JPH0123071B2 - - Google Patents
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- JPH0123071B2 JPH0123071B2 JP56195048A JP19504881A JPH0123071B2 JP H0123071 B2 JPH0123071 B2 JP H0123071B2 JP 56195048 A JP56195048 A JP 56195048A JP 19504881 A JP19504881 A JP 19504881A JP H0123071 B2 JPH0123071 B2 JP H0123071B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- laser
- detection
- view
- transmitting
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は視野をラスタ状に走査し、目標の検
知を行なう走査形レーザレーダに関するものであ
る。
知を行なう走査形レーザレーダに関するものであ
る。
まず第１図によつて従来から用いられている走
査形レーザレーダに関して説明する。
査形レーザレーダに関して説明する。
第１図において、１は送信レーザ発生器、２は
ビームスプリツタ。３はＸ−Ｙスキヤナ、４は望
遠鏡、５は検出器、６は増幅器、７は信号処理
器、８は表示器、１０は送信レーザ光である。な
おここで送、受信光学系９は説明の便宜上共通と
した。また送信レーザ発生器１のレーザ送信方向
と受信光学系の瞬時視野の方向は同一方向に設定
されているものとする。
ビームスプリツタ。３はＸ−Ｙスキヤナ、４は望
遠鏡、５は検出器、６は増幅器、７は信号処理
器、８は表示器、１０は送信レーザ光である。な
おここで送、受信光学系９は説明の便宜上共通と
した。また送信レーザ発生器１のレーザ送信方向
と受信光学系の瞬時視野の方向は同一方向に設定
されているものとする。
このような構成において、送信レーザ発生器１
から出射したレーザビームはビームスプリツタ２
を透過し、Ｘ−Ｙスキヤナ３によつてラスタ状に
視野を走査し、望遠鏡４を通じて送信される。こ
のようにして照射された送信レーザ光１０は視野
内の目標によつて反射され、望遠鏡４によつて受
信される。受信光はＸ−Ｙスキヤナ３を経て、ビ
ームスプリツタ２で反射された後、検出器５に入
射する。検出器５の出力信号は増幅器６で増幅さ
れた後、信号処理器７で処理され、例えば表示器
８上に画像として表示することによつて目標の検
知が行なわれる。
から出射したレーザビームはビームスプリツタ２
を透過し、Ｘ−Ｙスキヤナ３によつてラスタ状に
視野を走査し、望遠鏡４を通じて送信される。こ
のようにして照射された送信レーザ光１０は視野
内の目標によつて反射され、望遠鏡４によつて受
信される。受信光はＸ−Ｙスキヤナ３を経て、ビ
ームスプリツタ２で反射された後、検出器５に入
射する。検出器５の出力信号は増幅器６で増幅さ
れた後、信号処理器７で処理され、例えば表示器
８上に画像として表示することによつて目標の検
知が行なわれる。
ところで、いま送信レーザ光１０のビーム広が
り角θt、受信瞬時視野をθrとするとＳ／Ｎの点か
らθtはθrとほぼ等しくなるように設定されてい
る。
り角θt、受信瞬時視野をθrとするとＳ／Ｎの点か
らθtはθrとほぼ等しくなるように設定されてい
る。
一方受信瞬時視野に相当する１画素当りのドウ
エルタイムをτd、送信レーザ光が目標で反射され
て再び受信される迄のトランジツトタイムをτtと
すると、上記反射光が検出器５で検知されるため
には、τtτdなる制約がある。
エルタイムをτd、送信レーザ光が目標で反射され
て再び受信される迄のトランジツトタイムをτtと
すると、上記反射光が検出器５で検知されるため
には、τtτdなる制約がある。
τd，τtはそれぞれ１フレームの画素数Ｎ、フレ
ームフレートＦ、目標迄の距離R1とそれぞれ次
の関係を有する。
ームフレートＦ、目標迄の距離R1とそれぞれ次
の関係を有する。
τt＝2R1／Ｃ ……(2)
ただしＣは光速である。したがつて第(1)、(2)式
と上記の制約から次の条件が求まる。
と上記の制約から次の条件が求まる。
上式から明かなように送信レーザ光１０の送信
方向と受信瞬時視野の方向が同一に設定されてい
る従来の走査形レーザレーダでは、目標で反射さ
れたレーザ光を受信するには、方位、高低方向の
走査を行うＸ−Ｙスキヤナ３の駆動速度とレーザ
受信側視野から決まるドウエルタイムτaに比較し
てレーザ光が出射されてから反射光が受信される
迄のトランジツトタイムτtが充分小さい必要があ
る。従つてＸ−Ｙスキヤナ３の駆動速度を大きく
してデータレートをあげたり、１フレームの画素
数を多くして走査視野を広くしたり、角度分解能
を良くすると目標の最大検知距離R1が短かくな
り、この最大検知距離R1で決まる範囲内の目標
しか検知できないという欠点があつた。
方向と受信瞬時視野の方向が同一に設定されてい
る従来の走査形レーザレーダでは、目標で反射さ
れたレーザ光を受信するには、方位、高低方向の
走査を行うＸ−Ｙスキヤナ３の駆動速度とレーザ
受信側視野から決まるドウエルタイムτaに比較し
てレーザ光が出射されてから反射光が受信される
迄のトランジツトタイムτtが充分小さい必要があ
る。従つてＸ−Ｙスキヤナ３の駆動速度を大きく
してデータレートをあげたり、１フレームの画素
数を多くして走査視野を広くしたり、角度分解能
を良くすると目標の最大検知距離R1が短かくな
り、この最大検知距離R1で決まる範囲内の目標
しか検知できないという欠点があつた。
そこでこの発明はこの欠点を解決するため、反
射光の検出器として複数の検知素子を配列した多
素子アレーを用い、あるひとつの反射光検知方向
に対し、この複数の検知素子を順次に対応させる
ことにより、各検知素子に同一方向からの異なる
時間帯に入射してくる反射光をそれぞれ検知させ
るようにしたもので、以下図面によつて詳細に説
明する。
射光の検出器として複数の検知素子を配列した多
素子アレーを用い、あるひとつの反射光検知方向
に対し、この複数の検知素子を順次に対応させる
ことにより、各検知素子に同一方向からの異なる
時間帯に入射してくる反射光をそれぞれ検知させ
るようにしたもので、以下図面によつて詳細に説
明する。
第２図はこの発明の一実施例で、１１は偏向
器、１２は遅延器、１３は加算器である。検出器
５は複数の検出素子からなる多素子アレーからな
る。またＸ−Ｙスキヤナ３は送信レーザ発生器１
からの送信レーザ光を視野内で走査する送信光走
査手段と、目標からの反射光を検知するあるひと
つの方向に対する検知素子として上記検出器５の
複数の検知素子を順次に対応させる受信路走査手
段とを兼ねている。
器、１２は遅延器、１３は加算器である。検出器
５は複数の検出素子からなる多素子アレーからな
る。またＸ−Ｙスキヤナ３は送信レーザ発生器１
からの送信レーザ光を視野内で走査する送信光走
査手段と、目標からの反射光を検知するあるひと
つの方向に対する検知素子として上記検出器５の
複数の検知素子を順次に対応させる受信路走査手
段とを兼ねている。
第３図は第２図の動作を説明するための図で、
１４は走査視野、A1，A2……Aoは検出器５の多
素子アレーの各素子に対応する受信瞬時視野、Ｂ
はレーザ送信方向を示したものである。
１４は走査視野、A1，A2……Aoは検出器５の多
素子アレーの各素子に対応する受信瞬時視野、Ｂ
はレーザ送信方向を示したものである。
いま多素子アレーは走査方向Ｘに沿つた線状の
アレーとし、レーザ送信方向Ｂは偏向器１１によ
つて受信瞬時視野A1に対して、第３図に示すよ
うに走査方向Ｘに沿つて角度θ0オフセツトしてい
るものとする。レーザ光の走査を行うＸ−Ｙスキ
ヤナ３が送信光および受信光に共用されているの
で、A1〜Aoの受信瞬時視野とＢのレーザ送信方
向との位置関係は常に固定的である。
アレーとし、レーザ送信方向Ｂは偏向器１１によ
つて受信瞬時視野A1に対して、第３図に示すよ
うに走査方向Ｘに沿つて角度θ0オフセツトしてい
るものとする。レーザ光の走査を行うＸ−Ｙスキ
ヤナ３が送信光および受信光に共用されているの
で、A1〜Aoの受信瞬時視野とＢのレーザ送信方
向との位置関係は常に固定的である。
レーザ送信方向ＢがＸ−Ｙスキヤナ３によりＸ
方向に走査されると、同時に受信瞬時視野A1〜
AoもＸ方向に走査される。ここで、ある時刻に
レーザ送信方向Ｂにレーザ光が送信されると、こ
れが目標により反射されてトランジツトタイムτt
後に望遠鏡４に入射する。このトランジツトタイ
ムτtの間にＸ−Ｙスキヤナ３により受信瞬時視野
A1〜AoがＸ方向に走査されるので、この反射光
はトランジツトタイムτtに対応した角度だけレー
ザ送信方向Ｂからずれた受信瞬時視野、例えば受
信瞬時視野A1に対応した検知素子にて検知され
る。また、目標が同一方向でもう少し遠方に位置
していたとすると、ある時刻に送信されたレーザ
光の反射光はもう少し遅れて例えば受信瞬時視野
A2に対応する検知素子にて検知される。従つて、
このようにある一つの方向から反射光を監視する
検知素子として多素子アレーの複数の検知素子
を、順次走査してそれぞれ時間的にずらして対応
させるようにすれば、これらの各検知素子がある
一つの方向からの反射光を検知する時間帯は互い
に異なり、この時間帯の違いは目標までの距離に
相関することから、各検知素子は異なる距離範囲
を担当することになる。よつて受信瞬時視野A1
〜Aoに対応したいずれかの検出素子の出力に基
づき目標を検知するようにすれば、一方向に対し
てひとつの検知素子が対応する場合に比べて広い
距離範囲の目標を検知できることになる。具体的
には走査角速度はθr／τdで与えられるから、送信
レーザ光１０のトランジツトタイムとの関係で受
信瞬時視野Ai（ｉ＝１，２…ｎ）に対応する検知
素子からは、次に示す距離範囲R1i〜R2i（ｉ＝１，
２…ｎ）にある目標からの反射光に対する信号出
力がなされる。
方向に走査されると、同時に受信瞬時視野A1〜
AoもＸ方向に走査される。ここで、ある時刻に
レーザ送信方向Ｂにレーザ光が送信されると、こ
れが目標により反射されてトランジツトタイムτt
後に望遠鏡４に入射する。このトランジツトタイ
ムτtの間にＸ−Ｙスキヤナ３により受信瞬時視野
A1〜AoがＸ方向に走査されるので、この反射光
はトランジツトタイムτtに対応した角度だけレー
ザ送信方向Ｂからずれた受信瞬時視野、例えば受
信瞬時視野A1に対応した検知素子にて検知され
る。また、目標が同一方向でもう少し遠方に位置
していたとすると、ある時刻に送信されたレーザ
光の反射光はもう少し遅れて例えば受信瞬時視野
A2に対応する検知素子にて検知される。従つて、
このようにある一つの方向から反射光を監視する
検知素子として多素子アレーの複数の検知素子
を、順次走査してそれぞれ時間的にずらして対応
させるようにすれば、これらの各検知素子がある
一つの方向からの反射光を検知する時間帯は互い
に異なり、この時間帯の違いは目標までの距離に
相関することから、各検知素子は異なる距離範囲
を担当することになる。よつて受信瞬時視野A1
〜Aoに対応したいずれかの検出素子の出力に基
づき目標を検知するようにすれば、一方向に対し
てひとつの検知素子が対応する場合に比べて広い
距離範囲の目標を検知できることになる。具体的
には走査角速度はθr／τdで与えられるから、送信
レーザ光１０のトランジツトタイムとの関係で受
信瞬時視野Ai（ｉ＝１，２…ｎ）に対応する検知
素子からは、次に示す距離範囲R1i〜R2i（ｉ＝１，
２…ｎ）にある目標からの反射光に対する信号出
力がなされる。
R1i＝｛θ0i／θr＋１／２（１＋θt／θr）｝Cτd／
２……(4) ただし θ0i＝θ0＋（ｉ−１）×（θr＋△θr） ……(6) θt＞△θrとすれば各検出素子の出力がカバーす
る距離範囲R11〜R21，R12〜R22…R1o〜R2oは互
にオーバラツプする。したがつてこの各検出素子
の出力を用いれば広い範囲の目標検知が行える。
例えば各検出素子の出力を各々増幅器６A1，６A2
…６Aoによつて増幅した後、各検出素子間の走査
時間の差に応じて遅延器１２A1，１２A2…１２Ao-
１によつて各出力を遅延させ、加算器１３によつ
て合成すれば、加算器１３の出力として結局距離
範囲R1o〜R21にある目標からの反射信号の信号
出力が得られる。この出力を信号処理器７で処理
することによつて目標の検知を行ない、例えば表
示器８上にその結果が表示される。
２……(4) ただし θ0i＝θ0＋（ｉ−１）×（θr＋△θr） ……(6) θt＞△θrとすれば各検出素子の出力がカバーす
る距離範囲R11〜R21，R12〜R22…R1o〜R2oは互
にオーバラツプする。したがつてこの各検出素子
の出力を用いれば広い範囲の目標検知が行える。
例えば各検出素子の出力を各々増幅器６A1，６A2
…６Aoによつて増幅した後、各検出素子間の走査
時間の差に応じて遅延器１２A1，１２A2…１２Ao-
１によつて各出力を遅延させ、加算器１３によつ
て合成すれば、加算器１３の出力として結局距離
範囲R1o〜R21にある目標からの反射信号の信号
出力が得られる。この出力を信号処理器７で処理
することによつて目標の検知を行ない、例えば表
示器８上にその結果が表示される。
このように多素子検出器を用いれば単一素子の
検出器を用いた場合に比べてレンジゲートの幅が
素子数に比例して大きくなり、広い距離範囲の目
標検知が可能となる。またレンジゲートの幅を一
定とすれば画素数ＮやフレームレートＦを大きく
とることができる利点がある。
検出器を用いた場合に比べてレンジゲートの幅が
素子数に比例して大きくなり、広い距離範囲の目
標検知が可能となる。またレンジゲートの幅を一
定とすれば画素数ＮやフレームレートＦを大きく
とることができる利点がある。
なお、以上はｎ個の検出素子からの出力を全て
遅延、合成する方法を示したが、例えば１，２…
ｋ及びｋ，ｋ＋１，…ｎの各出力を２つに分け合
成し、それぞれの合成出力をカラーデイスプレイ
等で色分け表示すれば目標が如何なる距離範囲に
存在するか容易に弁別できる利点もある。
遅延、合成する方法を示したが、例えば１，２…
ｋ及びｋ，ｋ＋１，…ｎの各出力を２つに分け合
成し、それぞれの合成出力をカラーデイスプレイ
等で色分け表示すれば目標が如何なる距離範囲に
存在するか容易に弁別できる利点もある。
またこの発明の他の実施例として各検出素子の
出力を、信号処理器７によつて順次切換えて例え
ば表示器８上に表示することによつても目標の検
知が可能で、この方法によつて目標の距離弁別が
細かく可能となる上、送、受信方向のオフセツト
角θ0を可変にすればさらに広い距離範囲の目標検
知が行なえる。
出力を、信号処理器７によつて順次切換えて例え
ば表示器８上に表示することによつても目標の検
知が可能で、この方法によつて目標の距離弁別が
細かく可能となる上、送、受信方向のオフセツト
角θ0を可変にすればさらに広い距離範囲の目標検
知が行なえる。
以上は送、受信光学系が共通の場合について述
べたが、送、受信光学系にそれぞれＸ−Ｙスキヤ
ナと望遠鏡を設け、Ｘ−Ｙスキヤナを同期して走
査するようにした場合についてもこの発明は適用
できる。さらに受信光の検出には直接検波方式の
場合について述べたが、ヘテロダイン検波方式の
場合についても、この発明は同様に適用できるこ
とは言うまでもない。
べたが、送、受信光学系にそれぞれＸ−Ｙスキヤ
ナと望遠鏡を設け、Ｘ−Ｙスキヤナを同期して走
査するようにした場合についてもこの発明は適用
できる。さらに受信光の検出には直接検波方式の
場合について述べたが、ヘテロダイン検波方式の
場合についても、この発明は同様に適用できるこ
とは言うまでもない。
第１図は従来のレーザレーダを示す図、第２図
はこの発明の一実施例を示す図、第３図はこの発
明による視野の走査を示す図である。 図中、１は送信レーザ発生器、２はビームスプ
リツタ、３はＸ−Ｙスキヤナ、４は望遠鏡、５は
検出器、６は増幅器、７は信号処理器、８は表示
器、９は送、受信光学系、１０は送信レーザ光、
１１は偏向器、１２は遅延器、１３は加算器、１
４は走査視野、Ａは受信瞬時視野、Ｂはレーザ送
信方向である。なお、図中、同一あるいは相当部
分には同一符号を付して示してある。
はこの発明の一実施例を示す図、第３図はこの発
明による視野の走査を示す図である。 図中、１は送信レーザ発生器、２はビームスプ
リツタ、３はＸ−Ｙスキヤナ、４は望遠鏡、５は
検出器、６は増幅器、７は信号処理器、８は表示
器、９は送、受信光学系、１０は送信レーザ光、
１１は偏向器、１２は遅延器、１３は加算器、１
４は走査視野、Ａは受信瞬時視野、Ｂはレーザ送
信方向である。なお、図中、同一あるいは相当部
分には同一符号を付して示してある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 送信レーザ発生器と、この送信レーザ発生器
から発されたビーム状の送信レーザ光をラスタ状
に走査する送信光走査手段と、目標により反射さ
れた上記送信レーザ光の反射光を検知する複数の
検知素子からなる多素子アレーと、単一の反射光
検知方向に対して上記複数の検知素子を順次に対
応させる受信路走査手段とを備え、上記多素子ア
レーの各検知素子の出力信号に基づき目標を検知
することを特徴とするレーザレーダ。 ２ 各検知素子間の走査時刻差に応じて各検知素
子出力を遅延させた後合成した信号により視野内
の目標を検知することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のレーザレーダ。 ３ 各検出素子の出力を選択的に切換えて得た信
号により目標を検知することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のレーザレーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56195048A JPS5896267A (ja) | 1981-12-03 | 1981-12-03 | レ−ザレ−ダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56195048A JPS5896267A (ja) | 1981-12-03 | 1981-12-03 | レ−ザレ−ダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5896267A JPS5896267A (ja) | 1983-06-08 |
| JPH0123071B2 true JPH0123071B2 (ja) | 1989-04-28 |
Family
ID=16334672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56195048A Granted JPS5896267A (ja) | 1981-12-03 | 1981-12-03 | レ−ザレ−ダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5896267A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ZA853615B (en) * | 1984-05-31 | 1986-02-26 | Ici Plc | Vehicle guidance means |
| JPS6123985A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-01 | Nissan Motor Co Ltd | 車間距離検出装置 |
| JP2007316016A (ja) * | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置 |
| JP6344845B2 (ja) * | 2014-04-14 | 2018-06-20 | リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 | レーザ測距装置 |
| JP2018071989A (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-10 | パイオニア株式会社 | センサ装置、センシング方法、プログラム及び記憶媒体 |
| JP2018071988A (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-10 | パイオニア株式会社 | センサ装置、センシング方法、プログラム及び記憶媒体 |
| JP7314661B2 (ja) * | 2019-07-05 | 2023-07-26 | 株式会社リコー | 光走査装置、物体検出装置及びセンシング装置 |
| US11592540B1 (en) * | 2022-06-23 | 2023-02-28 | Ours Technology, Llc | LIDAR sensor system including a dual-polarization transmit and receive optical antenna |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51145354A (en) * | 1975-06-09 | 1976-12-14 | Toshiba Corp | Moving substance supervisor |
-
1981
- 1981-12-03 JP JP56195048A patent/JPS5896267A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5896267A (ja) | 1983-06-08 |
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