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公開番号2024101112
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-29
出願番号2023004851
出願日2023-01-17
発明の名称走査型レーザ照明装置
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G02B 26/10 20060101AFI20240722BHJP(光学)
要約【課題】走査型レーザ照明装置において、ポリゴンミラーを用いずとも、レーザ光の垂直4走査を可能とする。
【解決手段】レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられたレーザ光を水平方向に走査する回転両面ミラーと、前記水平方向に走査された前記レーザ光を下方向へ反射するように鉛直方向に対して傾けられた第一ミラーと、前記水平方向に走査された前記レーザ光を上方向へ反射するように鉛直方向に対して傾けられた第二ミラーと、を備え、前記回転両面ミラーが、該回転両面ミラーの回転軸と直交し該回転両面ミラーの反射面と平行な軸を中心として該回転軸から所定角度傾いている走査型レーザ照明装置。
【選択図】図3
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発せられたレーザ光を水平方向に走査する回転両面ミラーと、
前記水平方向に走査された前記レーザ光を下方向へ反射するように鉛直方向に対して傾けられた第一ミラーと、
前記水平方向に走査された前記レーザ光を上方向へ反射するように鉛直方向に対して傾けられた第二ミラーと、
を備え、
前記回転両面ミラーが、該回転両面ミラーの回転軸と直交し該回転両面ミラーの反射面と平行な軸を中心として該回転軸から所定角度傾いている走査型レーザ照明装置。
続きを表示（約 330 文字）【請求項２】
前記第一ミラーの前記レーザ光を下方向へ反射するように鉛直方向に対して傾けられた角度と、前記第二ミラーの前記レーザ光を上方向へ反射するように鉛直方向に対して傾けられた角度とが同じ角度である請求項１に記載の走査型レーザ照明装置。
【請求項３】
矩形状の視野を備え、
前記レーザ光源と、前記回転両面ミラーと、前記第一ミラーと、前記第二ミラーとを少なくとも有する光学系を内部に収容する筐体を備え、
前記光学系全体が前記第一ミラーに対して前記第二ミラーが上がる方向に該筐体内部で傾けられていることで、該矩形状の視野に対して前記レーザ光の走査範囲が重なる領域を増加させる請求項１または請求項２に記載の走査型レーザ照明装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、走査型レーザ照明装置に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
離れた場所にある対象物（測定対象）に光源が発するレーザ光を照射して、対象物からの反射光や散乱光を光学センサにより検出して、発光から受光までの時間（光の往復時間）を計測することで、対象物までの距離や対象物の形状を測定可能な走査型レーザ照明装置が知られている。このような走査型レーザ照明装置は、ＬＩＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄＲａｎｇｉｎｇ（光による検知と測距））装置とも称されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平３－２５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
走査型レーザ照明装置では、レーザ発振器から発振されて入射したレーザ光を各側面が異なる垂直方向に走査可能なラスターポリゴンミラーが用いられている。ラスターポリゴンミラーは、複数の側面を備えており、該側面がそれぞれ垂直方向から異なる角度で傾いている。ラスターポリゴンミラーを用いると、ラスターポリゴンミラーの備える面の数だけのレーザ光の垂直走査を行えるため、長距離測距と適切な垂直視野角とを両立しやすい。しかし、ラスターポリゴンミラーはコストが高く、重量があり、耐振性が低く、また照明視野の歪曲が大きい。
【０００５】
よって、走査型レーザ照明装置においては、ラスターポリゴンミラーを用いずとも、水平面に対して複数の垂直方向にレーザ光を走査可能にするという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態の走査型レーザ照明装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられたレーザ光を水平方向に走査する回転両面ミラーと、前記水平方向に走査された前記レーザ光を下方向へ反射するように鉛直方向に対して傾けられた第一ミラーと、前記水平方向に走査された前記レーザ光を上方向へ反射するように鉛直方向に対して傾けられた第二ミラーと、を備え、前記回転両面ミラーが、該回転両面ミラーの回転軸と直交し該回転両面ミラーの反射面と平行な軸を中心として該回転軸から所定角度傾いている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、走査型レーザ照明装置による測定対象の走査を説明する平面図である。
図２は、走査型レーザ照明装置による測定対象の走査を説明する側面図である。
図３は、実施形態１の走査型レーザ照明装置の全体を模式的に説明する斜視図である。
図４は、実施形態１の走査型レーザ照明装置の全体を出射窓側（＋Ｚ方向側）から見た場合の模式的な正面図である。
図５は、実施形態１の走査型レーザ照明装置の全体を真上側（＋Ｙ方向側）から見た場合の模式的な平面図である。
図６は、実施形態１の走査型レーザ照明装置の全体を－Ｘ方向側から見た場合の側面図である。
図７は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの上向きの反射面が反射し、さらに第一ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の下半分の領域における上側部分にレーザ光が照射され始めた状態を示す説明図である。
図８は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの上向きの反射面が反射し、さらに第一ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の下半分の領域における上側部分にレーザ光が照射されている途中の状態を示す説明図である。
図９は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの上向きの反射面が反射し、さらに第一ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の下半分の領域における上側部分にレーザ光が照射し終わる状態を示す説明図である。
図１０は、レーザ光で４走査された測定対象についての水平方向±１５度で鉛直方向±７．５度の配光分布（走査範囲）、及び矩形視野を説明する説明図である。
図１１は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの下向きの反射面が反射し、さらに第二ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の上半分の領域における下側部分にレーザ光が照射され始めた状態を示す説明図である。
図１２は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの下向きの反射面が反射し、さらに第二ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の上半分の領域における下側部分にレーザ光が照射されている途中の状態を示す説明図である。
図１３は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの下向きの反射面が反射し、さらに第二ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の上半分の領域における下側部分にレーザ光が照射し終わる状態を示す説明図である。
図１４は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの下向きの反射面が反射し、さらに第一ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の下半分の領域における下側部分にレーザ光が照射され始めた状態を示す説明図である。
図１５は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの下向きの反射面が反射し、さらに第一ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の下半分の領域における下側部分にレーザ光が照射されている途中の状態を示す説明図である。
図１６は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの下向きの反射面が反射し、さらに第一ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の下半分の領域における下側部分にレーザ光が照射し終わる状態を示す説明図である。
図１７は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの上向きの反射面が反射し、さらに第二ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の上半分の領域における上側部分にレーザ光が照射され始めた状態を示す説明図である。
図１８は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの上向きの反射面が反射し、さらに第二ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の上半分の領域における上側部分にレーザ光が照射されている途中の状態を示す説明図である。
図１９は、光源側から水平入射してくるレーザ光を回転両面ミラーの上向きの反射面が反射し、さらに第二ミラーでレーザ光が反射され、矩形視野の上半分の領域における上側部分にレーザ光が照射し終わる状態を示す説明図である。
図２０は、４面ポリゴンミラーで反射されたレーザ光で４走査された測定対象についての水平方向±１５度で鉛直方向±７．５度の配光分布（走査範囲）、及び矩形視野を説明する説明図である。
図２１は、実施形態２の走査型レーザ照明装置の全体を出射窓側（＋Ｚ方向側）から見た場合の模式的な正面図である。
図２２は、実施形態２の走査型レーザ照明装置を用いてレーザ光で４走査された測定対象についての水平方向±１５度で鉛直方向±７．５度の配光分布（走査範囲）、及び矩形視野を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施形態について、図面を参照して、走査型レーザ照明装置について説明する。なお、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称でも特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によっても説明され得る。
【０００９】
図１は、例えば実施形態１の走査型レーザ照明装置１による測定対象２１の走査の概略を説明する平面図である。また、図２は、走査型レーザ照明装置１による測定対象２１の走査の概略を説明する側面図である。走査型レーザ照明装置１は、例えば、自動運転車に搭載され、道路、建物、歩行者、他の車、及び障害物のような、種々の対象を測定する。走査型レーザ照明装置１は、ＬｉＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄＲａｎｇｉｎｇ）装置とも称される。
【００１０】
走査型レーザ照明装置１は、光源が発する光Ｌ１（レーザ光Ｌ１）で、測距範囲２０を照射し、測距範囲２０に存在する物体２１（測定対象２１）が反射（或いは散乱）した光（反射光、散乱光）の受光を検知し、発光から受光までの時間（光の往復時間）を計測することにより測定対象２１までの距離を算出する。
（【００１１】以降は省略されています）

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