特許 6645092 レーザレーダ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6645092

(24)【登録日】2020年1月14日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】レーザレーダ装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/12 20060101AFI20200130BHJP

   G01S 17/42 20060101ALI20200130BHJP

   G01S 7/481 20060101ALI20200130BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   G02B26/12

   G01S17/42

   G01S7/481 A

   G01C3/06 120Q

   G01C3/06 140

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-188549(P2015-188549)

(22)【出願日】2015年9月25日

(65)【公開番号】特開2017-62398(P2017-62398A)

(43)【公開日】2017年3月30日

【審査請求日】2018年7月9日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】太田 充彦

【審査官】 外山 未琴

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−０７７７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１１７９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１６２５３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２６／１０−２６／１２

Ｂ４１Ｊ ２／４７

Ｈ０４Ｎ １／１１３

Ｇ０１Ｓ ７／４８

Ｇ０１Ｓ １７／０８

Ｇ０１Ｓ １７／４２

Ｇ０１Ｃ ３／００−３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動部により回転駆動する回転体の原点から１回転にわたって回転角を示す値を保持するカウンタであって、一定周期毎にカウントアップするカウンタ、及び
前記回転体の複数の指定角度の各々について、前記回転体が前記指定角度になったことを示す信号が出力されたときに、前記カウンタの値を、前記指定角度を示す値として予め定められた値に書き換える補正部
を含む回転角検出装置と、
レーザ光を発光するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードから発光されたレーザ光であって、前記回転体により走査され、かつ、対象物で反射されたレーザ光を受光し、前記レーザ光を含む光の受光に応じた信号を出力する受光部と、
前記受光部から出力された信号に基づいて、前記対象物までのレーザ光の飛行時間を求める演算部と、
を含むレーザレーダ装置であって、
前記回転体は、複数のミラー面を有するポリゴンミラーであり、
前記ミラー面毎に少なくとも２つの回転角を前記指定角度とし、
前記演算部は、前記カウンタの値に基づいて、前記回転体によるレーザ光の照射方位を表す座標データを生成し、
前記求めた前記レーザ光の飛行時間と、前記生成した座標データとに基づいて、前記回転体の１回転で得られた各座標における前記飛行時間を表す測定データを生成する
レーザレーダ装置。

【請求項2】

前記回転体は、回転軸に対する法線角度が異なる複数のミラー面を有するポリゴンミラーである請求項１記載のレーザレーダ装置。

【請求項3】

前記回転体が前記指定角度になったときの前記カウンタの値と、前記指定角度を示す値との差分に基づいて、前記カウンタのカウントアップ周期を補正する周期補正部を更に含む請求項１又は２記載のレーザレーダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転角検出装置及びレーザレーダ装置に係り、特に、回転体の角度を検出するための回転角検出装置、及びレーザ光を発光させるレーザレーダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ポリゴンミラーによるレーザ光照射方位の走査を図１に示す。

【0003】

ポリゴンミラーが回転することにより、レーザ光を反射するミラー面の角度（入射角）が変化するため、出射レーザ光の方位を変えることができる。

【0004】

特許文献１では、８面ポリゴンを使用して位置信号の代わりに原点信号のみで位置合わせを行う例が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−１６２５３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、ポリゴンミラーの回転に回転ムラがある場合には、原点信号からの時間だけでレーザ光の照射タイミングを決めると、照射方位がバラつき、特に遠方での横位置精度を悪化させる原因となる。

【0007】

本発明では、回転体の角度を精度よく検出することができる回転角度検出装置及びレーザレーダ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の回転角検出装置は、駆動部により回転駆動する回転体の原点から１回転にわたって回転角を示す値を保持するカウンタであって、一定周期毎にカウントアップするカウンタと、前記回転体の複数の指定角度の各々について、前記回転体が前記指定角度になったことを示す信号に基づいて、前記カウンタの値を、前記指定角度を示す値に補正する補正部と、を含んで構成されている。

【0009】

本発明によれば、回転体が、駆動部により回転駆動しているときに、カウンタは、一定周期毎にカウントアップして、回転体の原点から１回転にわたって回転角を示す値を保持する。そして、補正部が、前記回転体の複数の指定角度の各々について、前記回転体が前記指定角度になったことを示す信号に基づいて、前記カウンタの値を、前記指定角度を示す値に補正する。

【0010】

このように、回転体の複数の指定角度の各々について、回転体が指定角度になったことを示す信号に基づいて、カウンタの値を、指定角度を示す値に補正することにより、回転体の角度を精度よく検出することができる。

【0011】

また、本発明に係る回転体は複数のミラー面を有するポリゴンミラーであり、前記ミラー面毎に少なくとも１つの回転角を前記指定角度とすることができる。また、前記ミラー面毎に少なくとも２つの回転角を前記指定角度とすることができる。

【0012】

また、本発明に係る回転体を、回転軸に対する法線角度が異なる複数のミラー面を有するポリゴンミラーとすることができる。

【0013】

また、本発明に係る回転角検出装置は、前記回転体が前記指定角度になったときの前記カウンタの値と、前記指定角度を示す値との差分に基づいて、前記カウンタのカウントアップ周期を補正する周期補正部を更に含むようにすることができる。

【0014】

本発明のレーザレーダ装置は、上記の回転角検出装置と、レーザ光を発光するレーザダイオードと、前記レーザダイオードから発光されたレーザ光であって、前記回転体により走査され、かつ、対象物で反射されたレーザ光を受光し、前記レーザ光を含む光の受光に応じた信号を出力する受光部と、前記受光部から出力された信号に基づいて、前記対象物までのレーザ光の飛行時間を求める演算部と、を含んで構成されている。

【発明の効果】

【0015】

以上説明したように、本発明の回転角検出装置及びレーザレーダ装置によれば、回転体の複数の指定角度の各々について、回転体が指定角度になったことを示す信号に基づいて、カウンタの値を、指定角度を示す値に補正することにより、回転体の角度を精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】ポリゴンミラーを示す上面図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係るレーザレーダ装置の概略構成を示す側面図である。

【図3】測定データの一例を示す図である。

【図4】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の機能的構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の動作を例示するタイミングチャートを示す図である。

【図6】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の動作を例示するタイミングチャートを示す図である。

【図7】本発明の第１の実施の形態に係るタイミング制御回路の機能的構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の第１の実施の形態に係る回転角補正回路の機能的構成を示すブロック図である。

【図9】本発明の第１の実施の形態に係る走査範囲信号生成回路の機能的構成を示すブロック図である。

【図10】本発明の第２の実施の形態に係る回転角補正回路の機能的構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。

【0018】

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態に係るレーザレーダ装置について説明する。図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るレーザレーダ装置１００は、受光素子１０と、ポリゴンミラー１２と、レーザ光を発光するレーザダイオード１４と、穴あきミラー１６とを備えている。なお、ポリゴンミラー１２が、回転体の一例である。

【0019】

受光素子１０は、レーザダイオード１４により発光されたレーザ光であって、ポリゴンミラー１２により走査され、かつ、物体に反射したレーザ光を受光する。受光素子１０は光に反応して電気パルスを後述する制御装置２２に出力する。

【0020】

ポリゴンミラー１２は、レーザダイオード１４により発光されたレーザ光を反射させて前方に照射すると共に、レーザ光を走査するための機構であり、各々法線俯角が異なる複数のミラー面を有している。

【0021】

穴あきミラー１６は、対象物で反射して戻ってきたレーザ光であって、ポリゴンミラー１２で反射した光を、受光素子１０に集光する様に反射させて受光素子１０に入射するための機構である。

【0022】

ここで、レーザレーダ装置１００の動作原理について説明する。

【0023】

レーザレーダ装置１００は、車両に搭載して、自車周辺の車両や歩行者などを検出するためのセンサである。レーザ光を照射して対象物で反射して戻ってくるまでの光の飛行時間を計測し、対象物までの距離に換算する。コリメートしたレーザ光を使用しているため、ポリゴンミラー１２による走査機構を備えている。レーザダイオード１４で発光したレーザ光は、一旦ポリゴンミラー１２で反射させて前方に照射する。このとき、ポリゴンミラー１２の回転角によってレーザ光の照射方位が決まる。対象物で反射して戻ってきたレーザ光は再度ポリゴンミラー１２で反射し、受光素子１０に集光する様に穴あきミラー１６で反射させて受光素子１０に入射する。受光素子１０は縦方向に１６画素に分割受光する。このため、１回のレーザ光の照射で、縦方向に１６点の距離を同時に計測できる。ポリゴンミラー１２の回転に合わせてレーザ光を照射することで、横方向の走査が可能となる。受光素子１０による分割受光とポリゴンミラー１２による横方向走査の組合せで１６×３２０点の計測を実現している。さらに、５面のポリゴンミラー１２を用いて、各ミラー面の法線俯角を変えておくことで縦方向の走査を実現し、ポリゴンミラー１２が１回転する間に縦方向１６点×５面＝８０点のデータを得る。したがって、縦横の組合せで８０×３２０点の計測をポリゴンミラー１２の１回転で実現している（図３参照）。

【0024】

また、図４に示すように、レーザレーダ装置１００は、ポリゴンミラーモータ１８と、位置検出センサ２０と、制御装置２２とを備えている。なお、ポリゴンミラーモータ１８が、駆動部の一例である。

【0025】

ポリゴンミラーモータ１８は、ポリゴンミラー１２を一定速度で回転させるためのモータであり、例えば、ＤＣブラシレスモータである。

【0026】

位置検出センサ２０は、ミラーの回転が原点（０度の位置）にあるときにパルスを出力する原点信号と、３６度毎にパルスを出力する位置信号とを制御装置２２へ出力する。

【0027】

制御装置２２は、ポリゴンミラーモータ１８の駆動を制御すると共に、位置検出センサ２０からの信号に基づいて、レーザダイオード１４の発光タイミングを制御し、受光素子１０からの受光信号に基づいて、物体までの距離を計測して、上位装置へ出力する。

【0028】

制御装置２２は、タイミング制御回路３０と、飛行時間測定回路３２と、測定データ処理回路３４と、上位インタフェース３６とを備えている。なお、飛行時間測定回路３２が、演算部の一例である。

【0029】

タイミング制御回路３０は、ポリゴンミラーモータ１８の駆動を制御するための制御信号を出力すると共に、位置検出センサ２０からの原点信号及び位置信号に基づいて、レーザダイオード１４の発光タイミングを制御するための発光信号をレーザダイオード１４及び飛行時間測定回路３２へ出力する。また、タイミング制御回路３０は、位置検出センサ２０からの原点信号及び位置信号に基づいて、ポリゴンミラー１２によるレーザ光の照射方位を表す座標データを生成して、測定データ処理回路３４へ出力する。

【0030】

飛行時間測定回路３２は、発光信号と受光素子１０からの受光信号とに基づいて、対象物までのレーザ光の飛行時間を測定する。

【0031】

測定データ処理回路３４は、飛行時間測定回路３２から得られたレーザ光の飛行時間と、タイミング制御回路３０から得られた座標データとに基づいて、ポリゴンミラー１回転で得られた８０×３２０点の計測結果を表す測定データを生成し、上位インタフェース３６を介して、上位装置へ出力する。

【0032】

次に、制御装置２２の動作原理について説明する。ポリゴンミラー１２はポリゴンミラーモータ１８により一定速度で回転している。タイミング制御回路３０から出力されるポリゴンミラーモータ１８に対する制御信号は、スタート／ストップの指示のみである。ポリゴンミラー１２には、位置検出センサ２０が付加されており、位置検出センサ２０は、ポリゴンミラー１２の回転が原点（０度の位置）にあるときにパルスを出力する原点信号と、３６度毎にパルスを出力する位置信号とを出力する。例えば、位置信号は０度、３６度、７２度、１０８度、１４４度、１８０度、２１６度、２５２度、２８８度、３２４度の１０か所でパルスを出力する。なお、０度、７２度、１４４度、２１６度、２８８度が、ミラー面の端点に対応する回転角であり、３６度、１０８度、１８０度、２５２度、３２４度が、ミラー面の端点以外に対応する回転角である。

【0033】

タイミング制御回路３０は、位置検出センサ２０からの原点信号及び位置信号に基づいて、ポリゴンミラー１２の回転角を判断し、その回転角が予め決められた回転角にあるときに、レーザダイオード１４に対して発光信号を送って発光を指示する。レーザダイオード１４が発光して照射されたレーザ光は、その一部が対象物で反射し最終的に受光素子１０で受光される。タイミング制御回路３０が出力する発光信号から、受光素子１０が出力する受光信号までの時間を飛行時間測定回路３２で計測し、飛行時間データとする。測定データ処理回路３４では、飛行時間データを距離データに換算するとともに、タイミング制御回路３０からの座標データと組合せて上位インタフェース３６に送る。上位インタフェース３６はレーザレーダ装置１００の出力を利用する上位装置に向けて計測結果を送出する。

【0034】

タイミング制御回路３０が出力する座標データは、レーザ光照射時のポリゴンミラー１２の回転角を高精度に反映した座標データでなければならない。しかしながら、レーザ光照射のタイミングでポリゴンミラー１２の回転角を高精度に測定することはできないので、１回転１０か所で出力される位置信号をもとに、位置信号と位置信号の間を補間して、レーザ光照射のタイミングでのポリゴンミラー１２の回転角を求める。その様子を、図５を参照しながら説明する。本実施の形態では、タイミング制御回路３０は、後述するように、ポリゴンミラー１２の回転角に対応した値を保持する回転角カウンタ５４を設ける。回転角カウンタ５４は、原点信号でリセットされ、次の原点信号までの１回転を一定周期でカウントアップする。ポリゴンミラー１２は１秒に１０回転するため、２７７．８マイクロ秒ごとにカウントアップ（＋１）すれば、１００ミリ秒で３６０カウントとなり、１カウントが１度に対応する。３６度の位置信号が出力された時点で回転角カウンタ５４が保持する値を３６に補正するが、回転ムラがない理想状態では、カウントアップしてきた値もその時点で３６になっている。

【0035】

それ以降においても、位置信号が出力されるたびに回転角カウンタ５４が保持する値を対応する回転角に更新する。

【0036】

図６に回転ムラがある場合の様子を示す。ポリゴンミラー１２の回転が遅くなると、３６度の位置信号が出力された時点で回転角カウンタ５４が保持する値はすでに３６を過ぎて、補正がなければ３９になるところである。位置信号により回転角カウンタ５４が保持する値を３６に補正し、次の７２度の位置信号が出力されるまでは２７７．８マイクロ秒ごとにカウントアップを続ける。１０８度付近ではポリゴンミラー１２の回転が進んでいる場合の例を示しており、位置信号が出力される直前に回転角カウンタ５４が保持する値は１０６を示している。そこへ位置信号が出力されるため回転角カウンタ５４が保持する値は１０７を飛ばして１０８に補正される。回転角カウンタ５４は、次の１４４度の位置信号が出力されるまでは２７７．８マイクロ秒ごとにカウントアップを続ける。以下同様に、回転角カウンタ５４が保持する値は、位置信号が出力されるたびに、その回転角に対応する値に書き換えられるが、それ以外では一定周期ごとにカウントアップする。

【0037】

上記の動作原理を実現するために、タイミング制御回路３０は、図７に示すように、ポリゴンミラーモータ１８へ制御信号を出力するミラー制御回路４２と、原点信号に基づいて、ポリゴンミラー１２の回転角を検出し、位置信号に基づいて、ポリゴンミラー１２の回転角を補正する回転角補正回路４４と、回転角補正回路４４によって検出されたポリゴンミラー１２の回転角に基づいて、測距を行う範囲を表す走査範囲信号を生成する走査範囲信号生成回路４６と、回転角補正回路４４によって検出されたポリゴンミラー１２の回転角に基づいて発光信号を出力し、かつ、回転角補正回路４４によって検出されたポリゴンミラー１２の回転角及び走査範囲信号に基づいて、ポリゴンミラー１２の回転角を表す座標データを出力する発光制御回路４８と、を備えている。なお、回転角補正回路４４が、回転角検出装置の一例である。

【0038】

また、図８に、回転角補正回路４４のブロック図を示す。回転角補正回路４４は、位置信号カウンタ５０、補正値レジスタ＃１〜＃９、及び回転角カウンタ５４を備えている。

【0039】

回転角カウンタ５４はポリゴンミラー１２の回転角を表わすカウンタで、０度から３６０度までを表現する。１カウントを回転角１度とし、カウンタ全体は９ビット（０〜５１１）である。常時は２７７．８マイクロ秒ごとにカウントアップ（＋１）動作を繰り返している。原点信号’1’で回転角カウンタ５４が保持する値はリセット（カウント値に０をロード）され、位置信号’1’で補正値を回転角カウンタ５４にロードする。位置信号’0’のときは２７７．８マイクロ秒ごとにカウントアップ動作を繰り返している。回転角カウンタ５４にロードする補正値は、補正値レジスタ＃１〜＃９のうちの１個から提供される。３６度位置の位置信号のときには補正値３６を提供し、それぞれの位置信号に対応した補正値を提供できるよう、位置信号カウンタ５０で補正値レジスタ＃１〜＃９のうちの１個を選択するように構成している。位置信号カウンタ５０は原点信号でリセットされ、位置信号のたびにカウントアップ（＋１）するカウンタであり、０〜９の値を保持する４ビットのカウンタである。位置信号カウンタ５０が保持する値が０の状態で位置信号が’1’になった場合は、補正値レジスタ＃１を選択し、位置信号カウンタ５０が保持する値が１の状態のときは補正値レジスタ＃２を選択し、以下同様に位置信号カウンタ５０が保持する値が８の状態のときは補正値レジスタ＃９を選択する。補正値レジスタ＃１〜＃９には、適切な値をあらかじめ書込んでおけばよい。

【0040】

図９に走査範囲信号生成回路４６のブロック図を示す。回転角補正回路４４は、走査開始点レジスタ＃１〜＃５、走査終了点レジスタ＃１〜＃５、比較部６０、６２、及び信号生成回路６４を備えている。

【0041】

ここでは、レーザ光を照射して距離の計測を実施する範囲のことを走査範囲としている。ミラー面は７２度回転するが、計測を実施するのは４０度の範囲である。ミラー面＜１＞の角度範囲であれば１６度〜５６度、ミラー面＜２＞であれば８８度〜１２８度となる。そこで、比較部６０が、回転角補正回路４４で得られた補正済み回転角がミラー面＜１＞の走査開始点１６度に一致したことを検出して、信号生成回路６４が、比較部６０による検出結果に基づいて、走査範囲信号をオンにする。また、比較部６２が、補正済み回転角がミラー面＜１＞の走査終了点５６度に一致したことを検出して、信号生成回路６４が、比較部６２による検出結果に基づいて、走査範囲信号をオフにする。走査開始点、走査終了点はミラー面ごとに値が異なるため、走査開始点レジスタ、走査終了点レジスタをそれぞれ５組用いて適宜切り替えて使用している。

【0042】

さらにレーザ光の発光タイミング等、各部で必要となるタイミング信号を生成する必要があるが、走査範囲信号と同様に、補正済み回転角を基準に生成しても良いし、走査範囲信号を基準にして生成してもよい。

【0043】

＜レーザレーダ装置１００の動作＞
次に、レーザレーダ装置１００の動作について説明する。

【0044】

まず、タイミング制御回路３０からの制御信号に基づいて、ポリゴンミラーモータ１８が駆動して、ポリゴンミラー１２が一定速度で回転する。位置検出センサ２０がポリゴンミラー１２の回転角度に応じて、原点信号及び位置信号を出力する。

【0045】

タイミング制御回路３０では、原点信号が入力されると、回転角カウンタ５４が保持する値をリセットし、位置信号が入力されると、位置信号カウンタ５０及び補正値レジスタ＃１〜＃９により、回転角カウンタ５４が保持する値を、位置信号に応じた値に補正する。

【0046】

また、タイミング制御回路３０は、ポリゴンミラー１２の回転角が予め決められた回転角にあるときに、レーザダイオード１４に対して発光信号を送って発光を指示する。そして、レーザダイオード１４が発光して照射されたレーザ光が、対象物で反射し最終的に受光素子１０で受光されると、飛行時間測定回路３２は、タイミング制御回路３０が出力する発光信号から、受光素子１０が出力する受光信号までの時間を計測し、飛行時間データとする。測定データ処理回路３４では、飛行時間データを距離データに換算するとともに、タイミング制御回路３０からの座標データと組合せて上位インタフェース３６に送る。上位インタフェース３６はレーザレーダ装置１００の出力を利用する上位装置に向けて計測結果を送出する。

【0047】

以上、説明したように、第１の実施の形態に係るレーザレーダ装置によれば、ポリゴンミラーの各ミラー面の端点及び端点以外の指定角度の各々について、ポリゴンミラーが指定角度になったことを示す位置信号に基づいて、カウンタの値を、指定角度を示す値に補正することにより、ポリゴンミラーの回転に回転ムラがある場合であっても、ポリゴンミラーの角度を精度よく検出することができる。特に、ポリゴンミラーの各ミラー面の法線俯角が異なっており、回転ムラがある場合であっても、ポリゴンミラーの角度を精度よく検出することができる。

【0048】

また、ポリゴンミラーに付加される、回転角を検出する位置検出センサからの位置信号に基づいて、タイミング制御回路が管理している回転角カウンタの値を補正する。その際、ミラー面の端点以外の回転角においても回転角カウンタを補正することで、ポリゴンミラーの回転ムラに対してより高精度に追従する回転角カウンタを実現できる。

【0049】

また、レーザレーダの走査機構としてポリゴンミラーを用いる場合に、ポリゴンミラーの回転にムラがあると、レーザ照射方位の精度が低下し、その結果、対象物の方位精度が低下する。ポリゴンミラーの回転にムラがあっても回転角を補正できるため、方位精度の低下を回避できる。

【0050】

なお、上記の実施の形態では、説明の分かり易さを優先して、回転角カウンタのカウント１を回転角１度に対応させて説明したが、必要な精度を満たすようにカウントアップの周期を決定することができる。例えば、１マイクロ秒ごとのカウントアップであっても容易に実現できる。また、位置信号は３６０度を１０分割して３６度ごとに‘１’を出力するものとして説明したが、分割数はこれに限定するものではなく、分割方法も等分割でなくてもよい。

【0051】

さらに、補正値レジスタや走査開始点レジスタ／走査終了点レジスタは、例示した個数を並べる方法でなくても、そのつど演算により生成する等、種々の変形が考えられる。

【0052】

＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0053】

上記の第１の実施の形態では、回転角カウンタを２７７．８マイクロ秒ごとにカウントアップし、位置信号が’1’のタイミングでカウント値を補正する場合を説明したが、本実施の形態では、回転角とともに回転速度を補正する点が、第１の実施の形態と異なっている。

【0054】

本発明の第２の実施の形態に係るレーザレーダ装置について説明する。図１０に示すように、本発明の第２の実施の形態に係るレーザレーダ装置の回転角補正回路４４は、位置信号カウンタ５０、補正値レジスタ＃１〜＃９、回転角カウンタ５４、分周回路２５６、及び分周比算出回路２５８を備えている。なお、分周比算出回路２５８が、周期補正部の一例である。

【0055】

ポリゴンミラー１２の回転に遅れ（進み）が検出された場合、回転角カウンタ５４のカウントアップ周期を長く（短く）すれば良い。そこで、回転角カウンタ５４のカウントアップ周期２７７．８マイクロ秒を調整できるように、クロックを１００倍高速の２．７７８マイクロ秒とし、そのクロックを分周回路２５６で１００分周して２７７．８マイクロ秒を作成する。分周比算出回路２５８は、この分周比を制御することでカウントアップ周期を調整する。分周比を１０１分周にすればカウントアップ周期は２８０．６マイクロ秒となり、分周比を９９分周にすれば２７５．０マイクロ秒となり、１％精度での速度調整が可能となる。分周比算出回路２５８は、位置信号が‘１’の時に補正を行う際、補正前後の回転角カウンタ５４の差分を補正差分として算出し、その補正差分と現在の分周比から新しい分周比を算出し、次の位置信号が‘１’になる補正タイミングまではその値を保持する。例えば、補正前の回転角カウンタ５４の値が、補正後の回転角カウンタ５４の値より大きい場合、ポリゴンミラー１２の回転に遅れが検出されるため、分周比算出回路２５８は、現在の分周比を１だけ長くする。また、補正前の回転角カウンタ５４の値が、補正後の回転角カウンタ５４の値より小さい場合、ポリゴンミラー１２の回転に進みが検出されるため、分周比算出回路２５８は、現在の分周比を１だけ短くする。

【0056】

なお、回転速度調整はモータの特性などにより必要となる調整精度が異なるため、より細かい調整が必要な場合は、分周比を高く設定すればよい。

【0057】

また、第２の実施の形態に係るレーザレーダ装置の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

【0058】

以上、説明したように、第２の実施の形態に係るレーザレーダ装置によれば、補正前後の回転角カウンタ５４の差分を補正差分として算出し、その補正差分と現在の分周比から新しい分周比を算出して、回転角カウンタのカウントアップ周期を補正することにより、ポリゴンミラーの回転に回転ムラがある場合であっても、ポリゴンミラーの角度を精度よく検出することができる。

【0059】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

【0060】

例えば、上記の実施の形態においては、本発明の回転体の回転角を補正する方法をレーザレーダ装置に用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。

【0061】

また、法線俯角が異なる複数のミラー面を有するポリゴンミラーの回転角を補正する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、法線俯角が同じ複数のミラー面を有するポリゴンミラーについて、ポリゴンミラーの回転角を検出し、回転角を補正してもよい。また、ポリゴンミラー以外の回転体について、回転体の回転角を検出し、回転角を補正してもよい。

【符号の説明】

【0062】

１０ 受光素子
１２ ポリゴンミラー
１４ レーザダイオード
１６ 穴あきミラー
１８ ポリゴンミラーモータ
２０ 位置検出センサ
２２ 制御装置
３０ タイミング制御回路
３２ 飛行時間測定回路
３４ 測定データ処理回路
３６ 上位インタフェース
４２ ミラー制御回路
４４ 回転角補正回路
４６ 走査範囲信号生成回路
４８ 発光制御回路
５０ 位置信号カウンタ
５４ 回転角カウンタ
６０ 比較部
６２ 比較部
６４ 信号生成回路
１００ レーザレーダ装置
２５６ 分周回路
２５８ 分周比算出回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】