(57)【要約】【課題】レーザ光を２次元に走査可能で簡素な構成を有するレーザ走査装置を提供する。【解決手段】レーザ走査装置１０は、レーザ光を投射位置に出射する光源部１１と、レーザ光の光路を変更する第１及び第２回折パターンを有するディスク、ディスクを回転させ、第１及び第２回折パターンを投射位置に移動させるディスク駆動部１３と、第１及び第２回折パターンのいずれかを通過したレーザ光の反射光を受光する受光部１４とを備える。ディスク駆動部１３は、レーザ光が投射された投射位置に、ディスクの第１及び第２回折パターンを順次移動する。【選択図】図２
2019144499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を投射位置に出射する光源部と、
前記レーザ光の光路を変更する第１及び第２回折パターンを有する回転部と、
前記回転部を回転させ、前記第１及び第２回折パターンを前記投射位置に移動させる駆動部と、
前記第１及び第２回折パターンのいずれかを通過した前記レーザ光の反射光を受光する受光部と、
を具備し、
前記駆動部は、前記レーザ光が投射された前記投射位置に、前記回転部の前記第１及び第２回折パターンを順次移動するレーザ走査装置。
【請求項２】
前記回転部は円形のディスクを含み、前記第１及び第２回折パターンは前記ディスクの中心部から第１距離離れた円周上に配置されている請求項１に記載のレーザ走査装置。
【請求項３】
前記回転部は円筒形状を有するドラムを含み、前記第１及び第２回折パターンは前記ドラムの筒面に配置されている請求項１に記載のレーザ走査装置。
【請求項４】
前記第１回折パターンは複数の第１回折格子を有し、前記第２回折パターンは複数の第２回折格子を有し、前記第１回折格子と前記第２回折格子の配列周期が異なる請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ走査装置。
【請求項５】
前記第１回折パターンは複数の第１回折格子を有し、前記第２回折パターンは複数の第２回折格子を有し、前記第１回折格子の長辺方向と前記第２回折格子の長辺方向は互いに異なる請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ走査装置。
【請求項６】
前記第１及び第２回折パターンは、ブレーズド回折格子を含む請求項１乃至５のいずれかに記載のレーザ走査装置。
【請求項７】
前記第１及び第２回折パターンは、スリット型回折格子を含む請求項１乃至５のいずれかに記載のレーザ走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を走査することによって物体の位置を検知するレーザ走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の自動運転、又は車両の運転支援を行う機器が盛んに開発されている。また、車両などに搭載されるＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）が知られている（例えば、特許文献１）。ＬＩＤＡＲは、レーザ光を用いて車両の周囲の物体を高精度に検知するセンサであり、自動運転の実用化に向けて有用なセンサの１つである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８７６７１９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、レーザ光を２次元に走査可能で簡素な構成を有するレーザ走査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係るレーザ走査装置は、レーザ光を投射位置に出射する光源部と、前記レーザ光の光路を変更する第１及び第２回折パターンを有する回転部と、前記回転部を回転させ、前記第１及び第２回折パターンを前記投射位置に移動させる駆動部と、前記第１及び第２回折パターンのいずれかを通過した前記レーザ光の反射光を受光する受光部とを具備し、前記駆動部は、前記レーザ光が投射された前記投射位置に、前記回転部の前記第１及び第２回折パターンを順次移動する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、レーザ光を２次元に走査可能で簡素な構成を有するレーザ走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態のレーザ走査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のレーザ走査装置の構造を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態におけるディスクの回折パターン群の配置を示す平面図である。
【図４】第１実施形態における回折パターンの平面図及び側面図である。
【図５】図４の（ａ）におけるＡ−Ａ´線に沿った回折パターンの断面図である。
【図６】レーザ走査装置の基本動作を説明する概略図である。
【図７】レーザ走査装置のレーザ光の波形を示す図である。
【図８】回折パターンによる光路変更の様子を示す斜視図である。
【図９】ディスク上のレーザ投射位置に移動する回折パターンを示す図である。
【図１０】回折パターンを通過したレーザ光の走査位置を示す図である。
【図１１】第２実施形態のレーザ走査装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】第２実施形態のレーザ走査装置の構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率などは必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置などによって、本発明の技術思想が特定されるものではない。また、各機能ブロックは、ハードウェア（または、回路）、コンピュータソフトウェア（または、コード）のいずれかまたは両者を組み合わせたものとして実現することができる。各機能ブロックが以下の例のように区別されていることは必須ではない。例えば、一部の機能が例示の機能ブロックとは別の機能ブロックによって実行されてもよい。さらに、例示の機能ブロックがさらに細かい機能サブブロックに分割されていてもよい。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【０００９】
［１］第１実施形態
以下に、第１実施形態のレーザ走査装置について説明する。
【００１０】
［１−１］レーザ走査装置の構成
［１−１−１］ブロック構成
まず、図１を用いて、第１実施形態のレーザ走査装置のブロック構成について説明する。図１は、レーザ走査装置の構成を示すブロック図である。
【００１１】
レーザ走査装置１０は、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）とも呼ばれる。ＬＩＤＡＲは、レーザ光（例えば、波長λ＝９０５ｎｍ）を用いて、例えば車両前方のある範囲を走査し、その走査範囲にある対象物２によって反射されたレーザ光を検出する。そして、ＬＩＤＡＲは、送信したレーザ光と受信したレーザ光とを用いて、対象物の検出、及び車両から対象物までの距離を測定する。
【００１２】
レーザ走査装置１０は、車両の前側（例えば、フロントバンパー、又はフロントグリル）、車両の後ろ側（例えば、リアバンパー、又はリアグリル）、及び／又は、車両の側方（例えば、フロントバンパーの側方）に配置される。また、レーザ走査装置１０は、ルーフやボンネット等、車両の上部に配置されてもよい。
【００１３】
図１に示すように、レーザ走査装置１０は、光源部１１、ディスク１２、ディスク駆動部１３、受光部１４、パルスタイミング制御部１５、距離演算部１６、及び主制御部１７を備える。
【００１４】
光源部１１は、ディスク１２に向けてレーザ光を発光するレーザ発振器から構成される。レーザ光としては、赤外線あるいは近赤外線（波長λ＝８００〜２５００ｎｍ）が用いられ、例えば９０５ｎｍが用いられる。また、光源部１１は、所定の周波数を有するパルス信号としてレーザ光を発生する。光源部１１は、例えばレーザダイオードから構成される。
【００１５】
ディスク１２は、例えば透明な円形の平面板から成り、回折パターン群を有する。ディスク１２が有する回折パターン群は、光源部１１からレーザ光を受け、レーザ光の光路を変更する。ディスク１２上の回折パターン群は、レーザ光を走査領域へ出射し、走査領域内でレーザ光を走査する。ディスク１２上の回折パターン群により、レーザ光を走査する機構については後述する。
【００１６】
ディスク駆動部１３は、電動機から構成され、ディスク１２を回転させる。
【００１７】
受光部１４は、レーザ光１１Ａが対象物２によって反射されたレーザ光（以下、反射レーザ光）を受光（あるいは検出）する。レーザ光１１Ａは、ディスク１２上の回折パターン群により光路変更され、対象物２に照射される。対象物２に照射されたレーザ光は、対象物２によって反射され、受光部１４によって受光される。
【００１８】
受光部１４は、例えば赤外線センサから構成される。赤外線センサは、フォトダイオードやＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）フォトセンサを含む。その他、受光部１４として、アバランシェフォトダイオード（avalanche photodiode）、またはＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）、赤外線カメラを用いてもよい。
【００１９】
パルスタイミング制御部１５は、光源部１１の動作を制御する。光源部１１は、パルス信号としてレーザ光を発光する。パルスタイミング制御部１５は、レーザ光に含まれるパルスのタイミングを制御する。パルスのタイミングには、パルス信号の周期、パルス信号の周波数、及びパルス幅が含まれる。
【００２０】
距離演算部１６は、パルスタイミング制御部１５からタイミング情報を受け、主制御部１７から回折パターン群によるレーザ光の照射方向の情報を受け、さらに受信した反射レーザ光のタイミング情報及び光強度の情報を受光部１４から受け取る。距離演算部１６は、これらの情報を用いて、レーザ走査装置１０（または、車両）から対象物２までの距離を算出する。具体的には、距離演算部１６は、レーザ光の照射方向の情報及びタイミング情報と、受信した反射レーザ光のタイミング情報及び光強度の情報を用いて、対象物２までの直線距離、水平距離、及び垂直距離を算出する。また、距離演算部１６は、これらの情報を用いて、対象物２の相対座標を算出する。距離演算部１６によって算出された距離及び／又は相対座標は、例えばデータＤＯＵＴとして外部に出力される。
【００２１】
主制御部１７は、レーザ走査装置１０の全体動作を統括的に制御する。
【００２２】
［１−１−２］構造
図２を用いて、第１実施形態のレーザ走査装置１０の構造について説明する。図２は、レーザ走査装置の構造を示す斜視図である。
【００２３】
ディスク１２の中心部から所定距離の円周上に、回折パターン群１２１が配置される。回折パターン群１２１は複数の回折パターンを有する。回折パターン群１２１の詳細については後述する。
【００２４】
光源部１１は、ディスク１２上の回折パターン群１２１にレーザ光１１Ａを照射可能な位置に配置される。レーザ光１１Ａは、光源部１１からディスク１２の回折パターン群１２１の１つの回折パターンに対して垂直に投射され、回折パターンを通過する。
【００２５】
ディスク駆動部１３は、回転軸（シャフト）１３Ａを有し、回転軸１３Ａを回転する。回転軸１３Ａは、ディスク１２の中心部に取付けられている。ディスク駆動部１３は、回転軸１３Ａを回転することにより、ディスク１２に配置された回折パターン群１２１を回転させる。
【００２６】
受光部１４は、受光素子１４Ａを有し、光源部１１の近傍に配置される。受光素子１４Ａは、光源部１１から発光されたレーザ光１１Ａの反射レーザ光を受光する。
【００２７】
図２では、パルスタイミング制御部１５、距離演算部１６、及び主制御部１７を示すのを省略するが、これらの配置場所は任意である。例えば、パルスタイミング制御部１５、距離演算部１６、及び主制御部１７は、光源部１１、ディスク１２、ディスク駆動部１３、または受光部１４の近傍に配置してもよく、離れた場所に配置してもよい。また、これらは、図２に示す光源部１１または受光部１４の内部に配置してもよい。
【００２８】
図３、図４及び図５を用いて、ディスク１２が有する回折パターン群１２１について説明する。
【００２９】
図３は、ディスク１２の回折パターン群１２１の配置を示す平面図である。回折パターン群１２１は、ディスク１２の中心部から所定距離の円周上に配置された回折パターン１２１_１，１２１_２，１２１_３，…，１２１_ｎ（ｎは１以上の自然数）を有する。
【００３０】
図４に示す（ａ）は、ディスク１２に配置された回折パターン群１２１における１つの回折パターン１２１_ｎを示し、走査領域（または対象物２）側から見た回折パターン１２１_ｎの平面図である。図４に示す（ｂ）は、回折パターン１２１_ｎの側面図である。
【００３１】
図４の（ａ）に示すように、回折パターン１２１_ｎは、Ｘ方向に沿って溝（またはスリット）の長辺方向が配置され、Ｙ方向に沿って溝の短辺方向が配置されている。すなわち、Ｙ方向に複数の溝が平行に等間隔で配列されている。Ｙ方向における溝の配列の周期はＰである。
【００３２】
また、図４の（ｂ）に示すように、回折パターン１２１_ｎに入射されたレーザ光１１Ａは、レーザ光１１Ａの入射方向に対して回折角θで回折される。すなわち、レーザ光１１Ａは、入射方向に対して回折角θで光路変更される。
【００３３】
図５は、図４の（ａ）におけるＡ−Ａ´線に沿った回折パターン１２１_ｎの断面を示す。回折パターン１２１_ｎは、例えば、透過型のブレーズド回折格子から構成される。回折パターン１２１_ｎに入射されたレーザ光１１Ａは、レーザ光の入射方向に対して回折角θで回折される。回折角θは、θ＝ｓｉｎ−１（λ／Ｐ）で表される。λはレーザ光の波長であり、Ｐは前述したように溝の配列周期である。
【００３４】
［１−２］レーザ走査装置の動作
［１−２−１］基本動作
まず、レーザ走査装置１０の基本動作について説明する。図６は、レーザ走査装置１０の基本動作を説明する概略図である。なお、図６では、レーザ走査装置１０は、車両１の前側に設けられ、レーザ走査装置１０が車両１の前方を水平方向に走査する態様を一例として示している。
【００３５】
レーザ走査装置１０に含まれる光源部１１及びディスク１２は、角度α（例えば、α＝２θ）の範囲でレーザ光を送信する。受光素子１４Ａは、対象物２によって反射された反射レーザ光を検出する。想定する対象物までの距離をＬとし、距離Ｌにおける走査の範囲をＲとする。角度α、距離Ｌ、及び範囲Ｒは、レーザ走査装置１０に求められる仕様に応じて任意に設計可能である。
【００３６】
図７は、レーザ走査装置１０によるレーザ光の波形を示す図である。図７の上側が送信（発光）の波形、下側が受信（受光）の波形である。図７の横軸が時間であり、図７の縦軸が強度（光強度）である。
【００３７】
光源部１１は、パルス信号からなるレーザ光１１Ａを出射する。すなわち、光源部１１は、時分割でレーザ光を出射する。パルスタイミング制御部１５は、光源部１１の動作を制御し、レーザ光の周期、及びパルス幅を制御する。レーザ走査装置１０は、パルス信号としてレーザ光を送信する。
【００３８】
パルス信号の周期をＱ、パルス幅をＷとする。１つのパルスを送信してから、このパルスが対象物２で反射され、反射されたパルスを受信するまでの時間である遅れ量をΔとし、光の速度をＣとする。遅れ量Δは、“Δ＝２Ｌ／Ｃ”で算出される。距離演算部１６は、遅れ量Δを用いて、車両１から対象物２までの距離を算出する。
【００３９】
例えば、パルス幅Ｗ＝１０ｎｓｅｃ、周期Ｑ＝１０μｓｅｃ（すなわち、周波数ｆ＝１００ｋＨｚ）とする。遅れ量Δ＝６７ｎｓｅｃの場合、距離Ｌ＝１０ｍが算出される。このような動作により、対象物が検出でき、また、対象物までの距離が算出できる。
【００４０】
［１−２−２］ディスク上の回折パターンによるレーザ光の走査
次に、ディスク１２に配置された回折パターン１２１_ｎによって、レーザ光１１Ａの光路を変更し、レーザ光を走査する機構について説明する。
【００４１】
図８は、ディスク１２上の回折パターン１２１_ｎによる光路変更の様子を示す斜視図である。図８では、レーザ光１１Ａの光路が水平方向に変更される様子を示す。
【００４２】
光源部１１から発光されたレーザ光１１Ａは、ディスク１２上の所定のレーザ投射位置に投射される。レーザ投射位置には、回折パターン群１２１が配置されている。
【００４３】
ディスク１２の回転により、レーザ投射位置に、回折パターン１２１_１，１２１_２，…，１２１_ｎが順次移動する。これにより、レーザ光１１Ａは、レーザ投射位置に移動した回折パターン１２１_ｎに投射される。投射されたレーザ光１１Ａは、回折パターン１２１_ｎによる光の回折によって、光路が変更されて走査領域に照射される。
【００４４】
図９は、ディスク１２上のレーザ投射位置に順次移動する回折パターン１２１_ｎを示す図である。図１０は、回折パターン１２１_ｎを通過したレーザ光の走査位置を示す図である。なお、図９は走査領域（または対象物２）側から見た図であり、図１０はディスク１２（または光源部１１）側から見た図である。
【００４５】
図９に示すように、ディスク１２のレーザ投射位置に移動される回折パターン１２１_ｎは、ディスク１２の回転によって順次変更される。これにより、回折パターン１２１_ｎによってレーザ光１１Ａの光路が順次変更され、回折パターン１２１_ｎにおける溝の配列周期、及び溝の長辺方向の角度（例えば、Ｘ方向に対する角度）に応じた方向にレーザ光が走査される。
【００４６】
例えば、図９に示す回折パターンと、図１０に示す走査位置との対応関係は以下のようになる。図９の回折パターン１２１_１〜１２１_５は、Ｘ方向に対して溝の長辺方向の角度が０度であり、さらに溝の配列周期が徐々に小さくなっている。この場合、回折パターン１２１_１〜１２１_５を通過したレーザ光１１Ａは、図１０に示すように、走査位置Ａを矢印の方向に走査する。走査位置Ａは、複数の走査点の集合である。走査点は、図７の１つのパルスに対応する。
【００４７】
回折パターン１２１_６〜１２１_１０は、Ｘ方向に対して溝の長辺方向の角度が０度より大きく９０度より小さい第１角度であり、さらに溝の配列周期が徐々に小さくなっている。この場合、回折パターン１２１_６〜１２１_１０を通過したレーザ光１１Ａは、走査方向Ｂを矢印の方向に走査する。
【００４８】
回折パターン１２１_１１〜１２１_１５は、Ｘ方向に対して溝の長辺方向の角度が第１角度より大きく９０度より小さい第２角度であり、さらに溝の配列周期が徐々に小さくなっている。この場合、回折パターン１２１_１１〜１２１_１５を通過したレーザ光１１Ａは、走査方向Ｃを矢印の方向に走査する。
【００４９】
さらに、回折パターン１２１_(ｋ−４)〜１２１_ｋ（ｋは５以上ｎ以下の自然数）は、Ｘ方向に対して溝の長辺方向の角度が９０度であり、さらに溝の配列周期が徐々に小さくなっている。この場合、回折パターン１２１_(ｋ−４)〜１２１_ｋを通過したレーザ光１１Ａは、走査方向Ｘを矢印の方向に走査する。
【００５０】
このように、レーザ光１１Ａは、ディスク１２上の回折パターン１２１_ｎにより光路が変更され、走査領域に２次元に走査される。
【００５１】
レーザ走査装置１０によって走査領域に照射されたレーザ光は、対象物２によって反射される。対象物２によって反射された反射レーザ光の一部は、受光部１４の受光素子１４Ａに受光される。
【００５２】
前述したように、レーザ光１１Ａの発光時と受光時の時間差から対象物２までの距離が検出される。さらに、主制御部１７は、ディスク駆動部１３によるディスク１２の回転を制御することにより、ディスク１２上のレーザ投射位置に移動されて、設定された回折パターン１２１_ｎの位置情報を取得する。主制御部１７は、回折パターン１２１_ｎの位置情報から、レーザ光の回折角度等の情報を抽出することが可能である。回折パターン１２１_ｎの位置情報は、エンコーダ等によりディスク１２の回転角度を検出することによって取得できる。
【００５３】
さらに、主制御部１７が有するレーザ光の照射方向の情報から対象物２の３次元の座標が検出される。このような対象物２の検出を高速かつ連続して行うことにより、車両前方の３次元の障害物の情報が取得され、これらの情報が車両１の自動運転や運転支援などに利用される。
【００５４】
なおここでは、ディスク１２上の回折パターン１２１_ｎが０度から９０度まで回転する状態を示し、走査領域の左上１／４領域を走査する例を説明したが、さらに９０度から３６０度まで回転する回折パターンをディスク１２上に配置すれば、左下、右下、右上の３／４領域も走査することが可能である。また、１つの走査位置を５つの回折パターンをそれぞれ通過したレーザ光で走査したが、６つ以上の回折パターンを用意し、これらを通過したレーザ光で走査するようにしてもよい。
【００５５】
また、ここでは、回折パターン１２１_ｎにブレーズド回折格子を用いて一方向の回折光を発生させたが、スリット型の回折格子を用いて、二方向の回折光を発生させてもよい。二方向の回折光を発生させれば、例えば、走査位置Ａの反対方向（１８０度回転させた位置）にもレーザ光を走査することができる。このため、スリット型の回折格子を用いれば、ブレーズド回折格子を用いた場合に比べて、回折パターン１２１_ｎの数を１／２に減らすことが可能である。
【００５６】
［１−３］効果
本実施形態によれば、レーザ光を２次元に走査可能で簡素な構成を有するレーザ走査装置を提供することができる。
【００５７】
以下に、本効果について詳述する。第１実施形態のレーザ走査装置１０は、レーザ光１１Ａを投射位置に出射する光源部１１と、レーザ光の光路を変更する複数の回折パターン（第１及び第２回折パターン）を有するディスク（回転部）１２と、ディスクを回転させ、複数の回折パターンを投射位置に移動させるディスク駆動部１３と、複数の回折パターンのいずれかを通過したレーザ光の反射光を受光する受光部１４とを備える。ディスク駆動部１３は、レーザ光が投射された投射位置に、ディスク１２上の複数の回折パターンを順次移動する。
【００５８】
前記構成を備える第１実施形態では、投射位置に複数の回折パターン１２１_ｎを順次移動することにより、レーザ光は複数の回折パターンによって光路が変更される。複数の回折パターンは、回折格子としての複数の溝を有する。複数の溝の配列周期及び角度は、回折パターン毎に変更されている。このような構成を有する複数の回折パターンにより、レーザ光を走査領域に２次元に走査することが可能である。
【００５９】
また、レーザ走査装置１０は、回折パターンを有するディスクとその駆動部、レーザ光の発光部及び受光部を備えた簡素な構成で実施可能であるため、製品コストを低減することができる。
【００６０】
［２］第２実施形態
次に、第２実施形態のレーザ走査装置について説明する。前述した第１実施形態では、円形の平板状のディスクに回折パターンを配置したが、第２実施形態では、円筒状の筒面に回折パターンを配置する例を説明する。以下に、第１実施形態と異なる点について主に述べる。
【００６１】
［２−１］レーザ走査装置の構成
［２−１−１］ブロック構成
図１１を用いて、第２実施形態のレーザ走査装置のブロック構成について説明する。図１１は、レーザ走査装置の構成を示すブロック図である。
【００６２】
レーザ走査装置２０は、光源部１１、ドラム２１、ドラム駆動部２２、受光部１４、パルスタイミング制御部１５、距離演算部１６、及び主制御部１７を備える。
【００６３】
ドラム２１は、例えば透明な円筒形状の板状材から成り、回折パターン群を有する。ドラム２１が有する回折パターン群は、光源部１１からレーザ光を受け、レーザ光の光路を変更する。回折パターン群は、レーザ光を走査領域へ出射し、走査領域内でレーザ光を走査する。ドラム２１により、レーザ光を走査する機構については後述する。
【００６４】
ドラム駆動部２２は、電動機から構成され、ドラム２１を回転させる。その他の構成は、前述した第１実施形態と同様である。
【００６５】
［２−１−２］構造
図１２を用いて、第２実施形態のレーザ走査装置２０の構造を説明する。図１２は、レーザ走査装置の構造を示す斜視図である。
【００６６】
ドラム２１の筒面の回転方向に沿った円周上に、回折パターン群１２１が配置される。ドラム２１に配置される回折パターン群１２１は、回折パターン１２１_１，１２１_２，１２１_３，…，１２１_ｎを有する。
【００６７】
光源部１１は、ドラム２１上の回折パターン群１２１にレーザ光１１Ａを照射可能な位置に配置される。レーザ光１１Ａは、光源部１１からドラム２１の回折パターン群１２１の１つの回折パターンに対して垂直に投射され、回折パターンを通過する。
【００６８】
ドラム駆動部２２は、回転軸（シャフト）２２Ａを有し、回転軸２２Ａを回転する。回転軸２２Ａは、ドラム２１の底面の中心部に取付けられている。ドラム駆動部２２は、回転軸２２Ａを回転することにより、ドラム２１に配置された回折パターン群１２１を回転させる。
【００６９】
受光部１４は、受光素子１４Ａを有し、光源部１１の近傍に配置される。受光素子１４Ａは、光源部１１から発光されたレーザ光１１Ａの反射レーザ光を受光する。その他の構成は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７０】
［２−２］レーザ走査装置の動作
ドラム２１に配置された回折パターン１２１_ｎによって、レーザ光１１Ａの光路を変更し、レーザ光を走査する機構は第１実施形態と同様である。
【００７１】
光源部１１から発光されたレーザ光１１Ａは、ドラム２１上の所定のレーザ投射位置に投射される。レーザ投射位置には、回折パターン群１２１が配置されている。
【００７２】
ドラム２１の回転により、レーザ投射位置に、回折パターン１２１_１，１２１_２，…，１２１_ｎが順次移動する。これにより、レーザ光１１Ａは、レーザ投射位置に移動した回折パターン１２１_ｎに投射される。投射されたレーザ光１１Ａは、回折パターン１２１_ｎによる光の回折によって、光路が変更されて走査領域に照射される。
【００７３】
図９及び図１０を用いて、ドラム２１上の回折パターン１２１_ｎによるレーザ光の走査について説明する。
【００７４】
図９に示すように、ドラム２１のレーザ投射位置に移動される回折パターン１２１_ｎは、ドラム２１の回転によって順次変更される。これにより、回折パターン１２１_ｎによってレーザ光１１Ａの光路が順次変更され、回折パターン１２１_ｎにおける溝の配列周期、及び溝の長辺方向の角度（例えば、Ｘ方向に対する角度）に応じた方向にレーザ光が走査される。図９に示した回折パターンと、図１０に示した走査位置との対応関係は、第１実施形態と同様である。
【００７５】
その他の構成及び動作は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７６】
［２−３］効果
本実施形態によれば、レーザ光を２次元に走査可能で簡素な構成を有するレーザ走査装置を提供することができる。
【００７７】
第２本実施形態では、ドラム２１の筒面の円周上に配置された複数の回折パターン１２１_ｎを有する。ドラム駆動部２２は、レーザ光が投射された投射位置に、ドラム２１上の複数の回折パターンを順次移動する。投射位置に複数の回折パターンを順次移動することにより、レーザ光は複数の回折パターンによって光路が変更される。これにより、レーザ光を走査領域に２次元に走査することが可能である。
【００７８】
また、レーザ走査装置２０は、回折パターンを有するドラムとその駆動部、レーザ光の発光部及び受光部を備えた簡素な構成で実施可能であるため、製品コストを低減することができる。その他の効果及び作用は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７９】
［３］その他
前記実施形態では、レーザ走査装置が扱うレーザ光として赤外線レーザを用いている。しかし、これに限定されず、本実施形態のレーザ走査装置は、赤外線以外の光にも適用可能である。前記実施形態では、レーザ光を回折する回折パターンとして、ブレーズド回折格子を用いている。しかし、これに限定されず、ブレーズド回折格子以外の回折格子、例えばスリット型の回折格子を用いることも可能である。また、前記実施形態では、車両に搭載されるレーザ走査装置について説明している。しかし、これに限定されず、レーザ光を走査する機能を有する様々な電子機器に適用できる。
【００８０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。
【符号の説明】
【００８１】
１…車両、２…対象物、１０…レーザ走査装置、１１…光源部、１１Ａ…レーザ光、１２…ディスク、１３…ディスク駆動部、１３Ａ…回転軸、１４…受光部、１４Ａ…受光素子、１５…パルスタイミング制御部、１６…距離演算部、１７…主制御部、２１…ドラム、２２…ドラム駆動部、２２Ａ…回転軸、１２１…回折パターン群、１２１_１，１２１_２，１２１_３，…，１２１_ｎ…回折パターン。
【図１】
2019144499.tif 000003
【図２】
2019144499.tif 000004
【図３】
2019144499.tif 000005
【図４】
2019144499.tif 000006
【図５】
2019144499.tif 000007
【図６】
2019144499.tif 000008
【図７】
2019144499.tif 000009
【図８】
2019144499.tif 000010
【図９】
2019144499.tif 000011
【図１０】
2019144499.tif 000012
【図１１】
2019144499.tif 000013
【図１２】
2019144499.tif 000014