。
In the sixth embodiment and the seventh embodiment, the first
図面中、1はレーザレーダシステム、2は本体、3は下部収容室、4は上部収容室、5は発光部、6は受光部、7はレーザ光、8は発光素子、9はMEMSスキャナ、10は第1受光素子、11は第2受光素子、15は光路、16は第1のプリズム、18は第2のプリズム、20は距離算出部、23は遮光板、24は光路、25はスリッド、26は凹面鏡、27は光ファイバ、28はスキャン角度判定部、29は第2受光素子である。 In the drawings, 1 is a laser radar system, 2 is a main body, 3 is a lower accommodating chamber, 4 is an upper accommodating chamber, 5 is a light emitting portion, 6 is a light receiving portion, 7 is a laser beam, 8 is a light emitting element, 9 is a MEMS scanner, 10 is a first light receiving element, 11 is a second light receiving element, 15 is an optical path, 16 is a first prism, 18 is a second prism, 20 is a distance calculation unit, 23 is a light shielding plate, 24 is an optical path, and 25 is a slide. , 26 is a concave mirror, 27 is an optical fiber, 28 is a scan angle determination unit, and 29 is a second light receiving element.
Claims (15)
前記物体からの反射光を受光する2次元アレイ状の第1受光素子(10)、及び、前記第1受光素子(10)の中のオンする受光領域を決定する第2受光素子(11)を有する受光部(6)と、
前記スキャンされた帯状ビームのレーザ光(7)の一部をスキャン角度に応じて前記第2受光素子(11)へ導く光路(15)と、
前記発光素子(8)の発光タイミングと前記第1受光素子(10)の受光タイミングに基づいて前記物体までの距離を算出する距離算出部(20)と、
を備えてなるレーザレーダシステム。 A light-emitting element (8) that emits a laser beam (7) of a belt-like beam, and a light-emitting unit (5) having a scanner (9) that reflects and scans the laser light (7) to irradiate an object;
A first light receiving element (10) in a two-dimensional array that receives reflected light from the object, and a second light receiving element (11) that determines a light receiving area to be turned on in the first light receiving element (10). A light receiving portion (6) having,
An optical path (15) for guiding a part of the laser beam (7) of the scanned belt-like beam to the second light receiving element (11) according to a scan angle;
A distance calculation unit (20) that calculates a distance to the object based on a light emission timing of the light emitting element (8) and a light reception timing of the first light receiving element (10);
A laser radar system comprising:
前記プリズムから出射されたレーザ光は、前記受光レンズ(12)を通過して集光されてから前記第2受光素子(11)へ照射されるように構成されていることを特徴とする請求項2または3記載のレーザレーダシステム。 A light receiving lens (12) provided in front of the light receiving section (5);
The laser light emitted from the prism is configured so as to pass through the light receiving lens (12) and be condensed and then irradiated to the second light receiving element (11). The laser radar system according to 2 or 3.
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