(57)【要約】【課題】中空ではないモータを用いて一体型ミラーを回転させることができ、かつ、一体型ミラーを回転させる回転軸およびモータにより阻害されて、反射光が受光器に受光されなくなってしまうことを抑制するレーザレーダ装置を提供する。【解決手段】光源１０と、光源１０が発生させたレーザ光Ｌを偏向する投光鏡面２１と、反射光Ｒをレーザ光Ｌが投光鏡面２１に入射する方向とは反対方向に偏向する受光鏡面２２とを一体成型された部材に備えた回転ミラー２０と、受光器４０と、回転ミラー２０を回転させるモータ３０と、一方の端が、回転ミラー２０の回転中心において、反射光Ｒの光軸の進行方向側の端面に結合されたモータ軸３０ａと、反射光Ｒの光軸と交差する方向からモータ３０を支持するモータ支持部材３２とを備え、モータ３０は、反射光Ｒの焦点よりも受光鏡面２２側に配置され、受光器４０は反射光Ｒが集光する位置に配置される。【選択図】図１
2018036065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生させる光源（１０）と、
前記光源が発生させた前記レーザ光を偏向して投光する投光鏡面（２１）と、前記レーザ光が外部の物体で反射して生じた反射光を前記レーザ光が前記投光鏡面に入射する方向とは反対方向に偏向する受光鏡面（２２）とを一体成型された部材に備え、１軸周りに回転する一体型ミラー（２０）と、
前記受光鏡面により反射された前記反射光を受光する受光器（４０）と、
前記一体型ミラーを回転させるモータ（３０）とを備えたレーザレーダ装置（１）であって、
前記モータにより回転させられ、一方の端が、前記一体型ミラーの回転中心において、前記受光鏡面により反射された前記反射光の進行方向側の端面に結合されたミラー回転軸（３０ａ）と、
前記ミラー回転軸と交差する方向から前記モータを支持するモータ支持部材（３２）とを備え、
前記モータは、前記受光鏡面により反射された前記反射光の焦点よりも前記受光鏡面側に配置されており、
前記受光器は、前記受光鏡面により反射された前記反射光が集光する位置に配置されているレーザレーダ装置。
【請求項２】
レーザ光を発生させる光源（１０）と、
前記光源が発生させた前記レーザ光を偏向して投光する投光鏡面（１２１）と、前記レーザ光が外部の物体で反射して生じた反射光を前記レーザ光が前記投光鏡面に入射する方向とは反対方向に偏向する受光鏡面（１２２）とを一体成型された部材に備え、１軸周りに回転する一体型ミラー（１２０）と、
前記受光鏡面により反射された前記反射光を受光する受光器（４０）と、
前記一体型ミラーを回転させるモータ（１３０）とを備えたレーザレーダ装置（１００）であって、
前記モータにより回転させられ、一方の端が、前記一体型ミラーの回転中心において、前記受光鏡面により反射された前記反射光の進行方向側の端面に結合されたミラー回転軸（１５０）と、
前記受光鏡面により反射された前記反射光の進行方向に配置され、前記受光鏡面により反射された前記反射光の進行方向を、前記ミラー回転軸と交差する方向に偏向する受光偏向ミラー（１８０）とを備え、
前記受光器は、前記受光偏向ミラーにより反射された前記反射光の進行方向に配置されているレーザレーダ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記受光鏡面は、前記一体型ミラーの回転中心を通る直径上に、前記ミラー回転軸が結合される部分よりも外周側を内側端として、この内側端から前記一体型ミラーの外周方向に延びる中央鏡面部（２２ａ）を備えるレーザレーダ装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記一体型ミラーの前記ミラー回転軸が結合される側の端面において、前記ミラー回転軸が結合される部分を含む幅となっており、且つ、前記一体型ミラーの前記ミラー回転軸が結合される側の端面の一方の端から他方の端まで延びる領域を中央領域としたとき、
前記受光鏡面は、前記中央領域を避けた位置に側方鏡面部（２２ｂ）を備えるレーザレーダ装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記受光鏡面は、前記中央領域を挟んで対称な一対の前記側方鏡面部を備えるレーザレーダ装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記受光鏡面は、前記中央鏡面部に加えて、前記中央鏡面部の両側方に側方鏡面部（２２ｂ）を備え、
前記一体型ミラーは、前記中央鏡面部と前記側方鏡面部を連結する連結面（２６ｃ）を備えているレーザレーダ装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記投光鏡面は、
幅方向の長さが、前記中央鏡面部の幅方向長さ以下であり、
前記受光鏡面により偏向された前記反射光の進行方向側の端が、前記側方鏡面部の前記投光鏡面側の端よりも、前記受光鏡面により偏向された前記反射光の進行方向側に位置するレーザレーダ装置。
【請求項８】
請求項２において、
前記受光鏡面は、前記ミラー回転軸が前記一体型ミラーに結合されている部分よりも、前記受光鏡面により反射された前記反射光の進行方向に延びており、
前記ミラー回転軸と前記一体型ミラーとの対向部分に配置され、前記ミラー回転軸と前記一体型ミラーとを連結することで、前記ミラー回転軸とともに前記一体型ミラーを支持しており、前記ミラー回転軸の直径よりも厚さが薄いミラー支持板（１６０）を備えるレーザレーダ装置。
【請求項９】
請求項２または８において、
前記モータは、前記受光鏡面により反射された前記反射光の進行方向において、前記受光偏向ミラーよりも前記受光鏡面から遠い位置に配置されてい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、レーザレーダ装置に関し、特に、一つの部材に投光鏡面と受光鏡面とが形成されたレーザレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一つの部材に投光鏡面と受光鏡面とが形成されたレーザレーダ装置が知られている。投光鏡面は光源が発生させたレーザ光を偏向して装置外部へ投光するための鏡面であり、受光鏡面は、装置外部に投光されたレーザ光が外部の物体で反射して生じた反射光を偏向して受光器に導くための鏡面である。特許文献１では、１つの光学部材に、投光鏡面である第１偏向面と、受光鏡面である第２偏向面とが形成されている。
【０００３】
仮に、第１偏向面と第２偏向面とを別々の部材に形成する場合、組み付け精度によっては、第１偏向面の投光方向と第２偏向面の受光方向とが同じ方向を向いていないという問題が生じる。
【０００４】
これに対して、特許文献１に開示されている光学部材のように、第１偏向面と第２偏向面を同じ部材に形成すれば、組み付け精度の問題は生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５９８８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、第１偏向面と第２偏向面とを備えた光学部材を鉛直軸周りに回転させ、レーザ光を上方向から光学部材に投光し、第１偏向面でレーザ光を水平方向に偏向する。
【０００７】
また、特許文献１では、光学部材の回転中心の下方向に受光素子を配置するために、光学部材の側面を円筒状の回転体の天面に固定し、この回転体を中空モータを用いて回転させている。そして、水平方向からの反射光を第２偏向面でその回転中心の下方向に偏向して受光素子で受光している。
【０００８】
しかし、中空モータは、円筒部の径方向内側に中空部分が存在するため、中空部分が存在しない通常のモータに比較して、モータが大型化し、かつ、重量が重くなる等の問題がある。そこで、中空モータではないモータを使用して、投光鏡面と受光鏡面とを１つの部材に備えた一体型ミラーを回転させる技術が望まれていた。
【０００９】
ただし、一体型ミラーを回転させるために中空ではないモータを用いる場合、一体型ミラーを回転させる回転軸およびモータを、一体型ミラーの受光鏡面側において一体型ミラーの回転中心線上に配置することになる。また、受光器も一体型ミラーの受光鏡面側に配置する。よって、一体型ミラーを回転させる回転軸およびモータに阻害されて、一体型ミラーの受光鏡面により反射された反射光を受光器が受光できない恐れがある。
【００１０】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、中空ではないモータを用いて一体型ミラーを回転させることができ、かつ、一体型ミラーを回転させる回転軸およびモータにより阻害されて、反射光が受光器に受光されなくなってしまうことを抑制するレーザレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１２】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、レーザ光を発生させる光源（１０）と、
光源が発生させたレーザ光を偏向して投光する投光鏡面（２１）と、レーザ光が外部の物体で反射して生じた反射光をレーザ光が投光鏡面に入射する方向とは反対方向に偏向する受光鏡面（２２）とを一体成型された部材に備え、１軸周りに回転する一体型ミラー（２０）と、
受光鏡面により反射された反射光を受光する受光器（４０）と、
一体型ミラーを回転させるモータ（３０）とを備えたレーザレーダ装置（１）であって、
モータにより回転させられ、一方の端が、一体型ミラーの回転中心において、受光鏡面により反射された反射光の進行方向側の端面に結合されたミラー回転軸（３０ａ）と、
ミラー回転軸と交差する方向からモータを支持するモータ支持部材（３２）とを備え、
モータは、受光鏡面により反射された反射光の焦点よりも受光鏡面側に配置されており、
受光器は、受光鏡面により反射された反射光が集光する位置に配置されている。
【００１３】
従来、一体型ミラーを用いるレーザレーダ装置では、受光器の配置空間を確保するために、一体型ミラーの側面を円筒状の回転体により支持し、その円筒状の回転体を中空モータにより回転させる技術しか知られていない。
【００１４】
しかし、本発明では、一体型ミラーの回転中心において、受光鏡面により反射された反射光の進行方向側の端面にミラー回転軸を結合しており、このミラー回転軸をモータにより回転させる。ミラー回転軸は、一体型ミラーの回転中心に結合される軸であることから、ミラー回転軸を回転させるモータには、中空ではないモータを用いることができる。
【００１５】
ただし、ミラー回転軸とモータとにより一体型ミラーを回転させる場合、受光鏡面により反射された反射光の焦点はミラー回転軸と同一線上に位置する。そのため、反射光を受光する受光器と、ミラー回転軸およびモータとの配置が問題になる。
【００１６】
そこで、本発明では、モータを、受光鏡面により反射された反射光の焦点よりも受光鏡面側に配置し、モータ支持部材により、ミラー回転軸と交差する方向からモータを支持する。これにより、受光器を、受光鏡面により反射された反射光が集光する位置に配置することができる。よって、ミラー回転軸およびモータにより阻害されて反射光が受光器に検出されないことを抑制できる。
【００１７】
上記目的を達成するための請求項２に係る発明は、レーザ光を発生させる光源（１０）と、
光源が発生させたレーザ光を偏向して投光する投光鏡面（１２１）と、レーザ光が外部の物体で反射して生じた反射光をレーザ光が投光鏡面に入射する方向とは反対方向に偏向する受光鏡面（１２２）とを一体成型された部材に備え、１軸周りに回転する一体型ミラー（１２０）と、
受光鏡面により反射された反射光を受光する受光器（４０）と、
一体型ミラーを回転させるモータ（１３０）とを備えたレーザレーダ装置（１００）であって、
モータにより回転させられ、一方の端が、一体型ミラーの回転中心において、受光鏡面により反射された反射光の進行方向側の端面に結合されたミラー回転軸（１５０）と、
受光鏡面により反射された反射光の進行方向に配置され、受光鏡面により反射された反射光の進行方向を、ミラー回転軸と交差する方向に偏向する受光偏向ミラー（１８０）とを備え、
受光器は、受光偏向ミラーにより反射された反射光の進行方向に配置されている。
【００１８】
本発明でも、一体型ミラーの回転中心において受光鏡面が反射光を偏向する方向の端面にミラー回転軸を結合しており、このミラー回転軸をモータにより回転させる。よって、モータには、中空ではないモータを用いることができる。
【００１９】
さらに、本発明では、受光鏡面により反射された反射光の進行方向に受光偏向ミラーを備え、この受光偏向ミラーにより反射光をミラー回転軸と交差する方向に偏向する。受光偏向ミラーにより偏向された反射光の進行方向には、ミラー回転軸およびモータは存在しないので、受光器を配置することができる。そこで、本発明では、受光器を、受光偏向ミラーにより反射された反射光の進行方向に配置する。これにより、ミラー回転軸およびモータにより阻害されて反射光が受光器に検出されないことを抑制できる。
【００２０】
請求項３に係る発明では、受光鏡面は、一体型ミラーの回転中心を通る直径上に、ミラー回転軸が結合される部分よりも外周側を内側端として、この内側端から一体型ミラーの外周方向に延びる中央鏡面部（２２ａ）を備える。
【００２１】
中央鏡面部は、一体型ミラーの回転中心を通る直径上に備えられた鏡面部である。本発明では、ミラー回転軸が一体型ミラーの回転中心に結合されていても、一体型ミラーの回転中心を通る直径上に鏡面部があるため、受光器は反射光をより多く受光することができる。
【００２２】
請求項４に係る発明では、一体型ミラーのミラー回転軸が結合される側の端面において、ミラー回転軸が結合される部分を含む幅となっており、且つ、一体型ミラーのミラー回転軸が結合される側の端面の一方の端から他方の端まで延びる領域を中央領域としたとき、
受光鏡面は、中央領域を避けた位置に側方鏡面部（２２ｂ）を備える。
【００２３】
一体型ミラーにミラー回転軸が結合される場合、ミラー回転軸が結合される部分には鏡面は形成できない。しかし、本発明では、側方鏡面部を備えているので、この側方鏡面部により、受光器へ反射光を集光することができる。
【００２４】
請求項５に係る発明では、受光鏡面は、中央領域を挟んで対称な一対の側方鏡面部を備える。
【００２５】
本発明のように、一対の側方鏡面部を備えれば、側方鏡面部を１つのみ備える場合よりも、受光器は反射光をより多く受光することができる。
【００２６】
請求項６に係る発明では、受光鏡面は、中央鏡面部に加えて、中央鏡面部の両側方に側方鏡面部（２２ｂ）を備え、
一体型ミラーは、中央鏡面部と側方鏡面部を連結する連結面（２６ｃ）を備えている。
【００２７】
本発明では、受光鏡面は、一対の側方鏡面部と中央鏡面部を備えるので、受光器は多くの反射光を受光することができる。
【００２８】
請求項７に係る発明では、投光鏡面は、
幅方向の長さが、中央鏡面部の幅方向長さ以下であり、
受光鏡面により偏向された反射光の進行方向側の端が、側方鏡面部の投光鏡面側の端よりも、受光鏡面により偏向された反射光の進行方向側に位置する。
【００２９】
本発明のようにすれば、投光鏡面により偏向された反射光の進行方向における一体型ミラーの寸法を短くできる。
【００３０】
請求項８に係る発明では、  受光鏡面は、ミラー回転軸が一体型ミラーに結合されている部分よりも、受光鏡面により反射された反射光の進行方向に延びており、
ミラー回転軸と一体型ミラーとの対向部分に配置され、ミラー回転軸と一体型ミラーとを連結することで、ミラー回転軸とともに一体型ミラーを支持しており、ミラー回転軸の直径よりも厚さが薄いミラー支持板（１６０）を備える。
【００３１】
このミラー支持板を備えることで、ミラー回転軸のみで一体型ミラーを支持するよりもミラー回転軸を細くできる。また、一体型ミラーにおいてミラー支持板が結合されている部分は、仮に鏡面としても、ミラー回転軸に阻害されて受光器に反射光を導くことができない部分である。したがって、ミラー支持板を備えてミラー回転軸を細くすることで、受光器に受光される反射光の受光量が多くなる。
【００３２】
請求項９に係る発明では、モータは、受光鏡面により反射された反射光の進行方向において、受光偏向ミラーよりも受光鏡面から遠い位置に配置されている。これにより、モータは、反射光が受光器に検出されることを阻害しないので、モータの大きさに制限がない。よって、汎用的であり安価なモータを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態のレーザレーダ装置１の光学系の部材を示す図である。
【図２】回転ミラー２０を斜め上方から見た斜視図である。
【図３】回転ミラー２０を側方から見た図である。
【図４】回転ミラー２０を斜め下方から見た斜視図である。
【図５】回転ミラー２０を、図２とは別の斜め上方視点から見た斜視図である。
【図６】第２実施形態のレーザレーダ装置１００の光学系の部材を斜め上から見た斜視図である。
【図７】第２実施形態のレーザレーダ装置１００の光学系の部材を側方から見た斜視図である。
【図８】第２実施形態のレーザレーダ装置１００の光学系の部材を、図６とは別の斜め上方視点から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態となるレーザレーダ装置１の光学系の部材を示す図である。レーザレーダ装置１は、光源１０、回転ミラー２０、モータ３０、受光器４０を備える。これらは、図示しない筐体内に収容されている。筐体には光が通過できる窓が取り付けられている。筐体は、図１に示す構成を収容でき、かつ、窓が取り付けられていれば、形状はどのような形状でもよいので、図示を省略している。また、窓も種々の周知の形状、材質のものを用いることができるので、図示を省略している。
【００３５】
［光学系の部材の説明］
光源１０は、パルス状のレーザ光Ｌを発生させる部分であり、レーザダイオードあるいは発光ダイオードなどの発光素子を備える。発生させるレーザ光Ｌの波長には特に制限はなく、可視光でもよく、また、赤外光でもよい。また、発光素子に加えて、発光素子が発生したレーザ光の光束の進行方向を調整するコリメートレンズ等のレンズを備えていてもよい。光源１０が発生したレーザ光Ｌは回転ミラー２０の方向に向かう。
【００３６】
回転ミラー２０は、略円柱形の形状であり、軸心２０ｃがレーザ光Ｌの光軸と一致するように配置されている。なお、軸心２０ｃは、回転ミラー２０の中心軸線であり、回転ミラー２０の回転中心を通る仮想の直線である。
【００３７】
レーザレーダ装置１は、これらレーザ光Ｌの光軸および回転ミラー２０の軸心２０ｃが鉛直方向になるように設置される。図１に示すＹ軸方向は鉛直方向を意味する。また、図１に示すＺ軸方向は、レーザレーダ装置１の正面方向を意味する。レーザ光Ｌは、回転ミラー２０により二次元的に走査され、Ｚ軸方向はそのレーザ光Ｌの走査範囲の水平面内における中心方向でもある。Ｘ軸は、Ｚ軸およびＹ軸に直交する軸である。
【００３８】
回転ミラー２０の下端面には、モータ３０が配置されている。モータ３０はモータ軸３０ａとモータ本体部３０ｂとを備えている。モータ軸３０ａは回転ミラー２０の下端面において軸心２０ｃと一致する位置に結合されている。よって、モータ３０は、回転ミラー２０を、軸心２０ｃを回転中心線として１軸周りに回転させる。また、回転ミラー２０はモータ３０により支えられていることになる。なお、本実施形態では、モータ軸３０ａがミラー回転軸に相当する。
【００３９】
モータ本体部３０ｂは、円柱形状であり、一方の端面からモータ軸３０ａが突き出している。モータ本体部３０ｂは、モータ支持部材３２により支持されている。モータ支持部材３２は、矩形板状であり、モータ軸３０ａに交差する方向に延びている。モータ支持部材３２の一方の端にモータ本体部３０ｂが固定され、モータ支持部材３２の他方の端は、図示しない筐体あるいは筐体に固定された梁等の筐体と一体化した部材に固定されている。
【００４０】
受光器４０は、回転ミラー２０の軸心２０ｃ上であって、モータ３０よりも回転ミラー２０から離れた位置に配置されている。回転ミラー２０の軸心２０ｃ上における受光器４０の位置は、詳しくは、回転ミラー２０により集光される反射光Ｒの焦点が、受光器４０に一致する位置である。この反射光Ｒは、レーザ光Ｌが外部の物体で反射して生じた光である。
【００４１】
筐体内には、これら光学系の部材の他に、光源１０の発光制御、モータ３０の回転制御、受光器４０からの信号を検出して外部の物体を検出する処理を行う回路部も収容されている。
【００４２】
［回転ミラー２０の構成の詳細説明］
図２は回転ミラー２０を斜め上方から見た斜視図であり、図３は回転ミラー２０を側方から見た図であり、図４は回転ミラー２０を斜め下方から見た図である。また、図５は回転ミラー２０を、図２とは別の斜め上方視点から見た斜視図である。
【００４３】
回転ミラー２０の材質は、投光鏡面２１、受光鏡面２２以外は、たとえば光が透過しない樹脂であり、樹脂部分は一体成型される。樹脂に代えて金属を用いることもできる。投光鏡面２１、受光鏡面２２は、この一体成型された部材に形成されており、回転ミラー２０は請求項の一体型ミラーに相当する。
【００４４】
前述したように、回転ミラー２０は、略円柱形状であり、円柱側面から受光鏡面２２が形成されている部分が切り取られた形状となっている側面２３を備える。
【００４５】
回転ミラー２０の上端面２４は、その上端面２４の外周部分となる円弧部２４ａと、その円弧部２４ａの内周に位置する内周部２４ｂとを備えている。円弧部２４ａは、外周縁が側面２３に連結しており、内周縁の直径が内周部２４ｂの直径と等しい。
【００４６】
円弧部２４ａと内周部２４ｂは、同一平面上にはなく、内壁面２５により円弧部２４ａの内周縁と内周部２４ｂの外周縁とが接続されている。内壁面２５は円弧部２４ａおよび内周部２４ｂに対して垂直であり、内周部２４ｂの外周縁から垂直に立ち上がっている。内周部２４ｂから垂直に立ち上がっているため、回転ミラー２０の上端側は凹みがある形状となっている。
【００４７】
投光鏡面２１は、軸心２０ｃが通る位置に配置される。また、光源１０が発生させるレーザ光Ｌの光軸はこの軸心２０ｃ上になる。投光鏡面２１は平面かつ長方形状であり、一対の短辺の一方が、上端面２４の内周部２４ｂに連結している。投光鏡面２１は、上端面２４の内周部２４ｂに連結している側の端である上端から他方の端である下端に向かうにつれて、下側に傾斜するとともに回転ミラー２０の径方向外側に向かう。投光鏡面２１の下端は、仕切り部２６の上面２６ａに連結している。
【００４８】
仕切り部２６は、投光鏡面２１と受光鏡面２２とを仕切る部分であり、レーザ光Ｌの一部が窓で反射することで生じた内部反射光が、受光器４０に検出されてしまうことを抑制するために、投光鏡面２１と受光鏡面２２との間を仕切っている。この受光鏡面２２は、中央鏡面部２２ａと、一対の側方鏡面部２２ｂを備える。
【００４９】
仕切り部２６は、一対の内側面２６ｂ、一対の外側面２６ｃ、外周端面２６ｄ、下端面２６ｅも備える。受光鏡面２２の中央鏡面部２２ａは、仕切り部２６の１つの面を構成しており、一対の外側面２６ｃ、外周端面２６ｄ、下端面２６ｅに連結する。
【００５０】
一対の内側面２６ｂは、互いに対向する平面であり、投光鏡面２１、回転ミラー２０の上端面２４、仕切り部２６の上面２６ａ、外周端面２６ｄに連結する。
【００５１】
一対の外側面２６ｃは、受光鏡面２２の中央鏡面部２２ａと側方鏡面部２２ｂを連結する平面であり、請求項の連結面に相当する。仕切り部２６は、側方鏡面部２２ｂに対して回転ミラー２０の径方向外側に突き出している。
【００５２】
外周端面２６ｄは、側面２３に連続する面であり、受光鏡面２２の中央鏡面部２２ａ、仕切り部２６の上面２６ａ、内側面２６ｂ、外側面２６ｃに連結する。
【００５３】
下端面２６ｅは、回転ミラー２０の下端面の一部であり、本体下端面２７と同一平面上にある。本体下端面２７は側面２３と一対の側方鏡面部２２ｂに連結する面である。下端面２６ｅは、回転ミラー２０の下端面の回転中心を含んでいる。したがって、モータ軸３０ａは、この下端面２６ｅに結合される。
【００５４】
モータ軸３０ａは、仕切り部２６の下端面２６ｅに結合されていることから、下端面２６ｅの幅はモータ軸３０ａの径よりも長い。つまり、下端面２６ｅはモータ軸３０ａが結合される部分を含む幅となっている。
【００５５】
なお、下端面２６ｅの幅方向は、回転ミラー２０の下端面の中心から受光鏡面２２の中央鏡面部２２ａに向かう方向に対して直交する方向であり、下端面２６ｅにおいて幅を規定する一対の辺は平行である。
【００５６】
中央鏡面部２２ａは、仕切り部２６の下端面２６ｅの外側端に連結されている。中央鏡面部２２ａはこの部分を内側端とし、外周端面２６ｄに連結されている部分を外側端としている。前述のように、下端面２６ｅは回転ミラー２０の下端面の回転中心を含んでいる。よって、下端面２６ｅの外側端に連結されているこの中央鏡面部２２ａは、回転ミラー２０の下端面の回転中心を通る直径上において、モータ軸３０ａが結合される部分よりも外周側を内側端として、回転ミラー２０の外周方向に延びていることになる。
【００５７】
中央鏡面部２２ａは放物面形状であり、内側端から外側端に向かうに従い上下方向の位置が上方になる傾斜を有する。この傾斜および曲面形状は、中央鏡面部２２ａにより偏向された反射光Ｒが受光器４０に集光されるように調整されている。
【００５８】
側方鏡面部２２ｂは、下端が本体下端面２７に連結しており、上端へ向かうほど狭幅となる形状である。側方鏡面部２２ｂの下端は、曲線形状であり、本体下端面２７から仕切り部２６が突き出している点を一方の端とする。
【００５９】
本体下端面２７において、仕切り部２６の下端面２６ｅを延長した部分を、本体中央領域２７ａとする。この本体中央領域２７ａと仕切り部２６の下端面２６ｅとを合わせた領域が、回転ミラー２０の下端面の中央領域である。側方鏡面部２２ｂは、この中央領域を避けた位置に形成されていることになる。
【００６０】
側方鏡面部２２ｂの下端は、回転ミラー２０の下端において軸心２０ｃを通り中央領域と直交する線、すなわち、回転ミラー２０の下端面をレーザ光Ｌの投光方向の前側と投光方向の後側に区分する区分線２７ｂよりも、レーザ光Ｌの投光方向後側に位置する。したがって、側方鏡面部２２ｂは、下端が回転ミラー２０の下端面において区分線２７ｂよりも投光方向前側に位置する場合よりも、下端から上端までの長さが長くなり、その結果、側方鏡面部２２ｂの面積が大きくなる。側方鏡面部２２ｂの面形状も、中央鏡面部２２ａにより偏向された反射光Ｒが受光器４０に集光されるように調整されている。
【００６１】
中央鏡面部２２ａおよび側方鏡面部２２ｂにより反射された反射光Ｒは、図１に示すように、受光器４０が配置されている位置に集光する。つまり、中央鏡面部２２ａおよび側方鏡面部２２ｂは、反射光Ｒを受光器４０へ集光する曲面となっており、受光器４０は中央鏡面部２２ａおよび側方鏡面部２２ｂにより反射された反射光Ｒの焦点に配置されている。また、モータ３０は受光器４０よりも回転ミラー２０に近い位置にあるので、モータ３０は、受光鏡面２２により反射された反射光Ｒの焦点よりも受光鏡面２２側に配置されていることになる。
【００６２】
これら中央鏡面部２２ａ、側方鏡面部２２ｂと投光鏡面２１との位置および大きさの関係を説明する。図３から分かるように、図３において左右方向である投光鏡面２１の幅方向長さ、すなわち、投光鏡面２１の短辺の長さは、中央鏡面部２２ａの幅方向長さよりも短い。
【００６３】
また、投光鏡面２１は、上端面２４の内周部２４ｂよりも下側に位置しており、仕切り部２６が備える凹みに形成されている。ここで、仕切り部２６は、中央鏡面部２２ａを形成するための部材でもある。また、回転ミラー２０の下端面において軸心２０ｃが通る部分にはモータ軸３０ａを結合するスペースを確保する必要がある。仕切り部２６の下端面２６ｅの一部がこのスペースになっている。
【００６４】
中央鏡面部２２ａは、この下端面２６ｅに下端が連結する。つまり、中央鏡面部２２ａは回転ミラー２０の下端面の回転中心よりも径方向外側に下端がある。また、中央鏡面部２２ａは、受光器４０に反射光Ｒを集光する必要性から傾斜が定まる。そのため、中央鏡面部２２ａの上端の上下方向位置は、側方鏡面部２２ｂとは異なり、回転ミラー２０の上端付近とはならず、回転ミラー２０の上下方向において中央よりもやや下側となる。
【００６５】
つまり、回転ミラー２０において、中央鏡面部２２ａが形成されている部分は、その上側に中央鏡面部２２ａが形成されていない部分が存在する。そこで、投光鏡面２１は、その上側部分が活用されて、回転ミラー２０の上端面２４よりも下側に形成されている。一方、側方鏡面部２２ｂの下端は区分線２７ｂよりもレーザ光Ｌの投光方向後側に位置しており、この側方鏡面部２２ｂも、反射光Ｒを受光器４０に集光するものであるので、側方鏡面部２２ｂの傾斜は、中央鏡面部２２ａの傾斜に類似する。その結果、投光鏡面２１の下端および上端は、側方鏡面部２２ｂの上端よりも下側に位置する。
【００６６】
［第１実施形態のまとめ］
この第１実施形態では、回転ミラー２０の下端面の回転中心に、モータ３０のモータ軸３０ａを結合しており、このモータ３０により回転ミラー２０を回転させる。モータ軸３０ａを備えているモータ３０は中空モータではない。つまり、本実施形態では、中空ではないモータ３０を用いて回転ミラー２０を回転させている。
【００６７】
また、本実施形態では、モータ３０を、受光鏡面２２により反射された反射光Ｒの焦点よりも受光鏡面２２側に配置し、モータ支持部材３２により、モータ軸３０ａと交差する方向からモータ３０を支持する。これにより、受光器４０を、受光鏡面２２により反射された反射光Ｒが集光する位置に配置することができる。よって、モータ軸３０ａおよびモータ本体部３０ｂにより阻害されて反射光Ｒが受光器４０に検出されないことを抑制できる。
【００６８】
また、本実施形態の受光鏡面２２は中央鏡面部２２ａを備えるとともに、中央鏡面部２２ａの両側方に、一対の側方鏡面部２２ｂを備える。よって、中央鏡面部２２ａのみ、あるいは、側方鏡面部２２ｂのみを備える場合よりも、多くの反射光Ｒを受光器４０に集光することができる。
【００６９】
また、中央鏡面部２２ａは、仕切り部２６の下端面２６ｅの外端から回転ミラー２０の外周側に向かって形成されており、この中央鏡面部２２ａを備える仕切り部２６には、中央鏡面部２２ａの上側に中央鏡面部２２ａが形成されていない部分が存在する。投光鏡面２１は、その上側部分が活用されて、回転ミラー２０の上端面２４よりも下側に形成されている。これにより、回転ミラー２０の上下方向の寸法が短くなる。
【００７０】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。この第２実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
【００７１】
図６、図７、図８は第２実施形態となるレーザレーダ装置１００の光学系の部材を示す図である。図６はレーザレーダ装置１００を斜め上から見た図であり、図７はレーザレーダ装置１００を側方から見た図であり、図８はレーザレーダ装置１００を図６とは別の斜め上方視点から見た斜視図である。なお、図７、図８では光源１０は省略している。
【００７２】
第２実施形態のレーザレーダ装置１００は、第１実施形態と同じ光源１０と受光器４０を備える。ただし受光器４０の配置は第１実施形態と異なる。また、レーザレーダ装置１００は、第１実施形態とは異なる回転ミラー１２０、モータ１３０を備える。さらに、レーザレーダ装置１００は、ミラー回転軸１５０、ミラー支持板１６０、支持台１７０、折り返しミラー１８０、回路部１９０を備える。
【００７３】
回転ミラー１２０の概略形状は、円柱の上端面に凹みが形成され、下端面が傾斜している形状である。以下、回転ミラー１２０の構成を詳細に説明する。回転ミラー１２０は、軸心１２０ｃがレーザ光Ｌの光軸と一致するように配置されている。レーザレーダ装置１００は、レーザ光Ｌの光軸および回転ミラー１２０の軸心１２０ｃが鉛直方向になるように設置される。
【００７４】
回転ミラー１２０には、投光鏡面１２１、受光鏡面１２２が形成されており、回転ミラー１２０の材質は、投光鏡面１２１、受光鏡面１２２以外は、たとえば光が透過しない樹脂であり、樹脂部分は一体成型される。なお、樹脂に代えて金属を用いることもできる。投光鏡面１２１、受光鏡面１２２は、この一体成型された部材に形成されており、回転ミラー１２０は請求項の一体型ミラーに相当する。
【００７５】
回転ミラー１２０の側面１２３は、円柱側面から受光鏡面１２２が形成されている部分が切り取られた形状である。上端面１２４は円形から矩形が切り取られた形状である。切り取られた部分に投光鏡面１２１と仕切り部１２６が形成される。
【００７６】
投光鏡面１２１は、軸心１２０ｃが通る位置に配置される。また、光源１０が発生させるレーザ光Ｌの光軸はこの軸心１２０ｃ上になる。投光鏡面１２１は平面かつ長方形状であり、一対の短辺の一方が、上端面１２４に連結している。投光鏡面１２１は、上端面１２４に連結している側の端から他方の端に向かうにつれて下側に傾斜している。そして、投光鏡面１２１の下端は、仕切り部１２６の下壁部１２６ａに連結している。
【００７７】
仕切り部１２６は、投光鏡面１２１と受光鏡面１２２とを仕切る部分である。なお、受光鏡面１２２は、一対の側方鏡面部１２２ｂを備える。
【００７８】
仕切り部１２６は、下壁部１２６ａの他に一対の側壁部１２６ｂを備える。下壁部１２６ａは、上端面１２４に平行、かつ、投光鏡面１２１で偏向されたレーザ光Ｌの光軸にも平行になっている。光源１０から投光鏡面１２１に向かうレーザ光Ｌの光軸が鉛直方向になるようにレーザレーダ装置１００が配置された状態では、下壁部１２６ａは水平になる。
【００７９】
側壁部１２６ｂは、光源１０から投光鏡面１２１に向かうレーザ光Ｌの光軸と、投光鏡面１２１で偏向されたレーザ光Ｌの光軸とを含む平面に平行に、側方鏡面部１２２ｂから突き出している。側壁部１２６ｂの端面は下壁部１２６ａの端面と一致する。
【００８０】
一対の側壁部１２６ｂの互いに対向する内側面は、回転ミラー１２０の中心方向に延びており、回転ミラー１２０の中心側の端において、投光鏡面１２１の傾斜している辺に連結している。
【００８１】
ミラー回転軸１５０は、一方の端が回転ミラー１２０の下端面において軸心１２０ｃが通る部分に結合されている。ミラー回転軸１５０の他方の端は、モータ軸１３０ａと一体回転する。なお、モータ軸１３０ａが延伸されてミラー回転軸１５０として用いられてもよい。
【００８２】
ミラー支持板１６０は、２つの直線状の辺と１つの曲線状の辺とにより囲まれた形状の平板状部材である。１つの直線状の辺はミラー回転軸１５０に結合されており、他の１つの直線上の辺がミラー回転軸１５０に直交する。曲線状の辺は回転ミラー１２０の側方鏡面部１２２ｂが形成されている面に結合している。ミラー支持板１６０が結合していることにより、受光鏡面１２２は２つの側方鏡面部１２２ｂに分けられている。これら２つの側方鏡面部１２２ｂは、ミラー支持板１６０を対称の軸として線対称な図形であり、ともに、受光器４０が配置されている位置を焦点とするために、放物面形状となっている。側方鏡面部１２２ｂの下端は、ミラー回転軸１５０が回転ミラー１２０に結合されている部分よりも下方に位置しており、上端は、回転ミラー１２０の上端面１２４付近に位置する。
【００８３】
ミラー支持板１６０とミラー回転軸１５０とにより回転ミラー１２０は支持されており、ミラー回転軸１５０がモータ１３０により回転させられると、回転ミラー１２０も回転する。
【００８４】
ミラー支持板１６０によって回転ミラー１２０が支持されているので、ミラー回転軸１５０は、ミラー回転軸１５０のみにより回転ミラー１２０を支持する場合よりも細くすることができる。支持台１７０は、ミラー回転軸１５０を回転可能に支持している。
【００８５】
モータ１３０は、支持台１７０の下側に配置されている。すなわち、モータ１３０は、支持台１７０から見て回転ミラー１２０とは反対側に配置されている。本実施形態のモータ１３０も、中空モータではなくモータ軸１３０ａを備えている。
【００８６】
折り返しミラー１８０は、円板の一部が切り取られた平板形状であり、回転ミラー１２０側の面が鏡面になっている。折り返しミラー１８０において切り取られた部分は、折り返しミラー１８０をミラー回転軸１５０に嵌め入れるための形状であり、その部分は、円板の外周端から円板の中心を含む長さであり、幅がミラー回転軸１５０の直径とほぼ等しい。
【００８７】
この折り返しミラー１８０は、ミラー回転軸１５０に対して傾斜する角度で支持台１７０に対して固定されている。固定方法は特に限定はない。たとえば、鏡面とは反対側の面である裏面を支持する支持部材が支持台１７０などから突き出しており、その支持部材に折り返しミラー１８０の裏面を突き当てた状態で折り返しミラー１８０を固定すればよい。ミラー回転軸１５０は支持台１７０に対して相対回転可能であるので、ミラー回転軸１５０は、支持台１７０に固定されている折り返しミラー１８０に対しても相対回転する。
【００８８】
折り返しミラー１８０は、受光鏡面１２２により反射された反射光Ｒの進行方向に配置されていることになり、受光鏡面１２２により反射された反射光Ｒの進行方向を、ミラー回転軸１５０と交差する方向に偏向する。この折り返しミラー１８０は請求項の受光偏向ミラーに相当する。
【００８９】
第２実施形態において、受光器４０は、折り返しミラー１８０により反射された反射光Ｒの進行方向において、その反射光Ｒの焦点に配置されている。よって、受光器４０により反射光Ｒを受光することができる。
【００９０】
回路部１９０は、光源１０の発光制御、モータ１３０の回転制御、受光器４０からの信号を検出して外部の物体を検出する処理を行う部分である。
【００９１】
［第２実施形態のまとめ］
第２実施形態でも、回転ミラー１２０において受光鏡面１２２が反射光Ｒを偏向する方向の端面の回転中心、すなわち回転ミラー１２０の下端面の回転中心にミラー回転軸１５０を結合しており、このミラー回転軸１５０をモータ１３０により回転させる。よって、モータ１３０には、中空ではないモータを用いることができる。
【００９２】
さらに、本実施形態では、受光鏡面１２２により反射された反射光Ｒの進行方向に折り返しミラー１８０を備え、この折り返しミラー１８０により反射光Ｒをミラー回転軸１５０と交差する方向に偏向する。折り返しミラー１８０により偏向された反射光Ｒの進行方向にはミラー回転軸１５０およびモータ１３０は存在しないので、受光器４０を配置することができる。そこで、本実施形態では、受光器４０を、折り返しミラー１８０により反射された反射光Ｒの進行方向に配置する。これにより、ミラー回転軸１５０およびモータ１３０により阻害されて反射光Ｒが受光器４０に検出されないことを抑制できる。
【００９３】
また、本実施形態では、モータ１３０を反射光Ｒの経路外に配置できる。よって、受光鏡面１２２により偏向された反射光Ｒがモータ１３０により阻害されて受光器４０に検出されることがない。ミラー回転軸１５０は、反射光Ｒが受光器４０に検出されることを阻害してしまうが、ミラー回転軸１５０の直径は、このミラー回転軸１５０をモータ軸とするモータよりも小さくなる。よって、モータにより反射光Ｒが受光器４０に検出されることが阻害されなくなることで、受光器４０に受光される反射光Ｒの受光量が多くなる。
【００９４】
さらに、モータ１３０は、反射光Ｒが受光器４０に検出されることを阻害しないので、モータ１３０の大きさに制限がない。よって、汎用的であり安価なモータを利用することができる。
【００９５】
また、本実施形態では、ミラー回転軸１５０に加えて、回転ミラー１２０を支持するミラー支持板１６０を備えているので、ミラー回転軸１５０のみで回転ミラー１２０を回転させつつ支持する場合に比較してミラー回転軸１５０を細くできる。また、回転ミラー１２０においてミラー支持板１６０が結合している部分は、鏡面としていても、ミラー回転軸１５０に阻害されて受光器４０に反射光Ｒを導くことができない部分である。したがって、ミラー支持板１６０を備えてミラー回転軸１５０を細くすることでも、受光器４０に受光される反射光Ｒの受光量が多くなる。
【００９６】
また、折り返しミラー１８０に、ミラー回転軸１５０に嵌め入れるために切り取られた部分を設けている。よって、支持台１７０にミラー回転軸１５０を取り付けた後で折り返しミラー１８０をミラー回転軸１５０に嵌め入れることができるので、組付け性が向上する。
【００９７】
加えて、折り返しミラー１８０において切り取られた部分は、鏡面であったとしても、その部分で反射した反射光Ｒはミラー回転軸１５０により阻害されて受光器４０に受光されない。この部分を切り取られた形状としているので、折り返しミラー１８０において切り取られた部分があることにより受光器４０に受光される反射光Ｒの受光量が減少することも抑制されている。
【００９８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【００９９】
＜変形例１＞
第１実施形態の回転ミラー２０のように、軸心２０ｃが通る部分が回転ミラー２０の最も下側の端面である構成においても、第２実施形態のように、折り返しミラー１８０を設けて、反射光Ｒの進行方向を軸心２０ｃと交差する方向に偏向し、折り返しミラー１８０により偏向された反射光Ｒの進行方向に受光器４０を配置してもよい。
【０１００】
＜変形例２＞
第２実施形態のように折り返しミラー１８０を備える構成において、第１実施形態の回転ミラー２０およびモータ３０を用い、モータ支持部材３２によりモータ軸３０ａと交差する方向からモータ３０を支持してもよい。
【０１０１】
＜変形例３＞
第１実施形態における受光鏡面２２は放物面形状であったが、この受光鏡面２２を平面とし、受光鏡面２２と受光器４０との間に放物面ミラーやレンズを配置して、受光鏡面２２で反射した反射光Ｒを集光するようにしてもよい。
【０１０２】
＜変形例４＞
第２実施形態における受光鏡面１２２も平面とすることができる。この場合、折り返しミラー１８０を放物面形状としたり、あるいは、受光鏡面１２２と受光器４０との間に放物面ミラーやレンズを配置して、受光鏡面１２２で反射した反射光Ｒを集光すればよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１：レーザレーダ装置  １０：光源  ２０：回転ミラー  ２０ｃ：軸心  ２１：投光鏡面  ２２：受光鏡面  ２２ａ：中央鏡面部  ２２ｂ：側方鏡面部  ２３：側面  ２４：上端面  ２４ａ：円弧部  ２４ｂ：内周部  ２５：内壁面  ２６：仕切り部  ２６ａ：上面  ２６ｂ：内側面  ２６ｃ：外側面  ２６ｄ：外周端面  ２６ｅ：下端面  ２７：本体下端面  ２７ａ：本体中央領域  ２７ｂ：区分線  ３０：モータ  ３０ａ：モータ軸  ３０ｂ：モータ本体部  ３２：モータ支持部材  ４０：受光器  １００：レーザレーダ装置  １２０：回転ミラー  １２０ｃ：軸心  １２１：投光鏡面  １２２：受光鏡面  １２２ｂ：側方鏡面部  １２３：側面  １２４：上端面  １２６：仕切り部  １２６ａ：下壁部  １２６ｂ：側壁部  １３０：モータ  １３０ａ：モータ軸  １５０：ミラー回転軸  １６０：ミラー支持板  １７０：支持台  １８０：折り返しミラー  １９０：回路部
【図１】
2018036065.tif 000003
【図２】
2018036065.tif 000004
【図３】
2018036065.tif 000005
【図４】
2018036065.tif 000006
【図５】
2018036065.tif 000007
【図６】
2018036065.tif 000008
【図７】
2018036065.tif 000009
【図８】
2018036065.tif 000010