(57)【要約】【課題】小型化が可能な光レーダ装置を提供すること。【解決手段】光路に直交する断面における光の形状が楕円形であるビーム１６を出射する光源３と、  前記ビーム１６を反射する鏡面部１９を所定の軸２１を中心に回動することで前記ビーム１６を走査するとともに、物体１０１からの反射光２３を前記鏡面部１９により反射する光走査部１２と、前記ビーム１６を前記光走査部１２に導くとともに、前記光走査部１２により反射された前記反射光２３を前記光源３の方向とは異なる方向に導く光路変更部９と、前記異なる方向に導かれた前記反射光２３を受光する受光部１５と、を備え、前記光走査部１２に到達した前記ビーム１６における前記楕円形の長軸方向と、前記軸２１との成す角度が３０度以下であることを特徴とする光レーダ装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路に直交する断面における光の形状が楕円形であるビーム１６を出射する光源３と、
前記ビームを反射する鏡面部１９を所定の軸２１を中心に回動させることで前記ビームを走査するとともに、物体１０１からの反射光２３を前記鏡面部により反射する光走査部１２と、
前記ビームを前記光走査部に導くとともに、前記光走査部により反射された前記反射光を前記光源の方向とは異なる方向に導く光路変更部９と、
前記異なる方向に導かれた前記反射光を受光する受光部１５と、
を備え、
前記光走査部に到達した前記ビームにおける前記楕円形の長軸方向と、前記軸とが略平行であることを特徴とする光レーダ装置。
【請求項２】
前記光源は、端面発光型のレーザダイオードを用いる光源であることを特徴とする請求項１に記載の光レーダ。
【請求項３】
前記光路変更部が偏光ビームスプリッタであり、
前記光路変更部と前記光走査部との間にλ／４板１１を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光レーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を走査し、その光が物体で反射した反射光を受光することにより、物体に関する情報を取得する光レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス状のレーザ光を走査し、そのレーザ光が物体で反射した反射光を受光することによって、物体との距離や相対速度等、物体に関する情報を取得する光レーダ装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０８８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パルス状のレーザ光を走査する方法として、鏡面板によりレーザ光を反射するとともに、その鏡面板を所定範囲内で回動させ、レーザ光の導出方向を変化させる方法が考えられる。
【０００５】
ところで、光レーダ装置には小型化が要請されているが、鏡面板はレーザ光の光束をカバーするだけの大きさを有する必要があるため、小型化が困難であった。特に、レーザ光の断面形状は楕円であることが多いため、鏡面板は、楕円の長軸方向の径をカバーするだけの大きさを備える必要があり、小型化が困難であった。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、小型化が可能な光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】
【０００７】
本発明の光レーダ装置は、光路に直交する断面における光の形状が楕円形であるビームを出射する光源と、ビームを反射する鏡面部を所定の軸を中心に回動させることでビームを走査するとともに、物体からの反射光を鏡面部により反射する光走査部と、ビームを光走査部に導くとともに、光走査部により反射された反射光を光源の方向とは異なる方向に導く光路変更部と、異なる方向に導かれた反射光を受光する受光部とを備える。
【０００８】
本発明の光レーダ装置において、光走査部に到達したビームにおける楕円形の長軸方向と、鏡面部の軸とが略平行（例えば両者の成す角度が３０°以下）である。そのことにより、鏡面部を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】Ｘ方向から見た光レーダ装置１の構成を表す説明図である。
【図２】Ｙ方向から見た光レーダ装置１の構成を表す説明図である。
【図３】光源３の構成を表す斜視図である。
【図４】ＡはＸ方向におけるビーム１６の光量の分布を表すグラフであり、ＢはＹ方向におけるビーム１６の光量の分布を表すグラフである。
【図５】Ａは、Ｘ方向から見た鏡面板１９付近の構成を表す説明図であり、Ｂは、鏡面板１９、領域２５、径ｄ‘、及び軸２１の位置関係を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
１．光レーダ装置１の構成
光レーダ装置１の構成を図１〜図４に基づいて説明する。光レーダ装置１は、車両に搭載される車載装置であって、光源３、コリメートレンズ５、アパーチャ７、偏光ビームスプリッタ（光路変更部）９、λ／４板（１／４波長板）１１、光走査部１２、受光レンズ１３、及び受光部１５を備える。
【００１１】
光源３は、端面発光型のレーザダイオード１７により、図１及び図２に示す出射方向Ｄ１に、パルス状のレーザ光であるビーム１６を出射する光源である。
レーザダイオード１７が出射するビーム１６を、その光路に直交する断面でみると、光の形状が楕円形である。ここで、光の形状とは、上記の断面において、光の強度が所定値以上である領域の形状を意味する。なお、光の形状は、長軸方向と短軸方向とがある、楕円形以外の形状（例えば、略長方形）であってもよい。
【００１２】
上記の楕円形の長軸方向は、図１において紙面に直交する方向であり、図２における上下方向（以下、Ｘ方向とする）である。また、上記の断面における楕円形の短軸方向は、図１の上下方向であり、図２において紙面に直交する方向（以下、Ｙ方向とする）である。なお、レーザダイオード１７が出射するビーム１６の形状を図３及び図４Ａ、Ｂに示す。図４Ａ、Ｂに示すとおり、ビーム１６の広がりは、Ｘ方向においては広く、Ｙ方向においては狭い。また、ビーム１６は、所定の偏光方向αに直線偏光している。
【００１３】
コリメートレンズ５は、光源３から、出射方向Ｄ１に進んだ位置に設けられている。コリメートレンズ５は、ビーム１６を平行光にする作用を奏する。
アパーチャ７は、コリメートレンズ５から、出射方向Ｄ１に進んだ位置に設けられている。アパーチャ７は、ビーム１６の広がりを、所定の範囲内に絞る作用を奏する。
【００１４】
偏光ビームスプリッタ９は、アパーチャ７から、出射方向Ｄ１に進んだ位置に設けられており、出射方向Ｄ１に対し４５度傾斜している。偏光ビームスプリッタ９は、周知の構造を有する偏光ビームスプリッタであり、偏光方向αに直線偏光している光は透過させ、偏光方向α以外の方向に偏光している光は反射する。上述したとおり、ビーム１６は偏光方向αに直線偏光しているので、偏光ビームスプリッタ９は、ビーム１６を透過させ、光走査部１２の方向へ導く。また、後述する反射光２３における偏光方向は、偏光方向αに対し９０度ずれているので、反射光２３は、偏光ビームスプリッタ９により、反射方向Ｄ３（光源３の方向とは異なる方向）へ反射される。
【００１５】
λ／４板１１は、偏光ビームスプリッタ９から、出射方向Ｄ１に進んだ位置に設けられており、出射方向Ｄ１に対し傾斜している。λ／４板１１は、直線偏光を円偏光に変換し、また、円偏光を直線偏光に変換する作用を奏する。よって、λ／４板１１は、ビーム１６を円偏光に変換し、後述する反射光２３を直線偏光に変換する。なお、直線偏光に変換された反射光２３の偏光方向は、（円偏光に変換される前の）ビーム１６の偏光方向に対し、９０度ずれている。
【００１６】
光走査部１２は、λ／４板１１から、出射方向Ｄ１に進んだ位置に設けられている。光走査部１２は、片面が鏡面である円形の鏡面板（鏡面部）１９を、軸２１を中心に回動可能に備えている。軸２１は、鏡面板１９の中心を通り、鏡面板１９の面と平行である。軸２１の軸方向は、上記のＸ方向である。鏡面板１９の回動範囲は、鏡面板１９の面と、出射方向Ｄ１との成す角度が、１５〜７５度の範囲で変化する範囲である。
【００１７】
鏡面板１９は、ビーム１６を反射方向Ｄ２に反射する。反射方向Ｄ２は、鏡面板１９の回動角度により変化する。すなわち、鏡面板１９の角度を変えることにより、ビーム１６は走査される。
【００１８】
なお、光走査部１２において、鏡面板１９は、軸２１と直交する他の軸（図示略）を中心とする回動も可能であり、ビーム１６を２次元に走査することができる。
反射方向Ｄ２に進んだビーム１６が物体１０１で反射し、鏡面板１９に戻ってくる光（以下、反射光２３とする）は、鏡面板１９で反射され、λ／４板１１の方向に導かれる。なお、反射光２３は、円偏光している。
【００１９】
受光レンズ１３は、偏光ビームスプリッタ９から反射方向Ｄ３に進んだ位置（すなわち反射光２３の光路上）に設けられている。受光レンズ１３は、反射光２３を収束させる作用を奏する。
【００２０】
受光部１５は、受光レンズ１３から反射方向Ｄ３に進んだ位置に設けられている。受光部１５は周知のフォトダイオードから成り、反射光２３を検出することができる。
２．光レーダ装置１が実行する処理
光レーダ装置１が実行する処理を説明する。光源３が、出射方向Ｄ１にビーム１６を出射する。ビーム１６は、コリメートレンズ５によって平行光とされ、アパーチャ７によって絞られ、偏光ビームスプリッタ９を透過し、λ／４板１１によって円偏光に変換される。円偏光に変換されたビーム１６は、光走査部１２によって走査される。走査されたビーム１６は、物体１０１により反射され、反射光２３を生じる。
【００２１】
次に、物体１０１から到達する反射光２３は、光走査部１２の鏡面板１９でλ／４板１１の方向に反射され、λ／４板１１によって直線偏光に変換される。直線偏光に変換された反射光２３の偏光方向は、（円偏光に変換される前の）ビーム１６の偏光方向αに対し、９０度ずれている。λ／４板１１を通過した反射光２３は、偏光ビームスプリッタ９によって反射方向Ｄ３に反射され、受光レンズ１３により収束され、受光部１５において検出される。
【００２２】
そして、光源３がビーム１６を射出した時刻と、受光部１５が反射光２３を検出した時刻との時間差に基づき、物体１０１までの距離が算出される。
３．光レーダ装置１の効果
（１）光レーダ装置１では、上述したように、ビーム１６の断面形状における長軸方向は、軸２１の軸方向（Ｘ方向）と平行（両者の成す角度が０度）である。そのため、鏡面板１９がビーム１６の全体をカバーする場合でも、鏡面板１９を小型化することができる。
【００２３】
このことを図５Ａ、Ｂに基づいて説明する。鏡面板１９は、出射方向Ｄ１に対し１５〜７５度（ここでは角度Ｅとする）傾斜しているので、図５Ａに示すように、ビーム１６のＹ方向における径をｄとし、図５Ａ、Ｂに示すように、ビーム１６が鏡面板１９上に投影された領域を領域２５とすると、領域２５における軸２１に直交する方向での径ｄ‘は、ｄ／sinＥとなり、ｄよりも大きくなる。そのため、円形の鏡面板１９で領域２５の全てをカバーしようとすると、その直径はｄ’以上とする必要がある。
【００２４】
上記実施形態では、ビーム１６の断面形状における長軸方向をＸ方向とすることで、その長軸方向が他の方向である場合に比べて、図５Ａにおけるｄ、及び図５Ｂにおけるｄ‘を小さくし、その結果、鏡面板１９を小型化することができる。
（２）λ／４板１１は、出射方向Ｄ１に対し直交せず、傾斜している。そのため、λ／４板１１で反射した光が受光部１５におけるノイズとなり難い。
【００２５】
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、ビーム１６の断面形状における長軸方向と、軸２１の軸方向とは、平行ではなく、所定の角度（０〜３０度、好ましくは０〜１５度、より好ましくは０〜５度）を成してもよい。この場合でも、上記のｄ、及びｄ‘は比較的小さくなり、鏡面板１９を小型化することができる。
【００２６】
また、偏光ビームスプリッタ９は、プレート型であってもよいし、キューブ型であってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・光レーダ装置、３・・・光源、５・・・コリメートレンズ、
７・・・アパーチャ、９・・・偏光ビームスプリッタ、１１・・・λ／４板、
１２・・・光走査部、１３・・・受光レンズ、１５・・・受光部、
１６・・・ビーム、１７・・・レーザダイオード、１９・・・鏡面板、
２１・・・軸、２３・・・反射光、２５・・・領域、１０１・・・物体、
Ｄ１・・・出射方向、Ｄ２・・・反射方向、Ｄ３・・・反射方向
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図３】
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