(57)【要約】【課題】偏向手段及び複数の光源を備え、光ビームのけられによる光量の低下を抑制可能な物体検出装置を提供すること。【解決手段】本物体検出装置は、複数の光源部、及び、各々の前記光源部から出射された光ビームを合成する合成手段を含む入射光学系と、前記入射光学系を介した前記光ビームを回転する反射部で偏向走査して物体の所定範囲に照射する偏向手段と、前記物体の所定範囲からの反射光又は散乱光を結像する結像手段と、前記結像手段を介した前記反射光又は前記散乱光により前記物体を検出する光検出手段と、を有し、前記合成手段は、各々の前記光源部から出射された光ビームを、所定の平面に投影したときに同一光路を通過するように合成し、前記入射光学系における光路は、前記所定の平面に投影したときに、前記偏向手段の領域外を通過する。【選択図】図１
2014032149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源部、及び、各々の前記光源部から出射された光ビームを合成する合成手段を含む入射光学系と、
前記入射光学系を介した前記光ビームを回転する反射部で偏向走査して物体の所定範囲に照射する偏向手段と、
前記物体の所定範囲からの反射光又は散乱光を結像する結像手段と、
前記結像手段を介した前記反射光又は前記散乱光により前記物体を検出する光検出手段と、を有し、
前記合成手段は、各々の前記光源部から出射された光ビームを、所定の平面に投影したときに同一光路を通過するように合成し、
前記入射光学系における光路は、前記所定の平面に投影したときに、前記偏向手段の領域外を通過する物体検出装置。
【請求項２】
前記光源部は、光源と、前記光源から出射する光ビームを所定の状態にする光学素子とを含み、
各々の前記光源から出射された光ビームは、前記所定の平面と垂直な平面内で、各々異なる角度で前記偏向手段に入射し、
前記垂直な平面に投影したとき、各々の前記光源を異なる位置に配置し、かつ、各々の前記光学素子を異なる位置に配置し、
前記所定の平面は、前記偏向手段に入射する直前の各光ビームを含む平面と垂直な平面である請求項１記載の物体検出装置。
【請求項３】
各々の前記光源から出射された光ビームは、前記垂直な平面内で重なる領域を持ち、かつ、各々の前記光源から出射された光ビームの重心となる光線が交わらない請求項２記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記偏向手段から前記所定範囲の中心に向かう軸をＸ軸、前記偏向手段で走査される方向をＹ軸、前記偏向手段の回転軸方向をＺ軸とした３次元直交座標系において、
前記所定の平面はＸＹ平面である請求項１乃至３の何れか一項記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記光源部を駆動制御する光源駆動手段を更に有し、
前記光検出手段は、前記結像手段を介した光ビームを受光する受光面を有する光検出器と、前記光検出器を駆動制御する光検出器駆動手段と、を含み、
各々の前記光源から出射された光ビームの出射方向は、前記光検出器の受光面と垂直であり、
前記光源駆動手段と前記光検出器駆動手段を一体化した請求項１乃至４の何れか一項記載の物体検出装置。
【請求項６】
前記光源部を駆動制御する光源駆動手段を更に有し、
前記偏向手段は、回転軸を含む偏向器と、偏向器を駆動制御する偏向器駆動手段と、を含み、
各々の前記光源から出射された光ビームの出射方向は、前記回転軸と平行であり、
前記光源駆動手段と前記偏向器駆動手段とを一体化した請求項１乃至４の何れか一項記載の物体検出装置。
【請求項７】
前記合成手段は偏光ビームスプリッタである請求項１乃至６の何れか一項記載の物体検出装置。
【請求項８】
前記光源部は、光源を含み、
各々の前記光源は活性層を有し、
各々の前記活性層は同一方向に設定され、
前記複数の光源のうち、一の光源から前記合成手段までの光路上に偏光方向変更手段を配置した請求項７記載の物体検出装置。
【請求項９】
前記合成手段で合成された複数の光ビームに作用する偏光状態変更手段を更に有する請求項７又は８記載の物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体の有無や、その物体までの距離を検出する物体検出装置が知られている。物体検出装置の一例としては、回転するポリゴンミラー（回転ミラー）の一面で照射光を反射させて集束レンズで絞って測距対象へ照射し、測距対象から反射してきた戻り光をポリゴンミラーの別の一面で反射させて受光素子に集光させる装置を挙げることができる（例えば、特許文献１参照）。又、物体検出装置の他の例としては、回転ミラーのような偏向走査する手段を持たず、走査方向に並べた複数の光源を交互に点灯させることにより、所望の範囲の走査を可能とする装置を挙げることができる（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、単一の光源を回転ミラーに入射させているため、２次元の領域を検出することや、光量を上げてより遠方の領域を検出することは困難である。又、特許文献２に記載の装置では、複数の光源を用いてはいるが、偏向手段を持たない構成であり、この構成では２次元の領域を検出することや、光量を上げてより遠方の領域を検出することには限界がある。
【０００４】
又、特許文献１に記載の装置と特許文献２に記載の装置とを単に組み合わせただけでは（つまり、単に回転ミラー等の偏向手段及び複数の光源を備えているだけでは）、入射光学系において光ビームのけられが発生して光量の低下を招くため、２次元領域の検出や、より遠方の領域の検出を実現することはできない。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、偏向手段及び複数の光源を備え、光ビームのけられによる光量の低下を抑制可能な物体検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本物体検出装置は、複数の光源部、及び、各々の前記光源部から出射された光ビームを合成する合成手段を含む入射光学系と、前記入射光学系を介した前記光ビームを回転する反射部で偏向走査して物体の所定範囲に照射する偏向手段と、前記物体の所定範囲からの反射光又は散乱光を結像する結像手段と、前記結像手段を介した前記反射光又は前記散乱光により前記物体を検出する光検出手段と、を有し、前記合成手段は、各々の前記光源部から出射された光ビームを、所定の平面に投影したときに同一光路を通過するように合成し、前記入射光学系における光路は、前記所定の平面に投影したときに、前記偏向手段の領域外を通過することを要件とする。
【発明の効果】
【０００７】
開示の技術によれば、偏向手段及び複数の光源を備え、光ビームのけられによる光量の低下を抑制可能な物体検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係る物体検出装置の投射側の光学系を例示する模式図である。
【図２】第１の実施の形態に係る物体検出装置の受光側の光学系を例示する模式図である。
【図３】比較例に係る物体検出装置の投射側の光学系を例示する模式図である。
【図４】第２の実施の形態に係る物体検出装置の投射側の光学系を例示する模式図である。
【図５】第３の実施の形態に係る物体検出装置の投射側の光学系を例示する模式図である。
【図６】第４の実施の形態に係る物体検出装置の投射側の光学系を例示する模式図である。
【図７】光源及びカップリングレンズの配置について説明する図（その１）である。
【図８】光源及びカップリングレンズの配置について説明する図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る物体検出装置の投射側の光学系を例示する模式図であり、（ａ）はＸＹ平面に平行な方向の断面を示し、（ｂ）はＸＺ平面に平行な方向の断面を示している。又、図２は、第１の実施の形態に係る物体検出装置の受光側の光学系を例示する模式図であり、（ａ）はＸＹ平面に平行な方向の断面を示し、（ｂ）はＸＺ平面に平行な方向の断面を示している。
【００１１】
なお、本明細書において、『平行』とは、厳密に平行な場合のみならず、本願の所定の効果を損なわない範囲内でおおよそ平行な場合も含むものとする。又、『垂直』とは、厳密に垂直な場合のみならず、本願の所定の効果を損なわない範囲内でおおよそ垂直な場合も含むものとする。
【００１２】
図１及び図２を参照するに、物体検出装置１０は、大略すると、光源１１及び２１と、カップリングレンズ１２及び２２と、反射ミラー１３と、回転ミラー１４と、反射ミラー１５と、結像レンズ１６と、光検出器１７と、合成手段２３と、光検出器駆動基板２５とを有する。なお、１００は検出対象である物体の像面を、１１０は検出範囲を示している。
【００１３】
なお、図１及び図２における座標軸は、回転ミラー１４から検出範囲１１０の中心に向かう軸をＸ軸、回転ミラー１４で走査される方向をＹ軸、回転ミラー１４の回転軸方向をＺ軸とする３次元直交座標系である（以降の図についても同様）。
【００１４】
光源１１と光源２１とは、ＸＺ平面に垂直な方向から視てＺ方向の同一位置に配置されている。光源１１及び２１としては、例えば、各々半導体レーザや発光ダイオード等の固体光源を用いることができる。本実施の形態では、光源１１及び２１として各々半導体レーザを用い、各々の半導体レーザをパルス発光させる場合を例にして以下の説明をする。
【００１５】
カップリングレンズ１２及び２２は、各々光源１１及び２１の後段に配置されている。又、カップリングレンズ１２とカップリングレンズ２２とは、ＸＺ平面に垂直な方向から視てＺ方向の同一位置に配置されている。なお、カップリングレンズ１２及び２２を各々複数の光学素子を組み合わせて構成してもよい。カップリングレンズ１２及び２２は、各々光源１１及び２１から出射される光ビーム（発散光）を所定の状態にする（例えば、集光する）機能を有する。なお、光ビームとは、光源から様々な方向に出射される光線の束を意味する。換言すれば、光線とは、光ビームに含まれる特定の方向に進行する光を意味する。
【００１６】
本実施の形態では、光源１１及び２１から出射される各光ビームが略平行光になるようにカップリングレンズ１２及び２２を設置しているが、実際には、光源１１及び２１（半導体レーザ）の発光部の発光幅の影響により、カップリングレンズ１２及び２２を透過した光は発散光となっている。
【００１７】
なお、光源１１及びカップリングレンズ１２は、本発明に係る光源部の代表的な一例である。又、光源２１及びカップリングレンズ２２は、本発明に係る光源部の代表的な一例である。又、カップリングレンズ１２及び２２は、本発明に係る光学素子の代表的な一例である。
【００１８】
光源１１及び２１から出射される各光ビームは、カップリングレンズ１２及び２２を透過し、合成手段２３で合成される。なお、光源１１及び２１からカップリングレンズ１２及び２２並びに合成手段２３を経由し回転ミラー１４に入射するまでの光学系を、入射光学系と称する場合がある。
【００１９】
本実施の形態では、合成手段２３は、光源１１及び２１から出射された各光ビームを、ＸＹ平面に投影したときに同一光路を通過するように合成する。つまり、ＸＹ平面に垂直な方向から視ると、合成手段２３で合成された光ビームは重なって１つのビームに見える。なお、ＸＹ平面は、本発明に係る所定の平面の代表的な一例である。
【００２０】
又、本実施の形態では、合成手段２３は、光源１１及び２１から出射された各光ビームを、ＸＺ平面に投影したときに同一光路を通過するように合成する。つまり、ＸＺ平面に垂直な方向から視ると、合成手段２３で合成された光ビームは重なって１つのビームに見える。
【００２１】
合成手段２３で合成された光ビームは反射ミラー１３に入射し、反射ミラー１３で光路を変換され、回転ミラー１４に入射する。反射ミラー１３に入射する光と反射ミラー１３で反射する光とのＸＹ平面における角度差は、例えば、６０度程度とすることができる。回転ミラー１４は、少なくとも２つの反射部（反射面）を備え、各反射部は回転ミラー１４の回転軸１４ｏに対して異なる角度で傾いて配置されている。
【００２２】
又、本実施の形態では、入射光学系における光路は、ＸＹ平面に投影したときに、回転ミラー１４の領域１４ｘの外を通過するように設定されている。なお、領域１４ｘは、回転ミラー１４が回転したときの軌跡の最外縁を示している。なお、回転ミラー１４（偏光器）は、回転ミラー駆動基板２４（偏光器駆動手段）により駆動制御される。回転ミラー１４及び回転ミラー駆動基板２４は、本発明に係る偏向手段の代用的な一例である。
【００２３】
なお、光源１１及び２１から出射される各光ビームを直接合成手段２３に入射して合成し、合成された光ビームを１つのカップリングレンズを介して反射ミラー１３に入射する光学系としてもよい。その場合は、光源１１から１つのカップリングレンズまでの距離と、光源２１から１つのカップリングレンズまでの距離を等しくすると、カップリングレンズでの収束状態が等しくなり好適である。
【００２４】
合成手段２３としては、例えば、偏光ビームスプリッタやダイクロイックミラー等を用いることができる。合成手段２３としてダイクロイックミラーを用いる場合には、光源１１と光源２１の発光波長を異ならせる必要がある。この場合、物体検出装置１０を使用する環境の温度変化の範囲が広いと、光源１１及び２１の温度変化による波長遷移も大きくなる。よって、温度変化による波長遷移を考慮に入れて、広い波長範囲で透過率・反射率を高く保つ必要があり、信頼性の確保が困難となる。
【００２５】
一方、合成手段２３として偏光ビームスプリッタを用いる場合は、光源１１と光源２１の発光波長を異ならせる必要がないため、光源の波長遷移によらず複数の光ビームを安定的に合成できる。
【００２６】
但し、合成手段２３として偏光ビームスプリッタを用いる場合は、偏光ビームスプリッタに入射する各光ビームの偏光状態を異ならせる必要がある。一般に、レーザダイオードの活性層の方向で偏光方向が決定されるが、これを達成するために、一の光源を他の光源と活性層の方向を異ならせる（例えば光ビームの出射方向まわりに９０ｄｅｇ回転させる）ことが考えられる。しかし、これでは、光ビームが出射する方向から視て第１方向と、それと垂直な第２方向で異なるプロファイルを持つとき、それぞれの光ビームの検出できる領域や、角度分解能を均一にできなくなる。
【００２７】
光源１１及び２１のうち一の光源から偏光ビームスプリッタまでの光路上に、１／２波長板のような偏光方向を変更させる手段（偏光方向変更手段）を配置することで、光ビームのプロファイルを変えることなく、偏光方向のみを変化させることができる。これにより、光源１１及び２１の活性層の方向を同一としながら、つまり、照射領域における各光源の光ビームのプロファイルを同一にしながら、各光ビームを合成することができる。このため、それぞれの光ビームの検出できる領域や、角度分解能を均一にできる。
【００２８】
なお、偏光状態が異なる複数の光ビームでは、物体検出装置１０に用いられる各光学素子の透過率や反射率が各々異なる。更に、物体での反射・拡散状態も異なる。そこで、各光ビームの偏光状態を変更する偏光状態変更手段（例えば異なる偏光方向の直線偏光である各光ビームを円偏光とする１／４波長板）を偏光ビームスプリッタの後に配置することにより、偏光状態が同一となるため、各光ビームでの光量の安定化や検知精度の均一化を図れる。
【００２９】
本実施の形態では、回転ミラー１４は、４つの反射部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、及び１４ｄを備えており、回転軸１４ｏに対する反射部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、及び１４ｄの各々の倒れ角が異なる角度に設定されている。
【００３０】
これにより、回転ミラー１４で反射した光の進行方向のＸＹ平面に対する角度を切り替えることが可能となり、反射部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、及び１４ｄ毎に、検出するレイヤをＺ方向にずらすことができる。つまり、反射部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、及び１４ｄ毎に、Ｚ方向の異なる領域を走査できる。なお、本実施の形態の場合には、４つのレイヤの検出が可能である。
【００３１】
回転ミラー１４に入射した光は、回転する反射部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、及び１４ｄで偏向及び走査され、像面１００の検出範囲１１０を照射する。像面１００の検出範囲１１０からの反射光又は散乱光は、再び回転ミラー１４に入射し、反射部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、及び１４ｄで順次反射され、反射ミラー１５で更に反射されて結像レンズ１６に入射する。
【００３２】
結像レンズ１６は、像面１００の検出範囲１１０（物体の所定範囲）からの反射光又は散乱光を結像する機能を有する。結像レンズ１６を透過した像面１００の検出範囲１１０からの反射光又は散乱光は光検出器１７に入射する。なお、結像レンズ１６は、本発明に係る結像手段の代用的な一例である。
【００３３】
光検出器１７は、像面１００の検出範囲１１０に照射された光ビームの反射光又は散乱光を結像レンズ１６を介して受光する受光面を有し、物体を検出する機能を有する。光検出器１７としては、例えば、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）やＰＤ（ピンフォトダイオード）等を用いることができる。
【００３４】
光検出器１７は、光検出器駆動基板２５（光検出器駆動手段）により駆動制御される。光検出器１７及び光検出器駆動基板２５は、本発明に係る光検出手段の代用的な一例である。なお、受光側の光学系を、回転ミラーを介さずに、レンズと光検出器のみで構成してもよい。
【００３５】
ここで、比較例として合成手段を用いない場合を示しながら、本実施の形態に係る物体検出装置１０が奏する特有の効果について説明する。
【００３６】
図３は、比較例に係る物体検出装置の投射側の光学系を例示する模式図であり、ＸＹ平面に平行な方向の断面を示している。図３（ａ）に示す物体検出装置１００では、光源１１及び２１が出射する各光ビームが、ＸＹ平面において角度差を有するように（平行にならないように）、光源１１及び２１並びにカップリングレンズ１２及び２２を配置している。
【００３７】
このような配置において、回転ミラーを大きくしないためには（物体検出装置１０と同サイズの回転ミラー１４を用いるためには）、ＸＹ平面において、光源１１及び２１が出射する各光ビームを回転ミラー１４上で交差させる必要がある。しかし、この場合、反射ミラー上での各光ビームの入射位置が異なるため、反射ミラー１３よりも大きな反射ミラー１３０を用いる必要があり、物体検出装置の大型化を招く。
【００３８】
又、大型の反射ミラー１３０を用いると、例えば、Ｚ部分において、回転ミラー１４で偏向された後の光ビームの反射ミラー１３０によるけられが発生する。けられが発生しないようにするためには、ＸＹ平面における光ビーム径を小径化するか、又は、走査する角度を狭くするかの対応が必要となり、何れの対応の場合も光量の減少、検出範囲の減少につながり好ましくない。
【００３９】
なお、図３（ａ）で、ＸＹ平面において、光源１１及び２１が各々出射する光ビームが平行となるように、光源１１及び２１並びにカップリングレンズ１２及び２２を配置することも可能である。しかし、その場合、物体検出装置の外形サイズ、反射ミラー、回転ミラー全てのサイズが大型化するため、好ましくない。
【００４０】
図３（ｂ）に示す物体検出装置１１０では、図３（ａ）と同様に、光源１１及び２１が出射する各光ビームが、ＸＹ平面において角度差を有するように（平行にならないように）、光源１１及び２１並びにカップリングレンズ１２及び２２を配置している。
【００４１】
このような配置において、反射ミラーを大きくしないためには（物体検出装置１０と同サイズの反射ミラー１３を用いるためには）、ＸＹ平面において、光源１１及び２１が出射する各光ビームを反射ミラー１３上で交差させる必要がある。
【００４２】
しかし、この場合、回転ミラー上での各光ビームの入射位置が異なるため、回転ミラー１４よりも大きな回転ミラー１４０（領域１４ｘよりも大きな領域１４０ｘを有する）を用いる必要があり、物体検出装置の大型化を招く。なお、図３（ｂ）において、１４０ｏは、回転ミラー１４０の回転軸を示している。又、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、及び１４０ｄは、各々回転ミラー１４０の反射部（反射面）を示している。
【００４３】
大きな回転ミラー１４０を用いないようにするためには、ＸＹ平面における光ビーム径を小径化するか、又は、走査する角度を狭くするかの対応が必要となり、何れの対応の場合も光量の減少、検出範囲の減少につながり好ましくない。又、光源１１及び２１並びにカップリングレンズ１２及び２２が近接するため、けられが発生するおそれもある。
【００４４】
本実施の形態に係る物体検出装置１０では、合成手段２３を採用し、半導体レーザである光源１１及び２１から出射された各光ビームを、ＸＹ平面に投影したときに同一光路を通過するように合成している。又、入射光学系における光路を、ＸＹ平面に投影したときに、回転ミラー１４の領域１４ｘの外を通過するように設定している。そのため、入射光学系の光ビームの光路がけられることがなく、又、光ビーム径の小径化等も不要である。
【００４５】
つまり、比較例で示したような、光量の減少や検出範囲の減少、又、物体検出装置全体の大型化をともなうことなく、複数の光ビームでの物体検出を実現できる。又、複数の光源で物体の同一領域を照射できるため物体に照射される光量が増え、より遠方の物体まで容易に検出可能となる。なお、物体検出装置１０は、例えば、車載用途のレーザレーダに適用可能である。
【００４６】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは投射側の光学系の配置が異なる物体検出装置の例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部分についての説明は省略する場合がある。
【００４７】
図４は、第２の実施の形態に係る物体検出装置の投射側の光学系を例示する模式図であり、ＸＹ平面に平行な方向の断面を示している。但し、図４では回転ミラー１４に入射するまでの入射光学系のみを例示している。なお、図４に示していない部分の光学系（受光側の光学系も含む）は、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００４８】
図４に示すように、第２の実施の形態に係る物体検出装置３０では、合成手段３３は、光源１１及び２１から出射された各光ビームを、ＸＹ平面に投影したときに同一光路を通過するように合成する。つまり、ＸＹ平面に垂直な方向から視ると、合成手段３３で合成された光ビームは重なって１つのビームに見える。
【００４９】
又、合成手段３３は、光源１１及び２１から出射された各光ビームを、ＸＺ平面に投影したときに同一光路を通過するように合成する。つまり、ＸＺ平面に垂直な方向から視ると、合成手段２３で合成された光ビームは重なって１つのビームに見える。又、入射光学系における光路は、ＸＹ平面に投影したときに、回転ミラー１４の領域１４ｘの外を通過するように設定されている。
【００５０】
但し、第２の実施の形態に係る物体検出装置３０では、光源１１及び２１共に、出射軸（各光源から出射された各光ビームの出射方向）を受光側の光学系の光検出器１７（図２参照）の受光面と垂直な方向に配置しており、光源１１及び２１が出射する各光ビームをカップリングレンズ１２及び２２を介して合成手段３３に入射させている点が、第１の実施の形態に係る物体検出装置１０（図１参照）と相違する。
【００５１】
光源１１及び２１を図４のような配置にすることにより、光源１１及び２１を駆動制御する駆動回路（光源駆動手段）と光検出器１７を駆動制御する駆動回路（光検出器駆動手段）とを、基板３４において一体化することが可能となり、部品点数を削減できる。又、光源１１及び２１と光検出器１７とを近接させることができ、物体検出装置の更なる小型化に有利となる。
【００５２】
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、第１の実施の形態とは投射側の光学系の配置が異なる物体検出装置の他の例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部分についての説明は省略する場合がある。
【００５３】
図５は、第３の実施の形態に係る物体検出装置の投射側の光学系を例示する模式図であり、（ａ）はＸＹ平面に平行な方向の断面を示し、（ｂ）はＹＺ平面に平行な方向の断面を示している。なお、図５に示していない部分の光学系（受光側の光学系も含む）は、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００５４】
図５に示すように、第３の実施の形態に係る物体検出装置４０では、合成手段３３は、光源１１及び２１から出射された各光ビームを、ＸＹ平面に投影したときに同一光路を通過するように合成する。つまり、ＸＹ平面に垂直な方向から視ると、合成手段３３で合成された光ビームは重なって１つのビームに見える。
【００５５】
又、合成手段３３は、光源１１及び２１から出射された各光ビームを、ＹＺ平面に投影したときに同一光路を通過するように合成する。つまり、ＹＺ平面に垂直な方向から視ると、合成手段３３で合成された光ビームは重なって１つのビームに見える。又、入射光学系における光路は、ＸＹ平面に投影したときに、回転ミラー１４の領域１４ｘの外を通過するように設定されている。
【００５６】
但し、第３の実施の形態に係る物体検出装置４０では、光源１１及び２１共に、出射軸（各光源から出射された各光ビームの出射方向）を回転ミラー１４の回転軸と平行に配置しており、光源１１及び２１が出射する各光ビームをカップリングレンズ１２及び２２、合成手段３３を介して入射ミラー４１に入射させ、入射ミラー４１で反射させて反射ミラー１３に入射させている点が、第１の実施の形態に係る物体検出装置１０（図１参照）と相違する。
【００５７】
光源１１及び２１を図５のような配置にすることにより、光源１１及び２１を駆動制御する駆動回路（光源駆動手段）と回転ミラー１４を駆動制御する駆動回路（偏向器駆動手段）とを、基板４４において一体化することが可能となり、部品点数を削減できる。又、光源１１及び２１と回転ミラー１４とを近接させることができ、物体検出装置の更なる小型化に有利となる。
【００５８】
〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、第１の実施の形態とは投射側の光学系の配置が異なる物体検出装置の更に他の例を示す。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部分についての説明は省略する場合がある。
【００５９】
図６は、第４の実施の形態に係る物体検出装置の投射側の光学系を例示する模式図であり、（ａ）はＸＹ平面に平行な方向の断面を示し、（ｂ）はＸＺ平面に平行な方向の断面を示している。但し、図６では回転ミラー１４に入射するまでの入射光学系のみを例示している。なお、図６に示していない部分の光学系（受光側の光学系も含む）は、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００６０】
図６に示すように、第４の実施の形態に係る物体検出装置５０は、合成手段３３は、光源１１及び２１から出射された各光ビームを、ＸＹ平面に投影したときに同一光路を通過するように合成する。つまり、ＸＹ平面に垂直な方向から視ると、合成手段３３で合成された光ビームは重なって１つのビームに見える。又、入射光学系における光路は、ＸＹ平面に投影したときに、回転ミラー１４の領域１４ｘの外を通過するように設定されている。
【００６１】
但し、第４の実施の形態に係る物体検出装置５０では、合成手段３３が、光源１１及び２１から出射された各光ビームを、ＸＺ平面に投影したときに異なる光路を通過するように合成する点が、第１の実施の形態に係る物体検出装置１０（図１参照）と相違する。つまり、ＸＺ平面に垂直な方向から視ると、合成手段３３で合成された光ビームは１つのビームとはならない。
【００６２】
換言すれば、ＸＺ平面に投影したとき、光源１１及び２１をＺ方向の異なる位置に配置し、かつ、カップリングレンズ１２及び２２をＺ方向の異なる位置に配置している。光源１１と光源２１とは、ＸＺ平面において角度差を有しており、光源１１及び２１から出射された各光ビームは、ＸＺ平面内で各々異なる角度で回転ミラー１４に入射する。なお、本実施の形態において、ＸＹ平面は、回転ミラー１４に入射する直前の各光ビームを含む平面と垂直な平面である。
【００６３】
この構成により、光源１１と光源２１が検出範囲１１０のＺ方向に異なる領域を走査することとなり、Ｚ方向の検出範囲を二層に分割して物体を検出できるようになる。つまり、Ｚ方向の検出分解能を付与することができる。光源及びカップリングレンズのＺ方向の配置を選択することにより、光源１１と光源２１による照射領域の角度分解能、重なり具合を任意に設計することができる。
【００６４】
図７及び図８は、光源及びカップリングレンズの配置について説明する図である。図７（ａ）は発光領域の中心の光線出射軸とカップリングレンズの光軸とが一致している場合を示しており、図７（ｂ）は発光領域の中心の光線出射軸とカップリングレンズの光軸とが一致していない場合（異なる場合）を示している。又、図７において、１１ａは半導体レーザである光源１１のＺ方向の発光領域を、１２ａはカップリングレンズ１２の主平面を各々示している。
【００６５】
図７では、発光領域１１ａの大きさを考慮し、発光領域１１ａの中心から出射する光ビームを太い実線で示し、発光領域１１ａのＺ方向プラス側の端部から出射する光ビームを点線で、発光領域１１ａのＺ方向マイナス側の端部から出射する光ビームを細い実線で示している。各光ビームについては、カップリングレンズの光軸に平行に出射する発光強度がピークとなる光線Ａと、発光強度がピークの半分となる光線Ｂ及びＣと、カップリングレンズの主平面上でカップリングレンズの光軸と交わる光線Ｄとを図示している（但し、点線及び細い実線で示した光ビームについては、光線Ａ〜Ｄの符合は省略されている）。
【００６６】
図７（ａ）では、発光領域１１ａの中心から出る太い実線で示す光ビームがカップリングレンズの光軸と一致しているため、太い実線で示す光ビームについては光線Ａと光線Ｄが一致している。そのため、太い実線で示す光ビームについては、３本のみ示している。又、ここで、発光領域１１ａの中心から出射する発光強度がピークとなる光線を、この光源から出射される光ビームの重心となる光線とする。
【００６７】
図７からわかるように、光源１１を面光源とみなし、発光領域１１ａを考慮すると、一点から出た光ビームを、カップリングレンズで平行な光ビームとしたとしても、発光領域１１ａの径の影響で光ビームは発散していくことがわかる。
【００６８】
図８では、光源１１及び２１が出射する各光ビームを合成する様子を示している。なお、簡単のため、合成手段で合成する様子は省略している。図８では、発光領域の中心からの光ビームの発光強度がピークとなる光線（光源から出射される光ビームの重心となる光線）と、カップリングレンズの光軸を通過する光線、発光領域のＺ方向プラス方向端部及びマイナス方向端部からの光ビームのカップリングレンズの光軸を通過する光線と、照射領域の最外光線を各々図示している。
【００６９】
又、光源１１から出射される光線を点線で、光源２１から出射される光線を実線で示している。但し、各光源からの光ビームの重心となる光線は、各々太い点線又は太い実線で示している。又、１２ｘはカップリングレンズ１２の光軸を、２２ｘはカップリングレンズ２２の光軸を各々示している。
【００７０】
図８（ａ）は、回転ミラーの大型化を低減する方式を示している。図８（ａ）では、Ｚ方向について相対的にプラス側の領域を照射する光源を光源１１としており、光源１１の発光領域１１ａのＺ方向位置を光源２１の発光領域２１ａのＺ方向位置に比べ相対的にマイナス側に配置している。
【００７１】
図８（ａ）のような構成にすると、カップリングレンズ１２及び２２の各々の主平面１２ａ及び２２ａを透過後の各光ビームは、範囲Ｅまでは照射領域が広がらない。従って、範囲Ｅで光ビームを回転ミラー１４に入射させることにより、回転ミラー１４の大型化を回避できる。
【００７２】
又、図８（ａ）では、光源１１の最もＺ方向マイナス側を照射する光線と、光源２１の最もＺ方向プラス側を照射する光線を平行となるように設定している。そのため、光源１１及び２１の各々の照射領域が重なる領域Ｆは広がらず一定となる。光源１１及び２１の各々の照射領域が重なる領域Ｆが広がっていっていくか、又は、隙間が大きくなっていくようにする場合は、光源１１の最もＺ方向マイナス側を照射する光線と、光源２１の最もＺ方向プラス側を照射する光線が所定の角度を有するように設計すればよい。
【００７３】
図８（ｂ）は、光源１１及び２１の各々の照射領域が重なる領域を低減する方式を示している。図８（ｂ）では、図を見やすくするため、光源１１の発光領域１１ａを光源２１の発光領域２１ａよりもＸ方向プラス側にシフトして示しているが、実際には光源１１の発光領域１１ａと光源２１の発光領域２１ａのＸ方向の位置は同一である。但し、図８（ｂ）のように、光源１１の発光領域１１ａを光源２１の発光領域２１ａよりもＸ方向プラス側にシフトして配置しても良い。
【００７４】
図８（ｂ）では、Ｚ方向について相対的にプラス側の領域を照射する光源を光源１１としており、光源１１の発光領域１１ａのＺ方向位置を光源２１の発光領域２１ａのＺ方向位置に比べ相対的にプラス側に配置している。そして、光源１１及び２１から出射された各光ビームの重心となる光線は交わらないようにしている。
【００７５】
図８（ｂ）のように構成すると、光源１１の最もＺ方向マイナス側を照射する光線と、光源２１の最もＺ方向プラス側を照射する光線を重ならないようにできる。そのため、よりＺ方向に広い領域の物体を検出するときに有効である。又、光源１１の照射領域Ｇと光源２１の照射領域Ｈとの区別ができるため、検出精度の向上が可能となる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、一点から発散する角度を、ピーク強度の半分となる角度とし、これが光源１１と光源２１で重ならないようにしているが、どの強度まで重ねるかは、Ｚ方向における光源１１と光源２１との間の距離を設定することにより任意に決められる。光源１１と光源２１の照射領域の重なりが望ましくない場合、その重なり領域の光量を所望の値以下とするように、光源１１と光源２１のＺ方向位置を設定すればよい。
【００７７】
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７８】
例えば、各実施の形態では、物体検出装置が２つの光源を有する場合を例に説明したが、物体検出装置は３つ以上の光源を有してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０、３０、４０、５０  物体検出装置
１１、２１  光源
１１ａ、２１ａ  光源の発光領域
１１ｘ  光源の像領域
１２、２２  カップリングレンズ
１２ａ、２２ａ  カップリングレンズの主平面
１２ｘ、２２ｘ  カップリングレンズの光軸
１３、１５  反射ミラー
１４  回転ミラー
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  反射部
１４ｏ  回転軸
１４ｘ  領域
１６、２６  結像レンズ
１６ａ  結像レンズの主平面
１６ｂ  結像レンズの有効範囲
１７  光検出器
１７ｘ  光検出器の像領域
２３、３３  合成手段
２４  回転ミラー駆動基板
２５  光検出器駆動基板
３４、４４  基板
４１  入射ミラー
１００  像面
１１０  検出範囲
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８０】
【特許文献１】特開平０６−１０２３４３号公報
【特許文献２】特開２００９−１０３５２９号公報
【図１】
2014032149.tif 000003
【図２】
2014032149.tif 000004
【図３】
2014032149.tif 000005
【図４】
2014032149.tif 000006
【図５】
2014032149.tif 000007
【図６】
2014032149.tif 000008
【図７】
2014032149.tif 000009
【図８】
2014032149.tif 000010