JP6540388B2

JP6540388B2 - Laser radar device

Info

Publication number: JP6540388B2
Application number: JP2015172142A
Authority: JP
Inventors: 将磨松川
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2019-07-10
Anticipated expiration: 2035-09-01
Also published as: JP2017049097A

Description

本発明は、レーザレーダ装置に関し、特に、このレーザレーダ装置が備える筐体窓に付着する汚れを検知する技術に関する。 The present invention relates to a laser radar device, and more particularly to a technique for detecting dirt adhering to a window of a casing provided in the laser radar device.

レーザレーダ装置は、レーザ光を走査しつつ外部に照射し、照射したレーザ光が外部の物体で反射して生じた反射光を受光する。以下では、レーザレーダ装置が照射するレーザ光を、そのレーザ光が物体により反射されて生じた反射光と区別するために、照射光と記載することもある。レーザレーダ装置は、照射光を照射してから反射光を受光するまでの時間と光速とから、物体までの距離を算出する。 The laser radar device irradiates the outside while scanning the laser light, and receives the reflected light generated by the reflected laser light being reflected by the external object. Below, in order to distinguish the laser beam which a laser radar apparatus irradiates from the reflected light which the laser beam was reflected and produced by the object, it may be described as irradiation light. The laser radar device calculates the distance to the object from the time from the irradiation of the irradiation light to the reception of the reflected light and the speed of light.

レーザレーダ装置は装置全体が筐体に覆われており、筐体の一部に、照射光や反射光を通過させつつ、内部の部品を保護する光透過性の筐体窓が設けられる。筐体窓に不透過性の汚れが付着すると、照射光を装置外部に照射することができなくなるので、物体までの距離を算出できなくなる。 In the laser radar device, the entire device is covered by a housing, and a light transmitting housing window for protecting internal components is provided in a part of the housing while transmitting the irradiation light and the reflected light. If impermeable dirt adheres to the housing window, the irradiation light can not be irradiated to the outside of the apparatus, so the distance to the object can not be calculated.

そこで、筐体窓に汚れが付着しているか否かを判定する技術が知られている。たとえば、特許文献１では、計測時間が所定計測時間よりも短く、かつ、所定の受光強度以上であった場合に、筐体窓に汚れが付着していると判定する。 Therefore, a technique is known which determines whether or not dirt adheres to the housing window. For example, in Patent Document 1, when the measurement time is shorter than the predetermined measurement time and is equal to or greater than the predetermined light reception intensity, it is determined that the dirt is attached to the housing window.

特開２００５−１００９４号公報JP 2005-10094 A

特許文献１では、装置外部の物体で反射して生じた外部反射光を受光する受光センサを用いて、筐体窓に汚れが付着しているか否かを判定する。筐体窓に汚れが付着しており、その汚れで反射して生じた反射光は、光路長が短いので減衰が少ない。そのため、受光強度が高いので、受光センサが飽和してしまう可能性がある。受光センサが飽和する場合としては、筐体窓の照射光が通過する範囲の全部に汚れが付着している場合に限らない。照射光が通過する範囲の一部に汚れが付着している場合にも、その汚れによる反射光で受光センサが飽和してしまう可能性がある。 In Patent Document 1, it is determined whether dirt is attached to the casing window, using a light receiving sensor that receives external reflection light generated by reflection from an object outside the apparatus. The dirt adheres to the casing window, and the reflected light generated by the dirt is less attenuated because the light path length is short. Therefore, since the light receiving intensity is high, the light receiving sensor may be saturated. The case where the light receiving sensor is saturated is not limited to the case where the dirt is attached to the entire range through which the irradiation light of the housing window passes. Even when dirt adheres to a part of the range through which the irradiation light passes, there is a possibility that the light receiving sensor may be saturated with light reflected by the dirt.

したがって、特許文献１の技術では、筐体窓において照射光が通過する範囲に汚れが部分的に付着しており、照射光の一部は装置外部へ照射される場合であっても、照射光の残りの一部が筐体窓に付着した汚れで反射して受光センサに受光されることで、外部の物体からの反射光を検出できない時間が生じる恐れがあった。 Therefore, according to the technique of Patent Document 1, the contamination is partially attached to the range through which the irradiation light passes in the casing window, and even when a part of the irradiation light is irradiated to the outside of the apparatus, the irradiation light There is a possibility that the time when the reflected light from the external object can not be detected may occur because the remaining part of the light is reflected by the dirt attached to the housing window and received by the light receiving sensor.

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、筐体窓の汚れを検出することができ、かつ、筐体窓の汚れにより装置外部の物体を検出できない時間が生じてしまうことを抑制できるレーザレーダ装置を提供することにある。 The present invention has been made under the above circumstances, and the object of the present invention is to detect dirt on the casing window and to detect an object outside the apparatus due to the dirt on the casing window. An object of the present invention is to provide a laser radar device capable of suppressing the occurrence of time.

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 The above object is achieved by a combination of the features of the independent claims, and the subclaims define further advantageous embodiments of the invention. The reference numerals in parentheses described in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described later as one embodiment, and do not limit the technical scope of the present invention .

上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、レーザ光を発生させて投光する投光部（１０）と、
投光部が投光したレーザ光、および、レーザ光が外部の物体で反射して生じた外部反射光が通過する筐体窓（８２）と、
外部反射光を受光する外部反射光用受光センサ（２０）と、
を備えたレーザレーダ装置（１、１００、２００、３００、４００）であって、
筐体窓のレーザ光が通過する部分に不透過性の汚れが付着している場合にレーザ光が汚れで反射して生じる反射光である汚れ拡散反射光を、筐体窓のレーザ光が通過する部分に汚れが付着していない場合にレーザ光が筐体窓を通過する際に生じる反射光である通常拡散反射光と区別可能な受光強度で受光できる位置に配置された、外部反射光用受光センサとは別の汚れ検出用受光センサ（４５）と、
投光部が投光したレーザ光を、回転しつつ筐体窓の方向に反射するとともに、外部反射光および汚れ拡散反射光を、レーザ光の入射方向へ反射する回転ミラー（５０）を備え、
汚れ検出用受光センサは、回転ミラーが反射した汚れ拡散反射光が向かう方向に配置されていることを特徴とする。
The invention according to claim 1 for achieving the above object is a light projecting section (10) for generating and projecting laser light.
A laser beam emitted by the light emitting unit, and a casing window (82) through which externally reflected light generated by the laser beam reflected by an external object passes;
A light receiving sensor (20) for externally reflected light that receives externally reflected light;
Laser radar device (1, 100, 200, 300, 400) comprising
The laser light of the casing window passes the dirt diffuse reflection light which is the reflected light generated when the non-transparent dirt adheres to the portion through which the laser beam of the casing window passes, and the laser light is reflected by the dirt. For externally reflected light, which is located at a position where it can receive light with a received light intensity that is distinguishable from normal diffuse reflected light, which is reflected light that occurs when the laser light passes through the case window A dirt detection light receiving sensor (45) separate from the light receiving sensor ;
A rotating mirror (50) that reflects the laser light projected by the light projecting unit in the direction of the casing window while rotating, and reflects the external reflection light and the dirt diffuse reflection light in the incident direction of the laser light;
The dirt detection light receiving sensor is characterized in that the dirt diffused reflection light reflected by the rotating mirror is disposed in a direction to which the dirt reflection light is directed .

汚れ拡散反射光は、筐体窓に付着している不透過性の汚れでランバート拡散反射をして生じる。一方、通常拡散反射光は、正規分布に類似した強度分布の拡散反射をした反射光である。したがって、通常拡散反射光の強度が最も強くなる方向である最大反射方向に対する角度が大きい方向に進む反射光を検出する位置に汚れ検出用受光センサを配置すれば、汚れ検出用受光センサにより、汚れ拡散反射光を、通常拡散反射光と区別可能な受光強度で受光できる。よって、汚れ検出用受光センサの検出値から、筐体窓に不透過性の汚れが付着しているか否かを判断できる。 Dirt diffuse reflection light is generated by Lambertian diffuse reflection on impermeable dirt adhering to the casing window. On the other hand, normally, diffuse reflection light is reflection light which is diffuse reflection of intensity distribution similar to normal distribution. Therefore, if the dirt detection light receiving sensor is disposed at a position where the dirt detection light receiving sensor is located at a position where the reflected light traveling in a direction having a large angle with respect to the maximum reflection direction is detected. Diffusely reflected light can be received at a received light intensity that can be distinguished from ordinary diffusely reflected light. Therefore, it can be judged from the detection value of the light receiving sensor for detecting dirt whether or not the non-transparent dirt is attached to the casing window.

汚れ検出用受光センサは、外部反射光用受光センサに加えて備えられている受光センサである。そのため、外部反射光用受光センサを用いて筐体窓の汚れを検出する必要がない。したがって、レーザ光を投光してから、汚れ拡散反射光が外部反射光用受光センサに到達するまでの間、外部反射光用受光センサのゲインを低くすることが可能である。これにより、外部反射光用受光センサの検出値が、汚れ拡散反射光により飽和してしまうことを抑制できるので、筐体窓の汚れにより装置外部の物体を検出できない時間が生じてしまうことを抑制できる。 The dirt detection light receiving sensor is a light receiving sensor provided in addition to the external reflection light light receiving sensor. Therefore, it is not necessary to detect the dirt on the casing window using the light receiving sensor for external reflection light. Therefore, it is possible to lower the gain of the light receiving sensor for external reflection light after the laser light is projected until the dirt diffuse reflection light reaches the light receiving sensor for external reflection light. As a result, it is possible to suppress that the detection value of the light receiving sensor for external reflection light is saturated by the dirt diffusion reflection light, so that it is possible to suppress the occurrence of time when the object outside the apparatus can not be detected due to the contamination of the casing window. it can.

また、筐体窓に付着した不透過性の汚れでレーザ光が反射して生じた汚れ拡散反射光の一部は、回転ミラーにより反射される結果、外部反射光が回転ミラーで反射される場合と同様、汚れが付着している角度によらず、レーザ光の入射方向、すなわち、一定の方向に反射される。
In addition , a part of the dirt diffuse reflected light generated by the laser light reflecting the impervious dirt attached to the casing window is reflected by the rotating mirror, and as a result, the externally reflected light is reflected by the rotating mirror Similarly to the above, regardless of the angle at which the dirt is attached, the laser beam is reflected in the incident direction, that is, in a certain direction.

したがって、筐体窓の複数の箇所において生じた汚れ拡散反射光を、同じ汚れ検出用受光センサで検出できる。そのため、筐体窓において不透過性の汚れを検出する必要がある角度毎に汚れ検出用センサを用意する必要がないことから、汚れ検出用センサを少なくすることができる。 Therefore, the dirt diffuse reflection light generated at a plurality of locations of the housing window can be detected by the same dirt detection light receiving sensor. Therefore, since it is not necessary to prepare a dirt detection sensor for each angle at which it is necessary to detect impervious dirt on the housing window, the dirt detection sensor can be reduced.

請求項２に係る発明は、
レーザ光を発生させて投光する投光部（１０）と、
投光部が投光したレーザ光、および、レーザ光が外部の物体で反射して生じた外部反射光が通過する筐体窓（８２）と、
外部反射光を受光する外部反射光用受光センサ（２０）と、
を備えたレーザレーダ装置（１、１００、２００、３００）であって、
筐体窓のレーザ光が通過する部分に不透過性の汚れが付着している場合にレーザ光が汚れで反射して生じる反射光である汚れ拡散反射光を、筐体窓のレーザ光が通過する部分に汚れが付着していない場合にレーザ光が筐体窓を通過する際に生じる反射光である通常拡散反射光と区別可能な受光強度で受光できる位置に配置された、外部反射光用受光センサとは別の汚れ検出用受光センサ（４５）と、
投光部が投光したレーザ光を、回転しつつ筐体窓の方向に反射するとともに、外部反射光および汚れ拡散反射光を、レーザ光の入射方向へ反射する回転ミラー（５０）と、
投光部と回転ミラーの間に配置され、投光部が投光したレーザ光が通過して回転ミラーに到達する貫通穴（４２）を有しており、回転ミラー側が反射面（４１）となっており、回転ミラーが反射した外部反射光を外部反射光用受光センサの方向に反射する穴あきミラー（４０）を備え、
筐体窓は、通常拡散反射光の最大強度方向が、回転ミラーよりも穴あきミラー方向となるように傾斜しており、
汚れ検出用受光センサが、穴あきミラーよりも、投光部側において、汚れ拡散反射光の光路上に配置されていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is
A light emitting unit (10) that generates laser light and emits light;
A laser beam emitted by the light emitting unit, and a casing window (82) through which externally reflected light generated by the laser beam reflected by an external object passes;
A light receiving sensor (20) for externally reflected light that receives externally reflected light;
Laser radar device (1, 100, 200, 300) comprising
The laser light of the casing window passes the dirt diffuse reflection light which is the reflected light generated when the non-transparent dirt adheres to the portion through which the laser beam of the casing window passes, and the laser light is reflected by the dirt. For externally reflected light, which is located at a position where it can receive light with a received light intensity that is distinguishable from normal diffuse reflected light, which is reflected light that occurs when the laser light passes through the case window A dirt detection light receiving sensor (45) separate from the light receiving sensor;
A rotating mirror (50) that reflects the laser light projected by the light projecting unit in the direction of the casing window while rotating and reflects externally reflected light and dirt diffuse reflected light in the incident direction of the laser light;
There is a through hole (42) disposed between the light emitting unit and the rotating mirror, through which the laser beam emitted by the light emitting unit passes to reach the rotating mirror, and the rotating mirror side has a reflecting surface (41) And a perforated mirror (40) for reflecting the externally reflected light reflected by the rotating mirror in the direction of the light receiving sensor for externally reflected light,
The casing window is usually inclined so that the direction of maximum intensity of the diffuse reflection light is in the direction of the perforated mirror relative to the rotating mirror,
It is characterized in that the light receiving sensor for detecting dirt is disposed on the light path of the dirt diffuse reflected light on the side of the light emitting unit with respect to the perforated mirror.

回転ミラーで反射されて筐体窓に向かったレーザ光は、筐体窓が汚れていなくても、多少は筐体窓で反射される。つまり、通常拡散反射光が生じる。通常拡散反射光が回転ミラーに戻り、穴あきミラーで反射されて外部反射光用受光センサに検出されてしまうと誤検出になる。そのため、穴あきミラーを備えているレーザレーダ装置の筐体窓は、通常拡散反射光が回転ミラーの方向に向かわないように傾斜している。一般的な筐体窓の傾斜と同様、この請求項３に係る発明では、筐体窓の傾斜は、通常拡散反射光の最大強度方向が、回転ミラーよりも穴あきミラー方向となる傾斜である。そのため、汚れ検出用受光センサが穴あきミラーよりも回転ミラー側にあると、汚れ検出用受光センサが通常拡散反射光を受光してしまう恐れがある。 The laser beam reflected by the rotating mirror and directed to the casing window is somewhat reflected by the casing window even if the casing window is not dirty. That is, normally, diffuse reflection light is generated. Usually, when the diffuse reflection light is returned to the rotating mirror and reflected by the perforated mirror and detected by the light reception sensor for external reflection light, erroneous detection occurs. Therefore, the casing window of the laser radar device provided with the perforated mirror is usually inclined so that the diffuse reflection light does not go in the direction of the rotating mirror. In the invention according to the third aspect of the present invention, the inclination of the casing window is the inclination in which the direction of maximum intensity of the diffuse reflection light is generally the direction of the perforated mirror than the rotating mirror, as in the case of the general casing window inclination. . Therefore, if the dirt detection light receiving sensor is closer to the rotating mirror than the perforated mirror, the dirt detection light receiving sensor may normally receive diffuse reflection light.

しかし、この請求項２に係る発明では、汚れ検出用受光センサは、穴あきミラーよりも投光部側に配置されている。したがって、通常拡散反射光は穴あきミラーにより遮られるので、汚れ検出用受光センサが通常拡散反射光を受光してしまうことが抑制される。
However, in the invention according to the second aspect , the light receiving sensor for detecting dirt is disposed closer to the light emitting portion than the perforated mirror. Therefore, since the diffuse reflection light is normally blocked by the perforated mirror, it is possible to suppress that the light receiving sensor for detecting the dirt normally receives the diffuse reflection light.

一方、汚れ拡散反射光はランバート拡散反射をするので、一部は回転ミラーにより反射され、かつ、穴あきミラーの貫通穴を通過する。したがって、汚れ拡散反射光は、穴あきミラーよりも投光部側において汚れ拡散反射光の光路上に配置されている汚れ検出用受光センサにより検出できる。 On the other hand, since the dirt diffuse reflection light is Lambertian diffuse reflection, a part is reflected by the rotating mirror and passes through the through hole of the perforated mirror. Therefore, the dirt diffuse reflection light can be detected by the dirt detection light receiving sensor disposed on the light path of the dirt diffuse reflection light on the light emitting unit side with respect to the perforated mirror.

請求項３に係る発明は、投光部と穴あきミラーとの間において、汚れ拡散反射光の光路上に配置され、汚れ拡散反射光をさらに拡散反射させる表面形状を有する拡散反射部材（４４）を備え、
汚れ検出用受光センサが、穴あきミラーの投光部側の面において、拡散反射部材に対向する位置に配置されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、
レーザ光を発生させて投光する投光部（１０）と、
投光部が投光したレーザ光、および、レーザ光が外部の物体で反射して生じた外部反射光が通過する筐体窓（８２）と、
外部反射光を受光する外部反射光用受光センサ（２０）と、
を備えたレーザレーダ装置（１、１００、２００、３００）であって、
筐体窓のレーザ光が通過する部分に不透過性の汚れが付着している場合にレーザ光が汚れで反射して生じる反射光である汚れ拡散反射光を、筐体窓のレーザ光が通過する部分に汚れが付着していない場合にレーザ光が筐体窓を通過する際に生じる反射光である通常拡散反射光と区別可能な受光強度で受光できる位置に配置された、外部反射光用受光センサとは別の汚れ検出用受光センサ（４５）と、
汚れ拡散反射光の光路上に配置され、汚れ拡散反射光をさらに拡散反射させる表面形状を有する拡散反射部材（４４）を備え、
汚れ検出用受光センサは、拡散反射部材に対向する位置に配置されていることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is a diffuse reflection member (44) which is disposed on the light path of the dirt diffuse reflection light between the light projection part and the perforated mirror and has a surface shape which further diffuses the dirt diffuse reflection light. Equipped with
The dirt detection light receiving sensor is characterized in that the dirt detection light receiving sensor is disposed at a position facing the diffuse reflection member on the surface on the light emitting unit side of the perforated mirror.
The invention according to claim 4 is
A light emitting unit (10) that generates laser light and emits light;
A laser beam emitted by the light emitting unit, and a casing window (82) through which externally reflected light generated by the laser beam reflected by an external object passes;
A light receiving sensor (20) for externally reflected light that receives externally reflected light;
Laser radar device (1, 100, 200, 300) comprising
The laser light of the casing window passes the dirt diffuse reflection light which is the reflected light generated when the non-transparent dirt adheres to the portion through which the laser beam of the casing window passes, and the laser light is reflected by the dirt. For externally reflected light, which is located at a position where it can receive light with a received light intensity that is distinguishable from normal diffuse reflected light, which is reflected light that occurs when the laser light passes through the case window A dirt detection light receiving sensor (45) separate from the light receiving sensor;
And a diffuse reflection member (44) disposed on the light path of the dirt diffuse reflection light and having a surface shape that further diffuses and reflects the dirt diffuse reflection light,
The dirt detection light receiving sensor is characterized in that it is disposed at a position facing the diffuse reflection member.

請求項４に係る発明によれば、拡散反射部材により汚れ拡散反射光が拡散反射されるので、汚れ検出用受光センサは、拡散反射部材に対向する位置に配置されていれば、汚れ拡散反射光を受光することができる。したがって、汚れ検出用センサの位置を決めるための細かな計算が不要となるので設計が容易になり、また、汚れ検出用センサの取り付け位置が少しずれていても、汚れ拡散反射光を受光できるので、組み立ても容易になる。 According to the invention as set forth in claim 4, the dirt diffuse reflection light is diffusely reflected by the diffuse reflection member, so if the dirt detection light receiving sensor is disposed at a position facing the diffuse reflection member, the dirt diffuse reflection light Can be received. Therefore, detailed calculations for determining the position of the dirt detection sensor are not necessary, and the design becomes easy. Further, even if the attachment position of the dirt detection sensor is slightly deviated, dirt diffused reflected light can be received. , Easy to assemble.

請求項５に係る発明では、筐体窓は、レーザレーダ装置の全周の一部に形成されており、
回転ミラーは、通常拡散反射光の最大強度方向ではない方向であって、汚れ拡散反射光を反射する位置に配置され、
汚れ検出用受光センサは、筐体窓が形成されていない方向に受光面が向いており、
回転ミラーにより反射された汚れ拡散反射光の光路上に配置され、汚れ拡散反射光を汚れ検出用受光センサの方向に反射する反射部材（４４）を備えていることを特徴とする。 In the invention according to claim 5, the casing window is formed on a part of the entire circumference of the laser radar device,
The rotating mirror is usually disposed in a direction that is not the direction of maximum intensity of diffuse reflection light and reflects dirt diffuse reflection light,
The light receiving surface of the light detection sensor for detecting dirt is directed in the direction in which the housing window is not formed,
A reflecting member (44) is disposed on the light path of the dirt diffuse reflected light reflected by the rotating mirror, and reflects dirt diffuse reflected light in the direction of the dirt detection light receiving sensor.

この発明によれば、汚れ検出用受光センサの受光面は、筐体窓が形成されていない方向を向いている。よって汚れ検出用センサには、筐体窓で反射した通常拡散反射光が直接受光されることはない。 According to the present invention, the light receiving surface of the dirt detection light receiving sensor faces in the direction in which the housing window is not formed. Therefore, the normal diffuse reflection light reflected by the case window is not directly received by the contamination detection sensor.

また、回転ミラーは、通常拡散反射光の最大強度方向ではない方向に配置されている。通常拡散反射光は正規分布に類似した強度分布の拡散反射をするので、回転ミラーが、通常拡散反射光の最大強度方向ではない方向に配置されていると、回転ミラーにより反射される通常拡散反射光の強度は低くなる。よって、通常拡散反射光は、回転ミラーによって反射されて汚れ検出用受光センサに受光されることも抑制される。 In addition, the rotating mirror is usually disposed in a direction other than the direction of maximum intensity of diffuse reflection light. Since the diffuse reflection light diffuses the intensity distribution similar to the normal distribution, the normal diffuse reflection reflected by the rotation mirror when the rotary mirror is disposed in the direction other than the direction of the maximum intensity of the diffuse reflection light The light intensity is lower. Therefore, the diffuse reflection light is also suppressed from being reflected by the rotating mirror and received by the dirt detection light receiving sensor.

一方、汚れ拡散反射光はランバート拡散反射をした反射光であることから、汚れ拡散反射光の一部は、強い強度のまま、回転ミラーにより反射される。本発明では、回転ミラーにより反射された汚れ拡散反射光を汚れ検出用受光センサの方向に反射する反射部材が備えられているので、汚れ拡散反射光は汚れ検出用受光センサにより検出できる。 On the other hand, since the dirt diffuse reflection light is a reflected light that is Lambertian diffuse reflection, a part of the dirt diffuse reflection light is reflected by the rotating mirror with a strong intensity. In the present invention, since the reflective member for reflecting the dirt diffuse reflection light reflected by the rotating mirror in the direction of the dirt detection light receiving sensor is provided, the dirt diffuse reflection light can be detected by the dirt detection light receiving sensor.

第１実施形態のレーザレーダ装置１の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the laser radar apparatus 1 of 1st Embodiment. 図１の拡散反射部材４４の配置と形状を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning and the shape of the diffuse reflection member 44 of FIG. 筐体窓８２に付着した汚れ８４により汚れ拡散反射光Ｌ３が生じる方向の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of direction which stain | pollution | diffusion diffused reflected light L3 produces by stain | pollution | contamination 84 adhering to the housing window 82. FIG. 第２実施形態のレーザレーダ装置１００の構成図である。It is a block diagram of the laser radar apparatus 100 of 2nd Embodiment. 第３実施形態のレーザレーダ装置２００の構成図である。It is a block diagram of the laser radar apparatus 200 of 3rd Embodiment. 第４実施形態のレーザレーダ装置３００の構成図である。It is a block diagram of the laser radar apparatus 300 of 4th Embodiment. 第５実施形態のレーザレーダ装置４００の構成図である。It is a block diagram of the laser radar apparatus 400 of 5th Embodiment.

＜第１実施形態＞
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、第１実施形態のレーザレーダ装置１は、投光部であるレーザダイオード１０と、装置外部の物体からの反射光（以下、外部反射光）Ｌ１を受光する第１フォトダイオード２０とを備え、装置外部の物体までの距離や方位を検出する装置である。このレーザレーダ装置１は、屋外に設置されて、このレーザレーダ装置１の監視エリア内を移動する物体を検出する。 First Embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. As shown in FIG. 1, the laser radar device 1 according to the first embodiment includes a laser diode 10 as a light projecting unit and a first photo for receiving reflected light (hereinafter, externally reflected light) L1 from an object outside the device. This device is provided with a diode 20, and detects the distance and direction to an object outside the device. The laser radar device 1 is installed outdoors and detects an object moving in the monitoring area of the laser radar device 1.

図１において、レーザダイオード１０は、駆動回路からパルス電流が供給されてパルスレーザ光（以下、照射光Ｌ０）を投光する。第１フォトダイオード２０は、外部反射光用受光センサの一例に相当するものであり、照射光Ｌ０が装置外部の物体で反射されて生じた外部反射光Ｌ１を検出し電気信号に変換する。 In FIG. 1, a laser diode 10 is supplied with a pulse current from a drive circuit to project a pulse laser beam (hereinafter, irradiation light L0). The first photodiode 20 corresponds to an example of a light receiving sensor for external reflection light, and detects the external reflection light L1 generated by the irradiation light L0 being reflected by an object outside the apparatus and converts it into an electric signal.

レーザダイオード１０の光軸上にはコリメートレンズ３０および穴あきミラー４０が設けられている。コリメートレンズ３０は、レーザダイオード１０が投光した照射光Ｌ０を平行光に変換する。 A collimating lens 30 and a perforated mirror 40 are provided on the optical axis of the laser diode 10. The collimator lens 30 converts the irradiation light L0 emitted by the laser diode 10 into parallel light.

穴あきミラー４０は、平板状であって、レーザダイオード１０の光軸上に、その光軸に対し所定角度で傾斜して配置されている。穴あきミラー４０の下側の面、すなわち、回転ミラー５０側の面は反射面４１となっており、穴あきミラー４０の中心には、上下方向、すなわち、レーザダイオード１０の光軸方向に貫通する貫通穴４２が形成されている。この貫通穴４２がレーザダイオード１０の光軸上に位置するように、穴あきミラー４０は配置されている。 The perforated mirror 40 has a flat plate shape, and is disposed on the optical axis of the laser diode 10 so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis. The lower surface of the perforated mirror 40, that is, the surface on the rotating mirror 50 side is a reflecting surface 41, and penetrates vertically to the center of the perforated mirror 40, that is, in the optical axis direction of the laser diode 10. The through hole 42 is formed. The perforated mirror 40 is disposed such that the through hole 42 is located on the optical axis of the laser diode 10.

穴あきミラー４０のレーザダイオード１０側の面（以下、投光部側面）４３には、拡散反射部材４４と、第２フォトダイオード４５が配置されている。拡散反射部材４４は、図２に示すように、穴あきミラー４０の投光部側面４３から突き出しており、かつ、貫通穴４２の半周分以上を囲うように、貫通穴４２の周囲に配置されている。貫通穴４２に対して拡散反射部材４４が配置されている方向は、貫通穴４２に対して筐体窓８２とは反対方向である。換言すれば、貫通穴４２において、拡散反射部材４４により囲われていない方向は筐体窓８２の方向である。この拡散反射部材４４は、本実施形態では紙製である。紙製であることから、表面は鏡面ではない。鏡面ではない表面形状であるので、拡散反射部材４４に光が当たると拡散反射する。 A diffuse reflection member 44 and a second photodiode 45 are disposed on the surface (hereinafter, light emitting unit side surface) 43 on the laser diode 10 side of the perforated mirror 40. As shown in FIG. 2, the diffuse reflection member 44 protrudes from the light emitting portion side surface 43 of the perforated mirror 40 and is disposed around the through hole 42 so as to surround a half circumference or more of the through hole 42. ing. The direction in which the diffuse reflection member 44 is disposed with respect to the through hole 42 is the direction opposite to the housing window 82 with respect to the through hole 42. In other words, in the through hole 42, the direction not surrounded by the diffuse reflection member 44 is the direction of the housing window 82. The diffuse reflection member 44 is made of paper in the present embodiment. As it is made of paper, the surface is not a mirror surface. Since the surface shape is not a mirror surface, when light is incident on the diffuse reflection member 44, the light is diffusely reflected.

第２フォトダイオード４５は、拡散反射部材４４よりもレーザレーダ装置１の正面側に配置されている。第２フォトダイオード４５の向きは、受光面が拡散反射部材４４の方向を向く向き、すなわち、受光面が拡散反射部材４４に対向する向きである。したがって、第２フォトダイオード４５の受光面の水平面内における向きは、筐体８０の背面８１の方向、すなわち、筐体窓８２が形成されていない方向である。この第２フォトダイオード４５は、汚れ検出用受光センサの一例である。 The second photodiode 45 is disposed closer to the front side of the laser radar device 1 than the diffuse reflection member 44. The direction of the second photodiode 45 is the direction in which the light receiving surface faces the direction of the diffuse reflection member 44, that is, the direction in which the light receiving surface faces the diffuse reflection member 44. Therefore, the orientation of the light receiving surface of the second photodiode 45 in the horizontal plane is the direction of the back surface 81 of the casing 80, that is, the direction in which the casing window 82 is not formed. The second photodiode 45 is an example of the dirt detection light receiving sensor.

穴あきミラー４０を通過する照射光Ｌ０の光軸上には、回転ミラー５０が設けられている。この回転ミラー５０は、レーザダイオード１０の光軸方向に延びる中心軸を中心として回動可能に配設されるとともに、この中心軸上に焦点位置が設定される凹面鏡５１によって照射光Ｌ０を偏向して、照射光Ｌ０を装置外部に向け照射する。また、凹面鏡５１は、外部反射光Ｌ１を穴あきミラー４０の方向に偏向する。 A rotating mirror 50 is provided on the optical axis of the irradiation light L0 passing through the perforated mirror 40. The rotating mirror 50 is disposed rotatably around a central axis extending in the optical axis direction of the laser diode 10, and deflects the irradiation light L0 by a concave mirror 51 whose focal position is set on the central axis. The irradiation light L0 is irradiated to the outside of the apparatus. The concave mirror 51 also deflects the externally reflected light L 1 in the direction of the perforated mirror 40.

さらに、回転ミラー５０を回転駆動するモータ６０が設けられている。モータ６０は、回転軸６１を回転させることで、回転軸６１と連結された回転ミラー５０を回転駆動する。この回転軸６１はモータ６０の回転軸であるとともに、回転ミラー５０がこの回転軸６１の回転により回転させられるので、回転ミラー５０の回転軸になっている。 Furthermore, a motor 60 is provided to rotationally drive the rotating mirror 50. The motor 60 rotates the rotating shaft 61 to rotationally drive the rotating mirror 50 connected to the rotating shaft 61. The rotating shaft 61 is a rotating shaft of the motor 60, and since the rotating mirror 50 is rotated by the rotation of the rotating shaft 61, it is a rotating shaft of the rotating mirror 50.

回転角度位置センサ６２は、回転軸６１の回転角度位置（すなわち凹面鏡５１の回転角度位置）を検出する。回転角度位置センサ６２は、ロータリーエンコーダなど、回転軸６１の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用できる。 The rotation angle position sensor 62 detects the rotation angle position of the rotation shaft 61 (that is, the rotation angle position of the concave mirror 51). The rotational angle position sensor 62 can use various types of sensors, such as a rotary encoder, as long as it can detect the rotational angle position of the rotating shaft 61.

回路部７０は、レーザダイオード１０を駆動させる駆動回路、第１フォトダイオード２０が検出した検出信号に基づいて物体までの距離を演算する距離演算回路、回転角度位置センサ６２の検出値を取得して回転ミラー５０の回転位置および回転速度を決定しつつ、モータ６０を所定の回転速度で回転させるモータ駆動回路を備えている。また、第２フォトダイオード４５が検出した信号に基づいて、筐体窓８２に不透過性の汚れ（以下、単に汚れ）８４が付着しているか否を判定する汚れ判定回路も備えている。 The circuit unit 70 obtains a detection value of the rotation angle position sensor 62, a driving circuit for driving the laser diode 10, a distance calculation circuit for calculating the distance to the object based on the detection signal detected by the first photodiode 20, A motor drive circuit is provided to rotate the motor 60 at a predetermined rotational speed while determining the rotational position and rotational speed of the rotational mirror 50. In addition, a contamination determination circuit is also provided to determine whether or not non-permeable contamination (hereinafter, simply contamination) 84 adheres to the housing window 82 based on the signal detected by the second photodiode 45.

これらの構成は、筐体８０および筐体窓８２により形成される装置内部空間に収容されている。筐体８０は、筐体窓８２が取り付けられる部分が開口する箱型の形状である。筐体窓８２は、光透過性部材で構成されており、筐体８０に取り付けられている。筐体窓８２が取り付けられている水平面周りの範囲は、レーザレーダ装置１の正面方向を中心として、走査角度範囲あるいは走査角度範囲よりも大きい角度範囲である。走査角度範囲はたとえば１９０度である。なお、レーザレーダ装置１の正面方向は、筐体窓８２を２等分する垂直断面においてレーザレーダ装置１の内部から筐体窓８２に向かう方向である。 These configurations are accommodated in the device internal space formed by the housing 80 and the housing window 82. The housing 80 has a box-like shape in which a portion to which the housing window 82 is attached is opened. The housing window 82 is made of a light transmitting member, and is attached to the housing 80. The range around the horizontal plane to which the housing window 82 is attached is an angle range larger than the scanning angle range or the scanning angle range around the front direction of the laser radar device 1. The scan angle range is, for example, 190 degrees. The front direction of the laser radar device 1 is a direction from the inside of the laser radar device 1 toward the housing window 82 in a vertical cross section in which the housing window 82 is divided into two.

筐体窓８２は板状体であり、水平断面形状が部分的に弧状に湾曲している。また、筐体窓８２は、上側ほど、回転軸６１に直交する平面における回転軸６１までの距離が長くなるように傾斜している。 The housing window 82 is a plate-like body, and the horizontal cross-sectional shape is partially curved in an arc shape. In addition, the casing window 82 is inclined such that the distance to the rotation axis 61 in a plane orthogonal to the rotation axis 61 becomes longer toward the upper side.

筐体窓８２がこのように傾斜している理由は、照射光Ｌ０が筐体窓８２を通過するときに、部分的に筐体窓８２で反射する反射光が第１フォトダイオード２０に検出されないようにするためである。 The reason why the casing window 82 is thus inclined is that the reflected light partially reflected by the casing window 82 is not detected by the first photodiode 20 when the irradiation light L0 passes through the casing window 82. It is to do so.

以下、筐体窓８２の照射光Ｌ０が通過する部分に汚れ８４が付着しておらず、照射光Ｌ０の大部分が筐体窓８２を通過する際に、一部が筐体窓８２で反射して生じる反射光を通常拡散反射光Ｌ２という。 Hereinafter, dirt 84 does not adhere to the part through which the irradiation light L0 of the housing window 82 passes, and when most of the irradiation light L0 passes the housing window 82, a part is reflected by the housing window 82 The reflected light produced as a result is usually referred to as diffuse reflected light L2.

［光路の説明］
照射光Ｌ０は、レーザダイオード１０から周期的に投光され、コリメートレンズ３０により平行光とされて、穴あきミラー４０の貫通穴４２を通過して、回転ミラー５０により反射されて、筐体窓８２を通過して装置外部へ照射される。また、回転ミラー５０は所定速度で回転しているので、照射光Ｌ０が照射される方向は一定の角速度で変化する。 [Description of light path]
The irradiation light L0 is periodically projected from the laser diode 10, collimated by the collimating lens 30, passes through the through hole 42 of the perforated mirror 40, is reflected by the rotating mirror 50, and is then reflected by the casing window It passes through 82 and is irradiated to the outside of the device. Further, since the rotating mirror 50 is rotating at a predetermined speed, the direction in which the irradiation light L0 is irradiated changes at a constant angular velocity.

照射光Ｌ０が装置外部の物体で反射すると外部反射光Ｌ１が生じる。外部反射光Ｌ１は、筐体窓８２を通過して装置内部に入り、回転ミラー５０の凹面鏡５１により反射されて穴あきミラー４０の反射面４１の方向に偏向させられる。さらに、反射面４１で反射して第１フォトダイオード２０に入射する。 When the irradiation light L0 is reflected by an object outside the apparatus, externally reflected light L1 is generated. The externally reflected light L1 passes through the housing window 82 and enters the inside of the apparatus, is reflected by the concave mirror 51 of the rotating mirror 50, and is deflected in the direction of the reflecting surface 41 of the perforated mirror 40. Further, the light is reflected by the reflection surface 41 and enters the first photodiode 20.

照射光Ｌ０が、汚れていない筐体窓８２を通過するとき、照射光Ｌ０の一部が筐体窓８２で反射して通常拡散反射光Ｌ２が生じる。通常拡散反射光Ｌ２は、反射の法則により、図１に示す方向に最大強度で反射する。以下、図２に示す方向を最大反射方向とする。この最大反射方向が回転ミラー５０に向かう方向とならないように、筐体窓８２の傾斜は設定されている。 When the irradiation light L0 passes through the uncleaned housing window 82, a part of the irradiation light L0 is reflected by the housing window 82 to generate the normal diffuse reflection light L2. Normally, the diffuse reflection light L2 is reflected at maximum intensity in the direction shown in FIG. 1 according to the law of reflection. Hereinafter, the direction shown in FIG. 2 is referred to as the maximum reflection direction. The inclination of the housing window 82 is set so that the maximum reflection direction does not go to the rotating mirror 50.

ただし、通常拡散反射光Ｌ２は最大反射方向以外の方向にも生じる。通常拡散反射光Ｌ２は、最大反射方向を中心として、最大反射方向に対する角度と強度との関係が、正規分布に類似した形状となる。正規分布に類似した形状であるので、通常拡散反射光Ｌ２の一部は回転ミラー５０の方向に反射されるが、回転ミラー５０により反射される通常拡散反射光Ｌ２の強度は弱い。したがって、通常拡散反射光Ｌ２は、第１フォトダイオード２０や第２フォトダイオード４５には検出されないか、検出されるとしても十分に低い強度で検出される。 However, the diffuse reflection light L2 usually occurs in directions other than the maximum reflection direction. In the normal diffuse reflection light L2, the relationship between the angle with respect to the maximum reflection direction and the intensity is similar to a normal distribution, with the maximum reflection direction as the center. Because of the shape similar to the normal distribution, a part of the diffuse reflection light L2 is usually reflected in the direction of the rotating mirror 50, but the intensity of the normal diffuse reflection light L2 reflected by the rotating mirror 50 is weak. Therefore, the diffuse reflection light L2 is not detected by the first photodiode 20 or the second photodiode 45, or is detected with sufficiently low intensity if detected.

これに対して、筐体窓８２の照射光Ｌ０が照射される部分に汚れ８４が付着していると、照射光Ｌ０がその汚れ８４により反射される。このとき生じる反射光を汚れ拡散反射光Ｌ３という。 On the other hand, when the dirt 84 adheres to the portion of the case window 82 to be irradiated with the irradiation light L0, the radiation light L0 is reflected by the dirt 84. The reflected light generated at this time is referred to as dirt diffuse reflected light L3.

汚れ拡散反射光Ｌ３は、ランバート拡散反射をする。汚れ拡散反射光Ｌ３の反射中心は、通常拡散反射光Ｌ２と同じであるが、ランバート拡散反射をするため、最大反射方向に対する角度が大きい方向の汚れ拡散反射光Ｌ３でも比較的強い強度となる。 The dirt diffuse reflection light L3 performs Lambert diffuse reflection. Although the reflection center of the soil diffuse reflection light L3 is generally the same as the diffuse reflection light L2, since the Lambertian diffuse reflection is performed, even the soil diffuse reflection light L3 having a large angle with respect to the maximum reflection direction has relatively high intensity.

したがって、汚れ拡散反射光Ｌ３は、種々の反射方向において強い強度で生じる。その結果、図３に示すように、汚れ拡散反射光Ｌ３の一部は、凹面鏡５１で反射して、かつ、穴あきミラー４０の貫通穴４２を通って、拡散反射部材４４の種々の位置で反射される。よって、拡散反射部材４４は、汚れ拡散反射光Ｌ３の光路上に配置されていることになる。なお、図３には、主として、貫通穴４２を通過する汚れ拡散反射光Ｌ３について、光路を示している。 Therefore, the soil diffuse reflection light L3 is generated with high intensity in various reflection directions. As a result, as shown in FIG. 3, a part of the soil diffuse reflection light L3 is reflected by the concave mirror 51 and passes through the through holes 42 of the perforated mirror 40 at various positions of the diffuse reflection member 44. It is reflected. Therefore, the diffuse reflection member 44 is disposed on the light path of the dirt diffuse reflection light L3. Note that FIG. 3 mainly shows an optical path of the dirt diffuse reflection light L3 passing through the through hole 42.

また、拡散反射部材４４は紙製であることから、汚れ拡散反射光Ｌ３は、拡散反射部材４４で拡散反射をする。この拡散反射部材４４で拡散反射した汚れ拡散反射光Ｌ３が第２フォトダイオード４５により検出される。 Further, since the diffuse reflection member 44 is made of paper, the dirt diffuse reflection light L 3 is diffusely reflected by the diffuse reflection member 44. The second diffusely reflected light L 3 diffused and reflected by the diffuse reflection member 44 is detected by the second photodiode 45.

前述したように、第２フォトダイオード４５には、通常拡散反射光Ｌ２は検出されないか、検出されるとしても十分に低い強度で検出されることから、第２フォトダイオード４５は、通常拡散反射光Ｌ２と汚れ拡散反射光Ｌ３とを区別可能な受光強度で受光できる位置に配置されていることになる。 As described above, the second photodiode 45 normally detects the diffuse reflected light L2 because the diffuse reflected light L2 is not detected or detected at a sufficiently low intensity if detected. It will be arrange | positioned in the position which can be light-received by the light reception intensity | strength which can distinguish L2 and dirt diffused reflection light L3.

汚れ拡散反射光Ｌ３の光路長は予め計算できる。そこで、回路部７０は、レーザダイオード１０から照射光Ｌ０を投光してから、汚れ拡散反射光Ｌ３の光路長をレーザ光が伝播する時間に基づいて定まる汚れ判定時間の間、第２フォトダイオード４５を作動させ、第２フォトダイオード４５の検出値を取得する。 The optical path length of the dirt diffuse reflection light L3 can be calculated in advance. Therefore, after the circuit unit 70 projects the irradiation light L0 from the laser diode 10, the second photodiode during the contamination determination time determined based on the time when the laser beam propagates the optical path length of the contamination diffuse reflection light L3. 45 is operated to acquire the detection value of the second photodiode 45.

第２フォトダイオード４５の検出値が所定の汚れ判定強度以上であれば、筐体窓８２には、照射光Ｌ０の照射角度に汚れ８４が付着していると判断する。反対に、第２フォトダイオード４５の検出値が汚れ判定強度よりも小さければ、筐体窓８２の照射光Ｌ０を照射した角度は、汚れ８４が付着していないと判断する。 If the detection value of the second photodiode 45 is equal to or higher than the predetermined dirt determination strength, it is determined that the dirt 84 is attached to the irradiation angle of the irradiation light L0 in the housing window 82. On the other hand, if the detection value of the second photodiode 45 is smaller than the stain determination intensity, it is determined that no dirt 84 is attached to the angle at which the irradiation light L0 of the casing window 82 is irradiated.

一方、回路部７０は、レーザダイオード１０から照射光Ｌ０を投光してから、汚れ拡散反射光Ｌ３の光路長をレーザ光が伝播する時間が経過するまでは第１フォトダイオード２０のゲインを低くしておき、その時間が経過した後、第１フォトダイオード２０のゲインを物体検出時のゲインとする。これにより、第１フォトダイオード２０は汚れ拡散反射光Ｌ３を受光しても飽和しないので、外部反射光Ｌ１を受光できない時間が生じてしまうことを抑制できる。 On the other hand, after the circuit unit 70 projects the irradiation light L0 from the laser diode 10, the gain of the first photodiode 20 is low until the time for the laser light to propagate through the optical path length of the dirt diffuse reflection light L3 elapses. After that time has passed, the gain of the first photodiode 20 is taken as the gain at the time of object detection. As a result, the first photodiode 20 does not saturate even if it receives the dirt diffuse reflection light L3, so it is possible to suppress the occurrence of a time when the external reflection light L1 can not be received.

［第１実施形態まとめ］
以上、説明した第１実施形態では、第２フォトダイオード４５は、汚れ拡散反射光Ｌ３を、通常拡散反射光Ｌ２と区別可能な受光強度で検出できる。したがって、第２フォトダイオード４５の検出値から、筐体窓８２に不透過性の汚れ８４が付着しているか否かを判断することができる。 Summary of First Embodiment
As described above, in the first embodiment described above, the second photodiode 45 can detect the dirt diffuse reflection light L3 with a light receiving intensity distinguishable from the normal diffuse reflection light L2. Therefore, it can be determined from the detection value of the second photodiode 45 whether or not the opaque dirt 84 is attached to the housing window 82.

この第２フォトダイオード４５が、装置外部の物体を検出するための第１フォトダイオード２０とは別に備えられているので、第１フォトダイオード２０を用いて筐体窓８２の汚れを検出する必要がない。したがって、第１フォトダイオード２０の検出値が、汚れ拡散反射光Ｌ３により飽和してしまうことを抑制できるので、筐体窓８２の汚れにより装置外部の物体を検出できない時間が生じてしまうことを抑制できる。 Since the second photodiode 45 is provided separately from the first photodiode 20 for detecting an object outside the apparatus, it is necessary to detect dirt on the casing window 82 using the first photodiode 20. Absent. Therefore, since the detection value of the first photodiode 20 can be suppressed from being saturated by the dirt diffuse reflection light L3, it is possible to prevent a time during which an object outside the apparatus can not be detected due to the dirt on the casing window 82. it can.

また、本実施形態では、第２フォトダイオード４５は、穴あきミラー４０に固定されている。穴あきミラー４０は、回転ミラー５０が反射した外部反射光Ｌ１を第１フォトダイオード２０の方向に反射する部材である。したがって、本実施形態では、第２フォトダイオード４５は、回転ミラー５０が外部反射光Ｌ１を反射する方向に配置されている。 Further, in the present embodiment, the second photodiode 45 is fixed to the perforated mirror 40. The perforated mirror 40 is a member that reflects the externally reflected light L 1 reflected by the rotating mirror 50 in the direction of the first photodiode 20. Therefore, in the present embodiment, the second photodiode 45 is disposed in the direction in which the rotating mirror 50 reflects the externally reflected light L1.

回転ミラー５０は、種々の方向から反射してくる外部反射光Ｌ１を穴あきミラー４０の方向に反射する。筐体窓８２に付着した汚れ８４で反射して生じた汚れ拡散反射光Ｌ３の一部は、回転ミラー５０により反射される結果、外部反射光Ｌ１が回転ミラー５０で反射される場合と同様、汚れ８４が付着している角度によらず、照射光Ｌ０の入射方向に反射される。 The rotating mirror 50 reflects the externally reflected light L 1 reflected from various directions in the direction of the perforated mirror 40. As a result of a part of the dirt diffuse reflection light L3 generated by being reflected by the dirt 84 attached to the casing window 82 being reflected by the rotation mirror 50, as in the case where the externally reflected light L1 is reflected by the rotation mirror 50, It is reflected in the incident direction of the irradiation light L0 regardless of the angle at which the dirt 84 is attached.

したがって、筐体窓８２の種々の箇所において生じた汚れ拡散反射光Ｌ３を、１つの第２フォトダイオード４５で検出できる。そのため、筐体窓８２において汚れ８４を検出する必要がある角度毎に第２フォトダイオード４５を用意する必要がないことから、第２フォトダイオード４５を少なくすることができる。しかも、回転ミラー５０の向きを検出することにより、汚れ８４が付着している方向がどの方向であるかも分かる。 Therefore, the dirt diffused reflected light L3 generated at various places of the housing window 82 can be detected by one second photodiode 45. Therefore, the second photodiode 45 can be reduced because it is not necessary to prepare the second photodiode 45 for each angle at which the dirt 84 needs to be detected in the housing window 82. Moreover, by detecting the direction of the rotating mirror 50, it is possible to know which direction the dirt 84 is attached to.

また、第２フォトダイオード４５は、穴あきミラー４０の投光部側面４３に配置されていることから、穴あきミラー４０よりも、レーザダイオード１０側に配置されていることになる。この配置により、通常拡散反射光Ｌ２の最大反射方向成分は穴あきミラー４０により遮られ易くなるので、第２フォトダイオード４５が通常拡散反射光Ｌ２を受光してしまうことが抑制される。 In addition, since the second photodiode 45 is disposed on the light emitting unit side surface 43 of the perforated mirror 40, the second photodiode 45 is disposed closer to the laser diode 10 than the perforated mirror 40. By this arrangement, the component in the maximum reflection direction of the diffuse reflection light L2 is easily blocked by the perforated mirror 40, so that the second photodiode 45 is prevented from receiving the diffuse reflection light L2.

一方、汚れ拡散反射光Ｌ３はランバート拡散反射をするので、一部は回転ミラー５０により反射され、かつ、穴あきミラー４０の貫通穴４２を通過する。したがって、汚れ拡散反射光Ｌ３は、第２フォトダイオード４５が穴あきミラー４０の投光部側面４３に配置されていても、第２フォトダイオード４５により受光できる。 On the other hand, since the dirt diffuse reflection light L3 performs Lambertian diffuse reflection, a part is reflected by the rotating mirror 50 and passes through the through hole 42 of the perforated mirror 40. Therefore, even if the second photodiode 45 is disposed on the side surface 43 of the light projecting portion of the perforated mirror 40, the dirt diffuse reflection light L3 can be received by the second photodiode 45.

また、本実施形態では、汚れ拡散反射光Ｌ３を拡散反射する拡散反射部材４４を備えている。そのため、第２フォトダイオード４５は、拡散反射部材４４に対向していれば、汚れ拡散反射光Ｌ３を受光することができる。したがって、設計および組み立てが容易になる。 Further, in the present embodiment, the diffuse reflection member 44 that diffusely reflects the dirt diffuse reflection light L3 is provided. Therefore, if the second photodiode 45 is opposed to the diffuse reflection member 44, the second diffuse reflection light L3 can be received. Thus, design and assembly are facilitated.

また、本実施形態では、第２フォトダイオード４５は、受光面が筐体窓８２が形成されていない方向を向いた配置となっている。よって第２フォトダイオード４５には、筐体窓８２で反射した通常拡散反射光Ｌ２が直接受光されることはない。 Further, in the present embodiment, the second photodiode 45 is arranged such that the light receiving surface faces in the direction in which the housing window 82 is not formed. Therefore, the normal diffuse reflection light L2 reflected by the casing window 82 is not directly received by the second photodiode 45.

また、回転ミラー５０は、通常拡散反射光Ｌ２の最大強度方向ではない方向に配置されている。通常拡散反射光Ｌ２は正規分布に類似した強度分布の拡散反射をするので、回転ミラー５０が、通常拡散反射光Ｌ２の最大強度方向ではない方向に配置されていると、回転ミラー５０により反射される通常拡散反射光Ｌ２の強度は低くなる。よって、通常拡散反射光Ｌ２が回転ミラー５０によって反射されて、強い強度で第２フォトダイオード４５に受光されることも抑制される。 The rotating mirror 50 is usually disposed in a direction other than the direction of maximum intensity of the diffuse reflection light L2. Since the normal diffuse reflection light L2 diffuses and reflects the intensity distribution similar to the normal distribution, when the rotary mirror 50 is disposed in the direction other than the direction of the maximum intensity of the normal diffuse reflection light L2, it is reflected by the rotary mirror 50. The intensity of the normal diffuse reflection light L2 is low. Therefore, it is also suppressed that the diffuse reflection light L2 is reflected by the rotating mirror 50 and received by the second photodiode 45 with high intensity.

一方、汚れ拡散反射光Ｌ３はランバート拡散反射をした反射光であることから、汚れ拡散反射光Ｌ３の一部は、強い強度のまま、回転ミラー５０により反射される。回転ミラー５０により反射された汚れ拡散反射光Ｌ３は拡散反射部材４４により反射されるので、汚れ拡散反射光Ｌ３は第２フォトダイオード４５により受光できる。 On the other hand, since the dirt diffuse reflection light L3 is a reflected light subjected to Lambertian diffuse reflection, a part of the dirt diffuse reflection light L3 is reflected by the rotating mirror 50 with high intensity. The dirt diffuse reflection light L 3 reflected by the rotating mirror 50 is reflected by the diffuse reflection member 44, so the dirt diffuse reflection light L 3 can be received by the second photodiode 45.

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。この第２実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。 Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. In the following description of the second embodiment, elements having the same reference numerals as the reference numerals used so far are identical to the elements of the same reference numerals in the previous embodiments, unless otherwise stated. In addition, when only a part of the configuration is described, the embodiment described above can be applied to other parts of the configuration.

第１実施形態では、拡散反射部材４４を穴あきミラー４０に固定していたが、第２実施形態のレーザレーダ装置１００は、図４に示すように、拡散反射部材４４を、貫通穴４２の上方であって、レーザダイオード１０の近くに配置する。図４に示す位置に拡散反射部材４４を配置する場合、図示しない固定部材で拡散反射部材４４を筐体８０に固定する。 In the first embodiment, the diffuse reflection member 44 is fixed to the perforated mirror 40. However, as shown in FIG. It is located above and near the laser diode 10. In the case where the diffuse reflection member 44 is disposed at the position shown in FIG. 4, the diffuse reflection member 44 is fixed to the housing 80 by a fixing member (not shown).

拡散反射部材４４の位置が貫通穴４２の上方であることから、図４に示す位置でも、拡散反射部材４４には汚れ拡散反射光Ｌ３が当たり、汚れ拡散反射光Ｌ３は、拡散反射部材４４で拡散反射されることにより、第２フォトダイオード４５に受光される。なお、図４では、第２フォトダイオード４５は第１実施形態と同じ位置に配置されているが、第２フォトダイオード４５の受光面を拡散反射部材４４の方向に向けても良い。 Since the position of the diffuse reflection member 44 is above the through hole 42, even in the position shown in FIG. 4, the diffuse reflection member L3 strikes the diffuse reflection member 44, and the dirt diffuse reflection light L3 is a diffuse reflection member 44. The light is received by the second photodiode 45 by being diffusely reflected. Although the second photodiode 45 is disposed at the same position as that of the first embodiment in FIG. 4, the light receiving surface of the second photodiode 45 may be directed to the direction of the diffuse reflection member 44.

この第２実施形態に示すように、拡散反射部材４４は、穴あきミラー４０に固定されていなくてもよい。 As shown in the second embodiment, the diffuse reflection member 44 may not be fixed to the perforated mirror 40.

＜第３実施形態＞
図５に示すように、第３実施形態のレーザレーダ装置２００では、これまでの実施形態と同様、拡散反射部材４４は、穴あきミラー４０の投光部側面４３において貫通穴４２の周囲に配置されている。ただし、拡散反射部材４４の貫通穴４２に対する配置はこれまでの実施形態と異なる。第３実施形態のレーザレーダ装置２００では、拡散反射部材４４は、貫通穴４２に対してレーザレーダ装置２００の正面方向に配置されている。 Third Embodiment
As shown in FIG. 5, in the laser radar device 200 according to the third embodiment, the diffuse reflection member 44 is disposed around the through hole 42 on the light emitting portion side surface 43 of the perforated mirror 40 as in the previous embodiments. It is done. However, the arrangement of the diffuse reflection member 44 with respect to the through hole 42 is different from the embodiments described above. In the laser radar device 200 of the third embodiment, the diffuse reflection member 44 is disposed in the front direction of the laser radar device 200 with respect to the through hole 42.

一方、第２フォトダイオード４５は、穴あきミラー４０の投光部側面４３において、筐体窓８２とは反対側の端に配置されている。 On the other hand, the second photodiode 45 is disposed at the end of the light emitting unit side surface 43 of the perforated mirror 40 opposite to the housing window 82.

この配置であっても、図５に示すように、拡散反射部材４４には汚れ拡散反射光Ｌ３が当たり、拡散反射部材４４で反射された汚れ拡散反射光Ｌ３が第２フォトダイオード４５により受光される。 Even in this arrangement, as shown in FIG. 5, the diffusive reflective member 44 receives the diffusive diffusive reflected light L3 and the diffusive diffusive reflective light L3 reflected by the diffusive reflective member 44 is received by the second photodiode 45. Ru.

＜第４実施形態＞
第４実施形態のレーザレーダ装置３００は、図６に示すように、穴あきミラー４０の傾斜方向がこれまでの実施形態と異なる。第４実施形態では、穴あきミラー４０、拡散反射部材４４、第２フォトダイオード４５、第１フォトダイオード２０を、レーザダイオード１０の光軸を対称軸として１８０度回転させた配置となっている。 Fourth Embodiment
In the laser radar device 300 of the fourth embodiment, as shown in FIG. 6, the tilt direction of the perforated mirror 40 is different from that of the previous embodiments. In the fourth embodiment, the perforated mirror 40, the diffuse reflection member 44, the second photodiode 45, and the first photodiode 20 are arranged to be rotated 180 degrees with the optical axis of the laser diode 10 as the symmetry axis.

したがって、穴あきミラー４０は、筐体窓８２から離れるほど、反射面４１が下方に位置する傾斜となっている。また、第１フォトダイオード２０は、穴あきミラー４０よりもレーザレーダ装置３００の正面方向に配置されている。 Therefore, the hole mirror 40 is inclined such that the reflecting surface 41 is positioned downward as the distance from the casing window 82 increases. Further, the first photodiode 20 is disposed in the front direction of the laser radar device 300 more than the perforated mirror 40.

拡散反射部材４４は、穴あきミラー４０の投光部側面４３において、貫通穴４２の周囲かつ筐体窓８２側に配置されている。第２フォトダイオード４５は、穴あきミラー４０の投光部側面４３において、筐体８０の背面８１側の端に配置されている。 The diffuse reflection member 44 is disposed around the through hole 42 and on the side of the casing window 82 on the light emitting unit side surface 43 of the perforated mirror 40. The second photodiode 45 is disposed at an end of the light emitting unit side surface 43 of the perforated mirror 40 on the back surface 81 side of the housing 80.

このような配置でも、図６に示すように、拡散反射部材４４には汚れ拡散反射光Ｌ３が当たり、拡散反射部材４４で反射された汚れ拡散反射光Ｌ３が第２フォトダイオード４５により受光される。 Even in such an arrangement, as shown in FIG. 6, the diffuse reflection member 44 receives the dirt diffuse reflection light L3 and the dirt diffuse reflection light L3 reflected by the diffuse reflection member 44 is received by the second photodiode 45. .

＜第５実施形態＞
第５実施形態のレーザレーダ装置４００は、図７に示すように、穴あきミラー４０を備えておらず、代わりに、偏向ミラー４０２を備えている。また、レーザダイオード１０と第１フォトダイオード２０の配置が、これまでの実施形態と逆になっている。 Fifth Embodiment
The laser radar device 400 according to the fifth embodiment does not include the perforated mirror 40 as shown in FIG. 7, but instead includes a deflection mirror 402. Also, the arrangement of the laser diode 10 and the first photodiode 20 is the reverse of the previous embodiments.

第５実施形態のレーザレーダ装置４００は、図７に示すように、レーザダイオード１０から、レーザレーダ装置４００の正面方向に投光された照射光Ｌ０が、偏向ミラー４０２により回転ミラー５０の方向に偏向される。 In the laser radar device 400 of the fifth embodiment, as shown in FIG. 7, the irradiation light L 0 projected from the laser diode 10 in the front direction of the laser radar device 400 is directed by the deflecting mirror 402 in the direction of the rotating mirror 50. It is deflected.

外部反射光Ｌ１は、回転ミラー５０の凹面鏡５１により反射されて装置上方に向かう方向に偏向される。回転ミラー５０の上方に第１フォトダイオード２０が配置されているので、外部反射光Ｌ１は第１フォトダイオード２０により受光される。 The externally reflected light L1 is reflected by the concave mirror 51 of the rotating mirror 50 and deflected in a direction toward the upper side of the apparatus. Since the first photodiode 20 is disposed above the rotating mirror 50, the externally reflected light L 1 is received by the first photodiode 20.

第５実施形態では、第２フォトダイオード４５は、回転ミラー５０の上方において、受光面が凹面鏡５１の方向を向く姿勢で配置されている。したがって、凹面鏡５１で反射された汚れ拡散反射光Ｌ３は、第２フォトダイオード４５により受光される。 In the fifth embodiment, the second photodiode 45 is disposed above the rotating mirror 50 in a posture in which the light receiving surface faces the direction of the concave mirror 51. Therefore, the dirt diffuse reflection light L3 reflected by the concave mirror 51 is received by the second photodiode 45.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The following modification is also contained in the technical scope of this invention, Furthermore, a summary is described in addition to the following. Various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

＜変形例１＞
前述の実施形態では拡散反射部材４４を用いていたが、表面が鏡面となっている反射部材（以下、鏡面反射部材）を用いてもよい。鏡面反射部材を用いる場合には、反射の法則にしたがって、汚れ拡散反射光Ｌ３を第２フォトダイオード４５の方向に反射できるように、鏡面反射部材の角度を調整する。 <Modification 1>
Although the diffuse reflection member 44 is used in the above-described embodiment, a reflection member whose surface is a mirror surface (hereinafter, a mirror reflection member) may be used. In the case of using a specular reflection member, the angle of the specular reflection member is adjusted so that the dirt diffuse reflection light L3 can be reflected in the direction of the second photodiode 45 according to the law of reflection.

＜変形例２＞
拡散反射部材の形状は、前述の実施形態の形状に限られない。たとえば、拡散反射部材は、平板形状でもよい。また、複数の平板形状が連結された形状でもよい。また、前述の実施形態の拡散反射部材４４は、貫通穴４２の半周分以上を囲う形状となっていた。しかし、拡散反射部材４４は、前述の実施形態のものよりも短い長さであってもよい。汚れ拡散反射光Ｌ３はランバート拡散反射で生じているので、種々の方向に向かう成分がある。したがって、拡散反射部材の長さが短くても、汚れ拡散反射光Ｌ３の一部は拡散反射部材に当たる。また、拡散反射部材は、汚れ拡散反射光Ｌ３を拡散反射する。したがって、拡散反射部材の長さが短くても、拡散反射部材は、汚れ拡散反射光Ｌ３を第２フォトダイオード４５の方向に反射することができる。 <Modification 2>
The shape of the diffuse reflection member is not limited to the shape of the above-described embodiment. For example, the diffuse reflector may be flat. In addition, a plurality of flat plate shapes may be connected. Further, the diffuse reflection member 44 of the above-described embodiment is shaped so as to surround half or more of the through hole 42. However, the diffuse reflection member 44 may have a length shorter than that of the above-described embodiment. Since the soil diffuse reflection light L3 is generated by Lambertian diffuse reflection, there are components directed in various directions. Therefore, even if the length of the diffuse reflection member is short, part of the dirt diffuse reflection light L3 strikes the diffuse reflection member. The diffuse reflection member diffuses and reflects the dirt diffuse reflection light L3. Therefore, even if the length of the diffuse reflection member is short, the diffuse reflection member can reflect the dirt diffuse reflection light L3 in the direction of the second photodiode 45.

＜変形例３＞
拡散反射部材の材質は紙に限られず、表面形状が鏡面となっていなければ、材質に制限はない。 <Modification 3>
The material of the diffuse reflection member is not limited to paper, and the material is not limited as long as the surface shape is not a mirror surface.

＜変形例４＞
前述の実施形態では、走査角度範囲が１８０度となっていたが、走査角度範囲は１８０度よりも広くてもよい。走査角度範囲はたとえば３６０度でもよい。また、反対に、走査角度範囲は１８０度よりも狭くてもよい。 <Modification 4>
Although the scan angle range is 180 degrees in the above embodiment, the scan angle range may be wider than 180 degrees. The scan angle range may be, for example, 360 degrees. Also, conversely, the scan angle range may be narrower than 180 degrees.

１：レーザレーダ装置１０：レーザダイオード２０：第１フォトダイオード３０：コリメートレンズ４０：穴あきミラー４１：反射面４２：貫通穴４３：投光部側面４４：拡散反射部材４５：第２フォトダイオード５０：回転ミラー５１：凹面鏡６０：モータ６１：回転軸６２：回転角度位置センサ７０：回路部８０：筐体８１：背面８２：筐体窓１００：レーザレーダ装置２００：レーザレーダ装置３００：レーザレーダ装置４００：レーザレーダ装置４０２：偏向ミラーＬ０：照射光Ｌ１：外部反射光Ｌ２：通常拡散反射光Ｌ３：拡散反射光 1: Laser radar device 10: Laser diode 20: First photodiode 30: Collimator lens 40: Perforated mirror 41: Reflective surface 42: Through hole 43: Emitter side 44: Diffuse reflector 45: Second photodiode 50 : Rotating mirror 51: Concave mirror 60: Motor 61: Rotating shaft 62: Rotational angle position sensor 70: Circuit 80: Housing 81: Rear 82: Housing window 100: Laser radar device 200: Laser radar device 300: Laser radar device 400: Laser radar device 402: Deflection mirror L0: Irradiation light L1: External reflection light L2: Normal diffuse reflection light L3: Diffuse reflection light

Claims

A light emitting unit (10) that generates laser light and emits light;
A housing window (82) through which the laser light projected by the light emitting unit and externally reflected light generated by the laser light reflected by an external object pass;
A light receiving sensor (20) for externally reflected light that receives the externally reflected light;
Laser radar device (1, 100, 200, 300, 400) comprising
The dirt-diffuse reflection light, which is the reflected light generated when the laser beam is reflected by the dirt when the non-transmissive dirt is attached to the portion of the casing window through which the laser light passes, is the casing window. At a position where it can receive light with an intensity that is distinguishable from the normal diffuse reflection light that is the reflected light generated when the laser light passes through the window of the housing when no dirt adheres to the portion through which the laser light passes. A dirt detection light receiving sensor (45) other than the light receiving sensor for external reflection light, which is disposed ;
A rotating mirror that reflects the laser light projected by the light emitting unit toward the casing window while rotating, and reflects the external reflection light and the dirt diffuse reflection light in the incident direction of the laser light Equipped with (50),
A laser radar device, wherein the dirt detection light receiving sensor is disposed in a direction in which the dirt diffuse reflection light reflected by the rotating mirror is directed.

A light emitting unit (10) that generates laser light and emits light;
A housing window (82) through which the laser light projected by the light emitting unit and externally reflected light generated by the laser light reflected by an external object pass;
A light receiving sensor (20) for externally reflected light that receives the externally reflected light;
Laser radar device (1, 100, 200, 300) comprising
The dirt-diffuse reflection light, which is the reflected light generated when the laser beam is reflected by the dirt when the non-transmissive dirt is attached to the portion of the casing window through which the laser light passes, is the casing window. At a position where it can receive light with an intensity that is distinguishable from the normal diffuse reflection light that is the reflected light generated when the laser light passes through the window of the housing when no dirt adheres to the portion through which the laser light passes. A dirt detection light receiving sensor (45) other than the light receiving sensor for external reflection light, which is disposed ;
A rotating mirror that reflects the laser light projected by the light emitting unit toward the casing window while rotating, and reflects the external reflection light and the dirt diffuse reflection light in the incident direction of the laser light (50),
It is disposed between the light emitting unit and the rotating mirror, and has a through hole (42) through which the laser beam emitted by the light emitting unit passes to reach the rotating mirror, and the rotating mirror side is And a perforated mirror (40) for reflecting the externally reflected light reflected by the rotating mirror in the direction of the light receiving sensor for externally reflected light.
The casing window is inclined such that the direction of maximum intensity of the normal diffuse reflection light is in the direction of the perforated mirror relative to the rotating mirror,
A laser radar device characterized in that the dirt detection light receiving sensor is disposed on the light path of the dirt diffuse reflection light on the side of the light emitting unit with respect to the perforated mirror.

  In claim 2,
  The apparatus further comprises a diffuse reflection member (44) disposed on the optical path of the dirt diffuse reflection light between the light emitting unit and the perforated mirror and having a surface shape that further diffuses and reflects the dirt diffuse reflection light.
  The laser radar device, wherein the dirt detection light receiving sensor is disposed at a position facing the diffuse reflection member on a surface of the perforated mirror on the light emitting unit side.

A light emitting unit (10) that generates laser light and emits light;
A housing window (82) through which the laser light projected by the light emitting unit and externally reflected light generated by the laser light reflected by an external object pass;
A light receiving sensor (20) for externally reflected light that receives the externally reflected light;
Laser radar device (1, 100, 200, 300 ) provided with
The dirt-diffuse reflection light, which is the reflected light generated when the laser beam is reflected by the dirt when the non-transmissive dirt is attached to the portion of the casing window through which the laser light passes, is the casing window. At a position where it can receive light with an intensity that is distinguishable from the normal diffuse reflection light that is the reflected light generated when the laser light passes through the window of the housing when no dirt adheres to the portion through which the laser light passes. placed, with another contamination detection light receiving sensor (45) from said light receiving sensor external reflection light,
And a diffuse reflection member (44) disposed on the light path of the dirt diffuse reflection light and having a surface shape to further diffuse and reflect the dirt diffuse reflection light.
The laser radar device, wherein the dirt detection light receiving sensor is disposed at a position facing the diffuse reflection member.

In claim 1 ,
The casing window is formed on a part of the entire circumference of the laser radar device,
The rotating mirror is disposed in a direction that is not the direction of maximum intensity of the normal diffuse reflection light and that reflects the dirt diffuse reflection light.
The light receiving surface of the dirt detection light receiving sensor faces in a direction in which the housing window is not formed,
A light reflecting member (44) is disposed on the light path of the dirt diffuse reflection light reflected by the rotating mirror, and reflects the dirt diffuse reflection light toward the dirt detection light receiving sensor. Laser radar device.