(57)【要約】  回転するミラー面で反射する光束のケラレが生じにくく、これにより十分な対象物検知性能を確保できる対象物検出装置を提供する。半導体レーザーから出射される光束のミラー面上で占める領域の面積と，フォトダイオードに入射する光束のミラー面上で占める領域の面積のうち大きい方が、小さい方よりも回転時のミラー面上における移動長さが長くなるように、投光系と受光系を配置する。
2017065049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と交差する方向に傾斜したミラー面が形成されたミラーユニットと、光源を含む投光系と、受光素子を含む受光系と、を有し、
前記光源から出射された光束は、前記ミラー面で反射されると共に前記ミラーユニットの回転により走査投光され、
前記走査投光された光束のうち対象物で散乱された光束の一部が、前記ミラー面で反射されて前記受光素子で受光されるよう構成された光走査型の対象物検出装置において、
前記光源から出射される光束の前記ミラー面上で占める面積と前記受光素子に入射する光束の前記ミラー面上で占める面積とが異なり、２つの前記面積のうち大きい方が、小さい方よりも、回転時の前記ミラー面上における移動長さが長くなるように、前記投光系と前記受光系を配置した光走査型の対象物検出装置。
【請求項２】
前記ミラーユニットは、前記ミラー面を複数有し、前記ミラー面の前記回転軸との交差角が各々異なっている請求項１に記載の光走査型の対象物検出装置。
【請求項３】
前記受光素子に入射する光束の前記ミラー面上で占める面積が、前記光源から出射される光束の前記ミラー面上で占める面積より大きい請求項１又は２に記載の光走査型の対象物検出装置。
【請求項４】
回転軸と交差する方向に傾斜し所定の角度で向き合う第１ミラー面と第２ミラー面とが形成されたミラーユニットと、光源を含む投光系と、受光素子を含む受光系と、を有し、  前記光源から出射された光束は、前記第１ミラー面で反射した後、前記第２ミラー面で反射されると共に前記ミラーユニットの回転により走査投光され、
前記走査投光された光束のうち対象物で散乱された光束の一部が、前記第２ミラー面で反射した後、前記第１ミラー面で反射されて前記受光素子で受光されるよう構成された光走査型の対象物検出装置において、
前記光源から出射される光束の前記第１ミラー面上で占める面積と前記受光素子に入射する光束の前記第１ミラー面上で占める面積とが異なり、２つの前記面積のうち大きい方が、小さい方よりも、回転時の前記第１ミラー面上における移動長さが長くなるように、前記投光系と前記受光系を配置した光走査型の対象物検出装置。
【請求項５】
前記ミラーユニットは、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面を複数対有し、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面の交差角が各々異なっている請求項４に記載の光走査型の対象物検出装置。
【請求項６】
前記受光素子に入射する光束の前記第１ミラー面上で占める面積が、前記光源から出射される光束の前記第１ミラー面上で占める面積より大きい請求項４又は５に記載の光走査型の対象物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠方の物体を検出することができる光走査型の対象物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車や飛行体などの分野で、進行方向前方に存在する障害物の検知を行うために、例えばレーザー光を走査しつつ出射し、対象物に当たって反射した反射光を受光して、出射時と受光時との時間差に基づいて、障害物の情報を取得する光走査型の対象物検出装置が開発され、既に実用化されている。【０００３】
このような対象物検出装置は、上述した移動体の障害物検知の他にも、建物の軒下などに設けて不審者を検知する防犯用途、或いはヘリコプターや航空機などに搭載して上空から地形情報を取得する地形調査用途などにも適用でき、また大気中のガス濃度を測定するガス検知用途にも適用可能である。【０００４】
一般的な光走査型の対象物検出装置においては、投光系が光源としてのレーザーダイオードとコリメートレンズから構成され、受光系が受光レンズ（またはミラー）とフォトダイオードなどの光検出素子から構成され、更には投光系と受光系との間に反射面を備えた反射ミラーが配置されている。このようなレーザー走査型の対象物検出装置においては、反射ミラーの回転によって、投光系から出射された光を走査投光することにより、１点での測定ではなく２次元的に対象物を広範囲に測定できるというメリットがある。尚、光源としてはレーザー以外にＬＥＤ等が用いられる場合もある。【０００５】
レーザー光源を例にとると、一般的なレーザー光束の走査手法として、ミラーまたは複数のミラー面をもつポリゴンミラーにレーザー光束を投射し、ミラーを揺動またはポリゴンミラーを回転させてレーザー光束を走査する技術が知られている。【０００６】
特許文献１には、回転ミラーに、９０°の挟み角で第１反射面と第２反射面を形成し、回転軸の直交方向に沿って光源から出射した光束を、第１反射面と第２反射面とで２回反射させて走査することで、回転ぶれにより回転軸が倒れても、走査線の乱れを招かない構成が開示されている。また、特許文献２には、複数対の第１ミラーと第２ミラーを配置し、第１ミラーと第２ミラーの交差角を対毎に変えることで、１回転で複数の異なる副走査位置での走査を行えるレーザーレーダーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５０−１０９７３７号公報
【特許文献２】国際公開公報ＷO２０１４／１６８１３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような、ミラーを回転させて走査投光する対象物検知装置の場合、走査範囲の周辺部両端、すなわち走査時のミラーの回転角の大きい位置では、投受光光束にケラレ（ミラー面からの光束のはみ出し）が生じやすく、投受光光束の利用効率が低下し、走査範囲の周辺部両端での検知性能が低下する恐れがある。しかしながら特許文献１、２のいずれも、走査範囲の周辺部両端における光束のケラレの問題に言及しておらず、従ってその対策についても提案されていない。【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、走査範囲の周辺部両端における投受光光束の利用効率の低下を抑制し、これにより十分な対象物検知性能を確保できる光走査型の対象物検出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】
【００１０】
上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した光走査型の対象物検出装置は、
回転軸と交差する方向に傾斜したミラー面が形成されたミラーユニットと、光源を含む投光系と、受光素子を含む受光系と、を有し、
前記光源から出射された光束は、前記ミラー面で反射されると共に前記ミラーユニットの回転により走査投光され、
前記走査投光された光束のうち対象物で散乱された光束の一部が、前記ミラー面で反射されて前記受光素子で受光されるよう構成された光走査型の対象物検出装置において、
前記光源から出射される光束の前記ミラー面上で占める面積と前記受光素子に入射する光束の前記ミラー面上で占める面積とが異なり、２つの前記面積のうち大きい方が、小さい方よりも、回転時の前記ミラー面上における移動長さが長くなるように、前記投光系と前記受光系を配置したものである。【００１１】
上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した別の光走査型の対象物検出装置は、
回転軸と交差する方向に傾斜し所定の角度で向き合う第１ミラー面と第２ミラー面とが形成されたミラーユニットと、光源を含む投光系と、受光素子を含む受光系と、を有し、  前記光源から出射された光束は、前記第１ミラー面で反射した後、前記第２ミラー面で反射されると共に前記ミラーユニットの回転により走査投光され、
前記走査投光された光束のうち対象物で散乱された光束の一部が、前記第２ミラー面で反射した後、前記第１ミラー面で反射されて前記受光素子で受光されるよう構成された光走査型の対象物検出装置において、
前記光源から出射される光束の前記第１ミラー面上で占める面積と前記受光素子に入射する光束の前記第１ミラー面上で占める面積とが異なり、２つの前記面積のうち大きい方が、小さい方よりも、回転時の前記第１ミラー面における移動長さが長くなるように、前記投光系と前記受光系を配置したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、走査範囲の周辺部両端における投受光光束の利用効率の低下を抑制でき、これにより十分な対象物検知性能を確保できる光走査型の対象物検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態にかかる光走査型の対象物検出装置としてのレーザーレーダーを車両に搭載した状態を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態にかかるレーザーレーダーＬＲの断面である。
【図３】第１の実施形態にかかるレーザーレーダーＬＲの筐体を除く主要部を示す斜視図である。
【図４】ミラーユニットＭＵの回転に応じて、出射するレーザースポット光ＳＢ（ハッチングで示す）で、レーザーレーダーＬＲの検出範囲Ｇ内を走査する状態を示す図である。
【図５】（ａ）は、第１ミラー面Ｍ１を正対する位置で見た図であり、（ｂ）は、第１ミラー面を回転させた状態を示す図である。
【図６】第２の実施形態にかかるレーザーレーダーＬＲの筐体を除く主要部を示す斜視図である。
【図７】半径ｒ１＝０．５ｍｍの小径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図８】半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図９】図７の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率と、図８の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率とを掛け合わせて得られる総合効率のグラフである。
【図１０】半径ｒ１＝０．２５ｍｍの小径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図１１】半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図１２】図１０の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率と、図１１の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率とを掛け合わせて得られる総合効率のグラフである。
【図１３】半径ｒ１＝０．２５ｍｍの小径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図１４】半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図１５】図１３の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率と、図１４の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率とを掛け合わせて得られる総合効率のグラフである。
【図１６】半径ｒ１＝０．５ｍｍの小径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図１７】半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図１８】図１６の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率と、図１７の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率とを掛け合わせて得られる総合効率のグラフである。
【図１９】半径ｒ１＝０．２５ｍｍの小径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図２０】半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図２１】図１９の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率と、図２０の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率とを掛け合わせて得られる総合効率のグラフである。
【図２２】半径ｒ１＝０．２５ｍｍの小径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図２３】半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフである。
【図２４】図２２の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率と、図２３の仕様の光束を用いた場合のミラー利用効率とを掛け合わせて得られる総合効率のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる光走査型の対象物検出装置としてのレーザーレーダーを車両に搭載した状態を示す概略図である。本実施形態のレーザーレーダーＬＲは、車両１のフロントウィンドウ１ａの上端内側に設けられているが、それ以外の車外（フロントグリル１ｂの背後など）に配置されていても良い。
【００１５】
（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態にかかるレーザーレーダーＬＲの断面であり、図３は、第１の実施形態にかかるレーザーレーダーＬＲの筐体を除く主要部を示す斜視図であるが、構成要素の形状や長さ等、実際と異なる場合がある。レーザーレーダーＬＲは、図２に示すように筐体ＣＳの内部に収容されている。筐体ＣＳの側部には、光束を入出射可能な窓部ＷＳが形成されており、窓部ＷＳはガラス、樹脂等の透明板ＴＲで構成されている。
【００１６】
図２、３に示すように、レーザーレーダーＬＲは、例えばレーザー光束を出射するパルス式の半導体レーザー（光源）ＬＤと、半導体レーザーＬＤからの発散光の発散角を狭め、略平行光に変換するコリメートレンズＣＬと、コリメートレンズＣＬで略平行とされたレーザー光を、回転するミラー面により対象物ＯＢＪ側（図１）に向かって走査投光すると共に、走査投光された対象物ＯＢＪからの散乱光を反射させるミラーユニットＭＵと、ミラーユニットＭＵで反射された対象物ＯＢＪからの散乱光を集光するレンズＬＳと、レンズＬＳにより集光された光を受光するフォトダイオード（受光素子）ＰＤとを有する。
【００１７】
半導体レーザーＬＤと、コリメートレンズＣＬとで投光系ＬＰＳを構成し、レンズＬＳと、フォトダイオードＰＤとで受光系ＲＰＳを構成する。投光系ＬＰＳ及び受光系ＲＰＳの光軸は、ミラーユニットＭＵの回転軸ＲＯに対して略直交しており、また両者は平行である。
【００１８】
ミラーユニットＭＵは、２つの四角錐を逆向きに接合して一体化したごとき形状を有し、すなわち対になって向き合う方向に傾いたミラー面Ｍ１、Ｍ２を４対有している、いわゆる２回反射タイプである。各対のミラー面Ｍ１、Ｍ２の交差角はそれぞれ異なっている。回転軸ＲＯに対して交差する方向に傾いたミラー面Ｍ１、Ｍ２は、ミラーユニットの形状をした樹脂素材（例えばＰＣ）の表面に、反射膜を蒸着することにより形成されていると好ましい。ミラーユニットＭＵは、モータＭＴの軸ＳＨに連結され、回転駆動されるようになっている。
【００１９】
次に、レーザーレーダーＬＲの対象物検出動作について説明する。図２、３において、半導体レーザーＬＤからパルス状に間欠的に出射された発散光は、コリメートレンズＣＬで略平行光束ＳＢに変換され、回転するミラーユニットＭＵの第１ミラー面Ｍ１に入射し、ここで反射され、更に第２ミラー面Ｍ２で反射した後、透明板ＴＲを透過して外部の対象物ＯＢＪ側に例えば縦長の楕円断面（円形断面や矩形断面でも良い）を持つレーザースポット光として走査投光される。
【００２０】
図４は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、出射するレーザースポット光ＳＢ（ハッチングで示す）で、レーザーレーダーＬＲの検出範囲Ｇ内を走査する状態を示す図である。ミラーユニットＭＵの第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２の組み合わせにおいて、それぞれ交差角が異なっている。レーザースポット光は、回転する第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２にて、順次反射される。まず１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２にて反射したレーザースポット光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、検出範囲Ｇの一番上の領域Ｌｎ１を水平方向に左から右へと走査される。次に、２番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２で反射したレーザースポット光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、検出範囲Ｇの上から二番目の領域Ｌｎ２を水平方向に左から右へと走査される。次に、３番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２で反射したレーザースポット光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、検出範囲Ｇの上から三番目の領域Ｌｎ３を水平方向に左から右へと走査される。次に、４番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面で反射したレーザースポット光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、検出範囲Ｇの最も下の領域Ｌｎ４を水平方向に左から右へと走査される。これにより検出範囲Ｇ全体の１回の走査が完了する。そして、ミラーユニットＭＵが１回転した後、１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２が戻ってくれば、再び検出範囲Ｇの一番上の領域Ｌｎ１から最も下の領域Ｌｎ４までの走査を繰り返す。
【００２１】
図２、３において、走査投光された光束のうち対象物ＯＢＪに当たって散乱された散乱光の一部が、再び透明板ＴＲを透過して筐体ＣＳ内のミラーユニットＭＵの第２ミラー面Ｍ２に入射し、ここで反射され、更に第１ミラー面Ｍ１で反射された後、レンズＬＳにより集光され、フォトダイオードＰＤの受光面で検知されることとなる。不図示の回路にて、半導体レーザーＬＤの出射時と、フォトダイオードＰＤの検出時との時間差を求めることで、対象物ＯＢＪまでの距離が分かる。
【００２２】
しかるに、対象物ＯＢＪからの散乱光は、例え第２ミラー面Ｍ２と第１ミラー面Ｍ１の全面でそれぞれ反射したとしても、開口絞りとして機能するレンズＬＳ（ここでは円形とするが、円形に限られない）により絞られるので、最終的にフォトダイオードＰＤに入射するのはその一部となる。つまり、窓部ＷＳより入射する物体からの散乱光のうち、ハッチングで示す光束のみがレンズＬＳにより集光され、フォトダイオードＰＤに受光されることとなる。ここで、レンズＬＳにより集光される光束を受光光束ＲＢとすると、図３に一点鎖線で示すように、第２ミラー面Ｍ２、第１ミラー面Ｍ１を介して、所定の断面を有する受光光束ＲＢが、レンズＬＳに入射する。受光光束ＲＢは円形断面とは限らないが、ここでは円形断面として説明する。
【００２３】
図５（ａ）は、ミラーユニットＭＵの１つの第１ミラー面Ｍ１を正対する方向に見た図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態から、ミラーユニットＭＵを回転した状態を示す図である。
【００２４】
図５（ａ）、５（ｂ）から明らかであるが、第１ミラー面Ｍ１が正対する位置に対しミラーユニットＭＵが正対する位置から回転した場合には、第１ミラー面Ｍ１の紙面垂直方向に投影される面積（コリメートレンズＣＬや集光レンズＬＳ側から見える領域の面積）が縮小することがわかる。
【００２５】
従って、コリメートレンズＣＬからの出射光束ＳＢと、集光レンズＬＳに集光される受光光束ＲＢは、図５（ａ）に示すように第１ミラー面Ｍ１が正対する位置に対し、回転した場合には図５（ｂ）に示すように、第１ミラー面Ｍ１の紙面垂直方向に投影される面積が小さくなり、出射光束ＳＢ及び受光光束ＲＢの周縁と第１ミラー面Ｍ１の側辺ＳＬとの余裕（間隔）が徐々に少なくなり、より回転角が大きくなった場合にはケラレが発生する。
【００２６】
そこで、本実施形態では、半導体レーザーＬＤから出射される出射光束ＳＢの第１ミラー面Ｍ１上で占める領域（入射する領域）の面積（図５のＡＲ１）と、フォトダイオードＰＤに入射する受光光束ＲＢの第１ミラー面Ｍ１上で占める領域の面積（図５のＡＲ２）とのうち、大きい方（ここではＡＲ２）が、小さい方（ここではＡＲ１）よりも、回転時のミラー面上における移動長さが長くなるように半導体レーザーＬＤを含む投光系と、フォトダイオードＰＤを含む受光系を配置している。これにより、出射光束ＳＢと受光光束ＲＢのケラレを抑制できる。本願でいう「移動長さ」とは、出射光束ＳＢ及び受光光束ＲＢのミラー面上での位置がミラーユニットの回転に伴って移動するが、このミラーユニットの同じ回転角に対するミラー面上での出射光束ＳＢ及び受光光束ＲＢの移動する長さをいう。換言すると、移動長さが長い方とは、ミラー面を回転軸に直交する面で切断したときのミラーの断面長さが長い方ともいえる。
【００２７】
以上の実施形態では、出射光束ＳＢのミラー面上で占める面積ＡＲ１が、受光光束ＲＢのミラー面上で占める面積ＡＲ２より小さいため、受光光束ＲＢを移動長さの長い側に配置しているが、これとは逆に、出射光束ＳＢのミラー面上で占める面積ＡＲ１が、受光光束ＲＢのミラー面上で占める面積ＡＲ２より大きい場合には、出射光束ＳＢを移動長さの長い側に配置することで、上述した効果を実現できる。
【００２８】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態にかかるレーザーレーダーＬＲの筐体を除く主要部を示す斜視図である。本実施形態においては、図２、３のミラーユニットＭＵを回転軸ＲＯの方向における中央で半分にカットし、回転軸ＲＯ回りに４枚のミラー面ＭＲを配置した、いわゆる１回反射タイプとしている。各ミラー面ＭＲにおける回転軸ＲＯとの交差角が各々異なっている。更に半導体レーザー（光源）ＬＤとコリメートレンズＣＬとからなる投光系ＬＰＳの光軸と、レンズＬＳとフォトダイオード（受光素子）ＰＤとからなる受光系ＲＰＳの光軸を、回転軸ＲＯと平行にしている。
【００２９】
本実施形態によれば、半導体レーザーＬＤからパルス状に間欠的に出射された発散光は、コリメートレンズＣＬで略平行光束ＳＢに変換され、回転するミラーユニットＭＵのミラー面ＭＲに入射し、ここで反射され、外部の対象物ＯＢＪ側にレーザースポット光として走査投光される。また対象物ＯＢＪに当たって散乱した散乱光の一部が受光光束ＲＢとして、再びミラーユニットＭＵのミラー面ＭＲに入射し、ここで反射され、レンズＬＳにより集光され、フォトダイオードＰＤの受光面で検知されることとなる。
【００３０】
本実施形態においても、半導体レーザーＬＤから出射される出射光束ＳＢのミラー面ＭＲ上で占める面積（図６のＡＲ１）と、フォトダイオードＰＤに入射する受光光束ＲＢのミラー面ＭＲ上で占める面積（図６のＡＲ２）とのうち大きい方（ここではＡＲ２）が、回転時のミラー面ＭＲにおける移動長さが長くなるように、半導体レーザーＬＤを含む投光系と、フォトダイオードＰＤを含む受光系を配置しているのである。それ以外の構成については、上述した実施形態と同様である。
【００３１】
以上の実施形態において、ミラー面Ｍ１（ＭＲ）上で出射光束ＳＢと受光光束ＲＢが離間していたが、両者は接していても良いし、両者が重なっていても良い。
【００３２】
以下、本発明者らが行った実施例について説明するが、ここではミラー面に対して回転軸に直交する方向に入射する光束の断面を長円とし、出射する光束の断面を円とするが、断面が非円形の場合（ここでは出射光束の長円）は、等しい面積の円（図５に点線で示す）に換算した上で、小径側の光束の半径をｒ１、大径側の光束の半径をｒ２とする。又、図５を参照して、ミラーユニットのミラー面Ｍ１における側辺ＳＬの延長線の交点Ｐ１と、その交点Ｐ１からミラーユニットの回転軸方向に最も離れたミラー面Ｍ１上の遠方点Ｐ２との回転軸方向の距離をＨとする。ｈは、遠方点Ｐ２から光束の中心までの距離とする。以下の図では、ミラーユニットの回転角度は、第１ミラー面に正対する位置を０°とし、片側に振ったものである。又、ミラー利用効率が１の場合にはケラレが生じず、０の場合には完全なケラレが生じることを意味する。便宜的に、Ｈ＝１０（ｍｍ）として計算した。
【００３３】
（実施例１）
図７は、半径ｒ１＝０．５ｍｍの小径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝４．５、０．５ｍｍと変えたものである。図８は、半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝２．０、３．０ｍｍと変えたものである。図９は、図７のｒ１＝０．５ｍｍ、ｈ＝４．５ｍｍのミラー利用効率と、図８のｒ２＝２．０ｍｍ、ｈ＝２．０ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２外側として記載してある。また、図７のｒ１＝０．５ｍｍ、ｈ＝０．５ｍｍのミラー利用効率と、図８のｒ２＝２．０ｍｍ、ｈ＝３．０ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２内側として記載してある。すなわち、投受光の総合効率を示している。本例では、小径の光束と大径の光束は周縁が接している。
【００３４】
図９によれば、小径の光束（ｈ＝０．５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝３．０ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２内側）は、小径の光束（ｈ＝４．５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝２．０ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２外側）に比べ、ミラーユニットの回転角が３４°以上でミラー利用効率が、より低下することがわかる。つまり、大径の光束のほうを、回転時のミラー面上における移動長さが相対的に長くなる側に配置するとミラー利用効率の低下を抑制できることがわかる。
【００３５】
（実施例２）
図１０は、半径ｒ１＝０．２５ｍｍの小径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝４．２５、０．２５ｍｍと変えたものである。図１１は、半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝２．０、２．５ｍｍと変えたものである。図１２は、図１０のｒ１＝０．２５ｍｍ、ｈ＝４．２５ｍｍのミラー利用効率と、図１１のｒ２＝２ｍｍ、ｈ＝２ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２外側として記載してある。また、図１０のｒ１＝０．２５ｍｍ、ｈ＝０．２５ｍｍのミラー利用効率と、図１１のｒ２＝２ｍｍ、ｈ＝２．５ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２内側として記載してある。すなわち、投受光の総合効率を示している。本例では、小径の光束と大径の光束は周縁が接している。
【００３６】
図１２によれば、小径の光束（ｈ＝０．２５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝２．５ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２内側）は、小径の光束（ｈ＝４．２５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝２．０ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２外側）に比べ、ミラーユニットの回転角が３５°以上でミラー利用効率が、より低下することがわかる。つまり、大径の光束のほうを、回転時のミラー面上における移動長さが相対的に長くなる側に配置するとミラー利用効率の低下を抑制できることがわかる。
【００３７】
（実施例３）
図１３は、半径ｒ１＝０．２５ｍｍの小径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝５．２５、０．２５ｍｍと変えたものである。図１４は、半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、１回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝２．０、３．５ｍｍと変えたものである。図１５は、図１３のｒ１＝０．２５ｍｍ、ｈ＝５．２５ｍｍのミラー利用効率と、図１４のｒ２＝２ｍｍ、ｈ＝２ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２外側として記載してある。また、図１３のｒ１＝０．２５ｍｍ、ｈ＝０．２５ｍｍのミラー利用効率と、図１４のｒ２＝２ｍｍ、ｈ＝３．５ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２内側として記載してある。すなわち、投受光の総合効率を示している。本例では、小径の光束と大径の光束は周縁が１ｍｍ離間している。
【００３８】
図１５によれば、小径の光束（ｈ＝０．２５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝３．５ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２内側）は、小径の光束（ｈ＝５．２５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝２．０ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２外側）に比べ、ミラーユニットの回転角が３３°以上で、ミラー利用効率がより低下することがわかる。つまり、大径の光束のほうを、回転時のミラー面上における移動長さが相対的に長くなる側に配置するとミラー利用効率の低下を抑制できることがわかる。
【００３９】
（実施例４）
図１６は、半径ｒ１＝０．５ｍｍの小径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝４．５、０．５ｍｍと変えたものである。図１７は、半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝２．０、３．０ｍｍと変えたものである。図１８は、図１６のｒ１＝０．５ｍｍ、ｈ＝４．５ｍｍのミラー利用効率と、図１７のｒ２＝２ｍｍ、ｈ＝２ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２外側として記載してある。また、図１７のｒ１＝０．５ｍｍ、ｈ＝０．５ｍｍのミラー利用効率と、図１８のｒ２＝２ｍｍ、ｈ＝３．０ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２内側として記載してある。すなわち、投受光の総合効率を示している。本例では、小径の光束と大径の光束は周縁が接している。
【００４０】
図１８によれば、小径の光束（ｈ＝０．５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝３．０ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２内側）は、小径の光束（ｈ＝４．５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝２．０ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２外側）に比べ、ミラーユニットの回転角３４°〜４２°の範囲で、ミラー利用効率がより低下することがわかる。つまり、大径の光束のほうを、回転時のミラー面上における移動長さが相対的に長くなる側に配置するとミラー利用効率の低下を抑制できることがわかる。尚、回転角が４２°を超える領域で、ｒ２内側とｒ２外側が逆転しているが、この領域はミラー利用効率が極めて低いため、非使用領域とすればよい。
【００４１】
（実施例５）
図１９は、半径ｒ１＝０．２５ｍｍの小径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝４．２５、０．２５ｍｍと変えたものである。図２０は、半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝２．０、２．５ｍｍと変えたものである。図２１は、図１９のｒ１＝０．２５ｍｍ、ｈ＝４．２５ｍｍのミラー利用効率と、図２０のｒ２＝２ｍｍ、ｈ＝２ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２外側として記載してある。また、図１９のｒ１＝０．２５ｍｍ、ｈ＝０．２５ｍｍのミラー利用効率と、図２０のｒ２＝２ｍｍ、ｈ＝２．５ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２内側として記載してある。すなわち、投受光の総合効率を示している。本例では、小径の光束と大径の光束は周縁が接している。
【００４２】
図２１によれば、小径の光束（ｈ＝０．２５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝２．５ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２内側）は、小径の光束（ｈ＝４．２５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝２．０ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２外側）に比べ、ミラーユニットの回転角３４°〜４３°の範囲で、ミラー利用効率がより低下することがわかる。つまり、大径の光束のほうを、回転時のミラー面上における移動長さが相対的に長くなる側に配置するとミラー利用効率の低下を抑制できることがわかる。尚、回転角が４３°を超える領域で、ｒ２内側とｒ２外側が逆転しているが、この領域はミラー利用効率が極めて低いため、非使用領域とすればよい。
【００４３】
（実施例６）
図２２は、半径ｒ１＝０．２５ｍｍの小径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝５．２５、０．２５ｍｍと変えたものである。図２３は、半径ｒ２＝２．０ｍｍの大径の光束の、２回反射タイプのミラーユニットの回転角度に対するミラー利用効率を示すグラフであり、ｈ＝２．０、３．５ｍｍと変えたものである。図２４は、図２２のｒ１＝０．２５ｍｍ、ｈ＝５．２５ｍｍのミラー利用効率と、図２３のｒ２＝２ｍｍ、ｈ＝２ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２外側として記載してある。また、図２２のｒ１＝０．２５ｍｍ、ｈ＝０．２５ｍｍのミラー利用効率と、図２３のｒ２＝２ｍｍ、ｈ＝３．５ｍｍのミラー利用効率とを掛け合わせたものであり、これをｒ２内側として記載してある。すなわち、投受光の総合効率を示している。本例では、小径の光束と大径の光束は周縁が１ｍｍ離間している。
【００４４】
図２４によれば、小径の光束（ｈ＝０．２５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝３．５ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２内側）は、小径の光束（ｈ＝５．２５ｍｍ）と大径の光束（ｈ＝２．０ｍｍ）の組み合わせ（ｒ２外側）に比べ、ミラーユニットの回転角３３°〜４３°の範囲で、ミラー利用効率がより低下することがわかる。つまり、大径の光束のほうを、回転時のミラー面上における移動長さが相対的に長くなる側に配置するとミラー利用効率の低下を抑制できることがわかる。尚、回転角が４３°を超える領域で、ｒ２内側とｒ２外側が逆転しているが、この領域はミラー利用効率が極めて低いため、非使用領域とすればよい。
【００４５】
以上の検討結果を考察するに、１回反射タイプのミラーユニットでも２回反射タイプのミラーユニットでも、半導体レーザーから出射される光束のミラー面上で占める領域の面積と、フォトダイオードに入射する光束のミラー面上で占める領域の面積のうち、大きい方を回転時のミラー面上における移動長さが長くなるように、投光系と受光系を配置することで、光線のケラレを改善しレーザーレーダーの投受光効率の低下を抑制でき、十分な対象物検知性能を確保した光走査型の対象物検出装置が得られることがわかる。
【００４６】
本発明は、明細書に記載の実施形態や実施例に限定されるものではなく、他の実施形態・実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や実施例や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。例えば、図面を用いて説明した本発明の内容は、全て実施形態に適用でき、ヘリコプターなどの飛行体への搭載や、建物に設置して不審者を検知する防犯センサなどにも適用できる。また、上述の実施形態では、光源として半導体レーザーを用いたもので説明したが、これに限るものでなく、光源にＬＥＤ等を用いたものであってもよいのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４７】
１                車両
１ａ              フロントウィンドウ
１ｂ              フロントグリル
ＣＬ              コリメートレンズ
ＣＳ              筐体
Ｇ                検出範囲
ＬＤ              半導体レーザー
Ｌｎ１〜Ｌｎ４    領域
ＬＰＳ            投光系
ＬＲ              レーザーレーダー
ＬＳ              レンズ
Ｍ１              第１ミラー面
Ｍ２              第２ミラー面
ＭＲ              ミラー面
ＭＴ              モータ
ＭＵ              ミラーユニット
ＯＢＪ            対象物
ＰＤ              フォトダイオード
ＲＢ              受光光束
ＲＯ              回転軸
ＲＰＳ            受光系
ＳＢ              レーザースポット光
ＳＨ              軸
ＴＲ              透明板
ＷＳ              窓部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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