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JP2021081374A - Sensor device - Google Patents

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Publication number
JP2021081374A
JP2021081374A JP2019211052A JP2019211052A JP2021081374A JP 2021081374 A JP2021081374 A JP 2021081374A JP 2019211052 A JP2019211052 A JP 2019211052A JP 2019211052 A JP2019211052 A JP 2019211052A JP 2021081374 A JP2021081374 A JP 2021081374A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
sensor device
reflecting portion
curved surface
movable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019211052A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
麻美 水口
Asami Mizuguchi
麻美 水口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Electronic Corp
Priority to JP2019211052A priority Critical patent/JP2021081374A/en
Publication of JP2021081374A publication Critical patent/JP2021081374A/en
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Abstract

To reduce stray light of a transmission-reception system in a sensor device having a movable reflection part.SOLUTION: A movable reflection part 110 scans an object located outside a sensor device 10 by electromagnetic waves. A first reflection part 120 bends along a first curved surface CS1. The first curved surface CS1 uses a first axis AX1 as an axis of symmetry. The first reflection part 120 also has a focal point (a first focal point FP1) in a part that overlaps with the first axis AX1 in the direction in which the first axis AX1 extends. The position of the first focal point FP1 and the position of the movable reflection part 110 are substantially the same position. The first reflection part 120 does not overlap with the movable reflection part 110 in the direction of extension of the first axis AX1. The second reflection part 130 bends along a second curved surface CS2. The second curved surface CS2 uses a second axis AX2 as an axis of symmetry. The second axis AX2 expands parallel to the first axis AX1 of the first curved surface CS1. The second reflection part 130 and the first reflection part 120 face opposite directions.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、センサ装置に関する。 The present invention relates to a sensor device.

近年、レーザを用いたセンシングとして、LiDAR(Light Detection And Ranging)システムが開発されている。例えば特許文献1には、シュミット−カセグレン望遠鏡を有するLiDARシステムについて記載されている。このLiDARシステムでは、レーザから出射されたパルス光がシュミット−カセグレン望遠鏡を経由して大気中の対象物に送られる。対象物に送られて対象物によって散乱されたパルス光は、シュミット−カセグレン望遠鏡によって収集されて、フォトダイオードによって検出される。 In recent years, a LiDAR (Light Detection And Ringing) system has been developed as sensing using a laser. For example, Patent Document 1 describes a LiDAR system having a Schmidt-Cassegrain telescope. In this LiDAR system, the pulsed light emitted from the laser is sent to an object in the atmosphere via the Schmidt-Cassegrain telescope. The pulsed light sent to the object and scattered by the object is collected by the Schmidt-Cassegrain telescope and detected by the photodiode.

特許文献2には、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー及び投受光レンズを有するセンサLiDARシステムについて記載されている。MEMSミラーは、赤外線等の電磁波によって、LiDARシステムの外部に位置する物体を走査する。このLiDARシステムでは、光源から出射された光がMEMSミラーによって反射されて、投受光レンズを透過して対象物に照射される。対象物に照射されて対象物によって反射され、又は散乱された光は、投受光レンズを透過してフォトディテクタによって検出される。 Patent Document 2 describes a sensor LiDAR system having a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror and a light emitting / receiving lens. The MEMS mirror uses electromagnetic waves such as infrared rays to scan an object located outside the LiDAR system. In this LiDAR system, the light emitted from the light source is reflected by the MEMS mirror, transmitted through the light emitting / receiving lens, and irradiated to the object. The light that is applied to the object and is reflected or scattered by the object is transmitted through the light emitting / receiving lens and detected by the photodetector.

特許文献3には、光走査機構及び広角レンズを有する監視システムについて記載されている。この監視システムでは、光源から出射された光が光走査機構を経由して広角レンズを透過して対象物に照射される。対象物に照射されて対象物によって反射され、又は散乱された光は、広角レンズを透過して撮像センサに入射する。 Patent Document 3 describes a surveillance system having an optical scanning mechanism and a wide-angle lens. In this monitoring system, the light emitted from the light source passes through the wide-angle lens via the optical scanning mechanism and irradiates the object. The light that is applied to the object and is reflected or scattered by the object passes through the wide-angle lens and enters the image sensor.

特開2003−130955号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-130955 特開2019−178966号公報JP-A-2019-178966 特開2017−195569号公報JP-A-2017-195569

近年、特許文献1のLiDARシステムとは異なり、MEMSミラー等の可動反射部を有するセンサ装置が開発されている。このようなセンサ装置は、例えば特許文献2又は3に記載されているように、レンズを有する送受信システム(例えば、望遠鏡システム又は広角システム)を備えていることがある。しかしながら、送受信システムにレンズが用いられた場合、レンズの表面における光の反射によって生じる迷光がセンサ装置のノイズになり得る。 In recent years, unlike the LiDAR system of Patent Document 1, a sensor device having a movable reflecting portion such as a MEMS mirror has been developed. Such a sensor device may include a transmission / reception system having a lens (for example, a telescope system or a wide-angle system), as described in, for example, Patent Document 2 or 3. However, when a lens is used in the transmission / reception system, stray light generated by the reflection of light on the surface of the lens can become noise in the sensor device.

本発明が解決しようとする課題としては、可動反射部を有するセンサ装置における送受信システムの迷光を低減することが一例として挙げられる。 As an example of the problem to be solved by the present invention, it is possible to reduce the stray light of the transmission / reception system in the sensor device having the movable reflection unit.

請求項1に記載の発明は、
センサ装置であって、
前記センサ装置の外部に位置する物体を電磁波によって走査する可動反射部と、
仮想的な第1軸を対称軸とする仮想的な第1曲面に沿って湾曲し、前記第1軸の延伸方向において前記第1軸と重なる箇所に位置する焦点を有し、かつ前記焦点の位置と前記可動反射部の位置とが実質的に一致しており、前記第1軸の延伸方向において前記可動反射部と重なっていない第1反射部と、
前記第1曲面の前記第1軸と平行に延伸する仮想的な第2軸を対称軸とする仮想的な第2曲面に沿って湾曲しており、前記第1反射部と対向する第2反射部と、
を備えるセンサ装置である
The invention according to claim 1
It ’s a sensor device,
A movable reflector that scans an object located outside the sensor device with electromagnetic waves, and
It has a focal point that is curved along a virtual first curved surface with the virtual first axis as the axis of symmetry, is located at a position overlapping the first axis in the extending direction of the first axis, and has a focal point of the focal point. A first reflecting portion whose position and the position of the movable reflecting portion substantially coincide with each other and do not overlap with the movable reflecting portion in the extending direction of the first axis.
A second reflection that is curved along a virtual second curved surface whose axis of symmetry is a virtual second axis that extends parallel to the first axis of the first curved surface and faces the first reflecting portion. Department and
Is a sensor device equipped with

実施形態に係るセンサ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the sensor device which concerns on embodiment. 図1に示した送受信システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transmission / reception system shown in FIG. 図2の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all drawings, similar components are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

図1は、実施形態に係るセンサ装置10の構成を示す図である。図2は、図1に示した送受信システム100の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a sensor device 10 according to an embodiment. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the transmission / reception system 100 shown in FIG.

センサ装置10は、送信部210、受信部220、コリメータレンズ230、ビームスプリッタ240、第1レンズ250、第2レンズ260及び送受信システム100を備えている。送受信システム100(センサ装置10)は、可動反射部110、第1反射部120及び第2反射部130を備えている。図1において、送信部210、受信部220、コリメータレンズ230、ビームスプリッタ240、第1レンズ250、第2レンズ260及び送受信システム100を伝搬する電磁波は、破線によって示されている。図1においては、電磁波は光となっており、破線は、主光線を示している。 The sensor device 10 includes a transmission unit 210, a reception unit 220, a collimator lens 230, a beam splitter 240, a first lens 250, a second lens 260, and a transmission / reception system 100. The transmission / reception system 100 (sensor device 10) includes a movable reflection unit 110, a first reflection unit 120, and a second reflection unit 130. In FIG. 1, the electromagnetic waves propagating through the transmission unit 210, the reception unit 220, the collimator lens 230, the beam splitter 240, the first lens 250, the second lens 260, and the transmission / reception system 100 are indicated by broken lines. In FIG. 1, the electromagnetic wave is light, and the broken line indicates the main ray.

図2では、第2焦点FP2に位置する対象物によって反射され、又は散乱された電磁波が第2反射部130による反射、第1反射部120による反射及び可動反射部110による反射を順に経て辿る経路が示されている。 In FIG. 2, the path in which the electromagnetic wave reflected or scattered by the object located at the second focal point FP2 follows in order through the reflection by the second reflection unit 130, the reflection by the first reflection unit 120, and the reflection by the movable reflection unit 110. It is shown.

図2において、第1方向Xは、第1反射部120の第1軸AX1(詳細は後述する。)又は第2反射部130の第2軸AX2(詳細は後述する。)の延伸方向であり、第2方向Yは、第1方向Xに直交する方向である。第1方向Xの正方向(図2において第1方向Xの矢印によって示される方向)は、第1方向Xに沿って、第1反射部120が位置する側から第2反射部130が位置する側に向かう方向であり、第1方向Xの負方向(図2において第1方向Xの矢印によって示される方向の反対方向)は、第1方向Xに沿って第2反射部130が位置する側から第1反射部120が位置する側に向かう方向である。第2方向Yの正方向(図2において第2方向Yの矢印によって示される方向)は、第1軸AX1が位置する側から第2軸AX2が位置する側に向かう方向であり、第2方向Yの負方向(図2において第2方向Yの矢印によって示される方向の反対方向)は、第2軸AX2が位置する側から第1軸AX1が位置する側に向かう方向である。 In FIG. 2, the first direction X is the extension direction of the first axis AX1 (details will be described later) of the first reflection unit 120 or the second axis AX2 (details will be described later) of the second reflection unit 130. , The second direction Y is a direction orthogonal to the first direction X. In the positive direction of the first direction X (the direction indicated by the arrow of the first direction X in FIG. 2), the second reflecting portion 130 is located from the side where the first reflecting portion 120 is located along the first direction X. The direction toward the side, and the negative direction of the first direction X (the direction opposite to the direction indicated by the arrow of the first direction X in FIG. 2) is the side on which the second reflecting portion 130 is located along the first direction X. This is the direction toward the side where the first reflecting unit 120 is located. The positive direction of the second direction Y (the direction indicated by the arrow of the second direction Y in FIG. 2) is the direction from the side where the first axis AX1 is located to the side where the second axis AX2 is located, and is the second direction. The negative direction of Y (the direction opposite to the direction indicated by the arrow of the second direction Y in FIG. 2) is the direction from the side where the second axis AX2 is located to the side where the first axis AX1 is located.

図2において、第1反射部120の第1曲面CS1(詳細は後述する。)及び第2反射部130の第2曲面CS2(詳細は後述する。)は、仮想的な面となっている。すなわち、第1曲面CS1及び第2曲面CS2は、物理的に実在していない。図2では、説明のため、第1曲面CS1及び第2曲面CS2を破線で示している。図2において、第1反射部120の第1軸AX1及び第2反射部130の第2軸AX2は、仮想的な軸となっている。すなわち、第1軸AX1及び第2軸AX2は、物理的に実在していない。図2では、説明のため、第1軸AX1及び第2軸AX2を破線で示している。 In FIG. 2, the first curved surface CS1 (details will be described later) of the first reflecting unit 120 and the second curved surface CS2 (details will be described later) of the second reflecting unit 130 are virtual surfaces. That is, the first curved surface CS1 and the second curved surface CS2 do not physically exist. In FIG. 2, for the sake of explanation, the first curved surface CS1 and the second curved surface CS2 are shown by broken lines. In FIG. 2, the first axis AX1 of the first reflection unit 120 and the second axis AX2 of the second reflection unit 130 are virtual axes. That is, the first axis AX1 and the second axis AX2 do not physically exist. In FIG. 2, for the sake of explanation, the first axis AX1 and the second axis AX2 are shown by broken lines.

図2を用いて、送受信システム100の概要を説明する。可動反射部110は、センサ装置10の外部に位置する物体(図2では不図示)を電磁波によって走査する。第1反射部120は、第1曲面CS1に沿って湾曲している。第1曲面CS1は、第1軸AX1を対称軸としている。また、第1反射部120は、第1軸AX1の延伸方向(第1方向X)において第1軸AX1と重なる箇所に焦点(第1焦点FP1)を有している。第1焦点FP1の位置と可動反射部110の位置とは実質的に一致している。また、第1反射部120は、第1軸AX1の延伸方向(第1方向X)において可動反射部110と重なっていない。第2反射部130は、第2曲面CS2に沿って湾曲している。第2曲面CS2は、第2軸AX2を対称軸としている。第2軸AX2は、第1曲面CS1の第1軸AX1と平行に(すなわち、第1方向Xに)延伸している。また、第2反射部130は、第1反射部120と対向している。 The outline of the transmission / reception system 100 will be described with reference to FIG. The movable reflection unit 110 scans an object (not shown in FIG. 2) located outside the sensor device 10 by electromagnetic waves. The first reflecting portion 120 is curved along the first curved surface CS1. The first curved surface CS1 has the first axis AX1 as the axis of symmetry. Further, the first reflecting unit 120 has a focal point (first focal point FP1) at a position overlapping with the first axis AX1 in the stretching direction (first direction X) of the first axis AX1. The position of the first focus FP1 and the position of the movable reflection unit 110 substantially coincide with each other. Further, the first reflecting portion 120 does not overlap with the movable reflecting portion 110 in the stretching direction (first direction X) of the first axis AX1. The second reflecting portion 130 is curved along the second curved surface CS2. The second curved surface CS2 has the second axis AX2 as the axis of symmetry. The second axis AX2 extends parallel to the first axis AX1 of the first curved surface CS1 (that is, in the first direction X). Further, the second reflecting unit 130 faces the first reflecting unit 120.

本実施形態において、送受信システム100は、反射(すなわち、第1反射部120及び第2反射部130)を用いている。すなわち、送受信システム100は、レンズを有する必要がない。したがって、レンズによる迷光を低減することができる。レンズによる迷光が後述する受信部220に入り込む場合、当該迷光によって受信部220に生じる信号は、センサ装置10から近距離に位置する対象物によって反射された光によって受信部220に生じる信号に対してノイズになり得る。しかしながら、本実施形態では、このようなノイズの発生を低減することができる。さらに、本実施形態においては、第1レンズ250(図1)と可動反射部110との間を伝搬する光は、第1反射部120の第1軸AX1を通過しており、第1反射部120は、第1軸AX1上に位置していない。したがって、第1レンズ250(図1)と可動反射部110との間を伝搬する光が第1反射部120によって遮られないようにすることができる。 In the present embodiment, the transmission / reception system 100 uses reflections (that is, first reflection unit 120 and second reflection unit 130). That is, the transmission / reception system 100 does not need to have a lens. Therefore, the stray light due to the lens can be reduced. When the stray light from the lens enters the receiving unit 220, which will be described later, the signal generated by the stray light in the receiving unit 220 is the signal generated in the receiving unit 220 by the light reflected by the object located at a short distance from the sensor device 10. It can be noise. However, in the present embodiment, the generation of such noise can be reduced. Further, in the present embodiment, the light propagating between the first lens 250 (FIG. 1) and the movable reflection unit 110 passes through the first axis AX1 of the first reflection unit 120, and the first reflection unit 120 is not located on the first axis AX1. Therefore, the light propagating between the first lens 250 (FIG. 1) and the movable reflection unit 110 can be prevented from being blocked by the first reflection unit 120.

本実施形態において、第1焦点FP1の位置と可動反射部110の位置とは厳密に一致していなくてもよく、実質的に一致していればよい。例えば、第1焦点FP1の位置と可動反射部110の位置とは、部品精度、組み立て精度等の公差だけずれていてもよい。また、第1焦点FP1の位置と可動反射部110の位置とは、可動反射部110の最大振れ角をΦmaxとし、可動反射部110の有効径をdとしたとき、第1方向xにはd/(4sinΦmax)の距離だけずれていてもよく、第2方向にはd/2だけずれていてもよい。 In the present embodiment, the position of the first focal point FP1 and the position of the movable reflection unit 110 do not have to be exactly the same, and may be substantially the same. For example, the position of the first focal point FP1 and the position of the movable reflecting portion 110 may deviate by tolerances such as component accuracy and assembly accuracy. Further, the position of the first focal point FP1 and the position of the movable reflection unit 110 are d in the first direction x when the maximum deflection angle of the movable reflection unit 110 is Φmax and the effective diameter of the movable reflection unit 110 is d. It may be deviated by a distance of / (4sinΦmax), or may be deviated by d / 2 in the second direction.

本実施形態において、送受信システム100は、望遠鏡システムである。しかしながら、送受信システム100は、望遠鏡システムと異なる送受信システム、例えば、広角システムであってもよい。 In this embodiment, the transmission / reception system 100 is a telescope system. However, the transmission / reception system 100 may be a transmission / reception system different from the telescope system, for example, a wide-angle system.

図1を用いて、センサ装置10の詳細を説明する。 The details of the sensor device 10 will be described with reference to FIG.

送信部210は、電磁波を送信する。一例において、送信部210によって送信される電磁波は、光、具体的には、赤外線である。ただし、送信部210によって送信される電磁波は、赤外線の波長と異なる波長の光(例えば、可視光線又は紫外線)であってもよいし、又は光の波長と異なる波長の電磁波(例えば、電波)であってもよい。一例において、送信部210は、パルス波を送信する。ただし、送信部210は、連続波(CW)を送信してもよい。一例において、送信部210は、電気的エネルギー(例えば、電流)を電磁波に変換可能な素子(例えば、レーザダイオード(LD))である。 The transmission unit 210 transmits an electromagnetic wave. In one example, the electromagnetic wave transmitted by the transmitter 210 is light, specifically infrared. However, the electromagnetic wave transmitted by the transmission unit 210 may be light having a wavelength different from the wavelength of infrared rays (for example, visible light or ultraviolet rays), or an electromagnetic wave having a wavelength different from the wavelength of light (for example, radio waves). There may be. In one example, the transmission unit 210 transmits a pulse wave. However, the transmission unit 210 may transmit a continuous wave (CW). In one example, the transmitter 210 is an element (eg, a laser diode (LD)) capable of converting electrical energy (eg, current) into electromagnetic waves.

送信部210から送信された電磁波は、コリメータレンズ230に入射する。コリメータレンズ230に入射した電磁波は、コリメータレンズ230によってコリメートされる。コリメータレンズ230を透過した電磁波は、ビームスプリッタ240を透過して第1レンズ250によって可動反射部110に収束される。すなわち、第1レンズ250は、送信部210から送信された電磁波を可動反射部110に収束させる収束部として機能している。 The electromagnetic wave transmitted from the transmission unit 210 is incident on the collimator lens 230. The electromagnetic wave incident on the collimator lens 230 is collimated by the collimator lens 230. The electromagnetic wave transmitted through the collimator lens 230 is transmitted through the beam splitter 240 and converged on the movable reflection unit 110 by the first lens 250. That is, the first lens 250 functions as a convergence unit that converges the electromagnetic wave transmitted from the transmission unit 210 to the movable reflection unit 110.

送信部210からコリメータレンズ230、ビームスプリッタ240及び第1レンズ250を順に経由して可動反射部110に入射した電磁波は、可動反射部110によって反射される。この電磁波は、第1反射部120による反射及び第2反射部130による反射を順に経てセンサ装置10の外部に向けて出射される。センサ装置10の外部に向けて出射された電磁波は、センサ装置10の外部に位置する物体(図1では不図示)に照射され、この物体によって反射され、又は散乱される。当該物体によって反射され、又は散乱された電磁波は、第2反射部130による反射及び第1反射部120による反射を順に経て可動反射部110に入射する。この電磁波は、可動反射部110による反射、第1レンズ250の透過、ビームスプリッタ240による反射及び第2レンズ260の透過を順に経て、受信部220に入射する。受信部220は、受信部220に入射した電磁波を受信する。一例において、受信部220は、電磁波を電気的エネルギー(例えば、電流)に変換可能な素子(例えば、アバランシェフォトダイオード(APD))である。 The electromagnetic wave incident on the movable reflection unit 110 from the transmission unit 210 via the collimator lens 230, the beam splitter 240, and the first lens 250 in this order is reflected by the movable reflection unit 110. This electromagnetic wave is emitted toward the outside of the sensor device 10 through the reflection by the first reflection unit 120 and the reflection by the second reflection unit 130 in order. The electromagnetic wave emitted toward the outside of the sensor device 10 is irradiated to an object (not shown in FIG. 1) located outside the sensor device 10, and is reflected or scattered by this object. The electromagnetic wave reflected or scattered by the object enters the movable reflection unit 110 through the reflection by the second reflection unit 130 and the reflection by the first reflection unit 120 in order. This electromagnetic wave enters the receiving unit 220 through the reflection by the movable reflection unit 110, the transmission of the first lens 250, the reflection by the beam splitter 240, and the transmission of the second lens 260 in this order. The receiving unit 220 receives the electromagnetic wave incident on the receiving unit 220. In one example, the receiver 220 is an element (eg, an avalanche photodiode (APD)) capable of converting electromagnetic waves into electrical energy (eg, current).

センサ装置10は、例えば、LiDAR(Light Detection And Ranging)である。一例において、センサ装置10は、ToF(Time of Flight)に基づいて、センサ装置10と、センサ装置10の外部に位置する物体と、の間の距離を測定する。この例において、センサ装置10は、センサ装置10から電磁波が送信された時間(例えば、送信部210から電磁波が送信された時間)と、センサ装置10から送信され、かつセンサ装置10の外部に位置する物体によって反射され、又は散乱された電磁波がセンサ装置10によって受信された時間(例えば、受信部220によって電磁波が受信された時間)と、の差に基づいて、上記距離を算出する。 The sensor device 10 is, for example, LiDAR (Light Detection And Ringing). In one example, the sensor device 10 measures the distance between the sensor device 10 and an object located outside the sensor device 10 based on ToF (Time of Flight). In this example, the sensor device 10 is located outside the sensor device 10 and the time when the electromagnetic wave is transmitted from the sensor device 10 (for example, the time when the electromagnetic wave is transmitted from the transmission unit 210) and the time when the electromagnetic wave is transmitted from the sensor device 10. The distance is calculated based on the difference between the time when the electromagnetic wave reflected or scattered by the object is received by the sensor device 10 (for example, the time when the electromagnetic wave is received by the receiving unit 220).

図2を用いて、送受信システム100の詳細を説明する。 The details of the transmission / reception system 100 will be described with reference to FIG.

可動反射部110は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーである。可動反射部110は、第1方向X及び第2方向Yの双方に直交する方向(図2の紙面に垂直な方向)に第1反射部120の第1焦点FP1を通過する仮想的な軸に関して回転可能になっている。可動反射部110は、当該仮想的な軸と直交する仮想的な他の軸に関して回転可能になっていてもよい。すなわち、可動反射部110は、2軸ミラーにしてもよい。ただし、可動反射部110は、1軸ミラーであってもよい。 The movable reflection unit 110 is, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror. The movable reflecting unit 110 relates to a virtual axis passing through the first focal point FP1 of the first reflecting unit 120 in a direction orthogonal to both the first direction X and the second direction Y (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2). It is rotatable. The movable reflector 110 may be rotatable with respect to another virtual axis orthogonal to the virtual axis. That is, the movable reflection unit 110 may be a two-axis mirror. However, the movable reflection unit 110 may be a uniaxial mirror.

第1反射部120は、例えば、第1曲面CS1の第1軸AX1が通過する領域を欠く凹面ミラーである。この場合、第1レンズ250(図1)と可動反射部110(第1焦点FP1)との間を伝搬する電磁波が第1反射部120によって遮られないようにすることができる。第1反射部120の第1曲面CS1は、例えば、放物面である。この例において、第1反射部120は、例えば、非軸放物面ミラーにすることができる。第1反射部120の焦点距離f1(第1曲面CS1と第1軸AX1との交点と、第1焦点FP1との間の第1方向Xにおける距離)は、第1反射部120の形状(例えば、第1曲面CS1の曲率半径)に応じて調節することができる。第1反射部120の第1曲面CS1は、放物面と異なる曲面であってもよく、例えば、楕円面であってもよい。 The first reflecting unit 120 is, for example, a concave mirror lacking a region through which the first axis AX1 of the first curved surface CS1 passes. In this case, the electromagnetic wave propagating between the first lens 250 (FIG. 1) and the movable reflection unit 110 (first focus FP1) can be prevented from being blocked by the first reflection unit 120. The first curved surface CS1 of the first reflecting portion 120 is, for example, a paraboloid. In this example, the first reflecting unit 120 can be, for example, a non-axis paraboloid mirror. The focal length f1 of the first reflecting portion 120 (the distance between the intersection of the first curved surface CS1 and the first axis AX1 and the first focal length FP1 in the first direction X) is the shape of the first reflecting portion 120 (for example,). , The radius of curvature of the first curved surface CS1). The first curved surface CS1 of the first reflecting portion 120 may be a curved surface different from the paraboloid surface, for example, an ellipsoidal surface.

より詳細には、第1曲面CS1は、例えば、以下の式(1)で示されるようにしてもよい。

Figure 2021081374
z:サグ量
h:第1軸AX1からの第2方向Yにおける距離
c:曲率
k:円錐定数
A、B、C、D、・・・:実数(非球面係数) More specifically, the first curved surface CS1 may be represented by, for example, the following equation (1).
Figure 2021081374
z: Sag amount h: Distance from the first axis AX1 in the second direction Y c: Curvature k: Conical constants A, B, C, D, ...: Real numbers (aspherical coefficients)

第2反射部130の第2曲面CS2は、例えば、放物面である。第2曲面CS2は、放物面と異なる曲面であってもよく、例えば、楕円面であってもよい。第2反射部130の焦点距離f2(第2曲面CS2と第2軸AX2との交点と、第2焦点FP2との間の第1方向Xにおける距離)は、第2反射部130の形状(例えば、第2反射部130の曲率半径)に応じて調節することができる。図2に示す例では、第2反射部130は、第2軸AX2に対して第2方向Yの正方向側に位置する領域と、第2曲面CS2の第2軸AX2が通過する領域と、第2軸AX2に対して第2方向Yの負方向側に位置する領域の一部と、を欠いている。したがって、送受信システム100を小型化することができる。ただし、第2反射部130は、本実施形態において欠かれている領域を欠いていなくてもよい。 The second curved surface CS2 of the second reflecting portion 130 is, for example, a paraboloid. The second curved surface CS2 may be a curved surface different from the paraboloid, for example, an ellipsoidal surface. The focal length f2 of the second reflecting portion 130 (the distance between the intersection of the second curved surface CS2 and the second axis AX2 and the second focal length FP2 in the first direction X) is the shape of the second reflecting portion 130 (for example,). , The radius of curvature of the second reflecting portion 130). In the example shown in FIG. 2, the second reflecting portion 130 includes a region located on the positive side of the second direction Y with respect to the second axis AX2 and a region through which the second axis AX2 of the second curved surface CS2 passes. It lacks a part of the region located on the negative direction side of the second direction Y with respect to the second axis AX2. Therefore, the transmission / reception system 100 can be miniaturized. However, the second reflecting unit 130 does not have to lack the region lacking in the present embodiment.

第1曲面CS1の曲面の種類(例えば、放物面又は楕円面)と第2曲面CS2の曲面の種類(例えば、放物面又は楕円面)とは、互いに同一であってもよいし、又は互いに異なっていてもよい。すなわち、第1曲面CS1及び第2曲面CS2のそれぞれは、互いに独立して、例えば、放物面又は楕円面にすることができる。 The type of curved surface of the first curved surface CS1 (for example, a paraboloid or an ellipsoid) and the type of the curved surface of the second curved surface CS2 (for example, a paraboloid or an ellipsoid) may be the same as each other, or They may be different from each other. That is, each of the first curved surface CS1 and the second curved surface CS2 can be a paraboloid or an ellipsoid, for example, independently of each other.

第2反射部130の第2軸AX2は、第1反射部120の第1軸AX1側から第1反射部120側に向かう方向(第2方向Yの正方向)に、第1反射部120の第1軸AX1に対して、距離Δyだけ移されている。したがって、第1レンズ250(図1)から可動反射部110に入射した電磁波は、第1反射部120による反射及び第2反射部130による反射を順に経て、第1軸AX1に対して第2方向Yの正方向に向けて移された領域に収束されるようになる。 The second axis AX2 of the second reflection unit 130 is the direction of the first reflection unit 120 from the first axis AX1 side to the first reflection unit 120 side (positive direction of the second direction Y). The distance Δy is shifted with respect to the first axis AX1. Therefore, the electromagnetic wave incident on the movable reflection unit 110 from the first lens 250 (FIG. 1) passes through the reflection by the first reflection unit 120 and the reflection by the second reflection unit 130 in order, and is in the second direction with respect to the first axis AX1. It will be converged to the region moved in the positive direction of Y.

第1反射部120と第2反射部130とは、第1方向Xに互いに対向している。したがって、可動反射部110によって反射されて第1反射部120に入射した電磁波は、第2反射部130に入射する。また、センサ装置10の外部に位置する物体によって反射され、又は散乱されて第2反射部130に入射した電磁波は、第1反射部120に入射する。 The first reflecting portion 120 and the second reflecting portion 130 face each other in the first direction X. Therefore, the electromagnetic wave reflected by the movable reflection unit 110 and incident on the first reflection unit 120 is incident on the second reflection unit 130. Further, the electromagnetic wave reflected or scattered by an object located outside the sensor device 10 and incident on the second reflection unit 130 is incident on the first reflection unit 120.

図3は、図2の変形例を示す図である。図3に示す例は、以下の点を除いて、図2に示した例と同様である。なお、図3において、第2方向Yの正方向(図3において第2方向Yの矢印によって示される方向)は、第2軸AX2が位置する側から第1軸AX1が位置する側に向かう方向であり、第2方向Yの負方向(図3において第2方向Yの矢印によって示される方向の反対方向)は、第1軸AX1が位置する側から第2軸AX2が位置する側に向かう方向である。 FIG. 3 is a diagram showing a modified example of FIG. The example shown in FIG. 3 is the same as the example shown in FIG. 2 except for the following points. In FIG. 3, the positive direction of the second direction Y (the direction indicated by the arrow of the second direction Y in FIG. 3) is the direction from the side where the second axis AX2 is located to the side where the first axis AX1 is located. The negative direction of the second direction Y (the direction opposite to the direction indicated by the arrow of the second direction Y in FIG. 3) is the direction from the side where the first axis AX1 is located to the side where the second axis AX2 is located. Is.

図3では、第1レンズ250(図1)から可動反射部110に入射した電磁波が可動反射部110による反射、第1反射部120による反射及び第2反射部130による反射を順に経て辿る4つの経路が示されている。第1レンズ250(図1)から可動反射部110に入射した電磁波が4つの経路のうちのいずれの経路を辿るかは、第1レンズ250(図1)から可動反射部110に電磁波が入射した時の可動反射部110の向きに依存する。 In FIG. 3, four electromagnetic waves incident on the movable reflection unit 110 from the first lens 250 (FIG. 1) are traced in order through reflection by the movable reflection unit 110, reflection by the first reflection unit 120, and reflection by the second reflection unit 130. The route is shown. Which of the four paths the electromagnetic wave incident on the movable reflection unit 110 from the first lens 250 (FIG. 1) follows is determined by the electromagnetic wave incident on the movable reflection unit 110 from the first lens 250 (FIG. 1). It depends on the orientation of the movable reflector 110 at the time.

第2反射部130の第2軸AX2は、第1反射部120の第1軸AX1側から第1反射部120の反対側に向かう方向(第2方向Yの負方向)に、第1反射部120の第1軸AX1に対して、距離Δyだけ移されている。したがって、第1レンズ250(図1)から可動反射部110に入射した電磁波は、第1反射部120による反射及び第2反射部130による反射を順に経て、第1軸AX1に対して第2方向Yの負方向に向けて移された領域に収束されるようになる。この例においても、第1レンズ250(図1)と可動反射部110との間を伝搬する光を第1反射部120が遮らない。また、送受信システム100がレンズを有する必要がないため、送受信システム100の迷光を低減することができる。 The second axis AX2 of the second reflection unit 130 is the first reflection unit in the direction from the first axis AX1 side of the first reflection unit 120 to the opposite side of the first reflection unit 120 (negative direction of the second direction Y). It is shifted by a distance Δy with respect to the first axis AX1 of 120. Therefore, the electromagnetic wave incident on the movable reflection unit 110 from the first lens 250 (FIG. 1) passes through the reflection by the first reflection unit 120 and the reflection by the second reflection unit 130 in order, and is in the second direction with respect to the first axis AX1. It will be converged to the region moved in the negative direction of Y. Also in this example, the first reflecting unit 120 does not block the light propagating between the first lens 250 (FIG. 1) and the movable reflecting unit 110. Further, since the transmission / reception system 100 does not need to have a lens, the stray light of the transmission / reception system 100 can be reduced.

以上、図面を参照して実施形態及び変形例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 Although the embodiments and modifications have been described above with reference to the drawings, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.

10 センサ装置
100 送受信システム
110 可動反射部
120 第1反射部
130 第2反射部
210 送信部
220 受信部
230 コリメータレンズ
240 ビームスプリッタ
250 第1レンズ
260 第2レンズ
AX1 第1軸
AX2 第2軸
CS1 第1曲面
CS2 第2曲面
FP1 第1焦点
FP2 第2焦点
X 第1方向
Y 第2方向
f1 焦点距離
f2 焦点距離
10 Sensor device 100 Transmission / reception system 110 Movable reflector 120 First reflector 130 Second reflector 210 Transmitter 220 Receiver 230 Collimeter lens 240 Beam splitter 250 First lens 260 Second lens AX1 First axis AX2 Second axis CS1 First 1 Curved surface CS2 2nd curved surface FP1 1st focus FP2 2nd focus X 1st direction Y 2nd direction f1 Focal length f2 Focal length

Claims (5)

センサ装置であって、
前記センサ装置の外部に位置する物体を電磁波によって走査する可動反射部と、
仮想的な第1軸を対称軸とする仮想的な第1曲面に沿って湾曲し、前記第1軸の延伸方向において前記第1軸と重なる箇所に位置する焦点を有し、かつ前記焦点の位置と前記可動反射部の位置とが実質的に一致しており、前記第1軸の延伸方向において前記可動反射部と重なっていない第1反射部と、
前記第1曲面の前記第1軸と平行に延伸する仮想的な第2軸を対称軸とする仮想的な第2曲面に沿って湾曲しており、前記第1反射部と対向する第2反射部と、
を備えるセンサ装置。
It ’s a sensor device,
A movable reflector that scans an object located outside the sensor device with electromagnetic waves, and
It has a focal point that is curved along a virtual first curved surface with the virtual first axis as the axis of symmetry, is located at a position overlapping the first axis in the extending direction of the first axis, and has a focal point of the focal point. A first reflecting portion whose position and the position of the movable reflecting portion substantially coincide with each other and do not overlap with the movable reflecting portion in the extending direction of the first axis.
A second reflection that is curved along a virtual second curved surface whose axis of symmetry is a virtual second axis that extends parallel to the first axis of the first curved surface and faces the first reflecting portion. Department and
A sensor device equipped with.
請求項1に記載のセンサ装置において、
前記第2反射部の前記第2軸は、前記第1反射部の前記第1軸側から前記第1反射部側に向かう方向に、前記第1反射部の前記第1軸に対して、移されている、センサ装置。
In the sensor device according to claim 1,
The second axis of the second reflecting portion moves in a direction from the first axis side of the first reflecting portion toward the first reflecting portion side with respect to the first axis of the first reflecting portion. Being a sensor device.
請求項1又は2に記載のセンサ装置において、
前記可動反射部によって反射されて前記第1反射部に入射した前記電磁波が前記第2反射部に入射し、
前記センサ装置の外部に位置する前記物体によって反射され、又は散乱されて前記第2反射部に入射した前記電磁波が前記第1反射部に入射する、センサ装置。
In the sensor device according to claim 1 or 2.
The electromagnetic wave reflected by the movable reflecting portion and incident on the first reflecting portion is incident on the second reflecting portion.
A sensor device in which the electromagnetic wave reflected or scattered by the object located outside the sensor device and incident on the second reflecting portion is incident on the first reflecting portion.
請求項1に記載のセンサ装置において、
前記第1曲面及び前記第2曲面のそれぞれは、互いに独立して、放物面又は楕円面である、センサ装置。
In the sensor device according to claim 1,
A sensor device in which each of the first curved surface and the second curved surface is a paraboloid or an ellipsoid independently of each other.
請求項1から4までのいずれか一項に記載のセンサ装置において、
前記電磁波を送信する送信部と、
前記送信部から送信された前記電磁波を前記可動反射部に収束させる収束部と、
をさらに備えるセンサ装置。
In the sensor device according to any one of claims 1 to 4.
The transmitter that transmits the electromagnetic waves and
A converging unit that converges the electromagnetic wave transmitted from the transmitting unit to the movable reflecting unit, and a converging unit.
A sensor device further equipped with.
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