(57)【要約】【課題】  レーザー光を対象物に照射することにより対象物との間の距離等を検出することが出来るレーダーレーザー装置を提供する。【解決手段】  レーザー光が透過され、且つ９０度偏光されたレーザー光を偏光反射する偏光ビームスプリッタ４と、フォーカスレンズ５の合焦点に設けられている低反射ミラー６と、レーザー光を対象物に照射する略平行光である走査用レーザー光に変換する照射レンズ７と、低反射ミラー６と対象物との間の光路内に配置された４分の１波長板１０と、前記低反射ミラー６にて反射されたサーボ用反射レーザー光が前記フォーカスレンズ５及び偏光ビームスプリッタ３及び４を介して照射される位置に設けられているサーボ用光検出器１２と、対象物から反射された走査用反射レーザー光が偏光ビームスプリッタ４にて反射されて照射される位置に設けられた信号検出用光検出器１４とよりなる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を放射するレーザーダイオードと、該レーザーダイオードから放射されるレーザー光が入射されるとともに入射されたレーザー光が透過及び反射される第１偏光ビームスプリッタと、該第１偏光ビームスプリッタにて反射されたレーザー光が入射されるとともに偏光されていないレーザー光を透過し、且つ前記レーザー光に対して９０度偏光されているとともに反対方向から入射されるレーザー光を反射させる第２偏光ビームスプリッタと、該第２偏光ビームスプリッタを透過したレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を合焦点に結像させるフォーカスレンズと、該フォーカスレンズにて結像される合焦点に設けられているとともに一部のレーザー光を反射させ、且つ大部分のレーザー光を透過させる低反射ミラーと、該低反射ミラーを透過したレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を対象物に照射する略平行光である走査用レーザー光に変換し、且つ対象物から反射された走査用反射レーザー光が入射される照射レンズと、前記低反射ミラーと対象物との間の光路内に配置された４分の１波長板と、前記低反射ミラーにて反射されたサーボ用反射レーザー光が前記フォーカスレンズ、第２偏光ビームスプリッタ及び第１偏光ビームスプリッタを透過して照射される位置に設けられているサーボ用光検出器と、前記照射レンズに入射されるとともに前記低反射ミラー及びフォーカスレンズを透過した走査用反射レーザー光が前記第２偏光ビームスプリッタにて反射された信号レーザー光が照射される位置に設けられた信号検出用光検出器とより成り、前記フォーカスレンズを光軸に対して直角方向に変位させることによって走査用レーザー光の照射方向を変更するようにしたことを特徴とするレーザーレーダー装置。
【請求項２】
サーボ用光検出器に照射されるサーボ用反射レーザー光の照射位置によって走査用レーザー光の照射方向を制御するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のレーザーレーダー装置。
【請求項３】
フォーカスレンズを互いに直角関係にあるＸ方向及びＹ方向へ変位させることによって走査用レーザー光の放射方向を変更するとともにサーボ用光検出器にて得られる信号によってＸ方向及びＹ方向の位置を制御するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のレーザーレーダー装置。
【請求項４】
サーボ用光検出器としてＡＢＣＤの４つのセンサー部より構成された４分割センサーを使用し、Ｘ方向及びＹ方向に対応して配置されている２組のセンサーより得られる信号の差である差信号に基づいてＸ方向及びＹ方向の位置を認識するようにしたことを特徴とする請求項３に記載のレーザーレーダー装置。
【請求項５】
４分の１波長板を照射レンズと対象物との間の光路内に配置したことを特徴とする請求項１に記載のレーザーレーダー装置。
【請求項６】
４分の１波長板を低反射ミラーと照射レンズとの間の光路内に配置したことを特徴とする請求項１に記載のレーザーレーダー装置。
【請求項７】
低反射ミラーの照射レンズ側の面に反射防止膜を形成したことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のレーザーレーダー装置。
【請求項８】
低反射ミラーをガラス板または樹脂板にて構成したことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のレーザーレーダー装置。
【請求項９】
４分の１波長板と低反射ミラーとを一体的に光路内に配置したことを特徴とする請求項６に記載のレーザーレーダー装置。
【請求項１０】
４分の１波長板の照射レンズ側の面に反射防止膜を形成したことを特徴とする請求項９に記載のレーザーレーダー装置。
【請求項１１】
レーザーダイオードから放射されたレーザー光を第１偏光ビームスプリッタに導く光路内にレーザー光を略平行光に変換するコリメートレンズを設けたことを特徴とする請求項１に記載のレーザーレーダー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を対象物に照射し、該対象物から反射されて戻って来るレーザー光を利用して対象物との間の距離や対象物の位置等を認識するレーザーレーダー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、前方を走行する車にレーザー光を照射させて、その車と自分の車との間の距離、相対速度及び位置等を検出する装置が搭載された車が商品化されており、斯かる装置はレーザーレーダー装置と呼ばれている。
【０００３】
斯かるレーザーレーダー装置は、レーザーダイオードから放射されるレーザー光を対象物方向へ照射させるとともに該レーザー光の照射方向を上下左右方向へ移動させる動作、所謂スキャニングと呼ばれる動作を所定範囲内にて行うことによって対象物に関する情報を得るように構成されている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開平１１−９４９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている技術は、レーザー光を対象物に対して照射する光学系と対象物から反射されてくるレーザー光を受光する光学系とが別々に設けられているため、装置の小型化に対して不利である。また、レーザー光の照射位置と反射光の受光位置が異なるため、反射光の受光量が少なくなり、感度が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、斯かる問題を解決することが出来るレーザーレーダー装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、レーザー光を放射するレーザーダイオードから放射されるレーザー光が入射されるとともに入射されたレーザー光が透過及び反射される第１偏光ビームスプリッタと、該第１偏光ビームスプリッタにて反射されたレーザー光が入射されるとともに偏光されていないレーザー光を透過し、且つ前記レーザー光に対して９０度偏光されているとともに反対方向から入射されるレーザー光を反射させる第２偏光ビームスプリッタと、該第２偏光ビームスプリッタを透過したレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を合焦点に結像させるフォーカスレンズと、該フォーカスレンズにて結像される合焦点に設けられているとともに一部のレーザー光を反射させ、且つ大部分のレーザー光を透過させる低反射ミラーと、該低反射ミラーを透過したレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を対象物に照射する略平行光である走査用レーザー光に変換し、且つ対象物から反射された走査用反射レーザー光が入射される照射レンズと、前記低反射ミラーと対象物との間の光路内に配置された４分の１波長板と、前記低反射ミラーにて反射されたサーボ用反射レーザー光が前記フォーカスレンズ、第２偏光ビームスプリッタ及び第１偏光ビームスプリッタを透過して照射される位置に設けられているサーボ用光検出器と、前記照射レンズに入射されるとともに前記低反射ミラー及びフォーカスレンズを透過した走査用反射レーザー光が前記第２偏光ビームスプリッタにて反射された信号レーザー光が照射される位置に設けられた信号検出用光検出器とより成り、前記フォーカスレンズを光軸に対して直角方向に変位させることによって走査用レーザー光の照射方向を変更させるように構成されている。
【０００７】
また、本発明は、サーボ用光検出器に照射されるサーボ用反射レーザー光の照射位置によって走査用レーザー光の照射方向を制御するように構成されている。
【０００８】
そして、本発明は、フォーカスレンズを互いに直角関係にあるＸ方向及びＹ方向へ変位させることによって走査用レーザー光の放射方向を変更するとともにサーボ用光検出器にて得られる信号によってＸ方向及びＹ方向の位置を制御するように構成されている。
【０００９】
また、本発明は、サーボ用光検出器としてＡＢＣＤの４つのセンサー部より構成された４分割センサーを使用し、Ｘ方向及びＹ方向に対応して配置されている２組のセンサーより得られる信号の差である差信号に基づいてＸ方向及びＹ方向の位置を認識するように構成されている。
【００１０】
そして、本発明は、４分の１波長板を照射レンズと対象物との間の光路内に配置するように構成されている。
【００１１】
更に、本発明は、４分の１波長板を低反射ミラーと照射レンズとの間の光路内に配置するように構成されている。
【００１２】
また、本発明は、低反射ミラーの照射レンズ側の面に反射防止膜を形成するように構成されている。
【００１３】
そして、本発明の低反射ミラーは、ガラス板または樹脂板にて構成されている。
【００１４】
また、本発明は、４分の１波長板と低反射ミラーとを一体的に光路内に配置するように構成されている。
【００１５】
更に、本発明は、４分の１波長板の照射レンズ側の面に反射防止膜を形成するように構成されている。
【００１６】
また、本発明は、レーザーダイオードから放射されたレーザー光を第１偏光ビームスプリッタに導く光路内にレーザー光を略平行光に変換するコリメートレンズを設けることによってフォーカスレンズの変位動作による走査用レーザー光の変位制御動作を正確に行うことが出来るように構成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、レーザー光を放射するレーザーダイオードから放射されるレーザー光が入射されるとともに入射されたレーザー光が透過及び反射される第１偏光ビームスプリッタと、該第１偏光ビームスプリッタにて反射されたレーザー光が入射されるとともに偏光されていないレーザー光を透過し、且つ前記レーザー光に対して９０度偏光されているとともに反対方向から入射されるレーザー光を反射させる第２偏光ビームスプリッタと、該第２偏光ビームスプリッタを透過したレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を合焦点に結像させるフォーカスレンズと、該フォーカスレンズにて結像される合焦点に設けられているとともに一部のレーザー光を反射させ、且つ大部分のレーザー光を透過させる低反射ミラーと、該低反射ミラーを透過したレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を対象物に照射する略平行光である走査用レーザー光に変換し、且つ対象物から反射された走査用反射レーザー光が入射される照射レンズと、前記低反射ミラーと対象物との間の光路内に配置された４分の１波長板と、前記低反射ミラーにて反射されたサーボ用反射レーザー光が前記フォーカスレンズ、第２偏光ビームスプリッタ及び第１偏光ビームスプリッタを透過して照射される位置に設けられているサーボ用光検出器と、前記照射レンズに入
射されるとともに前記低反射ミラー及びフォーカスレンズを透過した走査用反射レーザー光が前記第２偏光ビームスプリッタにて反射された信号レーザー光が照射される位置に設けられた信号検出用光検出器とより成り、前記フォーカスレンズを光軸に対して直角方向に変位させることによって走査用レーザー光の照射方向を変更させるようにしたので、即ち走査用レーザー光を照射する照射レンズによって対象物から反射された走査用反射レーザー光を受光するようにしたので、レーザーレーダー装置を小型化することが出来るだけでなく反射光の受光量が少なくならないので、感度を高くすることが出来る。
【００１８】
また、本発明は、フォーカスレンズにて結像されたレーザー光が入射される照射レンズを設け、該照射レンズにて走査用レーザー光を生成するようにしたので、該照射レンズの口径や屈折率を選択することによって走査用レーザー光の照射角を大きくすることが出来る。従って、本発明によれば、走査用レーザー光の照射範囲を広げることが出来る。
【００１９】
そして、本発明は、フォーカスレンズにて結像される合焦点に一部のレーザー光を反射させ、且つ一部のレーザー光を透過させる低反射ミラーを設けるとともに該低反射ミラーにて反射されたサーボ用反射レーザー光が照射される位置にサーボ用光検出器を設け、該サーボ用光検出器に照射されるレーザー光の位置によって走査用レーザー光の照射方向を制御するようにしたので、フォーカスレンズの位置制御動作を正確に行うことが出来る。
【００２０】
また、本発明は、フォーカスレンズを互いに直角関係にあるＸ方向及びＹ方向へ変位させることによって走査用レーザー光の放射方向を変更するとともにサーボ用光検出器にて得られる信号によってＸ方向及びＹ方向の位置を制御するようにしたので、フォーカスレンズの位置制御動作を容易に行うことが出来る。
【００２１】
そして、本発明は、サーボ用光検出器としてＡＢＣＤの４つのセンサー部より構成された４分割センサーを使用し、Ｘ方向及びＹ方向に対応して配置されている２組のセンサーより得られる信号の差である差信号に基づいてＸ方向及びＹ方向の位置を認識するようにしたので、検出機構が簡単になるという特徴を有している。
【００２２】
また、本発明は、レーザーダイオードと偏光ビームスプリッタとの間の光路内にレーザー光を略平行光に変換するコリメートレンズを設けたので、フォーカスレンズの光軸方向への位置が変化しても走査用レーザー光の照射方向の変更動作に与える影響は少ない。従って、車のように振動を受ける機器に搭載しても正確なレーザー光の照射動作を行うことが出来るという利点を本発明は有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、レーザーダイオードから放射されるレーザー光の照射方向の変位動作をレンズの変位動作を利用して行うように構成されている。
【実施例】
【００２４】
図１は本発明のレーザーレーダー装置を示す概略図、図２は本発明のレーザーレーダー装置を示すブロック回路図、図３は本発明の動作を説明するための図である。
【００２５】
図１において、１はレーザー光Ｌを放射するレーザーダイオード、２は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光Ｌが入射されるとともに該レーザー光Ｌを略平行光のレーザー光Ｌ１に変換するコリメートレンズ、３は前記レーザー光Ｌ１が入射される第１偏光ビームスプリッタであり、一部のレーザー光を透過させるとともに大部分のレーザー光をレーザー光Ｌ２として反射させる作用を成すものである。
【００２６】
４は前記第１偏光ビームスプリッタ３にて反射されたレーザー光Ｌ２が入射される位置
に設けられているとともに光路に対して４５度傾斜させて配置され、且つ該レーザー光Ｌ２を透過させる第２偏光ビームスプリッタであり、該レーザー光Ｌ２の入射方向の反対側から入射されるレーザー光で９０度偏光されたレーザー光は反射させ、偏光されていないレーザー光は透過させる作用を成すものである。
【００２７】
５は前記第２偏光ビームスプリッタ２を透過したレーザー光Ｌ２が入射されるとともに合焦点Ｐ上に結像させるフォーカスレンズであり、図２に示すレンズホルダーＨに固定支持されている。前記レンズホルダーＨは図示しないレンズホルダ保持機構によって光軸に対して直角方向の平面内を変位可能に設けられている。
【００２８】
６は前記フォーカスレンズ５の中心軸に対して直角方向になるように配置されているとともに該フォーカスレンズ５の合焦点Ｐ上に設けられている低反射ミラーであり、入射されるレーザー光Ｌ２の大部分をレーザー光Ｌ３として透過させるとともに一部をサーボ用反射レーザー光Ｌ５として反射させる特性を有している。
【００２９】
７は第１レンズ８及び第２レンズ９より構成された照射レンズであり、前記低反射ミラー６を透過したレーザー光Ｌ３が入射されるとともに該レーザー光Ｌ３を略平行光である走査用レーザー光Ｌ５に変換するように構成されている。
【００３０】
１０は前記照射レンズ７から対象物に対して照射される走査用レーザー光Ｌ５の光路内に配置されている４分の１波長板であり、走査用レーザー光Ｌ５を直線偏光から円偏光させる作用を成すとともに対象物から反射された走査用反射レーザー光Ｌ６を円偏光から直線偏光させる作用を成すものである。
【００３１】
１１は前記低反射ミラー６から反射されたサーボ用反射レーザー光Ｌ４が前記フォーカスレンズ５、第２偏光ビームスプリッタ４及び第１偏光ビームスプリッタ３を透過して入射されるサーボ用集光レンズ、１２は前記サーボ用集光レンズ１１にて集光されたサーボ用反射レーザー光Ｌ４が照射される位置に設けられているサーボ用光検出器であり、図２に示すようにＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの４つのセンサー部より構成されている。
【００３２】
１３は対象物から反射された走査用反射レーザー光Ｌ６が４分の１波長板１０、照射レンズ７、低反射ミラー６及びフォーカスレンズ５を介して第２偏光ビームスプリッタ４に入射され、該第２偏光ビームスプリッタ４の偏光反射動作により反射された信号レーザー光Ｌ７が入射される信号用集光レンズ、１４は前記信号用集光レンズ１３にて集光された信号レーザー光Ｌ７が照射される位置に設けられている信号検出用光検出器であり、その検出出力に基いて対象物までの距離や対象物の移動速度等の検出動作を行うことが出来るように構成されている。
【００３３】
斯かる構成において、レーザーダイオード１から放射されたレーザー光Ｌは、コリメートレンズ２によって平行光Ｌ１に変換された後、第１偏光ビームスプリッタ３によって反射され、レーザー光Ｌ２として第２偏光ビームスプリッタ４に入射される。前記第２偏光ビームスプリッタ４に入射されたレーザー光Ｌ２は、偏光されていないので、該第２偏光ビームスプリッタ４を透過して、前記フォーカスレンズ５に入射される。前記フォーカスレンズ５に入射されたレーザー光Ｌ２は、該フォーカスレンズ５を透過した後に低反射ミラー６に入射される。前記低反射ミラー６に入射されたレーザー光Ｌ２の中の大部分はレーザー光Ｌ３として透過するとともに一部はサーボ用反射レーザー光Ｌ４として反射される。
【００３４】
前記低反射ミラー６を透過したレーザー光Ｌ３は、前記照射レンズ７に入射されるとともに該照射レンズ７によって略平行光である走査用レーザー光Ｌ５として照射されるが、
フォーカスレンズ５が実線で示す位置から破線で示す位置に変位すると、走査用レーザー光Ｌ５の照射方向及びサーボ用反射レーザー光の反射方向が実線で示す光路から破線で示す光路のように変更される。
【００３５】
斯かる動作から明らかなようにフォーカスレンズ５を光軸に対して直角方向に変位させることによって走査用レーザー光Ｌ５の照射方向を変更させることが出来る。図１に示した照射方向の変更動作は、Ｘ方向である上下方向への変更動作を説明するものであるが、紙面に対して直角方向へフォーカスレンズ５を変位させると照射レンズ７から照射される走査用レーザー光Ｌ５の照射方向をＹ方向である左右方向に変更させることが出来る。
【００３６】
前記照射レンズ７を通して照射された走査用レーザー光Ｌ５は、４分の１波長板１０を透過して対象物に対して照射されることになる。前記対象物に対して照射される走査用レーザー光Ｌ５が光軸に対して直角方向である直角反射面に照射されると該走査用レーザー光Ｌ５が対象物の直角反射面から反射され、走査用レーザー光Ｌ５の照射方向の反対方向に走査用反射レーザー光Ｌ６として反射されることになる。
【００３７】
前記対象物から反射された走査用反射レーザー光Ｌ６は、４分の１波長板１０を通して照射レンズ７に入射されるが、該走査用反射レーザー光Ｌ６は前記４分の１波長板１０の偏光作用によって円偏光から直線偏光されたレーザー光となる。
【００３８】
前記４分の１波長板１０によって直線偏光された走査用反射レーザー光Ｌ６は、前記照射レンズ７によって合焦点Ｐ上に設けられている低反射ミラー６を介してフォーカスレンズ５に入射されることになる。前記フォーカスレンズ５に入射された走査用反射レーザー光Ｌ６は、該フォーカスレンズ５を透過した後前記第２偏光ビームスプリッタ４に入射されることになる。
【００３９】
前記第２偏光ビームスプリッタ４に入射される走査用反射レーザー光Ｌ６は、前記４分の１波長板１０を往復透過することによって９０度偏光されたレーザー光に変換されているため、該第２偏光ビームスプリッタ４の偏光反射作用によって信号レーザー光Ｌ７として反射されて信号用集光レンズ１３に入射される。前記信号用集光レンズ１３に入射された信号レーザー光Ｌ７は、該信号用集光レンズ１３の集光作用によって信号検出用光検出器１４に照射されるので、該信号検出用光検出器１４から得られる信号によって対象物の情報、例えば対象物との間の距離、対象物の移動速度及び対象物の形状等の情報を得ることが出来る。斯かる情報を得ることによってレーザーレーダー装置としての動作を行うことが出来る。
【００４０】
前述したようにレーザーダイオード１から放射されたレーザー光Ｌは、第１偏光ビームスプリッタ３にて反射された後、第２偏光ビームスプリッタ４、フォーカスレンズ５及び低反射ミラー６を通して照射レンズ７に入射される。前記照射レンズ７に入射されたレーザー光Ｌ３は、該照射レンズ７によって略平行光である走査用レーザー光Ｌ５に変換された後４分の１波長板１０を通して対象物に対して照射される。
【００４１】
このようにしてレーザーダイオード１から放射されるレーザー光Ｌは、走査用レーザー光Ｌ５として対象物の方向へ照射されるが、フォーカスレンズ５を光軸に対して直角方向であるＸ方向、即ち上下方向及びＹ方向、即ち左右方向へ変位させることによって走査用レーザー光Ｌ５を上下方向及び左右方向へ変位させることが出来る。
【００４２】
従って、例えば図３に示すように走査用レーザー光Ｌ５の照射位置をａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈ→ｉ→ｊのように変位させる動作、所謂スキャニング動作を前記フォーカスレンズ５のＸ方向及びＹ方向の位置を変位制御することによって行うことが出来る。
【００４３】
前述した動作によって走査用レーザー光Ｌ５の対象物方向への照射動作及びそのスキャニング動作は行われるが、このようにして照射された走査用レーザー光Ｌ５は対象物から反射され、走査用反射レーザー光Ｌ６として４分の１波長板１０を介して照射レンズ７に入射される。前記照射レンズ７に入射された走査用反射レーザー光Ｌ６は、前述したように低反射ミラー６及びフォーカスレンズ５を透過した後、第２偏光ビームスプリッタ４に入射される。前記第２偏光ビームスプリッタ４に入射された走査用反射レーザー光Ｌ６は、該第２偏光ビームスプリッタ４の偏光反射作用によって信号レーザー光Ｌ７として信号用集光レンズ１３に入射され、該信号用集光レンズ１３の集光動作によって信号検出用光検出器１４に照射される。
【００４４】
走査用レーザー光Ｌ５の照射位置を前述したように変更させることによってその変位範囲内にある対象物に対して走査用レーザー光Ｌ５を照射させることが出来るので、対象物から反射される走査用反射レーザー光Ｌ６を信号レーザー光Ｌ７として信号検出用光検出器１４に照射させ、該信号検出用光検出器１４から得られる信号によって対象物の位置、大きさ及びその移動速度等の情報を得ることが出来る。
【００４５】
一方、前記低反射ミラー６から反射されたサーボ用反射レーザー光Ｌ４は、フォーカスレンズ５を介して第２偏光ビームスプリッタ４に入射されるが、斯かるサーボ用反射レーザー光Ｌ４は４分の１波長板１０を透過していないので、回折方向は偏光されていない。従って、サーボ用反射レーザー光Ｌ４は、前記第２偏光ビームスプリッタ４にて反射されることはなく、そのまま透過し、第１偏光ビームスプリッタ３に入射される。
【００４６】
前記第１偏光ビームスプリッタ３に入射されたサーボ用反射レーザー光Ｌ４は、該第１偏光ビームスプリッタ３を透過するとともにサーボ用集光レンズ１１にて集光されて前記サーボ用光検出器１２に照射される。従って、前記サーボ用光検出器１２から得られる信号に基いてフォーカスレンズ５の位置制御動作を行うことが出来る。
【００４７】
次に、斯かるフォーカスレンズ５の位置制御動作について、図２に示したブロック回路図を参照して説明する。
【００４８】
図２において、１５は前記サーボ用光検出器１２を構成するセンサー部Ａから得られる信号である電流を電圧に変換する第１Ｉ／Ｖ変換器、１６はセンサー部Ｂから得られる信号である電流を電圧に変換する第２Ｉ／Ｖ変換器、１７はセンサー部Ｃから得られる信号である電流を電圧に変換する第３Ｉ／Ｖ変換器、１８はセンサー部Ｄから得られる信号である電流を電圧に変換する第４Ｉ／Ｖ変換器である。
【００４９】
１９は前記第１Ｉ／Ｖ変換器１５にて電圧に変換された信号に含まれるパルス成分を遮断する第１ローパスフィルタ、２０は前記第２Ｉ／Ｖ変換器１６にて電圧に変換された信号に含まれるパルス成分を遮断する第２ローパスフィルタ、２１は前記第３Ｉ／Ｖ変換器１７にて電圧に変換された信号に含まれるパルス成分を遮断する第３ローパスフィルタ、２２は前記第４Ｉ／Ｖ変換器１８にて電圧に変換された信号に含まれるパルス成分を遮断する第４ローパスフィルタである。
【００５０】
２３は前記第１ローパスフィルタ１９を通過した信号、即ちセンサー部Ａから得られる信号と前記第４ローパスフィルタ２２を通過した信号、即ちセンサー部Ｄから得られる信号とを加算する第１加算回路、２４は前記第２ローパスフィルタ２０を通過した信号、即ちセンサー部Ｂから得られる信号と前記第３ローパスフィルタ２１を通過した信号、即ちセンサー部Ｃから得られる信号とを加算する第２加算回路、２５は前記第１ローパスフィルタ１９を通過した信号、即ちセンサー部Ａから得られる信号と前記第２ローパスフィル
タ２０を通過した信号、即ちセンサー部Ｂから得られる信号とを加算する第３加算回路、２６は前記第３ローパスフィルタ２１を通過した信号、即ちセンサー部Ｃから得られる信号と前記第４ローパスフィルタ２２を通過した信号、即ちセンサー部Ｄから得られる信号とを加算する第４加算回路である。
【００５１】
２７は前記第１加算回路２３の出力信号及び第２加算回路２４の出力信号が入力される第１比較回路であり、入力される信号のレベル差に基づいた信号を出力するように構成されている。即ち、斯かる第１比較回路２７から出力される信号は、サーボ用光検出器１２を構成するセンサー部Ａとセンサー部Ｄより得られる信号を加算した信号とセンサー部Ｂとセンサー部Ｃより得られる信号を加算した信号とを比較した信号であり、その出力信号のレベルは、サーボ用光検出器１２上に照射されるサーボ用反射レーザー光Ｌ４のスポットＳの照射位置に応じて変化する。
【００５２】
即ち、サーボ用光検出器１２において、センサー部Ａ及びＤとセンサー部Ｂ及びＣとを分割する分割線Ｖの左側(図２において)にスポットＳがズレている場合には、第１加算回路２３の出力信号のレベルが第２加算回路２４の出力信号のレベルより大きくなるため、第１比較回路２７の出力信号のレベルは＋側に大きくなる。反対に、センサー部Ａ及びＤとセンサー部Ｂ及びＣとを分割する分割線Ｖの右側(図２において)にスポットＳがズレている場合には、第２加算回路２４の出力信号のレベルが第１加算回路２３の出力信号のレベルより大きくなるため、第１比較回路２７の出力信号のレベルは−側に大きくなる。
【００５３】
斯かるスポットＳの位置に対応して第１比較回路２７の出力信号のレベルが変化することになるが、斯かるレベルの変化は、フォーカスレンズ５のＸ方向への変位に伴う走査用レーザー光Ｌ５のＸ方向、即ち上下方向の変位量に対応するように構成されている。
【００５４】
２８は前記第３加算回路２５の出力信号及び第４加算回路２６の出力信号が入力される第２比較回路であり、入力される信号のレベル差に基づいた信号を出力するように構成されている。即ち、斯かる第２比較回路２８から出力される信号は、サーボ用光検出器１２を構成するセンサー部Ａとセンサー部Ｂより得られる信号を加算した信号とセンサー部Ｃとセンサー部Ｄより得られる信号を加算した信号とを比較した信号であり、その出力信号のレベルは、サーボ用光検出器１２上に照射されるサーボ用反射レーザー光Ｌ４のスポットＳの照射位置に応じて変化する。
【００５５】
即ち、サーボ用光検出器１２において、センサー部Ａ及びＢとセンサー部Ｃ及びＤとを分割する分割線Ｈの上側(図２において)にスポットＳがズレている場合には、第３加算回路２５の出力信号のレベルが第４加算回路２６の出力信号のレベルより大きくなるため、第２比較回路２８の出力信号のレベルは＋側に大きくなる。反対に、センサー部Ａ及びＢとセンサー部Ｃ及びＤとを分割する分割線Ｈの下側(図３において)にスポットＳがズレている場合には、第４加算回路２６の出力信号のレベルが第３加算回路２５の出力信号のレベルより大きくなるため、第２比較回路２８の出力信号のレベルは−側に大きくなる。
【００５６】
斯かるスポットＳの位置に対応して第２比較回路２８の出力信号のレベルが変化することになるが、斯かるレベルの変化は、フォーカスレンズ５のＹ方向への変位に伴う走査用レーザー光Ｌ５のＹ方向、即ち左右方向の変位量に対応するように構成されている。
【００５７】
２９は走査用レーザー光Ｌ５の照射方向に対する制御動作及びレーザーダイオード１の照射動作等を制御する制御回路、３０は前記制御回路２９によって動作が制御されるレーザー駆動回路であり、前記レーザーダイオード１に駆動信号を供給する作用を成すものである。
【００５８】
３１は前記制御回路２９によって動作が制御されるＸ位置指示信号生成回路であり、該制御回路２９から出力される制御信号に基づいて走査用レーザー光Ｌ５のＸ位置、即ち上下方向の位置を指示する信号を出力するように構成されている。３２は前記制御回路２９によって動作が制御されるＹ位置指示信号生成回路であり、該制御回路２９から出力される制御信号に基づいて走査用レーザー光Ｌ５のＹ位置、即ち左右方向の位置を指示する信号を出力するように構成されている。
【００５９】
３３は前記第１比較回路２７の出力信号及びＸ位置指示信号生成回路３１から出力される信号が入力されるＸ方向サーボ回路であり、入力される信号のレベル差を無くする方向のサーボ信号を生成出力するように構成されている。３４は前記第２比較回路２８の出力信号及びＹ位置指示信号生成回路３２から出力される信号が入力されるＹ方向サーボ回路であり、入力される信号のレベル差を無くする方向のサーボ信号を生成出力するように構成されている。
【００６０】
３５は前記レンズホルダーＨに取り付けられているＸ方向駆動用コイル３６に駆動信号を供給するＸ方向駆動コイル駆動回路であり、前記Ｘ方向サーボ回路３３から出力されるサーボ信号に基づいて駆動信号を供給するように構成されている。３７は前記レンズホルダーＨに取り付けられているＹ方向駆動用コイル３８に駆動信号を供給するＹ方向駆動コイル駆動回路であり、前記Ｙ方向サーボ回路３４から出力されるサーボ信号に基づいて駆動信号を供給するように構成されている。
【００６１】
３９は前記信号検出用光検出器１４から得られる信号である電流を電圧に変換する第５Ｉ／Ｖ変換器であり、走査用反射レーザー光Ｌ６から得られる信号を電気信号として出力するように構成されている。
【００６２】
４０は前記第５Ｉ／Ｖ変換器３９にて電圧信号に変換された信号が入力される受信信号処理回路であり、入力される信号の復調動作等を行うように構成されている。４１は前記受信信号処理回路４０によって復調された信号が入力される情報信号処理回路であり、対象物との間の距離、相対速度及び形状等の情報を抽出処理することによって、各種データを表示器４２に表示させるように構成されている。
【００６３】
以上に説明したように本発明のレーザーレーダー装置の動作制御回路は構成されているが、次にその制御動作について説明する。制御回路２９から走査用レーザー光Ｌ５のＸ方向の位置をＸ１にするための制御信号がＸ位置指示信号生成回路３１に対して出力されると、該Ｘ位置指示信号生成回路３１から不揮発性メモリー(図示せず)に記憶されているデータに基いて走査用レーザー光Ｌ５をＸ１位置にするための指示信号がＸ方向サーボ回路３３に対して出力される動作が行われる。
【００６４】
また、制御回路２９からレーザー駆動回路３０に対する制御信号が出力され、該レーザー駆動回路３０からレーザーダイオード１に対してパルス状の駆動信号が供給される。斯かる駆動信号がレーザーダイオード１に供給されると、該レーザーダイオード１からレーザー光Ｌが放射される。
【００６５】
図１に示した実施例において、前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光Ｌは、第１偏光ビームスプリッタ３にて反射された後、第２偏光ビームスプリッタ４を通してフォーカスレンズ５に入射される。前記フォーカスレンズ５に入射されたレーザー光Ｌ２は、該フォーカスレンズ５による合焦動作によって低反射ミラー６上に照射されるが、その大部分はレーザー光Ｌ３として透過し、一部はサーボ用反射レーザー光Ｌ４として反射される。
【００６６】
前記低反射ミラー６を透過したレーザー光Ｌ３は、照射レンズ７に入射され、該照射レンズ７によって略平行光である走査用レーザー光Ｌ５に変換されるとともに４分の１波長板１０を通して対象物に対して照射されることになる。
【００６７】
一方、前記低反射ミラー６にて反射されたサーボ用反射レーザー光Ｌ４は、フォーカスレンズ５、第２偏光ビームスプリッタ４及び第１偏光ビームスプリッタ３を透過した後、サーボ用集光レンズ１１による集光動作によってサーボ用光検出器１２上に照射される。前記サーボ用光検出器１２上には、サーボ用反射レーザー光Ｌ４の照射位置が図２に示すようなスポットＳとして表される。
【００６８】
前記サーボ用光検出器１２は、前述したように４分割センサー部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤにて構成されているため、スポットＳの照射位置に応じた検出信号が、ローパスフィルタ１９、２０、２１及び２２から出力される。斯かる検出信号が前記ローパスフィルタ１９、２０、２１及び２２から出力されると、各々の信号が第１加算回路２３、第２加算回路２４、第３加算回路２５及び第４加算回路２６にて加算された後、第１比較回路２７及び第２比較回路２８に入力される。
【００６９】
前記第１比較回路２７からは、前述したように走査用レーザー光Ｌ５のＸ方向の変位位置に応じた信号、即ち(Ａ＋Ｄ)−(Ｂ＋Ｃ)なる信号が出力されてＸ方向サーボ回路３３に入力される。ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、各センサー部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤで得られる信号のレベルを表すものである。
【００７０】
一方、前記Ｘ方向サーボ回路３３には、前述したようにＸ位置指示信号生成回路３１からＸ１位置を指示する信号が出力されているため、Ｘ方向サーボ回路３３からスポットＳをＸ１の位置に対応した位置に変位させるためのサーボ信号がＸ方向駆動コイル駆動回路３５に対して出力される。
【００７１】
斯かるサーボ信号がＸ方向駆動コイル駆動回路３５に入力されると、該Ｘ方向駆動コイル駆動回路３５からＸ方向駆動用コイル３６に対して駆動信号が供給される。斯かる信号がＸ方向駆動用コイル３６に供給されると、該Ｘ方向駆動用コイル３６に誘起される磁力と磁石(図示せず)から生成される磁気力との協働によりフォーカスレンズ５がＸ方向へ変位せしめられる。そして、斯かるＸ方向への変位動作は、スポットＳをＸ１の位置に対応した位置に変位させるように行われる。斯かるサーボ動作が行われる結果、スポットＳの位置をＸ１の位置にするための制御動作、即ち走査用レーザー光Ｌ５をＸ１位置に照射させるための制御動作が行われる。従って、走査用レーザー光Ｌ５を位置Ｘ１に変位保持するための動作を制御回路２９から出力されるＸ方向の位置決定信号に基づいて行うことが出来ることになる。
【００７２】
以上に説明したようにＸ方向、即ち上下方向の所望位置に走査用レーザー光Ｌ５を変位させる動作は行われるが、次にＹ方向、即ち左右方向の所望位置に走査用レーザー光Ｌ５を変位させる動作について説明する。
【００７３】
前記制御回路２９から走査用レーザー光Ｌ５のＹ方向の位置をＹ１にするための制御信号がＹ位置指示信号生成回路３２に対して出力されると、該Ｙ位置指示信号生成回路３２から不揮発性メモリー(図示せず)に記憶されているデータに基いて走査用レーザー光Ｌ５をＹ１位置にするための指示信号がＹ方向サーボ回路３４に対して出力される。
【００７４】
また、前記制御回路２９によるレーザー駆動回路３０に対する制御信号が出力され、該レーザー駆動回路３０からレーザーダイオード１に対して駆動信号が供給される。斯かる駆動信号がレーザーダイオード１に供給されると、該レーザーダイオード１からレーザー
光Ｌが放射される。前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光Ｌは、第１偏光ビームスプリッタ３にて反射された後、第２偏光ビームスプリッタ４を通してフォーカスレンズ５に入射される。前記フォーカスレンズ５に入射されたレーザー光Ｌ２は、該フォーカスレンズ５による合焦動作によって低反射ミラー６上に照射されるが、その大部分はレーザー光Ｌ３として透過し、一部はサーボ用反射レーザー光Ｌ４として反射される。
【００７５】
前記低反射ミラー６を透過したレーザー光Ｌ３は、照射レンズ７に入射され、該照射レンズ７によって平行光である走査用レーザー光Ｌ５に変換されるとともに４分の１波長板１０を通して対象物に対して照射されることになる。
【００７６】
一方、前記低反射ミラー６にて反射されたサーボ用反射レーザー光Ｌ４は、フォーカスレンズ５及び前記偏光回折ビームスプリッタ２を透過した後サーボ用光検出器１２に照射される。前記サーボ用光検出器１２上には、サーボ用反射レーザー光Ｌ３の照射位置が図２に示すようなスポットＳとして表される。
【００７７】
前記サーボ用光検出器１２は、前述したように４分割センサー部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤにて構成されているため、スポットＳの照射位置に応じた検出信号が、ローパスフィルタ１９、２０、２１及び２２から出力される。斯かる検出信号が前記ローパスフィルタ１９、２０、２１及び２２から出力されると、各々の信号が第１加算回路２３、第２加算回路２４、第３加算回路２５及び第４加算回路２６にて加算された後、第１比較回路２７及び第２比較回路２８に入力される。
【００７８】
前記第２比較回路２８からは、前述したように走査用レーザー光Ｌ５のＹ方向の変位位置に応じた信号、即ち(Ａ＋Ｂ)−(Ｃ＋Ｄ)なる信号が出力されてＹ方向サーボ回路３４に入力される。
【００７９】
一方、前記Ｙ方向サーボ回路３４には、前述したようにＹ位置指示信号生成回路３２からＹ１位置を指示する信号が出力されているため、Ｙ方向サーボ回路３４からスポットＳをＹ１の位置に対応した位置に変位させるためのサーボ信号がＹ方向駆動コイル駆動回路３７に対して出力される。
【００８０】
斯かるサーボ信号がＹ方向駆動コイル駆動回路３７に入力されると、該Ｙ方向駆動コイル駆動回路３７からＹ方向駆動用コイル３８に対して駆動信号が供給される。斯かる信号がＹ方向駆動用コイル３８に供給されると、該Ｙ方向駆動用コイル３８に誘起される磁力と磁石から生成される磁気力との協働によりフォーカスレンズ５がＹ方向へ変位せしめられる。そして、斯かるＹ方向への変位動作は、スポットＳをＹ１の位置に対応した位置に変位させるように行われる。
【００８１】
斯かるサーボ動作が行われる結果、スポットＳの位置をＹ１の位置にするための制御動作、即ち走査用レーザー光Ｌ５をＹ１位置に照射させるための制御動作が行われる。従って、走査用レーザー光Ｌ５を位置Ｙ１に変位保持するための動作を制御回路２９から出力されるＹ方向の位置決定信号に基づいて行うことが出来る。
【００８２】
前述したように制御回路２９から出力されるＸ方向及びＹ方向の位置を決定指示する信号が出力されると、指示された位置に走査用レーザー光Ｌ５を移動させる制御動作をフォーカスレンズ５を変位させる動作によって行うことが出来る。従って、例えば図３に示すように走査用レーザー光Ｌ１の照射位置をａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈ→ｉ→ｊのように変位させる制御動作をフォーカスレンズ５の位置を変位制御することによって行うことが出来る。
【００８３】
以上に説明したように走査用レーザー光Ｌ５を所定の範囲であるＸ方向及びＹ方向へ変位させる動作、即ちスキャニング動作は行われるが、斯かる動作が行われているとき、所定の範囲内にある対象物から反射されるレーザー光が走査用反射レーザー光Ｌ６として４分の１波長板１０を通して照射レンズ７に入射される。
【００８４】
前記照射レンズ７に入射された走査用反射レーザー光Ｌ６は、低反射ミラー６及びフォーカスレンズ５を介して第２偏光ビームスプリッタ４に照射されることになる。その結果、前記第２偏光ビームスプリッタ４に照射された走査用反射レーザー光Ｌ６は、該第２偏光ビームスプリッタ４の偏光反射動作によって信号レーザー光Ｌ７に変換される。
【００８５】
このようにして変換された信号レーザー光Ｌ７は、信号用集光レンズ１３によって集光された後信号検出用光検出器１４に照射される。斯かる信号レーザー光Ｌ７が信号検出用光検出器１４に照射されると、該信号検出用光検出器１４から得られる信号が、受信信号処理回路４０に入力されて復調処理動作が行われる。前記受信信号処理回路４０に入力されて復調処理動作が行われる信号は、対象物から反射された走査用反射レーザー光Ｌ６から得られる信号であり、対象物との間の距離、相対速度及び形状等の情報データが復調されることになる。
【００８６】
前記受信信号処理回路４０によって復調された各種の信号が情報信号処理回路４１に入力されると、該情報信号処理回路４１による信号処理動作が行われ、各種データが表示器４２に表示される。斯かる動作が行われる結果、対象物から得られる情報を得るというレーザーレーダー装置としての動作を行うことが出来る。
【００８７】
尚、レーザー光の照射位置を変更させる動作を行う場合にレーザー駆動回路３０からレーザーダイオード１に供給される駆動信号は、必要な情報を得るために照射タイミングを選択しながら行われるパルス信号が一般的である。パルス信号に基づいてレーザーダイオード１の発光駆動動作が行われると、サーボ用光検出器１２から得られる信号にパルス成分が含まれるので、本実施例では、斯かるパルス信号を削除するためにローパスフィルタ１９、２０、２１及び２２が設けられている。
【００８８】
また、本実施例に使用される低反射ミラー６としては、ガラス板や樹脂板を使用することが出来るが、該低反射ミラー６の反射面、即ちフォーカスレンズ５に対向する面から反射されるレーザー光を利用するため、反対側の面、即ち照射レンズ７側の面には、反射防止膜が形成されている。斯かる反射防止膜を低反射ミラー６の照射レンズ７側の面に設けることによってフォーカスレンズ５の位置を検出するために使用するサーボ用反射光Ｌ４として正しい反射光を得ることが出来るので、位置検出動作を正確に行うことが出来る。
【００８９】
そして、本実施例では、４分の１波長板１０を照射レンズ７と対象物との間に配置したが、低反射ミラー６と照射レンズ７との間の光路内に配置することも出来る。また、この場合には、低反射ミラー６と４分の１波長板１０とを一体的に構成することによって構成を簡単にすることが出来る。更に、この場合には、４分の１波長板１０の照射レンズ７側の面に反射防止膜を設けることによって反射特性を改善することが出来る。
【００９０】
また、本実施例において、照射レンズ７を第１レンズ８及び第２レンズ９の２つのレンズにて構成したが、レンズの数は限定されるものではなく、光学設計に基づいて種々変更されることになる。そして、第１偏光ビームスプリッタ３、第２偏光ビームスプリッタ４及び低反射ミラー６の透過率や反射率は、レーザーダイオード１から照射されるレーザー出力やレーダー装置として動作させる対象物までの距離等に基いて種々設定することは出来る。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明のレーザーレーダー装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明のレーザーレーダー装置の一実施例を示すブロック回路図である。
【図３】本発明の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００９２】
１        レーザーダイオード
２        コリメートレンズ
３        第１偏光ビームスプリッタ
４        第２偏光ビームスプリッタ
５        フォーカスレンズ
６        低反射ミラー
７        照射レンズ
１０        ４分の１波長板
１１        サーボ用集光レンズ
１２        サーボ用光検出器
１３        信号用集光レンズ
１４        信号検出用光検出器
【図１】
2007078516.tif 000003
【図２】
2007078516.tif 000004
【図３】
2007078516.tif 000005