[发明专利]激光雷达装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光雷达装置，尤其涉及一种使用激光对该装置的周围进行三维扫描的激光雷达装置。

背景技术

以往，作为使用激光检测到检测物体的距离和方位的技术，提供一种例如专利文献1所述的装置。该专利文献1的装置中，在来自激光产生单元的激光的光轴上设有光隔离器，该光隔离器使激光透过，并且将来自检测物体的反射光向检测单元反射。并且，在透过光隔离器的激光的光轴上设置以该光轴方向的中心轴为中心转动的凹面镜，通过该凹面镜向空间反射激光，并将来自检测物体的反射光向光隔离器反射，从而能进行360°的水平扫描。

根据专利文献1的技术，通过凹面镜的转动能进行360°的水平扫描，将检测区域(由激光进行扫描的区域)扩大到装置的整个周围，但是，具有检测区域被限定在平面的问题。即，从凹面镜向空间反射的激光在规定平面(扫描平面)内进行扫描，因此，不能检测脱离该扫描平面的区域。因而，无法检测脱离扫描平面的检测物体，另外，即使扫描平面内存在检测物体的情况下，也无法立体地掌握该检测物体。

专利文献

专利文献1：JP特许2789741号公报

专利文献2：JP特开2008-134163号公报

专利文献3：JP特开2009-98111号公报

作为解决上述问题并能够在三维空间内检测物体的技术，提供了如专利文献2、3的技术。例如，专利文献2的三维测距装置中设有：具备以规定的旋转轴线P1为中心旋转的旋转体8的二维测距装置100；以及围绕与第一轴心P1斜交的第二轴心P2旋转驱动该二维测距装置100的第二旋转机构20。该第二旋转机构20上设有围绕与第二轴心P2正交的第三轴心P3摆动支撑的第一托架22；以及通过自由关节机构24连结到第一轴心P1上的规定位置上的旋转臂24，并且，通过由驱动机构28旋转驱动旋转臂24，改变第一轴心P1的滚转角度α和俯仰角度β，由此，使整个二维测距装置100摆动而进行三维扫描。

但是，根据如专利文献2所述使二维测距装置100连同外壳整体摆动的方法，不可避免地导致三维扫描所需要的动作机构(第二旋转机构20)和驱动源(第二电机28)的大型化，因此，在轻量化和小型化方面极为不利。另外，由于采用了驱动整个二维测距装置100的结构，不得不增加动作机构和驱动源上产生的机械或电气的负担，驱动时需要很大的转矩和电力等，因此，存在很难高速进行扫描的问题。

尤其，专利文献2的结构是：相对于由水平扫描用的电机(第一电机11)驱动的部分(旋转体8)，由三维动作用的电机(第二电机28)驱动的部分(二维测距装置100)格外大且重的结构，并且，第二电机28的动作伴随着第一托架22和自由关节机构24上的摆动。通过这种结构，与使轻量的旋转体8单纯旋转的第一电机11侧相比，第二电机28侧动作不可避免地变得相当慢。因此，即便使第一电机11侧高速旋转而实现扫描的高速化，第二电机28侧也无法对应该速度，其结果，会阻碍扫描的高速化。

另一方面，专利文献3公开了一种通过摆动反光镜31将来自激光二极管10的激光向偏转部41侧反射的结构的激光雷达装置1(图1等)。根据该激光雷达装置1，通过控制摆动反光镜31的摆动使入射到偏转部41的激光的方向发生变化，由此，使来自偏转部41的激光的照射方向上下变化。

如果如专利文献3的图1等所示采用使摆动反光镜31位移的结构，则与专利文献2相比，可以使贡献于三维识别的部分(摆动反光镜31)小型化、轻量化，并且可以降低机械、电气的负荷。

但是，根据该专利文献3的图1等的结构，为了在大的旋转范围内良好地进行三维识别，必须使摆动反光镜31进行复杂动作。例如，如专利文献3的图1等所示，使摆动反光镜31摆动来进行激光扫描的情况下，为了实现驱动的高速化，考虑使摆动反光镜31的驱动单纯化，将由摆动反光镜31进行的激光扫描成为单纯的线扫描(一维扫描)。

但是，如果这样使驱动单纯化，在偏转部位于朝向与线扫描的激光的移动方向(入射到偏转部的扫描平面)正交的方向的旋转位置时，出现激光的出射角度(从偏转部射出的激光与水平面所成角度)不发生变化的现象，从而在该旋转位置附近不能进行三维识别。为了消除这样的问题，需要使由摆动反光镜31进行的激光扫描不是单纯的线扫描(一维扫描)，而使摆动反光镜31进行复杂的二维动作以使得激光能向多方向移动，但是，这种复杂的摆动动作很难高速化，无法避免装置结构和控制方法的复杂化。

发明内容