(57)【要約】【課題】テレスコープによって増加する不要光の受光を抑制することができる検出装置を提供する。【解決手段】本発明に係る検出装置１は、対象物を検出する検出装置１であって、照明光束を出射する光源１１と、対象物からの反射光束を受光する受光素子５２と、照明光束を対象物へ偏向し対象物を走査すると共に、反射光束を受光素子５２へ偏向する偏向部３０と、光源部１０からの照明光束を偏向部３０へ進行させると共に、偏向部３０からの反射光束を受光素子５２へ進行させる分岐部２０と、偏向部３０によって偏向された照明光束の光束径を拡大すると共に、対象物からの反射光束の光束径を縮小する第１のテレスコープ４０とを備え、偏向部３０は、偏向部３０の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線の光路と第１のテレスコープ４０の光軸とが一致しないように配置されていることを特徴とする。【選択図】図１
2019120616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を検出する検出装置であって、
照明光束を出射する光源と、
前記対象物からの反射光束を受光する受光素子と、
前記照明光束を前記対象物へ偏向し前記対象物を走査すると共に、前記反射光束を前記受光素子へ偏向する偏向部と、
前記光源からの前記照明光束を前記偏向部へ進行させると共に、前記偏向部からの前記反射光束を前記受光素子へ進行させる分岐部と、
前記偏向部によって偏向された前記照明光束の光束径を拡大すると共に、前記対象物からの前記反射光束の光束径を縮小する第１のテレスコープとを備え、
前記偏向部は、前記偏向部の走査画角範囲の中心画角での前記照明光束の主光線の光路と前記第１のテレスコープの光軸とが一致しないように配置されていることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記偏向部の偏向面において、前記照明光束の入射位置と前記第１のテレスコープの光軸とは互いに離間していることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記偏向部の偏向面は、前記第１のテレスコープの入射瞳位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記分岐部は、有孔ミラーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記光源からの前記照明光束を平行光束に変換する光学素子を備えること特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記分岐部と前記偏向部との間に配置され、前記分岐部からの前記照明光束の光束径を縮小すると共に、前記偏向部によって偏向された前記反射光束の光束径を拡大する第２のテレスコープを備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記偏向部によって偏向された前記反射光束を前記受光素子の受光面上に集光する第１の結像光学系と、該第１の結像光学系によって集光された前記反射光束の光束径を制限する絞りとを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項８】
前記絞りを通過した前記反射光束を前記受光面上に集光する第２の結像光学系を備えることを特徴とする請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記第２の結像光学系は、該第２の結像光学系の光軸と前記検出装置の光軸とが一致しないように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記受光素子は、受光面の中心位置が前記検出装置の光軸上にないように配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記分岐部は、光束を透過及び反射させる素子であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記分岐部は、前記光源からの前記照明光束を前記偏向部に向けて透過させると共に、前記偏向部からの前記反射光束を前記受光素子に向けて反射させることを特徴とする請求項１１に記載の検出装置。
【請求項１３】
前記第１のテレスコープは、屈折力を有する複数の光学素子で構成され、かつ全系では屈折力を持たないことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記受光素子の出力に基づいて前記対象物までの距離情報を取得する制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の検出装置と、該検出装置によって得られた距離情報に基づいて車両と前記対象物との衝突可能性を判定する衝突判定部とを備えることを特徴とする車載カメラシステム。
【請求項１６】
前記車両と前記対象物との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記車両の各輪に制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置を備えることを特徴とする請求項１５に記載の車載カメラシステム。
【請求項１７】
前記車両と前記対象物との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記車両の運転者に対して警報を発する警報装置を備えることを特徴とする請求項１５または１６に記載の車載カメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を照明し対象物からの反射光を受光することで、対象物を検出する検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物を検出し対象物までの距離を計測する方法として、対象物を照明し対象物からの反射光を受光するまでの時間や検出された反射光の位相から、対象物までの距離を算出するＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）が知られている。
近年、例えば自動車の自動運転のために対象物までの距離を計測する方法として、このＬＩＤＡＲが注目されている。
自動車の自動運転では、対象物としての車両、人または危険物等を判別しつつ、判別された対象物までの距離に応じて追従または回避等の行動が求められる。
【０００３】
特許文献１は、レーザーから出射し分岐部を通過した照明光を走査ミラーが偏向して対象物を走査し、対象物によって反射された反射光が走査ミラー及び分岐部を介して受光部へ偏向され、受光部で受光された反射光から対象物の位置及び対象物までの距離を計測する検出装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２０１４８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
対象物が遠くなるほど、対象物から検出装置に入射する反射光の強度は減少するため、検出装置においてはその反射光をなるべく多く受光することが求められる。
そのためには、検出装置の出射側近傍にテレスコープを配置し、照明光及び反射光の光束径を変化させることによって光量を増加させることが有効であるが、その場合、検出装置内部における反射や散乱によって発生する不要光の光量までも増加させてしまう。
そこで本発明は、テレスコープによって増加する不要光の受光を抑制することができる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】
【０００６】
本発明に係る検出装置は、対象物を検出する検出装置であって、照明光束を出射する光源と、対象物からの反射光束を受光する受光素子と、照明光束を対象物へ偏向し対象物を走査すると共に、反射光束を受光素子へ偏向する偏向部と、光源からの照明光束を偏向部へ進行させると共に、偏向部からの反射光束を受光素子へ進行させる分岐部と、偏向部によって偏向された照明光束の光束径を拡大すると共に、対象物からの反射光束の光束径を縮小する第１のテレスコープとを備え、偏向部は、偏向部の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線の光路と第１のテレスコープの光軸とが一致しないように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、テレスコープによって増加する不要光の受光を抑制することができる検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一実施形態に係る検出装置の模式的断面図。
【図２】第一実施形態に係る検出装置の一部拡大模式的断面図。
【図３】第一実施形態に係る検出装置において駆動ミラーを二次元的に駆動した際に受光される不要光の様子を示した図。
【図４】第二実施形態に係る検出装置の一部拡大模式的断面図。
【図５】第二実施形態に係る検出装置の一部拡大模式的断面図。
【図６】第二実施形態に係る検出装置の受光素子の受光面上で形成される反射光領域を示した図。
【図７】第三実施形態に係る検出装置の模式的断面図。
【図８】第四実施形態に係る検出装置の模式的断面図。
【図９】第四実施形態に係る検出装置へ対象物からの反射光が再入射する様子を示した図。
【図１０】第四実施形態に係る検出装置の模式的断面図。
【図１１】第五実施形態に係る検出装置の模式的断面図。
【図１２】比較例としての若しくは第五実施形態に係る検出装置の受光部の拡大模式的断面図。
【図１３】第六実施形態に係る検出装置の模式的断面図。
【図１４】第七実施形態に係る検出装置の模式的断面図。
【図１５】比較例としての若しくは第七実施形態に係る検出装置の受光部の拡大模式的断面図。
【図１６】比較例としての検出装置の受光素子の受光面上で形成される反射光領域を示した図。
【図１７】第八実施形態に係る検出装置の模式的断面図。
【図１８】実施形態に係る車載カメラシステムの機能ブロック図。
【図１９】実施形態に係る車両の要部概略図。
【図２０】実施形態に係る車載カメラシステムの動作例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第一実施形態］
以下に、本実施形態に係る検出装置を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す図面は、本実施形態を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。
【００１０】
ＬＩＤＡＲは、対象物を照明する照明系と対象物からの反射光や散乱光を受光する受信系とから構成される。そのようなＬＩＤＡＲにおいては、照明系及び受信系の各々が向いている方向が完全に一致する同軸系と、照明系と受信系を別々に構成する非同軸系とがある。
本実施形態に係る検出装置は、同軸系のＬＩＤＡＲに好適なものであり、照明系及び受信系の光軸が有孔ミラーで合致されている。
【００１１】
自動車の高速運転を想定した自動運転では、より遠方の対象物を検出し対象物までの距離を測定する（測距する）ことが求められる。
検出装置に戻ってくる対象物からの反射光や散乱光は、対象物が遠ければ遠いほど弱くなる。
例えば、５ｍ遠方にある対象物から検出装置に入射する反射光の光量に対して、５０ｍ遠方にある対象物から検出装置に入射する反射光の光量は、２桁程落ちる。
【００１２】
従って、遠方にある対象物からの反射光を多く受光するためには検出装置から出射する照明光の光量、例えば照明光源の出力を上げることが考えられる。しかしながら、対象物が人であった場合には、人の目の安全に配慮する必要があるため、照明光源の出力を上げることにも限界がある。
そのため、照明光の光量は増加させずに、遠方にある対象物からの反射光をなるべく多く受光することが求められる。
【００１３】
また、対象物が遠くなればなるほど、対象物の大きさを測定することが難しくなる。
特に、高速運転においては、遠方にある対象物の大きさを早期に検出して次の行動への判断材料とする必要があるため、遠方にある対象物のサイズを精度よく検出することも重要となる。
【００１４】
また、検出装置の内部で発生する反射光や散乱光は測定の精度を低下させる不要光となり、なるべく受光部に受光させないことが好ましい。
もし、そのような不要光が多く発生し、対象物からの反射光を受光する際に不要光も一緒に受光してしまうと、検出装置の検出性能の低下や算出した測定量の誤差の増大を引き起こしてしまう。
また、検出装置から照明光を出射する際に発生した不要光を受光部が多く受光してしまうと、対象物からの反射光を受光するまでに受光素子上の電荷をリセットすることができず、対象物からの反射光と不要光とを区別することができなくなる。そのため、対象物の検出及び測距ができなくなる。
【００１５】
なお、特許文献１は、そのような検出装置内部で発生する不要光の受光を抑制するための構成について何ら検討していない。
【００１６】
図１（ａ）及び（ｂ）は、第一実施形態に係る検出装置１の模式的断面図を示している。なお、図１（ａ）は照明時の光路も示しており、図１（ｂ）は受光時の光路も示している。
【００１７】
本実施形態に係る検出装置１は、光源形成部（光源部）１０、照明受光分岐部（分岐部）２０、駆動ミラー（偏向部）３０、テレスコープ（第１のテレスコープ）４０、受光部５０及び制御部１００を備えている。
【００１８】
光源形成部１０は、光源１１及びコリメータ１２を備えており、光源１１から射出された発散光束（照明光束）がコリメータ１２によって光束径ｒ１ａを有する平行光束に変換される。なおここで、平行光束とは、厳密な平行光束だけでなく、弱発散光束や弱収束光束等の略平行光束を含むものとする。
照明受光分岐部２０は、例えば有孔ミラーやビームスプリッターで構成されており、照明光路と受光光路を分離する機能を有する。すなわち、照明受光分岐部２０は、光源形成部１０からの照明光束を駆動ミラー３０へ進行させると共に、駆動ミラー３０からの光束を受光部５０へ進行させる。ここで、有孔ミラーとは開口部を有するミラーであり、光束を透過（開口部（空気）を通過）及び反射（ミラー面で反射）させることができる。なお、有孔ミラーの開口部は空孔でなくても構わない。
駆動ミラー３０は、有効径ｒ１ａ’を有しており、図中におけるＹ軸、またはＹ軸に垂直な軸のまわりに回転する二軸駆動ミラーである。なお、照明光束の光束径ｒ１ａは、駆動ミラー３０の有効径ｒ１ａ’より小さい。
テレスコープ４０は、屈折力（パワー）を有する複数の光学素子（レンズ）で構成され、かつ全系では屈折力を持たない光学系である。テレスコープ４０は、駆動ミラー３０の照明側に配置されており、駆動ミラー３０は、テレスコープ４０の光学的に入射瞳となる位置に配置される。また、テレスコープ４０の光学倍率βは、駆動ミラー３０側から射出瞳に対して１より大きく（|β|＞１）、駆動ミラー３０が配置される入射瞳の径は、駆動ミラー３０の有効径ｒ１ａ’より大きい。
受光部５０は、集光光学系（第１の結像光学系）５１及び受光素子５２を備えており、照明された対象物からの反射光束が集光光学系５１によって集光され、受光素子５２で受光される。
制御部１００は、光源形成部１０に設けられている光源１１、駆動ミラー３０及び受光部５０に設けられている受光素子５２を制御する。そして、制御部１００は、光源１１及び駆動ミラー３０をそれぞれ所定の駆動電圧や駆動周波数で駆動すると共に、受光素子５２における受光の際の受光波形を特定の周波数で計測する。
【００１９】
光源形成部１０から出射した光束径ｒ１ａを有する平行光束は、照明受光分岐部２０を通過し、駆動ミラー３０によって偏向され、テレスコープ４０を介して出射面において光束径ｒ１ｂを有する照明光束となり、検出装置１の外部にある対象物を照明する。
そして、照明された対象物から反射された反射光束を含む、テレスコープ４０の出射面から再入射した有効径（すなわち、テレスコープ４０の射出有効径）ｒ１ｂ’を有する光束は、テレスコープ４０を通過し、駆動ミラー３０によって光束径ｒ１ａ’を有する光束として偏向される。そして偏向された光束は、照明受光分岐部２０において照明光束とは異なる方向に偏向され、受光部５０によって受光される。
そして、制御部１００によって、受光素子５２で得られた受光時間と光源１１の発光時間との差分、もしくは受光素子５２で得られた受光信号の位相と光源１１の出力信号の位相との差分を計測し、差分を光速で乗じて対象物との距離を決定する。
なお、本実施形態に係る検出装置１においては、照明受光分岐部２０は、光源形成部１０からの光束を駆動ミラー３０に向けて透過させると共に、駆動ミラー３０からの光束を受光部５０に向けて偏向させているが、これに限られない。照明受光分岐部２０は、光源形成部１０からの光束を駆動ミラー３０に向けて偏向させると共に、駆動ミラー３０からの光束を受光部５０に向けて透過させても構わない。
【００２０】
図１（ａ）及び（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る検出装置１では、駆動ミラー３０を高速で駆動させるため、重量の関係で駆動ミラー３０の径を小さくする必要が生じ、必然的に駆動ミラー３０によって偏向される光束の有効径が小さくなる。そのため、駆動ミラー３０は、照明された対象物からの反射光束を含む光束の有効径を律速しやすい。
【００２１】
テレスコープ４０の出射面から再入射する光束の有効径ｒ１ｂ’は、駆動ミラー３０の有効径ｒ１ａ’及びテレスコープ４０の光学倍率βを用いて以下の式（１）のように表される。
【数１】
2019120616.tif 000003
図１（ｂ）に示されているように、光束の有効径ｒ１ｂ’は、駆動ミラー３０の有効径ｒ１ａ’よりも｜β｜（＞１）倍だけ大きくなるため、本実施形態に係る検出装置１では、テレスコープ４０を設けない場合よりも対象物からの反射・散乱光束を多く受光することができる。
【００２２】
また、テレスコープ４０から出射する照明光束の主光線の偏向角θ２は、駆動ミラー３０によって偏向された平行光束の主光線の偏向角θ１及びテレスコープ４０の光学倍率βを用いて以下の式（２）のように表される。
【数２】
2019120616.tif 000004
図１（ａ）に示されているように、テレスコープ４０の光学倍率βは１より大きいため、照明光束の主光線の偏向角θ２は、駆動ミラー３０によって偏向された平行光束の主光線の偏向角θ１より小さくなる。
従って、本実施形態に係る検出装置１では画角は狭くなるが、同時に検出間隔も狭くなるため、検出分解能を向上させることができる。
【００２３】
本実施形態に係る検出装置１において、駆動ミラー３０を駆動した際の駆動ミラー３０によって偏向された照明光束の主光線の光路が、ＹＺ断面において図２（ａ）に示されている。
【００２４】
図２（ａ）は、本実施形態に係る検出装置１の一部拡大模式的断面図を示している。また、図２（ａ）はテレスコープ４０の最も光軸外（走査画角範囲内の最大画角）の光路を通る照明光束の主光線Ｓａ、駆動ミラー３０が駆動できる範囲（走査画角範囲）の中心画角の光路を通る照明光束の主光線Ｓｂ、及びテレスコープ４０の光軸に最も近い光路を通る照明光束の主光線Ｓｃも示している。
【００２５】
また、図２（ｂ）は、検出装置１において中心画角の光路（照明光路）とテレスコープ４０の光軸Ａｘとが一致するように駆動ミラー３０を配置した場合の一部拡大模式的断面図を示している。
【００２６】
図２（ｂ）に示されているように、検出装置１において駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線Ｓｂの光路とテレスコープ４０の光軸Ａｘとが一致するように駆動ミラー３０を配置した場合には、テレスコープ４０に設けられている各光学素子からの反射光束ＲＦ１やＲＦ２が、光軸Ａｘ上に沿って照明光束に重なるように受光部５０に戻ってくる。
また、図２（ｂ）に示されている照明光束の光路近傍においても、テレスコープ４０に設けられている各光学素子からの反射光束や散乱光束が多少なりとも受光部５０に戻ってくる。
従って、図２（ｂ）に示されているように、テレスコープ４０の光軸Ａｘと駆動ミラー３０の中心画角の光路とを一致させた場合、図３（ａ）で示すように、反射光束ＲＦ１やＲＦ２のような上記の不要光が所定の画角範囲で発生する。
【００２７】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、検出装置１において駆動ミラー３０を二次元的に駆動した際に受光素子５２の受光面５２Ｄ上で受光される不要光の様子を示している。ここで、２つの互いに直交する点線軸の交点が駆動ミラー３０の駆動中心画角であり、横軸がＸ方向に駆動ミラー３０を駆動した場合の画角、縦軸がＹ方向に駆動ミラー３０を駆動した場合の画角を示している。
また、図３（ａ）乃至（ｄ）において、白い部分は不要光が発生している画角、黒い部分は不要光が発生していない画角を示している。
【００２８】
一方、図２（ａ）に示されているように、本実施形態に係る検出装置１において駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線Ｓｂの光路（照明光路）とテレスコープ４０の光軸Ａｘとが一致しないように駆動ミラー３０を配置すれば、照明光束がテレスコープ４０の光軸Ａｘ上を通過しない。
そのため、本実施形態に係る検出装置１においてテレスコープ４０に設けられている各光学素子から発生する不要光は、図３（ｂ）に示されているように、受光素子５２の受光面５２Ｄ上の中心から大きく外れた画角範囲で確認できる程度になる。
【００２９】
以上のように、本実施形態に係る検出装置１では、駆動ミラー３０を光学倍率βが１よりも大きいテレスコープ４０の入射瞳位置に配置することで、照明する対象物からの反射光束及び散乱光束を多く取り込み、且つ検出間隔を密にし、検出分解能を向上させることができる。
また、駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線の光路とテレスコープ４０の光軸Ａｘとが一致しないように（駆動ミラー３０が、駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角において照明光束をテレスコープ４０の光軸上に偏向しないように）駆動ミラー３０の角度を設定することで、中心画角及びその近傍における不要光の受光を抑制することができる。
換言すると、駆動ミラー３０の中心画角がテレスコープ４０の軸外画角になるように駆動ミラー３０を配置することで、不要光の受光を抑制することができる。
これにより、検出装置１の遠方の対象物に対する測距性能及び遠方の対象物の大きさに対する検出分解能を向上させることができる。
【００３０】
［第二実施形態］
図４は、第二実施形態に係る検出装置２の一部拡大模式的断面図を示している。また、図４はテレスコープ４０の最も光軸外（走査画角範囲内の最大画角）の光路を通る照明光束の主光線Ｓａ、駆動ミラー３０が駆動できる範囲（走査画角範囲）の中心画角の光路を通る照明光束の主光線Ｓｂ、及びテレスコープ４０の光軸に最も近い光路を通る照明光束の主光線Ｓｃも示している。
なお、本実施形態に係る検出装置２は、第一実施形態に係る検出装置１と同様の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
【００３１】
本実施形態に係る検出装置２では、テレスコープ４０が偏心するように配置されている。具体的には、図４に示されているように、テレスコープ４０の光軸Ａｘと駆動ミラー３０との交点をＡＸＰ、駆動ミラー３０のミラー面（偏向面、走査面）上における照明光束の入射位置をＩＬＰとしたとき、双方が一致しないようにテレスコープ４０を偏心させている。
換言すると、テレスコープ４０は、テレスコープ４０の光軸Ａｘが駆動ミラー３０のミラー面上における照明光束の入射位置ＩＬＰと交わらないように配置されている。
【００３２】
図５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、検出装置２において駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線の光路とテレスコープ４０の光軸Ａｘとが一致するように及び一致しないように駆動ミラー３０を配置した場合の一部拡大模式的断面図を示している。
【００３３】
図５（ａ）に示されているように、駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線の光路Ｓｂとテレスコープ４０の光軸Ａｘとが一致する場合、テレスコープ４０に設けられている各光学素子からの反射光束ＲＦ１及びＲＦ２は、光軸Ａｘ上において互いに同じ向きに反射される。
それにより、テレスコープ４０からの反射光束ＲＦ１及びＲＦ２は、受光部５０の受光素子５２の受光面上にぼけた状態で到達する。
【００３４】
図６（ａ）及び（ｂ）は、検出装置２において駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線の光路Ｓｂとテレスコープ４０の光軸Ａｘとが一致するように及び一致しないように駆動ミラー３０を配置した場合における、受光素子５２の受光面５２Ｄとテレスコープ４０からの反射光束ＲＦ１及びＲＦ２によって受光面５２Ｄに平行な断面内に形成される反射光領域ＲＦ１Ｇ及びＲＦ２Ｇとの位置関係を示している。
【００３５】
図６（ａ）に示されているように、駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線の光路Ｓｂとテレスコープ４０の光軸Ａｘとが一致する場合、反射光領域ＲＦ１Ｇ及びＲＦ２Ｇは、受光面５２Ｄに平行な断面内において受光面５２Ｄに重なるように形成される。
【００３６】
一方、図５（ｂ）に示されているように、駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線の光路Ｓｂとテレスコープ４０の光軸Ａｘとが一致しない場合、テレスコープ４０に設けられている各光学素子からの反射光束ＲＦ１及びＲＦ２の反射角度は分散する。
それにより、図６（ｂ）に示されているように、反射光領域ＲＦ１Ｇ及びＲＦ２Ｇは、受光面５２Ｄから離間する。
その結果、図３（ｃ）に示されているように、テレスコープ４０に設けられている各光学素子から受光素子５２の受光面５２Ｄ上で受光される不要光の画角範囲は、図３（ａ）に比べて縮小することができる。
【００３７】
また、テレスコープ４０に設けられている光学素子のうち不要光の発生に大きく寄与する反射面があった場合、その反射面からの反射光束の向きに応じて不要光が強く発生する画角が存在する。すなわち、テレスコープ４０を偏心させる方向に応じて不要光が強く発生する画角が変化する。
従って、駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線の光路Ｓｂとテレスコープ４０の光軸Ａｘとが一致しないようにテレスコープ４０を偏心させることに加えて、第一実施形態に係る検出装置１のように駆動ミラー３０の角度を設定することで、図３（ｄ）に示されているように、不要光の画角範囲を縮小すると共に受光素子５２の受光面５２Ｄの中心から大きく外れた位置に移動させることができる。
なお、図３（ｄ）では、説明のために不要光を残して示しているが、受光素子５２の受光面５２Ｄから不要光を完全に除去するよう、駆動ミラー３０の角度やテレスコープ４０の偏心位置を設定することが好ましい。
【００３８】
また、図６（ｂ）に示されているように、反射光領域ＲＦ１Ｇ及びＲＦ２Ｇそれぞれの受光面５２Ｄからの離間量をＲＦ１ｓ及びＲＦ２ｓとしたとき、この離間量の大きさや離間の方向は、テレスコープ４０に設けられている各光学素子の配置やテレスコープ４０の偏心方向に依存する。
そのため、テレスコープ４０を偏心させる方向は、不要光が発生する画角や検出装置２の使用画角を考慮して決定することが好ましい。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る検出装置２では、照明する遠方の対象物からの反射光束及び散乱光束を多く取り込みつつ、第一実施形態に係る検出装置１よりも広い画角で装置内における不要光の発生を抑制することができる。
【００４０】
なお、一般的に車載用のＬＩＤＡＲでは、地面に水平な方向の画角が、地面に垂直な画角より広いことが求められる。そのため、本実施形態に係る検出装置２では、Ｘ方向を地面に水平な画角、Ｙ方向を地面に垂直な画角とし、テレスコープをＹ方向に偏心させることが好ましい。
【００４１】
［第三実施形態］
図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第三実施形態に係る検出装置３の模式的断面図を示している。なお、図７（ａ）及び（ｃ）は照明時の光路も示しており、図７（ｂ）は受光時の光路も示している。
なお、本実施形態に係る検出装置３は、変倍光学系６０を設けている以外は、第一実施形態に係る検出装置１と同様の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
【００４２】
変倍光学系（第２のテレスコープ）６０は、光学倍率β（|β|＜１）を有しており、有孔ミラー２０を通過した光束径ｒ３ａを有する平行光束を、より小さい光束径ｒ３ｂを有する平行光束に変換する。
すなわち、光束径ｒ３ｂは、有効径ｒ３ａ及び変倍光学系６０の光学倍率βを用いて以下の式（３）のように表される。
【数３】
2019120616.tif 000005
ここで、変倍光学系６０を通過した照明光束の光束径ｒ３ｂは、駆動ミラー３０の有効径よりも小さい。
【００４３】
光源形成部１０から出射した光束径ｒ３ａを有する平行光束は、有孔ミラー２０を通過（透過）し、変倍光学系６０によって光束径ｒ３ｂを有する照明光束に変換される。そして照明光束は、駆動ミラー３０によって偏向され、テレスコープ４０を介して出射面において光束径ｒ３ｃを有する照明光束となり、検出装置４の外部にある対象物を照明する。
そして、照明された対象物から反射された反射光束を含む、テレスコープ４０の出射面から再入射した有効径（すなわち、テレスコープ４０の射出有効径）ｒ３ｃ’を有する光束は、テレスコープ４０を通過し、駆動ミラー３０によって光束径ｒ３ｂ’を有する光束として偏向される。そして偏向された光束は、変倍光学系６０によってより大きい光束径ｒ３ａ’を有する受光光束に変換される。そして、有孔ミラー２０において照明光束とは異なる方向に偏向（反射）され、受光部５０によって受光される。
そして、制御部１００によって、受光素子５２で得られた受光時間と光源１１の発光時間との差分、もしくは受光素子５２で得られた受光信号の位相と光源１１の出力信号の位相との差分を計測し、差分を光速で乗じて対象物との距離を決定する。
【００４４】
図７（ａ）乃至（ｃ）に示されているように、本実施形態に係る検出装置３では、駆動ミラー３０を高速で駆動させるため、重量の関係で駆動ミラー３０の径を小さくする必要が生じ、必然的に駆動ミラー３０によって偏向される光束の有効径が小さくなる。そのため、駆動ミラー３０は、照明された対象物からの反射光束を含む光束の有効径を律速しやすい。
そのため、光束の有効径ｒ３ｂ’が駆動ミラー３０の有効径と同等になると考えることができる。
【００４５】
受光部５０によって受光される受光光の光束径ｒ３ａ’は、光束の有効径ｒ３ｂ’及び変倍光学系６０の光学倍率βを用いて以下の式（４）のように表される。
【数４】
2019120616.tif 000006
【００４６】
また、有孔ミラー２０に形成されている開口の口径をＨとすると、有孔ミラー２０によって受光部５０が受信信号として受光できない光量の割合、換言すると、有孔ミラー２０による受光光束の欠損率Ｒは、以下の式（５）のように表される。
【数５】
2019120616.tif 000007
【００４７】
もし変倍光学系６０が設けられていない場合、受光部５０によって受光される受光光束の光束径ｒ３ａ’は、駆動ミラー３０の有効径と同等、すなわち光束の有効径ｒ３ｂ’となる。
また、光源形成部１０から出射した平行光束の光束径をｒ３ａ、有孔ミラー２０を通過し駆動ミラー３０に入射する平行光束の光束径をｒ３ｂとしたとき、ｒ３ａ＝ｒ３ｂとなる。
【００４８】
この場合、有孔ミラー２０によって受光部５０が受信信号として受光できない光量の割合、換言すると、有孔ミラー２０による受光光束の欠損率Ｒ’は、以下の式（６）のように表される。
【数６】
2019120616.tif 000008
【００４９】
従って、欠損率ＲとＲ’との比は、式（５）及び（６）より、以下の式（７）のように表される。
【数７】
2019120616.tif 000009
従って、本実施形態に係る検出装置３では、変倍光学系６０を設けることによって、有孔ミラー２０によって受光部５０が受信信号として受光できない光量の割合、換言すると、有孔ミラー２０による受光光の欠損率をβ２倍だけ抑えることができる。
【００５０】
また、テレスコープ４０の出射面から再入射する光束の有効径ｒ３ｃ’は、駆動ミラー３０の有効径ｒ３ｂ’及びテレスコープ４０の光学倍率β’（|β’|＞１）を用いて以下の式（８）のように表される。
【数８】
2019120616.tif 000010
図７（ｂ）に示されているように、光束の有効径ｒ３ｃ’は、駆動ミラー３０の有効径ｒ３ｂ’よりも｜β’｜（＞１）倍だけ大きくなる。
【００５１】
ここで、変倍光学系６０及びテレスコープ４０のいずれも有さない場合の比較例としての検出装置３における受光部５０の受光光量Ｆと本実施形態に係る検出装置３における受光部５０の受光光量Ｆ’とを比較する。
比較例としての検出装置３における受光部５０の受光光量Ｆは、駆動ミラー３０に再入射する際の有効径ｒ３ｂ’の光束の光量を１とすると、式（６）より以下の式（９）のように求められる。
【数９】
2019120616.tif 000011
一方、本実施形態に係る検出装置３における受光部５０の受光光量Ｆ’は、同様に駆動ミラー３０に再入射する際の有効径ｒ３ｂ’の光束の光量を１とすると、式（５）及び（８）より以下の式（１０）のように求められる。
【数１０】
2019120616.tif 000012
【００５２】
ここで、ｒ３ｂ’＝２Ｈ、β＝０．２、β’＝３としたとき、受光光量の比Ｆ’／Ｆは以下の式（１１）のように求められる。
【数１１】
2019120616.tif 000013
従って、本実施形態に係る検出装置３では、比較例としての検出装置３に比べて、受光部５０において約１２倍の受光光量を得ることができる。
【００５３】
また、テレスコープ４０から出射する照明光束の主光線の偏向角θ２は、駆動ミラー３０によって偏向された平行光束の主光線の偏向角θ１及びテレスコープ４０の光学倍率β’を用いて以下の式（１２）のように表される。
【数１２】
2019120616.tif 000014
図７（ｃ）に示されているように、テレスコープ４０の光学倍率β’は１より大きいため、照明光束の主光線の偏向角θ２は、駆動ミラー３０によって偏向された平行光束の主光線の偏向角θ１より小さくなる。
従って、本実施形態に係る検出装置３では画角は狭くなるが、同時に検出間隔も狭くなるため、検出分解能を向上させることができる。
【００５４】
検出装置において遠方の対象物からの反射光を検出する場合、検出装置と対象物との間の距離が長くなればなるほど、その対象物の大きさを検出することが難しくなる。
特に高速運転を想定した自動運転では、遠方の対象物の大きさを早期に検出して次の行動への判断材料とする必要があるため、遠方の対象物のサイズを精度よく検出することが重要となる。
本実施形態に係る検出装置３では、受光光量を向上させるだけでなく、検出分解能の向上も達成できるという点で新たな効果を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施形態に係る検出装置３では、光源形成部１０において光源１１から射出された発散光束がコリメータ１２によって有孔ミラー２０の開口径Ｈより小さい光束径ｒ３ａを有する平行光束に変換されている。しかしながら、これに限らず、光源形成部１０と有孔ミラー２０との間に絞りを設けても構わない。
また、本実施形態に係る検出装置３では、光源形成部１０が光源１１及びコリメータ１２のみで構成されているが、これに限られない。光源１１からの発散角が非対称だった場合には、光源形成部１０にシリンドリカルレンズ等を設けて、光源１１から出射した発散光束を整形した後、設けた絞りによって光束径を調整してもよい。
ここで重要なことは、検出装置からの照明光束の光量が、人の目の安全を考慮して定められる上限を超えないことであり、光源形成部１０において絞りを用いて照明光束の有効径を決定しても構わない。
【００５６】
［第四実施形態］
図８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第四実施形態に係る検出装置４の模式的断面図を示している。なお、図８（ａ）及び（ｃ）は照明時の光路も示しており、図８（ｂ）は受光時の光路も示している。
なお、本実施形態に係る検出装置４は、受光部５０内に新たに視野絞り５５を設けている以外は、第一実施形態に係る検出装置１と同様の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
【００５７】
受光部５０は、集光光学系５１、受光素子５２及び視野絞り（絞り）５５を備えており、視野絞り５５は、集光光学系５１の集光位置に設けられており、集光光学系５１によって集光された光束の光束径を制限する。
照明された対象物からの反射光束を含む光束は、集光光学系５１によって集光され、視野絞り５５の開口を通過し、受光素子５２で受光される。
【００５８】
光源形成部１０から出射した光束径ｒ４ａを有する平行光束は、照明受光分岐部２０を通過し、駆動ミラー３０によって偏向され、テレスコープ４０を介して出射面において光束径ｒ４ｂを有する照明光束となり、検出装置５の外部にある対象物を照明する。
そして、照明された対象物から反射された反射光束を含む、テレスコープ４０の出射面から再入射した有効径（すなわち、テレスコープ４０の射出有効径）ｒ４ｂ’を有する光束は、テレスコープ４０を通過し、駆動ミラー３０によって光束径ｒ４ａ’を有する光束として偏向される。そして偏向された光束は、照明受光分岐部２０において照明光束とは異なる方向に偏向され、受光部５０によって受光される。
そして、制御部１００によって、受光素子５２で得られた受光時間と光源１１の発光時間との差分、もしくは受光素子５２で得られた受光信号の位相と光源１１の出力信号の位相との差分を計測し、差分を光速で乗じて対象物との距離を決定する。
【００５９】
図８（ａ）乃至（ｃ）に示されているように、本実施形態に係る検出装置４では、駆動ミラー３０を高速で駆動させるため、重量の関係で駆動ミラー３０の径を小さくする必要が生じ、必然的に駆動ミラー３０によって偏向される光束の有効径が小さくなる。そのため、駆動ミラー３０は、照明された対象物からの反射光束を含む光束の有効径を律速しやすい。
【００６０】
テレスコープ４０の出射面から再入射する光束の有効径ｒ４ｂ’は、駆動ミラー３０の有効径ｒ４ａ’及びテレスコープ４０の光学倍率β（|β|＞１）を用いて以下の式（１３）のように表される。
【数１３】
2019120616.tif 000015
図８（ｂ）に示されているように、光束の有効径ｒ４ｂ’は、駆動ミラー３０の有効径ｒ４ａ’よりも｜β｜（＞１）倍だけ大きくなる。そのため、本実施形態に係る検出装置４では、テレスコープ４０を設けない場合よりも対象物からの反射光束及び散乱光束を多く受光することができる。
【００６１】
また、テレスコープ４０から出射する照明光束の主光線の偏向角θ２は、駆動ミラー３０によって偏向された平行光束の主光線の偏向角θ１及びテレスコープ４０の光学倍率βを用いて以下の式（１４）のように表される。
【数１４】
2019120616.tif 000016
図８（ａ）及び（ｃ）に示されているように、テレスコープ４０の光学倍率βは１より大きいため、照明光束の主光線の偏向角θ２は、駆動ミラー３０によって偏向された平行光束の主光線の偏向角θ１より小さくなる。
従って、本実施形態に係る検出装置４では画角は狭くなるが、同時に検出間隔も狭くなるため、検出分解能を向上させることができる。
【００６２】
図９は、本実施形態に係る検出装置４へ対象物２００からの光束が再入射する様子を示している。
【００６３】
ここで、検出装置４から対象物２００までの距離をｐ、対象物２００が照明される領域をφＦＩＬ、テレスコープ４０の出射面で受ける光束の最大画角をθＳＴＣとする。
【００６４】
テレスコープ４０の出射面で受ける光束の最大画角θＳＴＣが照明される対象物２００の画角より大きい場合、画角外からの光束や装置内で画角外に発生する散乱光束等の不要光も受光素子５２で受光されてしまう。
そのため、本実施形態に係る検出装置４は、以下の式（１５）が満たされるように構成されるのがよい。
【数１５】
2019120616.tif 000017
【００６５】
図１０は、本実施形態に係る検出装置４において対象物２００からの光束が受光素子５２で受光される様子を示しており、主光線を図示している。
【００６６】
ここで、図１０に示されているように、駆動ミラー３０が静止した状態において対象物２００からの光束が駆動ミラー３０の面に入射する角度をθＳＭＣとすると、角度θＳＭＣは、テレスコープ４０の光学倍率βを用いて以下の式（１６）のように表される。
【数１６】
2019120616.tif 000018
従って、集光光学系５１の焦点距離をｆｃとすると、駆動ミラー３０が静止した状態における最大画角からの光束が受光素子５２の受光面５２Ｄ上に集光される像高ｙＲは、以下の式（１７）のように表される。
【数１７】
2019120616.tif 000019
従って、受光素子５２の受光有効径Ｄは、対象物２００からの光束を効率よく受光するために、換言すると、不要光を受光しないようにするために、以下の式（１８）を満たすように設定するのがよい。
【数１８】
2019120616.tif 000020
【００６７】
なお、現実的には、汎用性の観点から、受光素子の受光有効径Ｄを制限するよりも集光光学系５１の焦点距離ｆＣを調整する場合の方が多く、場合によっては式（１８）を満たすように設計できない場合がある。
そのような場合には、集光光学系５１の集光位置に視野絞り５５を設けることで、受光素子５２の受光画角を所望の画角に制限することができる。
ここで、視野絞り５５の開口径をφＰｓｔとするとき、開口径Ｐｓｔは、以下の式（１９）を満たすように設計すればよい。
【数１９】
2019120616.tif 000021
このように視野絞り５５を設けることで、式（１８）を満たすように設計できなくても、所望の画角からの光束のみを受光することができるため、その他の画角からの光束や、装置内での反射光束若しくは散乱光束等の不要光の受光を抑制することができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、単一の光束から視野絞り５５の開口径Ｐｓｔの条件として式（１９）を求めている。しかしながら、実際には、集光位置におけるスポット径についても考慮する必要があり、受光光量を多く得るという観点からは、視野絞り５５の開口径Ｐｓｔは、式（１９）よりさらに多少拡がりを持たせてもよい。
また、所望の画角での受光光束は、開口絞りによって半分程度遮蔽されるため、軸外での受光光量は半分になる。しかしながら、開口部でのスポット径が大きいと、軸外における受光光量の下がり具合がゆるやかになり、画角外での受光光束も多く受光すると同時に軸内の受光光量に対してＳ／Ｎ比も悪くなるため、対象物のサイズを誤認してしまう。
従って、両者のバランスを取る必要があるが、重要なことは、反射光束を多く取り込みつつ、不要光の受光を抑制することであり、両者のバランスが受光信号の質向上に最大化されるように視野絞り５５の開口径Ｐｓｔを決定すればよい。
また、上記では、照明領域や受光画角等を円形で考慮しているが、照明形状や検出したい受光画角等に応じて視野絞り５５の開口の形状を矩形や楕円形状にしても構わない。
【００６９】
以上のように、本実施形態に係る検出装置４では、対象物からの反射光束を多く取り込みつつ不要光を適切に遮蔽できるため、対象物の測距可能距離を長くすると共に測距精度を向上させることができる。また、画角を制限するため、対象物の大きさの検出分解能も向上させることができる。
【００７０】
［第五実施形態］
図１１は、第五実施形態に係る検出装置５の模式的断面図を示している。なお、図１１は受光時の光路も示している。
なお、本実施形態に係る検出装置５は、受光部５０内に新たに再結像光学系５６を設けている以外は、第四実施形態に係る検出装置４と同様の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
【００７１】
受光部５０は、集光光学系５１、受光素子５２、視野絞り５５及び再結像光学系（第２の結像光学系）５６を備えている。再結像光学系５６は、視野絞り５５と受光素子５２との間に設けられており、視野絞り５５と受光素子５２の受光面５２Ｄとを互いに略共役関係にしている。再結像光学系５６は、視野絞り５５を通過した光束を受光素子５２の受光面５２Ｄ上に集光する。
【００７２】
本実施形態に係る検出装置５によって照明された対象物から反射された反射光束を含む、テレスコープ４０の出射面から再入射した光束は、テレスコープ４０を通過し、駆動ミラー３０によって光束径ｒ５ａ’を有する光束として偏向される。そして偏向された光束は、照明受光分岐部２０において照明光束とは異なる方向に偏向され、受光部５０によって受光される。
そして、制御部１００によって、受光素子５２で得られた受光時間と光源１１の発光時間との差分、もしくは受光素子５２で得られた受光信号の位相と光源１１の出力信号の位相との差分を計測し、差分を光速で乗じて対象物との距離を決定する。
【００７３】
検出装置５においては、本来、受光素子５２の受光面５２Ｄと視野絞り５５とが互いに隣接するように配置されることが理想的である。
しかしながら、保持性能に関して、受光面５２Ｄが受光素子５２の内側にある場合、集光光学系５１の開口数ＮＡが大きすぎるため、集光光束をすべて受光素子５２上で受光させることができない場合がある。
【００７４】
図１２（ａ）及び（ｂ）は、比較例としての検出装置５における受光部５０の拡大模式的断面図を示している。また、図１２（ｃ）は、本実施形態に係る検出装置５における受光部５０の拡大模式的断面図を示している。
【００７５】
図１２（ａ）は、例えば、受光面５２Ｄが受光素子５２の不図示の保持部より内側にあり、視野絞り５５より後ろの受光面５２Ｄ上において視野絞り５５を通過した集光光束の広がりが受光面５２Ｄの面積より大きくなり、斜線部で示す光が受光できていないことを示している。
これを防ぐためには、式（１７）及び式（１９）からわかるように、集光光学系５１の焦点距離ｆｃを長くすればよいが、その場合、図１２（ｂ）に示されているように、集光光学系５１より後ろの光路が長くなるため、装置の大型化を招いてしまう。
【００７６】
そこで、本実施形態に係る検出装置５では、図１２（ｃ）に示されているように、視野絞り５５と受光素子５２との間に再結像光学系５６を設けている。これにより、視野絞り５５の像が受光素子５２の受光面５２Ｄ上に形成されるため、上記の斜線部で示した受光できない光の分の損失を防ぐことができる。
【００７７】
以上のように、本実施形態に係る検出装置５では、視野絞り５５と受光素子５２との間に再結像光学系５６を設けることで、受光素子５２の受光面５２Ｄの位置によらず反射光束を効率よく受光することができ、且つ装置の大型化を抑制することもできる。
【００７８】
［第六実施形態］
図１３（ａ）及び（ｂ）は、第六実施形態に係る検出装置６の模式的断面図を示している。なお、図１３（ａ）は照明時の光路も示しており、図１３（ｂ）は受光時の光路も示している。
なお、本実施形態に係る検出装置６は、新たに変倍光学系６０を設けている以外は、第五実施形態に係る検出装置５と同様の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
また、本実施形態に係る検出装置６では、照明受光分岐部２０は、有孔ミラー２０である。
【００７９】
変倍光学系６０は、光学倍率β’（|β’|＜１）を有しており、有孔ミラー２０を通過した光束径ｒ６ａを有する平行光束を、より小さい光束径ｒ６ｂを有する照明光束に変換する。
すなわち、光束径ｒ６ｂは、有効径ｒ６ａ及び変倍光学系６０の光学倍率β’を用いて以下の式（２０）のように表される。
【数２０】
2019120616.tif 000022
ここで、変倍光学系６０を通過した照明光束の光束径ｒ６ｂは、駆動ミラー３０の有効径よりも小さい。
【００８０】
光源形成部１０から出射した光束径ｒ６ａを有する平行光束は、有孔ミラー２０を通過し、変倍光学系６０によって光束径ｒ６ｂを有する照明光束に変換される。そして照明光束は、駆動ミラー３０によって偏向され、テレスコープ４０を介して出射面において光束径ｒ６ｃを有する照明光束となり、検出装置７の外部にある対象物を照明する。
そして、照明された対象物から反射された反射光束を含む、テレスコープ４０の出射面から再入射した有効径（すなわち、テレスコープ４０の射出有効径）ｒ６ｃ’を有する光束は、テレスコープ４０を通過し、駆動ミラー３０によって光束径ｒ６ｂ’を有する光束として偏向される。そして偏向された光束は、変倍光学系６０によってより大きい光束径ｒ６ａ’を有する受光光束に変換される。そして、有孔ミラー２０において照明光束とは異なる方向に偏向され、受光部５０によって受光される。
そして、制御部１００によって、受光素子５２で得られた受光時間と光源１１の発光時間との差分、もしくは受光素子５２で得られた受光信号の位相と光源１１の出力信号の位相との差分を計測し、差分を光速で乗じて対象物との距離を決定する。
【００８１】
図１３（ａ）及び（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る検出装置６では、駆動ミラー３０を高速で駆動させるため、重量の関係で駆動ミラー３０の径を小さくする必要が生じ、必然的に駆動ミラー３０によって偏向される光束の有効径が小さくなる。そのため、駆動ミラー３０は、照明された対象物からの反射光束を含む光束の有効径を律速しやすい。
そのため、光束の有効径ｒ６ｂ’が駆動ミラー３０の有効径と同等になると考えることができる。
【００８２】
図１３（ｂ）に示されているように、変倍光学系６０から有孔ミラー２０へ入射する光束の光束径ｒ６ａ’は、反射光の有効径ｒ６ｂ’及び変倍光学系６０の光学倍率β’を用いて以下の式（２１）のように表される。
【数２１】
2019120616.tif 000023
【００８３】
また、有孔ミラー２０に形成されている開口の口径をＨとすると、有孔ミラー２０によって受光部５０が受信信号として受光できない光量の割合、換言すると、有孔ミラー２０による受光光の欠損率Ｒは、以下の式（２２）のように表される。
【数２２】
2019120616.tif 000024
【００８４】
一方、第五実施形態において図１１に示したように、変倍光学系６０が設けられていない場合には、駆動ミラー３０から有孔ミラー２０へ入射する光束の光束径ｒ６ａ’は、駆動ミラー３０の有効径と同等、すなわち光束の有効径ｒ６ｂ’となる。
また、光源形成部１０から出射した平行光束の光束径をｒ６ａ、有孔ミラー２０を通過し駆動ミラー３０に入射する平行光束の光束径をｒ６ｂとしたとき、ｒ６ａ＝ｒ６ｂとなる。
【００８５】
この場合、有孔ミラー２０によって受光部５０が受信信号として受光できない光量の割合、換言すると、有孔ミラー２０による受光光の欠損率Ｒ’は、以下の式（２３）のように表される。
【数２３】
2019120616.tif 000025
【００８６】
従って、欠損率ＲとＲ’との比は、式（２２）及び（２３）より、以下の式（２４）のように表される。
【数２４】
2019120616.tif 000026
従って、本実施形態に係る検出装置６では、変倍光学系６０を設けることによって、有孔ミラー２０によって受光部５０が受信信号として受光できない光量の割合、換言すると、有孔ミラー２０による受光光の欠損率を（β’）２倍だけ抑えることができる。
【００８７】
また、本実施形態に係る検出装置６では、駆動ミラーが静止した状態での変倍光学系６０から有孔ミラー２０に入射する光束の画角θＳＭＣ’は、駆動ミラー３０が静止した状態において対象物からの光束が駆動ミラー３０の面に入射する角度θＳＭＣと変倍光学系６０の光学倍率β’を用いて以下の式（２５）のように表される。
【数２５】
2019120616.tif 000027
変倍光学系６０の光学倍率β’は１より小さいため、θＳＭＣ’はθＳＭＣより小さくなる。すなわち、集光光学系５１の集光面上（すなわち、受光面５２Ｄ上）における最大画角からの受光光束の入射像高は、変倍光学系６０を設けることによって小さくなる。
このため、集光光学系５１の焦点距離ｆｃは、変倍光学系６０を設けたことによって長くする必要がある。
しかしながら、本実施形態に係る検出装置６では、再結像光学系５６を集光光学系５１と受光素子５２との間に設けているため、これにより有孔ミラー２０から受光素子５２の受光面５２Ｄまでの光路長を短くすることができる。
従って、再結像光学系５６を設けることによって、変倍光学系６０を設けたことによる装置の大型化を抑制することができるという効果があることも示している。
【００８８】
なお、本実施形態に係る検出装置６では、光源形成部１０において光源１１から射出された発散光束がコリメータ１２によって有孔ミラー２０の開口径Ｈより小さい光束径ｒ６ａを有する平行光束に変換されている。しかしながら、これに限らず、光源形成部１０と有孔ミラー２０との間に絞りを設けても構わない。
また、本実施形態に係る検出装置６では、光源形成部１０が光源１１及びコリメータ１２のみで構成されているが、これに限られない。光源１１からの発散角が非対称だった場合には、光源形成部１０にシリンドリカルレンズ等を設けて、光源１１から出射した発散光束を整形した後、設けた絞りによって光束径を調整してもよい。
ここで重要なことは、検出装置からの照明光束の光量が、人の目の安全を考慮して定められる上限を超えないことであり、光源形成部１０において絞りを用いて照明光束の有効径を決定しても構わない。
【００８９】
以上のように、本実施形態に係る検出装置６では、有孔ミラー２０と駆動ミラー３０との間に変倍光学系６０を設けることで、有孔ミラー２０による受光効率を向上させ、照明する遠方の対象物からの反射光束及び散乱光束を多く取り込むことができる。また、視野絞り５５と受光素子５２との間に再結像光学系５６を設けることで、受光素子５２の受光面５２Ｄの位置によらず受光光束を効率よく受光することができ、且つ装置の大型化を抑制することもできる。
【００９０】
［第七実施形態］
図１４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第七実施形態に係る検出装置７の模式的断面図を示している。なお、図１４（ａ）及び（ｃ）は照明時の光路も示しており、図１４（ｂ）は受光時の光路も示している。
なお、本実施形態に係る検出装置７は、第五実施形態に係る検出装置５と同様の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
【００９１】
光源形成部１０から出射した光束径ｒ７ａを有する平行光束は、照明受光分岐部２０を通過し、駆動ミラー３０によって偏向され、テレスコープ４０を介して出射面において光束径ｒ７ｂを有する照明光束となり、検出装置７の外部にある対象物を照明する。
そして、照明された対象物から反射された反射光束を含む、テレスコープ４０の出射面から再入射した有効径（すなわち、テレスコープ４０の射出有効径）ｒ７ｂ’を有する光束は、テレスコープ４０を通過し、駆動ミラー３０によって光束径ｒ７ａ’を有する光束として偏向される。そして偏向された光束は、照明受光分岐部２０において照明光束とは異なる方向に偏向され、受光部５０によって受光される。
そして、制御部１００によって、受光素子５２で得られた受光時間と光源１１の発光時間との差分、もしくは受光素子５２で得られた受光信号の位相と光源１１の出力信号の位相との差分を計測し、差分を光速で乗じて対象物との距離を決定する。
【００９２】
図１４（ａ）乃至（ｃ）に示されているように、本実施形態に係る検出装置７では、駆動ミラー３０を高速で駆動させるため、重量の関係で駆動ミラー３０の径を小さくする必要が生じ、必然的に駆動ミラー３０によって偏向される光束の有効径が小さくなる。そのため、駆動ミラー３０は、照明された対象物からの反射光束を含む光束の有効径を律速しやすい。
【００９３】
テレスコープ４０の出射面から再入射する光束の有効径ｒ７ｂ’は、駆動ミラー３０の有効径ｒ７ａ’及びテレスコープ４０の光学倍率β（|β|＞１）を用いて以下の式（２６）のように表される。
【数２６】
2019120616.tif 000028
図１４（ｂ）に示されているように、光束の有効径ｒ７ｂ’は、駆動ミラー３０の有効径ｒ７ａ’よりも｜β｜（＞１）倍だけ大きくなる。そのため、本実施形態に係る検出装置７では、テレスコープ４０を設けない場合よりも対象物からの反射光束及び散乱光束を多く受光することができる。
【００９４】
また、テレスコープ４０から出射する照明光束の主光線の偏向角θ２は、駆動ミラー３０によって偏向された平行光束の主光線の偏向角θ１及びテレスコープ４０の光学倍率βを用いて以下の式（２７）のように表される。
【数２７】
2019120616.tif 000029
図１４（ａ）及び（ｃ）に示されているように、テレスコープ４０の光学倍率βは１より大きいため、照明光束の主光線の偏向角θ２は、駆動ミラー３０によって偏向された平行光束の主光線の偏向角θ１より小さくなる。
従って、本実施形態に係る検出装置７では画角は狭くなるが、同時に検出間隔も狭くなるため、検出分解能を向上させることができる。
【００９５】
第四実施形態の図９で示したように、検出装置７から対象物２００までの距離をｐ、対象物２００が照明される領域をφＦＩＬ、テレスコープ４０の出射面で受ける光束の最大画角をθＳＴＣとする。
【００９６】
テレスコープ４０の出射面で受ける光束の最大画角θＳＴＣが照明される対象物２００の画角より大きい場合、画角外からの光束や装置内で画角外に発生する散乱光束等の不要光も受光素子５２で受光されてしまう。
そのため、本実施形態に係る検出装置７は、以下の式（２８）が満たされるように構成されるのがよい。
【数２８】
2019120616.tif 000030
【００９７】
また、図１０で示したように、駆動ミラー３０が静止した状態において対象物２００からの光束が駆動ミラー３０の面に入射する角度をθＳＭＣとすると、角度θＳＭＣは、テレスコープ４０の光学倍率βを用いて以下の式（２９）のように表される。
【数２９】
2019120616.tif 000031
従って、集光光学系５１の焦点距離をｆｃとすると、駆動ミラー３０が静止した状態における最大画角からの光束が受光素子５２の受光面上に集光される像高ｙＲは、以下の式（３０）のように表される。
【数３０】
2019120616.tif 000032
なお、ここでは簡易的に考えるために、再結像光学系５６については考慮していない。
【００９８】
従って、受光素子５２の受光有効径Ｄは、対象物２００からの光束を効率よく受光するために、換言すると、不要光を受光しないようにするために、以下の式（３１）を満たすように設定するのがよい。
【数３１】
2019120616.tif 000033
【００９９】
なお、現実的には、汎用性の観点から、受光素子の受光有効径Ｄを制限するよりも集光光学系５１の焦点距離ｆＣを調整する場合の方が多く、場合によっては式（３１）を満たすように設計できない場合がある。
そのような場合には、集光光学系５１の集光位置に視野絞り５５を設けることで、受光素子５２の受光画角を所望の画角に制限することができる。
ここで、視野絞り５５の開口径をφＰｓｔとするとき、開口径Ｐｓｔは、以下の式（３２）を満たすように設計すればよい。
【数３２】
2019120616.tif 000034
このように視野絞り５５を設けることで、式（３１）を満たすように設計できなくても、所望の画角からの光束のみを受光することができるため、その他の画角からの光束や、装置内での反射光束若しくは散乱光束等の不要光の受光を抑制することができる。
【０１００】
なお、本実施形態では、単一の光束から視野絞り５５の開口径Ｐｓｔの条件として式（３２）を求めている。しかしながら、実際には、集光位置におけるスポット径についても考慮する必要があり、受光光量を多く得るという観点からは、視野絞り５５の開口径Ｐｓｔは、式（３２）よりさらに多少拡がりを持たせてもよい。
また、所望の画角での受光光束は、開口絞りによって半分程度遮蔽されるため、軸外での受光光量は半分になる。しかしながら、開口部でのスポット径が大きいと、軸外における受光光量の下がり具合がゆるやかになり、画角外での受光光束も多く受光すると同時に軸内の受光光量に対してＳ／Ｎ比も悪くなるため、対象物のサイズを誤認してしまう。
従って、両者のバランスを取る必要があるが、重要なことは、反射光束を多く取り込みつつ、不要光の受光を抑制することであり、両者のバランスが受光信号の質向上に最大化されるように視野絞り５５の開口径Ｐｓｔを決定すればよい。
また、上記では、照明領域や受光画角等を円形で考慮しているが、照明形状や検出したい受光画角等に応じて視野絞り５５の開口の形状を矩形や楕円形状にしても構わない。
以上のようにすることで、対象物からの反射光束を多く取り込みつつ不要光を適切に遮蔽できるため、対象物の測距可能距離を長くすると共に測距精度を向上させることができる。また、画角を制限するため、対象物の大きさの検出分解能も向上させることができる。
【０１０１】
また、本実施形態に係る検出装置７では、図１４（ａ）乃至（ｃ）に示されているように、視野絞り５５と受光素子５２との間に再結像光学系５６を設けている。これは以下の理由による。
検出装置７においては、本来、受光素子５２の受光面５２Ｄと視野絞り５５とが互いに隣接するように配置されることが理想的である。
しかしながら、保持性能に関して、受光面５２Ｄが受光素子５２の内側にある場合、集光光学系５１の開口数ＮＡが大きすぎるため、集光光束をすべて受光素子５２上で受光させることができない場合がある。
【０１０２】
第五実施形態において図１２（ａ）で示したように、例えば、受光面５２Ｄが受光素子５２の不図示の保持部より内側にあると、視野絞り５５より後ろの受光面５２Ｄ上において視野絞り５５を通過した集光光束の広がりが受光面５２Ｄの面積より大きくなり、斜線部で示す光束が受光できない。
これを防ぐためには、式（１７）及び式（１９）からわかるように、集光光学系５１の焦点距離ｆｃを長くすればよいが、その場合、図１２（ｂ）に示されているように、集光光学系５１より後ろの光路が長くなるため、装置の大型化を招いてしまう。
【０１０３】
そこで、本実施形態に係る検出装置７では、図１２（ｃ）に示されているように、視野絞り５５と受光素子５２との間に再結像光学系５６を設けている。これにより、視野絞り５５の像が受光素子５２の受光面５２Ｄ上に形成されるため、上記の斜線部で示した受光できない光束の分の損失を防ぐことができる。
【０１０４】
以上のように、本実施形態に係る検出装置７では、視野絞り５５と受光素子５２との間に再結像光学系５６を設けることで、受光素子５２の受光面５２Ｄの位置によらず反射光束を効率よく受光することができ、且つ装置の大型化を抑制することもできる。
【０１０５】
また、本実施形態に係る検出装置７では、第一及び第二実施形態において図２乃至図６で示したように、駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での照明光束の主光線の光路とテレスコープ４０の光軸Ａｘとが一致しないように駆動ミラー３０の角度を設定し（チルトさせ）、且つテレスコープ４０を偏心させている。
【０１０６】
さらに、本実施形態に係る検出装置７では、以下に示すように、受光素子５２の受光面５２Ｄの中心位置若しくは再結像光学系５６の光軸が検出装置７の光軸に一致しないように、受光素子５２若しくは再結像光学系５６が偏心若しくはチルトするように構成されている。
換言すると、本実施形態に係る検出装置７では、以下に示すように、受光素子５２の受光面５２Ｄの中心位置若しくは再結像光学系５６の光軸が駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での光束の主光線の光路に一致しないように、受光素子５２若しくは再結像光学系５６が偏心若しくはチルトするように構成されている。
【０１０７】
図１５（ａ）乃至（ｈ）は、比較例としての若しくは本実施形態に係る検出装置７における受光部５０の拡大模式的断面図を示している。
ここで、受光素子５２の受光面５２Ｄの中心位置をＡＸＲ’、再結像光学系５６の光軸をＡＸＲ’’、検出装置７の光軸をＡＸＲとしている。
【０１０８】
図１５（ａ）及び（ｂ）は、受光素子５２の受光面５２Ｄの中心位置ＡＸＲ’及び再結像光学系５６の光軸ＡＸＲ’’を検出装置７の光軸ＡＸＲに一致している（偏心させていない）場合を示している。
図１５（ａ）に示されているように、対象物からの光束は、集光光学系５１によって集光され、視野絞り５５を通過した後、再結像光学系５６によってさらに受光面５２Ｄの中央部に再集光される。
また、図１５（ｂ）に示されているように、不要光は、集光光学系５１を介して視野絞り５５の前方の仮想的な面であるＲＦ＿Ｐ上で一度集光された後、視野絞り５５上ではぼけて拡がる。そして、一部の不要光が視野絞り５５を通過した後、再結像光学系５６によって仮想的な面であるＲＦ＿Ｐ’上で再集光された後、受光面５２Ｄに到達する。
【０１０９】
図１６は、このような場合における受光素子５２の受光面５２Ｄ上で形成される反射光領域ＲＦ１Ｇ及びＲＦ２Ｇとの位置関係を示しており、不要光によって反射光領域ＲＦ２Ｇの一部が受光面５２Ｄに重なっており、これはまたテレスコープ４０の偏心方向にも依存する。
【０１１０】
図１５（ｃ）及び（ｄ）は、受光素子５２の受光面５２Ｄの中心位置ＡＸＲ’が検出装置７の光軸ＡＸＲ上から外れるように、受光素子５２を偏心させている場合を示している。
図１５（ｃ）に示されているように、対象物からの反射光束は受光面５２Ｄで受光される。一方で、図１５（ｄ）に示されているように、不要光は受光面５２Ｄから外れるため受光されない。
【０１１１】
図１５（ｅ）及び（ｆ）は、受光素子５２の受光面５２Ｄの中心位置ＡＸＲ’が検出装置７の光軸ＡＸＲ上から外れるように、受光素子５２を偏心させ且つ仮想面ＲＦ＿Ｐ’まで変位させている場合を示している。
上で述べたように、不要光は仮想面ＲＦ＿Ｐ’上に集光されており、仮想面ＲＦ＿Ｐ’まで変位させた受光素子５２の受光面５２Ｄ上では不要光の面積は小さくなる。そのため、対象物からの反射光束は、受光面５２Ｄ上で大きくボケていなければ不要光と分離しやすくなる。
【０１１２】
図１５（ｇ）及び（ｈ）は、再結像光学系５６の光軸ＡＸＲ’’が検出装置７の光軸ＡＸＲに一致しないように、再結像光学系５６を偏心させている場合を示している。
図１５（ｇ）に示されているように、再結像光学系５６の偏心でも対象物からの反射光束は受光面５２Ｄ上で受光される一方で、図１５（ｈ）に示されているように、不要光は受光面５２Ｄの受光範囲から外れるため受光されない。
【０１１３】
以上のように、本実施形態に係る検出装置７では、受光素子５２の受光面５２Ｄの中心位置若しくは再結像光学系５６の光軸が検出装置７の光軸（換言すると、駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での光束の主光線の光路）に一致しないように、受光素子５２若しくは再結像光学系５６を偏心若しくはチルトさせることで不要光の受光を抑制することができる。
【０１１４】
［第八実施形態］
図１７（ａ）及び（ｂ）は、第八実施形態に係る検出装置８の模式的断面図を示している。なお、図１７（ａ）は照明時の光路も示しており、図１７（ｂ）は受光時の光路も示している。
なお、本実施形態に係る検出装置８は、新たに変倍光学系６０を設けている以外は、第七実施形態に係る検出装置７と同様の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
また、本実施形態に係る検出装置８では、照明受光分岐部２０は、有孔ミラー２０である。
【０１１５】
変倍光学系６０は、光学倍率β’（|β’|＜１）を有しており、有孔ミラー２０を通過した光束径ｒ８ａを有する平行光束を、より小さい光束径ｒ８ｂを有する照明光束に変換する。
すなわち、光束径ｒ８ｂは、有効径ｒ８ａ及び変倍光学系６０の光学倍率β’を用いて以下の式（３３）のように表される。
【数３３】
2019120616.tif 000035
ここで、変倍光学系６０を通過した照明光束の光束径ｒ８ｂは、駆動ミラー３０の有効径よりも小さい。
【０１１６】
光源形成部１０から出射した光束径ｒ８ａを有する平行光束は、有孔ミラー２０を通過し、変倍光学系６０によって光束径ｒ８ｂを有する照明光束に変換される。そして照明光束は、駆動ミラー３０によって偏向され、テレスコープ４０を介して出射面において光束径ｒ８ｃを有する照明光束となり、検出装置８の外部にある対象物を照明する。
そして、照明された対象物から反射された反射光束を含む、テレスコープ４０の出射面から再入射した有効径（すなわち、テレスコープ４０の射出有効径）ｒ８ｃ’を有する光束は、テレスコープ４０を通過し、駆動ミラー３０によって光束径ｒ８ｂ’を有する光束として偏向される。そして偏向された光束は、変倍光学系６０によってより大きい光束径ｒ８ａ’を有する受光光束に変換される。そして、有孔ミラー２０において照明光束とは異なる方向に偏向され、受光部５０によって受光される。
そして、制御部１００によって、受光素子５２で得られた受光時間と光源１１の発光時間との差分、もしくは受光素子５２で得られた受光信号の位相と光源１１の出力信号の位相との差分を計測し、差分を光速で乗じて対象物との距離を決定する。
【０１１７】
図１７（ａ）及び（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る検出装置８では、駆動ミラー３０を高速で駆動させるため、重量の関係で駆動ミラー３０の径を小さくする必要が生じ、必然的に駆動ミラー３０によって偏向される光束の有効径が小さくなる。そのため、駆動ミラー３０は、照明された対象物からの反射光束を含む光束の有効径を律速しやすい。
そのため、光束の有効径ｒ８ｂ’が駆動ミラー３０の有効径と同等になると考えることができる。
【０１１８】
図１７（ｂ）に示されているように、変倍光学系６０から有孔ミラー２０へ入射する光束の光束径ｒ８ａ’は、光束の有効径ｒ８ｂ’及び変倍光学系６０の光学倍率β’を用いて以下の式（３４）のように表される。
【数３４】
2019120616.tif 000036
【０１１９】
また、有孔ミラー２０に形成されている開口の口径をＨとすると、有孔ミラー２０によって受光部５０が受信信号として受光できない光量の割合、換言すると、有孔ミラー２０による受光光束の欠損率Ｒは、以下の式（３５）のように表される。
【数３５】
2019120616.tif 000037
【０１２０】
一方、第七実施形態において図１４（ｂ）に示したように、変倍光学系６０が設けられていない場合には、駆動ミラー３０から有孔ミラー２０へ入射する光束の光束径ｒ８ａ’は、駆動ミラー３０の有効径と同等、すなわち光束の有効径ｒ８ｂ’となる。
また、光源形成部１０から出射した平行光束の光束径をｒ８ａ、有孔ミラー２０を通過し駆動ミラー３０に入射する平行光束の光束径をｒ８ｂとしたとき、ｒ８ａ＝ｒ８ｂとなる。
【０１２１】
この場合、有孔ミラー２０によって受光部５０が受信信号として受光できない光量の割合、換言すると、有孔ミラー２０による受光光束の欠損率Ｒ’は、以下の式（３６）のように表される。
【数３６】
2019120616.tif 000038
【０１２２】
従って、欠損率ＲとＲ’との比は、式（３５）及び（３６）より、以下の式（３７）のように表される。
【数３７】
2019120616.tif 000039
従って、本実施形態に係る検出装置８では、変倍光学系６０を設けることによって、有孔ミラー２０によって受光部５０が受信信号として受光できない光量の割合、換言すると、有孔ミラー２０による受光光束の欠損率を（β’）２倍だけ抑えることができる。
【０１２３】
また、本実施形態に係る検出装置８では、駆動ミラーが静止した状態での変倍光学系６０から有孔ミラー２０に入射する光束の画角θＳＭＣ’は、駆動ミラー３０が静止した状態において対象物からの光束が駆動ミラー３０の面に入射する角度θＳＭＣと変倍光学系６０の光学倍率β’を用いて以下の式（３８）のように表される。
【数３８】
2019120616.tif 000040
変倍光学系６０の光学倍率β’は１より小さいため、θＳＭＣ’はθＳＭＣより小さくなる。すなわち、集光光学系５１の集光面上（すなわち、受光面５２Ｄ上）における最大画角からの受光光束の入射像高は、変倍光学系６０を設けることによって小さくなる。
このため、集光光学系５１の焦点距離ｆｃは、変倍光学系６０を設けたことによって長くする必要がある。
しかしながら、本実施形態に係る検出装置８では、再結像光学系５６を集光光学系５１と受光素子５２との間に設けているため、これにより有孔ミラー２０から受光素子５２の受光面５２Ｄまでの光路長を短くすることができる。
従って、再結像光学系５６を設けることによって、変倍光学系６０を設けたことによる装置の大型化を抑制することができるという効果があることも示している。
【０１２４】
なお、本実施形態に係る検出装置８では、光源形成部１０において光源１１から射出された発散光束がコリメータ１２によって有孔ミラー２０の開口径Ｈより小さい光束径ｒ８ａを有する平行光束に変換されている。しかしながら、これに限らず、光源形成部１０と有孔ミラー２０との間に絞りを設けても構わない。
また、本実施形態に係る検出装置８では、光源形成部１０が光源１１及びコリメータ１２のみで構成されているが、これに限られない。光源１１からの発散角が非対称だった場合には、光源形成部１０にシリンドリカルレンズ等を設けて、光源１１から出射した発散光束を整形した後、設けた絞りによって光束径を調整してもよい。
ここで重要なことは、検出装置からの照明光束の光量が、人の目の安全を考慮して定められる上限を超えないことであり、光源形成部１０において絞りを用いて照明光束の有効径を決定しても構わない。
【０１２５】
以上のように、本実施形態に係る検出装置８では、有孔ミラー２０と駆動ミラー３０との間に変倍光学系６０を設けることで、有孔ミラー２０による受光効率を向上させ、照明する遠方の対象物からの反射光束及び散乱光束を多く取り込むことができる。また、視野絞り５５と受光素子５２との間に再結像光学系５６を設けることで、受光素子５２の受光面５２Ｄの位置によらず受光光束を効率よく受光することができ、且つ装置の大型化を抑制することもできる。さらに、受光素子５２の受光面５２Ｄの中心位置若しくは再結像光学系５６の光軸が検出装置７の光軸（換言すると、駆動ミラー３０の走査画角範囲の中心画角での光束の主光線の光路）に一致しないように、受光素子５２若しくは再結像光学系５６を偏心若しくはチルトさせることで不要光の受光を抑制することができる。
【０１２６】
以上、検出装置の実施形態について示したが、これに限らず、種々の変更及び変形が可能である。
【０１２７】
以上のように、本実施形態に係る検出装置では、駆動ミラーの駆動範囲の中心画角がテレスコープの光軸に一致しないように互いを配置する。すなわち駆動ミラーをチルトさせることで、テレスコープを構成する光学素子からの反射光束や散乱光束のうち多く発生する光軸付近の反射光束や散乱光束を受光面の中心からずらすことができる。
さらに、駆動ミラーにおける照明光束の入射位置がテレスコープの光軸上から外れるようにテレスコープを光軸に垂直な方向に偏心させることによって、テレスコープを構成する各光学素子からの反射光束が様々な方向に分散し、受光部に入射する不要光を分散させる（ぼかす）ことができる。
それにより、テレスコープの光軸近傍の強い不要光を分散させる、あるいは不要光が発生する画角を受光面の中心からずらすことができ、画角を良好に選択することで、対象物からの反射光束を検出し計測するために必要となる画角範囲における不要光の受光を抑制することができる。
【０１２８】
このようにテレスコープを配置し、駆動ミラーをチルトさせ、且つテレスコープを偏心させることで、対象物からの反射光束や散乱光束を多く受光しつつ、不要光の受光は抑制することができるため、遠方にある対象物を良好に検出可能な検出装置を得ることができる。
【０１２９】
なお、本実施形態に係る検出装置は、以下に示すように、特に遠方測距用の検出装置として、自動機や自動運転用のセンサーへ応用することができる。
【０１３０】
［車載カメラシステム］
図１８は、上記の第一乃至第八実施形態のいずれかに係る車載カメラとしての検出装置１を備える車載カメラシステム（運転支援装置）６００の構成図を示している。
【０１３１】
車載カメラシステム６００は、自動車等の車両に設置され、検出装置１により取得した車両の周囲の画像情報に基づいて、車両の運転を支援するための装置である。
図１８に示すように、車載カメラシステム６００は、上記の第一乃至第八実施形態のいずれかに係る検出装置１と、車両情報取得装置８０と、制御装置（ＥＣＵ：エレクトロニックコントロールユニット）９０と、警報装置９５とを備える。
【０１３２】
図１９は、車載カメラシステム６００を備える車両７００の概略図を示している。
図１９においては、検出装置１の検出範囲３００を車両７００の前方に設定した場合を示しているが、検出範囲３００を車両７００の後方に設定してもよい。
また、図１９においては、検出装置１を車両７００の内部に設置しているが、検出装置１を車両７００の外部に設置しても構わない。
【０１３３】
図２０は、本実施形態に係る車載カメラシステム６００の動作例を示すフローチャートである。
以下、このフローチャートに沿って、車載カメラシステム６００の動作を説明する。
【０１３４】
まず、ステップＳ１では、検出装置１を用いて車両の周囲の対象物（被写体）を検出し、対象物までの距離に関する情報（距離情報）を取得する。
また、ステップＳ２では、車両情報取得装置８０から車両情報の取得を行う。車両情報とは、車両の車速、ヨーレート、舵角などを含む情報である。
そして、ステップＳ３では、検出装置１により取得された距離情報が予め設定された設定距離の範囲内に含まれるか否かの判定を、衝突判定部７０によって行う。これにより、車両の周囲の設定距離内に障害物が存在するか否かを判定し、車両と障害物との衝突可能性を判定することができる。
そして、衝突判定部７０は、設定距離内に障害物が存在する場合（ステップＳ３のＹｅｓ）は、衝突可能性ありと判定し（ステップＳ４）、設定距離内に障害物が存在しない場合（ステップＳ３のＮｏ）は、衝突可能性なしと判定する（ステップＳ５）。
【０１３５】
次に、衝突判定部７０は、衝突可能性ありと判定した場合、その判定結果を制御装置９０や警報装置９５に対して通知する。このとき、制御装置９０は、衝突判定部７０での判定結果に基づいて車両を制御し、警報装置９５は、衝突判定部７０での判定結果に基づいて警報を発する。
例えば、制御装置９０は、車両に対して、ブレーキをかける、アクセルを戻す、各輪に制動力を発生させる制御信号を生成してエンジンやモータの出力を抑制する、などの制御を行う。
また、警報装置９５は、車両のユーザ（運転者）に対して、音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与える、などの警告を行う。
【０１３６】
以上、本実施形態に係る車載カメラシステム６００によれば、上記の処理により、効果的に障害物の検知を行うことができ、車両と障害物との衝突を回避することが可能になる。特に、上述した各実施形態に係る検出装置を車載カメラシステム６００に適用することで、障害物の検知及び衝突判定を高精度に行うことが可能になる。
【０１３７】
なお、本実施形態では、車載カメラシステム６００を運転支援（衝突被害軽減）に適用したが、これに限られず、車載カメラシステム６００をクルーズコントロール（全車速追従機能付を含む）や自動運転などに適用してもよい。また、車載カメラシステム６００は、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。また、本実施形態に係る検出装置１、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
【符号の説明】
【０１３８】
１  検出装置
１１  光源
２０  照明受光分岐部（分岐部）
３０  駆動ミラー（偏向部）
４０  テレスコープ（第１のテレスコープ）
５２  受光素子
２００  対象物
【図１】
2019120616.tif 000041
【図２】
2019120616.tif 000042
【図３】
2019120616.tif 000043
【図４】
2019120616.tif 000044
【図５】
2019120616.tif 000045
【図６】
2019120616.tif 000046
【図７】
2019120616.tif 000047
【図８】
2019120616.tif 000048
【図９】
2019120616.tif 000049
【図１０】
2019120616.tif 000050
【図１１】
2019120616.tif 000051
【図１２】
2019120616.tif 000052
【図１３】
2019120616.tif 000053
【図１４】
2019120616.tif 000054
【図１５】
2019120616.tif 000055
【図１６】
2019120616.tif 000056
【図１７】
2019120616.tif 000057
【図１８】
2019120616.tif 000058
【図１９】
2019120616.tif 000059
【図２０】
2019120616.tif 000060
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月12日(2019.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光束を偏向して物体を走査すると共に、前記物体からの反射光束を偏向する偏向部と、
前記光源からの前記照明光束を前記偏向部に導光すると共に、前記偏向部からの前記反射光束を受光素子に導光する分岐部と、
前記偏向部によって偏向された前記照明光束の径を拡大すると共に、前記物体からの前記反射光束の径を縮小する第１のテレスコープとを備え、
前記偏向部は、該偏向部の走査範囲における中心画角での前記照明光束の主光線の光路と前記第１のテレスコープの光軸とが一致しないように配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記偏向部の偏向面において、前記照明光束の主光線の入射位置と前記第１のテレスコープの光軸とは互いに離間していることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記偏向部の偏向面は、前記第１のテレスコープの入射瞳位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記分岐部は、単一の光学素子から成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記光源からの前記照明光束を平行光束に変換する光学素子を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記光源と前記偏向部との間に配置され、前記光源からの前記照明光束の径を縮小すると共に、前記偏向部によって偏向された前記反射光束の径を拡大する第２のテレスコープを備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記偏向部によって偏向された前記反射光束を集光する第１の結像光学系と、該第１の結像光学系によって集光された前記反射光束の径を制限する絞りとを備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記絞りを通過した前記反射光束を前記受光素子上に集光する第２の結像光学系を備えることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
前記第２の結像光学系は、該第２の結像光学系の光軸と前記光学装置の光軸とが一致しないように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記受光素子は、受光面の中心位置が前記光学装置の光軸上にないように配置されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記分岐部は、前記照明光束及び前記反射光束の何れか一方を通過させ、他方を反射させることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記分岐部は、前記光源からの前記照明光束を前記偏向部に向けて通過させると共に、前記偏向部からの前記反射光束を前記受光素子に向けて反射させることを特徴とする請求項１１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記第１のテレスコープは、屈折力を有する複数の光学素子で構成され、かつ全系では屈折力を持たないことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記受光素子の出力に基づいて前記物体の距離情報を取得する制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか一項に記載の光学装置と、該光学装置によって得られた前記物体の距離情報に基づいて車両と前記物体との衝突可能性を判定する判定部とを備えることを特徴とする車載システム。
【請求項１６】
前記車両と前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記車両の各輪に制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置を備えることを特徴とする請求項１５に記載の車載システム。
【請求項１７】
前記車両と前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記車両の運転者に対して警告を行う警告装置を備えることを特徴とする請求項１５または１６に記載の車載システム。
【請求項１８】
請求項１乃至１４の何れか一項に記載の光学装置を備え、該光学装置を保持して移動可能であることを特徴とする移動装置。
【請求項１９】
前記光学装置によって得られた前記物体の距離情報に基づいて前記物体との衝突可能性を判定する判定部を有することを特徴とする請求項１８に記載の移動装置。
【請求項２０】
前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、移動を制御する制御信号を出力する制御部を備えることを特徴とする請求項１９に記載の移動装置。
【請求項２１】
前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記移動装置の運転者に対して警告を行う警告部を備えることを特徴とする請求項１９または２０に記載の移動装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
対象物が遠くなるほど、対象物から検出装置に入射する反射光の強度は減少するため、検出装置においてはその反射光をなるべく多く受光することが求められる。
そのためには、検出装置の出射側近傍にテレスコープを配置し、照明光及び反射光の光束径を変化させることによって光量を増加させることが有効であるが、その場合、検出装置内部における反射や散乱によって発生する不要光の光量までも増加させてしまう。
そこで本発明は、テレスコープによって増加する不要光の受光を抑制することができる検出装置（光学装置）を提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る光学装置は、光源からの照明光束を偏向して物体を走査すると共に、物体からの反射光束を偏向する偏向部と、光源からの照明光束を偏向部に導光すると共に、偏向部からの反射光束を受光素子に導光する分岐部と、偏向部によって偏向された照明光束の径を拡大すると共に、物体からの反射光束の径を縮小する第１のテレスコープとを備え、偏向部は、偏向部の走査範囲における中心画角での照明光束の主光線の光路と第１のテレスコープの光軸とが一致しないように配置されていることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
［第一実施形態］
以下に、本実施形態に係る検出装置（光学装置）を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す図面は、本実施形態を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
光源形成部１０は、光源１１及びコリメータ１２を備えており、光源１１から射出された発散光束（照明光束）がコリメータ１２によって光束径ｒ１ａを有する平行光束に変換される。なおここで、平行光束とは、厳密な平行光束だけでなく、弱発散光束や弱収束光束等の略平行光束を含むものとする。
照明受光分岐部２０は、例えば有孔ミラーやビームスプリッターで構成されており、照明光路と受光光路を分離する機能を有する。すなわち、照明受光分岐部２０は、光源形成部１０からの照明光束を駆動ミラー３０へ進行させる（導光する）と共に、駆動ミラー３０からの光束を受光部５０へ進行させる（導光する）。ここで、有孔ミラーとは開口部を有するミラーであり、光束を透過（開口部（空気）を通過）及び反射（ミラー面で反射）させることができる。なお、有孔ミラーの開口部は空孔でなくても構わない。
駆動ミラー３０は、有効径ｒ１ａ’を有しており、図中におけるＹ軸、またはＹ軸に垂直な軸のまわりに回転する二軸駆動ミラーである。なお、照明光束の光束径ｒ１ａは、駆動ミラー３０の有効径ｒ１ａ’より小さい。
テレスコープ４０は、屈折力（パワー）を有する複数の光学素子（レンズ）で構成され、かつ全系では屈折力を持たない光学系である。テレスコープ４０は、駆動ミラー３０の照明側に配置されており、駆動ミラー３０は、テレスコープ４０の光学的に入射瞳となる位置に配置される。また、テレスコープ４０の光学倍率βは、駆動ミラー３０側から射出瞳に対して１より大きく（|β|＞１）、駆動ミラー３０が配置される入射瞳の径は、駆動ミラー３０の有効径ｒ１ａ’より大きい。
受光部５０は、集光光学系（第１の結像光学系）５１及び受光素子５２を備えており、照明された対象物（物体）からの反射光束が集光光学系５１によって集光され、受光素子５２で受光される。
制御部１００は、光源形成部１０に設けられている光源１１、駆動ミラー３０及び受光部５０に設けられている受光素子５２を制御する。そして、制御部１００は、光源１１及び駆動ミラー３０をそれぞれ所定の駆動電圧や駆動周波数で駆動すると共に、受光素子５２における受光の際の受光波形を特定の周波数で計測する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３５】
次に、衝突判定部７０は、衝突可能性ありと判定した場合、その判定結果を制御装置９０や警報装置９５に対して通知する。このとき、制御装置９０は、衝突判定部７０での判定結果に基づいて車両を制御し、警報装置９５は、衝突判定部７０での判定結果に基づいて警報を発する。
例えば、制御装置９０は、車両に対して、ブレーキをかける、アクセルを戻す、各輪に制動力を発生させる制御信号を生成してエンジンやモータの出力を抑制する、などの制御を行う。
また、警報装置９５（警告装置）は、車両のユーザ（運転者）に対して、音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与える、などの警告を行う。