(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信した電磁波の反射波を受信することによって、電磁波を反射した物体までの距離を検出するレーダ装置であって、
予め設定された第１偏光方向の成分の前記電磁波が透過するとともに、前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の成分の前記電磁波が反射する機能を有する偏光分離機能部材を備えて、予め設定された所定回転軸を中心に前記偏光分離機能部材を回転させることにより、予め設定された所定走査角度範囲内で前記第２偏光方向の成分の前記電磁波を走査する走査手段と、
前記走査手段の前記偏光分離機能部材に向けて前記電磁波を照射する電磁波照射手段と、
前記偏光分離機能部材に向けて照射されて前記偏光分離機能部材を透過した前記電磁波を検出することができるように、前記偏光分離機能部材を挟んで前記電磁波照射手段とは反対側に配置された第１電磁波検出手段と、
前記走査手段により走査された前記電磁波が通過する領域である走査通過領域の側から前記偏光分離機能部材に入射して前記偏光分離機能部材を透過した前記電磁波を反射できるように、前記偏光分離機能部材を挟んで前記走査通過領域とは反対側に配置され、入射した前記電磁波について、その偏光方向を前記第２偏光方向に変換し且つ入射方向とは逆方向に反射させる機能を有する変換反射手段とを備える
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
送信した電磁波の反射波を受信することによって、電磁波を反射した物体までの距離を検出するレーダ装置であって、
予め設定された第１偏光方向の成分の前記電磁波が透過するとともに、前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の成分の前記電磁波が反射する機能を有する偏光分離機能部材を備えて、予め設定された所定回転軸を中心に前記偏光分離機能部材を回転させることにより、予め設定された所定走査角度範囲内で前記第２偏光方向の成分の前記電磁波を走査する走査手段と、
前記走査手段の前記偏光分離機能部材に向けて前記電磁波を照射する電磁波照射手段と、
前記走査手段により走査された前記電磁波が通過する領域である走査通過領域から前記偏光分離機能部材に入射して前記偏光分離機能部材を透過した前記電磁波を検出できるように、前記偏光分離機能部材を挟んで前記走査通過領域とは反対側に配置された第２電磁波検出手段を備える
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
前記偏光分離機能部材は、
前記電磁波を透過可能に形成された板形状の基板と、
導電性材料で形成された複数の細線を、前記電磁波の波長よりも短い間隔で且つ前記第１偏光方向に沿って平行に前記基板上に配置することにより格子状に形成された微細周期構造体とから構成される
ことを特徴とする請求項１〜請求項２の何れか１項に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記基板の両面のうち少なくとも一方の面に、前記電磁波の反射を抑制する機能を有する部材を配置する
ことを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記偏光分離機能部材は、
２枚以上の前記基板を積層することにより構成される
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記基板は、前記電磁波と異なる波長の電磁波の通過を阻止する材料で形成される
ことを特徴とする請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記基板に開口が形成され、
前記微細周期構造体は、前記開口の開口面上に形成される
ことを特徴とする請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のレーダ装置。
【請求項８】
長手方向が前記第１偏光方向と直交するように配置され、前記微細周期構造体の細線を支持する帯状の支持部材が前記開口の開口面上に形成される
ことを特徴とする請求項７に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記走査手段により走査された前記電磁波が通過する領域である走査通過領域内に配置され、直線偏光を円偏光に変換するとともに円偏光を直線偏光に変換する機能を有する偏光変換手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記電磁波照射手段により照射された前記電磁波が前記偏光分離機能部材に到るまでの光路上に配置され、入射した前記電磁波について前記第１偏光方向の成分と前記第２偏光方向の成分との比率を変える比率変換手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を送受信することにより、電磁波を反射した物体までの距離を検出するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルスレーザ光を照射する光源と、物体で反射したレーザ光（以下、反射レーザ光という）を検出する光検出器と、光源から照射されるレーザ光の光路上に配置されて、レーザ光の一部を透過するとともに一部を光検出器に向けて反射する偏光分離素子と、偏光分離素子を透過したレーザ光を走査するとともに入射した反射レーザ光を偏光分離素子に向けて反射する走査部とを備え、光源がパルスレーザ光を照射してから光検出器が反射レーザ光を検出するまでの時間を計測することによって、レーザ光を反射した物体までの距離を検出するレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７８９７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載のレーダ装置では、レーザ光の走査を走査部が行い、レーザ光の偏光分離を偏光分離素子が行っている。すなわち、光走査と偏光分離とをそれぞれ異なる構成要素で行っているため、走査部と偏光分離素子との間の位置関係について高精度な調整が必要となるという問題があった。
【０００５】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、走査部と偏光分離素子との間の位置関係の調整を不要にすることができる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】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１，２に記載の発明は、送信した電磁波の反射波を受信することによって、電磁波を反射した物体までの距離を検出するレーダ装置であって、走査手段が、予め設定された第１偏光方向の成分の電磁波が透過するとともに、第１偏光方向と直交する第２偏光方向の成分の電磁波が反射する機能を有する偏光分離機能部材を備えて、予め設定された所定回転軸を中心に偏光分離機能部材を回転させることにより、予め設定された所定走査角度範囲内で第２偏光方向の成分の電磁波を走査し、電磁波照射手段が、走査手段の偏光分離機能部材に向けて電磁波を照射する。
【０００７】
このように構成されたレーダ装置では、電磁波照射手段から照射された電磁波が、偏光分離機能部材に到達すると、偏光分離機能部材に到達した電磁波のうち、第１偏光方向の成分の電磁波は偏光分離機能部材を透過する一方、第２偏光方向の成分の電磁波は偏光分離機能部材で反射し、偏光分離機能部材の走査角度に応じた方向に向けて送信される。
【０００８】
したがって、このように構成されたレーダ装置によれば、電磁波の偏光分離と電磁波の走査との両方を偏光分離機能部材で行っているため、電磁波の偏光分離を行う構成要素と電磁波の走査を行う構成要素との間の位置関係についての調整を不要とすることができるとともに、構成要素数の削減によりレーダ装置の小型化を容易にすることができる。
【０００９】
また請求項１に記載のレーダ装置では、第１電磁波検出手段が、偏光分離機能部材に向けて照射されて偏光分離機能部材を透過した電磁波を検出することができるように、偏光分離機能部材を挟んで電磁波照射手段とは反対側に配置されるとともに、入射した電磁波について、その偏光方向を第２偏光方向に変換し且つ入射方向とは逆方向に反射させる機能を有する変換反射手段が、偏光分離機能部材を挟んで、走査手段により走査された電磁波が通過する領域である走査通過領域の側から偏光分離機能部材に入射して偏光分離機能部材を透過した電磁波を反射できるように、偏光分離機能部材を挟んで走査通過領域とは反対側に配置される。
【００１０】
このように構成されたレーダ装置では、まず、電磁波照射手段から照射されて偏光分離機能部材に到達した電磁波のうち第１偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材を透過し、偏光分離機能部材を挟んで電磁波照射手段とは反対側に配置された第１電磁波検出手段により検出される。
【００１１】
一方、第２偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材で反射し、偏光分離機能部材の走査角度に応じた方向に向けて送信される。その後、物体で反射した電磁波（以下、反射電磁波ともいう）が走査通過領域の側から入射して偏光分離機能部材に到達すると、到達した反射電磁波のうち第１偏光方向の成分の電磁波が偏光分離機能部材を透過する。そして、偏光分離機能部材を挟んで走査通過領域とは反対側に配置された変換反射手段が、偏光分離機能部材を透過した反射電磁波の偏光方向を第２偏光方向に変換し且つ入射方向とは逆方向に反射させる。
【００１２】
これにより、変換反射手段で反射した反射電磁波は偏光分離機能部材に到達する。そして、この反射電磁波の偏光方向は第２偏光方向に変換されているため、偏光分離機能部材で反射して、第１電磁波検出手段により検出される。
【００１３】
したがって、このように構成されたレーダ装置によれば、物体に反射することなく第１電磁波検出手段により検出された電磁波と、物体で反射した後に第１電磁波検出手段により検出された電磁波とを用いることができるため、周知のタイムオブフライト方式または光ヘテロダイン方式を用いて、電磁波を反射した物体までの距離を計測することが可能になる。
【００１４】
また請求項２に記載のレーダ装置では、第２電磁波検出手段が、走査手段により走査された電磁波が通過する領域である走査通過領域から偏光分離機能部材に入射して偏光分離機能部材を透過した電磁波を検出できるように、偏光分離機能部材を挟んで走査通過領域とは反対側に配置される。
【００１５】
このように構成されたレーダ装置では、電磁波照射手段から照射されて偏光分離機能部材に到達した電磁波のうち第２偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材で反射し、偏光分離機能部材の走査角度に応じた方向に向けて送信される。その後、物体で反射した電磁波（反射電磁波）が走査通過領域の側から入射して偏光分離機能部材に到達すると、到達した反射電磁波のうち第１偏光方向の成分の電磁波が偏光分離機能部材を透過する。これにより、偏光分離機能部材を透過した第１偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材を挟んで走査通過領域とは反対側に配置された第１電磁波検出手段により検出される。
【００１６】
したがって、このように構成されたレーダ装置によれば、物体で反射した後に第２電磁波検出手段により検出された電磁波を用いて、電磁波を反射した物体までの距離を検出することができる。また、電磁波照射手段がパルス波を照射する場合には、パルス波を照射するタイミングを検出する手段を備えることで、周知のタイムオブフライト方式を用いて、電磁波を反射した物体までの距離を計測することが可能になる。
【００１７】
また、請求項１〜請求項２の何れか１項に記載のレーダ装置では、請求項３に記載のように、偏光分離機能部材は、電磁波を透過可能に形成された板形状の基板と、導電性材料で形成された複数の細線を、電磁波の波長よりも短い間隔で且つ第１偏光方向に沿って平行に基板上に配置することにより格子状に形成された微細周期構造体とから構成されるようにしてもよい。
【００１８】
このように構成されたレーダ装置によれば、微細加工技術を用いて上記の微細周期構造体を形成することができるため、例えば直角プリズムを貼り合わせてキューブ状に形成されるプリズム型偏光ビームスプリッタなどの従来の偏光分離機能部材と比較して、偏光分離機能部材を小型化することができる。
【００１９】
また請求項３に記載のレーダ装置では、請求項４に記載のように、基板の両面のうち少なくとも一方の面に、電磁波の反射を抑制する機能を有する部材を配置するようにしてもよい。なお、電磁波の反射を抑制する機能を有する部材（以下、反射抑制機能部材ともいう）としては、誘電体多層膜、モスアイ構造が形成された部材などが挙げられる。
【００２０】
このように構成されたレーダ装置によれば、電磁波検出手段により検出される電磁波が、偏光分離機能部材における電磁波の反射のために減少するのを抑制し、レーダ装置の検出精度の低下を抑制することができる。
【００２１】
また請求項３または請求項４に記載のレーダ装置では、請求項５に記載のように、偏光分離機能部材が、２枚以上の基板を積層することにより構成されるようにしてもよい。
このように構成されたレーダ装置によれば、２枚以上の基板のそれぞれについて偏光分離機能を有するように形成することにより、１枚の基板を用いて偏光分離機能部材を構成する場合と比較して、基板の枚数分、偏光分離機能を向上させることができる。
【００２２】
また、請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のレーダ装置では、請求項６に記載のように、基板は、電磁波と異なる波長の電磁波の通過を阻止する材料で形成されるようにしてもよい。
【００２３】
このように構成されたレーダ装置によれば、電磁波と異なる波長の電磁波が偏光分離機能部材を透過して電磁波検出手段により検出されることによりノイズになってしまうという事態の発生を抑制し、レーダ装置の検出精度の低下を抑制することができる。
【００２４】
また、請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のレーダ装置では、請求項７に記載のように、基板に開口が形成され、微細周期構造体は、開口の開口面上に形成されるようにしてもよい。
【００２５】
このように構成されたレーダ装置によれば、微細周期構造体を透過する第１偏光方向の成分の電磁波は開口内を通過するため、電磁波を透過可能な材料で基板を形成する必要がなくなり、基板材料の選択の自由度が向上する。
【００２６】
また請求項７に記載のレーダ装置では、請求項８に記載のように、長手方向が第１偏光方向と直交するように配置され、微細周期構造体の細線を支持する帯状の支持部材が開口の開口面上に形成されるようにしてもよい。
【００２７】
このように構成されたレーダ装置によれば、微細周期構造体の細線を開口の周縁部だけではなく開口内でも支持することができるため、開口の周縁部だけで支持する場合と比較して、自身の加重で細線が切断されてしまうという事態の発生を抑制することができる。
【００２８】
また、請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のレーダ装置では、請求項９に記載のように、偏光変換手段が、走査手段により走査された電磁波が通過する領域である走査通過領域内に配置され、直線偏光を円偏光に変換するとともに円偏光を直線偏光に変換するようにしてもよい。なお、偏光変換手段としては、例えば１／４波長板が挙げられる。
【００２９】
このように構成されたレーダ装置では、電磁波照射手段から照射されて偏光分離機能部材に到達した電磁波のうち第２偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材で反射し、偏光分離機能部材の走査角度に応じた方向に向けて送信される。そして、送信された電磁波は、走査通過領域内に配置された偏光変換手段により直線偏光から円偏光に変換され、円偏光に変換された電磁波が物体に到達する。このとき、物体の表面が、電磁波が反射しても電磁波の偏光方向が回転しないように形成されている場合には、物体で反射した電磁波（反射電磁波）が、走査通過領域内に配置された偏光変換手段により円偏光から直線偏光に変換されることにより、第１偏光方向の成分の電磁波に変換され、偏光分離機能部材に到達する。このため、この第１偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材を透過する。
【００３０】
したがって、このように構成されたレーダ装置によれば、電磁波が反射しても電磁波の偏光方向が回転しないように表面が形成されている物体までの距離を検出することができる。
【００３１】
また、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載のレーダ装置では、請求項１０に記載のように、比率変換手段が、電磁波照射手段により照射された電磁波が偏光分離機能部材に到るまでの光路上に配置され、入射した電磁波について第１偏光方向の成分と第２偏光方向の成分との比率を変えるようにしてもよい。なお、比率変換手段としては、例えば１／２波長板が挙げられる。
【００３２】
このように構成されたレーダ装置によれば、電磁波照射手段から照射されて偏光分離機能部材に到達した電磁波のうち、偏光分離機能部材を透過する電磁波と偏光分離機能部材で反射する電磁波との比率を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態のレーダ装置１の構成および動作を示す説明図である。
【図２】第２実施形態のレーダ装置４１の構成および動作を示す説明図である。
【図３】第３実施形態のレーダ装置８１の構成および動作を示す説明図である。
【図４】第４，５，６実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す側面図である。
【図５】第７，８実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す平面図である。
【図６】別の実施形態のレーダ装置８１の構成および動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態について図面とともに説明する。
図１は、第１実施形態のレーダ装置１の構成および動作を示す説明図である。
【００３５】
レーダ装置１は、図１に示すように、レーダ波となるパルスレーザ光を照射する光源２と、レーザ光を検出する光検出器３と、光源２から照射されたレーザ光を所定方向に向けて投射する投光光学系４と、投光光学系４から投射されたレーザ光を走査する走査部５と、入射したレーザ光を光検出器３へ導く受光光学系６とを備える。なお、投光光学系４と受光光学系６とは、走査部５を間に挟んで互いに対向するように配置される。
【００３６】
また走査部５は、偏光分離光変角素子１１と、再帰性反射素子１２と、１／４波長板１３とから構成される。
そして偏光分離光変角素子１１は、レーザ光を透過可能な材料で形成された板形状の基板２１と、偏光分離機能を有する構造となるように基板２１の面上に形成された偏光分離構造体２２とから構成される。
【００３７】
なお偏光分離構造体２２は、導電性材料（例えば、Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等）で形成された複数の細線を、光源２から照射されるレーザ光の波長よりも短い間隔で予め設定された方向（以下、格子方向という）に沿って平行に配置することにより格子状に構成される。
【００３８】
また偏光分離光変角素子１１は、投光光学系４から投射されたレーザ光が走査部５で反射されることなく受光光学系６に直接到達する光路上に配置されている。そして偏光分離光変角素子１１は、不図示の駆動源から駆動力の供給を受けて、基板２１に設けられた回転軸２３を中心にして振動し、投光光学系４から投射されたレーザ光の１次元走査を所定走査角度範囲で行う。なお走査機構は、ＭＥＭＳ、ガルバノ等により構成される。
【００３９】
また再帰性反射素子１２は、入射光をその入射方向とは逆方向に反射する機能を有し、偏光分離光変角素子１１を挟んで、偏光分離光変角素子１１により走査されたレーザ光が通過する側とは反対側に配置され、偏光分離光変角素子１１を通過した反射レーザ光を反射する。再帰性反射素子１２は、その表面に、例えばコーナーキューブアレイ、ビーズアレイ、およびプリズムアレイの何れかを形成することにより構成される。
【００４０】
また１／４波長板１３は、直線偏光を円偏光に変換するとともに円偏光を直線偏光に変換する機能を有し、偏光分離光変角素子１１と再帰性反射素子１２との間に配置される。なお本実施形態では、再帰性反射素子１２として、レーザ光が反射してもレーザ光の偏光方向が回転しない素子を用いている。
【００４１】
次に、このように構成されたレーダ装置１において、レーダ波を反射した物体を検知する方法を説明する。
まず、光源２から照射されたレーザ光が投光光学系４を通過して偏光分離光変角素子１１に到達すると（光Ｌ１を参照）、偏光分離光変角素子１１に到達したレーザ光のうち、上記格子方向に平行な偏光方向を有する成分（以下、ＴＭ成分という）は、偏光分離光変角素子１１を透過し、受光光学系６を通過した後に光検出器３に到達する（光Ｌ２を参照）。
【００４２】
一方、上記格子方向に垂直な偏光方向を有する成分（以下、ＴＥ成分という）は、偏光分離光変角素子１１で反射し、偏光分離光変角素子１１の走査角度に応じた方向に向けてレーダ波として照射される（光Ｌ３，Ｌ１３を参照）。
【００４３】
その後、物体Ｂで反射したレーザ光（以下、反射レーザ光ともいう）が偏光分離光変角素子１１に到達する（光Ｌ４，Ｌ１４を参照）。なお、偏光分離光変角素子１１で反射してレーダ波として照射されたレーザ光は主にＴＥ成分で構成されているが、物体Ｂでランダムに反射することにより、反射レーザ光は、ＴＥ成分だけでなくＴＭ成分も含んだ状態となる。このため、偏光分離光変角素子１１に到達した反射レーザ光のうち、ＴＭ成分が偏光分離光変角素子１１を透過する（光Ｌ５，Ｌ１５を参照）。
【００４４】
さらに、偏光分離光変角素子１１を透過したＴＭ成分の反射レーザ光は、１／４波長板１３を通過する。これにより反射レーザ光は、直線偏光から円偏光に変換され、再帰性反射素子１２に到達する（光Ｌ６，Ｌ１６を参照）。
【００４５】
そして、再帰性反射素子１２に到達した反射レーザ光が、再帰性反射素子１２で入射方向とは逆方向に反射すると、１／４波長板１３を再度通過する（光Ｌ７，Ｌ１７を参照）。これにより反射レーザ光は、ＴＥ成分の反射レーザ光に変換され、偏光分離光変角素子１１に到達する（光Ｌ８，Ｌ１８を参照）。
【００４６】
さらに、偏光分離光変角素子１１に到達したＴＥ成分の反射レーザ光は、偏光分離光変角素子１１で反射し、受光光学系６に向けて照射される（光Ｌ９，Ｌ１９を参照）。これにより、反射レーザ光が光検出器３に到達し、レーダ波を反射した物体を検知することができる。
【００４７】
また、光源２がパルスレーザ光を照射した時刻と、反射レーザ光を光検出器３が検出した時刻との差に基づいて、レーザ光を反射した物体までの距離を計測することができる。
このように構成されたレーダ装置１によれば、レーザ光の偏光分離とレーダ波の走査との両方を偏光分離光変角素子１１で行っているため、レーザ光の偏光分離を行う構成要素とレーザ光の走査を行う構成要素との間の位置関係についての調整を不要とすることができるとともに、構成要素数の削減によりレーダ装置１の小型化を容易にすることができる。
【００４８】
また偏光分離光変角素子１１は、導電性材料で形成された複数の細線を所定の配置間隔で予め設定された方向（格子方向）に沿って平行に配置することにより構成される。これにより、微細加工技術を用いて格子状の構造を形成することができるため、例えば直角プリズムを貼り合わせてキューブ状に形成されるプリズム型偏光ビームスプリッタなどの従来の偏光分離機能部材と比較して、偏光分離光変角素子１１を小型化することができる。
【００４９】
以上説明した実施形態において、偏光分離光変角素子１１は本発明における走査手段、光源２は本発明における電磁波照射手段、基板２１および偏光分離構造体２２は本発明における偏光分離機能部材、回転軸２３は本発明における所定回転軸、ＴＭ成分は本発明における第１偏光方向の成分、ＴＥ成分は本発明における第２偏光方向の成分である。
【００５０】
また、光検出器３は本発明における第１電磁波検出手段、再帰性反射素子１２および１／４波長板１３は本発明における変換反射手段、偏光分離構造体２２は本発明における微細周期構造体である。
【００５１】
（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態について図面とともに説明する。
図２は、第２実施形態のレーダ装置４１の構成および動作を示す説明図である。
【００５２】
レーダ装置４１は、図２に示すように、レーダ波となるレーザ光を照射する光源４２と、レーザ光を検出する光検出器４３ａ，４３ｂと、光源４２から照射されたレーザ光を所定方向に向けて投射する投光光学系４と、投光光学系４から投射されたレーザ光を走査する走査部５と、投光光学系４と走査部５との間に配置された１／２波長板４６と、入射したレーザ光を２方向に分割する光分割部４７と、光分割部４７から入射したレーザ光を光検出器４３ａ，４３ｂへ導く受光光学系４８ａ，４８ｂと、光検出器４３ａ，４３ｂからの検出信号を入力する差動増幅器４９とを備える。
【００５３】
これらのうち走査部５は、偏光分離光変角素子１１と、再帰性反射素子１２と、１／４波長板１３とから構成される。走査部５の構成は第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００５４】
また１／２波長板４６は、その基準軸を、偏光分離光変角素子１１から入射するレーザ光の偏光方向に対して傾けた状態で配置されており、その傾斜角度に応じて、入射したレーザ光のＴＥ成分とＴＭ成分との割合を任意に変更することができる機能を有する。このため１／２波長板４６は、基準軸の傾斜角度に応じたＴＥ成分とＴＭ成分との割合を有するレーザ光を偏光分離光変角素子１１に向けて投射する。
【００５５】
また光分割部４７は、１／２波長板６１と、偏光ビームスプリッタ６２とから構成される。
そして１／２波長板６１は、１／２波長板４６と同様に、入射したレーザ光のＴＥ成分とＴＭ成分との割合を基準軸の傾斜角度に応じて変更する。また偏光ビームスプリッタ６２は、偏光分離光変角素子１１と同様に、レーザ光を透過可能な材料で形成された板形状の基板７１と、偏光分離機能を有する構造となるように基板２１の面上に形成された偏光分離構造体７２とから構成され、１／２波長板６１から入射したレーザ光を２方向に分割する。すなわち、１／２波長板６１から入射したレーザ光のうち、偏光分離構造体７２の格子方向に平行な偏光方向を有する成分（ＴＭ成分）は、偏光ビームスプリッタ６２を透過し、格子方向に垂直な偏光方向を有する成分（ＴＥ成分）は、偏光ビームスプリッタ６２で反射する。
【００５６】
また、受光光学系４８ａは、偏光ビームスプリッタ６２を透過したレーザ光を光検出器４３ａへ導き、受光光学系４８ｂは、偏光ビームスプリッタ６２で反射したレーザ光を光検出器４３ｂへ導く。
【００５７】
次に、このように構成されたレーダ装置４１において、レーダ波を反射した物体を検知する方法を説明する。
まず、光源４２から照射されたレーザ光が投光光学系４を通過して偏光分離光変角素子１１に到達すると（光Ｌ１を参照）、偏光分離光変角素子１１に到達したレーザ光のうち、上記格子方向に平行な偏光方向を有する成分（ＴＭ成分）は、偏光分離光変角素子１１を透過して、１／２波長板６１に到達する（光Ｌ２を参照）。
【００５８】
その後、１／２波長板６１を通過したレーザ光は、ＴＭ成分とＴＥ成分の両方を有する状態に変換され（光Ｌ３１，Ｌ３２を参照）、ＴＭ成分のレーザ光は偏光ビームスプリッタ６２を透過して、受光光学系４８ａに向けて照射される（光Ｌ３３を参照）とともに、ＴＥ成分のレーザ光は偏光ビームスプリッタ６２で反射して、受光光学系４８ｂに向けて照射される（光Ｌ３４を参照）。これにより、レーザ光が光検出器４３ａ，４３ｂに到達する。
【００５９】
一方、上記格子方向に垂直な偏光方向を有する成分（ＴＥ成分）は、偏光分離光変角素子１１で反射し、偏光分離光変角素子１１の走査角度に応じた方向に向けてレーダ波として照射される（光Ｌ３，Ｌ１３を参照）。
【００６０】
その後、物体Ｂで反射したレーザ光（反射レーザ光）が偏光分離光変角素子１１に到達する（光Ｌ４，Ｌ１４を参照）。なお、偏光分離光変角素子１１で反射してレーダ波として照射されたレーザ光は主にＴＥ成分で構成されているが、物体Ｂでランダムに反射することにより、反射レーザ光は、ＴＥ成分だけでなくＴＭ成分も含んだ状態となる。このため、偏光分離光変角素子１１に到達した反射レーザ光のうち、ＴＭ成分が偏光分離光変角素子１１を透過する（光Ｌ５，Ｌ１５を参照）。
【００６１】
さらに、偏光分離光変角素子１１を透過したＴＭ成分の反射レーザ光は、１／４波長板１３を通過する。これにより反射レーザ光は、直線偏光から円偏光に変換され、再帰性反射素子１２に到達する（光Ｌ６，Ｌ１６を参照）。
【００６２】
そして、再帰性反射素子１２に到達した反射レーザ光が、再帰性反射素子１２で入射方向とは逆方向に反射すると、１／４波長板１３を再度通過する（光Ｌ７，Ｌ１７を参照）。これにより反射レーザ光は、ＴＥ成分の反射レーザ光に変換され、再帰性反射素子１２に到達する（光Ｌ８，Ｌ１８を参照）。
【００６３】
さらに、偏光分離光変角素子１１に到達したＴＥ成分の反射レーザ光は、偏光分離光変角素子１１で反射し、１／２波長板６１に向けて照射される（光Ｌ９，Ｌ１９を参照）。
その後、１／２波長板６１を通過した反射レーザ光は、ＴＭ成分とＴＥ成分の両方を有する状態に変換され（光Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ５１，Ｌ５２を参照）、ＴＭ成分のレーザ光は偏光ビームスプリッタ６２を透過して、受光光学系４８ａに向けて照射される（光Ｌ４３，Ｌ５３を参照）とともに、ＴＥ成分のレーザ光は偏光ビームスプリッタ６２で反射して、受光光学系４８ｂに向けて照射される（光Ｌ４４，Ｌ５４を参照）。これにより、反射レーザ光が光検出器４３ａ，４３ｂに到達し、レーダ波を反射した物体を検知することができる。
【００６４】
また、光源４２から照射されて偏光分離光変角素子１１で反射されることなく光検出器４３ａ，４３ｂに到達したレーザ光と、物体Ｂで反射した後に光検出器４３ａ，４３ｂに到達したレーザ光とが光検出器４３ａ，４３ｂで合成されてビート信号が生成される。そして、光検出器４３ａから出力されるビート信号と光検出器４３ｂから出力されるビート信号とが差動増幅器４９に入力する。これにより、周知の光ヘテロダイン方式を用いて（例えば、特開平１０−３００４２１号公報を参照）、レーザ光を反射した物体までの距離を計測することができる。
【００６５】
このように構成されたレーダ装置４１によれば、レーザ光の偏光分離とレーダ波の走査との両方を偏光分離光変角素子１１で行っているため、レーザ光の偏光分離を行う構成要素とレーザ光の走査を行う構成要素との間の位置関係についての調整を不要とすることができるとともに、構成要素数の削減によりレーダ装置１の小型化を容易にすることができる。
【００６６】
また、光源４２により照射されたレーザ光が偏光分離光変角素子１１に到るまでの光路上に１／２波長板４６が配置されているため、偏光分離光変角素子１１を透過するレーザ光と偏光分離光変角素子１１で反射するレーザ光との比率を変えることができる。
【００６７】
以上説明した実施形態において、１／２波長板４６は本発明における比率変換手段である。
（第３実施形態）
以下に本発明の第３実施形態について図面とともに説明する。
【００６８】
図３は、第３実施形態のレーダ装置８１の構成および動作を示す説明図である。
レーダ装置８１は、図３に示すように、レーダ波となるパルスレーザ光を照射する光源８２と、レーザ光を検出する光検出器８３と、光源８２から照射されたレーザ光を所定方向に向けて投射する投光光学系４と、偏光分離光変角素子１１と、入射したレーザ光を光検出器３へ導く受光光学系８６と、１／４波長板８７とを備える。
【００６９】
これらのうち光源８２は、レーザ光を連続的に発生するレーザ発生装置（不図示）と、光源８２から投光光学系４までの光路上に配置されたシャッタ（例えば、オプティカルシャッタ。不図示）とにより構成され、シャッタの開閉を繰り返すことによってパルスレーザ光を照射する。
【００７０】
また偏光分離光変角素子１１は、第１実施形態と同様に、基板２１と偏光分離構造体２２とから構成され、回転軸２３を中心にして振動し、投光光学系４から投射されたレーザ光の１次元走査を所定走査角度範囲で行う。
【００７１】
また受光光学系８６は、偏光分離光変角素子１１を挟んで、偏光分離光変角素子１１により走査されたレーザ光が通過する側とは反対側に配置され、偏光分離光変角素子１１を通過した反射レーザ光を光検出器３へ導く。
【００７２】
また１／４波長板８７は、偏光分離光変角素子１１を挟んで、受光光学系８６とは反対側に配置され、偏光分離光変角素子１１により走査されたレーザ光が１／４波長板８７内を通過する位置（以下、レーザ通過位置という）と、偏光分離光変角素子１１により走査されたレーザ光が１／４波長板８７内を通過しない位置（以下、レーザ非通過位置という）との間で移動可能に構成されている（矢印Ｙ１を参照）。さらに１／４波長板８７は、レーザ通過位置に配置された状態でレーザ光を走査した結果、物体を検知できなかった場合に、レーザ通過位置からレーザ非通過位置に移動し、逆に、レーザ非通過位置に配置された状態でレーザ光を走査した結果、物体を検知できなかった場合に、レーザ非通過位置からレーザ通過位置に移動するように制御される。
【００７３】
次に、このように構成されたレーダ装置８１において、レーダ波を反射した物体を検知する方法を説明する。
まず、光源８２から照射されたレーザ光が投光光学系４を通過して偏光分離光変角素子１１に到達すると（光Ｌ１を参照）、偏光分離光変角素子１１に到達したレーザ光のうち、上記格子方向に垂直な偏光方向を有する成分（ＴＥ成分）は、偏光分離光変角素子１１で反射し、偏光分離光変角素子１１の走査角度に応じた方向に向けてレーダ波として照射される（光Ｌ３，Ｌ１３を参照）。
【００７４】
そして、１／４波長板８７がレーザ通過位置に配置されている場合には、走査されたレーザ光が１／４波長板８７を通過し、これにより直線偏光から円偏光に変換されて物体Ｂに到達する（光Ｌ６１，Ｌ７１を参照）。このとき、物体Ｂの表面が、レーザ光が反射してもレーザ光の偏光方向が回転しない材料で形成されている場合には（例えばキャッツアイ）、物体Ｂで反射したレーザ光（反射レーザ光）が１／４波長板８７を再度通過する（光Ｌ６２，Ｌ７２を参照）ことにより、反射レーザ光がＴＭ成分の反射レーザ光に変換され、偏光分離光変角素子１１に到達する（光Ｌ６３，Ｌ７３を参照）。
【００７５】
さらに、偏光分離光変角素子１１に到達したＴＭ成分の反射レーザ光は、偏光分離光変角素子１１を透過し（光Ｌ６４，Ｌ７４を参照）、受光光学系８６を通過した後に光検出器３に到達する（光Ｌ６５，Ｌ７５を参照）。これにより、レーダ波を反射した物体を検知することができる。
【００７６】
一方、１／４波長板８７がレーザ非通過位置に配置されている場合には、偏光分離光変角素子１１で走査されたレーザ光は、第１実施形態と同様に、物体Ｂで反射された後に偏光分離光変角素子１１に到達する（図１のＬ３，Ｌ４，Ｌ１３，Ｌ１４を参照）。そして、偏光分離光変角素子１１に到達した反射レーザ光のうち、ＴＭ成分が偏光分離光変角素子１１を透過し（図１の光Ｌ５，Ｌ１５を参照）、受光光学系８６を通過した後に光検出器３に到達する（光Ｌ６５，Ｌ７５を参照）。これにより、レーダ波を反射した物体を検知することができる。
【００７７】
また、光源８２のシャッタが開放された時刻と、反射レーザ光を光検出器８３が検出した時刻との差に基づいて、レーザ光を反射した物体までの距離を計測することができる。
このように構成されたレーダ装置８１によれば、レーザ光の偏光分離とレーダ波の走査との両方を偏光分離光変角素子１１で行っているため、レーザ光の偏光分離を行う構成要素とレーザ光の走査を行う構成要素との間の位置関係についての調整を不要とすることができるとともに、構成要素数の削減によりレーダ装置８１の小型化を容易にすることができる。
【００７８】
また、１／４波長板８７が上記レーザ通過位置に配置されるため、レーダ波が反射してもレーダ波の偏光方向が回転しないように表面が形成されている物体までの距離を検出することができる。
【００７９】
以上説明した実施形態において、光検出器８３は本発明における第２電磁波検出手段、１／４波長板８７は本発明における偏光変換手段である。
（第４実施形態）
以下に本発明の第４実施形態について図面とともに説明する。なお第４実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００８０】
第４実施形態におけるレーダ装置１は、偏光分離光変角素子１１の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図４（ａ）は、第４実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す側面図である。
【００８１】
第４実施形態における偏光分離光変角素子１１は、図４（ａ）に示すように、光源２から照射されるレーザ光に対して反射抑制機能を有する構造体２５（以下、反射抑制構造体２５という）が追加された点以外は第１実施形態と同じである。
【００８２】
反射抑制構造体２５は、その表面にモスアイ構造が形成された部材であり、偏光分離構造体２２上に形成されるとともに、基板２１における偏光分離構造体２２が形成されていない側の面上において偏光分離構造体２２と対向するように形成される。すなわち反射抑制構造体２５は、基板２１の両面において、偏光分離構造体２２と同様にして格子状に構成される。
【００８３】
このように構成されたレーダ装置１によれば、光検出器３により検出されるレーザ光が、偏光分離光変角素子１１におけるレーザ光の反射のために減少するのを抑制し、レーダ装置１の検出精度の低下を抑制することができる。
【００８４】
（第５実施形態）
以下に本発明の第５実施形態について図面とともに説明する。なお第５実施形態では、第４実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００８５】
第５実施形態におけるレーダ装置１は、偏光分離光変角素子１１の構成が変更された点以外は第４実施形態と同じである。図４（ｂ）は、第５実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す側面図である。
【００８６】
第５実施形態における偏光分離光変角素子１１は、図４（ｂ）に示すように、１／４波長板の機能を有する構造体２６（以下、１／４波長板構造体２６という）が追加された点以外は第４実施形態と同じである。
【００８７】
１／４波長板構造体２６は、光源２から照射されるレーザ光の波長よりも短い格子間隔で形成された回折格子であり、基板２１における偏光分離構造体２２が形成されていない側の面上において、基板２１と反射抑制構造体２５との間に形成される。すなわち１／４波長板構造体２６は、偏光分離構造体２２と同様にして格子状に構成される。
【００８８】
（第６実施形態）
以下に本発明の第６実施形態について図面とともに説明する。なお第６実施形態では、第５実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００８９】
第６実施形態におけるレーダ装置１は、偏光分離光変角素子１１の構成が変更された点以外は第５実施形態と同じである。図４（ｃ）は、第６実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す側面図である。
【００９０】
第６実施形態における偏光分離光変角素子１１は、図４（ｃ）に示すように、基板２７と偏光分離構造体２８と反射抑制構造体２９が追加された点以外は第５実施形態と同じである。
【００９１】
基板２７は、基板２１と同様にレーザ光を透過可能な材料で板形状に形成されており、反射抑制構造体２５上において基板２１と対向するように配置される。
偏光分離構造体２８は、偏光分離構造体２２と同様の材料で形成され、基板２７における基板２１と対向していない側の面上において、反射抑制構造体２５と対向するように形成される。
【００９２】
反射抑制構造体２９は、その表面にモスアイ構造が形成された部材であり、偏光分離構造体２８上に形成される。すなわち反射抑制構造体２９は、反射抑制構造体２５と同様にして格子状に構成される。
【００９３】
このように構成されたレーダ装置１では、基板２１，２７のそれぞれについて偏光分離機能と反射抑制機能を有するように形成されているため、１枚の基板２１を用いて偏光分離光変角素子１１を構成する場合と比較して、基板の枚数が多い分、偏光分離機能と反射抑制機能を向上させることができる。
【００９４】
（第７実施形態）
以下に本発明の第７実施形態について図面とともに説明する。なお第７実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００９５】
第７実施形態におけるレーダ装置１は、偏光分離光変角素子１１の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図５（ａ）は、第７実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す平面図である。
【００９６】
第７実施形態における偏光分離光変角素子１１は、図５（ａ）に示すように、レーザ光を通過させるための開口１２１ａが設けられた板形状の基板１２１と、偏光分離機能を有する構造となるように基板１２１上に形成された偏光分離構造体１２２と、偏光分離構造体１２２を支持するために基板１２１上に形成された支持部材１２３とから構成される。
【００９７】
基板１２１に設けられた開口１２１ａは円形状に形成されている。そして偏光分離構造体１２２は、開口１２１ａの開口面上において、第１実施形態と同様に、導電性材料で形成された複数の細線を所定の配置間隔で予め設定された方向（格子方向）に沿って平行に配置することにより格子状に構成される。
【００９８】
また支持部材１２３は、レーザ光を透過可能な材料で帯状に形成され、開口１２１ａの開口面上において、その長手方向が上記格子方向と直交するようにして配置される。
このように構成されたレーダ装置１によれば、偏光分離構造体１２２を透過するＴＭ成分のレーザ光は開口１２１ａ内を通過するため、光源２から照射されるレーザ光を透過可能な材料で基板を形成する必要がなくなり、基板材料の選択の自由度が向上する。
【００９９】
また、支持部材１２３により、偏光分離構造体１２２の細線を開口１２１ａの周縁部だけではなく開口内でも支持することができるため、開口１３１ａの周縁部だけで支持する場合と比較して、自身の加重で細線が切断されてしまうという事態の発生を抑制することができる。
【０１００】
（第８実施形態）
以下に本発明の第８実施形態について図面とともに説明する。なお第８実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１０１】
第８実施形態におけるレーダ装置１は、偏光分離光変角素子１１の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図５（ｂ）は、第８実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す平面図である。
【０１０２】
第８実施形態における偏光分離光変角素子１１は、図５（ｂ）に示すように、レーザ光を通過させるための開口１３１ａが設けられた板形状の基板１３１と、偏光分離機能を有する構造となるように基板１３１上に形成された偏光分離構造体１３２とから構成される。
【０１０３】
基板１３１に設けられた開口１３１ａは矩形状に形成されている。そして偏光分離構造体１３２は、開口１２１ａの開口面上において、第１実施形態と同様に導電性材料で形成された複数の細線を、開口１３１ａを構成する４辺のうち互いに対向する２辺の間で掛け渡すようにして、所定の配置間隔で予め設定された方向（格子方向）に沿って平行に配置することにより格子状に構成される。
【０１０４】
このように構成されたレーダ装置１によれば、偏光分離構造体１３２を透過するＴＭ成分のレーザ光は開口１３１ａ内を通過するため、光源２から照射されるレーザ光を透過可能な材料で基板を形成する必要がなくなり、基板材料の選択の自由度が向上する。
【０１０５】
以上、本発明の一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、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記第１実施形態では、偏光分離光変角素子１１が回転軸２３を中心にして振動することによってレーザ光の１次元走査を行うものを示したが、偏光分離光変角素子１１が２次元走査を行うようにしてもよい。
【０１０６】
また上記第１実施形態では、レーザ光が反射してもレーザ光の偏光方向が回転しない素子を再帰性反射素子１２として用いたが、レーザ光が反射するとレーザ光の偏光方向が９０°回転する素子が再帰性反射素子１２として用いられている場合には、１／４波長板１３は不要である。
【０１０７】
また上記第１実施形態では、光源２から照射されたレーザ光を透過可能な材料で形成された基板２１を用いた偏光分離光変角素子１１を示したが、光源２から照射されたレーザ光と異なる波長の電磁波の通過を阻止する材料で形成された基板を用いるようにしてもよい。このように構成されたレーダ装置１によれば、光源２から照射されたレーザ光と異なる波長の電磁波が偏光分離光変角素子１１を透過して光検出器３により検出されることによりノイズになってしまうという事態の発生を抑制し、レーダ装置１の検出精度の低下を抑制することができる。
【０１０８】
また上記第３実施形態では、受光光学系８６を介してレーザ光を光検出器３へ導くものを示したが、図６に示すように、受光光学系８６を省略するようにしてもよい。但し、この場合には、偏光分離光変角素子１１の走査角度範囲に応じて、上記第３実施形態よりも、光検出器３の検出面の面積を大きくする必要がある。
【０１０９】
また上記第４実施形態では、反射抑制機能部材としてモスアイ構造が形成された部材を用いたものを示したが、反射抑制機能を有するものであればこれに限定されるものではなく、例えば誘電体多層膜を反射抑制機能部材として用いてもよい。
【０１１０】
また上記第６実施形態では、２枚の基板を積層して偏光分離光変角素子１１を構成するものを示したが、３枚以上の基板を積層して偏光分離光変角素子１１を構成するようにしてもよい。
【０１１１】
また上記第７実施形態では、基板１２１に設けられた開口１２１ａが円形状に形成されているものを示したが、開口１２１ａの形状はこれに限定されるものではなく、任意の形状を採用することができる。また上記第８実施形態では、基板１３１に設けられた開口１３１ａが矩形状に形成されているものを示したが、開口１３１ａの形状はこれに限定されるものではなく、任意の形状を採用することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１,４１,８１…レーダ装置、２,４２,８２…光源、３,４３ａ,４３ｂ,８３…光検出器、４…投光光学系、５…走査部、６,４８ａ,４８ｂ,８６…受光光学系、１１…偏光分離光変角素子、１２…再帰性反射素子、１３,８７…１／４波長板、２１,２７,７１…基板、２２,２８,７２…偏光分離構造体、２３…回転軸、２５,２９…反射抑制構造体、２６…１／４波長板構造体、４６，６１…１／２波長板、４７…光分割部、４９…差動増幅器、６２…偏光ビームスプリッタ、１２１,１３１…基板、１２１ａ,１３１ａ…開口、１２２,１３２…偏光分離構造体、１２３…支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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