レーザレーダ装置と出射調整方法
【課題】天候の急変にも即時に追随して人体に障害を与えることなく位置計測が可能なレーザレーダ装置を提供することが目的である。
【解決手段】天候の急変にも即時に追随して、対象物３１での第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの強度を所定の強度以下になるように、前記第一のレーザ光１２Ａおよび前記第二のレーザ光１２Ｂの出射強度を調整するレーザレーダ装置１と出射調整方法を提供する。
【解決手段】天候の急変にも即時に追随して、対象物３１での第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの強度を所定の強度以下になるように、前記第一のレーザ光１２Ａおよび前記第二のレーザ光１２Ｂの出射強度を調整するレーザレーダ装置１と出射調整方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の位置等を計測するレーザレーダ装置とその計測方法、特に、車両の前方にレーザ光を出射し、対象物から反射したレーザ光に基づいて対象物の位置情報等を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザレーダ装置は、レーザ光を出射し位置計測する対象物で反射され受光されるまでの時間と放射角度情報から位置情報を算出している。
【０００３】
特許文献１では、水に吸収され易い長波長のレーザ光と、水に吸収され難い短波長のレーザ光により位置計測を行なっている。水に吸収され難い短波長のレーザ光の人の目に対する露光量を検出し、露光量が所定の基準値より大きい場合は、水に吸収され難い短波長のレーザ光を出射しないで、水に吸収され易い長波長のレーザ光を出射していた。
【０００４】
また、対象物が近く車両速度が遅い時には人の目に悪影響を与えない長波長のレーザ光を、対象物が遠く車両速度が速い時には計測能力の高い短波長のレーザ光をと、情況に応じてレーザ光を切り替えて単一波長で位置計測を行なっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２４３７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
日本工業規格Ｃ６８０２「レーザ製品の安全基準」によれば、１８０ｎｍから１ｍｍまでがレーザ光の波長域とされ、前記レーザ光を用いるレーザ機器に人体に障害を与えないための安全基準が設けられている。また、前記レーザ光が人の眼に入った時や人の皮膚に当たった時に許容できる安全なレベルとして最大許容露光量（ＭＰＥ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）がある。
【０００７】
従来技術である特許文献１の実施形態では、長波長のレーザ光の波長は１３００ｎｍであり、短波長のレーザ光の波長は８５０ｎｍである。よって、どちらも日本工業規格Ｃ６８０２「レーザ製品の安全基準」に従い安全な取り扱いが必要である。
【０００８】
ところが、特許文献１に開示された従来技術では、前記短波長のレーザ光は、人の目に対する露光量が最大許容露光量より大きい際には出射を止められ、前記長波長のレーザ光が出射される。前記長波長のレーザ光は、人の目に対する露光量に制限を設けずに使用しており、安全面に問題があった。
【０００９】
特許文献１に開示された従来技術では、対象物が近く車両速度が遅い時には人の目に悪影響を与えない長波長のレーザ光を、対象物が遠く車両速度が速い時には計測能力の高い短波長のレーザ光をと、情況に応じてレーザ光を切り替えて位置計測を行なっている。ところが、前記長波長のレーザ光と前記短波長のレーザ光ともにレーザ光であるので、情況に応じての切り替えだけでは安全な処置とは言い難い。人体に障害を与えないための安全処置として、前記長波長のレーザ光及び前記短波長のレーザ光の人の目に対する露光量は安全基準を満たすべきである。
【００１０】
空気中の湿度変化により空気中を進行するレーザ光の強度は変化する。このため、人等の対象物での前記レーザ光の強度が強くなり安全基準を超える危険性がある。また、前記レーザ光の強度が弱まり位置計測ができなることもある。
【００１１】
特許文献１に開示された従来技術では、天候の急変による空気中の湿度変化に起因した前記レーザ光の強度変化に対する調整がなされていない。ところが、人等の対象物での前記レーザ光の強度は安全基準を満たす強度以下に調整すべきである。
【００１２】
本発明の目的は、このような課題を鑑みてなされたものであり、天候の急変にも即時に追随し人体に悪影響を与えることなく位置計測が可能なレーザレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光と水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光を対象物に向けて出射する出射器と、前記第一のレーザ光が前記対象物で反射された第三のレーザ光と前記第二のレーザ光が前記対象物で反射された第四のレーザ光とを受光する受光器とを備え、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射器でのそれぞれの出射強度の比と前記第三のレーザ光および前記第四のレーザ光の前記受光器でのそれぞれの受光強度の比とから、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が所定の強度以下になるように、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度をそれぞれ調整する出射調整器を備えたことを特徴とする。
【００１４】
このような態様によれば、天候の急変にも即時に追随して、前記対象物での前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の強度を所定の強度以下に、即ち、安全基準を満足するように、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度を調整することができる。
【００１５】
よって、天候の急変にも即時に追随し人体に悪影響を与えることなく位置計測が可能なレーザレーダ装置を提供することができる。
【００１６】
前記出射器にはコリメート光サブモジュールが内設され、前記コリメート光サブモジュールが、レーザ光を出射する半導体レーザと、前記レーザ光を平行光にするコリメートレンズと、前記半導体レーザと前記コリメートレンズを連結する保持部材とを有し、前記出射器は、前記第一のレーザ光を出射するコリメート光サブモジュールと、前記第二のレーザ光を出射するコリメート光サブモジュールとを有することが好ましい。
【００１７】
このような態様であれば、前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光を出射することができるとともに前記第一のレーザ光及び前記第二のレーザ光を平行光にすることで拡散による強度低下が防げる。また、前記保持部材が前記半導体レーザと前記コリメートレンズを強固に固定し、光軸や焦点がずれる等を防止でき、精度の良い位置計測が可能である。
【００１８】
前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とを合波する波長分割多重フィルタを組み込んだ前記出射器であることが好ましい。
【００１９】
前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とを合波することで、前記出射器から対象物を経由し受光器に至る光路及び前記対象物で反射される箇所が前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とで同一となるので、高精度な算出が可能となる。
【００２０】
水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光と水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光を出射する出射器と、前記第一のレーザ光が対象物で反射された第三のレーザ光と前記第二のレーザ光が前記対象物で反射された第四のレーザ光とを受光する受光器と、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が所定の強度になる前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射器での出射強度をそれぞれ算出する出射調整器と、それぞれの前記出射強度以下で前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を前記出射器から出射させる制御器と、を有するレーザレーダ装置の出射調整方法であって、前記出射調整器において、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の出射強度の値と、前記第三のレーザ光および前記第四のレーザ光の受光強度の値と、前記第一のレーザ光および前記第三のレーザ光の距離あたりの透過損失係数と、前記第二のレーザ光および前記第四のレーザ光の距離あたりの透過損失係数とが、前記出射強度を算出する所定の出射調整演算式に代入され、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が前記所定の強度となる前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度が算出され、前記制御器が前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度以下で前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を前記出射器から出射させることにより、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度がそれぞれ前記所定の強度以下になるように調整されることを特徴とする。
【００２１】
本構成によれば、天候の急変にも即時に追随し、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が所定の強度以下になるように、即ち、安全基準を満足するように調整する出射調整方法が可能となる。
【００２２】
よって、前記出射調整方法を備えるレーザレーダ装置において、天候の急変にも即時に追随して人体に悪影響を与えることなく位置計測が可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、天候の急変にも即時に追随して、水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光と水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光との出射強度の比と、前記第一のレーザ光が対象物で反射された第三のレーザ光と前記第二のレーザ光が対象物で反射された第四のレーザ光との受光強度の比とから、前記対象物での前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の強度を所定の強度以下になるように、即ち、安全基準を満足するように調整することができる。
【００２４】
よって、天候の急変にも即時に追随して人体に悪影響を与えることなく位置計測が可能なレーザレーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態であるレーザレーダ装置の全体構成図と対象物を示す。
【図２】本発明の実施形態である出射器の概略図である。
【図３】本発明の実施形態である波長分割多重フィルタを備える出射器の概略図である。
【図４】本発明の実施形態である受光器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の実施形態であるレーザレーダ装置１の全体構成図と対象物３１を示す。制御器３５からの信号で出射器１１は水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光１２Ａと水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光１２Ｂを出射する。制御器３５は、第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの出射強度を出射調整器３４に送信する。
【００２７】
出射器１１から出射された第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂは、レーザレーダ装置１の前方に向けて一次元的または二次元的にレーザ光を出射するスキャナ３２によって、レーザレーダ装置１の前方に出射される。
【００２８】
スキャナ３２から出射された第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂは対象物３１によりそれぞれ第三のレーザ光２２Ａと第四のレーザ光２２Ｂとして反射される。第三のレーザ光２２Ａと第四のレーザ光２２Ｂは受光器２１に受光される。
【００２９】
制御器３５は、受光器２１に受光された第三のレーザ光２２Ａおよび第四のレーザ光２２Ｂの受光強度を出射調整器３４に送信する。
【００３０】
第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂの出射器１１から出射された時刻とスキャナ３２の放射角度情報が制御器３５によって距離演算器３３に送信されるとともに、第三のレーザ光２２Ａと第四のレーザ光２２Ｂの受光器２１に受光された時刻が制御器３５によって距離演算器３３に送信され、距離演算器３３によって対象物３１の位置が算出される。この対象物３１の位置情報は、図１に記載されていない後続の電気回路に送信される。
【００３１】
対象物３１が人間または人間が運転する自動車等の場合には、対象物３１での第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂの強度は、人体に悪影響を与えない強度に調整することが必要である。
【００３２】
晴天、曇り、雨天、降雪、濃霧等による天候変化に伴い空気中の水分子量が変化すると、空気中を伝播するレーザ光の強度は変化する。空気中の湿度が高くなると、レーザ光が空気中の水分子に吸収され減衰するので、対象物３１でのレーザ光の強度を保つには、レーザ光の出射強度を強める必要がある。
【００３３】
ところが、空気中の乾燥が進むとレーザ光は空気中で減衰しなくなり対象物３１でのレーザ光の強度は強まるため、レーザ光の出射強度は弱める必要がある。
【００３４】
次に、出射調整器３４が行うレーザ光の出射調整方法について説明する。空気中を伝播するレーザ光の強度の変化は、（１）式および（２）式で表される。
【００３５】
【数１】
【００３６】
Ｐｅ１は、第一のレーザ光１２Ａの出射器１１での強度である出射強度である。
Ｐｉ１は、第三のレーザ光２２Ａの受光器２１での強度である受光強度である。
Ｐｅ２は、第二のレーザ光１２Ｂの出射器１１での強度である出射強度である。
Ｐｉ２は、第四のレーザ光２２Ｂの受光器２１での強度である受光強度である。
ｋ１は、第一のレーザ光１２Ａおよび第三のレーザ光２２Ａの湿度による距離あたりの透過損失係数である。
ｋ２は、第二のレーザ光１２Ｂおよび第四のレーザ光２２Ｂの湿度による距離あたりの透過損失係数である。
Dは、レーザ光が出射器１１を出射し対象物３１で反射され受光器２１に到達するまでの距離である。
ＭＬは、空気中の水分量に相関する湿度係数である。
Ｒ１、Ｒ２は、第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂとの対象物３１での反射損失率である。
【００３７】
本発明の実施形態では、レーザ光が空気中水分子に吸収され減衰する様子を表す式として、（１）式と（２）式を使っているが、これらの式に限られるものではなく、レーザ光が空気中水分子に吸収され減衰する様子を表すことができる式であれば構わない。
【００３８】
次に、（１）式を（２）式で除して、第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂとは波長が異なるが反射損失率の差は小さいと仮定し、（３）式が求まる。また、（３）式から（４）式が求まる。
【００３９】
【数２】
【００４０】
本発明の実施形態では、第一のレーザ光１２Ａの波長は１２８０ｎｍ〜１３２０ｎｍの範囲から、第二のレーザ光１２Ｂの波長は１４１０ｎｍ〜１４９０ｎｍの範囲から選択しており、近い波長のレーザ光を選択している。反射損失率はレーザ光の波長により変化すると考えられるが、このように近い波長のレーザ光を採用することで、反射損失率の差は極力抑えられ、反射損失率はほぼ同じであると仮定できる。
【００４１】
ｋ１およびｋ２は、レーザ光の波長に依存する物理量であり、Ｐｅ１およびＰｅ２は設定値であり、Ｐｉ１およびＰｉ２は計測値である。出射調整器３４は、予め記憶されていたｋ１およびｋ２、出射器１１から制御器３５によって送信されたＰｅ１およびＰｅ２の値、受光器２１から制御器３５によって送信されたＰｉ１およびＰｉ２の値を、（４）式に代入することにより、Ｄ×ＭＬを一律に決めることができる。このことは、波長の異なる二波長のレーザ光を同時に出射し受光することで可能となる。特に、水分子に吸収され難い波長のレーザ光と水分子に吸収され易い波長のレーザ光を選んだことで、空気中の湿度の変化によりＰｉ１／Ｐｉ２の比が大きく変化するために、天候の急激な変化に敏感に反応するレーザレーダ装置１及びその出射調整方法が可能となる。
【００４２】
第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂが、それぞれＰｅ１とＰｅ２の出射強度で出射器１１から出射され、対象物３１でのそれぞれの強度をＰｓ１とＰｓ２とする。次に、（１）式と（２）式を使って、Ｐｓ１とＰｅ１およびＰｓ２とＰｅ２の関係式を求めることを説明する。Ｐｓ１とＰｓ２は、対象物３１で反射される前のレーザ光の強度であるからＲ１およびＲ２は削除し、対象物３１は出射器１１と受光器２１の中心にあると仮定することでＤ×ＭＬをＤ×ＭＬ／２に変更して、（１）式、と（２）式から（５）式と（６）式が求まる。
【００４３】
【数３】
【００４４】
光速度は約３０万ｋｍ／秒であることから、例えば、レーザ光が出射器１１から２００ｍ離れた対象物３１を経由して受光器２１に到達するまでの距離４００ｍｍを伝播する時間は、およそ１．３×１０−６秒である。この時、レーザレーダ装置１と対象物３１とが時速２００ｋｍ／時間で接近していたとすると、１．３×１０−６秒の間に７．４×１０−５ｍしか接近しない。よって、対象物３１が出射器１１と受光器２１の中心にあると言う仮定は、実際的に正しく、この仮定による計算での誤差はほとんど生じない。
【００４５】
ここで、対象物３１が、人間または人間が運転する自動車である等の場合には、対象物３１での強度であるＰｓ１及びＰｓ２は、人体に悪影響を与えないために所定の強度以下、即ち、安全基準以下であることが必要である。
【００４６】
本発明の実施形態では、日本工業規格Ｃ６８０２による許容できる安全なレベルとしての最大許容露光量以下にＰｓ１およびＰｓ２がなるように調整している。最大許容露光量に相当する強度をＣＰとすると、（５）式と（６）式に代入して、出射調整演算式として、（７）式と（８）式が得られる。
【００４７】
【数４】
【００４８】
出射調整器３４は、この出射調整演算式によって第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの出射強度を算出する。
【００４９】
出射調整器３４は、例えば、余裕を設けて、出射強度を出射調整演算式である（７）式および（８）式から決まる値の０．９倍とし、常に対象物３１での第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの強度を０．９×ＣＰになるように調整する。即ち、空気が乾燥する際は、第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの前記出射強度は弱められ、空気中の湿度が高くなる際は、第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの前記出射強度は強められ、対象物３１での強度が常に０．９×ＣＰになるように調整される。
【００５０】
ところが、空気中の湿度が非常に高くなると、対象物３１で反射された後、第三のレーザ光２２Ａおよび第四のレーザ光２２Ｂは空気中で減衰しながら伝播し、水分子に吸収され易い波長の第四のレーザ光２２Ｂが受光器２１に検知されなくなることも想定される。
【００５１】
その際には、前述の出射強度調整は停止し、その時点での強度により第一のレーザ光１２Ａと第三のレーザ光２２Ａとで位置計測を行う。空気中の乾燥が進み、第四のレーザ光２２Ｂが受光器２１に検知されるようになった時点から、再び、前述の出射強度調整を再開し、例えば、対象物３１での強度を常に０．９×ＣＰに調整する。
【００５２】
なお、第四のレーザ光２２Ｂが受光器２１に検知されない間は、第四のレーザ光２２Ｂが受光器２１に検知されなくなった時点より空気中の湿度は高いので、第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの対象物３１での強度は、常に０．９×ＣＰ以下であり安全上問題はない。
【００５３】
このようにして、時々刻々に変化する天候に対して、第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの対象物３１での強度は人体に悪影響を与えないように調整されるとともに、対象物３１の位置計測が可能となる。
【００５４】
よって、天候の急変にも即時に追随して人体に悪影響を与えることなく位置計測が可能なレーザレーダ装置１と出射調整方法を提供することができる。
【００５５】
本発明での実施形態では、人体に悪影響を与えない所定の強度を、日本工業規格Ｃ６８０２による最大許容露光量に選択したが、これに限られるものではない。例えば、日本工業規格Ｃ６８０２「レーザ製品の安全基準」による人体に障害を与えない低出力おおむね０．３９μＷ以下（クラス1）や最大許容露光量に係数を乗じた値等を選ぶこともできる。
【００５６】
スキャナ３２は必ずしも必要ではなく、出射器１１から前方に直接にレーザ光を出射する場合もある。
【００５７】
本発明の実施形態では、レーザ光を用いて位置計測しているが、レーザ光に限られるものではない。１８０ｎｍから１ｍｍまでの波長域のレーザ光以外の光、可視光、紫外光、電磁波等も用いることができる。
【００５８】
図２に、本発明の実施形態である出射器１１の概略図を示す。出射器１１は、コリメート光サブモジュール（Ａ）４１Ａとコリメート光サブモジュール（Ｂ）４１Ｂとが筐体４８Ａに収容されて構成されている。前記コリメート光サブモジュール（Ａ）４１Ａはレーザダイオード（Ａ）４３Ａとコリメートレンズ４５と保持部材４７とから構成され、レーザダイオード（Ａ）４３Ａが水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光１２Ａを発光しコリメートレンズ４５で平行光にされる。また、コリメート光サブモジュール（Ｂ）４１Ｂはレーザダイオード（Ｂ）４３Ｂとコリメートレンズ４５と保持部材４７とから構成され、レーザダイオード（Ｂ）４３Ｂが水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光１２Ｂを発光しコリメートレンズ４５で平行光にされる。
【００５９】
本構成によれば、波長の異なる第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂとが出射されるとともに、コリメートレンズ４５によって平行光にされるので拡散による強度の減衰が防げる。また、保持部材４７がレーザダイオード（Ａ）４３Ａおよびレーザダイオード（Ｂ）４３Ｂと、それぞれコリメートレンズ４５と強固に固定するので、光軸や焦点がずれる等の光学的不具合を防止できるので、精度の良い位置計測が可能である。
【００６０】
図３に、本発明の実施形態である波長分割多重フィルタ４９を備える出射器１１の概略図を示す。この出射器１１は、第一のレーザ光１２Ａを出射するコリメート光サブモジュール（Ａ）４１Ａと第二のレーザ光１２Ｂを出射するコリメート光サブモジュール（Ｂ）４１Ｂおよび第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂとを合波する波長分割多重フィルタ４９が筐体４８Ｂに収容されて構成されている。第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂとは、波長分割多重フィルタ４９により合波され、出射器１１の前方に出射される。
【００６１】
本構成によれば、第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ１２Ｂとが合波されることで、出射器１１から対象物３１を経由し受光器２１に至る光路が同一であり、対象物３１の同一点で反射される。よって、出射調整器３４が行う第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの出射強度の算出精度が向上する。
【００６２】
図４に、本発明の実施形態である受光器２１の概略図を示す。この受光器２１は、水分子に吸収され難い反射された第三のレーザ光２２Ａと水分子に吸収され易い反射された第四のレーザ光２２Ｂとを受光する二つの受光部が筐体４８Ｃに収容されて構成されている。前記二つの受光部は、レーザ光を受光する面にそれぞれフィルタ（Ａ）５０Ａとフィルタ（Ｂ）５０Ｂを備えている。フィルタ（Ａ）５０Ａは第三のレーザ光２２Ａを透過し、フィルタ（Ｂ）５０Ｂは第四のレーザ光２２Ｂを透過させる。フィルタ（Ａ）５０Ａとフィルタ（Ｂ）５０Ｂを透過したレーザ光は、それぞれ集光レンズ４６によって、フォトダイオード（Ａ）４４Ａとフォトダイオード（Ｂ）４４Ｂとの検出部に集光され高感度に受光される構成となっている。
【００６３】
本構成によれば、受光器２１は、第三のレーザ光２２Ａと第四のレーザ光２２Ｂとのみを選択的に高感度に受光することが可能となる。よって、他の波長のレーザ光を受光することを防止できるので、出射調整器３４が行う第一のレーザ光１２Ａ及び第二のレーザ光１２Ｂの出射強度の算出精度が向上する。
【００６４】
第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂは、制御器３５からの信号により出射器１１から出射される。この際に、第一のレーザ光１２Ａ及び第二のレーザ光１２Ｂの出射強度は、制御器３５によって出射器１１の駆動電流が増減されることにより調整される。ただし、前記出射強度の調整は、前記駆動電流による調整方法に限られるものではなく、レーザレーダ装置の使用状況等に合わせて適宜選択し得る。
【符号の説明】
【００６５】
１ レーザレーダ装置
１１ 出射器
１２Ａ 第一のレーザ光
１２Ｂ 第二のレーザ光
２１ 受光器
２２Ａ 第三のレーザ光
２２Ｂ 第四のレーザ光
３１ 対象物
３２ スキャナ
３３ 距離演算器
３４ 出射調整器
３５ 制御器
４１Ａ コリメート光サブモジュール（Ａ）
４１Ｂ コリメート光サブモジュール（Ｂ）
４３Ａ レーザダイオード（Ａ）
４３Ｂ レーザダイオード（Ｂ）
４４Ａ フォトダイオード（Ａ）
４４Ｂ フォトダイオード（Ｂ）
４５ コリメートレンズ
４６ 集光レンズ
４７ 保持部材
４８Ａ 第一の筐体
４８Ｂ 第二の筐体
４８Ｂ 第三の筐体
４９ 波長分割多重フィルタ
５０Ａ フィルタ（Ａ）
５０Ｂ フィルタ（Ｂ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の位置等を計測するレーザレーダ装置とその計測方法、特に、車両の前方にレーザ光を出射し、対象物から反射したレーザ光に基づいて対象物の位置情報等を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザレーダ装置は、レーザ光を出射し位置計測する対象物で反射され受光されるまでの時間と放射角度情報から位置情報を算出している。
【０００３】
特許文献１では、水に吸収され易い長波長のレーザ光と、水に吸収され難い短波長のレーザ光により位置計測を行なっている。水に吸収され難い短波長のレーザ光の人の目に対する露光量を検出し、露光量が所定の基準値より大きい場合は、水に吸収され難い短波長のレーザ光を出射しないで、水に吸収され易い長波長のレーザ光を出射していた。
【０００４】
また、対象物が近く車両速度が遅い時には人の目に悪影響を与えない長波長のレーザ光を、対象物が遠く車両速度が速い時には計測能力の高い短波長のレーザ光をと、情況に応じてレーザ光を切り替えて単一波長で位置計測を行なっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２４３７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
日本工業規格Ｃ６８０２「レーザ製品の安全基準」によれば、１８０ｎｍから１ｍｍまでがレーザ光の波長域とされ、前記レーザ光を用いるレーザ機器に人体に障害を与えないための安全基準が設けられている。また、前記レーザ光が人の眼に入った時や人の皮膚に当たった時に許容できる安全なレベルとして最大許容露光量（ＭＰＥ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）がある。
【０００７】
従来技術である特許文献１の実施形態では、長波長のレーザ光の波長は１３００ｎｍであり、短波長のレーザ光の波長は８５０ｎｍである。よって、どちらも日本工業規格Ｃ６８０２「レーザ製品の安全基準」に従い安全な取り扱いが必要である。
【０００８】
ところが、特許文献１に開示された従来技術では、前記短波長のレーザ光は、人の目に対する露光量が最大許容露光量より大きい際には出射を止められ、前記長波長のレーザ光が出射される。前記長波長のレーザ光は、人の目に対する露光量に制限を設けずに使用しており、安全面に問題があった。
【０００９】
特許文献１に開示された従来技術では、対象物が近く車両速度が遅い時には人の目に悪影響を与えない長波長のレーザ光を、対象物が遠く車両速度が速い時には計測能力の高い短波長のレーザ光をと、情況に応じてレーザ光を切り替えて位置計測を行なっている。ところが、前記長波長のレーザ光と前記短波長のレーザ光ともにレーザ光であるので、情況に応じての切り替えだけでは安全な処置とは言い難い。人体に障害を与えないための安全処置として、前記長波長のレーザ光及び前記短波長のレーザ光の人の目に対する露光量は安全基準を満たすべきである。
【００１０】
空気中の湿度変化により空気中を進行するレーザ光の強度は変化する。このため、人等の対象物での前記レーザ光の強度が強くなり安全基準を超える危険性がある。また、前記レーザ光の強度が弱まり位置計測ができなることもある。
【００１１】
特許文献１に開示された従来技術では、天候の急変による空気中の湿度変化に起因した前記レーザ光の強度変化に対する調整がなされていない。ところが、人等の対象物での前記レーザ光の強度は安全基準を満たす強度以下に調整すべきである。
【００１２】
本発明の目的は、このような課題を鑑みてなされたものであり、天候の急変にも即時に追随し人体に悪影響を与えることなく位置計測が可能なレーザレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光と水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光を対象物に向けて出射する出射器と、前記第一のレーザ光が前記対象物で反射された第三のレーザ光と前記第二のレーザ光が前記対象物で反射された第四のレーザ光とを受光する受光器とを備え、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射器でのそれぞれの出射強度の比と前記第三のレーザ光および前記第四のレーザ光の前記受光器でのそれぞれの受光強度の比とから、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が所定の強度以下になるように、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度をそれぞれ調整する出射調整器を備えたことを特徴とする。
【００１４】
このような態様によれば、天候の急変にも即時に追随して、前記対象物での前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の強度を所定の強度以下に、即ち、安全基準を満足するように、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度を調整することができる。
【００１５】
よって、天候の急変にも即時に追随し人体に悪影響を与えることなく位置計測が可能なレーザレーダ装置を提供することができる。
【００１６】
前記出射器にはコリメート光サブモジュールが内設され、前記コリメート光サブモジュールが、レーザ光を出射する半導体レーザと、前記レーザ光を平行光にするコリメートレンズと、前記半導体レーザと前記コリメートレンズを連結する保持部材とを有し、前記出射器は、前記第一のレーザ光を出射するコリメート光サブモジュールと、前記第二のレーザ光を出射するコリメート光サブモジュールとを有することが好ましい。
【００１７】
このような態様であれば、前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光を出射することができるとともに前記第一のレーザ光及び前記第二のレーザ光を平行光にすることで拡散による強度低下が防げる。また、前記保持部材が前記半導体レーザと前記コリメートレンズを強固に固定し、光軸や焦点がずれる等を防止でき、精度の良い位置計測が可能である。
【００１８】
前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とを合波する波長分割多重フィルタを組み込んだ前記出射器であることが好ましい。
【００１９】
前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とを合波することで、前記出射器から対象物を経由し受光器に至る光路及び前記対象物で反射される箇所が前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とで同一となるので、高精度な算出が可能となる。
【００２０】
水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光と水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光を出射する出射器と、前記第一のレーザ光が対象物で反射された第三のレーザ光と前記第二のレーザ光が前記対象物で反射された第四のレーザ光とを受光する受光器と、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が所定の強度になる前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射器での出射強度をそれぞれ算出する出射調整器と、それぞれの前記出射強度以下で前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を前記出射器から出射させる制御器と、を有するレーザレーダ装置の出射調整方法であって、前記出射調整器において、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の出射強度の値と、前記第三のレーザ光および前記第四のレーザ光の受光強度の値と、前記第一のレーザ光および前記第三のレーザ光の距離あたりの透過損失係数と、前記第二のレーザ光および前記第四のレーザ光の距離あたりの透過損失係数とが、前記出射強度を算出する所定の出射調整演算式に代入され、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が前記所定の強度となる前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度が算出され、前記制御器が前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度以下で前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を前記出射器から出射させることにより、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度がそれぞれ前記所定の強度以下になるように調整されることを特徴とする。
【００２１】
本構成によれば、天候の急変にも即時に追随し、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が所定の強度以下になるように、即ち、安全基準を満足するように調整する出射調整方法が可能となる。
【００２２】
よって、前記出射調整方法を備えるレーザレーダ装置において、天候の急変にも即時に追随して人体に悪影響を与えることなく位置計測が可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、天候の急変にも即時に追随して、水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光と水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光との出射強度の比と、前記第一のレーザ光が対象物で反射された第三のレーザ光と前記第二のレーザ光が対象物で反射された第四のレーザ光との受光強度の比とから、前記対象物での前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の強度を所定の強度以下になるように、即ち、安全基準を満足するように調整することができる。
【００２４】
よって、天候の急変にも即時に追随して人体に悪影響を与えることなく位置計測が可能なレーザレーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態であるレーザレーダ装置の全体構成図と対象物を示す。
【図２】本発明の実施形態である出射器の概略図である。
【図３】本発明の実施形態である波長分割多重フィルタを備える出射器の概略図である。
【図４】本発明の実施形態である受光器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の実施形態であるレーザレーダ装置１の全体構成図と対象物３１を示す。制御器３５からの信号で出射器１１は水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光１２Ａと水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光１２Ｂを出射する。制御器３５は、第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの出射強度を出射調整器３４に送信する。
【００２７】
出射器１１から出射された第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂは、レーザレーダ装置１の前方に向けて一次元的または二次元的にレーザ光を出射するスキャナ３２によって、レーザレーダ装置１の前方に出射される。
【００２８】
スキャナ３２から出射された第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂは対象物３１によりそれぞれ第三のレーザ光２２Ａと第四のレーザ光２２Ｂとして反射される。第三のレーザ光２２Ａと第四のレーザ光２２Ｂは受光器２１に受光される。
【００２９】
制御器３５は、受光器２１に受光された第三のレーザ光２２Ａおよび第四のレーザ光２２Ｂの受光強度を出射調整器３４に送信する。
【００３０】
第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂの出射器１１から出射された時刻とスキャナ３２の放射角度情報が制御器３５によって距離演算器３３に送信されるとともに、第三のレーザ光２２Ａと第四のレーザ光２２Ｂの受光器２１に受光された時刻が制御器３５によって距離演算器３３に送信され、距離演算器３３によって対象物３１の位置が算出される。この対象物３１の位置情報は、図１に記載されていない後続の電気回路に送信される。
【００３１】
対象物３１が人間または人間が運転する自動車等の場合には、対象物３１での第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂの強度は、人体に悪影響を与えない強度に調整することが必要である。
【００３２】
晴天、曇り、雨天、降雪、濃霧等による天候変化に伴い空気中の水分子量が変化すると、空気中を伝播するレーザ光の強度は変化する。空気中の湿度が高くなると、レーザ光が空気中の水分子に吸収され減衰するので、対象物３１でのレーザ光の強度を保つには、レーザ光の出射強度を強める必要がある。
【００３３】
ところが、空気中の乾燥が進むとレーザ光は空気中で減衰しなくなり対象物３１でのレーザ光の強度は強まるため、レーザ光の出射強度は弱める必要がある。
【００３４】
次に、出射調整器３４が行うレーザ光の出射調整方法について説明する。空気中を伝播するレーザ光の強度の変化は、（１）式および（２）式で表される。
【００３５】
【数１】
【００３６】
Ｐｅ１は、第一のレーザ光１２Ａの出射器１１での強度である出射強度である。
Ｐｉ１は、第三のレーザ光２２Ａの受光器２１での強度である受光強度である。
Ｐｅ２は、第二のレーザ光１２Ｂの出射器１１での強度である出射強度である。
Ｐｉ２は、第四のレーザ光２２Ｂの受光器２１での強度である受光強度である。
ｋ１は、第一のレーザ光１２Ａおよび第三のレーザ光２２Ａの湿度による距離あたりの透過損失係数である。
ｋ２は、第二のレーザ光１２Ｂおよび第四のレーザ光２２Ｂの湿度による距離あたりの透過損失係数である。
Dは、レーザ光が出射器１１を出射し対象物３１で反射され受光器２１に到達するまでの距離である。
ＭＬは、空気中の水分量に相関する湿度係数である。
Ｒ１、Ｒ２は、第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂとの対象物３１での反射損失率である。
【００３７】
本発明の実施形態では、レーザ光が空気中水分子に吸収され減衰する様子を表す式として、（１）式と（２）式を使っているが、これらの式に限られるものではなく、レーザ光が空気中水分子に吸収され減衰する様子を表すことができる式であれば構わない。
【００３８】
次に、（１）式を（２）式で除して、第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂとは波長が異なるが反射損失率の差は小さいと仮定し、（３）式が求まる。また、（３）式から（４）式が求まる。
【００３９】
【数２】
【００４０】
本発明の実施形態では、第一のレーザ光１２Ａの波長は１２８０ｎｍ〜１３２０ｎｍの範囲から、第二のレーザ光１２Ｂの波長は１４１０ｎｍ〜１４９０ｎｍの範囲から選択しており、近い波長のレーザ光を選択している。反射損失率はレーザ光の波長により変化すると考えられるが、このように近い波長のレーザ光を採用することで、反射損失率の差は極力抑えられ、反射損失率はほぼ同じであると仮定できる。
【００４１】
ｋ１およびｋ２は、レーザ光の波長に依存する物理量であり、Ｐｅ１およびＰｅ２は設定値であり、Ｐｉ１およびＰｉ２は計測値である。出射調整器３４は、予め記憶されていたｋ１およびｋ２、出射器１１から制御器３５によって送信されたＰｅ１およびＰｅ２の値、受光器２１から制御器３５によって送信されたＰｉ１およびＰｉ２の値を、（４）式に代入することにより、Ｄ×ＭＬを一律に決めることができる。このことは、波長の異なる二波長のレーザ光を同時に出射し受光することで可能となる。特に、水分子に吸収され難い波長のレーザ光と水分子に吸収され易い波長のレーザ光を選んだことで、空気中の湿度の変化によりＰｉ１／Ｐｉ２の比が大きく変化するために、天候の急激な変化に敏感に反応するレーザレーダ装置１及びその出射調整方法が可能となる。
【００４２】
第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂが、それぞれＰｅ１とＰｅ２の出射強度で出射器１１から出射され、対象物３１でのそれぞれの強度をＰｓ１とＰｓ２とする。次に、（１）式と（２）式を使って、Ｐｓ１とＰｅ１およびＰｓ２とＰｅ２の関係式を求めることを説明する。Ｐｓ１とＰｓ２は、対象物３１で反射される前のレーザ光の強度であるからＲ１およびＲ２は削除し、対象物３１は出射器１１と受光器２１の中心にあると仮定することでＤ×ＭＬをＤ×ＭＬ／２に変更して、（１）式、と（２）式から（５）式と（６）式が求まる。
【００４３】
【数３】
【００４４】
光速度は約３０万ｋｍ／秒であることから、例えば、レーザ光が出射器１１から２００ｍ離れた対象物３１を経由して受光器２１に到達するまでの距離４００ｍｍを伝播する時間は、およそ１．３×１０−６秒である。この時、レーザレーダ装置１と対象物３１とが時速２００ｋｍ／時間で接近していたとすると、１．３×１０−６秒の間に７．４×１０−５ｍしか接近しない。よって、対象物３１が出射器１１と受光器２１の中心にあると言う仮定は、実際的に正しく、この仮定による計算での誤差はほとんど生じない。
【００４５】
ここで、対象物３１が、人間または人間が運転する自動車である等の場合には、対象物３１での強度であるＰｓ１及びＰｓ２は、人体に悪影響を与えないために所定の強度以下、即ち、安全基準以下であることが必要である。
【００４６】
本発明の実施形態では、日本工業規格Ｃ６８０２による許容できる安全なレベルとしての最大許容露光量以下にＰｓ１およびＰｓ２がなるように調整している。最大許容露光量に相当する強度をＣＰとすると、（５）式と（６）式に代入して、出射調整演算式として、（７）式と（８）式が得られる。
【００４７】
【数４】
【００４８】
出射調整器３４は、この出射調整演算式によって第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの出射強度を算出する。
【００４９】
出射調整器３４は、例えば、余裕を設けて、出射強度を出射調整演算式である（７）式および（８）式から決まる値の０．９倍とし、常に対象物３１での第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの強度を０．９×ＣＰになるように調整する。即ち、空気が乾燥する際は、第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの前記出射強度は弱められ、空気中の湿度が高くなる際は、第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの前記出射強度は強められ、対象物３１での強度が常に０．９×ＣＰになるように調整される。
【００５０】
ところが、空気中の湿度が非常に高くなると、対象物３１で反射された後、第三のレーザ光２２Ａおよび第四のレーザ光２２Ｂは空気中で減衰しながら伝播し、水分子に吸収され易い波長の第四のレーザ光２２Ｂが受光器２１に検知されなくなることも想定される。
【００５１】
その際には、前述の出射強度調整は停止し、その時点での強度により第一のレーザ光１２Ａと第三のレーザ光２２Ａとで位置計測を行う。空気中の乾燥が進み、第四のレーザ光２２Ｂが受光器２１に検知されるようになった時点から、再び、前述の出射強度調整を再開し、例えば、対象物３１での強度を常に０．９×ＣＰに調整する。
【００５２】
なお、第四のレーザ光２２Ｂが受光器２１に検知されない間は、第四のレーザ光２２Ｂが受光器２１に検知されなくなった時点より空気中の湿度は高いので、第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの対象物３１での強度は、常に０．９×ＣＰ以下であり安全上問題はない。
【００５３】
このようにして、時々刻々に変化する天候に対して、第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの対象物３１での強度は人体に悪影響を与えないように調整されるとともに、対象物３１の位置計測が可能となる。
【００５４】
よって、天候の急変にも即時に追随して人体に悪影響を与えることなく位置計測が可能なレーザレーダ装置１と出射調整方法を提供することができる。
【００５５】
本発明での実施形態では、人体に悪影響を与えない所定の強度を、日本工業規格Ｃ６８０２による最大許容露光量に選択したが、これに限られるものではない。例えば、日本工業規格Ｃ６８０２「レーザ製品の安全基準」による人体に障害を与えない低出力おおむね０．３９μＷ以下（クラス1）や最大許容露光量に係数を乗じた値等を選ぶこともできる。
【００５６】
スキャナ３２は必ずしも必要ではなく、出射器１１から前方に直接にレーザ光を出射する場合もある。
【００５７】
本発明の実施形態では、レーザ光を用いて位置計測しているが、レーザ光に限られるものではない。１８０ｎｍから１ｍｍまでの波長域のレーザ光以外の光、可視光、紫外光、電磁波等も用いることができる。
【００５８】
図２に、本発明の実施形態である出射器１１の概略図を示す。出射器１１は、コリメート光サブモジュール（Ａ）４１Ａとコリメート光サブモジュール（Ｂ）４１Ｂとが筐体４８Ａに収容されて構成されている。前記コリメート光サブモジュール（Ａ）４１Ａはレーザダイオード（Ａ）４３Ａとコリメートレンズ４５と保持部材４７とから構成され、レーザダイオード（Ａ）４３Ａが水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光１２Ａを発光しコリメートレンズ４５で平行光にされる。また、コリメート光サブモジュール（Ｂ）４１Ｂはレーザダイオード（Ｂ）４３Ｂとコリメートレンズ４５と保持部材４７とから構成され、レーザダイオード（Ｂ）４３Ｂが水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光１２Ｂを発光しコリメートレンズ４５で平行光にされる。
【００５９】
本構成によれば、波長の異なる第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂとが出射されるとともに、コリメートレンズ４５によって平行光にされるので拡散による強度の減衰が防げる。また、保持部材４７がレーザダイオード（Ａ）４３Ａおよびレーザダイオード（Ｂ）４３Ｂと、それぞれコリメートレンズ４５と強固に固定するので、光軸や焦点がずれる等の光学的不具合を防止できるので、精度の良い位置計測が可能である。
【００６０】
図３に、本発明の実施形態である波長分割多重フィルタ４９を備える出射器１１の概略図を示す。この出射器１１は、第一のレーザ光１２Ａを出射するコリメート光サブモジュール（Ａ）４１Ａと第二のレーザ光１２Ｂを出射するコリメート光サブモジュール（Ｂ）４１Ｂおよび第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂとを合波する波長分割多重フィルタ４９が筐体４８Ｂに収容されて構成されている。第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂとは、波長分割多重フィルタ４９により合波され、出射器１１の前方に出射される。
【００６１】
本構成によれば、第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ１２Ｂとが合波されることで、出射器１１から対象物３１を経由し受光器２１に至る光路が同一であり、対象物３１の同一点で反射される。よって、出射調整器３４が行う第一のレーザ光１２Ａおよび第二のレーザ光１２Ｂの出射強度の算出精度が向上する。
【００６２】
図４に、本発明の実施形態である受光器２１の概略図を示す。この受光器２１は、水分子に吸収され難い反射された第三のレーザ光２２Ａと水分子に吸収され易い反射された第四のレーザ光２２Ｂとを受光する二つの受光部が筐体４８Ｃに収容されて構成されている。前記二つの受光部は、レーザ光を受光する面にそれぞれフィルタ（Ａ）５０Ａとフィルタ（Ｂ）５０Ｂを備えている。フィルタ（Ａ）５０Ａは第三のレーザ光２２Ａを透過し、フィルタ（Ｂ）５０Ｂは第四のレーザ光２２Ｂを透過させる。フィルタ（Ａ）５０Ａとフィルタ（Ｂ）５０Ｂを透過したレーザ光は、それぞれ集光レンズ４６によって、フォトダイオード（Ａ）４４Ａとフォトダイオード（Ｂ）４４Ｂとの検出部に集光され高感度に受光される構成となっている。
【００６３】
本構成によれば、受光器２１は、第三のレーザ光２２Ａと第四のレーザ光２２Ｂとのみを選択的に高感度に受光することが可能となる。よって、他の波長のレーザ光を受光することを防止できるので、出射調整器３４が行う第一のレーザ光１２Ａ及び第二のレーザ光１２Ｂの出射強度の算出精度が向上する。
【００６４】
第一のレーザ光１２Ａと第二のレーザ光１２Ｂは、制御器３５からの信号により出射器１１から出射される。この際に、第一のレーザ光１２Ａ及び第二のレーザ光１２Ｂの出射強度は、制御器３５によって出射器１１の駆動電流が増減されることにより調整される。ただし、前記出射強度の調整は、前記駆動電流による調整方法に限られるものではなく、レーザレーダ装置の使用状況等に合わせて適宜選択し得る。
【符号の説明】
【００６５】
１ レーザレーダ装置
１１ 出射器
１２Ａ 第一のレーザ光
１２Ｂ 第二のレーザ光
２１ 受光器
２２Ａ 第三のレーザ光
２２Ｂ 第四のレーザ光
３１ 対象物
３２ スキャナ
３３ 距離演算器
３４ 出射調整器
３５ 制御器
４１Ａ コリメート光サブモジュール（Ａ）
４１Ｂ コリメート光サブモジュール（Ｂ）
４３Ａ レーザダイオード（Ａ）
４３Ｂ レーザダイオード（Ｂ）
４４Ａ フォトダイオード（Ａ）
４４Ｂ フォトダイオード（Ｂ）
４５ コリメートレンズ
４６ 集光レンズ
４７ 保持部材
４８Ａ 第一の筐体
４８Ｂ 第二の筐体
４８Ｂ 第三の筐体
４９ 波長分割多重フィルタ
５０Ａ フィルタ（Ａ）
５０Ｂ フィルタ（Ｂ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光と水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光を対象物に向けて出射する出射器と、
前記第一のレーザ光が前記対象物で反射された第三のレーザ光と前記第二のレーザ光が前記対象物で反射された第四のレーザ光とを受光する受光器とを備え、
前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射器でのそれぞれの出射強度の比と前記第三のレーザ光および前記第四のレーザ光の前記受光器でのそれぞれの受光強度の比とから、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が所定の強度以下になるように、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度をそれぞれ調整する出射調整器を備えたことを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記出射器にはコリメート光サブモジュールが内設され、
前記コリメート光サブモジュールが、
レーザ光を出射する半導体レーザと、
前記レーザ光を平行光にするコリメートレンズと、
前記半導体レーザと前記コリメートレンズを連結する保持部材と、
を有し、
前記出射器は、
前記第一のレーザ光を出射するコリメート光サブモジュールと、
前記第二のレーザ光を出射するコリメート光サブモジュールと、
を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とを合波する波長分割多重フィルタを組み込んだ前記出射器を備えたことを特徴とする請求項２に記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光と水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光を出射する出射器と、
前記第一のレーザ光が対象物で反射された第三のレーザ光と前記第二のレーザ光が前記対象物で反射された第四のレーザ光とを受光する受光器と、
前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が所定の強度になる前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射器での出射強度をそれぞれ算出する出射調整器と、
それぞれの前記出射強度以下で前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を前記出射器から出射させる制御器と、
を有するレーザレーダ装置の出射調整方法であって、
前記出射調整器において、
前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の出射強度の値と、
前記第三のレーザ光および前記第四のレーザ光の受光強度の値と、
前記第一のレーザ光および前記第三のレーザ光の距離あたりの透過損失係数と、
前記第二のレーザ光および前記第四のレーザ光の距離あたりの透過損失係数とが、
前記出射強度を算出する所定の出射調整演算式に代入され、
前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が前記所定の強度となる前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度が算出され、
前記制御器が前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度以下で前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を前記出射器から出射させることにより前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度がそれぞれ前記所定の強度以下になるように調整されることを特徴とする出射調整方法。
【請求項１】
水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光と水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光を対象物に向けて出射する出射器と、
前記第一のレーザ光が前記対象物で反射された第三のレーザ光と前記第二のレーザ光が前記対象物で反射された第四のレーザ光とを受光する受光器とを備え、
前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射器でのそれぞれの出射強度の比と前記第三のレーザ光および前記第四のレーザ光の前記受光器でのそれぞれの受光強度の比とから、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が所定の強度以下になるように、前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度をそれぞれ調整する出射調整器を備えたことを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記出射器にはコリメート光サブモジュールが内設され、
前記コリメート光サブモジュールが、
レーザ光を出射する半導体レーザと、
前記レーザ光を平行光にするコリメートレンズと、
前記半導体レーザと前記コリメートレンズを連結する保持部材と、
を有し、
前記出射器は、
前記第一のレーザ光を出射するコリメート光サブモジュールと、
前記第二のレーザ光を出射するコリメート光サブモジュールと、
を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とを合波する波長分割多重フィルタを組み込んだ前記出射器を備えたことを特徴とする請求項２に記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
水分子に吸収され難い波長の第一のレーザ光と水分子に吸収され易い波長の第二のレーザ光を出射する出射器と、
前記第一のレーザ光が対象物で反射された第三のレーザ光と前記第二のレーザ光が前記対象物で反射された第四のレーザ光とを受光する受光器と、
前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が所定の強度になる前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射器での出射強度をそれぞれ算出する出射調整器と、
それぞれの前記出射強度以下で前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を前記出射器から出射させる制御器と、
を有するレーザレーダ装置の出射調整方法であって、
前記出射調整器において、
前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の出射強度の値と、
前記第三のレーザ光および前記第四のレーザ光の受光強度の値と、
前記第一のレーザ光および前記第三のレーザ光の距離あたりの透過損失係数と、
前記第二のレーザ光および前記第四のレーザ光の距離あたりの透過損失係数とが、
前記出射強度を算出する所定の出射調整演算式に代入され、
前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度が前記所定の強度となる前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度が算出され、
前記制御器が前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記出射強度以下で前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を前記出射器から出射させることにより前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光の前記対象物での強度がそれぞれ前記所定の強度以下になるように調整されることを特徴とする出射調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１２２８２７（Ｐ２０１２−１２２８２７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３３３６（Ｐ２０１０−２７３３３６）
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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