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JP2018004257A - Optical scanner, object detection device, sensing device and traveling body - Google Patents

Optical scanner, object detection device, sensing device and traveling body Download PDF

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JP2018004257A
JP2018004257A JP2016126343A JP2016126343A JP2018004257A JP 2018004257 A JP2018004257 A JP 2018004257A JP 2016126343 A JP2016126343 A JP 2016126343A JP 2016126343 A JP2016126343 A JP 2016126343A JP 2018004257 A JP2018004257 A JP 2018004257A
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light
light source
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synchronization
driving
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伸五 鈴木
Shingo Suzuki
伸五 鈴木
酒井 浩司
Koji Sakai
浩司 酒井
徹哉 飯井
Tetsuya Meshii
徹哉 飯井
宋 京行
Kyoko So
京行 宋
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

【課題】小型化、長寿命化及び低消費電力化を図ることができる光走査装置を提供する。【解決手段】 光源、カップリングレンズ、同期レンズ、同期検知用光検出器、光源駆動部、同期信号生成部、反射ミラー、光偏向器などを有している。光源駆動部は、走査領域外では、第1の駆動方法及び該第1の駆動方法とは発光パターンが異なる第2の駆動方法で光源を駆動し、走査領域内では、第1の駆動方法及び第2の駆動方法とは発光光量が異なる第3の駆動方法で光源を駆動する。第1の駆動方法は、同期検知用光検出器が走査される周期に同期した発光パターンであり、第2の駆動方法は、同期検知用光検出器からの受光信号を検出するのに特化した発光パターンである。【選択図】図28PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanning device capable of achieving miniaturization, long life and low power consumption. A light source, a coupling lens, a synchronization lens, a synchronization detection photodetector, a light source drive unit, a synchronization signal generation unit, a reflection mirror, an optical deflector, and the like are included. The light source driving section drives the light source by a first driving method and a second driving method having a light emission pattern different from the first driving method outside the scanning area, and within the scanning area, the first driving method and the second driving method. The light source is driven by a third driving method which is different from the second driving method in the amount of emitted light. The first driving method is a light emission pattern synchronized with the scanning period of the synchronous detection photodetector, and the second driving method is specialized for detecting a light reception signal from the synchronous detection photodetector. It is the emitted light pattern. [Selection diagram] Fig. 28

Description

本発明は、光走査装置、物体検出装置、センシング装置及び走行体に係り、更に詳しくは、光によって走査領域を走査する光走査装置、該光走査装置を有する物体検出装置、該物体検出装置を有するセンシング装置、及び該センシング装置を備える走行体に関する。   The present invention relates to an optical scanning device, an object detection device, a sensing device, and a traveling body, and more specifically, an optical scanning device that scans a scanning region with light, an object detection device having the optical scanning device, and the object detection device. The present invention relates to a sensing device having a traveling body including the sensing device.

近年、光を用いて物体を検出する物体検出装置の開発が盛んに行われている(例えば、特許文献1〜6参照)。   In recent years, development of an object detection device that detects an object using light has been actively performed (for example, see Patent Documents 1 to 6).

この物体検出装置は、光走査装置によって検出領域を光走査し、物体で反射された光を受光することによって物体を検出している。   This object detection device detects an object by optically scanning a detection region with an optical scanning device and receiving light reflected by the object.

近年、物体検出装置に対して、小型化、長寿命化、低消費電力化の要求が高まっている。このためには、物体検出装置に用いられている光走査装置を、小型化、長寿命化、低消費電力化することが有効である。しかしながら、従来の光走査装置では、小型化と長寿命化と低消費電力化とをすべて満足させるのは困難であった。   In recent years, there has been an increasing demand for object detection devices that are small in size, long in life, and low in power consumption. For this purpose, it is effective to reduce the size, extend the life, and reduce the power consumption of the optical scanning device used in the object detection device. However, in the conventional optical scanning device, it has been difficult to satisfy all of downsizing, long life, and low power consumption.

本発明は、光によって所定の走査領域を走査する光走査装置であって、光源と、前記光源を駆動する光源駆動装置と、前記光源からの光を偏向する光偏向器と、前記走査領域の走査を開始するタイミングを決定するための光検出器と、を備え、前記光偏向器による1回の走査で前記光検出器と前記走査領域が順次走査され、前記光源駆動装置は、走査領域外では、第1の駆動方法及び前記第1の駆動方法とは発光パターンが異なる第2の駆動方法で前記光源を駆動し、走査領域内では、前記第1の駆動方法及び前記第2の駆動方法とは発光光量が異なる第3の駆動方法で前記光源を駆動する、光走査装置である。   The present invention is an optical scanning device that scans a predetermined scanning region with light, and includes a light source, a light source driving device that drives the light source, an optical deflector that deflects light from the light source, and the scanning region. A light detector for determining a timing to start scanning, and the light detector and the scanning region are sequentially scanned by one scanning by the light deflector, and the light source driving device is located outside the scanning region. Then, the light source is driven by a second driving method having a light emission pattern different from that of the first driving method and the first driving method, and the first driving method and the second driving method are used in a scanning region. Is an optical scanning device that drives the light source by a third driving method having different light emission amounts.

本発明の光走査装置によれば、小型化、長寿命化及び低消費電力化を図ることができる。   According to the optical scanning device of the present invention, it is possible to reduce the size, extend the lifetime, and reduce the power consumption.

本発明の一実施形態に係るレーザレーダを搭載した車両の外観図である。1 is an external view of a vehicle equipped with a laser radar according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る監視装置の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the monitoring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. レーザレーダの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of a laser radar. 光射出系を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a light emission system. 同期信号生成部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a synchronous signal generation part. 受光信号と同期信号との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between a received light signal and a synchronizing signal. 光偏向系を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical deflection system. 光偏向器を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical deflector. 同期検知用光を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the light for a synchronous detection. 検出光の進行方向を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating the advancing direction of a detection light. 検出光の進行方向を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the advancing direction of detection light. 検出光の進行方向を説明するための図(その3)である。FIG. 10 is a third diagram for explaining the traveling direction of detection light; 検出領域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a detection area. 光源駆動信号を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a light source drive signal. 同期検知範囲を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a synchronous detection range. 光検出系を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a photon detection system. 物体からの反射光の入射方向を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating the incident direction of the reflected light from an object. 物体からの反射光の入射方向を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the incident direction of the reflected light from an object. 物体からの反射光の入射方向を説明するための図(その3)である。It is FIG. (3) for demonstrating the incident direction of the reflected light from an object. 検出信号生成部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a detection signal production | generation part. 受光信号と検出信号との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between a received light signal and a detection signal. 物体情報取得部における物体までの距離計測を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distance measurement to the object in an object information acquisition part. 光源と受光器との位置関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional relationship of a light source and a light receiver. 光源駆動信号と同期検知範囲と同期信号との関係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 relationship between a light source drive signal, a synchronous detection range, and a synchronous signal. 3つの駆動方法の関係を説明するための図であるIt is a figure for demonstrating the relationship of three drive methods. 具体例1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 specific example 1. 具体例1を説明するためのフローチャートである。10 is a flowchart for explaining a specific example 1; 具体例2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 specific example 2. 分割例1を説明するためのタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining division example 1; 分割例1における点灯タイミングと同期検知周期との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the lighting timing in a division example 1, and a synchronous detection period. 分割例2を説明するためのタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining a division example 2; 分割例2における点灯タイミングと同期検知周期との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the lighting timing in a division example 2, and a synchronous detection period. 比較例1を説明するためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining Comparative Example 1; 比較例1における点灯タイミングと同期検知周期との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the lighting timing in a comparative example 1, and a synchronous detection period. 比較例2を説明するためのタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining Comparative Example 2; 比較例2における点灯タイミングと同期検知周期との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the lighting timing in a comparative example 2, and a synchronous detection period. 比較例3を説明するためのタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining Comparative Example 3; 比較例3における点灯タイミングと同期検知周期との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the lighting timing in a comparative example 3, and a synchronous detection period. 比較例4を説明するためのタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining a comparative example 4; 比較例4における点灯タイミングと同期検知周期との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the lighting timing in a comparative example 4, and a synchronous detection period. 同期探索モードにおいて、同期パルスが検出されるまでの最大の同期点灯回数が設定されている場合を説明するためのタイミングチャート(その1)である。It is a timing chart (the 1) for explaining the case where the maximum number of times of synchronous lighting until a synchronous pulse is detected is set up in synchronous search mode. 同期探索モードにおいて、同期探索モードにおいて、測定モードに復帰するために同期パルスを連続して検出する回数が設定されている場合を説明するためのタイミングチャートである。FIG. 10 is a timing chart for explaining a case where the number of times of detecting synchronous pulses continuously in order to return to the measurement mode is set in the synchronous search mode in the synchronous search mode. 同期探索モードにおいて、同期パルスが検出されるまでの最大同期点灯回数が設定されている場合を説明するためのタイミングチャート(その2)である。12 is a timing chart (No. 2) for explaining a case where the maximum number of times of synchronous lighting until a synchronization pulse is detected is set in the synchronous search mode. 測定モードに復帰した最初の走査おいてパルス点灯をしない場合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 case where pulse lighting is not carried out in the first scan which returned to the measurement mode. 測定データ転送、無効データ転送情報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 measurement data transfer and invalid data transfer information. 同期点灯時間及び同期点灯周期が可変であることを説明するための図である。It is a figure for demonstrating that a synchronous lighting time and a synchronous lighting period are variable. 音声・警報発生装置の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of an audio | voice / alarm generator.

以下、本発明の一実施形態を図1〜図47に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係る物体検出装置としてのレーザレーダ20を搭載した走行体としての車両1の外観が示されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an appearance of a vehicle 1 as a traveling body equipped with a laser radar 20 as an object detection device according to an embodiment.

このレーザレーダ20は、レーザ光を射出し、物体(例えば先行車両、停車車両、障害物、歩行者等)からの反射光(散乱光)を受光して該物体までの距離を測定する走査型のレーザーレーダである。レーザレーダ20は、例えば、車両1のバッテリ(蓄電池)から電力の供給を受ける。   The laser radar 20 emits laser light, receives reflected light (scattered light) from an object (for example, a preceding vehicle, a stopped vehicle, an obstacle, a pedestrian, etc.) and measures the distance to the object. Laser radar. The laser radar 20 is supplied with electric power from, for example, a battery (storage battery) of the vehicle 1.

ここでは、レーザレーダ20は、一例として、車両1の前方のナンバープレート近傍に取り付けられている。なお、本明細書では、XYZ3次元直交座標系を用い、路面に直交する方向をZ軸方向、車両1の前進方向を+X方向として説明する。また、レーザレーダ20によって物体検出が可能な領域を「検出領域」という。さらに、Z軸に平行な方向を「高さ方向」や「垂直方向」ともいい、Z軸に直交する方向を「水平方向」ともいう。   Here, as an example, the laser radar 20 is attached in the vicinity of a license plate in front of the vehicle 1. In this specification, an XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system is used, and the direction orthogonal to the road surface is described as the Z-axis direction, and the forward direction of the vehicle 1 is described as the + X direction. An area where the object can be detected by the laser radar 20 is referred to as a “detection area”. Furthermore, a direction parallel to the Z axis is also referred to as a “height direction” or a “vertical direction”, and a direction orthogonal to the Z axis is also referred to as a “horizontal direction”.

車両1の車内には、一例として図2に示されるように、表示装置30、監視制御装置40、メモリ50、及び音声・警報発生装置60などが備えられている。これらは、データの伝送が可能なバス70を介して電気的に接続されている。   As shown in FIG. 2 as an example, the vehicle 1 is provided with a display device 30, a monitoring control device 40, a memory 50, a sound / alarm generating device 60, and the like. These are electrically connected via a bus 70 capable of transmitting data.

ここでは、レーザレーダ20と、表示装置30と、監視制御装置40と、メモリ50と、音声・警報発生装置60とによって、センシング装置としての監視装置10が構成されている。すなわち、監視装置10は、車両1に搭載されている。また、監視装置10は、車両1のメインコントローラと電気的に接続されている。   Here, the laser radar 20, the display device 30, the monitoring control device 40, the memory 50, and the voice / alarm generating device 60 constitute the monitoring device 10 as a sensing device. That is, the monitoring device 10 is mounted on the vehicle 1. The monitoring device 10 is electrically connected to the main controller of the vehicle 1.

レーザレーダ20は、一例として図3に示されるように、光走査装置200、光検出系202、及び物体情報取得部203などを有している。そして、これらは、筐体内に収納されている。   As shown in FIG. 3 as an example, the laser radar 20 includes an optical scanning device 200, a light detection system 202, an object information acquisition unit 203, and the like. And these are accommodated in the housing | casing.

光走査装置200は、光射出系201、光偏向系204などを有している。ここでは、光射出系201は、光検出系202の+Z側に配置されている。   The optical scanning device 200 includes a light emission system 201, a light deflection system 204, and the like. Here, the light emission system 201 is disposed on the + Z side of the light detection system 202.

光射出系201は、一例として図4に示されるように、光源21、カップリングレンズ22、同期レンズ23、同期検知用光検出器24、光源駆動部25、及び同期信号生成部26などを有している。   As shown in FIG. 4 as an example, the light emission system 201 includes a light source 21, a coupling lens 22, a synchronization lens 23, a synchronization detection photodetector 24, a light source drive unit 25, a synchronization signal generation unit 26, and the like. doing.

光源21は、半導体レーザ(端面発光レーザ)を有し、光源駆動部25からの光源駆動信号によって点灯及び消灯される。ここでは、光源21は、+X方向に光を射出するように配置されている。   The light source 21 has a semiconductor laser (edge emitting laser) and is turned on and off by a light source drive signal from the light source drive unit 25. Here, the light source 21 is disposed so as to emit light in the + X direction.

カップリングレンズ22は、光源21の+X側に配置され、光源21から射出された光を平行光あるいは、わずかに発散した発散光とする。ここでは、カップリングレンズ22として平凸レンズが用いられている。カップリングレンズ22を介した光が、光射出系201から射出される光である。なお、カップリングレンズ22に代えて、同等の機能を有し、複数の光学素子を含むカップリング光学系を用いても良い。   The coupling lens 22 is disposed on the + X side of the light source 21 and makes light emitted from the light source 21 parallel light or divergent light slightly diverged. Here, a plano-convex lens is used as the coupling lens 22. The light that has passed through the coupling lens 22 is light emitted from the light emission system 201. In place of the coupling lens 22, a coupling optical system having an equivalent function and including a plurality of optical elements may be used.

同期レンズ23は、光射出系201に入射する同期検知用光の光路上に配置され、該同期検知用光を集光する。なお、同期検知用光については後述する。   The synchronization lens 23 is disposed on the optical path of the synchronization detection light incident on the light emission system 201 and condenses the synchronization detection light. The synchronization detection light will be described later.

同期検知用光検出器24は、同期レンズ23を介した同期検知用光の集光位置に配置されている。同期検知用光検出器24は、受光光量に対応した信号(受光信号)を同期信号生成部26に出力する。   The synchronization detection light detector 24 is disposed at a position where the synchronization detection light is condensed via the synchronization lens 23. The synchronization detection photodetector 24 outputs a signal (light reception signal) corresponding to the amount of received light to the synchronization signal generation unit 26.

同期信号生成部26は、受光信号から同期信号を生成し、該同期信号を光源駆動部25に出力する。この同期信号生成部26は、一例として図5に示されるように、受光信号の信号増幅と受光信号からのタイミング検出の2つの機能を有している。   The synchronization signal generation unit 26 generates a synchronization signal from the received light signal and outputs the synchronization signal to the light source driving unit 25. As shown in FIG. 5 as an example, the synchronization signal generator 26 has two functions of signal amplification of the light reception signal and timing detection from the light reception signal.

受光信号の信号増幅については、アンプなどの信号増幅器を用いて増幅する。受光信号からのタイミング検出については、コンパレータなどの比較器を用いて、受光信号における一定出力レベル(スレッシュレベル)以上となる信号波形の立ち上りタイミングを検出する。すなわち、同期信号生成部26は、受光信号をコンパレータを用いて2値化した論理信号を同期信号として出力する(図6参照)。なお、以下では、便宜上、同期信号におけるハイレベル部分を「同期パルス」ともいう。   Signal amplification of the received light signal is performed using a signal amplifier such as an amplifier. For timing detection from the received light signal, a comparator such as a comparator is used to detect the rising timing of the signal waveform that is equal to or higher than a certain output level (threshold level) in the received light signal. That is, the synchronization signal generation unit 26 outputs a logic signal obtained by binarizing the received light signal using a comparator as a synchronization signal (see FIG. 6). Hereinafter, for the sake of convenience, the high level portion of the synchronization signal is also referred to as a “synchronization pulse”.

光源駆動部25は、同期信号生成部26からの同期信号を参照し、光源21を駆動するための光源駆動信号を生成する。光源駆動部25は、一例として、光源21に電流を供給可能に接続されたコンデンサ、該コンデンサと光源21との間の導通/非導通を切り替えるためのトランジスタ、該コンデンサを充電するための充電装置等を含んでいる。   The light source driving unit 25 refers to the synchronization signal from the synchronization signal generating unit 26 and generates a light source driving signal for driving the light source 21. For example, the light source driving unit 25 includes a capacitor connected to be able to supply current to the light source 21, a transistor for switching conduction / non-conduction between the capacitor and the light source 21, and a charging device for charging the capacitor. Etc.

光源駆動部25は、同期信号生成部26からの同期信号において、同期パルスを検出すると、同期検知用光検出器24が同期検知用光を受光したと判断する。   When detecting the synchronization pulse in the synchronization signal from the synchronization signal generation unit 26, the light source driving unit 25 determines that the synchronization detection light detector 24 has received the synchronization detection light.

光偏向系204は、光射出系201の+X側に配置されている。この光偏向系204は、一例として図7に示されるように、反射ミラー31、光偏向器32などを有している。   The light deflection system 204 is disposed on the + X side of the light emission system 201. As shown in FIG. 7 as an example, the optical deflection system 204 includes a reflection mirror 31, an optical deflector 32, and the like.

反射ミラー31は、光射出系201から射出された光を光偏向器32に向けて折り返す。なお、反射ミラー31は、光路を折りたたむことによって、レーザレーダ20を小型化するために設けられている。   The reflection mirror 31 folds the light emitted from the light emission system 201 toward the optical deflector 32. The reflection mirror 31 is provided to reduce the size of the laser radar 20 by folding the optical path.

光偏向器32は、回転ミラー、及び該回転ミラーを回転駆動させるための駆動機構などを備えている。一例として図8に示されるように、回転ミラーは2つの反射面を有し、Z軸に平行な回転軸まわりに回転する。駆動機構は、物体情報取得部203によって制御される。ここでは、回転ミラーは、+Z側からみたとき、時計回りに回転するように設定されている。また、各反射面はZ軸方向に平行である。   The optical deflector 32 includes a rotating mirror and a driving mechanism for driving the rotating mirror to rotate. As an example, as shown in FIG. 8, the rotating mirror has two reflecting surfaces and rotates around a rotation axis parallel to the Z axis. The drive mechanism is controlled by the object information acquisition unit 203. Here, the rotating mirror is set to rotate clockwise when viewed from the + Z side. Each reflecting surface is parallel to the Z-axis direction.

なお、回転ミラーにおける反射面の数は2面に限定するものではなく、1面であっても良いし、3面以上であっても良い。また、少なくとも2つの反射面を、回転軸に対してそれぞれ異なった傾斜角度とし、走査領域をZ軸方向に関して切り替えることも可能である。   Note that the number of reflecting surfaces in the rotating mirror is not limited to two, and may be one or three or more. It is also possible to switch the scanning region with respect to the Z-axis direction by setting the at least two reflecting surfaces to different inclination angles with respect to the rotation axis.

図7に戻り、光偏向器32は、光射出系201から射出され、反射ミラー31で反射された光の光路上に配置されている。すなわち、光射出系201から射出され、反射ミラー31で反射された光は、光偏向器32で偏向される。   Returning to FIG. 7, the optical deflector 32 is disposed on the optical path of the light emitted from the light emission system 201 and reflected by the reflection mirror 31. That is, the light emitted from the light emission system 201 and reflected by the reflection mirror 31 is deflected by the light deflector 32.

そこで、光源21から射出された光は、カップリングレンズ22により所定のビームプロファイルの光に整形された後、反射ミラー31で反射され、光偏向器32でZ軸周りに偏向される。   Therefore, the light emitted from the light source 21 is shaped into light having a predetermined beam profile by the coupling lens 22, reflected by the reflection mirror 31, and deflected around the Z axis by the optical deflector 32.

そして、一例として図9に示されるように、回転ミラーの回転角が所定の角度のとき、光偏向器32で偏向された光は反射ミラー31に戻り、反射ミラー31で反射され、同期レンズ23を介して同期検知用光検出器24で受光される。このとき、反射ミラー31で反射された光が前記同期検知用光である。   As an example, as shown in FIG. 9, when the rotation angle of the rotating mirror is a predetermined angle, the light deflected by the optical deflector 32 returns to the reflecting mirror 31, is reflected by the reflecting mirror 31, and is synchronized with the synchronizing lens 23. The light is received by the synchronization detection photodetector 24. At this time, the light reflected by the reflection mirror 31 is the synchronization detection light.

さらに回転ミラーが回転すると、光偏向器32で偏向された光は、検出領域に向かう。なお、以下では、光偏向器32によって偏向され、検出領域に向かう光を「検出光」ともいう。   When the rotating mirror further rotates, the light deflected by the optical deflector 32 goes to the detection area. Hereinafter, the light deflected by the optical deflector 32 and directed to the detection region is also referred to as “detection light”.

Z軸方向に直交する平面内において、検出光の進行方向は、回転ミラーの回転角に応じて異なっている(図10〜図12参照)。すなわち、検出領域は、回転ミラーの回転に伴って、検出光によって−Y方向に走査される(図13参照)。   In the plane orthogonal to the Z-axis direction, the traveling direction of the detection light varies depending on the rotation angle of the rotating mirror (see FIGS. 10 to 12). That is, the detection area is scanned in the −Y direction by the detection light as the rotating mirror rotates (see FIG. 13).

そして、Z軸に直交する平面内において、検出領域の+Y側端部に向かう検出光の進行方向と、検出領域の−Y側端部に向かう検出光の進行方向とのなす角度φ(図13参照)を走査角ともいう。換言すれば、Z軸方向に直交する平面内における検出領域は、走査角φで規定される走査領域(所定の走査領域)である。   Then, in a plane orthogonal to the Z axis, an angle φ formed by the traveling direction of the detection light toward the + Y side end of the detection region and the traveling direction of the detection light toward the −Y side end of the detection region (FIG. 13). (Referred to as scanning angle). In other words, the detection region in the plane orthogonal to the Z-axis direction is a scanning region (predetermined scanning region) defined by the scanning angle φ.

このように、回転ミラーの一の反射面による1回の走査で、同期検知用光検出器24と検出領域とが順次走査される。   As described above, the synchronization detection photodetector 24 and the detection region are sequentially scanned by one scan by the one reflecting surface of the rotating mirror.

そこで、回転ミラーが回転すると、回転ミラーの各反射面で反射された光が同期検知用光検出器24で受光される度に、同期信号生成部26から同期パルスが出力される。すなわち、同期信号生成部26から定期的に同期パルスが出力されることになる。   Therefore, when the rotating mirror rotates, a synchronizing pulse is output from the synchronizing signal generator 26 every time the light reflected by each reflecting surface of the rotating mirror is received by the synchronization detection photodetector 24. That is, a synchronization pulse is periodically output from the synchronization signal generator 26.

同期検知用光検出器24に回転ミラーからの光が入射するように、光源21を点灯させることにより、同期検知用光検出器24での受光タイミングから、回転ミラーの回転タイミングを知ることができる。なお、以下では、便宜上、同期検知のために光源21を点灯させること「同期点灯」ともいう。   By turning on the light source 21 so that the light from the rotating mirror is incident on the synchronization detection photodetector 24, the rotation timing of the rotation mirror can be known from the light reception timing at the synchronization detection photodetector 24. . Hereinafter, for convenience, lighting the light source 21 for synchronization detection is also referred to as “synchronous lighting”.

そこで、光源21を同期点灯させ、同期パルスを検出してから所定時間(Td)経過後に光源21をパルス点灯させることで検出領域を光走査することができる(図14参照)。すなわち、同期検知用光検出器24に光が入射するタイミングの前後期間に光源21をパルス点灯することで検出領域を光走査することができる。なお、以下では、便宜上、検出領域を光走査する際のパルス点灯を「走査パルス点灯」ともいう。   Therefore, the detection region can be optically scanned by turning on the light source 21 in a synchronized manner and turning on the light source 21 after a predetermined time (Td) has elapsed since the synchronization pulse was detected (see FIG. 14). That is, the detection region can be optically scanned by turning on the light source 21 in a period before and after the timing at which light enters the synchronization detection photodetector 24. Hereinafter, for the sake of convenience, the pulse lighting when optically scanning the detection region is also referred to as “scanning pulse lighting”.

このとき、同期点灯における発光光量、及び走査パルス点灯における発光光量は、(同期点灯における発光光量)<(走査パルス点灯における発光光量)の関係が満たされるように制御される。   At this time, the amount of emitted light in synchronous lighting and the amount of emitted light in scanning pulse lighting are controlled so as to satisfy the relationship of (the amount of emitted light in synchronous lighting) <(the amount of emitted light in scanning pulse lighting).

なお、以下では、回転ミラーが回転しているときに、光源21から射出された光が、同期検知用光検出器24で受光される設計上の期間を「同期検知範囲」ともいう(図15参照)。   Hereinafter, a design period in which the light emitted from the light source 21 is received by the synchronization detection photodetector 24 when the rotating mirror is rotating is also referred to as a “synchronization detection range” (FIG. 15). reference).

物体情報取得部203は、監視制御装置40から物体情報の取得開始要求を受信すると、光偏向器32の駆動機構を駆動させるとともに、光源21の駆動開始要求を光源駆動部25に送信する。これにより、光源駆動部25は、光源21の駆動を開始する。   When receiving the object information acquisition start request from the monitoring control device 40, the object information acquisition unit 203 drives the drive mechanism of the optical deflector 32 and transmits the drive start request of the light source 21 to the light source drive unit 25. As a result, the light source driving unit 25 starts driving the light source 21.

そして、物体情報取得部203は、監視制御装置40から物体情報の取得終了要求を受信すると、光源21の駆動終了要求を光源駆動部25に送信する。これにより、光源駆動部25は、光源21の駆動を終了する。   When the object information acquisition unit 203 receives an object information acquisition end request from the monitoring control device 40, the object information acquisition unit 203 transmits a drive end request for the light source 21 to the light source driving unit 25. Thereby, the light source driving unit 25 finishes driving the light source 21.

ところで、検出領域内に物体があると、レーザレーダ20から射出され物体で反射された光の一部は、レーザレーダ20に戻ってくる。以下では、便宜上、物体で反射されレーザレーダ20に戻ってくる光を「物体からの反射光」ともいう。   By the way, if there is an object in the detection area, a part of the light emitted from the laser radar 20 and reflected by the object returns to the laser radar 20. Hereinafter, for convenience, the light reflected by the object and returning to the laser radar 20 is also referred to as “reflected light from the object”.

物体からの反射光であって、光偏向器32により反射ミラー31に向かう方向に偏向された光は、反射ミラー31で反射され、光検出系202に入射する。   The light reflected from the object and deflected in the direction toward the reflection mirror 31 by the optical deflector 32 is reflected by the reflection mirror 31 and enters the light detection system 202.

光検出系202は、一例として図16に示されるように、結像光学系41、受光器42、及び検出信号生成部43などを有している。   As shown in FIG. 16 as an example, the light detection system 202 includes an imaging optical system 41, a light receiver 42, a detection signal generation unit 43, and the like.

結像光学系41は、反射ミラー31で反射された物体からの反射光の光路上に配置され、該光を集光する(図17〜図19参照)。ここでは、結像光学系41は2枚のレンズで構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、結像光学系41が1枚のレンズで構成されていても良いし、3枚以上のレンズで構成されていても良い。また、結像光学系41としてミラー光学系を用いても良い。   The imaging optical system 41 is disposed on the optical path of the reflected light from the object reflected by the reflecting mirror 31, and collects the light (see FIGS. 17 to 19). Here, the imaging optical system 41 is composed of two lenses, but is not limited to this. For example, the imaging optical system 41 may be composed of one lens, or may be composed of three or more lenses. A mirror optical system may be used as the imaging optical system 41.

受光器42は、結像光学系41を介した光を受光し、受光光量に対応した信号(受光信号)を検出信号生成部43に出力する。   The light receiver 42 receives light via the imaging optical system 41 and outputs a signal (light reception signal) corresponding to the amount of received light to the detection signal generation unit 43.

受光器42の受光素子としては、PD(photodiode)、APD(avalanche photodiode)、ガイガーモードAPDであるSPAD(single photon avalanche diode)などを用いることができる。なお、APDやSPADはPDに対して感度が高いため、検出精度や検出可能距離の点で有利である。   As the light receiving element of the light receiver 42, PD (photodiode), APD (avalanche photodiode), SPAD (single photo avalanche diode) which is a Geiger mode APD, or the like can be used. Since APD and SPAD are highly sensitive to PD, they are advantageous in terms of detection accuracy and detectable distance.

検出信号生成部43は、受光信号から検出信号を生成し、該検出信号を物体情報取得部203に出力する。この検出信号生成部43は、一例として図20に示されるように、受光信号の信号増幅と受光信号からのタイミング検出の2つの機能を有している。   The detection signal generation unit 43 generates a detection signal from the received light signal and outputs the detection signal to the object information acquisition unit 203. As shown in FIG. 20 as an example, the detection signal generation unit 43 has two functions of signal amplification of a light reception signal and timing detection from the light reception signal.

受光信号の信号増幅については、アンプなどの信号増幅器を用いて増幅する。受光信号からのタイミング検出については、コンパレータなどの比較器を用いて、受光信号における一定出力レベル(スレッシュレベル)以上となる信号波形の立ち上りタイミングを検出する。すなわち、検出信号生成部43は、受光信号をコンパレータを用いて2値化した論理信号を検出信号として出力する(図21参照)。なお、以下では、便宜上、検出信号におけるハイレベル部分を「検出パルス」ともいう。   Signal amplification of the received light signal is performed using a signal amplifier such as an amplifier. For timing detection from the received light signal, a comparator such as a comparator is used to detect the rising timing of the signal waveform that is equal to or higher than a certain output level (threshold level) in the received light signal. That is, the detection signal generation unit 43 outputs a logic signal obtained by binarizing the received light signal using a comparator as a detection signal (see FIG. 21). Hereinafter, for the sake of convenience, the high level portion of the detection signal is also referred to as a “detection pulse”.

物体情報取得部203は、検出信号生成部43からの検出信号において、検出パルスを検出すると、受光器42が物体からの反射光を受光したと判断する。   When the object information acquisition unit 203 detects a detection pulse in the detection signal from the detection signal generation unit 43, the object information acquisition unit 203 determines that the light receiver 42 has received reflected light from the object.

そして、一例として図22に示されるように、光源21の発光タイミングから受光器42での受光タイミングまでの経過時間tkから物体までの距離を求める。このとき、物体情報取得部203は、必要に応じて補正処理を行う場合もある。   As an example, as shown in FIG. 22, the distance from the elapsed time tk from the light emission timing of the light source 21 to the light reception timing of the light receiver 42 to the object is obtained. At this time, the object information acquisition unit 203 may perform a correction process as necessary.

なお、発光パルスと受光パルスの波形をA/D変換してデジタルデータに変換し、光源21の出力信号と受光器42の出力信号を相関演算することで、時間tkを計測することも可能である。   It is also possible to measure the time tk by A / D converting the waveforms of the light emission pulse and the light reception pulse into digital data, and calculating the correlation between the output signal of the light source 21 and the output signal of the light receiver 42. is there.

光射出系201と光検出系202は、Z方向に関して重なって配置されており、光偏向系204は、光射出系201と光検出系202とで共用されている(図23参照)。この場合は、物体における光源21からの光の照射範囲と受光器42における受光可能範囲の相対的な位置ずれを小さくすることができ、安定した物体検出を実現できる。   The light emission system 201 and the light detection system 202 are arranged so as to overlap each other in the Z direction, and the light deflection system 204 is shared by the light emission system 201 and the light detection system 202 (see FIG. 23). In this case, the relative positional shift between the irradiation range of the light from the light source 21 on the object and the receivable range of the light receiver 42 can be reduced, and stable object detection can be realized.

次に、同期検知タイミングについて説明する。   Next, the synchronization detection timing will be described.

回転ミラーが安定して回転している場合には、一例として図24に示されるように、同期信号生成部26から一定の周期で同期パルスが出力されるため、次の同期検知タイミングは予測できる。なお、以下では、この周期を「同期検知周期」ともいう。   When the rotating mirror rotates stably, as shown in FIG. 24 as an example, a synchronization pulse is output from the synchronization signal generation unit 26 at a constant period, so that the next synchronization detection timing can be predicted. . Hereinafter, this cycle is also referred to as a “synchronization detection cycle”.

この場合、同期点灯を行うタイミングは、同期検知されてから次の同期検知タイミングより少し前のタイミング、すなわち、同期検知周期より少し短い時間経過後のタイミングで同期点灯を開始することにより、次の同期検知を行うことができる。   In this case, the timing for performing the synchronous lighting is as follows: the synchronous lighting is started at the timing slightly before the next synchronous detection timing after the synchronous detection, that is, the timing after the time slightly shorter than the synchronous detection cycle. Synchronous detection can be performed.

しかし、起動時、及び何らかの原因で同期が外れたときは、同期検知タイミングの予測はできない。このとき、回転ミラーの回転が安定していれば、最長で同期検知周期の間、連続して光源21を同期点灯させることで、同期検知タイミングを探すことができる。   However, the synchronization detection timing cannot be predicted at the time of startup and when synchronization is lost for some reason. At this time, if the rotation of the rotating mirror is stable, the synchronization detection timing can be searched for by synchronously lighting the light source 21 continuously during the synchronization detection period at the longest.

以下では、同期検知タイミングが既知であって、同期検知周期より少し短い時間経過後のタイミングで同期点灯を開始する駆動方法を「第1の駆動方法」ともいう。また、検出領域を光走査するために、同期パルスを検知してから所定時間(Td)経過後に走査パルス点灯させる駆動方法を「第3の駆動方法」ともいう。   Hereinafter, the driving method in which the synchronous detection timing is known and the synchronous lighting is started at a timing slightly after a time shorter than the synchronous detection cycle is also referred to as a “first driving method”. Also, a driving method in which the scanning pulse is lit after a predetermined time (Td) has elapsed since the detection of the synchronization pulse in order to optically scan the detection region is also referred to as a “third driving method”.

ここで、本実施形態における光源21の発光制御方法について説明する。   Here, the light emission control method of the light source 21 in this embodiment is demonstrated.

まず、直前の走査で同期パルスが検出されたか否かを記憶する。すなわち、周期的に検知される同期検知タイミングがわかっているか否かを記憶する。   First, it is stored whether or not a synchronization pulse has been detected in the previous scan. That is, it stores whether or not the synchronization detection timing detected periodically is known.

通常の測定時である同期検知情報が有る場合、同期パルスの検出タイミングを基準にして、走査領域への走査パルス点灯を行う。また、同期パルスの検出タイミングを基準にして、次の同期パルスの検出タイミングより少し前のタイミング、すなわち同期検知周期より少し短い時間経過後の走査領域外のタイミングで同期点灯を開始し、同期パルスが検出されると消灯する。   When there is synchronization detection information at the time of normal measurement, the scanning pulse is lit on the scanning region based on the detection timing of the synchronization pulse. Also, with the sync pulse detection timing as a reference, synchronous lighting starts at a timing slightly before the next sync pulse detection timing, that is, at a timing outside the scanning region after a time slightly shorter than the sync detection cycle. Turns off when is detected.

次に、同期検知周期より僅かに長い時間が経過しても同期パルスが検出されない「同期検知情報が無」の場合、測定モードから同期探索モードに移行する。そして、所定時間が経過した後、同期点灯を開始して、同期パルスの検出タイミングを探索する。このときの光源21の駆動方法を「第2の駆動方法」という。   Next, when “synchronization detection information is not found” in which a synchronization pulse is not detected even when a time slightly longer than the synchronization detection period has elapsed, the measurement mode is shifted to the synchronization search mode. And after predetermined time passes, synchronous lighting is started and the detection timing of a synchronous pulse is searched. The driving method of the light source 21 at this time is referred to as a “second driving method”.

3つの駆動方法の関係が図25に示されている。すなわち、同期探索モードでは第2の駆動方法が選択され、測定モードでは第1の駆動方法と第3の駆動方法が選択される。そして、第3の駆動方法での発光光量は、第1の駆動方法での発光光量及び第2の駆動方法での発光光量よりも大きい。   The relationship between the three driving methods is shown in FIG. That is, the second driving method is selected in the synchronous search mode, and the first driving method and the third driving method are selected in the measurement mode. The amount of light emitted by the third drive method is larger than the amount of light emitted by the first drive method and the amount of light emitted by the second drive method.

物体検出中に同期パルスが検出されずに、測定モードから同期探索モードに移行する場合の実施例について説明する。ここでは、一例として、回転ミラーの回転速度が2000[rpm]、面数が2[面]、すなわち、同期検知周期が15[m秒]であるものとする。   An embodiment in the case of shifting from the measurement mode to the synchronous search mode without detecting a synchronization pulse during object detection will be described. Here, as an example, it is assumed that the rotation speed of the rotating mirror is 2000 [rpm], the number of surfaces is 2 [surfaces], that is, the synchronization detection period is 15 [msec].

<具体例1>
先ず、図26を用いて、同期探索モードにおける同期検知の具体例1について説明する。左から1走査目は同期検知周期の15[m秒]で正常に同期パルスが検出されている。そして、その検出タイミングを基準にして、回転ミラーが1点目の測定点の位置に回転するまでの時間経過後に走査パルス点灯を開始する。その走査の最終測定点の走査パルス点灯が終了すると、光源21の発光光量を「走査パルス点灯における発光光量」から「同期点灯における発光光量」に切り替える。
<Specific example 1>
First, specific example 1 of synchronization detection in the synchronization search mode will be described with reference to FIG. In the first scan from the left, a synchronization pulse is normally detected at a synchronization detection period of 15 [msec]. Then, on the basis of the detection timing, the scanning pulse lighting is started after a lapse of time until the rotating mirror rotates to the position of the first measurement point. When the scanning pulse lighting at the final measurement point of the scanning is completed, the light emission amount of the light source 21 is switched from “the light emission amount in the scanning pulse lighting” to “the light emission amount in the synchronous lighting”.

そして、この走査の同期検知タイミングから同期検知周期より僅かに短い時間経過後に、測定モード時における同期点灯を開始する。その後、2走査目の同期パルスが検出される。   Then, after the time slightly shorter than the synchronization detection period has elapsed from the synchronization detection timing of this scanning, the synchronous lighting in the measurement mode is started. Thereafter, the synchronization pulse of the second scan is detected.

しかし、3走査目で同期検知周期より僅かに長い時間経過しても同期パルスが検出されないと、測定モードから同期探索モードに移行する。   However, if a synchronization pulse is not detected even if a time slightly longer than the synchronization detection period elapses in the third scan, the mode shifts from the measurement mode to the synchronization search mode.

この場合、測定モードに復帰するまでは、走査パルス点灯は行わない。この理由は、走査パルス点灯を行う位置が特定できないため、狙いの正確な位置で測定できないこと、及び、回転ミラーが停止していると、同じ位置に繰り返し高出力の光が照射されることがあるためである。   In this case, scanning pulse lighting is not performed until the measurement mode is restored. This is because the position at which the scan pulse is lit cannot be specified, so it cannot be measured at the exact position of the target, and when the rotating mirror is stopped, high output light is repeatedly emitted to the same position. Because there is.

同期探索モードに移行してから任意の時間経過後に、同期点灯を開始する。この場合、光源21は連続点灯される。同期検知機能が正常であれば、同期点灯の開始から同期検知周期15[m秒]以内に同期パルスが検出される。なお、以下では、便宜上、連続点灯による同期点灯を「連続同期点灯」ともいう。   Synchronous lighting is started after an arbitrary time has elapsed since the transition to the synchronous search mode. In this case, the light source 21 is continuously lit. If the synchronization detection function is normal, the synchronization pulse is detected within 15 [msec] from the start of the synchronous lighting. Hereinafter, for convenience, synchronous lighting by continuous lighting is also referred to as “continuous synchronous lighting”.

続いて、同期探索モードで同期パルスが検出され、同期探索モードから測定モードに復帰する例について説明する。   Next, an example in which a synchronization pulse is detected in the synchronous search mode and the measurement mode is returned from the synchronous search mode will be described.

同期パルスが検出されると、同期探索モードから測定モードに復帰するとともに、光源21の発光光量は、「同期点灯における発光光量」から「走査パルス点灯における発光光量」に切り替わる。以下、1走査目と同様の制御が行われる。   When the synchronization pulse is detected, the measurement mode is returned from the synchronous search mode, and the light emission amount of the light source 21 is switched from “the light emission amount in the synchronous lighting” to “the light emission amount in the scanning pulse lighting”. Thereafter, the same control as in the first scan is performed.

このように、光源駆動部25は、「走査パルス点灯における発光光量」と「同期点灯における発光光量」とを切り替えること、及び発光パターンを連動して切り替えることを行う。   In this way, the light source driving unit 25 performs switching between “light emission amount in scanning pulse lighting” and “light emission amount in synchronous lighting” and switching the light emission pattern in conjunction with each other.

このときに、光源駆動部25によって行われる処理のフローチャートが図27に示されている。   A flowchart of processing performed by the light source driving unit 25 at this time is shown in FIG.

最初のステップS401では、光源21の発光光量を切り替える。ここでは、「同期点灯における発光光量」に切り替える。   In the first step S401, the light emission amount of the light source 21 is switched. Here, the “light emission amount in synchronous lighting” is switched.

次のステップS403では、第1の駆動方法で同期点灯を行う。   In the next step S403, synchronous lighting is performed by the first driving method.

次のステップS405では、同期パルスを検出したか否かを判断する。同期パルスを検出していなければ、ここでの判断は否定されステップS407に移行する。   In the next step S405, it is determined whether or not a synchronization pulse has been detected. If no sync pulse is detected, the determination here is denied and the process proceeds to step S407.

このステップS407では、所定の時間が経過したか否かを判断する。所定の時間が経過していなければ、ここでの判断は否定され上記ステップS403に戻る。一方、所定の時間が経過していれば、ここでの判断は肯定されステップS409に移行する。   In step S407, it is determined whether a predetermined time has elapsed. If the predetermined time has not elapsed, the determination here is denied and the process returns to step S403. On the other hand, if the predetermined time has elapsed, the determination here is affirmed and the process proceeds to step S409.

このステップS409では、第2の駆動方法で同期点灯を行う。   In step S409, synchronous lighting is performed by the second driving method.

次のステップS411では、同期パルスを検出したか否かを判断する。同期パルスを検出していれば、ここでの判断は肯定され上記ステップS403に戻る。一方、同期パルスを検出していなければ、ここでの判断は否定されステップS413に移行する。   In the next step S411, it is determined whether or not a synchronization pulse has been detected. If a synchronization pulse is detected, the determination here is affirmed and the routine returns to step S403. On the other hand, if the synchronization pulse is not detected, the determination here is denied and the process proceeds to step S413.

このステップS413では、所定の時間が経過したか否かを判断する。所定の時間が経過していなければ、ここでの判断は否定され上記ステップS409に戻る。一方、所定の時間が経過していれば、ここでの判断は肯定され処理を終了する。   In step S413, it is determined whether a predetermined time has elapsed. If the predetermined time has not elapsed, the determination here is denied and the process returns to step S409. On the other hand, if the predetermined time has elapsed, the determination here is affirmed and the process is terminated.

なお、上記ステップS405において、同期パルスを検出していれば、ステップS405での判断は肯定されステップS415に移行する。   If a synchronization pulse is detected in step S405, the determination in step S405 is affirmed and the process proceeds to step S415.

このステップS415では、光源21の発光光量を切り替える。ここでは、「走査パルス点灯における発光光量」に切り替える。   In step S415, the amount of light emitted from the light source 21 is switched. Here, it is switched to “amount of emitted light in scanning pulse lighting”.

次のステップS417では、第3の駆動方法で走査パルス点灯させる。   In the next step S417, the scan pulse is turned on by the third driving method.

次のステップS419では、1走査が終了したか否かを判断する。1走査が終了していなければ、ここでの判断は否定され、上記ステップS417に戻る。一方、1走査が終了していれば、ここでの判断は肯定され、上記ステップS401に戻る。   In the next step S419, it is determined whether or not one scan is completed. If one scan is not completed, the determination here is denied and the process returns to step S417. On the other hand, if one scan is completed, the determination here is affirmed, and the process returns to step S401.

<具体例2>
次に、図28を用いて、同期探索モードにおける同期検知の具体例2について説明する。この具体例2では、同期探索モードにおいて、同期検知周期と非同期となるよう、同期検知周期の整数倍又は整数分の一とはいずれも異なる周期で同期点灯を行い、少なくとも1つ以上の走査で同期パルスを検出する。
<Specific example 2>
Next, specific example 2 of synchronization detection in the synchronization search mode will be described with reference to FIG. In this specific example 2, in the synchronous search mode, the synchronous lighting is performed at a cycle different from an integer multiple or a fraction of the synchronous detection cycle so as to be asynchronous with the synchronous detection cycle, and at least one scan is performed. Detect sync pulse.

図28では、2走査目で同期検知周期より僅かに長い時間が経過しても同期パルスが検出されないため、測定モードから同期探索モードに移行する。同期探索モードに移行してから、測定モードに復帰するまでの間は走査パルス点灯は行わない。   In FIG. 28, since a synchronization pulse is not detected even if a time slightly longer than the synchronization detection cycle has elapsed in the second scan, the mode shifts from the measurement mode to the synchronization search mode. Scan pulse lighting is not performed during the period from the transition to the synchronous search mode to the return to the measurement mode.

同期探索モードに移行するタイミングから任意の時間経過後に、点灯時間3[m秒]の同期点灯を周期18[m秒]で開始する。なお、以下では、同期探索モードにおける同期点灯の周期を「同期点灯周期」ともいう。   After an arbitrary time has elapsed from the timing of shifting to the synchronous search mode, synchronous lighting with a lighting time of 3 [msec] is started at a cycle of 18 [msec]. Hereinafter, the period of synchronous lighting in the synchronous search mode is also referred to as “synchronous lighting period”.

同期検知機能が正常であれば、同期点灯の開始から、同期検知周期15[m秒]と同期点灯周期18[m秒]の最小公倍数である90[m秒]以内で同期パルスを検出することができる。   If the synchronization detection function is normal, the synchronization pulse is detected within 90 [msec] which is the least common multiple of the synchronization detection cycle 15 [msec] and the synchronization lighting cycle 18 [msec] from the start of the synchronization lighting. Can do.

同期探索モードにおいて同期パルスが検出されると、同期探索モードから測定モードに復帰する。   When a synchronous pulse is detected in the synchronous search mode, the synchronous search mode returns to the measurement mode.

次に、同期探索モードにおいて、同期点灯を分割して行う際の、同期検知周期(ここでは、15m秒)と、点灯時間と、同期点灯周期との関係について説明する。   Next, a description will be given of the relationship between the synchronization detection period (here, 15 milliseconds), the lighting time, and the synchronous lighting period when the synchronous lighting is performed separately in the synchronous search mode.

<分割例1>
図29に示されるように、上記具体例1と同様に、点灯時間3[m秒]、同期点灯周期18[m秒]の場合を分割例1とする。
<Division example 1>
As shown in FIG. 29, similarly to the specific example 1 described above, the division example 1 is a case where the lighting time is 3 [msec] and the synchronous lighting cycle is 18 [msec].

図30には、分割例1の場合に、光源駆動信号を同期検知周期で切り出して重ね合わせた図が示されている。この場合は、5回以内の同期点灯のいずれかのタイミングで、同期パルスを検出することができる。   FIG. 30 shows a diagram in which light source drive signals are cut out at the synchronization detection period and overlapped in the case of division example 1. In this case, the synchronization pulse can be detected at any timing within 5 times of synchronous lighting.

このときの同期検知周期15[m秒]と点灯周期18[m秒]とは非同期の関係にある。また、同期パルスが検出されるまでの最長時間は、同期検知周期15[m秒]と点灯周期18[m秒]の最小公倍数である90[m秒]である。   At this time, the synchronization detection cycle 15 [msec] and the lighting cycle 18 [msec] have an asynchronous relationship. The longest time until the synchronization pulse is detected is 90 [msec] which is the least common multiple of the synchronization detection cycle 15 [msec] and the lighting cycle 18 [msec].

<分割例2>
図31に示されるように、点灯時間3[m秒]、同期点灯周期12[m秒]の場合を分割例2とする。
<Division example 2>
As shown in FIG. 31, a case where the lighting time is 3 [msec] and the synchronous lighting cycle is 12 [msec] is defined as division example 2.

図32には、分割例2の場合に、光源駆動信号を同期検知周期で切り出して重ね合わせた図が示されている。この場合は、5回以内の同期点灯のいずれかのタイミングで、同期パルスを検出することができる。   FIG. 32 shows a diagram in which, in the case of division example 2, the light source drive signals are cut out and overlapped at the synchronization detection period. In this case, the synchronization pulse can be detected at any timing within 5 times of synchronous lighting.

このときの同期検知周期15[m秒]と点灯周期12[m秒]とは非同期の関係にある。また、同期パルスが検出されるまでの最長時間は、同期検知周期15[m秒]と点灯周期12[m秒]の最小公倍数である60[m秒]である。   At this time, the synchronization detection cycle 15 [msec] and the lighting cycle 12 [msec] are in an asynchronous relationship. The longest time until the synchronization pulse is detected is 60 [msec] which is the least common multiple of the synchronization detection cycle 15 [msec] and the lighting cycle 12 [msec].

<比較例1>
図33に示されるように、点灯時間3[m秒]、同期点灯周期15[m秒]の場合を比較例1とする。
<Comparative Example 1>
As shown in FIG. 33, the case of a lighting time of 3 [msec] and a synchronous lighting cycle of 15 [msec] is referred to as Comparative Example 1.

図34には、比較例1の場合に、光源駆動信号を同期検知周期で切り出して重ね合わせた図が示されている。この場合は、同期点灯のタイミングは、同期検知のタイミングと常に同位相となる。したがって、同期点灯のタイミングが同期パルスのタイミングと同じ場合は同期パルスを検出することができるが、同期点灯のタイミングと同期パルスのタイミングとが異なる場合は、永久に同期パルスを検出することはできない。   FIG. 34 shows a diagram in which, in the case of the comparative example 1, the light source drive signal is cut out and overlapped at the synchronization detection period. In this case, the synchronous lighting timing is always in phase with the synchronous detection timing. Therefore, if the timing of synchronous lighting is the same as the timing of the synchronous pulse, the synchronous pulse can be detected, but if the timing of synchronous lighting is different from the timing of the synchronous pulse, the synchronous pulse cannot be detected permanently. .

<比較例2>
図35に示されるように、点灯時間2[m秒]、同期点灯周期5[m秒]の場合を比較例2とする。
<Comparative example 2>
As shown in FIG. 35, the case of lighting time 2 [msec] and synchronous lighting cycle 5 [msec] is referred to as Comparative Example 2.

図36には、比較例2の場合に、光源駆動信号を同期検知周期で切り出して重ね合わせた図が示されている。この場合も、比較例1と同様に、同期点灯のタイミングは、同期検知のタイミングと常に同位相となる。したがって、同期点灯のタイミングが同期パルスのタイミングと同じ場合は同期パルスを検出することができるが、同期点灯のタイミングと同期パルスのタイミングとが異なる場合は、永久に同期パルスを検出することはできない。   FIG. 36 shows a diagram in which, in the case of the comparative example 2, the light source drive signals are cut out and overlapped at the synchronization detection period. Also in this case, as in Comparative Example 1, the timing of synchronous lighting is always in phase with the timing of synchronous detection. Therefore, if the timing of synchronous lighting is the same as the timing of the synchronous pulse, the synchronous pulse can be detected, but if the timing of synchronous lighting is different from the timing of the synchronous pulse, the synchronous pulse cannot be detected permanently. .

<比較例3>
図37に示されるように、点灯時間2[m秒]、同期点灯周期18[m秒]の場合を比較例3とする。
<Comparative Example 3>
As shown in FIG. 37, the case of lighting time 2 [msec] and synchronous lighting cycle 18 [msec] is referred to as Comparative Example 3.

図38には、比較例3の場合に、光源駆動信号を同期検知周期で切り出して重ね合わせた図が示されている。この場合、同期検知周期内に光源21が点灯されない時間がある。この時間が、同期パルスを検出するのに要する時間より長いときは、タイミングによっては同期パルスを検出することができない。   FIG. 38 shows a diagram in which, in the case of the comparative example 3, the light source drive signals are cut out and overlapped at the synchronization detection period. In this case, there is a time during which the light source 21 is not turned on within the synchronization detection cycle. When this time is longer than the time required to detect the synchronization pulse, the synchronization pulse cannot be detected depending on the timing.

<比較例4>
図39に示されるように、点灯時間2[m秒]、同期点灯周期12[m秒]の場合を比較例4とする。
<Comparative Example 4>
As shown in FIG. 39, the case of lighting time 2 [msec] and synchronous lighting cycle 12 [msec] is referred to as Comparative Example 4.

図40には、比較例4の場合に、光源駆動信号を同期検知周期で切り出して重ね合わせた図が示されている。この場合、同期検知周期内に光源21が点灯されない時間がある。この時間が、同期パルスを検出するのに要する時間より長いときは、タイミングによっては同期パルスを検出することができない。   FIG. 40 shows a diagram in which, in the case of the comparative example 4, the light source drive signal is cut out and overlapped at the synchronization detection period. In this case, there is a time during which the light source 21 is not turned on within the synchronization detection cycle. When this time is longer than the time required to detect the synchronization pulse, the synchronization pulse cannot be detected depending on the timing.

そこで、同期探索モードにおいて、同期点灯を分割して行う際、光源駆動部25は、同期検知周期の整数倍及び整数分の一とはいずれも異なる周期で同期点灯を行う。また、光源駆動部25は、同期検知周期をT、同期点灯周期をt、同期点灯における点灯時間(パルス幅)をpwとすると、t>Tのときは、pw≧t/n−T(nは、T>t−T×nを満たす最小の正の整数)を満たし、t<Tのときは、pw≧T−t×n(nは、t>T−t×nを満たす最小の正の整数)を満たすように光源21を駆動する。この場合は、同期検知漏れを起こさないで、かつ点灯時間を短くすることができる。   Therefore, when performing synchronous lighting separately in the synchronous search mode, the light source driving unit 25 performs synchronous lighting with a period that is different from an integer multiple of the synchronization detection period and a fraction of an integer. Further, the light source driving unit 25 has pw ≧ t / n−T (n) when t> T, where T is the synchronous detection cycle, t is the synchronous lighting cycle, and pw is the lighting time (pulse width) in synchronous lighting. Is the smallest positive integer satisfying T> t−T × n), and when t <T, pw ≧ T−t × n (n is the smallest positive integer satisfying t> T−t × n) The light source 21 is driven so as to satisfy the integer). In this case, it is possible to shorten the lighting time without causing synchronization detection omission.

図41には、同期探索モードにおいて、同期パルスが検出されるまで、同期点灯を最大で予め設定した回数行い、同期パルスが検出された時点で測定モードに復帰する例が示されている。   FIG. 41 shows an example in which synchronous lighting is performed at a preset number of times until a synchronous pulse is detected in the synchronous search mode, and the measurement mode is restored when the synchronous pulse is detected.

図41では、2走査目で同期検知周期より僅かに長い時間が経過しても同期パルスが検出されないため、測定モードから同期探索モードに移行する。この場合、同期探索モードに移行してから、測定モードに復帰するまでの間は走査パルス点灯を行わない。   In FIG. 41, even if a time slightly longer than the synchronization detection period elapses in the second scan, the synchronization pulse is not detected, so the mode is shifted from the measurement mode to the synchronization search mode. In this case, scanning pulse lighting is not performed during the period from the transition to the synchronous search mode to the return to the measurement mode.

同期探索モードに移行するタイミングから任意の時間経過後に、連続同期点灯を開始する。同期検知機能が正常であれば、連続同期点灯の開始から同期検知周期15[m秒]以内に同期パルスが検出される。   The continuous synchronous lighting is started after an arbitrary time has elapsed from the timing of shifting to the synchronous search mode. If the synchronization detection function is normal, the synchronization pulse is detected within the synchronization detection period 15 [msec] from the start of continuous synchronization lighting.

しかし、図41に示される例では、同期探索モードに移行して1回目の連続同期点灯に対して、同期検知周期より僅かに長い時間経過しても同期パルスは検出されていない。そこで、所定時間、光源21を消灯した後、2回目の連続同期点灯を行う。ここでは、1回目の連続同期点灯と同様に同期検知周期より僅かに長い時間経過しても同期パルスは検出されていない。3回目の連続同期点灯を開始し、同期検知周期より短い時間経過したタイミングで同期パルスが検出されている。そして、同期探索モードから測定モードに復帰する。   However, in the example shown in FIG. 41, the synchronization pulse is not detected even if a time slightly longer than the synchronization detection period has elapsed with respect to the first continuous synchronization lighting after shifting to the synchronization search mode. Therefore, after the light source 21 is turned off for a predetermined time, the second continuous synchronous lighting is performed. Here, the synchronization pulse is not detected even if the time slightly longer than the synchronization detection cycle elapses as in the first continuous synchronized lighting. The third continuous synchronous lighting is started, and a synchronous pulse is detected at a timing when a time shorter than the synchronous detection cycle has elapsed. And it returns to measurement mode from synchronous search mode.

このように、連続同期点灯を行う最大回数(例えば、5回)を予め設定しておき、その回数以内で同期パルスを検出したとき、同期検知機能は正常に動作していると判断して、測定モードに復帰する。   In this way, the maximum number of times of continuous synchronous lighting (for example, 5 times) is set in advance, and when the synchronization pulse is detected within the number of times, it is determined that the synchronization detection function is operating normally, Return to measurement mode.

図42には、同期探索モードにおいて、同期パルスを連続して予め設定した回数だけ検出したときに、測定モードに復帰する例が示されている。ここでは、予め設定した回数として3回が設定されている。   FIG. 42 shows an example of returning to the measurement mode when the synchronization pulse is continuously detected a predetermined number of times in the synchronization search mode. Here, three times are set as the preset number of times.

図42では、2走査目で同期検知周期より僅かに長い時間経過しても同期パルスが検出されないため、測定モードから同期探索モードに移行する。このとき、同期探索モードに移行してから、測定モードに復帰するまでの間は走査パルス点灯は行わない。   In FIG. 42, since a synchronization pulse is not detected even when a time slightly longer than the synchronization detection period elapses in the second scan, the mode shifts from the measurement mode to the synchronization search mode. At this time, scanning pulse lighting is not performed during the period from the transition to the synchronous search mode to the return to the measurement mode.

同期探索モードに移行してから任意の時間をおいて連続同期点灯を開始する。同期検知機能が正常に動作していると、連続同期点灯の開始から同期検知周期15[m秒]以内に同期パルスが検出される。   The continuous synchronous lighting is started after an arbitrary time after shifting to the synchronous search mode. When the synchronization detection function is operating normally, the synchronization pulse is detected within the synchronization detection period 15 [msec] from the start of continuous synchronization lighting.

1回目の同期パルスが検出されると、同様に任意の時間をおいて連続同期点灯を開始する。これを繰り返し行い、2回目、3回目の同期パルスが検出される。   When the first synchronization pulse is detected, similarly, continuous synchronous lighting is started after an arbitrary time. By repeating this, the second and third synchronization pulses are detected.

連続して3回同期パルスを検出すると、同期検知機能は正常に動作していると判断して、測定モードに復帰する。   When the synchronization pulse is detected three times in succession, it is determined that the synchronization detection function is operating normally, and the measurement mode is restored.

図43には、同期探索モードにおいて、予め設定されている最大回数(ここでは、3回)まで連続同期点灯を行っても同期パルスが検出されない例が示されている。   FIG. 43 shows an example in which no synchronization pulse is detected even if continuous synchronous lighting is performed up to a preset maximum number of times (here, 3 times) in the synchronous search mode.

図43では、2走査目で同期検知周期より僅かに長い時間経過しても同期パルスが検出されないため、測定モードから同期探索モードに移行する。このとき、同期探索モードに移行してから、測定モードに復帰するまでの間は走査パルス点灯は行わない。   In FIG. 43, since a synchronization pulse is not detected even when a time slightly longer than the synchronization detection period has elapsed in the second scan, the mode shifts from the measurement mode to the synchronization search mode. At this time, scanning pulse lighting is not performed during the period from the transition to the synchronous search mode to the return to the measurement mode.

同期探索モードに移行してから任意の時間をおいて連続同期点灯を開始する。同期検知機能が正常であれば、連続同期点灯の開始から同期検知周期15[m秒]以内に同期パルスが検出される。   The continuous synchronous lighting is started after an arbitrary time after shifting to the synchronous search mode. If the synchronization detection function is normal, the synchronization pulse is detected within the synchronization detection period 15 [msec] from the start of continuous synchronization lighting.

しかし、図43に示される例では、連続同期点灯を3回繰り返しても、同期パルスは検出されない。そこで、3回目の連続同期点灯が終了したタイミングで、同期検知機能が異常であると判断して、同期探索モードを終了し、物体情報取得部203に同期検知異常を出力する。   However, in the example shown in FIG. 43, the synchronization pulse is not detected even if continuous synchronous lighting is repeated three times. Therefore, at the timing when the third continuous synchronous lighting ends, it is determined that the synchronization detection function is abnormal, the synchronization search mode is terminated, and a synchronization detection abnormality is output to the object information acquisition unit 203.

光源駆動部25は、同期検知異常を出力すると、該同期検知異常が物体情報取得部203からクリアされないかぎり、光源21の点灯は行わない。   When the light source driving unit 25 outputs the synchronization detection abnormality, the light source 21 is not turned on unless the synchronization detection abnormality is cleared from the object information acquisition unit 203.

ところで、一例として図44に示されるように、測定モードに復帰後の最初の走査では走査パルス点灯を行わず、同期点灯のみを行い、同期探索モードで検出した同期パルスから次の同期パルスまでの時間が、同期検知周期と合っているか否かを確認しても良い。測定モードにおいて同期パルスが検出されると、同期検知周期は正しいと判断する。なお、ここでは、隣接する同期パルスが検出できると同期検知周期は正しいと判断しているが、内部カウンタにより同期パルスの検出時間間隔を測定して判断しても良い。   As an example, as shown in FIG. 44, in the first scan after returning to the measurement mode, the scanning pulse is not turned on, only the synchronous lighting is performed, and from the synchronization pulse detected in the synchronous search mode to the next synchronization pulse. It may be confirmed whether or not the time matches the synchronization detection cycle. When a synchronization pulse is detected in the measurement mode, it is determined that the synchronization detection cycle is correct. Here, it is determined that the synchronization detection period is correct if adjacent synchronization pulses can be detected, but the determination may be made by measuring the detection time interval of the synchronization pulses using an internal counter.

測定モードにおいて、同期検知周期は正しいと判断されると、同期パルスの検出タイミングを基準に走査パルス点灯を行う。   In the measurement mode, when it is determined that the synchronization detection cycle is correct, the scanning pulse is lit based on the detection timing of the synchronization pulse.

また、同期探索モードから測定モードに復帰した回数を記録し、ユーザに通知しても良い。ユーザへの通知方法としては、表示装置30の画面に表示することや、メモリ50に記憶することや、測定ログファイルに保存する等が考えられる。ユーザは結果を確認することにより、動作の安定性や、同期パルスが検出されなかった前後の測定データを確認することができる。   Further, the number of times of returning from the synchronous search mode to the measurement mode may be recorded and notified to the user. As a notification method to the user, displaying on the screen of the display device 30, storing in the memory 50, saving in a measurement log file, and the like can be considered. By confirming the result, the user can confirm the stability of the operation and the measurement data before and after the synchronization pulse is not detected.

また、光偏向器32からのポリゴンロック信号において、立ち下がりが検出できないと、狙いの正確な測定位置でパルス発光することができないため、光源21の点灯を停止する。   In addition, if the falling edge cannot be detected in the polygon lock signal from the optical deflector 32, the light source 21 is turned off because the pulse cannot be emitted at the target accurate measurement position.

図45には、測定データ転送、無効データ転送情報の例が示されている。ここでは、同期探索モードのときも、測定モードのときと同様にデータ転送を行う。データ転送は同期探索モードに移行するタイミング及び光源駆動信号における点灯をトリガとして行う。同期探索モードのときのデータ転送は、予め用意されている無効データを転送する方法や、同期探索モードに移行する直前の測定データに無効データ転送情報を付加する方法が考えられる。なお、同期探索モードにおける同期点灯周期は、データ転送が十分に行える周期に設定する必要がある。   FIG. 45 shows an example of measurement data transfer and invalid data transfer information. Here, data transfer is performed in the synchronous search mode as in the measurement mode. Data transfer is triggered by the timing of shifting to the synchronous search mode and lighting in the light source drive signal. As the data transfer in the synchronous search mode, a method of transferring invalid data prepared in advance or a method of adding invalid data transfer information to measurement data immediately before shifting to the synchronous search mode can be considered. The synchronous lighting period in the synchronous search mode needs to be set to a period at which data transfer can be sufficiently performed.

同期探索モードにおいて無効データを転送することにより、測定時と同様のシーケンスで動作させることができるため、制御プログラムおよび制御ソフトウェアの共通化を図ることができるとともに、開発工数を削減することができる。   By transferring invalid data in the synchronous search mode, it is possible to operate in the same sequence as during measurement, so that the control program and control software can be shared and the development man-hours can be reduced.

また、同期パルスが検出されず、同期探索モードに移行したときの直前の走査で取得した測定データは、その走査が正確な走査周期で測定が行われたかどうか判断がつかないため、測定データの信頼性がない。そこで、その走査で取得した測定データは更新せず、測定データとしては使用しない。   In addition, the measurement data acquired in the scan immediately before the transition to the synchronous search mode is not detected because the sync pulse is not detected. There is no reliability. Therefore, the measurement data acquired by the scanning is not updated and is not used as measurement data.

また、同期点灯周期や点灯時間は変更できるようになっている(図46参照)。これにより、種々の設計条件に容易に対応することができる。また、回転ミラーの回転数や回転変動にも容易に対応することができる。   Further, the synchronous lighting cycle and lighting time can be changed (see FIG. 46). Thereby, it is possible to easily cope with various design conditions. Further, it is possible to easily cope with the rotational speed and rotational fluctuation of the rotating mirror.

物体情報取得部203は、物体の位置、物体の大きさ及び物体の形状などの物体情報を求め、メモリ50に保存する。   The object information acquisition unit 203 obtains object information such as the position of the object, the size of the object, and the shape of the object, and stores them in the memory 50.

また、物体情報取得部203は、光源21を点灯させてから所定の時間が経過しても、検出信号から検出パルスを検出することができなければ、物体は検出されなかったものと判断し、該判断結果をメモリ50に保存する。   Further, the object information acquisition unit 203 determines that an object has not been detected if a detection pulse cannot be detected from the detection signal even after a predetermined time has elapsed since the light source 21 was turned on. The determination result is stored in the memory 50.

図2に戻り、監視制御装置40は、所定のタイミング毎にメモリ50を参照し、メモリ50に格納されている物体情報などに基づいて、車両1の前方に物体があるときにその物体の移動の有無を求めるとともに、該物体が移動しているときにはその移動方向及び移動速度を含む移動情報を求める。そして、物体情報及び移動情報を表示装置30に表示する。   Returning to FIG. 2, the monitoring control device 40 refers to the memory 50 at every predetermined timing, and moves the object when there is an object in front of the vehicle 1 based on the object information stored in the memory 50. The movement information including the moving direction and the moving speed is obtained when the object is moving. Then, the object information and the movement information are displayed on the display device 30.

また、監視制御装置40は、物体情報及び移動情報に基づいて、危険の有無を判断し、危険があると判断すると、車両1のメインコントローラ及び音声・警報発生装置60に通知する。   Further, the monitoring control device 40 determines the presence or absence of danger based on the object information and the movement information, and if it is determined that there is danger, notifies the main controller and the sound / alarm generating device 60 of the vehicle 1.

音声・警報発生装置60は、一例として図47に示されるように、音声合成装置61、警報信号生成装置62及びスピーカ63などを有している。   As shown in FIG. 47 as an example, the voice / alarm generator 60 includes a voice synthesizer 61, an alarm signal generator 62, a speaker 63, and the like.

音声合成装置61は、複数の音声データを有しており、監視制御装置40から危険有りの情報を受け取ると、対応する音声データを選択し、スピーカ63に出力する。   The voice synthesizer 61 has a plurality of pieces of voice data. When the information indicating that there is a danger is received from the monitoring controller 40, the voice synthesizer 61 selects the corresponding voice data and outputs it to the speaker 63.

警報信号生成装置62は、監視制御装置40から危険有りの情報を受け取ると、対応する警報信号を生成し、スピーカ63に出力する。   When the warning signal generation device 62 receives information indicating that there is danger from the monitoring control device 40, the warning signal generation device 62 generates a corresponding warning signal and outputs it to the speaker 63.

車両1のメインコントローラは、監視装置10からの情報に基づいて車両1の走行を制御する。   The main controller of the vehicle 1 controls the traveling of the vehicle 1 based on information from the monitoring device 10.

以上の説明から明らかなように、本実施形態では、同期検知用光検出器24によって本発明の光走査装置における光検出器が構成され、光源駆動部25によって光源駆動装置が構成されている。また、光検出系202によって、本発明の物体検出装置における受光手段が構成されている。   As is clear from the above description, in the present embodiment, the photodetector in the optical scanning device of the present invention is configured by the synchronization detection photodetector 24, and the light source driving device is configured by the light source driving unit 25. The light detection system 202 constitutes a light receiving means in the object detection apparatus of the present invention.

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置200は、光射出系201、光偏向系204などを有している。光射出系201は、光源21、カップリングレンズ22、同期レンズ23、同期検知用光検出器24、光源駆動部25、同期信号生成部26などを有している。また、光偏向系204は、反射ミラー31、光偏向器32などを有している。   As described above, the optical scanning device 200 according to the present embodiment includes the light emission system 201, the light deflection system 204, and the like. The light emission system 201 includes a light source 21, a coupling lens 22, a synchronization lens 23, a synchronization detection photodetector 24, a light source drive unit 25, a synchronization signal generation unit 26, and the like. The optical deflection system 204 includes a reflection mirror 31, an optical deflector 32, and the like.

光源駆動部25は、走査領域の外では、第1の駆動方法及び該第1の駆動方法とは発光パターンが異なる第2の駆動方法で光源21を駆動し、走査領域では、第1の駆動方法及び第2の駆動方法とは発光光量が異なる第3の駆動方法で光源21を駆動する。   The light source driving unit 25 drives the light source 21 by the first driving method and the second driving method having a light emission pattern different from that of the first driving method outside the scanning region, and the first driving method in the scanning region. The light source 21 is driven by a third driving method that is different from the method and the second driving method.

第1の駆動方法は、同期検知用光検出器24が走査される周期(同期検知周期)に同期した発光パターンであり、第2の駆動方法は、同期検知用光検出器24の受光を検出するのに特化した発光パターンである。   The first driving method is a light emission pattern synchronized with a period (synchronization detection period) in which the synchronization detection photodetector 24 is scanned, and the second drive method detects light reception of the synchronization detection photodetector 24. It is a light emission pattern that is specialized for doing this.

そして、同期探索モードでは第2の駆動方法が選択され、測定モードでは第1の駆動方法と第3の駆動方法が選択される。また、第3の駆動方法での発光光量は、第1の駆動方法での発光光量及び第2の駆動方法での発光光量よりも大きい。   In the synchronous search mode, the second drive method is selected, and in the measurement mode, the first drive method and the third drive method are selected. Further, the amount of emitted light in the third driving method is larger than the amount of emitted light in the first driving method and the emitted light amount in the second driving method.

この場合は、回転ミラーの回転方向の角度位置を検出するためのロータリーエンコーダを用いることなく、回転ミラーとの同期を検出することができる。すなわち、ロータリーエンコーダが不要であるため、装置を小型化、特に薄型化することができる。また、同期検知用の光と物体検出用の光を同じ光源を使用して発光制御することができる。   In this case, synchronization with the rotating mirror can be detected without using a rotary encoder for detecting the angular position of the rotating mirror in the rotating direction. That is, since the rotary encoder is unnecessary, the apparatus can be reduced in size, particularly reduced in thickness. Further, the light for synchronization detection and the light for object detection can be controlled using the same light source.

さらに、起動時及び一時的に同期が外れたときのように同期タイミングがわからないとき、同期パルスを検出するための駆動方法(第2の駆動方法)に切り替えて同期パルスを検出するとともに、装置を停止しないで、同期パルスを検出した後に測定モードに復帰することができる。このとき、第1の駆動方法に連動して光源の発光光量の切り替えを行うことができる。   In addition, when the synchronization timing is not known, such as when the synchronization is temporarily lost at the time of start-up and when the synchronization is temporarily lost, the driving method for detecting the synchronization pulse (second driving method) is switched to detect the synchronization pulse, and the device Without stopping, it is possible to return to the measurement mode after detecting the synchronization pulse. At this time, the amount of light emitted from the light source can be switched in conjunction with the first driving method.

さらに、起動時及び同期が外れたときのように同期タイミングがわからないときと、物体検出時のように同期タイミングがわかっているときとで、同期検知用の駆動方法を切り替えているため、光源21の点灯時間を短く抑えて同期検知することができる。   Furthermore, since the driving method for synchronization detection is switched between when the synchronization timing is not known, such as when starting and when synchronization is lost, and when the synchronization timing is known, such as when detecting an object, the light source 21 is switched. It is possible to detect synchronously while keeping the lighting time of.

そこで、本実施形態に係る光走査装置200によると、小型化、長寿命化及び低消費電力化を図ることができる。   Therefore, according to the optical scanning device 200 according to the present embodiment, it is possible to reduce the size, extend the life, and reduce the power consumption.

そして、本実施形態に係るレーザレーダ20によれば、光走査装置200を備えているため、結果として、小型化、長寿命化及び低消費電力化を図ることができる。   The laser radar 20 according to the present embodiment includes the optical scanning device 200. As a result, it is possible to reduce the size, extend the lifetime, and reduce the power consumption.

そして、本実施形態に係る監視装置10によると、レーザレーダ20を備えているため、小型化、長寿命化及び低消費電力化を図ることができる。   And according to the monitoring apparatus 10 which concerns on this embodiment, since the laser radar 20 is provided, size reduction, long life, and low power consumption can be achieved.

そして、本実施形態に係る車両1によると、監視装置10の小型化、長寿命化及び低消費電力化が図られているため、監視装置10の設置位置の自由度を向上させることができるとともに、安全な走行を安定して行うことができる。   And according to the vehicle 1 which concerns on this embodiment, since the size reduction, long life, and low power consumption of the monitoring apparatus 10 are achieved, the freedom degree of the installation position of the monitoring apparatus 10 can be improved. Safe driving can be performed stably.

なお、上記実施形態において、光偏向器32は、前記回転ミラーに代えて、回転多面鏡を有していても良い。   In the above embodiment, the optical deflector 32 may have a rotating polygon mirror instead of the rotating mirror.

また、上記実施形態では、光射出系201が、光検出系202の+Z側に配置されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the light emission system 201 was arrange | positioned at the + Z side of the photon detection system 202, it is not limited to this.

また、上記実施形態において、物体情報取得部203での処理の一部を監視制御装置40が行っても良いし、監視制御装置40での処理の一部を物体情報取得部203が行っても良い。   In the above embodiment, the monitoring control device 40 may perform a part of the processing in the object information acquisition unit 203, or the object information acquisition unit 203 may perform a part of the processing in the monitoring control device 40. good.

また、上記実施形態において、光源駆動部25での処理の一部を物体情報取得部203が行っても良いし、物体情報取得部203での処理の一部を光源駆動部25が行っても良い。   In the above embodiment, the object information acquisition unit 203 may perform a part of the processing in the light source driving unit 25, or the light source driving unit 25 may perform a part of the processing in the object information acquisition unit 203. good.

また、上記実施形態では、監視装置10が1つのレーザレーダ20を備える場合について説明したが、これに限定されるものではない。車両の大きさ、監視領域などに応じて、複数のレーザレーダ20を備えても良い。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the monitoring apparatus 10 was provided with one laser radar 20, it is not limited to this. A plurality of laser radars 20 may be provided according to the size of the vehicle, the monitoring area, and the like.

また、上記実施形態では、レーザレーダ20が車両の進行方向を監視する監視装置10に用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、車両の後方や側面を監視する装置に用いられても良い。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the laser radar 20 was used for the monitoring apparatus 10 which monitors the advancing direction of a vehicle, it is not limited to this. For example, you may use for the apparatus which monitors the back and side surface of a vehicle.

さらに、レーザレーダ20は、車載用以外のセンシング装置にも用いることができる。この場合には、監視制御装置40は、センシングの目的に応じたアラーム情報を出力する。   Furthermore, the laser radar 20 can also be used for sensing devices other than those for in-vehicle use. In this case, the monitoring control device 40 outputs alarm information according to the purpose of sensing.

また、レーザレーダ20は、物体の有無のみを検出する用途にも用いることができる。   The laser radar 20 can also be used for detecting only the presence or absence of an object.

また、レーザレーダ20は、センシング装置以外の用途(例えば、距離計測装置や形状測定装置)にも用いることができる。   The laser radar 20 can also be used for applications other than the sensing device (for example, a distance measuring device or a shape measuring device).

また、光走査装置200は、物体検出装置以外の用途(例えば、画像表示装置や画像形成装置)にも用いることができる。   The optical scanning device 200 can also be used for applications other than the object detection device (for example, an image display device or an image forming device).

1…車両(走行体)、10…監視装置(センシング装置)、20…レーザレーダ(物体検出装置)、21…光源、22…カップリングレンズ、23…同期レンズ、24…同期検知用光検出器(光検出器)、25…光源駆動部(光源駆動装置)、26…同期信号生成部、31…反射ミラー、32…光偏向器、40…監視制御装置、41…結像光学系、42…受光器、43…検出信号生成部、50…メモリ、60…音声・警報発生装置、200…光走査装置、201…光射出系、202…光検出系(受光手段)、203…物体情報取得部、204…光偏向系。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle (traveling body), 10 ... Monitoring apparatus (sensing apparatus), 20 ... Laser radar (object detection apparatus), 21 ... Light source, 22 ... Coupling lens, 23 ... Synchronous lens, 24 ... Photodetector for synchronous detection (Light detector), 25 ... light source drive unit (light source drive device), 26 ... synchronization signal generation unit, 31 ... reflection mirror, 32 ... light deflector, 40 ... monitoring control device, 41 ... imaging optical system, 42 ... Light receiver, 43 ... detection signal generation unit, 50 ... memory, 60 ... sound / alarm generation device, 200 ... light scanning device, 201 ... light emission system, 202 ... light detection system (light receiving means), 203 ... object information acquisition unit 204, an optical deflection system.

特許第5251858号公報Japanese Patent No. 5251858 特許第5598831号公報Japanese Patent No. 5598831 特許第5617554号公報Japanese Patent No. 5617554 特許第5082704号公報Japanese Patent No. 5082704 特許第5660429号公報Japanese Patent No. 5660429 特許第4673078号公報Japanese Patent No. 4673078

Claims (17)

光によって所定の走査領域を走査する光走査装置であって、
光源と、
前記光源を駆動する光源駆動装置と、
前記光源からの光を偏向する光偏向器と、
前記走査領域の走査を開始するタイミングを決定するための光検出器と、を備え、
前記光偏向器による1回の走査で前記光検出器と前記走査領域が順次走査され、
前記光源駆動装置は、前記走査領域の外では、第1の駆動方法及び前記第1の駆動方法とは発光パターンが異なる第2の駆動方法で前記光源を駆動し、前記走査領域では、前記第1の駆動方法及び前記第2の駆動方法とは発光光量が異なる第3の駆動方法で前記光源を駆動する、光走査装置。
An optical scanning device that scans a predetermined scanning region with light,
A light source;
A light source driving device for driving the light source;
An optical deflector for deflecting light from the light source;
A photodetector for determining timing for starting scanning of the scanning region,
The light detector and the scanning region are sequentially scanned by one scan by the light deflector,
The light source driving device drives the light source by a second driving method having a light emission pattern different from that of the first driving method and the first driving method outside the scanning region. An optical scanning device that drives the light source by a third driving method that is different from the first driving method and the second driving method.
前記第1の駆動方法は、前記光検出器が走査される周期に同期した発光パターンであり、前記第2の駆動方法は、前記光検出器の受光を検出するのに特化した発光パターンであり、
前記光源駆動装置は、前記光検出器の受光が検出されないとき、前記第1の駆動方法から、前記第2の駆動方法に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
The first driving method is a light emission pattern synchronized with a period in which the photodetector is scanned, and the second driving method is a light emission pattern specialized for detecting light reception of the photodetector. Yes,
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the light source driving device switches from the first driving method to the second driving method when light reception of the photodetector is not detected. 3.
前記光源駆動装置は、前記第2の駆動方法において前記光検出器の受光を検出すると、前記第1の駆動方法に切り替えることを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。   3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the light source driving device switches to the first driving method when detecting light reception of the photodetector in the second driving method. 4. 前記光源駆動装置は、前記第2の駆動方法において前記光検出器の受光を予め設定された回数検出すると、前記第1の駆動方法に切り替えることを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。   3. The light according to claim 1, wherein the light source driving device switches to the first driving method when detecting light reception by the photodetector for a preset number of times in the second driving method. 4. Scanning device. 前記光源駆動装置は、前記第2の駆動方法から前記第1の駆動方法に切り替えると、該第1の駆動方法で前記光検出器の受光を検出した後、前記第3の駆動方法で前記光源を駆動することを特徴とする請求項3又は4に記載の光走査装置。   When the light source driving device is switched from the second driving method to the first driving method, the light source driving device detects light reception of the photodetector by the first driving method, and then the light source by the third driving method. The optical scanning device according to claim 3, wherein the optical scanning device is driven. 前記光源駆動装置は、前記第2の駆動方法では、前記光検出器の走査周期の整数倍及び整数分の一とはいずれも異なる周期で前記光源をパルス点灯させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光走査装置。   2. The light source driving device according to claim 1, wherein, in the second driving method, the light source is pulse-lit at a cycle that is different from an integer multiple and a fraction of an integer of the scanning cycle of the photodetector. The optical scanning apparatus as described in any one of -5. 前記第2の駆動方法では、前記走査周期をT、前記パルス点灯の周期をt、該パルス点灯のパルス幅をpwとすると、t>Tのときは、pw≧t/n−T(nは、T>t−T×nを満たす最小の正の整数)を満たし、t<Tのときは、pw≧T−t×n(nは、t>T−t×nを満たす最小の正の整数)を満たすことを特徴とする請求項6に記載の光走査装置。   In the second driving method, when the scanning cycle is T, the pulse lighting cycle is t, and the pulse width of the pulse lighting is pw, when t> T, pw ≧ t / n−T (n is , T> t−T × n), and when t <T, pw ≧ T−t × n (n is the smallest positive integer satisfying t> T−t × n) The optical scanning device according to claim 6, wherein an integer) is satisfied. 前記第2の駆動方法では、前記光検出器の受光を検出するまでに前記光源をパルス点灯させる最大の回数が設定されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の光走査装置。   8. The optical scanning device according to claim 6, wherein in the second driving method, a maximum number of times that the light source is pulse-lit before detection of light reception by the photodetector is set. 9. 前記第2の駆動方法では、前記光検出器の受光を検出する1回当りの最長時間は、パルス点灯の周期と前記光検出器の走査周期の最小公倍数の時間よりも長い時間に設定されていることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の光走査装置。   In the second driving method, the longest time for detecting light received by the photodetector is set longer than the time of the pulse lighting cycle and the least common multiple of the scanning cycle of the photodetector. The optical scanning device according to claim 6, wherein the optical scanning device is provided. 前記光源駆動装置は、前記第2の駆動方法におけるパルス点灯の周期及びパルス点灯時間を変更可能であることを特徴とする請求項6〜9のいずれか一項に記載の光走査装置。   10. The optical scanning device according to claim 6, wherein the light source driving device is capable of changing a pulse lighting cycle and a pulse lighting time in the second driving method. 11. 前記光源駆動装置は、前記第2の駆動方法において、パルス点灯タイミングを前記走査領域に対する走査開始タイミングとして、測定データと異なる無効データを転送することを特徴とする請求項6〜10のいずれか一項に記載の光走査装置。   11. The light source driving device according to claim 6, wherein in the second driving method, invalid data different from measurement data is transferred using a pulse lighting timing as a scanning start timing for the scanning region. The optical scanning device according to Item. 前記光源駆動装置は、前記第2の駆動方法において、前記光検出器の受光が検出されないとき、前記光源の駆動を停止し、異常を通知することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の光走査装置。   12. The light source driving device according to claim 1, wherein, in the second driving method, when light reception of the photodetector is not detected, the light source driving device stops driving the light source and notifies an abnormality. The optical scanning device according to one item. 前記光源駆動装置は、前記第1の駆動方法において、前記光検出器の受光が検出されないとき、直前の走査において、前記第3の駆動方法で取得した測定データを更新しないことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の光走査装置。   The light source driving device does not update measurement data acquired by the third driving method in the immediately preceding scan when light reception by the photodetector is not detected in the first driving method. Item 13. The optical scanning device according to any one of Items 1 to 12. 前記第1の駆動方法及び前記第2の駆動方法で駆動する際の前記光源の発光光量は、前記第3の駆動方法で駆動する際の前記光源の発光光量よりも小さいことを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の光走査装置。   The light emission amount of the light source when driven by the first drive method and the second drive method is smaller than the light emission amount of the light source when driven by the third drive method. Item 14. The optical scanning device according to any one of Items 1 to 13. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の光走査装置と、
前記光走査装置から走査領域に向けて射出され、前記走査領域に物体があるときに、該物体で反射された光を受光する受光手段とを備える物体検出装置。
An optical scanning device according to any one of claims 1 to 14,
An object detection device comprising: a light receiving unit configured to receive light emitted from the optical scanning device toward a scanning region and reflected by the object when the object is in the scanning region.
請求項15に記載の物体検出装置と、
前記物体検出装置の出力に基づいて、物体の有無、物体の位置、及び物体の移動速度の少なくとも1つを求める監視制御装置と、を備えるセンシング装置。
The object detection device according to claim 15;
And a monitoring control device that obtains at least one of the presence / absence of the object, the position of the object, and the moving speed of the object based on the output of the object detection device.
請求項16に記載のセンシング装置と、
前記センシング装置からの情報に基づいて走行を制御する制御装置と、を備える走行体。
A sensing device according to claim 16;
A traveling body comprising: a control device that controls traveling based on information from the sensing device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11150345B2 (en) 2017-08-18 2021-10-19 Ricoh Company, Ltd. Object detector, sensing device, and mobile object apparatus
JP2022167711A (en) * 2021-04-23 2022-11-04 株式会社日立エルジーデータストレージ Ranging system

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