(57)【要約】  広範囲にレーザ光を走査可能なミラー駆動装置および当該ミラー駆動装置が搭載されるビーム照射装置およびレーザレーダを提供する。ミラーアクチュエータ（１）は、回転軸と、回転軸を回転させるモーター（１１）と、回転軸に平行な方向に回動可能に支軸（１４）を介して回転軸に軸支されたミラーホルダ（４１）と、ミラー（４４）と、支軸（１４）から離れた位置においてミラーホルダ（４１）が載置されたインナーフレーム（３１）と、インナーフレーム（３１）に設けられ、ローラー保持部を、回転軸に接近および離間する方向に移動可能に案内するローラー（４２）と、回転軸とともにインナーフレーム（３１）が回転可能な状態でインナーフレーム（３１）を回転軸に平行な方向に移動させるアウターユニットと、アウターユニットを介してインナーフレーム（３１）を移動させるモーター（５１）とを備える。
2015155812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸を回転させる第１の駆動源と、
前記回転軸に平行な方向に回動可能に支軸を介して前記回転軸に軸支されたミラーホルダと、
前記ミラーホルダに装着されたミラーと、
前記支軸から離れた位置において前記ミラーホルダが載置された回転体と、
前記回転体に設けられ、前記ミラーホルダの前記回転体との接触部を、前記回転軸に接近および離間する方向に移動可能に案内する案内部と、
前記回転軸とともに前記回転体が回転可能な状態で前記回転体を前記回転軸に平行な方向に移動させる移動機構と、
前記移動機構を介して前記回転体を移動させる第２の駆動源と、
を備えることを特徴とするミラー駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のミラー駆動装置において、
前記移動機構は、
ベアリングを介して前記回転体が回転可能に連結された移動体と、
前記移動体を前記回転軸に平行な方向に送るギアと、を備える、
ことを特徴とするミラー駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のミラー駆動装置において、
前記回転体は、前記回転軸に摺動可能に支持されている、
ことを特徴とするミラー駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載のミラー駆動装置と、
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を前記ミラーに入射させる出射光学系と、を備える、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項５】
請求項４に記載のビーム照射装置において、
前記ミラーの所定の回転位置において、前記ミラーによって反射された前記レーザ光を受光してその受光位置を検出する受光位置検出器を備える、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項６】
請求項５に記載のビーム照射装置において、
前記光源の点灯／消灯を制御する光源制御部を備え、
前記光源制御部は、前記ミラーが前記レーザ光を目標領域に向かう方向に反射させる回動位置、および前記ミラーが前記レーザ光を前記受光位置検出器に向かう方向に反射させる回動位置において、前記光源を点灯させる、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項７】
請求項４ないし６の何れか一項に記載のビーム照射装置において、
前記レーザ光の光軸が、前記回転軸に平行で、且つ、前記ミラーの回転中心を貫くように、前記レーザ光源と前記出射光学系が構成されている、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項８】
請求項７に記載のビーム照射装置と、
目標領域から反射され前記ミラーに入射した前記レーザ光を光検出器へと導く受光光学系と、を備え、
前記受光光学系は、前記光源から出射され前記ミラーへと向かうレーザ光が通過する隙間を有するとともに、前記目標領域から反射され前記ミラーに入射した前記レーザ光を反射する反射面を有する反射部を備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項９】
請求項８に記載のレーザレーダにおいて、
前記反射部は、第１のミラーと、前記第１のミラーに対して前記回転軸に垂直な方向に前記隙間を開けて並ぶように配置された第２のミラーとを備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域においてレーザ光を走査させるためのミラー駆動装置、当該ミラー駆動装置を備えたビーム照射装置および目標領域にレーザ光を照射したときの反射光をもとに目標領域の状況を検出するレーザレーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建物への侵入検知等のセキュリティ用途として、レーザレーダが用いられている。一般に、レーダレーダは、レーザ光を目標領域内でスキャンさせ、各スキャン位置における反射光の有無から、各スキャン位置における物体の有無を検出する。さらに、各スキャン位置におけるレーザ光の照射タイミングから反射光の受光タイミングまでの所要時間をもとに、各スキャン位置における物体までの距離が検出される。【０００３】
レーザ光を走査させるためのアクチュエータとして、たとえば、モーターによって回転される回転体にミラーを傾けて装着する構成が用いられ得る（たとえば、特許文献１）。また、この構成では、ミラーの傾きを変化させるための機構とこの機構を駆動する駆動部が回転体に設けられ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６９７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、回転体に駆動源が配されると、駆動源に電力を供給するための信号線をベース側から回転体へと渡す必要がある。この場合、回転体の回転角を大きく取ると、回転体の回転時に信号線が他の部材等に引っ掛かって破断する惧れがある。このため、レーザ光の走査範囲を大きく広げることができなかった。【０００６】
かかる課題に鑑み、本発明は、広範囲にレーザ光を走査可能なミラー駆動装置および当該ミラー駆動装置が搭載されるビーム照射装置およびレーザレーダ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】
【０００７】
本発明の第１の態様はミラー駆動装置に関する。第１の態様に係るミラー駆動装置は、回転軸と、前記回転軸を回転させる第１の駆動源と、前記回転軸に平行な方向に回動可能に支軸を介して前記回転軸に軸支されたミラーホルダと、前記ミラーホルダに装着されたミラーと、前記支軸から離れた位置において前記ミラーホルダが載置された回転体と、前記回転体に設けられ、前記ミラーホルダの前記回転体との接触部を、前記回転軸に接近および離間する方向に移動可能に案内する案内部と、前記回転軸とともに前記回転体が回転可能な状態で前記回転体を前記回転軸に平行な方向に移動させる移動機構と、前記移動機構を介して前記回転体を移動させる第２の駆動源とを備える。【０００８】
本発明の第２の態様はビーム照射に関する。第２の態様に係るビーム照射装置は、第１の態様に係るミラー駆動装置と、レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射された前記レーザ光を前記ミラーに入射させる出射光学系と、を備える。【０００９】
本発明の第３の態様はレーザレーダに関する。第３の態様に係るレーザレーダは、第２の態様に係るビーム照射装置と、目標領域から反射され前記ミラーに入射した前記レーザ光を光検出器へと導く受光光学系と、を備え、
前記受光光学系は、前記光源から出射され前記ミラーへと向かうレーザ光が通過する隙間を有するとともに、前記目標領域から反射され前記ミラーに入射した前記レーザ光を反射する反射面を有する反射部を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、広範囲にレーザ光を走査可能なミラー駆動装置および当該ミラー駆動装置が搭載されるビーム照射装置およびレーザレーダを提供することができる。【００１１】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係るミラーアクチュエータの分解斜視図である。
【図２】実施の形態に係るミラーアクチュエータのパン駆動部の構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係るミラーアクチュエータのアウターユニットの構成を示す図である。
【図４】実施の形態に係るミラーアクチュエータのインナーユニットとミラーユニットの構成を示す図である。
【図５】実施の形態に係るミラーアクチュエータのチルト駆動部の構成を示す図である。
【図６】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図７】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図８】実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図である。
【図９】実施の形態に係るアウターフレームが下降されたときのミラーアクチュエータの構成を示す図である。
【図１０】実施の形態に係るアウターフレームが上昇されたときのミラーアクチュエータの構成を示す図である。
【図１１】実施の形態に係るミラーアクチュエータの水平方向の回動範囲を示す図である。
【図１２】実施の形態に係るミラーアクチュエータのレーザ光の出射軌跡を示す図である。
【図１３】実施の形態に係る折り曲げミラーと迷光の影響を説明する図および変更例に係る折り曲げミラー迷光の影響を説明する図である。
【図１４】実施の形態に係るレーザレーダの回路構成を示す図である。
【図１５】実施の形態に係る光源の発光制御の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、ミラーアクチュエータ１の分解斜視図である。図示の如く、ミラーアクチュエータ１は、パン駆動部１０と、アウターユニット２０と、インナーユニット３０と、ミラーユニット４０と、チルト駆動部５０とを備えている。
【００１５】
図２（ａ）、（ｂ）は、ミラーアクチュエータ１のパン駆動部１０の構成を示す斜視図である。
【００１６】
図２（ａ）を参照して、パン駆動部１０は、モーター１１と、回転軸１２と、ピン１３と、支軸１４と、モーター回路基板１５と、モーターフレーム１６とを備えている。
【００１７】
モーター１１は、モーター回路基板１５に電気的に接続されており、回路部からの電気信号に応じて回転軸１２を回動させる。モーター１１とモーター回路基板１５は、モーターフレーム１６によって支えられている。モーター１１は、たとえば、ブラシレスＤＣモーターである。回転軸１２は、円柱形状を有する。回転軸１２上部のＺ軸負側およびＺ軸正側には、それぞれ、段部１２ａが設けられている。段部１２ａには、Ｚ軸方向に貫通する軸孔１２ｂが形成されている。軸孔１２ｂの径は、支軸１４の径よりも僅かに小さい。後述するミラーユニット４０（図１参照）を回動可能に回転軸１２に装着する際に、軸孔１２ｂに支軸１４が通される。また、回転軸１２のＸ軸正側には、ピン１３を嵌め込むためのピン穴１２ｃが形成されている。ピン穴１２ｃの径は、ピン１３よりも僅かに小さく、ピン穴１２ｃの深さ（Ｘ軸方向の長さ）は、ピン１３のＸ軸方向の長さよりもやや小さい。図２（ｂ）に示すように、ピン１３は、ピン穴１２ｃに嵌め込まれる。この状態でピン１３の先端部１３ａは、回転軸１２よりもＸ軸正側に位置付けられる。
【００１８】
図３（ａ）は、ミラーアクチュエータ１のアウターユニット２０の構成を示す分解斜視図である。図３（ｂ）は、アウターユニット２０の構成を示す斜視図である。
【００１９】
図３（ａ）を参照して、アウターユニット２０は、アウターフレーム２１と、ガイドシャフト２２と、ベアリング２３と、ベアリングプレート２４とを備える。
【００２０】
アウターフレーム２１は、インナーユニット３０（図１参照）およびミラーユニット４０（図１参照）を回動可能に保持する保持部２１ａと、インナーユニット３０（図１参照）およびミラーユニット４０（図１参照）を上下方向に案内する案内部２１ｂからなる。保持部２１ａには、Ｙ軸方向に貫通する円形の開口２１ｃが形成されている。開口２１ｃの上部内側面には、Ｙ軸方向の所定の位置に段部２１ｄが形成されている。この段部２１ｄにより、開口２１ｃは、Ｙ軸正側の径がＹ軸負側のも径よりも大きくなっている。また、保持部２１ａには、ネジ穴２１ｅ、２１ｆが形成されている。案内部２１ｂは、略直方体形状を有し、案内部２１ｂのＺ軸方向の幅は、保持部２１ａのＺ軸方向の幅よりも大きい。案内部２１ｂには、Ｙ軸方向に貫通する円形のガイド孔２１ｇが形成されている。ガイド孔２１ｇの径は、ガイドシャフト２２の径よりも僅かに大きい。ガイドシャフト２２は、円柱状の形状を有する。
【００２１】
ベアリング２３は、外枠２３ａと内枠２３ｂとを有する。ベアリング２３は、外枠２３ａと内枠２３ｂとの間には多数のボールが介在されたボールベアリングである。ベアリング２３は、内枠２３ｂが外枠２３ａに対してＹ軸方向に平行な軸の周りに回転可能となっている。外枠２３ａは、大径部２３ｃと、小径部２３ｄを有する。大径部２３ｃの径は、アウターフレーム２１の開口２１ｃのＹ軸正側の径よりもやや小さく、開口２１ｃのＹ軸負側の径よりも大きい。小径部２３ｄの径は、アウターフレーム２１の開口２１ｃのＹ軸負側の径よりもやや小さい。内枠２３ｂは、円形の開口２３ｅが形成された円筒形状を有する。
【００２２】
ベアリングプレート２４は、平面視においてアウターフレーム２１の保持部２１ａの形状に沿った形状の板部２４ａからなる。板部２４ａの中央には、円形の開口２４ｂが形成されている。板部２４ａには、ネジ孔２４ｃ、２４ｄが形成されている。
【００２３】
アウターユニット２０の組み立て時には、まず、ベアリング２３がアウターフレーム２１の開口２１ｃに挿入される。このとき、外枠２３ａの大径部２３ｃのＹ軸負側の面がアウターフレーム２１の段部２１ｄに当接するまで、外枠２３ａがアウターフレーム２１の開口２１ｃに押し込まれる。そして、ベアリングプレート２４のネジ孔２４ｃ、２４ｄが、それぞれ、アウターフレーム２１のネジ穴２１ｅ、２１ｆに整合される。この状態で、ネジ孔２４ｃ、２４ｄを介して、ネジ穴２１ｅ、２１ｆにネジ２６、２７が螺着される。これにより、ベアリングプレート２４がアウターフレーム２１に固着される。そして、ガイドシャフト２２がガイド孔２１ｇに通され、図３（ｂ）に示すアウターユニット２０が組み立てられる。
【００２４】
この状態で、外枠２３ａの大径部２３ｃは、ベアリングプレート２４の下面と、アウターフレーム２１の段部２１ｄによって挟まれている。これにより、ベアリング２３は、ベアリングプレート２４の下面とアウターフレーム２１の段部２１ｄによって、上下方向の移動が抑制されている。
【００２５】
図４（ａ）は、ミラーアクチュエータ１のインナーユニット３０の構成を示す分解斜視図である。図４（ｂ）は、インナーフレーム３１を下から見た構成を示す斜視図である。図４（ｃ）は、ミラーアクチュエータ１のミラーユニット４０の構成を示す分解斜視図である。図４（ｄ）は、ミラーユニット４０の構成を示す斜視図である。
【００２６】
図４（ａ）を参照して、インナーユニット３０は、インナーフレーム３１と、押さえバネ３２とを備える。
【００２７】
インナーフレーム３１は、上面部３１ａと、円筒部３１ｂからなる。図４（ｂ）に示すように、円筒部３１ｂのＹ軸正側には、鍔部３１ｃが形成されている。図４（ａ）に戻り、上面部３１ａの中央には、周囲よりも一段低くなった段部３１ｄが形成されており、上面部３１ａのＸ軸負側には、周囲よりも一段高くなった２つの凸部３１ｅが形成されている。凸部３１ｅの上面は、平坦となっている。段部３１ｄには、Ｙ軸方向に貫通する円形の開口３１ｆが形成されており、開口３１ｆのＸ軸正側には、矩形の凹部３１ｇがＹ軸方向に延びるように形成されている。開口３１ｆの径は、モーター１１の回転軸１２（図２（ｂ）参照）よりもやや大きく、円筒部３１ｂの外径は、アウターユニット２０の内枠２３ｂの開口２３ｅ（図３（ａ）参照）よりも僅かに大きい。また、鍔部３１ｃの径は、内枠２３ｂの外径よりもやや大きく、ベアリングプレート２４の開口２４ｂより小さい。上面部３１ａには、ネジ穴３１ｈ、３１ｉが形成されている。
【００２８】
押さえバネ３２は、弾性部材により構成される。押さえバネ３２は、上面視において、略Ｕ字型の形状を有する。押さえバネ３２は、平面部３２ａと、２つの鉤部３２ｂからなる。平面部３２ａには、ネジ孔３２ｃ、３２ｄが形成されている。
【００２９】
図４（ｃ）を参照して、ミラーユニット４０は、ミラーホルダ４１と、ローラー４２と、支軸４３と、ミラー４４とを備える。
【００３０】
ミラーホルダ４１は、ミラー４４を傾けた状態で保持するミラー装着部４１ａと、ローラー４２を保持するローラー保持部４１ｂと、回転軸１２（図２（ｂ）参照）を保持する回転軸保持部４１ｃからなる。ミラー装着部４１ａの下端部は、段部となっている。ローラー保持部４１ｂは、先端部が丸みを帯びた２つの凸部からなり、２つの凸部には、それぞれ、Ｚ軸方向に貫通する軸孔４１ｄが形成されている。ローラー保持部４１ｂの２つの凸部の間の間隔は、ローラー４２のＺ軸方向の厚みよりもやや広い。回転軸保持部４１ｃは、先端部が丸みを帯びた２つの凸部からなり、２つの凸部には、それぞれ、Ｚ軸方向に貫通する軸孔４１ｅが形成されている。回転軸保持部４１ｃの２つの凸部は、ミラー装着部４１ａのミラー４４の装着面に対して、所定の角度で傾いている。
【００３１】
ミラーユニット４０の組み立て時には、ミラー４４がミラー装着部４１ａに接着固定される。そして、ローラー４２がローラー保持部４１ｂの２つの凸部の間に挿入され、２つの軸孔４１ｄとローラー４２に支軸４３が通される。これにより、図４（ｄ）に示すミラーユニット４０が組み立てられる。
【００３２】
図５（ａ）、（ｂ）は、チルト駆動部５０の構成を示す斜視図である。
【００３３】
図５（ａ）、（ｂ）を参照して、チルト駆動部５０は、モーター５１と、リードスクリュー５２と、ギアラック５３とを備えている。
【００３４】
モーター５１は、ステッピングモータからなっている。モーター５１には、シャーシ５１ａが装着されている。モーター５１の回転軸には、リードスクリュー５２の一端が装着されており、リードスクリュー５２の他端は、軸受けを介してシャーシ５１ａの一端に装着されている。ギアラック５３は、鉤部５３ａと、ガイド保持部５３ｂからなる。鉤部５３ａのＺ軸負側の面には、ギア部５３ｃが形成されている。鉤部５３ａとガイド保持部５３ｂの間には、ばね５３ｄが配されている。ギアラック５３は、可撓性の材質で形成されており、僅かにＺ軸方向に変形可能である。ガイド保持部５３ｂは、壁部５３ｅ、５３ｆを有する。壁部５３ｅ、５３ｆの間の間隔は、図３（ａ）に示す案内部２１ｂのＹ軸の幅よりも僅かに広い。
【００３５】
ミラーアクチュエータ１の組み立て時には、まず、図４（ｂ）に示すインナーフレーム３１の円筒部３１ｂが、図３（ｂ）に示すアウターユニット２０の開口２３ｅに圧入される。そして、図２（ｂ）に示すピン１３が、図４（ａ）に示すインナーフレーム３１の円筒部３１ｂの凹部３１ｇに嵌り込むようにして、アウターユニット２０とインナーユニット３０が、図２（ｂ）に示す回転軸１２に通される。これにより、図６（ａ）に示す構成体が組み立てられる。
【００３６】
図６（ａ）は、モーター１１にアウターユニット２０とインナーフレーム３１が組み付けられた構成体を示す斜視図である。図６（ｂ）は、この構成体のＺ軸方向における中央位置をＸ−Ｙ平面に平行な面で切断した断面図である。
【００３７】
図６（ｂ）に示すように、この状態では、ピン１３の先端部１３ａがインナーフレーム３１の凹部３１ｇに嵌り込んでいる。したがって、インナーフレーム３１は、回転軸１２とともに一体的に回転可能となっている。また、アウターフレーム２１とインナーフレーム３１は、ピン１３が凹部３１ｇに案内されてＹ軸方向に移動可能となっている。
【００３８】
次に、図４（ｄ）に示すミラーユニット４０の回転軸保持部４１ｃの２つの凸部の間に、図６（ａ）に示す構成体の回転軸１２に通されて、回転軸１２の軸孔１２ｂと、回転軸保持部４１ｃの２つの軸孔４１ｅが整合される。この状態で、図２（ｂ）に示す支軸１４が回転軸保持部４１ｃの２つの軸孔４１ｅと、回転軸１２の軸孔１２ｂに通される。こうして、図７（ａ）に示す構成体が組み立てられる。
【００３９】
図７（ａ）、（ｂ）は、モーター１１にアウターユニット２０とインナーフレーム３１が組み付けられた構成体にミラーユニット４０が取り付けられた構成体を示す斜視図である。
【００４０】
図７（ａ）に示す状態において、ローラー４２は、インナーフレーム３１の２つの凸部３１ｅの間に位置付けられており、支軸４３は、インナーフレーム３１の２つの凸部３１ｅ上に位置付けられている。また、回転軸保持部４１ｃの下端と、インナーフレーム３１の段部３１ｄの間には、所定の隙間がある。この状態で、ミラーホルダ４１は、支軸１４によって軸支され、且つ、ローラー４２によって支えられている。したがって、ローラー４２は、前後方向（Ｘ軸方向）に移動可能となっている。
【００４１】
この状態で、図７（ｂ）に示すように押さえバネ３２の２つの鉤部３２ｂとインナーフレーム３１の凸部３１ｅによって、支軸４３が挟まれるようにして、押さえバネ３２がインナーフレーム３１に取り付けられる。そして、ネジ孔３２ｃ、３２ｄ（図４（ａ）参照）を介して、ネジ穴３１ｈ、３１ｉ（図４（ａ）参照）にネジ３３、３４（図４（ａ）参照）が螺着される。これにより、図７（ｂ）に示す構成体が組み立てられる。この状態で、支軸４３は、押さえバネ３２の鉤部３２ｂにより下方向（Ｙ軸負方向）に押さえられているため、ローラー４２がＹ軸方向に浮き上がることが抑制される。なお、このとき、後述する光源１１０から出射されるレーザ光がＸ軸負方向に反射されるように、ミラー４４の傾き角度が調整される。
【００４２】
図８は、ミラーアクチュエータ１が搭載されたレーザレーダ５００の構成を示す模式図である。なお、図８では、主要な光学部材のみが示されており、光学部材の取り付け構造、回路基板等は、図示省略されている。
【００４３】
図５（ｂ）に示すギアラック５３のガイド保持部５３ｂに、案内部２１ｂが嵌め込まれて、接着固定される。モーター５１のシャーシ５１ａと、ガイドシャフト２２が、それぞれ、ベース５００ａに固着される。ギアラック５３の鉤部５３ａがＺ軸正側に僅かに変形された状態で、ギアラック５３のギア部５３ｃがリードスクリュー５２に当てられる。ばね５３ｄによる付勢を受けながら、ギア部５３ｃがリードスクリュー５２に噛合される。これにより、図８に示すようにミラーアクチュエータ１の組み立てが完了する。
【００４４】
図８に示すアセンブル状態において、モーター１１が駆動されると、回転軸１２（図２（ａ）参照）が回動する。回転軸１２は、支軸１４によってミラーホルダ４１と一体的に接続されているため、回転軸１２が回動すると、一体となってミラーホルダ４１が回動する。また、図６（ｂ）に示すように、インナーフレーム３１の凹部３１ｇにピン１３の先端部１３ａが嵌まり込んでいるため、回転軸１２の回動に伴ってインナーフレーム３１が回動される。こうして、ミラーホルダ４１に保持されたミラー４４がＰａｎ方向に回動される。
【００４５】
また、図８に示すアセンブル状態において、モーター５１が駆動されると、リードスクリュー５２が回動する。リードスクリュー５２が回動すると、リードスクリュー５２に噛合されたギアラック５３が上下方向（Ｙ軸方向）に移動する。そして、ギアラック５３に固着された案内部２１ｂがガイドシャフト２２に沿って、上下方向（Ｙ軸方向）に移動する。これにより、アウターフレーム２１が上下方向（Ｙ軸方向）に移動される。
【００４６】
図９は、アウターフレーム２１が下方向に移動された場合のミラーアクチュエータ１を示す側面図である。図１０は、アウターフレーム２１が上方向に移動された場合のミラーアクチュエータ１を示す側面図である。
【００４７】
図９を参照して、アウターフレーム２１が下方向（Ｙ軸負方向）に移動されると、これに伴い、ベアリング２３（図６（ｂ）参照）が下方向（Ｙ軸負方向）に移動される。これにより、ベアリング２３の内枠２３ｂ（図６（ｂ）参照）に装着されたインナーフレーム３１が下方向に押し下げられる。このとき、図６（ｂ）に示すように、回転軸１２のピン１３の先端部１３ａが、インナーフレーム３１の凹部３１ｇに沿って移動し、Ｙ軸方向に案内される。また、案内部２１ｂは、ガイドシャフト２２に沿って摺動し、Ｙ軸方向に案内される。これにより、図９に示すように、インナーフレーム３１とミラーホルダ４１のローラー保持部４１ｂが下降される。このとき、支軸１４によって軸支されたミラーホルダ４１のＹ軸方向の位置は変わらない。このため、ミラーホルダ４１には、Ｚ軸正方向に見て、支軸１４を中心とする右回りの力が加わる。これにより、ミラーホルダ４１は、Ｚ軸正方向に見て、支軸１４を中心とする右回りに回動され、ローラー４２および支軸４３によりローラー保持部４１ｂがＸ軸負側に移動される。したがって、図９に示すように、ミラー４４の傾き角度が小さくなる。
【００４８】
図１０を参照して、アウターフレーム２１が上方向（Ｙ軸正方向）に移動されると、これに伴い、ベアリング２３（図６（ｂ）参照）が下方向（Ｙ軸正方向）に移動される。これにより、図６（ｂ）に示すように、ベアリング２３の内枠２３ｂに装着されたインナーフレーム３１が上方向に押し上げられる。このとき、回転軸１２のピン１３の先端部１３ａが、インナーフレーム３１の凹部３１ｇに沿って移動し、Ｙ軸方向に案内される。また、案内部２１ｂは、ガイドシャフト２２に沿って摺動し、Ｙ軸方向に案内される。これにより、図１０に示すように、インナーフレーム３１とミラーホルダ４１のローラー保持部４１ｂが上昇される。このとき、支軸１４によって軸支されたミラーホルダ４１のＹ軸方向の位置は変わらない。このため、ミラーホルダ４１には、Ｚ軸正方向に見て、支軸１４を中心とする左回りの力が加わる。これにより、ミラーホルダ４１は、Ｚ軸正方向に見て、支軸１４を中心とする左回りに回動され、ローラー４２および支軸４３によりローラー保持部４１ｂがＸ軸正側に移動される。したがって、図９に示すように、ミラー４４の傾き角度が大きくなる。
【００４９】
なお、アウターフレーム２１が最も上方向に移動された場合にも、支軸４３が押さえバネ３２とインナーフレーム３１との間に位置付けられるよう、インナーフレーム３１の凸部３１ｅと押さえバネ３２の鉤部３２ｂのＸ軸方向の長さが調整されている。
【００５０】
このようにして、ミラーホルダ４１に保持されたミラー４４がＴｉｌｔ方向に回動される。支軸４３は、押さえバネ３２により、下方向に押さえられているため、Ｔｉｌｔ方向への回動時のミラー４４のガタつきが抑制される。
【００５１】
このように、本実施の形態では、ミラー４４をＰａｎ方向に回動させるモーター１１と、ミラー４４をＴｉｌｔ方向に回動させるモーター５１は、それぞれ、一方の回動が、他方の回動に影響することがない。したがって、モーター１１と、モーター５１を、独立に制御することができる。また、モーター５１がベース側に配置されているため、回転部であるインナーフレーム３１に信号線を渡す必要がない。このため、ミラー４４をＰａｎ方向に広範囲に回動させることができる。本実施の形態では、ミラー４４は、Ｐａｎ方向に３６０度回動される。なお、ミラー４４は、Ｔｉｌｔ方向に対して、数十度以上の角度で回動される。
【００５２】
図８に戻り、ミラーアクチュエータ１が搭載されたレーザレーダ５００の構成について説明する。
【００５３】
レーザレーダ５００は、出射光学系１００と、受光光学系２００と、ＰＳＤ３１０と、上述のミラーアクチュエータ１を備えている。
【００５４】
出射光学系１００は、光源１１０と、ビーム整形レンズ１２０とを備えている。
【００５５】
光源１１０は、波長８８０ｎｍ〜９４０ｎｍ程度のレーザ光を出射する。ビーム整形レンズ１２０は、出射レーザ光が、目標領域において所定の形状となるよう、出射レーザ光を収束させる。光源１１０とビーム整形レンズ１２０は、それぞれ、Ｙ軸方向に並ぶように配置されている。光源１１０の出射光軸は、ビーム整形レンズ１２０の光軸と一致している。また、光源１１０は、出射光軸がミラー４４の回転中心を貫くように配置されている。光源１１０は、出射光軸が回転軸１２（図２（ａ）参照）と平行となるように配置されている。
【００５６】
ミラーアクチュエータ１は、前述のように、ビーム整形レンズ１２０を透過したレーザ光と、目標領域からの反射光の両方が入射するミラー４４と、このミラー４４を２つの軸の周りに回動させるための機構とを備える。ミラー４４が回動することにより、目標領域においてレーザ光が走査される。レーザ光は、目標領域において、ＸＺ平面に平行な複数の走査ラインに沿ってスキャンされる。各走査ラインに沿ってレーザ光を走査させるために、モーター１１が駆動され、ミラー４４がＰａｎ方向に回転される。また、走査ラインを変更するために、モーター５１が駆動され、ミラー４４がＴｉｌｔ方向に回転される。
【００５７】
受光光学系２００は、折り曲げミラー２１０、２２０と、受光レンズ２３０と、光検出器２４０を備えている。
【００５８】
折り曲げミラー２１０、２２０は、目標領域から反射され、さらにミラー４４によって反射された光を光検出器２４０に向かう方向に反射させる。折り曲げミラー２１０、２２０は、それぞれ、略直方体形状を有する。折り曲げミラー２１０、２２０は、それぞれ、所定の隙間を開けて、Ｚ軸方向に並ぶように配置されている。折り曲げミラー２１０、２２０は、それぞれ、ミラー４４が中立位置にあるとき、ミラー４４と同じ角度で傾くように配置される。
【００５９】
なお、「中立位置」とは、ミラー４４がＸ軸に垂直な状態からＹ−Ｘ平面の面内方向に４５度傾いた位置をいう。
【００６０】
また、折り曲げミラー２１０、２２０の隙間は、光源１１０から出射し、ビーム整形レンズ１２０によって収束されたレーザ光が通過可能な幅を有している。
【００６１】
受光レンズ２３０は、目標領域から反射された光を集光する。光検出器２４０は、ＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）またはＰＩＮフォトダイオードからなり、受光光量に応じた大きさの電気信号を回路基板に出力する。
【００６２】
ＰＳＤ３１０は、ミラー４４によって反射された光を受光し、受光位置に応じた位置検出信号を回路基板に出力する。
【００６３】
光源１１０から出射されたレーザ光は、ビーム整形レンズ１２０を透過した後、折り曲げミラー２１０、２２０の隙間を通過する。折り曲げミラー２１０、２２０の隙間を通過したレーザ光は、ミラーアクチュエータ１のミラー４４に入射する。ミラー４４に入射したレーザ光は、ミラー４４によって反射され、目標領域に投射される。
【００６４】
目標領域からの反射光は、レーザ光が目標領域へと向かう光路を逆行して、ミラー４４に入射する。ミラー４４に入射した反射光は、ミラー４４により反射され、折り曲げミラー２１０、２２０に入射する。折り曲げミラー２１０、２２０の隙間は、ミラー４４のミラー面に比べて顕著に小さく、目標領域からの反射光の大半の光は、折り曲げミラー２１０、２２０に入射する。折り曲げミラー２１０、２２０に入射した反射光は、折り曲げミラー２１０、２２０により反射され受光レンズ２３０に向かう方向（Ｘ軸正方向）に進行する。
【００６５】
かかる反射光の挙動は、ミラー４４がどのような回動位置にあっても同じである。すなわち、ミラー４４がどのような回動位置にあっても、目標領域からの反射光は、レーザ光の出射時の光路を逆行し、ビーム整形レンズ１２０の光軸に平行に進んで、受光レンズ２３０に入射する。
【００６６】
受光レンズ２３０に入射した反射光は、受光レンズ２３０によって、光検出器２４０に収束される。光検出器２４０は、受光光量に応じた大きさの電気信号を出力する。光検出器２４０からの信号に基づいて、目標領域における物体の有無および物体までの距離が測定される。
【００６７】
図１１は、本実施の形態に係るレーザレーダ５００のミラー４４のＰａｎ方向の回動範囲を示す上面図である。
【００６８】
図１１に示すように、本実施の形態に係るレーザレーダ５００では、水平方向に広範囲な走査範囲Ｗ１でレーザ光が走査されるようミラー４４が回動される。走査範囲Ｗ１においてレーザ光が所定間隔でパルス発光される。走査範囲Ｗ１におけるスキャンが完了し、停止範囲Ｗ２までミラー４４が回動されると、光源１１０のレーザ光の出射が停止される。なお、モーター１１（図８参照）から出力される位置検出信号（パルス信号）によって、ミラー４４が停止範囲Ｗ２まで回動されたかどうかが検出される。レーザ光の出射が停止された状態で、回動位置検出範囲Ｗ３までミラー４４が回動されると、光源１１０のレーザ光の出射（パルス発光）が再開される。回動位置検出範囲Ｗ３ではミラー４４がＰＳＤ３１０の方を向いている。これにより、光源１１０を出射したレーザ光は、ビーム整形レンズ１２０（図８参照）とミラー４４を介して、ＰＳＤ３１０に入射する。ＰＳＤ３１０は、受光位置に応じた位置検出信号を出力する。
【００６９】
本実施の形態では、レーザレーダ５００が作動している間、ミラー４４は、３６０度を超えて同一のＰａｎ方向に回転され続ける。ＰＳＤ３１０の出力は、Ｐａｎ方向におけるミラー４４の回転の原点出しに用いられる。すなわち、回動位置検出範囲Ｗ３においてパルス発光されるレーザ光のうちＰＳＤ３１０のＺ軸方向の中央位置に最も接近した位置に照射されたレーザ光の発光タイミングが特定される。そして、この発光タイミングに対応するミラー４４の回動位置（モーター１１の回動位置）が、Ｐａｎ方向におけるミラー４４の回転の原点とされる。こうして設定された原点に対して、ミラー４４およびモーター１１の回動位置が規定される。同一方向にミラー４４が回転され続けると、モーター１１からの位置検出信号（パルス信号）により検出されるミラー４４の回動位置と、ミラー４４の実際の回動位置とにずれが生じる。そこで、上記のように原点出しをすることにより、位置検出信号（パルス信号）により検出されるミラー４４の回動位置と、ミラー４４の実際の回動位置とを整合させることができる。
【００７０】
Ｔｉｌｔ方向のミラー４４の位置も、ＰＳＤ３１０からの出力をもとに修正される。ここでは、パルス発光されたレーザ光のＰＳＤ３１０上における軌跡が、当該走査の際のミラー４４のＴｉｌｔ方向の回動位置に対応する軌跡と整合するかが判定される。両軌跡が整合しない場合、両軌跡の差分を求め、差分に応じた角度だけ、ミラー４４のＴｉｌｔ方向の角度が調節される。
【００７１】
なお、本実施の形態では、所定回数ミラー４４がＰａｎ方向に回転する毎に、Ｐａｎ方向の原点出しとＴｉｌｔ方向の角度調節が行われる。
【００７２】
レーザ光が出射された状態で、停止範囲Ｗ４までミラー４４が回動されると、光源１１０のレーザ光の出射が停止される。そして、レーザ光の出射が停止された状態で、走査範囲Ｗ１までミラー４４が回動されると、光源１１０のレーザ光の出射（パルス発光）が再開される。このとき、ミラー４４がＴｉｌｔ方向に回動され、次の走査ラインの走査位置に合わせられる。
【００７３】
このようにして、レーザ光が複数の走査ラインに沿って、目標領域に投射される。なお、最下段の走査ラインの走査が完了した場合、再度、最上段の走査ラインの走査位置になるよう、ミラー４４が回動制御される。この他、最下段の走査ラインの走査が完了した場合、最下段から１つ上の走査ラインの走査位置に戻るよう、ミラー４４が回動制御されても良い。このように、ミラー４４の回動制御は、適宜変更され得る。
【００７４】
図１１に示すように、目標領域の走査に必要な走査範囲Ｗ１でのみレーザ光が出射されるよう光源１１０が制御されるため、光源１１０にかかる消費電力を抑えることができる。
【００７５】
図１２は、本実施の形態に係るレーザ光の出射軌跡を示すグラフである。横軸は、中立位置（０度）に対するミラー４４のＰａｎ方向の回動角であり、縦軸は、Ｐａｎ方向の各回動角にミラー４４があるときの、水平面（Ｘ−Ｚ平面）に対するレーザ光の傾き角である。縦軸では、レーザ光の投射方向が水平面に平行なときに角度が０度とされている。また、横軸において、ミラー４４が中立位置から正面左側に回動されると角度に正の符号が付され、ミラー４４が中立位置から正面右側に回動されると角度に負の符号が付されている。ここでは、Ｐａｎ方向のミラー４４の回動範囲が、中立位置に対して±１３５度とされている。
【００７６】
また、図１２において、丸のプロットは、Ｔｉｌｔ方向のミラーの回動角を中立位置における回動角と同じにした場合を示し、四角のプロットは、ミラー４４を中立位置から略３０度だけ水平面に近づく方向（Ｔｉｌｔ方向）に傾けた場合を示し、三角のプロットは、ミラー４４を中立位置から略３０度だけ水平面から遠ざかる方向（Ｔｉｌｔ方向）に傾けた場合を示している。
【００７７】
図１２に示すように、すべての走査ラインにおいて、出射軌跡が略直線状になっていることが判る。これは、図８に示すように、光源１１０が、光源１１０の出射光軸がミラー４４の回転中心を貫くように、配置されているためである。ミラー４４の垂直方向の傾きが一定であるとき、ミラー４４を水平方向にどの角度に傾いていたとしても、レーザ光は、常にミラー４４の回転中心に入射するため、レーザ光の出射角度は垂直方向に変位しない。したがって、Ｔｉｌｔ方向のミラー４４の傾きを変化させなくとも、ミラー４４をＰａｎ方向にのみ変化させることにより、レーザ光を略水平に走査させることができる。このように、ミラー４４をＰａｎ方向に制御させるだけで、レーザ光を略水平に走査させることができるため、ミラー４４の駆動制御を簡素にすることができる。
【００７８】
図１３（ａ）は、本実施の形態に係る光源１１０と折り曲げミラー２１０、２２０による光検出器２４０への迷光の影響を説明する図である。図１３（ｂ）は、変更例に係る光源１１０と折り曲げミラー２１１による光検出器２４０への迷光の影響を説明する図である。
【００７９】
図１３（ａ）を参照して、本実施の形態の場合、折り曲げミラー２１０、２２０は、所定の隙間を有した状態でＺ軸方向に並んでいる。光源１１０から出射されたレーザ光は、ビーム整形レンズ１２０によって収束されるため、レーザ光の大半は、折り曲げミラー２１０、２２０の隙間を通過する。このように折り曲げミラー２１０、２２０を配置することによって、レーザレーダ５００のＹ軸方向のサイズをコンパクトに構成することができる。この構成では、レーザ光のうち僅かな光が、折り曲げミラー２１０、２２０の側面部によって反射および散乱されて迷光となる。
【００８０】
図１３（ｂ）の変更例に示すように、折り曲げミラー２１１にレーザ光を通過可能な開口２１１ａが設けられた構成を用いることもできる。しかしながら、変更例の構成では、開口２１１ａの下側の縁によってレーザ光が反射および散乱された迷光が、光検出器２４０に向かう方向に進むため、この迷光が光検出器２４０に入射する惧れがある。目標領域からの反射光が微弱であるため、このように迷光が光検出器２４０に入射すると、目標領域からの反射光を適正に検出できない惧れがある。これに対し、本実施の形態では、レーザ光がＸ−Ｙ平面に平行な面によって反射されるため、比較例の場合に比べ、迷光が光検出器２４０に向かう方向に進むことがない。したがって、光検出器２４０に対する迷光の影響を抑えるためには、本実施の形態のように、折り曲げミラー２１０、２２０が隙間をもって、Ｚ軸方向に並ぶ構成が望ましい。
【００８１】
他方、変更例の場合、目標領域からの反射光を受光する折り曲げミラー２１１のミラー面の面積を、本実施の形態の折り曲げミラー２１０、２２０の場合よりも大きくすることができる。したがって、光検出器２４０が受光する光量をできるだけ大きくするためには、図１３（ｂ）に示すように１つの折り曲げミラー２１１に開口２１１ａが設けられる構成の方が望ましい。
【００８２】
図１４は、レーザレーダ５００の回路構成を示す図である。
【００８３】
スキャンＬＤ駆動回路７０１は、ＤＳＰ７０５からの信号をもとに、光源１１０に駆動信号を供給する。ＰＤ信号処理回路７０２は、光検出器２４０の受光光量に応じた電圧信号を増幅およびデジタル化してＤＳＰ７０５に供給する。
【００８４】
ＰＳＤ信号処理回路７０３は、ＰＳＤ３１０からの出力信号をもとに求めた位置検出信号をＤＳＰ７０５に出力する。アクチュエータ駆動回路７０４は、ＤＳＰ７０５からの信号をもとに、ミラーアクチュエータ１を駆動する。具体的には、目標領域においてレーザ光を所定の軌道に沿って走査させるための駆動信号がミラーアクチュエータ１に供給される。
【００８５】
ＤＳＰ７０５は、ＰＳＤ信号処理回路７０３から入力された位置検出信号をもとに、目標領域におけるレーザ光の走査位置を検出し、ミラーアクチュエータ１の駆動制御や、光源１１０の駆動制御等を実行する。また、ＤＳＰ７０５は、ＰＤ信号処理回路７０２から入力される電圧信号に基づいて、目標領域内のレーザ光照射位置に物体が存在するかを判定し、同時に、光源１１０から出力されるレーザ光の照射タイミングと、光検出器２４０にて受光される目標領域からの反射光の受光タイミングの間の時間差をもとに、物体までの距離を測定する。
【００８６】
図１５は、光源１１０の発光制御の処理を示すフローチャートである。図１５は、ＤＳＰ７０５によって実行される。なお、ミラー４４のＰａｎ方向、Ｔｉｌｔ方向の回動位置は、上記のように、モーター１１、５１からの位置検出信号（パルス信号）により検出され、ＰＳＤ３１０から信号によって、ミラー４４の位置のずれが補正される。図１５に示すフローチャートでは、ミラー４４のＰａｎ方向の回動角度に応じた光源１１０の制御処理について説明する。
【００８７】
図１５を参照して、目標領域のスキャンが開始されると、ミラー４４が走査開始位置に位置付けられる。そして、ミラー４４の回動角度が図１１に示す走査範囲Ｗ１に位置付けられると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ＤＳＰ７０５は、光源１１０をパルス発光により点灯させる（Ｓ１０２）。そして、ＤＳＰ７０５は、ミラー４４の回動角度が図１１に示す停止範囲Ｗ２に位置付けられたか否かを判定する（Ｓ１０３）。ミラー４４の回動角度が停止範囲Ｗ２に位置付けられていない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、ＤＳＰ７０５は、光源１１０の点灯を継続させる。ミラー４４の回動角度が図１１に示す停止範囲Ｗ２に位置付けられると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ＤＳＰ７０５は、光源１１０を消灯させる（Ｓ１０４）。ＤＳＰ７０５は、走査回数が所定の変数ｎの倍数であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。変数ｎは、要求されるミラー４４の回動精度に応じて適宜設定される。たとえば、変数ｎを１にすると、１回の走査毎にミラー４４の回動位置が補正される。これにより、ミラー４４を精度よく回動させることができる。たとえば、変数ｎを３にすると、３回の走査毎にミラー４４の回動位置が補正される。これにより、回動位置の補正のための点灯時間をより削減することができる。本実施の形態では、ミラー４４の回動位置の補正は、複数回の走査ごとに行われる。
【００８８】
走査回数がｎの倍数の場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ＤＳＰ７０５は、ミラー４４の回動角度が図１１に示す回動位置検出範囲Ｗ３に位置付けられたか否かを判定する（Ｓ１０６）。ミラー４４の回動角度が回動位置検出範囲Ｗ３に位置付けられていない場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、ＤＳＰ７０５は、光源１１０の消灯を継続させる。ミラー４４の回動角度が回動位置検出範囲Ｗ３に位置付けられると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ＤＳＰ７０５は、光源１１０をパルス発光により点灯させる（Ｓ１０７）。これにより、光源１１０から出射したレーザ光がＰＳＤ３１０に入射する。ＤＳＰ７０５は、ＰＳＤ３１０からの信号に基づき、上記のようにＰａｎ方向の原点出しとＴｉｌｔ方向のミラー４４の角度補正を行う。走査回数がｎの倍数でない場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、ＤＳＰ７０５は、回動位置検出範囲Ｗ３における光源１１０の点灯処理および停止範囲Ｗ４における光源１１０の消灯処理をスキップし、処理をＳ１１０に進める。
【００８９】
ＤＳＰ７０５は、ミラー４４の回動角度が停止範囲Ｗ４に位置付けられたか否かを判定する（Ｓ１０８）。ミラー４４の回動角度が停止範囲Ｗ４に位置付けられていない場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、ＤＳＰ７０５は、光源１１０の点灯を継続させる。ミラー４４の回動角度が停止範囲Ｗ４に位置付けられると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、ＤＳＰ７０５は、光源１１０を消灯させる（Ｓ１０９）。そして、ＤＳＰ７０５は、動作が終了したか否かを判定する（Ｓ１１０）。動作が終了していない場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、ＤＳＰ７０５は、処理をＳ１０１に戻し、次の走査ラインにおける光源１１０の発光制御を行う（Ｓ１０１〜Ｓ１０９）。動作が終了した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ＤＳＰ７０５は、光源１１０の制御処理を終了する。
【００９０】
＜実施形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、以下の効果が奏される。
【００９１】
図８に示すように、モーター１１によって回動されるアウターフレーム２１およびインナーフレーム３１には、駆動源が配されず、ベース５００ａに配置されたモーター５１によって、案内部２１ｂがガイドシャフト２２に沿って上下方向に移動される。案内部２１ｂが上下方向に移動されることによって、アウターフレーム２１に一体的に接続されたインナーフレーム３１が上下方向に移動され、ローラー４２と支軸４３が前後方向に移動される。これにより、ミラー４４がＴｉｌｔ方向に回動される。このように、モーター１１によって回動されるアウターフレーム２１およびインナーフレーム３１に駆動源が配されないため、回動されるアウターフレーム２１およびインナーフレーム３１に電力を供給する必要がない。したがって、ミラー４４の回動が電力供給のための信号線等によって制限されることがないため、ミラー４４を広範囲で回動させることができる。これにより広範囲にレーザ光を走査させることができる。
【００９２】
また、図６（ｂ）に示すように、インナーフレーム３１は、回転軸１２に摺動可能に支持されている。したがって、アウターフレーム２１およびインナーフレーム３１を回動させるための回転軸１２が摺動軸としても作用される。したがって、部品点数を削減することができ、ミラーアクチュエータ１をコンパクトに構成することができる。
【００９３】
また、図８に示すように、ミラー４４のＸ軸正側にＰＳＤ３１０が配されているため、ミラー４４をＸ軸正側に向けることによって、光源１１０から出射されるレーザ光をＰＳＤ３１０に入射させることができる。これにより、ミラー４４の回動位置を検出することが出来る。このように、光源１１０とミラー４４がミラー４４の回動位置を検出するための光学系としても共用されるため、部品点数を削減することができる。
【００９４】
また、図８に示すように、光源１１０が、回転軸１２に平行で光源１１０の出射光軸がミラー４４の回転中心を貫くように、配置されているため、図１２に示すように、出射軌跡を略直線状に近付けることができる。また、光源１１０をミラー４４の上側に配置することにより、ミラー４４によって反射されたレーザ光が光源１１０側に向かうことがない。したがって、ミラー４４を３６０度の範囲で回動させることができ、レーザ光の走査範囲をより広くすることができる。
【００９５】
また、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、光源１１０とミラー４４の間に、折り曲げミラー２１０、２２０または折り曲げミラー２１１が配置されるため、レーザレーダ５００のＹ軸方向のサイズをコンパクトに構成することができる。
【００９６】
また、図１３（ａ）に示すように、Ｚ軸方向に並ぶ折り曲げミラー２１０、２２０に隙間が設けられるため、光検出器２４０に対する迷光の影響を抑えるができる。
【００９７】
また、図１１に示すように、目標領域の走査に必要な走査範囲Ｗ１でのみレーザ光が出射されるよう制御されるため、光源１１０にかかる消費電力を抑えることができる。
【００９８】
さらに、図１５に示すように、複数回数の走査ごとにミラー４４の回動位置の検出のため光源の点灯処理が行われるため、光源１１０にかかる消費電力をさらに抑えることができる。
【００９９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【０１００】
たとえば、上記実施の形態では、図６（ｂ）に示すように、回転軸１２がインナーフレーム３１を摺動させるための摺動軸としても用いられたが、別途、摺動軸が設けられても良い。しかし、上記実施の形態のように、回転軸１２を摺動軸としても作用させる方が、部品点数が削減できるため望ましい。
【０１０１】
また、上記実施の形態では、図８に示すように、折り曲げミラー２１０、２２０により、受光光学系２００が光源１１０とミラー４４の間に設けられたが、たとえば、光源１１０のＹ軸正側に設けられても良い。この場合、折り曲げミラー２１０、２２０が省略されるものの、反射光の受光光量を大きくするため、上記実施の形態よりもミラー４４のミラー面のサイズを大きくする必要がある。また、Ｙ軸方向に光学部材が並ぶため、レーザレーダ５００装置全体が大型化する。したがって、装置をコンパクトにするためには、上記実施の形態のように、折り曲げミラー２１０、２２０が配される方が望ましい。
【０１０２】
また、上記実施の形態では、受光光学系２００は、折り曲げミラー２１０、２２０と、受光レンズ２３０と、光検出器２４０から構成されたが、この他、遮光部材や光源１１０から出射されるレーザ光の波長帯域以外の帯域の光をカットするバンドパスフィルタ等が配されても良い。同様に、ＰＳＤ３１０に向かう光路中についても、適宜、遮光部材やフィルタが用いられ得る。
【０１０３】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  …  ミラーアクチュエータ（ミラー駆動装置）
１１  …  モーター（第１の駆動源）
１２  …  回転軸
１４  …  支軸
２０  …  アウターユニット（移動機構）
２１  …  アウターフレーム（移動体）
２３  …  ベアリング
３１  …  インナーフレーム（回転体）
４１  …  ミラーホルダ
４１ｂ  …  ローラー保持部（接触部）
４２  …  ローラー（案内部）
４４  …  ミラー
５０  …  チルト駆動部（移動機構）
５１  …  モーター（第２の駆動源）
５３  …  ギアラック（ギア）
１００  …  出射光学系
１１０  …  光源
２００  …  受光光学系
２１０  …  折り曲げミラー（反射部、第１のミラー）
２２０  …  折り曲げミラー（反射部、第２のミラー）
２２１  …  折り曲げミラー（反射部）
２４０  …  光検出器
３１０  …  ＰＳＤ（受光位置検出器）
７０５  …  ＤＳＰ（光源制御部）
【図１】
2015155812.tif 000003
【図２】
2015155812.tif 000004
【図３】
2015155812.tif 000005
【図４】
2015155812.tif 000006
【図５】
2015155812.tif 000007
【図６】
2015155812.tif 000008
【図７】
2015155812.tif 000009
【図８】
2015155812.tif 000010
【図９】
2015155812.tif 000011
【図１０】
2015155812.tif 000012
【図１１】
2015155812.tif 000013
【図１２】
2015155812.tif 000014
【図１３】
2015155812.tif 000015
【図１４】
2015155812.tif 000016
【図１５】
2015155812.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月8日(2016.8.8)
【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】
回転軸と、
前記回転軸を回転させる第１の駆動源と、
前記回転軸に垂直な方向に延びる支軸を介して前記回転軸に支持され、前記支軸を中心として回動可能であるミラーホルダと、
前記ミラーホルダに装着されたミラーと、
前記ミラーホルダの端に設けられた保持部と、
前記支軸から離れた位置において前記ミラーホルダが載置された回転体と、
前記保持部に設けられ、前記保持部を前記回転軸との間隔を変化可能なように案内する案内部と、
前記回転軸とともに前記回転体が回転可能な状態で前記回転体を前記回転軸に平行な方向に移動させる移動機構と、
前記移動機構を介して前記回転体を移動させる第２の駆動源と、
を備えることを特徴とするミラー駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のミラー駆動装置において、
前記移動機構は、
ベアリングを介して前記回転体が回転可能に連結された移動体と、
前記移動体を前記回転軸に平行な方向に送るギアと、を備える、
ことを特徴とするミラー駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のミラー駆動装置において、
前記回転体は、前記回転軸に摺動可能に支持されている、
ことを特徴とするミラー駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載のミラー駆動装置と、
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を前記ミラーに入射させる出射光学系と、を備える、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項５】
請求項４に記載のビーム照射装置において、
前記ミラーの所定の回転位置において、前記ミラーによって反射された前記レーザ光を受光してその受光位置を検出する受光位置検出器を備える、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項６】
請求項５に記載のビーム照射装置において、
前記光源の点灯／消灯を制御する光源制御部を備え、
前記光源制御部は、前記ミラーが前記レーザ光を目標領域に向かう方向に反射させる回動位置、および前記ミラーが前記レーザ光を前記受光位置検出器に向かう方向に反射させる回動位置において、前記光源を点灯させる、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項７】
請求項４ないし６の何れか一項に記載のビーム照射装置において、
前記レーザ光の光軸が、前記回転軸に平行で、且つ、前記ミラーの回転中心を貫くように、前記光源と前記出射光学系が構成されている、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項８】
請求項７に記載のビーム照射装置と、
目標領域から反射され前記ミラーに入射した前記レーザ光を光検出器へと導く受光光学系と、を備え、
前記受光光学系は、前記光源から出射され前記ミラーへと向かうレーザ光が通過する隙間を有するとともに、前記目標領域から反射され前記ミラーに入射した前記レーザ光を反射する反射面を有する反射部を備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項９】
請求項８に記載のレーザレーダにおいて、
前記反射部は、第１のミラーと、前記第１のミラーに対して前記回転軸に垂直な方向に前記隙間を開けて並ぶように配置された第２のミラーとを備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第１の態様はミラー駆動装置に関する。第１の態様に係るミラー駆動装置は、回転軸と、前記回転軸を回転させる第１の駆動源と、前記回転軸に垂直な方向に延びる支軸を介して前記回転軸に支持され、前記支軸を中心として回動可能であるミラーホルダと、前記ミラーホルダに装着されたミラーと、前記ミラーホルダの端に設けられた保持部と、前記支軸から離れた位置において前記ミラーホルダが載置された回転体と、前記保持部に設けられ、前記保持部を前記回転軸との間隔を変化可能なように案内する案内部と、前記回転軸とともに前記回転体が回転可能な状態で前記回転体を前記回転軸に平行な方向に移動させる移動機構と、前記移動機構を介して前記回転体を移動させる第２の駆動源とを備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の第２の態様はビーム照射装置に関する。第２の態様に係るビーム照射装置は、第１の態様に係るミラー駆動装置と、レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射された前記レーザ光を前記ミラーに入射させる出射光学系と、を備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
アウターフレーム２１は、インナーユニット３０（図１参照）およびミラーユニット４０（図１参照）を回動可能に保持する保持部２１ａと、インナーユニット３０（図１参照）およびミラーユニット４０（図１参照）を上下方向に案内する案内部２１ｂからなる。保持部２１ａには、Ｙ軸方向に貫通する円形の開口２１ｃが形成されている。開口２１ｃの上部内側面には、Ｙ軸方向の所定の位置に段部２１ｄが形成されている。この段部２１ｄにより、開口２１ｃは、Ｙ軸正側の径がＹ軸負側のも径よりも大きくなっている。また、保持部２１ａには、ネジ穴２１ｅ、２１ｆが形成されている。案内部２１ｂは、略直方体形状を有し、案内部２１ｂのＹ軸方向の幅は、保持部２１ａのＹ軸方向の幅よりも大きい。案内部２１ｂには、Ｙ軸方向に貫通する円形のガイド孔２１ｇが形成されている。ガイド孔２１ｇの径は、ガイドシャフト２２の径よりも僅かに大きい。ガイドシャフト２２は、円柱状の形状を有する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
アウターユニット２０の組み立て時には、まず、ベアリング２３がアウターフレーム２１の開口２１ｃに挿入される。このとき、外枠２３ａの大径部２３ｃのＹ軸負側の面がアウターフレーム２１の段部２１ｄに当接するまで、外枠２３ａがアウターフレーム２１の開口２１ｃに押し込まれる。そして、ベアリングプレート２４のネジ孔２４ｃ、２４ｄが、それぞれ、アウターフレーム２１のネジ穴２１ｅ、２１ｆに整合される。この状態で、ネジ孔２４ｃ、２４ｄを介して、ネジ穴２１ｅ、２１ｆにネジ２５、２６が螺着される。これにより、ベアリングプレート２４がアウターフレーム２１に固着される。そして、ガイドシャフト２２がガイド孔２１ｇに通され、図３（ｂ）に示すアウターユニット２０が組み立てられる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図１０を参照して、アウターフレーム２１が上方向（Ｙ軸正方向）に移動されると、これに伴い、ベアリング２３（図６（ｂ）参照）が上方向（Ｙ軸正方向）に移動される。これにより、図６（ｂ）に示すように、ベアリング２３の内枠２３ｂに装着されたインナーフレーム３１が上方向に押し上げられる。このとき、回転軸１２のピン１３の先端部１３ａが、インナーフレーム３１の凹部３１ｇに沿って移動し、Ｙ軸方向に案内される。また、案内部２１ｂは、ガイドシャフト２２に沿って摺動し、Ｙ軸方向に案内される。これにより、図１０に示すように、インナーフレーム３１とミラーホルダ４１のローラー保持部４１ｂが上昇される。このとき、支軸１４によって軸支されたミラーホルダ４１のＹ軸方向の位置は変わらない。このため、ミラーホルダ４１には、Ｚ軸正方向に見て、支軸１４を中心とする左回りの力が加わる。これにより、ミラーホルダ４１は、Ｚ軸正方向に見て、支軸１４を中心とする左回りに回動され、ローラー４２および支軸４３によりローラー保持部４１ｂがＸ軸正側に移動される。したがって、図９に示すように、ミラー４４の傾き角度が大きくなる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
また、図１２において、丸のプロットは、Ｔｉｌｔ方向のミラー４４の回動角を中立位置における回動角と同じにした場合を示し、四角のプロットは、ミラー４４を中立位置から略３０度だけ水平面に近づく方向（Ｔｉｌｔ方向）に傾けた場合を示し、三角のプロットは、ミラー４４を中立位置から略３０度だけ水平面から遠ざかる方向（Ｔｉｌｔ方向）に傾けた場合を示している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
図１５は、光源１１０の発光制御の処理を示すフローチャートである。図１５は、ＤＳＰ７０５によって実行される。なお、ミラー４４のＰａｎ方向、Ｔｉｌｔ方向の回動位置は、上記のように、モーター１１、５１からの位置検出信号（パルス信号）により検出され、ＰＳＤ３１０からの信号によって、ミラー４４の位置のずれが補正される。図１５に示すフローチャートでは、ミラー４４のＰａｎ方向の回動角度に応じた光源１１０の制御処理について説明する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
さらに、図１５に示すように、複数回数の走査ごとにミラー４４の回動位置の検出のため光源１１０の点灯処理が行われるため、光源１１０にかかる消費電力をさらに抑えることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
１    ミラーアクチュエータ（ミラー駆動装置）
１１    モーター（第１の駆動源）
１２    回転軸
１４    支軸
２０    アウターユニット（移動機構）
２１    アウターフレーム（移動体）
２３    ベアリング
３１    インナーフレーム（回転体）
４１    ミラーホルダ
４１ｂ    ローラー保持部（保持部）
４２    ローラー（案内部）
４４    ミラー
５０    チルト駆動部（移動機構）
５１    モーター（第２の駆動源）
５３    ギアラック（ギア）
１００    出射光学系
１１０    光源
２００    受光光学系
２１０    折り曲げミラー（反射部、第１のミラー）
２２０    折り曲げミラー（反射部、第２のミラー）
２２１    折り曲げミラー（反射部）
２４０    光検出器
３１０    ＰＳＤ（受光位置検出器）
７０５    ＤＳＰ（光源制御部）
【国際調査報告】
2015155812.tif 000018
2015155812.tif 000019