(57)【要約】  【課題】コンパクトでありながら、かつ動作不良もない、レーザ光出射器を提供する。  【解決手段】変調されたレーザ光を出射するレーザ出射器において、一方の基板面の一部の領域を除く表面全体が導電体膜で覆われた１つの基板の、前記一部の領域にドライバ回路を、他方の基板面にレーザダイオードを設け、金属筐体によって一方の基板面のドライバ回路を覆うことで、この金属筐体と前記導電体膜によって前記ドライバ回路を静電遮蔽する。【選択図】図４
2006177695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調されたレーザ光を出射するレーザ光出射器であって、
変調された高周波駆動電流に応じてレーザ光を出射するレーザダイオードと、
前記高周波駆動電流を前記レーザダイオードに印加するドライバ回路と、
前記ドライバ回路が一方の基板面に設けられ、前記ドライバ回路が設けられる領域を除く表面全体が導電体膜で覆われた基板と、
前記基板の前記一方の基板面に設けられ、前記一方の基板面の前記ドライバ回路を囲む周辺部分において前記導電体膜と電気的に接続されることで、前記導電体膜とともに前記ドライバ回路を静電遮蔽する金属筐体とを有し、
前記レーザダイオードは、前記基板の他方の基板面の側に設けられ、前記基板を貫通するスルーホールを介して前記ドライバ回路と接続されていることを特徴とするレーザ光出射器。
【請求項２】
前記基板の前記他方の基板面の側に、前記レーザダイオードと接触して設けられ、前記レーザダイオードから出射したレーザ光を調整する光学ユニットと、
前記光学ユニットと接触して前記光学ユニットから熱を吸収することで、前記光学ユニットを冷却する冷却素子とを有し、
前記光学ユニットは、前記レーザダイオードから熱を吸収して、吸収した熱を前記冷却素子に放出することを特徴とする、請求項１記載のレーザ光出射器。
【請求項３】
前記冷却素子と接触して前記冷却素子から熱を吸収して放熱する、前記基板、前記金属筐体、前記レーザダイオード、前記光学ユニットおよび前記冷却素子の全体を覆う放熱カバーとを有することを特徴とする、請求項２記載のレーザ光出射器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ光出射器を備え、前記レーザ光出射器より出射されたレーザ光を測定対象物に照射し、測定対象物からの反射光を受光することにより測定対象物の表面情報を取得するレーザレーダ装置であって、
前記レーザ光出射器に近接して配置された、前記反射光を受光する受光ユニットを有することを特徴とするレーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調された高周波駆動電流をレーザダイオードに印加することで、レーザダイオードから変調されたレーザ光を出射するレーザ光出射器、およびこのようなレーザ光出射器から出射したレーザ光を測定対象物に照射して、測定対象物からの反射光を受光することにより、測定対象物の表面情報を取得するレーザレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業用ロボットや工作機械における作業の自動化において、作業対象とする対象物の３次元位置情報を利用して正確な作業を行なうことが望まれている。
このような３次元位置情報の取得装置として、従来から、レーザ光の光強度を時間変調して測定対象物に照射し、測定対象物から反射されてくるレーザ光を受光し、照射レーザ光と反射光との位相差によって対象物の位置情報を取得するレーザレーダ装置が提案されている。レーザレーダ装置は、軍事、保安用、また火星探査用ロボットなどの各種分野における３次元位置情報の取得手段として、利用分野の拡がりが期待されている。
【０００３】
下記特許文献１には、このようなレーザレーダ装置の一例であるイメージレーザレーダ装置が開示されている。特許文献１記載のイメージレーザレーダ装置は、所定周波数で輝度変調された出射光を被写体に投影するレーザ光源と、被写体からの反射光を受光して像増強する機能を有し、所定周波数でゲインが変調されるイメージインテンシファイヤー管と、このイメージインテンシファイヤー管のゲイン変調周期の略１／４以下の周期であってゲインが単調に増加または減少する期間においてのみイメージインテンシファイヤーの出力をオンとするゲート手段と備えている。特許文献１では、イメージインテンシファイヤー管のゲインを正弦変調し、同時に被写体には上記イメージインテンシファイヤー管の変調周波数と同一または少しずれた周波数で輝度変調されたレーザ光を照射しているので、距離に応じて濃淡が周期的に繰り返して変化する情報が得られる。さらに、イメージインテンシファイヤー管のゲイン変調周期の略１／４以下の周期であってゲインが単調増加（または単調減少）する期間のみイメージインテンシファイヤー管の出力をオンとすることで、特定の距離範囲内における被写体までの距離情報を、近い位置は明るく（または暗く）、遠い位置では暗い（または明るい）画像の濃淡イメージで得ることができる。
【特許文献１】特許第２６９０６７３号明細書
【０００４】
特許文献１記載のイメージレーザレーダ装置は、所定周波数で輝度変調された出射光を被写体に投影するレーザ光源を備えている。特許文献１では、正弦波発生回路において発生された、輝度変調やゲイン変調およびゲート動作タイミングの基準となる正弦波電圧が、位相調整および増幅された後にＲＦ重畳回路によって所定のＲＦ（高周波）に重畳され、レーザ光源に与えられる。レーザ光源からは、印加されたＲＦ重畳電圧に応じて輝度変調されたレーザ光が出射される。特許文献１では、このように、レーザ光源に直接高周波電圧を印加して、レーザ光源から出射するレーザ光の出力を直接変調している。
レーザレーダ装置には、例えば、特許文献１におけるイメージインテンシファイヤー管やゲート手段など、受光手段や信号の調整手段、また、制御手段や測定結果の演算手段など、多数の電子回路が必要となる。レーザレーダ装置を構成するには、レーザ光源に印加するＲＦ重畳電圧を、各手段に漏洩させないことが必要である。特に、レーザレーダ装置をなるべく小型化して構成するために各手段を近接して配置する場合、レーザレーダ装置を安定して動作させるためには、レーザ光源に印加する高周波電圧がレーザ光源およびＲＦ重畳回路から漏洩しないよう、高周波電流信の漏洩を確実に遮断する必要がある。特許文献１においては、このような高周波電流信号の漏洩の問題について一切記載されておらず、漏洩を防止する構成についても何ら示唆されていない。
【０００５】
従来のレーザレーダ装置は、一般的に、レーザ光源およびＲＦ重畳回路であるレーザドライバを含んで構成されるレーザ出射器を備え、このレーザ出射器を筐体で覆うことで高周波電流信号の漏洩を防止していた。従来のレーザレーダ装置におけるレーザ光出射器の一例を、図１０に示す。図１０に示すレーザ光出射器１００は、基板１０２と、基板１０２の上面（図１０中の上側の表面）に配置され、入力された高周波の電圧信号に応じてレーザ光を出射するレーザダイオード１０４と、レーザダイオード１０４に上述の電気信号を印加するための、ＤＣ電源やＲＦ重畳回路を構成するＩＣ１１０と、ＩＣ１１０から出力された高周波の電圧信号をレーザダイオード１０４へと導く、基板１０２上面に施された配線１１６と、レーザダイオード１０４を冷却するための冷却手段１１４とを備えている。
【０００６】
レーザダイオード１０４およびＩＣ１１０は、全体が金属製の筐体１１２で覆われている。この金属製の筐体１１２は、レーザダイオード１０４に印加される高周波電圧信号に起因する漏洩電流などの電気的ノイズを防止する遮蔽手段となっている。この金属製の筐体１１２には、レーザ光が出射するための出射孔１１８が設けられている。
【０００７】
また、冷却手段１１４は、筐体１１２と熱的に接続されており、レーザダイオード１０４から熱を受け取ることでレーザダイオード１０４を冷却し、筐体１１２に熱を逃がす。筐体１１２は放熱板として機能し、レーザダイオード１０４から受け取った熱をレーザ光出射器１００の外部へと放熱する。
【０００８】
従来は、このように、レーザダイオード１０４とＩＣ１１０とを金属製の筐体１１２で覆って高周波電流を遮断して、高周波電流の漏洩を防止していた。そして同時に、冷却手段１１４を筐体１１２と熱的に接続させることで、レーザダイオード１０４から受け取った熱をレーザ光出射器１００の外部へと放熱してレーザダイオード１０４を冷却していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
レーザ光出射器１００では、このように、レーザダイオード１０４、ＩＣ１１０を基板１０２の一方の側に設けている。そして、レーザダイオード１０４とＩＣ１１０とを、筐体１１２および基板１０２の表面全体で覆うことによって、レーザ光を時間変調するための高周波電流の漏洩を防止している。しかし、このように、レーザダイオード１０４およびＩＣ１１０を基板の一方の側に設けた場合、筐体１１２には、レーザ光を出射させるための比較的大きな径の出射孔１１８が必要である。
従来のレーザ光出射器では、このような出射孔からの高周波電流の漏洩を防止することができなかった。このようなレーザ光出射器は、レーザレーダ装置の内部に配置されており、このような出射孔から漏洩した高周波電流は、受光装置などの、レーザレーダ装置内部に設けられた他の装置の動作に影響を与える。レーザレーダ装置を小型化した場合など、この漏洩した高周波電流の影響は特に顕著になる。
【００１０】
また、レーザ光出射器１００では、冷却手段１１４を筐体１１２と熱的に接続することによって、筐体１１２を放熱板として機能させているが、筐体１１２から放出された熱が、受光装置などレーザレーダ装置内部に設けられた他の装置の動作に影響を与えるといった問題があった。また、冷却手段を筐体１１２の内部に配置した場合、冷却手段への給電回路が筐体内部の高周波電流の影響を受けるため、給電回路には貫通フィルタ等の対策が必要となり、レーザ光出射器やレーザレーダ装置が大型化するとともに、作製に要するコストも大きくなってしまうといった問題もあった。また、冷却効果も充分ではなく、装置の小型化のために筐体１１２自体を縮小した場合や、レーザダイオード１０４からの出射光の光強度を増加した場合など、レーザダイオード１０４において発生する熱量に対する筐体１１２からの放熱の効果が低下し、筐体１１２の内部が十分に冷却されなかった。このため、レーザダイオード１０４やＩＣ１１０の温度が上昇し、レーザダイオード１０４やＩＣ１１０の動作不良が発生するといった問題があった。
本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもので、コンパクトで、かつ高周波電流の漏洩を確実に防止したレーザ光出射器、および、このレーザ光出射器を備えコンパクトな装置構成で、かつ温度の過度な上昇を確実に防止したレーザレーダ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題を解決するために、本発明は、変調されたレーザ光を出射するレーザ光出射器であって、変調された高周波駆動電流に応じてレーザ光を出射するレーザダイオードと、前記高周波駆動電流を前記レーザダイオードに印加するドライバ回路と、前記ドライバ回路が一方の基板面に設けられ、前記ドライバ回路が設けられる領域を除く表面全体が導電体膜で覆われた基板と、前記基板の前記一方の基板面に設けられ、前記一方の基板面の前記ドライバ回路を囲む周辺部分において前記導電体膜と電気的に接続されることで、前記導電体膜とともに前記ドライバ回路を静電遮蔽する金属筐体とを有し、前記レーザダイオードは、前記基板の他方の基板面の側に設けられ、前記基板を貫通するスルーホールを介して前記レーザダイオードと接続されていることを特徴とするレーザ光出射器を提供する。
ここで、変調の方式としては、レーザ光の振幅（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を変えるＡＭ，パルスの継続時間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）すなわち幅（ｗｉｄｔｈ）を変えるＰＤＭあるいはＰＷＭ，周波数変調に対応してパルスの位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を変えるＰＰＭ，２進数字などの符号（ｃｏｄｅ）に変換してパルスを生ずるＰＣＭなどの各方式が挙げられる。
【００１２】
また、本発明のレーザ光出射器は、前記基板の前記他方の基板面の側に、前記レーザダイオードと接触して設けられ、前記レーザダイオードから出射したレーザ光を調整する光学ユニットと、前記光学ユニットと接触して前記光学ユニットから熱を吸収することで、前記光学ユニットを冷却する冷却素子とを有し、前記光学ユニットは、前記レーザダイオードから熱を吸収して、吸収した熱を前記冷却素子に放出することが好ましい。
【００１３】
この場合、さらに、前記冷却素子と接触して前記冷却素子から熱を吸収して放熱する、前記基板、前記金属筐体、前記レーザダイオード、前記光学ユニットおよび前記冷却素子の全体を覆う放熱カバーとを有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、前記レーザ光出射器を備え、前記レーザ光出射器より出射されたレーザ光を測定対象物に照射し、測定対象物からの反射光を受光することにより測定対象物の表面情報を取得するレーザレーダ装置であって、前記レーザ光出射器に近接して配置された、前記反射光を受光する受光ユニットを有することを特徴とするレーザレーダ装置も併せて提供する。
このレーザレーダ装置によって取得する表面情報とは、例えば、測定対象物表面の３次元位置情報や、測定対象物表面の反射率の情報などである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のレーザ光出射器では、変調された高周波駆動電流をレーザダイオードに印加し、レーザダイオードから変調されたレーザ光を出射することで、例えば変調器などの変調ユニットを設ける必要をなくし、装置構成をコンパクトにする。そして、コンパクトでありながら、レーザ光を変調するための高周波電流の漏洩を確実に防止し、かつ、レーザダイオードから放熱の効率を向上させる。これにより、レーザ光出射器自体の動作不良、およびこのレーザ光出射器を備えるレーザレーダ装置の動作不良を防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のレーザ光出射器およびレーザレーダ装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明のレーザ光出射器を有して構成されるレーザレーダ装置の一実施形態である３次元形画像情報取得装置（以降、装置という）１０の外観図である。
装置１０は、測定対象物Ｔに照射したレーザ光のうち、測定対象物Ｔからの反射光を受光することによって取得される測定対象物Ｔの３次元位置情報と、測定対象物Ｔの表面における反射率とにより３次元画像情報を取得する装置である。
【００１８】
装置１０は、時間変調されたレーザ光を測定対象物Ｔに照射し、測定対象物Ｔからの反射光を受光することにより出力される電気信号から、測定対象物の３次元画像情報を含んだ信号を生成して出力する本体部１２と、本体部１２から出力された信号を用いて測定対象物Ｔの３次元画像情報を取得するコンピュータ１４と、を有する。
コンピュータ１４は、本体部１２から出力される信号を用いてデータ処理を行う他、本体部１２の各ユニットの駆動や駆動のタイミングを制御する制御部分でもある。
【００１９】
本発明のレーザ光出射器に対応する本体部１２は、レーザ光を出射して測定対象物Ｔに照射するレーザ光出射手段２０（２０ａ〜２０ｈ）、本発明の放熱カバーに対応する金属製のカメラ筐体１６とを備え、このカメラ筐体１６内部に、測定対象物Ｔの表面で反射したレーザ光を受光し、電気信号に変換して出力する受光手段３０、レーザ光出射手段２０ａ〜２０ｈに印加する変調信号（高周波信号）を生成して出力し、かつ受光手段３０から出力された電気信号を受信して処理するレーダ回路手段４０、各部の動作を制御する制御手段５０とを有している。各部の機能については、後に詳述する。カメラ筐体１６には、レーザ出射位置となる８ヶ所のレーザ出射孔１８（１８ａ〜１８ｈ）が設けられている。
【００２０】
図２は、本体部１２におけるレーザ光出射手段２０（２０ａ〜２０ｈ）の配置について説明する概略構成図で、８つのレーザ光出射手段２０ａ〜２０ｈのうち、１つのレーザ光出射手段２０ａ、およびその近傍について拡大した図である。また、図３は、レーザ光出射手段２０ａの構成について説明する概略斜視図である。
【００２１】
レーザ光出射手段２０ａは、板状の基体８０の一方の面にレーザダイオード２２、他方の面に、レーザダイオード２２に高周波信号を印加するためのＩＣであるレーザドライバ２４（図２および図３においては図示せず。図４参照）とが設けられている。レーザダイオード２２は、光学ユニット８１の金属製のカバー８４で覆われており、基体８０のレーザドライバ２４の側は金属製の筐体８２で全体が覆われている。カバー８４にはレーザ出射孔８８が設けられており、レーザ光出射手段２０ａは、このレーザ出射孔８８がカメラ筐体１６のレーザ出射孔１８と対応するよう位置合わせされて配置されている。さらに、レーザ出射手段２０ａは、カバー８４に熱的に接続するように冷却素子８６が設けられている。この冷却素子８６はカメラ筐体１６とも熱的に接続されている。ここで、熱的に接続されているとは、２つの構成部材が、お互い熱伝導による熱のやりとりが可能なよう、接触している状態のことをいう。この冷却素子８６としては、例えばペルチェ素子などの公知の冷却素子を用いればよい。
レーザダイオード２２から出射された光は、カバー８４のレーザ出射孔８８、および、カメラ筐体１６のレーザ出射孔１８を通り、測定対象物Ｔに照射される。
レーザ光出射手段２０ｂ〜２０ｈも、レーザ光出射手段２０ａと同様な構成となっている。
【００２２】
以降、レーザ光出射手段２０ａ〜２０ｈを代表し、レーザ光出射手段２０ａの構成について、より詳細に説明する。図４（ａ）〜（ｂ）は、カメラ筐体１６およびレーザ光出射手段２０ａの構成について説明する概略説明図である。図４（ａ）は、図２に示すＡ−Ａ’線で切断した際の断面を示す概略断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＢ−Ｂ’線で切断し、図４（ａ）中の左側から見た際の概略平面図である。また、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示すＣ−Ｃ’線で切断し、図４（ａ）中の右側から見た際の概略平面図である。
【００２３】
レーザ光出射手段２０ａは、基体８０、基体８０の一方の面に配置されたレーザダイオード２２（レーザダイオード２２ａ）、基体８０の他方の面に設けられたレーザドライバ２４、基体８０のレーザドライバ２４の側全体を覆うように設けられた金属製の遮蔽筐体８２、レーザダイオード２２と熱的に接続した光学ユニット８１、この光学ユニット８１およびカメラ筐体１６に熱的に接続した冷却素子８６とを有して構成されている。
【００２４】
基体８０は、絶縁性の基板９０表面に金属膜９２が設けられて構成されている。金属膜９２は、基板９０のレーザダイオード２２が配置される側の表面全面から、基板９０の側面全体を通ってレーザドライバ２４が配置される側の表面の周縁部分に至るまで、基板９０を覆っている。金属膜９２は、例えば、膜圧が１０μｍ程度のＣｕ膜である。レーザダイオード２２は、例えば面発光レーザモジュールであり、下面側（図４（ａ）中の右側の面）に３本のピン９７を備え、このピン９７に印加された電気信号（駆動電流）に応じて、上面（図４（ｂ）中の左側の面）からレーザ光を出射する。基体８０には、レーザダイオード２２の３本のピンに対応する位置に、基体８０を厚さ方向に貫通するピン孔９５が設けられている。基体８０の金属膜９２は、基板９０の図４（ａ）中の左側の表面の、このピン孔９５に対応する部分以外の全ての部分を覆っている。
【００２５】
レーザダイオード２２は、基体８０の図４（ａ）中の左側に配置されている。レーザダイオード２２の３本のピン９７は、このピン孔９５に挿通され、基体８０のレーザドライバ２４側の表面（図４（ａ）中の右側の面）から突出している。レーザダイオード２２は、このピン９７が基板９０に設けられた後述の配線パターン９６と半田付けされることで、基体８０に固定されている。
【００２６】
レーザダイオード２２は、全体が光学ユニット８１の、カバー８４によって覆われている。カバー８４は金属製の筐体であり、図３（ａ）中の右側の１つの面が開放された略箱型形状となっている。カバー８４の図３（ａ）中の右側の端部は、基体８０の金属膜９２と接合されて基体８０に固定されている。金属膜９２は、膜厚が１０μｍ程度と薄い金属膜であり、カバー８４から金属膜９２に伝わる熱量も非常に小さいものである。このように、カバー８４（光学ユニット８１）と基体８０とでは、熱伝導は殆ど発生しない構成となっている。
【００２７】
カバー８４の内部には、レンズやミラーなどからなる光学部材２８が配置されている。光学部材２８は、レーザダイオード２２から出射するレーザ光を所定の大きさや形状に成形する。これら光学部材２８は、カバー８４内部に設けられた、図示しない金属製の支持部材によって支持されている。これら図示しない金属製の支持部材は、レーザダイオード２２と熱的に接続されており、これら支持部材を介してカバー８４がレーザダイオード２２と熱的に接続されている。
【００２８】
カバー８４には、レーザ光出射窓８８が開口されており、光学部材２８によってビーム径などが調整されたレーザ光は、このレーザ光出射窓８８から出射する。レーザ光出射窓８８は、カメラ筐体１６のレーザ出射孔１８に対応するよう位置合わせされており、レーザ光出射窓８８から出射したレーザ光は、カメラ筐体１６のレーザ出射孔１８から、本体部１２の外部へ出射する。カメラ筐体１６のレーザ出射孔１８にも、レーザ光を成形するためのレンズ９４が設けられている。
【００２９】
光学ユニット８１のカバー８４の図３（ａ）中の上側の面には、冷却素子８６がカバー８４と熱的に接続されて設けられている。この冷却素子８６はカメラ筐体１６とも熱的に接続されている。レーザダイオード２２は、レーザ光を発振することで発熱する。この熱が伝わることで、光学ユニット８１の図示しない支持部材およびカバー８４の温度が上昇する。冷却素子８６は、カバー８４から熱エネルギーを受け取って、カメラ筐体１６に伝達するよう機能する。上述のように、基体８０の金属膜９２への熱の流入はほとんどなく、レーザ光の発振によってレーザダイオード２２で発生した熱は、ほとんどがカバー８４へと伝わる。
【００３０】
カメラ筐体１６は、図１から明らかなように、カバー８４や、レーザ光出射手段２０全体に比べて十分に大きく表面積も大きい。このため、例えば、カバー８４の表面から熱エネルギーを空気中（カメラ筐体１６内部の空気中）に放熱する場合に比べて、カメラ筐体１６の表面から熱エネルギーを空気中に放熱する場合の方が、熱エネルギーの放熱の効率がはるかに大きい。上述のように、レーザ光の発振によってレーザダイオード２２で発生した熱のほとんどはカバー８４へと伝わる。そして、冷却素子８６が、カバー８４（光学ユニット８１）の熱エネルギーを受け取り、放熱の効率が高いカメラ筐体１６に伝達している。これにより、カバー８４を効率よく冷却することができる。また、上述のように、基体８０の温度上昇はほとんど発生しないため、基体８０に設けられたレーザドライバ２４の温度上昇もほとんど発生せず、温度上昇に起因したレーザドライバの動作不良も発生しない。本発明のレーザ光出射器である本体部１２では、このように、レーザダイオード２２やレーザ光出射手段２０自体の温度上昇、ひいては本体部１２や装置１０自体の温度上昇を抑制し、装置１０全体の動作不良を防止している。
【００３１】
基体８０の図４（ａ）中の右側の表面には、レーザドライバ２４が設けられている。基体８０のレーザドライバ２４側の表面は、絶縁性の基板９０の表面が露出しており、この基板９０の周辺部分は金属膜９２で覆われている。レーザドライバ２４は、絶縁体である基板９０の表面に配置固定されている。基板９０のレーザドライバ２４側の表面には、所定の配線パターン９６が施されている。配線パターン９６は、レーザドライバ２４から基体８０に設けられたピン孔９５まで繋がっており、ピン孔９５を通ってレーザドライバ２４側の表面に突出した、レーザダイオード２２のピン９７と、半田付けによって電気的に接続される。レーザドライバ２４からは、レーザダイオード２２を駆動するための、変調された高周波電流が出力されて、この高周波電流が配線パターン９６を通って、ピン９７を介してレーザダイオード２２に入力される。
【００３２】
基体８０の図中右側の表面には、レーザドライバ２４、配線パターン９６を覆う金属製の筐体８２が配置されている。筐体８２は１つの面が開放された略箱型の筐体であり、開放面側の端部全体が、基体８０の金属膜９２と電気的に接続されて固定されている。このように、金属製の筐体８２の開放面側の端部全体が、金属膜９２と接続されることで、基板９０と、この基板９０に設けられたレーザドライバ２４および配線パターン９６は、筐体８２および金属層９２とからなる金属体８５で周囲全体が囲まれる。この金属体８５は、レーザ光出射手段２０ａ外部のグランド電位部分（例えばカメラ筐体１６）と電気的に接続されており、金属体８５全体はグランド電位に保たれている。このように、基板９０と、この基板９０に設けられたレーザドライバ２４および配線パターン９６は、筐体８２および金属層９２とからなる金属体８５で静電遮蔽されている。
【００３３】
なお、金属体８５の筐体８２には、筐体８２とは電気的に接続されない、図示しない外部入出力コネクタまたはピンが設けられている。また、基板９０の図中右側の表面には、レーザドライバ２４と電気的に通じた、図示しない電極パッドが設けられている。図示しない外部入出力コネクタまたはピンと電極パッドとは接触して電気的に接続している。レーザドライバ２４には、この図示しない外部入出力コネクタまたはピンから、図示しない電極パッドを介して、微弱な電気信号である後述のＲＦ変調信号やＰＮ符号化変調信号が入力される。
【００３４】
この図示しない外部入出力ピンのために筐体８２に設けられている孔は非常に小さいものである。また、この外部入出力コネクタまたはピンの形状や配置位置などは、入出力される各高周波電流に対するインピーダンス整合が所定の状態となる様に予め調整されており、外部入出力ピンやこの外部入出力ピンのために設けられた筐体８２の孔に起因した高周波電流の漏洩は、無視できるほど小さいものである。また、コネクタについても同様であり、コネクタからの高周波信号の漏洩は、無視できるほど小さい。
【００３５】
レーザダイオード２４は、これら後述のＲＦ変調信号やＰＮ符号化変調信号に応じ、レーザダイオード２２を動作させてレーザ光を出射させるために必要な強度の高周波電流をレーザダイオード２２に印加する。これらＲＦ変調信号やＰＮ符号化変調信号が、装置１０の他のユニットに漏洩することで生じる影響は、無視できるほど小さいものである。
【００３６】
このように、レーザドライバ２４および配線パターン９６からなるドライバ回路の全体を金属体８５で囲んでしまうことで、レーザドライバ２４から出力されて配線９６を通過する、レーザ光出射のための高周波電流のノイズ成分を、金属体８５から外部へと漏洩させない効果がある。金属体８５には、レーザダイオード２２と配線パターン９６とを接続するためのピン孔９５が設けられているが。このピン孔は、例えば、レーザ光の出射のためにカバー８４に設けられたレーザ出射孔８８に比べてごく小さい。このように、ピン孔９５はごく小さく、レーザ光出射のための高周波電流のノイズ成分の漏洩もごく少ない。
【００３７】
レーザ光出射手段２０では、このように、レーザドライバ２４および配線パターン９６を、高い遮蔽精度で電気的に遮蔽している。これにより、高周波電流のノイズ成分によるレーザ光出射手段２０自体の動作不良や、本体部１２の動作不良、装置１０の動作不良を防止している。
【００３８】
本発明では、上述のように、冷却素子８６をカバー８４の外部に配置する。このため、ペルチェ素子などからなる冷却素子８６への給電回路が、レーザドライバ２４やレーザダイオード２２の高周波電流の漏洩の影響を受けることがない。また、冷却素子８６をカバー８４の外部に配置することで、冷却素子を光学ユニットに取り付けるための冷却素子に対する制約が緩和される。例えば、センターホール形状や端子用孔が設けられた素子などを用意することなく、低コストである基本的な角型の冷却素子を用いることが可能であり、レーザ光出射器やレーザレーダ装置のコストが低減できる。また、例えば、レーザ光出射器２０ａ〜２０ｈを熱的に接続し、複数のレーザ光出射器を、少数（例えば１つ）の冷却素子によって冷却することも可能となる。すなわち、レーザ光出射器を複数設けた場合、それぞれのレーザ光出射器に１対１で対応させて冷却素子を設ける必要がなく、設計の自由度が拡がり、レーザレーダ装置を小型かつ低コスト化できる。
【００３９】
レーザダイオードなどの半導体レーザの出力は比較的小さいため、測定対象物からの反射光を充分な強度で測定するには、すなわち測定対象物に充分な強度のレーザ光を均一に照射するには、従来では、大型の気体レーザ出射器などを用いていた。この場合、装置が非常に大型化していた。半導体レーザからなるレーザ光出射器であっても、複数のレーザ光出射器を用いることで、測定対象物に充分な強度のレーザ光を均一に照射することができる。本発明のレーザ光出射記はコンパクトでありながら、高周波ノイズの漏洩を確実に防止している。このため、コンパクトなレーザ光出射器を充分近接させて、複数配置することが可能である。本発明では、コンパクトなレーザ光出射器を充分近接させて配置することが可能であり、充分な強度のレーザ光を照射するレーザレーダ装置を非常にコンパクトに構成することができる。
【００４０】
図５は、本体部１２の装置構成を示したブロック図である。
本体部１２は、レーザ光出射手段２０ａ〜２０ｈと、受光手段３０と、レーダ回路手段４０と、制御回路手段５０とを有する。制御回路手段５０は、コンピュータ１４と接続されている。
【００４１】
レーザ光出射手段２０ａ〜２０ｈは、上述のように、それぞれ、レーザダイオード２２（２２ａ〜２２ｈ）と、レーザダイオード２２ａ〜２２ｈを駆動するレーザドライバ２４（２４ａ〜２４ｈ）と、光学レンズユニット２８（２８ａ〜２８ｈ）とを有する。このレーザ光出射手段は、レーザドライバ２４のそれぞれに振幅変調信号を分配する、レーザ回路手段４０のパワースプリッタ２６に全て接続されている。
【００４２】
レーザドライバ２４ａ〜２４ｈには、後述するＰＮ符号化変調信号が供給され、レーザダイオード２２ａ〜２２ｈの出射のＯＮ／ＯＦＦがＰＮ符号化変調信号により制御される。なお、パワースプリッタ２６に供給される振幅変調信号（以降、ＲＦ変調信号という）は、予め定められた少なくとも２つ以上の周波数（５０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ）の信号で、レーザダイオード２４ａ〜２４ｈから出射されるレーザ光の光強度を時間変調するために用いられる。ＲＦ変調信号に用いられる複数の周波数は互いに僅かに異なる。例えば、１００ＭＨｚ及び９９ＭＨｚ程度である。
【００４３】
本実施形態では、レーザ光出射手段２０ａ〜２０ｈと８つのレーザ光出射器を有するが、本発明においては、レーザ光出射器の個数に制限はなく、複数であってもよいし、１つであってもよい。
また、本実施形態では８つのレーザ光出射器のレーザ光は測定対象物Ｔの異なる領域の表面を照射する、同一波長の照射光であるが、同一の領域を照射する波長の異なるレーザ光であってもよい。この場合、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３原色の可視レーザ光を同一の領域に照射することによって、後述するように測定対象物Ｔの表面における３原色の反射率を得ることができ、３次元カラー画像情報として取得することができる。
【００４４】
受光手段３０は、測定対象物Ｔの表面で反射して到来したレーザ光を受光する部分で、図５に示すようにレーザ光の光路の上流側から順に、バンドパスフィルタ３１、光学レンズ３２、プリズム３３、マイクロミラーアレイ空間変調素子（以降、空間変調素子という）３４、光学レンズ３６、ミラー３７及び光電変換器３８が配置されている。空間変調素子３４はマイクロミラー制御器３５と接続されている。
【００４５】
バンドパスフィルタ３１は、レーザ光の波長帯域の光を透過させて、それ以外の波長帯域の光を遮断する狭帯域フィルタで、不必要な外光を遮断し、測定対象物Ｔからの反射光のＳＮ比を向上させる。
プリズム３３は、後述する空間変調素子３４とともに用いて、空間変調素子３４のマイクロミラーで反射したレーザ光を、斜行面３３ａで透過あるいは全反射させる部分である。
具体的には、プリズム３３は、空間変調素子３４のマイクロミラーのうち、所定の向きに反射面の向いたマイクロミラー（ＯＮ状態のマイクロミラー）にて反射されたレーザ光のみプリズム３３の斜行面３３ａを透過させ、所定の向きに反射面が向かないマイクロミラー（ＯＦＦ状態のマイクロミラー）にて反射されたレーザ光を斜行面３３ａで全反射させるように配置される。
【００４６】
空間変調素子３４は、平面上に配列された複数のマイクロミラー、例えば一辺が１２μｍの矩形状のミラーを有する素子であり、これらのマイクロミラーのうち選択されたマイクロミラーの反射面を所定の向きに制御してＯＮ状態にすることにより、このＯＮ状態のマイクロミラーで反射した測定対象物Ｔから到来したレーザ光を光電変換器３８の受光面に導くように配置されている。
【００４７】
図６は、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態のマイクロミラーにおけるレーザ光の反射を説明する図である。図６では、４個×４個のマイクロミラーアレイを用いて説明している。
ＯＮ状態にあるマイクロミラーＡの反射面で反射したレーザ光はレンズ３６を介して光電変換器３８に導かれ、ＯＦＦ状態にあるマイクロミラーＢの反射面で反射したレーザ光は光電変換器３８と異なる方向に反射する。このように、ＯＮ状態にあるマイクロミラーで反射されたレーザ光は光電変換器３８にて受光される。
【００４８】
空間変調素子３４は、例えばテキサス・インスツルメンツ社製のデジタルマイクロミラーデバイス（商標）が挙げられる。デジタルマイクロミラーデバイスは、例えば１０２４×７６８個のマイクロミラーの配列面の下部にＳＲＡＭ（Static Ram)を設け、このＳＲＡＭを利用して生成される静電気引力を用いて、マイクロミラーをそれぞれ所定の向き（＋１２度又はマイナス１２度）に回転させる素子である。
空間変調素子３４は、各マイクロミラーの状態をＯＮ状態／ＯＦＦ状態に切り換えるためのマイクロミラー制御器３５と接続されている。マイクロミラー制御器３５の制御により、全マイクロミラーのうち半数以上がＯＮ状態となるマイクロミラーの異なる制御パターンに順次切り換えられる。
【００４９】
なお、空間変調素子３４のマイクロミラーの制御パターンが順次異なるパターンに切り換えられてレーザ光は空間変調され、この空間変調されたレーザ光が光電変換器３８の受光面に導かれるように構成される。マイクロミラーの制御パターンは、マイクロミラーのＯＮ状態を１、ＯＦＦ状態を−１とすると、制御パターンは互いに直交性を有する制御パターンであるのが好ましい。例えばアダマール行列を用いて生成されるのが好ましい。
【００５０】
光学レンズ３６は、光電変換器３８の受光面にミラー３７を介してレーザ光を結像させるように構成される。
光電変換器３８は、受光したレーザ光を電気信号に変換する部分であり、光電子倍増管やアバランシェフォトダイオード等のデバイスが独立して８個設けられている部分である。これらのデバイスからそれぞれ電気信号が出力される。なお、光電変換器３８に設けられる上記デバイスの数は８個に限定されず、複数個でもよく、又１個であってもよい。これらのデバイスは複数のマイクロミラーの異なる領域で反射されたレーザをそれぞれ別々に受光するようにデバイスを配置してもよい。こうすることによりＯＮ状態のマイクロミラーで反射されるレーザ光を別々に受光し、短時間に３次元画像情報を取得することができる。なお、上記デバイスは用いるレーザ光によって適するデバイスが異なり、例えば近赤外（８００〜１２００μｍ）のレーザ光にはアバランシェフォトダイオードが、可視帯域（４００μｍ〜８００μｍ）のレーザ光にはアバランシェフォトダイオード又は光電子倍増管が好適に用いられる。
【００５１】
レーダ回路手段４０は、レーザ光出射手段２０のレーザドライバ２４（２４ａ〜２４ｈ）にＲＦ変調信号を供給するとともに、光電変換器３８から出力された電気信号を、パワースプリッタ２６に供給されたＲＦ変調信号と同一の信号を参照信号（以降、ローカル信号という）として用いてミキシングし、ＲＦ変調信号で時間変調されたレーザ光の信号成分を中間周波数信号（ＩＦ信号）として取り出す部分である。
具体的には、レーダ回路手段４０は、発振器４１、パワースプリッタ４２、増幅器４３、パワースプリッタ２６、移相器４４、増幅器４５、パワースプリッタ４６、８つのミキサ４７（４７ａ〜４７ｈ）及びミキサ４７ａ〜４７ｈのそれぞれに対応した増幅器４８（４８ａ〜４８ｈ）を有する。
【００５２】
発振器４１は、発振周波数制御信号によって設定された発振周波数で信号を発振する部分である。発振した信号はレーザ光を時間変調するＲＦ変調信号として用いられる。例えば、５０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚのマイクロ波〜ミリ波帯域の周波数で発振される。発振周波数は、複数の周波数、例えば２つの周波数とし、この２つの周波数でレーザ光を時間変調する。複数の周波数でレーザ光を時間変調するのは、異なる周波数でレーザ光を時間変調することにより、後述するように、装置１０から測定対象物Ｔまでの絶対距離を求めるためである。
【００５３】
パワースプリッタ４２は、発振器４１にて発振した信号を分離する部分である。分離された一方の信号は増幅器４３を介してパワースプリッタ２６に供給され、ＲＦ変調信号として用いられる。パワースプリッタ２６は、レーザ光出射手段２０ａ〜２０ｈの、レーザドライバ２４ａ〜２４ｈのそれぞれに振幅変調信号を分配する。パワースプリッタ４２によって分離された他方の信号は、移送器４４に供給される。
移相器４４は、ＲＦ変調信号を位相シフトさせることなく通過させ、また位相制御信号に応じて９０度位相シフトさせて位相シフト変調信号を生成し、これらの信号を、増幅器４５を介してパワースプリッタ４６に供給する部分である。
パワースプリッタ４６は、光電変換器３８の複数の光電子倍増管等のデバイスに対応して設けられたミキサ４７ａ〜４７ｈにＲＦ変調信号又は位相シフト変調信号を分配する部分である。
【００５４】
ミキサ４７は、供給されたＲＦ変調信号又は位相シフト変調信号をローカル信号として用いて、光電変換器３８から出力され増幅された電気信号と乗算（ミキシング）し、出射の際にＲＦ変調信号で時間変調されたレーザ光の情報を有する中間周波数信号（ＩＦ信号）と高次成分を含んだ信号を出力する部分である。電気信号の検波は、公知の方法で行われる。ＲＦ変調信号は周波数が僅かに異なる少なくとも２つの信号が生成され、これらの信号はローカル信号として用いられる。また、各周波数のＲＦ変調信号において、移相器４４によりＲＦ変調信号の位相をシフトさせないローカル信号とＲＦ変調信号の位相を９０度シフトさせたローカル信号が生成され、ミキサ４７はこれらのローカル信号と電気信号のミキシング（乗算）を行う。
【００５５】
制御回路手段５０は、レーザ光出射手段２０、受光手段３０及びレーダ回路手段４０の駆動を制御する各種制御信号（発振周波数制御信号、位相制御信号、制御パターン信号、ＰＮ符号化変調信号）を生成し、所定のユニットに供給するとともに、レーダ回路手段４０から出力される信号を処理する部分である。
制御回路手段５０は、システム制御器５１、ローパスフィルタ５２、増幅器５３及びＡ／Ｄ変換器５４を有する。
【００５６】
システム制御器５１は、コンピュータ１４からの指示に基づいて各種制御信号を生成する部分である。
ローパスフィルタ５２は、レーダ回路手段４０から出力された中間周波数信号（ＩＦ信号）と高次成分を含んだ信号をフィルタ処理して高次成分を除去し、時間変調されたレーザ光の信号情報のみを含んだ中間周波数信号とする部分である。中間周波数信号は、増幅器５３で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器５４で中間周波数デジタル信号とされ、コンピュータ１４に供給される。
なお、レーザ回路手段４０から出力される信号は、光電変換器３８の８つの光電子倍増管毎に独立に出力され、それぞれ別々にフィルタ処理、増幅、Ａ／Ｄ変換されて、コンピュータ１４にパラレル信号として供給される。
【００５７】
コンピュータ１４は、図７に示すように、ＣＰＵ６０とメモリ６２と、さらに図示されないＲＯＭを有し、コンピュータソフトウェアを実行させることによりデータ処理部６４が機能的に構成される。コンピュータ１４はディスプレイ１６に接続されている。
ＣＰＵ６０は、本体部１２の各ユニットを駆動、制御する各種信号を制御回路手段５０に作成するように指示し、また後述するデータ処理部６４の各処理の演算を実質的に行う部分である。
【００５８】
データ処理部６４は、中間周波数デジタル信号から、３次元画像を構成する測定対象物Ｔの３次元位置情報と測定対象物Ｔの表面の反射率を算出する部分である。データ処理部６４は、信号変換部６６と、距離情報算出部６８と、３次元位置情報算出部７０と、反射率算出部７２とを有する。
信号変換部６６は、中間周波数デジタル信号を、制御パターン信号及びＰＮ符号化変調信号を用いて変換する部分である。
制御パターン信号は、コンピュータ１４の指示に従って制御回路手段５０で作成される信号であるため、制御パターン信号は既知であり、この制御パターン信号を用いて信号変換される。
【００５９】
制御パターン信号は、にアダマール行列の各行の成分同士のテンソル積を利用して作成される制御パターンを実現する信号である。このため、信号変換部６６では、既知である制御パターン信号を利用して、各制御パターンにて得られる中間周波数デジタル信号から、アダマール逆変換を行って各マイクロミラーにて反射されるレーザ光の情報を求めることができる。なお、アダマール逆変換を利用した信号変換処理については、本願出願人により既に出願されている（特願２００１−１８８３０１号参照）。
【００６０】
上述したようにレーザ光出射手段２０は、８つのレーザダイオード２２ａ〜２２ｈを用いてレーザ光を出射するが、その際、ＰＮ符号化変調信号を用いてレーザ光の出射のＯＮ／ＯＦＦを制御し時間変調している。
【００６１】
信号変換部６６は、中間周波数デジタル信号に含まれるＰＮ符号化変調信号で時間変調された信号に対して、制御回路手段５０にて生成されたＰＮ符号化変調信号の相関関数を利用することにより、どのレーザ光の信号情報が含まれているかを識別し、レーザ光毎の信号情報に分解して抽出することができる。
このようにして、信号変換部６６は、アダマール逆変換及びＰＮ符号化変調信号の自己相関性及び直交性を利用した分解（符号化識別変換）により、中間周波数デジタル信号から各マイクロミラーの反射位置における各レーザ光の時間変調の信号情報を取得することができる。
なお、ＰＮ符号化変調信号による時間変調は１００ＫＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数で行われ、ＲＦ変調信号によるレーザ光の時間変調の周波数（５０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ）に比べて低周波である。
【００６２】
距離情報算出部６８は、周波数の異なる複数のＲＦ変調信号に対応した各レーザ光の信号の位相ずれ情報を取得し、これより、ＲＦ変調信号の周波数に対する上記位相ずれ量の変化(相対位相変化量)を取得し、この相対位相変化量を用いて測定対象物Ｔの距離情報を求める。
具体的には、本体部１２のレーザ光出射手段２０のレーザダイオード２２から測定対象物Ｔまでの距離と測定対象物Ｔの表面上の反射点からレンズ３２に至るまでの距離をρ、ＲＦ変調信号の波長をλ、ＲＦ変調信号の周波数をｆ、光速度をｃ、各レーザ光の信号の、ＲＦ変調信号に対する位相ずれをθとすると、距離ρは、下記式（１）を介して下記式（２）のように表すことができる。
【００６３】
【数１】
2006177695.tif 000003
【数２】
2006177695.tif 000004
【００６４】
すなわち、各レーザ光の信号の位相ずれ量の、ＲＦ変調信号の周波数に関する微分（ｄθ／ｄｆ）を求めることで、測定対象物Ｔの距離ρを式（２）を用いて算出する。
なお、距離ρはレーザダイオード２２から測定対象物Ｔの表面上の反射点を経由して光学レンズ３６までの距離であるが、この距離ρを知れば十分である。光学レンズ３２から光電変換器３８の受光面までの光路の距離、さらにはミキサ４７にいたる伝送線路の距離は既知であるため、予め定められた補正式等を用いて正しい値に修正することができる。
距離情報算出部６８は、具体的には、信号変換部６６で算出された各マイクロミラーの反射位置における各レーザ光毎の信号情報を、ＲＦ変調信号の周波数別に取得する。この信号情報は、ミキサ４７へ入る参照信号であるＲＦ変調信号の位相シフトを０としたときｒ・ｃｏｓ（θ）（ｒは測定対象物の表面における反射率、θは位相ずれ量）となり、ＲＦ変調信号を９０度位相シフトさせたときｒ・ｓｉｎ（θ）となることから、距離情報算出部６８は、これらの信号を用いて位相ずれ量θを算出する。この位相ずれ量θは、ＲＦ変調信号の少なくとも２つの周波数毎に取得されるので、この周波数に関する位相ずれ量の微分を算出することで位相ずれ情報の感度（ｄθ／ｄｆ）を求める。
【００６５】
３次元位置情報算出部７０は、距離情報算出部６８で算出された距離ρを用い、さらに、ＯＮ状態のマイクロミラーの位置情報とを用いて、レーザ光が反射した測定対象物Ｔの位置を３次元位置情報として求める部分である。
【００６６】
３次元位置情報算出部７０は、距離ρ、レーザダイオード２２の出射位置、ＯＮ状態にあるマイクロミラーの位置を用いて倍率を算出し、測定対象物Ｔの反射位置の３次元位置情報を求める。こうして、測定対象物Ｔの表面の３次元位置情報がディスプレイ１６に供給されて測定対象物Ｔの３次元形状が表示される。
【００６７】
反射率算出部７２は、測定対象物Ｔの表面における反射率を算出する。
距離情報算出部６８において説明したように、信号変換部６６では、各マイクロミラーの反射位置における各レーザ光の信号情報が、ＲＦ変調信号の周波数別に算出され、これが反射率算出部７２に供給される。この信号は、ミキサ４７へ入る参照信号であるＲＦ変調信号の位相シフトを０としたときに得られる信号情報は上述したようにｒ・ｃｏｓ（θ）となり、ＲＦ変調信号を９０度位相シフトさせたときに得られる信号情報はｒ・ｓｉｎ（θ）となる。これら２つの信号情報の値から反射率算出部７２は反射率ｒを算出する。
【００６８】
このようにレーザ光を測定対象物Ｔに照射することにより、装置１０と測定対象物Ｔとの間の距離及び測定対象物Ｔの表面における反射率ｒを求めることができ、測定対象物体Ｔの表面の３次元空間内での反射率を画像情報として得ることができる。取得された測定対象物Ｔの画像情報はディスプレイ１６に送られて、先に送られた測定対象物Ｔの３次元形状とともに３次元画像として画像表示される。
【００６９】
装置１０の各部の構成（特にコンピュータ１４の構成）の詳細、および各部の作用の詳細については、本出願による出願である特願２００４−１７５６１３において詳述されている。
【００７０】
装置１０ではレーザ光の空間変調素子３４に入射するレーザ光における時間変調の位相ずれ情報及び各マイクロミラーの位置情報を用いて、レーザ光に照射される測定対象物Ｔの３次元位置情報を高速に取得することができる。さらに、測定対象物Ｔの表面における反射率を求めることができるので画像情報とすることができ、この画像情報と３次元形状とともに用いて３次元画像情報を高速に取得することができる。
なお、反射率は測定対象物Ｔの表面の反射率を表し、例えばレーザ光が赤、緑及び青の３原色の可視レーザ光であれば、３原色における測定対象物Ｔの表面における反射率を求めることができる。すなわち、測定対象物Ｔの表面の色情報を取得することができ、測定対象物Ｔの３次元カラー画像を取得することができる。
【００７１】
装置１０は、このように構成されており、図１に示すように、レーザ光出射手段２０ａ〜２０ｈおよび、受光手段３０、レーダ回路手段４０、制御回路ユニット５２がそれぞれ近接してカメラ筐体１６に配置されており、装置１０全体が比較的コンパクト化されている。特に、装置１０の本体部１２では、空間変調素子３４を用いるので、レーザ光を反射しつつ高速に回転することでレーザ光を２次元的に走査する、大型のポリゴンミラーやガルバノミラーなどレーザ光の走査手段を有する必要が無い。また、本発明のレーザ光出射器は、レーザダイオードのレーザ光の出射強度を直接変調することで、変調器などの余分な変調手段を設けることなく、レーザ光出射器自体もコンパクトにしている。これにより、レーザ光出射手段２０ａ〜２０ｈや受光手段３０を大幅にコンパクト化し、装置１０全体を大幅にコンパクト化している。
【００７２】
本発明のレーザ光出射器は、上述のように高周波電流の漏洩を高精度に防止し、かつレーザ光出射器における発熱をレーザレーダ装置外へ効率的に放出している。これにより、レーザ光出射器と、受光部である光学ユニットとを高密度に集積化してコンパクト化することで顕著化する、レーザ光出射器から漏洩した高周波電流に起因する光学ユニットの動作不良、およびレーザ光出射器の発熱による温度上昇に起因する光学ユニットの動作不良を防止することができる。本発明のレーザ光出射器を用いることで、このように、コンパクトでありながら、かつ動作不良もない、３次元画像情報を高速に取得することが可能なレーザレーダ装置を構成することができる。
【００７３】
上述の実施形態では、レーザダイオードに駆動電流を出力するためのレーザドライバ２４を、ドライバ回路を構成するＩＣとして基板９０に配置した。本発明においてドライバ回路はレーザドライバのみに限定されない。例えば、図５に示す増幅器４３として機能するＩＣ（増幅器ＩＣ８９）やパワースプリッタ２６として機能するＩＣ（パワースプリッタＩＣ８７）を、レーザドライバ２４ａ〜２４ｈに加えて基板９０に設けることでドライバ回路を構成してもよい。この際、図７に概略平面図（図４（ｃ）に対応した概略平面図である）として示すように、複数のレーザダイオード２２ａ〜２２ｈに対応するレーザドライバ２４ａ〜２４ｈ、およびこれら複数のレーザダイオードに接続するパワースプリッタＩＣ８７、パワースプリッタＩＣ８７に接続する増幅器ＩＣ８９を、基板９０の一方の表面に設ければよい。そして、基板９０の裏面（レーザダイオードが設けられている面）全体から側面全体を覆い、かつこの一方の表面のレーザドライバ２４ａおよび増幅器ＩＣ８９やパワースプリッタＩＣ８７を囲む周辺部を覆うよう金属膜９２で基板９０を覆えばよい。その上で、一方の端部が開放された筐体８２が、一方の端部の全体が金属膜９２と接続されて、この基板９０の一方の表面全体を筐体８２が覆うことで、レーザドライバ２４ａ〜２４ｈ、増幅器ＩＣ８９やパワースプリッタＩＣ８７の全体を、筐体８２および金属膜９２からなる金属体８５で覆えばよい。
【００７４】
また、このように１つの基板９０に複数のレーザドライバ９４を設け、各レーザドライバ９０に対応する複数のレーザダイオード９２を１つのレーザドライバ９０に設けた場合など、レーザダイオード２２ａ〜２２ｈを覆うカバー８４は、図８に概略斜視図で示すように、複数のレーザダイオード２２ａ〜２２ｈ全体を覆うように構成してもよい。
【００７５】
以上、本発明のレーザ光出射器およびレーザレーダ装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明のレーザレーダ装置の一例である３次元画像情報取得装置について説明する概略斜視図である。
【図２】図１に示す３次元画像情報取得装置における、本発明のレーザ光出射器の配置について説明する概略構成図である。
【図３】図２に示すレーザ光出射器について説明する概略斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図２に示すレーザ光出射器の構成について説明する概略図である。
【図５】図１に示す３次元形画像情報取得装置の本体部の装置構成を示すブロック図である。
【図６】図１に示す３次元形画像情報取得装置において用いられるマイクロミラーのＯＮ状態とＯＦＦ状態におけるレーザ光の反射を説明する図である。
【図７】図１に示す３次元形画像情報取得装置のコンピュータの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明のレーザ光出射器の他の例の構成について説明する概略平面図である。
【図９】本発明のレーザ光出射器の他の例の構成について説明する概略斜視図である。
【図１０】従来のレーザ光出射器の一例の構成について説明する概略斜視図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  ３次元画像情報取得装置
１２  本体部
１４  コンピュータ
１６  ディスプレイ
２０  レーザ光出射手段
２２  レーザダイオード
２４  レーザドライバ
２６，４２，４６  パワースプリッタ
２８，３２，３６  光学レンズ
３０  光学ユニット
３４  マイクロミラー空間変調素子
３７  ミラー
３８  光電変換器
４０  レーダ回路ユニット
４１  発振器
４３，４５，４８，５３  増幅器
４４  移相器
４７  ミキサ
５０  制御回路ユニット
５１  システム制御器
５２  ローパスフィルタ
５４  Ａ／Ｄ変換器
８０  基体
８２  筐体
８４  カバー
８５  金属体
８６  冷却素子
８８  レーザ出射孔
９０  基板
９１  絶縁層
９２  金属膜
９５  ピン孔
９６  配線パターン
９７  ピン
１００  レーザ光出射器
１０２  基板
１０４  レーザダイオード
１１０  ＩＣ
１１２  筐体
１１４  冷却手段
１１８  出射孔
【図１】
2006177695.tif 000005
【図２】
2006177695.tif 000006
【図３】
2006177695.tif 000007
【図４】
2006177695.tif 000008
【図５】
2006177695.tif 000009
【図６】
2006177695.tif 000010
【図７】
2006177695.tif 000011
【図８】
2006177695.tif 000012
【図９】
2006177695.tif 000013
【図１０】
2006177695.tif 000014