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公開番号2024090522
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-04
出願番号2022206482
出願日2022-12-23
発明の名称LiDAR装置
出願人日本電気株式会社
代理人個人
主分類G01S 7/481 20060101AFI20240627BHJP(測定;試験)
要約【課題】ウェッジプリズムの安定した回転を実現する技術を提供する。
【解決手段】LiDAR装置100は、レーザ光源101、前記レーザ光源からの出射光の光路を制御する少なくとも1つのレンズ102、前記レーザ光源からの出射光の光路を制御するコニカルスキャン機構103、を含む。前記コニカルスキャン機構103は、少なくとも1つのウェッジプリズムと、前記少なくとも1つのウェッジプリズムを回転駆動する駆動源と、を含む。前記駆動源が前記少なくとも1つのウェッジプリズムを回転駆動することにより前記少なくとも1つのウェッジプリズムは前記レーザ光源101からの出射光を円錐状に偏角させる。そして、前記少なくとも1つのレンズ102と前記少なくとも1つのウェッジプリズムは一体化している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源からの出射光の光路を制御する少なくとも１つのレンズ及びコニカルスキャン機構と、
を含み、
前記コニカルスキャン機構は、少なくとも１つのウェッジプリズムと、前記少なくとも１つのウェッジプリズムを回転駆動する駆動源と、を含み、前記駆動源が前記少なくとも１つのウェッジプリズムを回転駆動することにより前記少なくとも１つのウェッジプリズムは前記レーザ光源からの出射光を円錐状に偏角させ、
前記少なくとも１つのレンズと前記少なくとも１つのウェッジプリズムは一体化している、
LiDAR装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載のLiDAR装置であって、
前記少なくとも１つのレンズは、前記レーザ光源からの出射光が入射する、前記少なくとも１つのウェッジプリズムの入射面、又は、前記レーザ光源からの出射光が出射する、前記少なくとも１つのウェッジプリズムの出射面に配置されている、
LiDAR装置。
【請求項３】
請求項２に記載のLiDAR装置であって、
前記少なくとも１つのレンズは、コリメータレンズ、又は、ビームエキスパンダを構成する２つのレンズの少なくとも何れか一方を含む、
LiDAR装置。
【請求項４】
請求項１に記載のLiDAR装置であって、
前記少なくとも１つのウェッジプリズムは、第１のウェッジプリズムと第２のウェッジプリズムを含み、
前記第１のウェッジプリズム及び前記第２のウェッジプリズムは、前記レーザ光源から見てこの記載順に配置されており、
前記駆動源は、前記第１のウェッジプリズム及び前記第２のウェッジプリズムを個別に回転駆動する、
LiDAR装置。
【請求項５】
請求項４に記載のLiDAR装置であって、
前記少なくとも１つのレンズは、前記レーザ光源からの出射光が入射する、前記第１のウェッジプリズムの入射面、又は、前記レーザ光源からの出射光が出射する、前記第１のウェッジプリズムの出射面、又は、前記レーザ光源からの出射光が入射する、前記第２のウェッジプリズムの入射面、又は、前記レーザ光源からの出射光が出射する、前記第２のウェッジプリズムの出射面に配置されている、
LiDAR装置。
【請求項６】
請求項５に記載のLiDAR装置であって、
前記少なくとも１つのレンズは、コリメータレンズ、又は、ビームエキスパンダを構成する２つのレンズの少なくとも何れか一方を含む、
LiDAR装置。
【請求項７】
請求項６に記載のLiDAR装置であって、
前記少なくとも１つのレンズは、前記コリメータレンズ、及び、前記ビームエキスパンダを構成する前記２つのレンズを含み、
前記コリメータレンズは、前記第１のウェッジプリズムの前記入射面又は前記出射面に配置され、
前記２つのレンズは、前記第２のウェッジプリズムの前記入射面及び前記出射面にそれぞれ配置されている、
LiDAR装置。
【請求項８】
請求項６に記載のLiDAR装置であって、
前記少なくとも１つのレンズは、前記ビームエキスパンダを構成する前記２つのレンズを含み、
前記２つのレンズは、前記第１のウェッジプリズムの前記入射面及び前記出射面、及び、前記第２のウェッジプリズムの前記入射面及び前記出射面のうち何れか２つの面にそれぞれ配置されている、
LiDAR装置。
【請求項９】
請求項１に記載のLiDAR装置であって、
前記少なくとも１つのウェッジプリズムの回転速度が一定となるように前記駆動源を制御する制御部を更に含む、
LiDAR装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のLiDAR装置であって、
測距対象からの反射光を受光する受光手段と、
前記出射光及び前記反射光に基づいて測距点までの距離を算出する測距手段と、
前記測距手段による算出結果に基づいて点群データを生成する点群データ生成手段と、
を更に含む、
LiDAR装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、LiDAR装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、光計測ドップラーライダーによる能動型風計測システムを開示している。このシステムは、ウェッジプリズムを用いたコニカルスキャン機構を備えており、DBS（Doppler Beam Swinging）計測法によって風の鉛直分布を数秒毎に得ることができるとしている。
【０００３】
その他、レーザ光の光路制御に関する文献として、例えば、特許文献１及び２が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－００９８４３号公報
特開２００６－１４８７１１号公報
【非特許文献】
【０００５】
青柳曉典、泉敏治、酒井哲、永井智広著、「ドップラーライダーDBS 計測による都市域の粗度長とゼロ面変位高の推定」、第23回風工学シンポジウム論文集、https://www.jstage.jst.go.jp/article/kazekosymp/23/0/23_43/_pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者は、上記非特許文献１に開示のコニカルスキャン機構をLiDAR装置に応用しようとしたところ、ウェッジプリズムの回転速度に関して新たな課題を発見した。即ち、例えば外部から与えられる振動などの外乱によってウェッジプリズムの回転速度は変動し易い。ウェッジプリズムの回転速度が変動すると、LiDAR装置から出力される点群データの点群密度が安定しない。詳しくは、ウェッジプリズムの回転速度が一時的に高くなったとき点群データの点群密度は局所的に粗となり、ウェッジプリズムの回転速度が一時的に低くなったとき点群データの点群密度は局所的に密となる。
【０００７】
上記の問題は、上記のLiDAR装置を異物検出に応答しようとするときに特に顕在化する。というのも、数キロメートル離れた地点において数センチメートルオーダーの異物を検出するには、点群密度の安定化が必要不可欠だからである。
【０００８】
そこで、本開示の目的は、ウェッジプリズムの安定した回転を実現する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示によれば、
レーザ光源と、
前記レーザ光源からの出射光の光路を制御する少なくとも１つのレンズ及びコニカルスキャン機構と、
を含み、
前記コニカルスキャン機構は、少なくとも１つのウェッジプリズムと、前記少なくとも１つのウェッジプリズムを回転駆動する駆動源と、を含み、前記駆動源が前記少なくとも１つのウェッジプリズムを回転駆動することにより前記少なくとも１つのウェッジプリズムは前記レーザ光源からの出射光を円錐状に偏角させ、
前記少なくとも１つのレンズと前記少なくとも１つのウェッジプリズムは一体化している、
LiDAR装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、ウェッジプリズムの安定した回転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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