(57)【要約】【課題】ラインビームを形成するためのレンズを、所定の位置に位置付けておくことが可能な投光装置およびレーザレーダを提供する。【解決手段】投光装置は、レーザ光源１１ａと、レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光をラインビームＢ１０の幅方向に平行光化するファスト軸シリンドリカルレンズ１２と、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を光軸方向に移動させるレンズアクチュエータ１５と、ラインビームＢ１０の短軸方向の幅の広がりを検出するための光検出器１６と、光検出器１６からの検出信号に基づいて、光軸方向におけるレンズの位置ずれを抑制するように、レンズアクチュエータ１５を介してファスト軸シリンドリカルレンズ１２を光軸方向に駆動するコントローラ３１と、を備える。【選択図】図１
2020144069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光をラインビームに整形して投射する投光装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を少なくとも前記ラインビームの幅方向に平行光化するレンズと、
前記レンズを少なくとも光軸方向に移動させるレンズアクチュエータと、
前記ラインビームの短軸方向の幅の広がりを検出するための光検出器と、
前記光検出器からの検出信号に基づいて、前記レンズアクチュエータを介して前記レンズを前記光軸方向に駆動するコントローラと、を備える、
ことを特徴とする投光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投光装置において、
前記光検出器は、前記ラインビームの前記幅の広がりに対応する方向に配置された複数のセンサを有する、
ことを特徴とする投光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の投光装置において、
前記レンズは、前記幅方向に収束作用を有するシリンドリカルレンズであり、
前記シリンドリカルレンズの母線に対して母線が垂直となるように配置され前記レーザ光を前記ラインビームの長軸方向に収束させる他のシリンドリカルレンズを備える、
ことを特徴とする投光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の投光装置において、
複数の前記レーザ光源が、前記シリンドリカルレンズの前記母線に平行に並んで配置されている、
ことを特徴とする投光装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の投光装置において、
前記レーザ光源は、端面発光型のレーザダイオードであり、前記レンズを構成するシリンドリカルレンズの母線に対してスロー軸が平行となるように配置されている、
ことを特徴とする投光装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載の投光装置において、
前記レンズアクチュエータは、前記レンズをチルト方向に移動させるための構成をさらに備え、
前記光検出器は、前記チルト方向における前記レンズの位置に応じて変化する前記ラインビームの前記幅の広がりを検出するためのセンサ群を有し、
前記コントローラは、前記センサ群からの検出信号に基づいて、前記レンズアクチュエータを介して前記レンズを前記チルト方向に駆動する、
ことを特徴とする投光装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の投光装置において、
前記ラインビームの出射口に配置されたカバーガラスを備え、
前記光検出器は、前記カバーガラスによって反射された前記ラインビームを受光する、
ことを特徴とする投光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の投光装置において、
前記レーザ光を前記一方向に走査させる光偏向器を備え、
前記光検出器は、前記光偏向器による前記レーザ光の走査範囲の端縁において前記カバーガラスにより反射される前記ラインビームの反射光を受光する、
ことを特徴とする投光装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の投光装置において、
前記カバーガラスは、前記光軸に対して傾いた状態で配置されている、
ことを特徴とする投光装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか一項に記載の投光装置と、
前記投光装置から出射されたレーザ光が物体によって反射された反射光を受光する受光光学系と、を備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を出射する投光装置および当該投光装置を備えたレーザレーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を用いて物体を検出するレーザレーダが種々の分野で開発されている。たとえば、車載用のレーザレーダでは、車両前方からレーザ光が投射され、その反射光の有無に基づいて、車両前方に車両や人等の物体が存在するか否かが判別される。また、レーザ光の投射タイミングと反射光の受光タイミングとに基づいて、物体までの距離が計測される。
【０００３】
以下の特許文献１、２には、ラインビームをスキャンさせて車両前方の物体を検出する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２０５１９９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１５０９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラインビームの形成には、レーザ光源から出射されたレーザ光を、少なくともラインビームの幅方向において平行光化するレンズが用いられ得る。この場合、レンズおよび光学系の小型化の観点から、レーザ光源とレンズとの間の距離は、なるべく短いことが好ましい。しかし、その一方で、レーザ光源とレンズとの間の距離が短くなると、レンズの焦点距離が短くなり、光軸方向におけるレンズの位置ずれに対し、レンズの感度が高くなる。このため、レンズの僅かな位置ずれによって、ラインビームの幅が大きく変化することが起こり得る。
【０００６】
かかる課題に鑑み、本発明は、ラインビームを形成するためのレンズを所定の位置に位置付けておくことが可能な投光装置およびレーザレーダ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】
【０００７】
本発明の第１の態様は、レーザ光をラインビームに整形して投射する投光装置に関する。この態様に係る投光装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を少なくとも前記ラインビームの幅方向に平行光化するレンズと、前記レンズを少なくとも光軸方向に移動させるレンズアクチュエータと、前記ラインビームの短軸方向の幅の広がりを検出するための光検出器と、前記光検出器からの検出信号に基づいて、前記レンズアクチュエータを介して前記レンズを前記光軸方向に駆動するコントローラと、を備える。
【０００８】
本態様に係る投光装置によれば、光検出器からの検出信号に基づいて、コントローラにより、レンズを所定の位置に位置付けるための制御が行われる。これにより、ラインビームの短軸方向の幅を所定の幅に維持することができ、ラインビームの品質を高めることができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、レーザレーダに関する。この態様に係るレーザレーダは、上記第１の態様に係る投光装置と、前記投光装置から出射されたレーザ光が物体によって反射された反射光を受光する受光光学系と、を備える。
【００１０】
本態様に係るレーザレーダによれば、第１の態様に係る投光装置を備えるため、目標領域に対し適正なビーム幅でラインビームを投射することができる。よって、レーザレーダの検出精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のとおり、本発明によれば、ラインビームを形成するためのレンズを、所定の位置に位置付けておくことが可能な投光装置およびレーザレーダを提供することができる。
【００１２】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係るレーザレーダの光学系および回路部の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、実施形態に係るラインビーム走査光学系の構成を示す斜視図である。図２（ｂ）は、実施形態に係る、光偏向器によるラインビームの走査状態と、ラインビームの一部がカバーガラスで反射して光検出器に入射する様子を模式的に示す図である。図２（ｃ）は、実施形態に係る、光検出器に対する参照ビームの照射状態を模式的に示す図である。
【図３】図３（ａ）は、実施形態に係る、光軸方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれを模式的に示す図である。図３（ｂ）は、実施形態に係る、光軸方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれに応じて参照ビームの幅がどのように変化するかを模式的に示すグラフである。図３（ｃ）は、実施形態に係る、光軸方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれに応じて参照値がどのように変化するかを模式的に示すグラフである。
【図４】図４は、実施形態に係る、光軸方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれを抑制するための制御を示すフローチャートである。
【図５】図５は、変更例１に係る、光軸方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれを抑制するための制御を示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例２に係る、光検出器およびカバーガラスの配置方法を示す図である。
【図７】図７は、変更例３に係るレンズアクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、変更例３に係る、ファスト軸シリンドリカルレンズにチルト方向の位置ずれが生じた場合の参照ビームの状態と、それを検出するための光検出器の構成とを模式的に示す図である。
【図９】図９（ａ）は、変更例３に係る、チルト方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれに応じて参照ビームの端部の幅がどのように変化するかを模式的に示すグラフである。図９（ｂ）は、変更例３に係る、チルト方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれに応じて参照値がどのように変化するかを模式的に示すグラフである。
【図１０】図１０は、変更例３に係る、チルト方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれを抑制するための制御を示すフローチャートである。
【図１１】図１１（ａ）は、変更例４に係る、ファスト軸シリンドリカルレンズにチルト方向の位置ずれが生じた場合の参照ビームの状態と、それを検出するための光検出器の構成とを模式的に示す図である。図１１（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、変更例４に係る、チルト方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれに応じて２つの参照値がどのように変化するかを模式的に示すグラフである。
【図１２】図１２は、変更例４に係る、チルト方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれを抑制するための制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、それぞれ、ラインビームの長軸方向および短軸方向であり、Ｚ軸正方向は、ラインビームの投射方向である。
【００１５】
なお、本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「投光装置」が、発光ユニット１１と、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２と、スロー軸シリンドリカルレンズ１３と、光偏向器１４と、レンズアクチュエータ１５と、光検出器１６と、カバーガラス１７と、コントローラ３１と、レーザ駆動回路３２と、ミラー駆動回路３３と、レンズ駆動回路３４と、信号処理回路３５と、から構成される。ただし、本発明に係る「投光装置」は、以下に示す実施形態によって、何ら制限されるものではない。
【００１６】
図１は、レーザレーダ１の光学系および回路部の構成を示す図である。図２（ａ）は、投射光学系１０の構成を示す斜視図である。
【００１７】
レーザレーダ１は、光学系の構成として、投射光学系１０と、受光光学系２０とを備える。投射光学系１０は、一方向（Ｘ軸方向）に長いラインビームＢ１０を生成する。また、投射光学系１０は、生成したラインビームＢ１０をその短軸方向（Ｙ軸方向）に走査させる。受光光学系２０は、投射光学系１０から投射されたレーザ光の物体からの反射光を受光する。
【００１８】
投射光学系１０は、発光ユニット１１と、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２と、スロー軸シリンドリカルレンズ１３と、光偏向器１４と、を備える。また、受光光学系２０は、受光レンズ２１と、受光素子２２と、を備える。
【００１９】
発光ユニット１１は、複数のレーザ光源１１ａが集積されて構成される。レーザ光源１１ａは、所定波長のレーザ光を出射する。レーザ光源１１ａは、端面発光型のレーザダイオードである。レーザ光源１１ａが、面発光型のレーザ光源であってもよい。本実施形態では、レーザレーダ１が車両に搭載されることが想定されている。このため、各レーザ光源１１ａの出射波長は、赤外の波長帯域（たとえば９０５ｎｍ）に設定される。レーザレーダ１の使用態様に応じて、レーザ光源１１ａの出射波長は、適宜変更され得る。
【００２０】
レーザ光源１１ａは、活性層がＮ型クラッド層とＰ型クラッド層に挟まれた構造となっている。Ｎ型クラッド層とＰ型クラッド層に電圧が印加されることにより、活性層の発光領域からレーザ光が出射される。発光領域は、活性層に平行な方向の幅が、活性層に垂直な方向の幅よりも広くなっている。活性層に垂直な方向の軸はファスト軸と称され、活性層に平行な方向の軸はスロー軸と称される。発光領域から出射されたレーザ光は、スロー軸方向よりもファスト軸方向の広がり角が大きい。このため、発光領域から出射されたビームの形状は、ファスト軸方向に長い楕円形状となる。
【００２１】
複数のレーザ光源１１ａは、それぞれ、スロー軸がＸ軸方向に平行となるように配置されている。また、複数のレーザ光源１１ａは、スロー軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に並ぶように配置されている。発光ユニット１１は、複数の発光領域がスロー軸方向に並ぶように形成された１つの半導体発光素子がベース１１ｂに設置された構造となっている。ここで、当該半導体発光素子のうち、各発光領域からレーザ光を出射させる構造部分が、それぞれ、レーザ光源１１ａに対応する。これに限らず、それぞれ個別に形成された複数のレーザ光源１１ａが互いに隣接してベース１１ｂに設置されることにより発光ユニット１１が構成されてもよい。
【００２２】
ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、発光ユニット１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光をファスト軸方向（ラインビームＢ１０の幅方向）に収束させて、ファスト軸方向のレーザ光の広がりを略平行な状態に調整する。すなわち、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、発光ユニット１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光を、ファスト軸方向のみに平行光化する作用を有する。
【００２３】
ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向のみに湾曲するレンズ面１２ａを有する。レンズ面１２ａの母線は、Ｘ軸に平行である。レンズ面１２ａの母線に平行に、複数のレーザ光源１１ａが並んで配置されている。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２に入射する各レーザ光のファスト軸は、レンズ面１２ａの母線に垂直である。各レーザ光は、Ｘ軸方向に並んでファスト軸シリンドリカルレンズ１２に入射する。各レーザ光は、レンズ面１２ａでファスト軸方向（Ｚ軸方向）に収束作用を受けて、ファスト軸方向に平行光化される。レンズ面１２ａは非球面であることが好ましい。
【００２４】
スロー軸シリンドリカルレンズ１３は、発光ユニット１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光をスロー軸方向に集光させる。スロー軸シリンドリカルレンズ１３は、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向のみに湾曲するレンズ面１３ａを有する。レンズ面１３ａの母線は、Ｚ軸に平行である。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のレンズ面１２ａの母線と、スロー軸シリンドリカルレンズ１３のレンズ面１３ａの母線は、互いに垂直である。レンズ面１３ａは非球面であることが好ましい。
【００２５】
各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によってスロー軸方向（ラインビームＢ１０の長軸方向）に集光されて、光偏向器１４のミラー１４ａに入射する。光偏向器１４は、たとえば、圧電アクチュエータや静電アクチュエータ等を用いたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーである。ミラー１４ａは、誘電体多層膜や金属膜等によって反射率が高められている。ミラー１４ａは、スロー軸シリンドリカルレンズ１３のＹ軸正側の焦点距離付近の位置に配置されている。ミラー１４ａは、Ｘ軸に平行な回転軸Ｒ１について回動するように駆動される。ミラー１４ａは、たとえば、直径３ｍｍ程度の円形の形状を有する。
【００２６】
各レーザ光源１１ａからのレーザ光の集まりによってビームが構成される。ビームは、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によってＸ軸方向のみに集光されるため、ミラー１４ａで反射された後のビームは、Ｘ軸方向のみに広がる。こうして、Ｘ軸方向に広がるラインビームＢ１０が生成される。
【００２７】
ラインビームＢ１０は、たとえば、長軸方向の広がり角が全角１０°以上であり、短軸方向の広がり角が全角１°以下である。レーザレーダ１が車載用である場合、ラインビームＢ１０は、長軸方向の広がり角は、全角６０°以上に設定されることが好ましい。
【００２８】
光偏向器１４は、ミラー駆動回路３３からの駆動信号によりミラー１４ａを駆動して、ミラー１４ａから反射したビームをＹ軸方向に走査させる。これにより、ラインビームＢ１０が幅方向（Ｙ軸方向）に走査される。図１および図２（ａ）の構成では、ミラー１４ａが中立位置にある状態において、ミラー１４ａが、レーザ光源１１ａの出射光軸に対して４５°傾いているが、レーザ光源１１ａの出射光軸に対するミラー１４ａの傾き角は、これに限られるものではない。ミラー１４ａの傾き角は、投射光学系１０のレイアウトに応じて適宜変更され得る。
【００２９】
さらに、本実施形態では、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を光軸方向（Ｙ軸方向）に駆動するためのレンズアクチュエータ１５が設けられている。
【００３０】
レンズアクチュエータ１５は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を保持するホルダ１５ａと、ホルダ１５ａを光軸方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持するシャフト１５ｂと、ホルダ１５ａを光軸方向（Ｙ軸方向）に移動させるためのリードスクリュー１５ｃと、リードスクリュー１５ｃを回転させるステッピングモータ１５ｄとを備える。リードスクリュー１５ｃは、ホルダ１５ａに設けられたネジ孔に噛み合っている。ステッピングモータ１５ｄが駆動されることにより、ホルダ１５ａが、光軸方向に移動する。これに伴い、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が光軸方向に移動する。
【００３１】
この他、本実施形態では、ラインビームＢ１０の短軸方向の幅の広がりを検出するための光検出器１６が設けられている。また、ラインビームＢ１０の出射口１８に、カバーガラス１７が配置されている。カバーガラス１７は、ラインビームＢ１０に対する透過率が顕著に高くなるよう構成される。たとえば、カバーガラス１７は、レーザ光源１１ａの出射波長帯の光を選択的に透過させるバンドパスフィルタにより構成される。あるいは、カバーガラス１７が、高透過率の透過板（ガラス板等）から構成されてもよい。ミラー１４ａが中立位置にある場合、カバーガラス１７は、ラインビームＢ１０の中心軸（光軸）に対して垂直となるように配置されている。
【００３２】
光検出器１６は、カバーガラス１７によって反射されたラインビームＢ１０を受光する。すなわち、上記のように、カバーガラス１７は、ラインビームＢ１０に対する透過率が顕著に高くなるよう構成される。しかし、この場合も、ラインビームＢ１０の一部は、カバーガラス１７によって反射される。この反射光が、参照ビームＢ２０として、光検出器１６に受光される。光検出器１６と参照ビームＢ２０との関係については、追って、図２（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する
図１および図２（ａ）に示したように、本実施形態では、複数のレーザ光源１１ａがＸ軸方向に並んで配置されている。このため、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光は、ラインビームＢ１０の長軸方向（Ｘ軸方向）に沿って並ぶように投射される。このように、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光が合成されることにより、ラインビームＢ１０が構成される。ラインビームＢ１０は、長軸が水平面に平行となるように、目標領域に投射される。
【００３３】
目標領域から反射したラインビームＢ１０の反射光は、受光レンズ２１によって、受光素子２２の受光面に集光される。受光素子２２は、たとえば、縦横に画素がマトリクスイメージ状に配置されたイメージセンサである。各画素の位置に、たとえば、アバランシェフォトダイオードが配置される。受光素子２２は、たとえば、長方形の受光面を有し、受光面の長辺がＸ軸に平行となるように配置される。受光素子２２の受光面の長辺方向は、目標領域におけるラインビームＢ１０の長軸方向に対応する。ラインビームＢ１０の反射光は、受光面の長辺方向に沿って延びるように、受光レンズ２１によって、受光素子２２の受光面に結像される。
【００３４】
ここで、受光面のＸ軸方向の画素位置は、目標領域におけるＸ軸方向の位置に対応する。また、受光面のＹ軸方向の画素位置は、目標領域におけるＹ軸方向の位置に対応する。したがって、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＸ軸方向およびＹ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出できる。
【００３５】
受光素子２２としてＸ軸方向に画素が並ぶラインセンサが用いられてもよい。この場合は、ラインビームの動きに同期して、検出対象となる物体のＹ位置が特定される。
【００３６】
レーザレーダ１は、回路部の構成として、コントローラ３１と、レーザ駆動回路３２と、ミラー駆動回路３３と、レンズ駆動回路３４と、信号処理回路３５、３６と、を備える。
【００３７】
コントローラ３１は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）等の演算処理回路や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体を備え、予め設定されたプログラムに従って各部を制御する。レーザ駆動回路３２は、コントローラ３１からの制御に応じて発光ユニット１１の各レーザ光源１１ａをパルス発光させる。
【００３８】
ミラー駆動回路３３は、コントローラ３１からの制御に応じて光偏向器１４を駆動する。光偏向器１４は、ミラー１４ａを回転軸Ｒ１について回動させて、ラインビームＢ１０の短軸方向（幅方向）にラインビームＢ１０を走査させる。
【００３９】
レンズ駆動回路３４は、コントローラ３１からの制御に応じてレンズアクチュエータ１５を駆動する。コントローラ３１は、光検出器１６からの検出信号に基づいて、光軸方向（Ｙ軸方向）におけるファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置ずれを抑制するように、レンズアクチュエータ１５を介してファスト軸シリンドリカルレンズ１２を光軸方向に駆動する。コントローラ３１によるレンズアクチュエータ１５の制御については、追って、図４を参照して説明する。
【００４０】
信号処理回路３５は、光検出器１６からの検出信号を処理して、コントローラ３１に出力する。信号処理回路３５は、光検出器１６からの検出信号に対しノイズ除去等の処理を施すとともに、ノイズ除去後の検出信号をデジタル信号に変換して、コントローラ３１に出力する。
【００４１】
信号処理回路３６は、受光素子２２の各画素の受光信号をコントローラ３１に出力する。上記のように、コントローラ３１は、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＸ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出できる。また、コントローラ３１は、発光ユニット１１をパルス発光させたタイミングと、受光素子２２が目標領域からの反射光を受光したタイミング、すなわち、受光素子２２から受光信号を受信したタイミングとの時間差に基づいて、目標領域に存在する物体までの距離を取得する。
【００４２】
こうして、コントローラ３１は、発光ユニット１１をパルス発光させつつ、光偏向器１４によりラインビームＢ１０を走査させることにより、目標領域における物体の有無を検出し、さらに、物体の位置および物体までの距離を計測する。これらの測定結果は、随時、車両側の制御部に送信される。
【００４３】
次に、光検出器１６と参照ビームＢ２０の関係について説明する。
【００４４】
図２（ｂ）は、光偏向器１４によるラインビームＢ１０の走査状態と、ラインビームＢ１０の一部がカバーガラス１７で反射されて光検出器１６に入射する様子を模式的に示す図である。図２（ｃ）は、光検出器１６に対する参照ビームＢ２０の照射状態を模式的に示す図である。
【００４５】
本実施形態では、光偏向器１４によるラインビームＢ１０の走査範囲の下端にラインビームＢ１０が位置付けられたタイミングにおいて、参照ビームＢ２０が、所定の状態で光検出器１６に入射するよう、光検出器１６が配置されている。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が適正な位置に位置付けられている場合、参照ビームＢ２０は、図２（ｃ）に示すように、光検出器１６に配置された３つのセンサＡ１〜Ａ３のうち、上下のセンサＡ１、Ａ３に等しく掛かるように、光検出器１６の受光面に照射される。光検出器１６には、同じ形状の３つのセンサＡ１〜Ａ３が、Ｚ軸方向に隣接して並ぶように配置されている。
【００４６】
参照ビームＢ２０は、ラインビームＢ１０の一部が反射されたものであるため、ラインビームＢ１０と同様、一方向に長い形状を有する。参照ビームＢ２０の幅および長さは、それぞれ、カバーガラス１７に入射する際のラインビームＢ１０の幅および長さに対応する。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が適正な位置に配置されている場合に、参照ビームＢ２０の幅が、図２（ｃ）に示すように、センサＡ２のＺ軸方向の幅よりもやや大きくなるように、光検出器１６のセンサレイアウトが調整されている。
【００４７】
ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が所定の位置から光軸方向にずれると、参照ビームＢ２０の幅が変化する。すなわち、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、レーザ光源１１ａに近づく方向に、適正位置から変位すると、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の変位に伴い、参照ビームＢ２０の幅が広がっていく。また、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、レーザ光源１１ａから離れる方向に、適正位置から変位すると、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の変位に伴い、参照ビームＢ２０の幅は、焦線の幅まで徐々に狭まり、その後、徐々に広がっていく。
【００４８】
図３（ａ）は、光軸方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置ずれを模式的に示す図である。図３（ｂ）は、光軸方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置ずれに応じて参照ビームＢ２０の幅がどのように変化するかを模式的に示すグラフである。
【００４９】
図３（ａ）において、位置Ｐ０は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の適正な設置位置（適正位置）である。位置Ｐ２は、光検出器１６の受光面上において、参照ビームＢ２０が焦線の幅に絞られる場合のファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置である。図３（ｂ）に示すように、参照ビームＢ２０の幅は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が位置Ｐ２にあるときに最小となり、位置Ｐ２から、レーザ光源１１ａに接近または離間する方向にファスト軸シリンドリカルレンズ１２が変位するに伴い、大きくなっていく。図３（ｂ）の横軸において、プラスの方向は、レーザ光源１１ａから離れる方向（位置Ｐ０から位置Ｐ３に向かう方向）であり、マイナスの方向は、レーザ光源１１ａに近づく方向（位置Ｐ０から位置Ｐ１に向かう方向）である。
【００５０】
本実施形態では、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置ずれを示す参照値Ｒａが、光検出器１６のセンサＡ１〜Ａ３の検出信号に基づいて算出される。便宜上、センサＡ１〜Ａ３の検出信号を、それぞれ、Ａ１〜Ａ３とすると、参照値Ｒａは、以下の式により算出される。
【００５１】
Ｒａ＝Ａ２−（Ａ１＋Ａ３）  …  （１）
【００５２】
式（１）によれば、参照ビームＢ２０の幅の変化に応じて参照値Ｒａが変化する。よって、参照値Ｒａにより、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置ずれを検出できる。
【００５３】
図３（ｃ）は、光軸方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置ずれに応じて参照値Ｒａがどのように変化するかを模式的に示すグラフである。
【００５４】
図３（ｃ）に示すように、参照値Ｒａは、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が位置Ｐ２にあるときに最大となり、位置Ｐ２から、レーザ光源１１ａに接近または離間する方向にファスト軸シリンドリカルレンズ１２が変位するに伴い、小さくなっていく。図３（ｃ）の横軸において、プラスの方向は、レーザ光源１１ａから離れる方向であり、マイナスの方向は、レーザ光源１１ａに近づく方向である。
【００５５】
本実施形態では、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が位置Ｐ０（適正位置）にあるときの参照値Ｒａが閾値Ｔｈ１に設定され、この閾値Ｔｈ１に参照値Ｒａが収束するように、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置が調整される。これにより、位置Ｐ０（適正位置）に対するファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置ずれが抑制される。
【００５６】
図４は、光軸方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置ずれを抑制するための制御を示すフローチャートである。
【００５７】
コントローラ３１は、ラインビームＢ１０が走査範囲の下端に位置付けられるタイミングにおいて、光検出器１６から検出信号を取得する（Ｓ１０１）。そして、コントローラ３１は、取得した検出信号に基づいて、上記式（１）の演算により、参照値Ｒａを算出し（Ｓ１０２）、算出した参照値Ｒａが閾値Ｔｈ１より小さいか否かを判定する（Ｓ１０３）。
【００５８】
参照値Ｒａが閾値Ｔｈ１より小さい場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、コントローラ３１は、参照値Ｒａに基づいて、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を適正位置（図３（ｃ）の位置Ｐ０）に位置付けるための移動量を算出する（Ｓ１０４）。ここで、参照値Ｒａを取り得るファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置は、図３（ｃ）の位置Ｐ０に対してプラス側とマイナス側に存在し得る。コントローラ３１は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、図３（ｃ）の位置Ｐ０よりもマイナス側に位置ずれしていると想定して、移動量の算出を行う。移動量の算出は、図３（ｃ）に示したグラフに基づく演算により行われる。あるいは、予め参照値Ｒａと移動量とを対応づけたテーブルから移動量を取得してもよい。
【００５９】
次に、コントローラ３１は、算出した移動量だけ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をプラス方向に移動させる（Ｓ１０５）。移動前に、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、位置Ｐ０よりもマイナス側にある場合、この移動によって、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、位置Ｐ０に位置付けられる。しかし、移動前に、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、位置Ｐ０よりもプラス側にある場合、この移動によって、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、位置Ｐ０からさらに離れることになる。
【００６０】
そこで、コントローラ３１は、ステップＳ１０５の移動によってファスト軸シリンドリカルレンズ１２が位置Ｐ０に位置付けられたか否かを、ステップＳ１０６以降の処理により確認する。すなわち、コントローラ３１は、再度、ラインビームＢ１０が走査範囲の下端に位置付けられるタイミングにおいて、光検出器１６から検出信号を取得する（Ｓ１０６）。そして、コントローラ３１は、取得した検出信号に基づいて、上記式（１）の演算により、参照値Ｒａ’を算出し（Ｓ１０７）、算出した参照値Ｒａ’が閾値Ｔｈ１より小さいか否かを判定する（Ｓ１０８）。
【００６１】
参照値Ｒａ’が閾値Ｔｈ１以上である場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、コントローラ３１は、ステップＳ１０５の移動によってファスト軸シリンドリカルレンズ１２が位置Ｐ０（適正位置）に位置付けられたとして、ステップＳ１０９、Ｓ１１０の処理をスキップする。他方、参照値Ｒａ’が閾値Ｔｈ１より小さい場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、コントローラ３１は、ステップＳ１０５の移動によってファスト軸シリンドリカルレンズ１２が位置Ｐ０（適正位置）からプラス方向にさらに離れたとして、ステップＳ１０９、Ｓ１１０の処理を実行する。
【００６２】
この場合、コントローラ３１は、参照値Ｒａ’に基づいて、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を適正位置（図３（ｃ）の位置Ｐ０）に位置付けるための移動量を算出する（Ｓ１０９）。ここで、コントローラ３１は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、図３（ｃ）の位置Ｐ０よりもプラス側に位置ずれしていると想定して、移動量の算出を行う。移動量の算出は、図３（ｃ）に示したグラフに基づく演算により行われる。あるいは、予め参照値Ｒａ’と移動量とを対応づけたテーブルから移動量を取得してもよい。そして、コントローラ３１は、算出した移動量だけ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をマイナス方向に移動させる（Ｓ１１０）。これにより、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、位置Ｐ０（適正位置）に位置付けられる。
【００６３】
ステップＳ１０３の判定において、参照値Ｒａが閾値Ｔｈ１以上である場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、コントローラ３１は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を図３（ｃ）の位置Ｐ０（適正位置）に位置付けるための移動量を算出する（Ｓ１１２）。この場合、図３（ｂ）を参照して分かるとおり、参照値Ｒａが閾値Ｔｈ１以上である場合のファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置は、参照値Ｒａがピークである場合は１つであるが、その他の場合は２つ存在する。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置が２つ存在する場合、コントローラ３１は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が位置Ｐ０の近い方の位置にあると想定して、移動量を算出する。
【００６４】
そして、コントローラ３１は、算出した移動量だけ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をマイナス方向に移動させる（Ｓ１１３）。移動前に、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、上記２つの位置のうち位置Ｐ０に近い方の位置にある場合、この移動によって、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、位置Ｐ０（適正位置）に位置付けられる。これに対し、移動前に、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、上記２つの位置のうち位置Ｐ０に対して遠い方の位置にある場合、この移動によって、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、位置Ｐ０に接近するものの、その位置は位置Ｐ０からプラス方向に離れることになる。この場合、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、その後に、ステップＳ１０１から処理が繰り返されることにより、位置Ｐ０に位置付けられる。
【００６５】
なお、ステップＳ１０３においては、参照値Ｒａが閾値Ｔｈ１に等しい場合も、判定がＮＯとなる。この場合も、図３（ｃ）から分かるとおり、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置は２つ存在し得る。１つは、位置Ｐ０（適正位置）であり、他の１つは、位置Ｐ０から位置Ｐ２よりもさらにプラス方向に離れた位置である。この場合、コントローラ３１は、図４のステップＳ１１２において、僅かにファスト軸シリンドリカルレンズ１２をずらすための移動量を設定する。この移動量は、ラインビームＢ１０の幅が僅かに変化する程度に設定される。たとえば、この移動量は、ステッピングモータ１５ｄを数ステップ程度駆動したときの移動量に設定される。コントローラ３１は、ステップＳ１１３において、この移動量だけ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をマイナス方向に移動させる。
【００６６】
移動前に、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、上記２つの位置のうち、位置Ｐ０（適正位置）に位置付けられていた場合、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、ステップＳ１１３の移動によって、位置Ｐ０から僅かにマイナス方向に変位した位置に位置付けられる。この場合、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、再度、ステップＳ１０１から処理が行われることにより、位置Ｐ０に戻される。
【００６７】
移動前に、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、上記２つの位置のうち、位置Ｐ２（焦線位置）からプラス方向に離れた位置に位置付けられていた場合、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、ステップＳ１１３の移動によって、この位置からマイナス方向にやや変位した位置に位置付けられる。この場合、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、その後に、ステップＳ１０１から処理が繰り返されることにより、位置Ｐ０に移動される。
【００６８】
こうして、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が移動された後、コントローラ３１は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２に対する制御が終了したか否かを判定する（Ｓ１１１）。たとえば、レーザレーダ１の起動時のみに上記制御が行われる場合、コントローラ３１は、起動時の制御の終了に応じて、ステップＳ１１１の判定をＹＥＳとする。また、レーザレーダ１の動作期間中、上記制御が継続的に行われる場合、コントローラ３１は、レーザレーダ１の動作終了に応じて、ステップＳ１１１の判定をＹＥＳとする。こうして、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置調整の制御が終了する。
【００６９】
＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
【００７０】
光検出器１６からの検出信号に基づいて、コントローラ３１により、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を所定の位置（位置Ｐ０）に位置付けるための制御が行われる。これにより、ラインビームＢ１０の短軸方向の幅を所定の幅に維持することができ、ラインビームＢ１０の品質を高めることができる。よって、レーザレーダ１の検出精度を高めることができる。
【００７１】
図２（ｃ）に示したように、光検出器１６は、ラインビームＢ１０の幅の広がりに対応する方向（Ｚ軸方向）に配置された３つのセンサＡ１〜Ａ３を有する。これにより、センサＡ１〜Ａ３からそれぞれ出力される検出信号によって、ラインビームＢ１０の幅の広がりを円滑に検出でき、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置を円滑に検出できる。
【００７２】
図１に示したように、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の母線に対して母線が垂直となるように、スロー軸シリンドリカルレンズ１３が配置されている。これにより、ラインビームＢ１０を円滑に形成できる。
【００７３】
図２（ａ）に示したように、複数のレーザ光源１１ａが、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の母線に平行に並んで配置されている。これにより、ラインビームＢ１０の光量を高めることができる。また、１つのファスト軸シリンドリカルレンズ１２によって、全てのレーザ光源１１ａからのレーザ光を平行光化できる。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の光軸方向の位置を調整することにより、全てのレーザ光源１１ａとファスト軸シリンドリカルレンズ１２との間の相対位置を調整でき、各レーザ光源１１ａからのレーザ光の広がり角を一律に適正化できる。
【００７４】
図２（ａ）に示したように、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の母線に対してスロー軸が平行となるように、レーザ光源１１ａが配置されている。この場合、図１および図２（ａ）のように、レーザ光源１１ａの直後にファスト軸シリンドリカルレンズ１２を配置することによって、より広がり角が大きいファスト軸方向のビームをファスト軸シリンドリカルレンズ１２により円滑に平行光化できる。
【００７５】
なお、本実施形態では、上記のように、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置が適正な位置（位置Ｐ０）に維持されるため、焦点距離が短いファスト軸シリンドリカルレンズ１２を用いても、ラインビームＢ１０の幅を適正な幅に維持できる。よって、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をレーザ光源１１ａに接近させて配置でき、これにより、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の小型化と、投射光学系１０の小型化を実現できる。
【００７６】
図１に示したように、出射口１８にカバーガラス１７が配置され、光検出器１６は、カバーガラス１７によって反射されたラインビームの反射光（参照ビームＢ２０）を受光する。これにより、参照用のビームをラインビームＢ１０から分離して光検出器１６に導くための光学素子を別途配置しなくてよい。よって、投光装置の構成を簡素にできる。
【００７７】
図２（ｂ）に示したように、光検出器１６は、光偏向器１４によるレーザ光の走査範囲の端縁においてカバーガラス１７により反射されるラインビームＢ１０の反射光（参照ビームＢ２０）を受光する。これにより、ラインビームＢ１０の反射光（参照ビームＢ２０）を光検出器１６に円滑に導くことができる。
【００７８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能である。
【００７９】
＜変更例１＞
ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を位置Ｐ０の位置付けるための制御は、図４に示したフローチャートの制御に限られるものではない。たとえば、図５に示すフローチャートにより、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置ずれが補正されてもよい。
【００８０】
図５のフローチャートでは、図４のフローチャートのステップＳ１０５、Ｓ１０８が、それぞれ、ステップＳ１２１、Ｓ１２２に置き換えられ、新たに、ステップＳ１２３が追加されている。その他のステップの処理は、図４の対応するステップと同様である。
【００８１】
図５のフローチャートにおいて、コントローラ３１は、ステップＳ１０４で算出した移動量の１／３だけ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をプラス方向に移動させる（Ｓ１２１）。その後、コントローラ３１は、上記実施形態と同様、再度、ラインビームＢ１０が走査範囲の下端に位置付けられるタイミングにおいて、光検出器１６から検出信号を取得し（Ｓ１０６）、取得した検出信号に基づいて、上記式（１）の演算により、参照値Ｒａ’を算出する（Ｓ１０７）。そして、コントローラ３１は、算出した参照値Ｒａ’が、ステップＳ１０２で算出した参照値Ｒａよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１２２）。
【００８２】
図３（ｃ）を参照したように、参照値Ｒａが閾値Ｔｈ１より小さい場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、参照値Ｒａを取り得るファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置は、２つ存在する。上記のように、ステップＳ１０４では、これら２つの位置のうち、マイナス側の位置と位置Ｐ０との間の移動量が算出される。
【００８３】
ここで、ステップＳ１２１で移動される前のファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置が、位置Ｐ０に対してマイナス側の位置である場合、ステップＳ１２１でプラス側に移動された後のファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置は、位置Ｐ０に近づく。このため、ステップＳ１０７で算出される参照値Ｒａ’は、ステップＳ１０２で算出された参照値Ｒａよりも大きくなる（Ｓ１２２：ＮＯ）。この場合、ステップＳ１０４で算出された移動量の残り２／３だけ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をさらにプラス方向に移動させることにより、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を位置Ｐ０（適正位置）に位置付けることができる。
【００８４】
したがって、ステップＳ１２２の判定がＮＯの場合、コントローラ３１は、ステップＳ１０４で算出された移動量の残り２／３だけ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をさらにプラス方向に移動させる（Ｓ１２３）。これにより、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、位置Ｐ０（適正位置）に位置付けられる。
【００８５】
他方、ステップＳ１２１で移動される前のファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置が、位置Ｐ０に対してプラス側の位置である場合、ステップＳ１２１でプラス側に移動された後のファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置は、位置Ｐ０からさらに離れる。このため、ステップＳ１０７で算出される参照値Ｒａ’は、ステップＳ１０２で算出された参照値Ｒａよりも小さくなる（Ｓ１２２：ＹＥＳ）。
【００８６】
この場合、コントローラ３１は、上記実施形態と同様、参照値Ｒａ’に基づいて、現在のファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置から位置Ｐ０までの移動量を再度算出し（Ｓ１０９）、算出した移動量だけ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をマイナス方向に移動させる（Ｓ１１０）。これにより、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、位置Ｐ０（適正位置）に位置付けられる。
【００８７】
本変更例によっても、上記実施形態と同様、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を適正位置（位置Ｐ０）に位置付けておくことができる。
【００８８】
また、本変更例では、ステップＳ１２２の判定がＮＯの場合に、再度、参照値Ｒａ’に基づいて移動量を算出することなく、既にステップＳ１０４で算出した移動量の２／３の移動量だけファスト軸シリンドリカルレンズ１２が移動される。よって、ステップＳ１０９における移動量の算出処理を省略でき、演算処理をより簡素にすることができる。
【００８９】
本変更例では、ステップＳ１２１での移動量を、ステップ１０４で算出された移動量の１／３としたが、これに限られるものではなく、ステップＳ１２１での移動量をさらに細かく設定してもよい。
【００９０】
＜変更例２＞
上記実施形態では、受光面がＸ−Ｚ平面に平行となるように光検出器１６が配置されたが、光検出器１６の配置方法は、これに限られるものではない。
【００９１】
たとえば、図６（ａ）に示すように、光検出器１６が、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向に傾けられて配置されてもよい。この構成では、受光面の正面方向から参照ビームＢ２０が入射するため、上記実施形態に比べて、受光面上における参照ビームＢ２０の幅が小さくなり、且つ、幅方向における参照ビームＢ２０の境界がクリアになる。よって、上記実施形態に比べて、検出信号の品質を高めることができ、より精度良く、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を適正位置（位置Ｐ０）の位置付けることができる。
【００９２】
なお、光検出器１６によって受光される参照ビームＢ２０は、必ずしも、ラインビームＢ１０の走査範囲の下端で生じた参照ビームＢ２０でなくてもよい。たとえば、図６（ａ）に一点鎖線で示すように、カバーガラス１７の上側に光検出器１６を配置して、ラインビームＢ１０の走査範囲の上端で生じた参照ビームＢ２０を光検出器１６により受光してもよい。
【００９３】
また、図６（ｂ）に示すように、カバーガラス１７が、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向に傾けられてもよい。すなわち、ミラー１４ａが中立位置にある場合に、カバーガラス１７がラインビームＢ１０の中心軸（光軸）に対して傾くように、カバーガラス１７が配置されてもよい。
【００９４】
この構成によれば、ラインビームＢ１０の全走査範囲において、参照ビームＢ２０を下方向に導くことができる。よって、走査範囲のどの位置からの参照ビームであっても、光検出器１６に受光させることができる。これにより、光検出器１６の設置位置に、自由度を持たせることができる。
【００９５】
なお、カバーガラス１７の傾き方向は、図６（ｂ）に示す方向に限られるものではなく、他の方向であってもよい。この場合、カバーガラス１７の傾き方向に応じて、光検出器１６の配置位置が変更される。
【００９６】
＜変更例３＞
上記実施形態では、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が光軸方向に位置調整されたが、本変更例では、さらに、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２がチルト方向に位置調整される。
【００９７】
本変更例では、図１に示したレンズアクチュエータ１５に代えて、図７に示すレンズアクチュエータ１５が用いられる。
【００９８】
ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、枠状のホルダ１５１に保持される。ホルダ１５１は、可撓性の４本の支持ワイヤ１５２によって、ベース１５３に支持されている。ホルダ１５１は、光軸方向Ｄ１に移動可能であり、また、チルト方向θ１に揺動可能である。
【００９９】
ベース１５３には、一対の電磁駆動部１５４がＸ軸方向に並んで設置されている。電磁駆動部１５４は、それぞれ、コイル１５４ａと、２つの磁石１５４ｂと、ヨーク１５４ｃとを備える。ヨーク１５４ｃがベース１５３の上面に設置され、コイル１５４ａがホルダ１５１の下面に設置される。ヨーク１５４ｃの上下の内側面に、それぞれ、磁石１５４ｂが互いに対向するように設置されている。２つの磁石１５４ｂは、互いに対向する磁極が異なっている。２つの磁石１５４ｂの間の隙間に、コイル１５４ａが介挿される。コイル１５４ａは、一方向に旋回している。
【０１００】
コイル１５４ａに電流を流すことにより、コイル１５４ａに電磁力が生じ、ホルダ１５１がＹ軸方向に駆動される。２つのコイル１５４ａに同じ向きの電流を流すと、各コイル１５４ａに同じ方向の電磁力が生じる。これにより、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、光軸方向Ｄ１に移動する。また、２つのコイル１５４ａに逆向きの電流を流すと、各コイル１５４ａに互いに逆方向の電磁力が生じる。これにより、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、チルト方向θ１に揺動する。
【０１０１】
図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、ファスト軸シリンドリカルレンズにチルト方向の位置ずれが生じた場合の参照ビームＢ２０の状態と、それを検出するための光検出器１６の構成とを模式的に示す図である。
【０１０２】
ここで、「チルト」とは、図１において、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のＸ軸方向の一方の端部が他方の端部に対してＹ軸に平行な反対方向に変位することを意味する。したがって、「チルト方向」とは、このようにファスト軸シリンドリカルレンズ１２が移動するときの、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の両端の移動方向のことを意味する。「チルト」は、Ｚ軸に平行な軸の周りにファスト軸シリンドリカルレンズ１２が回動する場合の他、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が揺動する場合にも生じる。
【０１０３】
図８（ａ）に示すように、光検出器１６は、上記実施形態で示した３つのセンサＡ１〜Ａ３の他、さらに３つのセンサＡ４〜Ａ６を備える。センサＡ１〜Ａ３は、参照ビームＢ２０の長軸方向の中央位置に配置され、センサＡ４〜Ａ６は、参照ビームＢ２０の長軸方向の一方の端部に配置される。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２にチルトが生じておらず、且つ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が光軸方向の適正位置に位置付けられている場合、参照ビームＢ２０は、図８（ａ）のように、光検出器１６に照射される。この場合、参照ビームＢ２０の中央部は、センサＡ１、Ａ３に等しく掛かり、また、参照ビームＢ２０の端部は、センサＡ４、Ａ６に等しく掛かる。
【０１０４】
この状態からチルトが生じると、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の一方の端部がレーザ光源１１ａから離れ、他方の端部がレーザ光源１１ａに近づくため、ラインビームＢ１０は、一方の端部の幅が小さくなり、他方の端部の幅が大きくなる。これに応じて、光検出器１６に照射される参照ビームＢ２０の形状も、図８（ｂ）に示すように、一方の端部の幅が小さくなり、他方の端部の幅が大きくなる。
【０１０５】
図８（ｂ）の状態から、さらに同じ方向にチルトが進むと、ラインビームＢ１０の一方の端部は、最小の幅を経由して次第に幅が広がる。このとき、ラインビームＢ１０の他方の端部の幅は、広がり続ける。これに応じて、参照ビームＢ２０の形状も、変化する。こうして、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が大きくチルトすると、図８（ｃ）に示すように、参照ビームＢ２０は、両端が広がった形状になる。
【０１０６】
図９（ａ）は、ファスト軸シリンドリカルレンズにチルトが生じた場合の参照ビームの端部の幅の変化を模式的に示すグラフである。
【０１０７】
図９（ａ）では、Ｘ軸負側のファスト軸シリンドリカルレンズ１２の端部がレーザ光源１１ａから離れる場合のチルト方向が、プラスのチルト方向に設定されている。横軸の基準位置は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２にチルトが生じていない場合のファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルト方向の位置である。また、縦軸は、図８（ａ）において、センサＡ４〜Ａ６に照射される方の参照ビームＢ２０の端部の幅である。
【０１０８】
図９（ａ）に示すように、参照ビームＢ２０の端部の幅は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２がチルト位置Ｔ１にあるときに最小となり、チルト位置Ｔ１から、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が両方向にチルトするに伴い、徐々に大きくなっていく。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２がチルトのない位置Ｔ０（以下、「チルト位置Ｔ０」という）に位置付けられた場合の参照ビームＢ２０の端部のビーム幅は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２がチルト位置Ｔ１にあるときの端部のビーム幅よりも大きい。
【０１０９】
本変更例では、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトを示す参照値Ｒｂが、光検出器１６のセンサＡ１〜Ａ３、Ａ４〜Ａ６の検出信号に基づいて算出される。便宜上、センサＡ１〜Ａ３、Ａ４〜Ａ６の検出信号を、それぞれ、Ａ１〜Ａ３、Ａ４〜Ａ６とすると、参照値Ｒｂは、以下の式により算出される。
【０１１０】
Ｒｂ＝｛Ａ５−（Ａ４＋Ａ６）｝／｛Ａ２−（Ａ１＋Ａ３）｝  …  （２）
【０１１１】
式（２）によれば、参照ビームＢ２０の端部の幅の変化に応じて参照値Ｒｂが変化する。よって、参照値Ｒｂにより、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトを検出することができる。
【０１１２】
図９（ｂ）は、チルト方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置ずれに応じて参照値Ｒｂがどのように変化するかを模式的に示すグラフである。
【０１１３】
図９（ｂ）に示すように、参照値Ｒｂは、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２がチルト位置Ｔ１にあるときに最大となり、チルト位置Ｔ１から、両方向にファスト軸シリンドリカルレンズ１２がチルトするに伴い、小さくなっていく。図９（ｂ）の横軸において、図９（ａ）の横軸と同様に設定されている。
【０１１４】
本変更例では、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２がチルト位置Ｔ０（適正位置）にあるときの参照値Ｒｂが閾値Ｔｈ２に設定され、この閾値Ｔｈ２に参照値Ｒｂが収束するように、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルト位置が調整される。これにより、チルト位置Ｔ０（適正位置）に対するファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトが抑制される。
【０１１５】
図１０は、チルト方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれを抑制するための制御を示すフローチャートである。
【０１１６】
なお、図１０のフローチャートは、図４のフローチャートに対して、参照値Ｒａが参照値Ｒｂに置き換えられ、移動量がチルト補正量に置き換えられているのみである。図１０のフローチャートと図４のフローチャートは、何れも、参照値Ｒａ、Ｒｂがそれぞれ閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２に収束するように、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を移動させるものであり、移動の方向が、光軸方向かチルト方向かで異なっているのみである。すなわち、図１０のフローチャートは、基本的に、図４と同様の考え方で理解され得る。したがって、ここでは、図１０のフローチャートにおける詳細な説明は割愛し、以下には、基本的な処理の流れについて説明する。
【０１１７】
コントローラ３１は、光検出器１６のセンサＡ１〜Ａ６からの信号から、式（２）の演算により参照値Ｒｂを算出し（Ｓ２０１、Ｓ２０２）、算出した参照値Ｒｂを閾値Ｔｈ２と比較する（Ｓ２０３）。参照値Ｒｂが閾値Ｔｈ２より小さい場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、コントローラ３１は、チルト補正量を算出し（Ｓ２０４）、算出したチルト補正量だけ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をプラス方向にチルトさせる（Ｓ２０５）。ここで、チルト補正量の算出は、図１１（ｃ）のグラフに基づき、図４のステップＳ１０４と同様の方法で行われる。
【０１１８】
そして、コントローラ３１は、チルト補正後のファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置において、再び、参照値Ｒｂ’を算出し（Ｓ２０６、Ｓ２０７）、算出した参照値Ｒｂ’が閾値Ｔｈ２より小さいか否かを判定する（Ｓ２０８）。ここで、参照値Ｒｂ’が閾値Ｔｈ２以上である場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、コントローラ３１は、ステップＳ２０５のチルト補正によりファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトが解消したとして、ステップＳ２０９、２１０をスキップする。他方、参照値Ｒｂ’が閾値Ｔｈ２より小さい場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、コントローラ３１は、再度、参照値Ｒｂ’に基づきチルト補正量を算出し（Ｓ２０９）、算出したチルト補正量だけファスト軸シリンドリカルレンズ１２をマイナス方向にチルトさせる（Ｓ２１０）。
【０１１９】
ステップＳ２０３の判定がＮＯの場合、コントローラ３１は、チルト補正量を算出し（Ｓ２１２）、算出したチルト補正量だけ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をマイナス方向にチルトさせる（Ｓ２１３）。ここで、チルト補正量の算出は、図１１（ｃ）のグラフに基づき、図４のステップＳ１１２と同様の方法で行われる。
【０１２０】
こうして、ステップＳ２０５、Ｓ２１０、Ｓ２１３によるチルト補正を行った後、コントローラ３１は、制御が終了したか否かを判定する。この判定は、図４のＳ２１１と同様である。コントローラ３１は、制御が終了するまで、繰り返し、Ｓ２０１以降の処理を実行する。そして、制御が終了すると（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、コントローラ３１は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２に対するチルト補正を終了する。
【０１２１】
本変更例によれば、さらに、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトを解消できる。よって、ラインビームＢ１０の品質をさらに高めることができ、レーザレーダ１の検出精度をより一層高めることができる。
【０１２２】
なお、図４に示した制御は、図１０に示した制御を行った後に行えばよい。あるいは、図１０のステップＳ２１１の判定がＮＯの場合に、図４のステップＳ１０１に処理が進められ、図４のステップＳ１１１の判定がＮＯの場合に、図１０のステップＳ２０１に処理が戻されるように、これら２つのステップが連携されてもよい。また、図１０のフローチャートが、図５と同様に変更されてもよい。
【０１２３】
＜変更例４＞
上記変更例３では、参照ビームＢ２０の一方の端部の幅がセンサＡ４〜Ａ６によって検出されたが、本変更例では、さらに、参照ビームＢ２０の他方の端部の幅が他のセンサ群によって検出される。
【０１２４】
図１１（ａ）は、変更例４に係る、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２にチルト方向の位置ずれが生じた場合の参照ビームＢ２０の状態と、それを検出するための光検出器１６の構成とを模式的に示す図である。
【０１２５】
本変更例では、参照ビームＢ２０の他方の端部の幅を検出するためのセンサＡ７〜Ａ９が、光検出器１６に追加されている。参照ビームＢ２０が図８（ａ）の状態にある場合、参照ビームＢ２０の他方の端部は、センサＡ７、Ａ９に等しく掛かる。図１１（ａ）には、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２にチルトが生じた場合の参照ビームＢ２０の形状が、模式的に示されている。
【０１２６】
本変更例では、センサＡ７〜Ａ９からの出力から、さらに、参照値Ｒｃが算出される。便宜上、センサＡ１〜Ａ３、Ａ７〜Ａ９の検出信号を、それぞれ、Ａ１〜Ａ３、Ａ７〜Ａ９とすると、参照値Ｒｃは、以下の式により算出される。
【０１２７】
Ｒｃ＝｛Ａ８−（Ａ７＋Ａ９）｝／｛Ａ２−（Ａ１＋Ａ３）｝  …  （３）
【０１２８】
この場合、参照値Ｒｃの値は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトに伴い、図１１（ｃ）のように変化する。図１１（ｂ）は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトに応じた参照値Ｒｂの変化を示しており、図９（ｂ）と同様のものである。図１１（ｃ）に示すように、参照値Ｒｃは、マイナス方向の所定のチルト位置において、最大値となる。
【０１２９】
図１２は、変更例４に係る、チルト方向におけるファスト軸シリンドリカルレンズの位置ずれを抑制するための制御を示すフローチャートである。
【０１３０】
コントローラ３１は、ラインビームＢ１０が走査範囲の下端に位置するタイミングにおいて、光検出器１６のセンサＡ１〜Ａ９から検出信号を取得し（Ｓ２２１）、参照値Ｒｂ、Ｒｃを算出する（Ｓ２２２）。そして、コントローラ３１は、算出した参照値Ｒｂ、Ｒｃと閾値Ｔｈ２とを比較し、これら参照値Ｒｂ、Ｒｃが閾値Ｔｈ２に対して所定の条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２２３、Ｓ２２４）。
【０１３１】
まず、コントローラ３１は、参照値Ｒｃが閾値Ｔｈ２より大きいか否かを判定する（Ｓ２２３）。この場合、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトは、図１１（ｃ）の範囲Ｗｃの間に含まれる。このため、コントローラ３１は、ステップＳ２２３の判定がＹＥＳであれば、チルト補正の方向をプラス方向に設定し（Ｓ２２５）、参照値Ｒｃに基づいて、チルト補正量を算出する（Ｓ２２６）。
【０１３２】
この場合、参照値Ｒｃを取り得るチルト位置は、参照値Ｒｃがピークである場合は、チルト位置Ｔ２のみであるが、それ以外の場合は、２つのチルト位置が存在する。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルト位置が２つ存在する場合、コントローラ３１は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２がチルト位置Ｔ０の近い方のチルト位置にあると想定して、チルト補正量を算出する。
【０１３３】
ステップＳ２２３の判定がＮＯの場合、コントローラ３１は、参照値Ｒｂが閾値Ｔｈ２より大きいか否かを判定する（Ｓ２２４）。この場合、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトは、図１１（ｂ）の範囲Ｗｂの間に含まれる。このため、コントローラ３１は、ステップＳ２２４の判定がＹＥＳであれば、チルト補正の方向をマイナス方向に設定し（Ｓ２２７）、参照値Ｒｂに基づいて、チルト補正量を算出する（Ｓ２２８）。
【０１３４】
この場合も、参照値Ｒｂを取り得るチルト位置は、参照値Ｒｂがピークである場合は、チルト位置Ｔ１のみであるが、それ以外の場合は、２つチルト位置が存在する。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルト位置が２つ存在する場合、コントローラ３１は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２がチルト位置Ｔ０の近い方のチルト位置にあると想定して、チルト補正量を算出する。
【０１３５】
そして、コントローラ３１は、ステップＳ２２６、Ｓ２２８の何れかで設定したチルト補正の方向に、ステップＳ２２６、Ｓ２２８の何れかで算出したチルト補正量だけ、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２をチルトさせる（Ｓ２２９）。チルト補正前に、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、上記２つのチルト位置のうちチルト位置Ｔ０に近い方のチルト位置にある場合、このチルト補正によって、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、チルト位置Ｔ０（適正位置）に位置付けられる。これに対し、チルト補正前に、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、上記２つのチルト位置のうちチルト位置Ｔ０に対して遠い方のチルト位置にある場合、このチルト補正によって、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、チルト位置Ｔ０に接近するものの、未だチルトが解消されないことになる。この場合、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、その後に、ステップＳ２２１から処理が繰り返されることにより、チルト位置Ｔ０に位置付けられる。
【０１３６】
こうして、チルト補正を行った後、コントローラ３１は、制御が終了したか否かを判定する（Ｓ２３０）。この判定は、図４のステップＳ１１１と同様である。制御が終了していない場合（Ｓ２３０：ＮＯ）、コントローラ３１は、処理をステップＳ２２１に戻して、同様の処理を繰り返し実行する。
【０１３７】
なお、ステップＳ２２４の判定がＮＯの場合、すなわち、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトが、図１１（ｂ）、（ｃ）の範囲Ｗｂ、Ｗｃの何れにも含まれていない場合、コントローラ３１は、処理を図１０のステップＳ２０３に進めて、ステップＳ２０３以降のチルト補正処理を実行する。この場合、図１０のステップＳ２１１の判定がＮＯであると、コントローラ３１は、処理を図１２のステップＳ２２１に戻して、上記と同様の処理を実行する。
【０１３８】
この変更例によれば、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトが図１１（ｂ）、（ｃ）の範囲Ｗｂ、Ｗｃに含まれていれば、図１２の処理のみによって、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のチルトを補正できる。よって、チルト補正の処理を、より簡易かつ迅速に行うことができる。
【０１３９】
＜その他の変更例＞
上記実施形態および変更例では、コントローラ３１が、式（１）〜（３）の演算により参照値Ｒａ〜Ｒｃを算出したが、信号処理回路３５が参照値Ｒａ〜Ｒｃを算出してコントローラ３１に提供してもよい。また、図４、図５、図１０および図１２の処理を信号処理回路３５が行って、移動量や移動方向、チルト補正量やチルト補正の方向をコントローラ３１に提供してもよく、あるいは、信号処理回路３５が直接、レンズアクチュエータ１５を制御してもよい。この場合、信号処理回路３５が、特許請求の範囲に記載のコントローラの一部または全部を構成する。
【０１４０】
また、上記実施形態では、図２（ｃ）に示すように、光検出器１６が、参照ビームＢ２０の長軸方向の中央位置に配置されたが、ラインビームＢ１０の幅を適切に検出できる限りにおいて、光検出器１６が他の位置に配置されてもよい。
【０１４１】
また、光検出器１６からの出力により、ラインビームＢ１０の走査範囲や走査周期をさらに検出し、その検出結果に基づいて、これらが適正となるように、光偏向器１４の制御を行ってもよい。
【０１４２】
また、上記実施形態および変更例では、参照ビームＢ２０の幅方向に３つのセンサが並べられたが、光検出器１６のセンサレイアウトは、上記実施形態および変更例に示したものに限られるものではない。たとえば、図２（ｃ）の構成において、センサＡ３が省略されてもよい。この場合、式（１）は、Ｒａ＝Ａ２−Ａ１に変更される。この他、センサの数や形状、レイアウトも適宜変更可能である。
【０１４３】
また、上記実施形態では、複数のレーザ光源１１ａがスロー軸方向に並ぶように配置されたが、複数のレーザ光源１１ａがファスト軸方向に並ぶように配置され、レーザ光源１１ａの直後に、少なくともスロー軸方向にレーザ光を平行光化するレンズが配置されてもよい。この場合、このレンズが、レンズアクチュエータ１５に保持されて、光軸方向およびチルト方向の補正が行われる。
【０１４４】
また、参照ビームＢ２０の幅の変化に基づくファスト軸シリンドリカルレンズ１２の位置制御は、上記実施形態および変更例に示したフローチャートの制御に限られるものではなく、適宜変更可能である。また、この制御の変更に応じて、光検出器１６のセンサレイアウトも適宜変更され得る。
【０１４５】
また、上記実施形態では、水平方向に長いラインビームＢ１０が鉛直方向に走査されたが、鉛直方向に長いラインビームが水平方向に走査されてもよい。
【０１４６】
また、上記実施形態では、光偏向器１４としてＭＥＭＳミラーを用いたが、光偏向器１４として磁気可動ミラーやガルバノミラー等の他の光偏向器を用いてもよい。また、光偏向器１４が省略され、発光ユニット１１がラインビームＢ１０の短軸方向に振られる構成であってもよい。あるいは、投光装置全体がラインビームＢ１０の短軸方向に振られる構成であってもよい。
【０１４７】
また、上記実施形態では、発光ユニット１１、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２、スロー軸シリンドリカルレンズ１３および光偏向器１４が一方向に並ぶように投射光学系１０が構成されたが、投射光学系１０のレイアウトはこれに限られるものではない。たとえば、光路の途中にミラーを配置して光路を折り曲げるように投射光学系１０が構成されてもよい。また、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、スロー軸シリンドリカルレンズ１３の後段側に配置されてもよい。
【０１４８】
また、上記実施形態では、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２とスロー軸シリンドリカルレンズ１３の２つのレンズにより、ラインビームＢ１０が生成されたが、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２とスロー軸シリンドリカルレンズ１３が一体化されてもよい。たとえば、スロー軸方向とファスト軸方向にそれぞれ異なる非球面となるトロイダルレンズが用いられてもよい。この場合、トロイダルレンズに対して、光軸方向の補正およびチルト方向の補正が行われればよい。
【０１４９】
また、上記実施形態では、レーザレーダ１が車両に搭載されたが、他の移動体にレーザレーダ１が搭載されてもよい。また、レーザレーダ１が移動体以外の機器や設備に搭載されてもよい。また、レーザレーダ１が物体検出の機能のみを備えていてもよい。
【０１５０】
また、上記実施形態では、複数のレーザ光源１１ａが１列に並んで配置されたが、配置されるレーザ光源１１ａの数は、必ずしも複数でなくてもよく、１つであってもよい。
【０１５１】
また、上記実施形態では、投光装置がレーザレーダ１に用いられたが、投光装置が他の装置に用いられてもよい。たとえば、投光装置が、レーザ光により物体を検査する検査機器に配置されてもよい。この場合、ラインビームＢ１０は、必ずしも、短軸方向に走査されなくてもよい。たとえば、検査対象物の方がベルトコンベア等によって移動され、検査対象物がラインビームＢ１０によって走査されてもよい。この場合、光偏向器１４は省略される。
【０１５２】
この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５３】
１  …  レーザレーダ
１１ａ  …  レーザ光源
１２  …  ファスト軸シリンドリカルレンズ（レンズ、シリンドリカルレンズ）
１３  …  スロー軸シリンドリカルレンズ（他のシリンドリカルレンズ）
１４  …  光偏向器
１５  …  レンズアクチュエータ
１６  …  光検出器
１７  …  カバーガラス
１８  …  出射口
２０  …  受光光学系
３１  …  コントローラ
Ａ１〜Ａ９  …  センサ
【図１】
2020144069.tif 000003
【図２】
2020144069.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020144069.tif 000009
【図８】
2020144069.tif 000010
【図９】
2020144069.tif 000011
【図１０】
2020144069.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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