(57)【要約】  メンテナンスコストを抑え、安価でありながら汎用性に優れ、精度の良いミラーユニット、測距装置及びレーザレーダ、並びにこれらを有する移動体及び固定物を提供する。このミラーユニットは、回転軸に対して傾くとともに互いに交差する方向に延在する第１反射面と第２反射面を複数対備え，前記回転軸回りに回転するミラーユニットであって、光源から出射された光束が、前記ミラーユニットの前記第１反射面で反射した後、それと対になった前記第２反射面で反射され、前記ミラーユニットの回転に応じて対象物に対して走査されつつ投光されるようになっているミラーユニットにおいて、前記ミラーユニットは、少なくとも、前記第１反射面を形成した第１反射部材と、前記第２反射面を形成した第２反射部材とで構成され、前記第１反射部材と前記第２反射部材との組み合わせにより、前記ミラーユニットから出射する光束の出射角を選択可能となっている。
2015122095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に対して傾くとともに互いに交差する方向に延在する第１反射面と第２反射面を複数対備え，前記回転軸回りに回転するミラーユニットであって、光源から出射された光束が、前記ミラーユニットの前記第１反射面で反射した後、それと対になった前記第２反射面で反射され、前記ミラーユニットの回転に応じて対象物に対して走査されつつ投光されるようになっているミラーユニットにおいて、
前記ミラーユニットは、少なくとも、前記第１反射面を形成した第１反射部材と、前記第２反射面を形成した第２反射部材とで構成され、
前記第１反射部材と前記第２反射部材との組み合わせにより、前記ミラーユニットから出射する光束の出射角を選択可能となっていることを特徴とするミラーユニット。
【請求項２】
前記第１反射面と前記第２反射面のうち一方における複数の反射面は、前記回転軸に対する傾き角が同一であり、その他方における複数の反射面は、前記回転軸に対する傾き角が異なっている請求項１に記載のミラーユニット。
【請求項３】
前記第１反射部材と前記第２反射部材との間にはスペーサが配置されている請求項１又は２に記載のミラーユニット。
【請求項４】
対になる前記第１反射面と前記第２反射面との組み合わせを変更可能となっている請求項１〜３のいずれかに記載のミラーユニット。
【請求項５】
複数の前記第１反射面は、前記第１反射部材の回転軸回りに並べて形成され、複数の前記第２反射面は、前記第２反射部材の回転軸回りに並べて形成され、前記第１反射部材と前記第２反射部材の回転位相を変更することにより、対になる前記第１反射面と前記第２反射面との組み合わせを変更可能となっている請求項４に記載のミラーユニット。
【請求項６】
前記ミラーユニットの回転方向を変更することで、前記第１反射部材と前記第２反射部材の回転位相を変更する請求項５に記載のミラーユニット。
【請求項７】
モータと、前記回転軸と同軸であり前記モータの駆動軸と前記ミラーユニットを連結する連結軸と、を有する請求項１〜６のいずれかに記載のミラーユニット。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のミラーユニットを有する測距装置。
【請求項９】
対象物に光を投光する光源と、前記投光された対象物からの反射光を反射させる請求項１〜７のいずれかに記載のミラーユニットと、前記ミラーユニットで反射された反射光を集光するレンズと、前記レンズにより集光された光を受光する受光素子と、を有するレーザレーダ。
【請求項１０】
請求項８に記載の測距装置または請求項９に記載のレーザレーダを有する移動体。
【請求項１１】
請求項８に記載の測距装置または請求項９に記載のレーザレーダを有する固定物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレーザ光等を照射して物体を検出する測距装置に用いると好適なミラーユニット、測距装置及びレーザレーダ、並びにこれらを有する移動体及び固定物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車や警備ロボットなどの分野で、衝突防止の目的で進行方向の障害物検知を精度良く行いたいとの要望が多くなっている。又、道路や鉄道などのインフラにおいて、車両や人、動物などの障害物を検知して、事故などを未然に防止するとともに交通の円滑化を図りたいという要請もある。障害物検知の技術として、光走査を利用した距離測定装置であるレーザレーダが知られている。一般的なレーザレーダは、レーザ光を投光し、反射光を検出するまでの時間から障害物までの距離を測定する装置である。【０００３】
一般的なレーザ光の走査手法として、ミラーまたは複数のミラー面をもつポリゴンミラーにレーザ光を投射して、ポリゴンミラーを回転させながらレーザ光を走査する技術が知られている。【０００４】
特にレーザレーダでは、広い範囲を検知する必要があるため、広い範囲にレーザ光を投光する必要することが求められる。走査角方向の投光範囲は、走査角とスポットサイズ（投光ビームの断面サイズ）で決まるが、レーザ光の走査角方向はミラーの回転方向になるため、走査角方向に大きいスポットサイズにする必要はなく、また、分解能を上げるために走査角方向のスポットサイズは小さい方が好まれる。一方、走査角方向に直交する副走査角方向の投光範囲は、走査ライン数と投光スポットサイズ（または受光レンズの視野）で決まる。走査ライン数を増やすことには限界があるため、走査角中心で投光スポットサイズを副走査角方向に長くすることが行われ、よって水平方向と垂直方向でスポットサイズが異なる場合が多い。【０００５】
特許文献１には、回転ミラーに、９０°の挟み角で第１反射面と第２反射面を形成し、回転軸の直交方向に沿って光源から出射した光束を、第１反射面と第２反射面とで２回反射させて走査することで、回転ぶれにより回転軸が倒れても、走査線の乱れを招かない構成が開示されている。このようなミラー構成をレーザレーダに応用することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５０−１０９７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１の回転ミラーを種々のレーザレーダに応用する際に、汎用性を高めるためには、回転ミラーから出射するレーザ光の出射角度を調整できるようにすることが望ましい。このようなレーザ光の出射角度の調整は、レーザ光を反射させる第１反射面と第２反射面の対の組み合わせを任意に変更することにより行える。しかるに、特許文献１に開示された回転ミラーは一体で形成されているため、第１反射面と第２反射面の対の組み合わせを任意に変更することができない。よって、レーザ光の出射角度を変更する場合、回転ミラー毎交換する必要があり、膨大なコストがかかる。又、特許文献１の回転ミラーが一体であるため、反射面への精度の良い蒸着等を施すためには、成膜装置において各反射面ごとに精度良く位置決めした上で成膜する必要があり、手間がかかり大幅なコスト増加を招く。他の方法としてアルミの削り出しおよび研磨で回転ミラーを製作すると、その加工時間が長くなり製造コストが大幅に増大し、大量生産するには大きな設備費用が必要となる。更に、回転ミラーの反射面の一つにでも傷や汚れが生じた場合、回転ミラー全体を交換しなくてはならずメンテナンスコストも高くなる。【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、メンテナンスコストを抑え、安価でありながら汎用性に優れ、精度の良いミラーユニット、測距装置及びレーザレーダ、並びにこれらを有する移動体及び固定物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】
【０００９】
上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映したミラーユニットは、回転軸に対して傾くとともに互いに交差する方向に延在する第１反射面と第２反射面を複数対備え，前記回転軸回りに回転するミラーユニットであって、光源から出射された光束が、前記ミラーユニットの前記第１反射面で反射した後、それと対になった前記第２反射面で反射され、前記ミラーユニットの回転に応じて対象物に対して走査されつつ投光されるようになっているミラーユニットにおいて、
前記ミラーユニットは、少なくとも、前記第１反射面を形成した第１反射部材と、前記第２反射面を形成した第２反射部材とで構成され、前記第１反射部材と前記第２反射部材との組み合わせにより、前記ミラーユニットから出射する光束の出射角を選択可能となっていることを特徴とする。【００１０】
このミラーユニットによれば、前記ミラーユニットは、少なくとも、前記第１反射面を形成した第１反射部材と、前記第２反射面を形成した第２反射部材を組み合わせて組み立てられているので、前記第１反射部材と前記第２反射部材とを個々に形成できるから、前記第１反射部材における複数の前記第１反射面を低コストで精度良く形成出来、また前記第２反射部材における複数の前記第２反射面を低コストで精度良く形成出来る。特に、複数の前記第１反射面，或いは複数の前記第２反射面の回転軸に対する傾斜角を個々に変更する場合には、精度を出しやすいというメリットがある。又、前記第１反射部材と前記第２反射部材を個々に成形で形成する場合、金型が小さく設備コストを低減でき、更に前記第１反射面と前記第２反射面の成膜も容易になる。その後、前記第１反射部材と前記第２反射部材を組み付けることでミラーユニットを得ることができる。【００１１】
更に、組付時において前記第１反射部材と前記第２反射部材の組み合わせにより、前記ミラーユニットから出射する光束の出射角（ビーム出射角）を選択可能となっているので、前記第１反射部材と前記第２反射部材との組み合わせを変更することで、ビーム出射角を容易に変更して、種々の測距装置に対する汎用性を高めることができる。なお、本明細書中、「走査角」とは、光源から出射された光束が回転する前記ミラーユニットで反射して出射する際に、出射光における回転軸に直交する断面内での振幅角度をいう。又、「副走査角」とは、光源から出射された光束が回転する前記ミラーユニットで反射して出射する際に、出射光における回転軸を通る断面内での振幅角度をいう。【００１２】
本測距装置は、上述のミラーユニットを有する。【００１３】
測距装置の光源として、パルス発光するLEDやレーザを使うことでTOF（Time of flight）での距離測定を行うことが出来る。従来のTOFを使うレーダに使われていた走査光学系に比べ、広い走査角で分解能変化が少ないため、有効に使える広い視野角を持った測距装置を提供することが出来る。【００１４】
本レーザレーダは、対象物に光を投光する光源と、前記投光された対象物からの反射光を反射させる上述のミラーユニットと、前記ミラーユニットで反射された反射光を集光するレンズと、前記レンズにより集光された光を受光する受光素子と、を有する。【００１５】
本移動体は、上述の測距装置またはレーザレーダを有する。かかる移動体としては、車両、ロボット、飛行体、船舶などがあるが、これらに限定されない。【００１６】
本固定物は、上述の測距装置またはレーザレーダを有する。かかる固定物としては、道路や鉄道や空港や港湾などの交通インフラにおける固定物などがあるが、これらに限定されない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、メンテナンスコストを抑え、安価でありながら汎用性に優れ、精度の良いミラーユニット、測距装置及びレーザレーダ、並びにこれらを有する移動体及び固定物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態にかかる測距装置を車両に搭載した状態を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態にかかるレーザレーダＬＲの概略構成図である。
【図３】レーザレーダＬＲに用いるミラーユニットＭＵの分解図である。
【図４】ミラーユニットＭＵの回転軸を通る断面で切断した断面図である。
【図５】図５（ａ）は、ミラーユニットＭＵの第２反射部材を回転軸方向に見た図であり、図５（ｂ）は、ミラーユニットＭＵの第１反射部材を回転軸方向に見た図である。
【図６】ミラーユニットＭＵの構成部品を成形する工程を示す図である。
【図７】レーザレーダＬＲで走査する対象領域に対応する画面を示す図である。
【図８】回転位相を変えた際の対になる反射面の関係を示す図である。
【図９】第２の実施形態にかかるミラーユニットＭＵの分解図である。
【図１０】第２の実施形態にかかるミラーユニットＭＵの構成部品をそれぞれ半径方向外方から見た図である。
【図１１】第２の実施形態にかかるミラーユニットＭＵの組立図である。
【図１２】第３の実施形態を示す図４と同様な断面図である。
【図１３】本実施形態で用いるスペーサＳＰの斜視図である。
【図１４】第４の実施形態にかかるミラーユニットＭＵの分解図である。
【図１５】本実施形態にかかる第２反射部材ＲＦ２の斜視図である。
【図１６】本実施形態にかかる第１反射部材ＲＦ１の斜視図である。
【図１７】スペーサＳＰを回転軸方向から見た図である。
【図１８】第４の実施形態にかかる図４と同様な断面図である。
【図１９】第５の実施形態にかかるレーザレーダＬＲに用いるミラーユニットＭＵの分解図である。
【図２０】本実施形態にかかるミラーユニットＭＵの回転軸を通る断面で切断した断面図である。
【図２１】図２１（ａ）は、ミラーユニットＭＵの第２反射部材を回転軸方向に見た図であり、図２１（ｂ）は、ミラーユニットＭＵの第１反射部材を回転軸方向に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる測距装置としてのレーザレーダを車両に搭載した状態を示す概略図である。但し、本実施形態にかかる測距装置は、車載用途に限られず、ロボット、飛行体や船舶などの移動体に搭載したり、道路や鉄道などの交通インフラにおいて固定物に設置したりできる。本実施形態のレーザレーダＬＲは、車両１のフロントウィンドウ１ａの背後、もしくはフロントグリル１ｂの背後に設けられている。
【００２０】
（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態にかかるレーザレーダＬＲの概略構成図である。図３は，レーザレーダＬＲに用いるミラーユニットＭＵの分解図であり、図４は、ミラーユニットＭＵの回転軸を通る断面で切断した断面図である。図５（ａ）は、ミラーユニットＭＵの第２反射部材を回転軸方向に見た図であり、図５（ｂ）は、ミラーユニットＭＵの第１反射部材を回転軸方向に見た図である。図６（ａ）（ｂ）は、ミラーユニットＭＵの構成部品を成形する工程を示す図である。
【００２１】
図２において、レーザレーダＬＲは、例えば、レーザ光束を出射するパルス式の半導体レーザＬＤ（コリメートレンズ内蔵タイプ）と、光源としての半導体レーザＬＤからの出射光を、回転する反射面により対象物ＯＢＪ側（図１）に向かって走査投光すると共に、走査投光された対象物ＯＢＪからの反射光を反射させるミラーユニットＭＵと、ミラーユニットＭＵで反射された対象物ＯＢＪからの反射光を集光するレンズＬＳと、レンズＬＳにより集光された光を受光するフォトダイオードＰＤとを有する。
【００２２】
半導体レーザＬＤが投光系を構成し、レンズＬＳとフォトダイオードＰＤとで受光系を構成する。半導体レーザＬＤから出射された光束は、対象物の測定範囲で走査角方向よりも副走査角方向に長くなっていると好ましい。投光系、受光系の光軸は、ミラーユニットＭＵの回転軸ＲＸに対して直交しており、ミラーユニットＭＵの中央に対して投光系は受光系よりも回転軸ＲＸ方向に離れて配置されていると好ましい。なお、投光系、受光系の光軸は、装置サイズや形状、光学素子の配置等の都合により、回転軸直交方向から多少傾いていても良い。
【００２３】
ミラーユニットＭＵは、不図示の筐体により、軸線である回転軸ＲＸ回りに回転可能に保持されており、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２とを組み合わせて形成されている。樹脂製であって等肉厚カップ状の第１反射部材ＲＦ１は、図５（ｂ）を参照して、その外表面に回転軸ＲＸを中心とする正三角形状の底面ＲＦ１ａと、底面ＲＦ１ａの各辺に交差する略扇形の３つの反射面（第１反射面）ＲＦ１ｃ、ＲＦ１ｄ、ＲＦ１ｅと、各反射面に接する円筒状の外周面ＲＦ１ｆ（図３）とを有している。底面ＲＦ１ａの中央には、中央開口ＲＦ１ｇが形成されている。
【００２４】
第１反射部材ＲＦ１と同様に樹脂製であって等肉厚カップ状の第２反射部材ＲＦ２は、図５（ａ）を参照して、その外表面に回転軸ＲＸを中心とする正三角形状の底面ＲＦ２ａと、底面ＲＦ２ａの各辺に交差する略扇形の３つの反射面（第２反射面）ＲＦ２ｃ、ＲＦ２ｄ、ＲＦ２ｅと、各反射面に接する円筒状の外周面ＲＦ２ｆ（図３）とを有している。底面ＲＦ２ａの中央には、中央開口ＲＦ２ｇが形成されている。
【００２５】
ここで、反射面ＲＦ１ｃの回転軸ＲＸに対する傾斜角α１を４４°とし、反射面ＲＦ１ｄの回転軸ＲＸに対する傾斜角α１を４５°とし、反射面ＲＦ１ｅの回転軸ＲＸに対する傾斜角α１を４６°とする。一方、反射面ＲＦ２ｃの回転軸ＲＸに対する傾斜角α２を４４°とし、反射面ＲＦ２ｄの回転軸ＲＸに対する傾斜角α２を４５°とし、反射面ＲＦ２ｅの回転軸ＲＸに対する傾斜角α２を４６°とする。
【００２６】
第１反射部材ＲＦ１の製造工程について説明する。図６（ａ）において、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２とを型締めすることで形成されるキャビティＣＶ内に樹脂を充填し、樹脂を固化させた後、図６（ｂ）に示すように型開きすることで、第１反射部材ＲＦ１を離型させることができる。その後、第１反射部材ＲＦ１の表面に，アルミ、金、銀などの蒸着等による成膜を行うことで、反射面ＲＦ１ｃ，ＲＦ１ｄ、ＲＦ１ｅを得ることができる。
【００２７】
本実施形態のように、反射面ＲＦ１ｃ，ＲＦ１ｄ、ＲＦ１ｅの回転軸ＲＸに対する傾斜角を個々に変更している場合には、第１反射部材ＲＦ１を金型成形で形成すると各反射面の精度を出しやすいというメリットがある。具体的には、単一である下型ＭＤ２の転写面ＭＤ２ａにより、第１反射部材ＲＦ１の底面ＲＦ１ａと、３つの反射面ＲＦ１ｃ、ＲＦ１ｄ、ＲＦ１ｅとが形成されるので、底面ＲＦ１ａに対する反射面ＲＦ１ｃ、ＲＦ１ｄ、ＲＦ１ｅの傾斜角を精度良く確保できる。又、中央開口ＲＦ１ｇを形成するための突起ＭＤ２ｂを、底面ＲＦ１ａを転写する転写面ＭＤ２ａに形成することで、底面ＲＦ１ａと中央開口ＲＦ１ｇの軸線との直交度を精度良く確保できる。なお、同様な工程で第２反射部材ＲＦ２も成形できる。
【００２８】
又、第１反射部材ＲＦ１を金型により成形しているので、金型が小さく設備コストを低減でき、更に対になる反射面を分離して形成することで、反射面の成膜も容易になる。第２反射部材ＲＦ２に関しても同様である。
【００２９】
図３、４に示すように、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２とは、底面ＲＦ１ａ、ＲＦ２ａを対向させ、円筒部材ＣＹの両端をそれぞれ中央開口ＲＦ１ｇ、ＲＦ２ｇに挿通し、底面同士を密着させることで組み立てられる。上述したように、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２とは成形で精度良く形成できるので、中央開口ＲＦ１ｇ、ＲＦ２ｇに挿通した円筒部材ＣＹのガイドによって相互の軸線が一致するように組み付けることができる。なお、第１反射部材ＲＦ１の底面ＲＦ１ａ又は第２反射部材ＲＦ２の底面ＲＦ２ａに、高さがそろった３つの微小な突起を設けてその３点で当接させると、底面ＲＦ１ａ，ＲＦ２ａを容易に平行にでき、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２の組付け時の姿勢をより適正にできる。
【００３０】
組付時には、反射面ＲＦ１ｃを反射面ＲＦ２ｃと対になるように対向させ、反射面ＲＦ１ｄを反射面ＲＦ２ｄと対になるように対向させ、反射面ＲＦ１ｅを反射面ＲＦ２ｅと対になるように対向させて回転方向の位相を設定するものとする。
【００３１】
次に、レーザレーダＬＲの測距動作について説明する。図２において、不図示の駆動源からの駆動によりミラーユニットＭＵが定速回転している状態で、半導体レーザＬＤからパルス状に間欠的に出射された出射光は、第１反射部材ＲＦ１の反射面ＲＦ１ｃの点Ｐ１に入射し、ここで反射され、回転軸ＲＸに沿って、または回転軸ＲＸから所定角度傾いて進行し、更に第２反射部材ＲＦ２の反射面ＲＦ２ｃの点Ｐ２で反射して対象物ＯＢＪ側に走査投光される。このとき点Ｐ１，Ｐ２は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて反射面上を周方向に移動する。そして、ミラーユニットＭＵの回転により、反射面ＲＦ１ｄ、ＲＦ２ｄに相対移動し、更にミラーユニットＭＵの回転により、反射面ＲＦ１ｅ、ＲＦ２ｅに相対移動することとなる。
【００３２】
図７は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、出射するレーザスポット光ＳＢ（ハッチングで示す）で、レーザレーダＬＲの検出範囲である画面Ｇ上を走査する状態を示す図である。ここで、ミラーユニットＭＵの反射面は、上述したように、それぞれ回転軸ＲＸに対する傾斜角が異なっている。
【００３３】
従って、対となった反射面ＲＦ１ｃ、ＲＦ２ｃにて反射したレーザ光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、画面Ｇの一番上の領域Ｌｎ１を水平方向に左から右へと走査される。次に、対となった反射面ＲＦ１ｄ、ＲＦ２ｄにて反射したレーザ光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、画面Ｇの上から二番目の領域Ｌｎ２を水平方向に左から右へと走査される。次に、対となった反射面ＲＦ１ｅ、ＲＦ２ｅにて反射したレーザ光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、画面Ｇの上から三番目の領域Ｌｎ３を水平方向に左から右へと走査される。これにより１画面の走査が完了する。そして、ミラーユニットＭＵが１回転した後、対となった反射面ＲＦ１ｃ、ＲＦ２ｃが戻ってくれば、再び画面Ｇの一番上からの走査を繰り返す。尚、各対における交差角が９０度以外であってそれぞれ異なっている場合、交差角が９０度から離れた対に対して投光する際のレーザ光の発光タイミングを、それよりも交差角が９０度に近い対に対して投光する際のレーザ光の発光タイミングより遅くすると好ましい。
【００３４】
図２において、走査投光された光束のうち対象物ＯＢＪに当たって反射したレーザ光は、再び第２反射部材ＲＦ２の反射面ＲＦ２ｃ等に入射し、ここで反射され、回転軸ＲＸに沿って、または回転軸ＲＸから所定角度傾いて進行し、更に第１反射部材ＲＦ１の反射面ＲＦ１ｃ等で反射して、レンズＬＳにより集光され、それぞれフォトダイオードＰＤの受光面で検知されることとなる。これにより画面Ｇ上の全範囲で、対象物ＯＢＪの検出を行える。
【００３５】
表１に、以上の実施形態にかかるミラーユニットＭＵの仕様例（第１反射部材の各反射面の回転軸に対する傾斜角α１、第２反射部材の各反射面の回転軸に対する傾斜角α２、相対反射角θ、ビーム出射角β）を示す。ここで、図４を参照して、相対反射角とは、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２の対になった反射面の交差する角度をいい、ビーム出射角とは、ミラーユニットＭＵの回転軸ＲＸに対して直交する面に対するミラーユニットＭＵからの出射光の角度をいい、重力加速度方向上方を＋とし、下方を−とする。表１に示すように、３対の反射面を用いることで、−４°、０°、＋４°の３種類のビーム出射角を得ることができる。これを基本仕様とする。
【００３６】
【表１】
2015122095.tif 000003
【００３７】
上述の基本仕様に対して、図８に模式的に示すように、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２とを１２０°だけ時計回りに回転位相をずらした変形仕様１を表２に示す。かかる変形は、円筒部材ＣＹの周囲に第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２とを相対回動させれば良い。これにより、第１反射部材ＲＦ１の反射面ＲＦ１ｃに対して、第２反射部材ＲＦ２の反射面ＲＦ２ｅが対になり、また反射面ＲＦ１ｄに対して反射面ＲＦ２ｃが対になり、更に反射面ＲＦ１ｅに対して反射面ＲＦ２ｄが対になる。このように対になる反射面の組み合わせを変更することで、表２に示すように、相対反射角θ、ビーム出射角βが変化する。かかる変形仕様１によれば、０°、−２°、＋２°の３種類のビーム出射角を得ることができる。
【００３８】
【表２】
2015122095.tif 000004
【００３９】
上述の基本仕様に対して、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２とを１２０°だけ反時計回りに回転位相をずらした変形仕様２を表３に示す。かかる変形は、円筒部材ＣＹの周囲に第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２とを逆方向に相対回動させれば良い。これにより、第１反射部材ＲＦ１の反射面ＲＦ１ｃに対して、第２反射部材ＲＦ２の反射面ＲＦ２ｄが対になり、また反射面ＲＦ１ｄに対して反射面ＲＦ２ｅが対になり、更に反射面ＲＦ１ｅに対して反射面ＲＦ２ｃが対になる。このように対になる反射面の組み合わせを変更することで、表３に示すように、相対反射角θ、ビーム出射角βが変化する。かかる変形仕様１によれば、−２°、＋２°、０°の３種類のビーム出射角を得ることができる。これにより画面（図７）上を通過するレーザスポット光ＳＢの位置を変更できる。
【００４０】
【表３】
2015122095.tif 000005
【００４１】
このように、本実施形態のミラーユニットＭＵは、同一形状である第１反射部材ＲＦと第２反射部材ＲＦ２の組み合わせ方を変えるのみでビーム出射角の種類を変更できるので、同一部品を用いながらも仕様が異なるレーザレーダＬＲに用いることができ、汎用性に優れる。
【００４２】
（変形例）
本実施形態の変形例として、本実施形態の第１反射部材ＲＦ１に代えて、３つの反射面ＲＦ１ｃ、ＲＦ１ｄ、ＲＦ１ｅの回転軸ＲＸに対する傾斜角を等しくした第１反射部材ＲＦ１に組み合わせを変更してもよい。この場合の仕様例を表４に示すが、反射面ＲＦ１ｃ、ＲＦ１ｄ、ＲＦ１ｅの傾斜角を４５°で固定する以外、上述した実施形態と同様である。表４に示すように、３対の反射面を用いることで、−２°、０°、＋２°の３種類のビーム出射角を得ることができる。ビーム出射角を変更したい場合、反射面ＲＦ２ｃ、ＲＦ２ｄ、ＲＦ２ｅの傾斜角が異なる第２反射部材ＲＦ２に取り替えれば良い。本例によれば、第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを変更することで、ビーム出射角を容易に変更して、種々の測距装置に対する汎用性を高めることができる。また、第１反射部材ＲＦ１を成形する金型のコストを低減できる。なお、本実施形態の第１反射部材ＲＦ１と、３つの反射面ＲＦ２ｃ、ＲＦ２ｄ、ＲＦ２ｅの回転軸ＲＸに対する傾斜角を等しくした第２反射部材ＲＦ２とを組み合わせるようにしてもよい。
【００４３】
【表４】
2015122095.tif 000006
【００４４】
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態にかかるミラーユニットＭＵの分解図であり、図１０は、第２の実施形態にかかるミラーユニットＭＵの構成部品をそれぞれ半径方向外方から見た図であり、図１１は、第２の実施形態にかかるミラーユニットＭＵの組立図である。
【００４５】
本実施形態のミラーユニットＭＵは、回転軸に平行な分割面で３分割された形態であり、第１部品ＭＡと、第２部品ＭＢと、第３部品ＭＣとからなり、これらは不図示の金型により成形できる。第１部品ＭＡは、図１０（ａ）に示すように、対になる反射面ＲＦ１ｃと反射面ＲＦ２ｃとを有する。第２部品ＭＢは、図１０（ｂ）に示すように、対になる反射面ＲＦ１ｄと反射面ＲＦ２ｄとを有する。第３部品ＭＣは、図１０（ｃ）に示すように、対になる反射面ＲＦ１ｅと反射面ＲＦ２ｅとを有する。
【００４６】
第１部品ＭＡの側面と、第２部品ＭＢの側面と、第３部品ＭＣの側面に接着剤を塗布した状態で相互に接着することで、図１１に示すような回転対称なミラーユニットＭＵを得ることができる。組み立てた状態でのミラーユニットＭＵは、第１の実施形態と同様な形状であり、レーザレーダＬＲに用いることができる。本実施形態によれば、金型による成形工程を経ることで、対になる反射面同士の角度（相対反射角）を精度良く確保できるから、相対反射角の要求が厳しい仕様に用いることができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態を示す図４と同様な断面図である。図１３は、本実施形態で用いるスペーサＳＰの斜視図である。本実施形態で用いる第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２とは、反射面を含む基本的構成は上述した第１の実施形態と同様である。但し、底面ＲＦ１ａ、ＲＦ２ａには、それぞれ対向するようにして円筒ボスＲＦ１ｈ、ＲＦ２ｈが形成されている。
【００４８】
図１３に示すように、スペーサＳＰは、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２の底面ＲＦ１ａ、ＲＦ２ａとほぼ整合する正三角形の板状であり、中央に円形開口ＳＰａを有し、また円形開口ＳＰａに隣接して、径方向に延在する貫通した長孔ＳＰｂを有している。
【００４９】
図１２において、組付時には、底面ＲＦ１ａ、ＲＦ２ａと密着するようにして、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２の間にスペーサＳＰが配置される。このとき、円筒ボスＲＦ１ｈ、ＲＦ２ｈは長孔ＳＰｂ内に両側から挿通される。円筒ボスＲＦ１ｈ、ＲＦ２ｈが長孔ＳＰｂに挿通された状態で回転方向にはガタがないので、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２の対になる反射面の位置を精度良く形成できる。但し、円筒ボスＲＦ１ｈ、ＲＦ２ｈが長孔ＳＰｂとは径方向には隙間が設けられているので、微小に位置調整が可能で、第１反射部材ＲＦ１及び第２反射部材ＲＦ２とスペーサＳＰとを容易に組み付けできる。
【００５０】
更に第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２の間にスペーサＳＰを配置した状態で、円筒状の連結軸ＣＲを、第１反射部材ＲＦ１の中央開口ＲＦ１ｇ、スペーサＳＰの円形開口ＳＰａ、第２反射部材ＲＦ２の中央開口ＲＦ２ｇに挿通する。連結軸ＣＲの下端側には大径部ＣＲａが形成されており、これを中央開口ＲＦ１ｇの周囲に当接させる。一方、連結軸ＣＲの上端には、ねじ孔ＣＲｂが形成されており、ワッシャＷを介在した状態で、ねじ孔ＣＲｂにボルトＢＴを螺合させることで、ワッシャＷと大径部ＣＲａとの間の連結軸ＣＲに引っ張り力が生じ、これにより第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２の間にスペーサＳＰを固定したミラーユニットＭＵが完成する。なお、第１反射部材ＲＦ１及び第２反射部材ＲＦ２とスペーサＳＰとは接着剤で固定されても良い。
【００５１】
更に、連結軸ＣＲの中空下端内に、モータＭＴの駆動軸ＭＴａを圧入して固定する。モータＭＴに給電することで、駆動軸ＭＴａを介して連結軸ＣＲが回転し、ミラーユニットＭＵを回転させることができる。
【００５２】
本実施形態によれば、スペーサＳＰの厚さを変えることで、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２の対になる反射面の間隔を精度良く設定できるので、これにより、広い副走査角が必要な場合等において、光線のケラレを回避できるから、光学系やレーザレーダＬＲのケースサイズに応じて柔軟に対応可能である。なお、第１反射部材ＲＦ１又は第２反射部材ＲＦ２に、任意の厚さのスペーサＳＰを予め一体化して成形を行っても良い。
【００５３】
（第４の実施形態）
図１４は、第４の実施形態にかかるミラーユニットＭＵの分解図であり、図１５は、本実施形態にかかる第２反射部材ＲＦ２の斜視図であり、図１６は、本実施形態にかかる第１反射部材ＲＦ１の斜視図であり、図１７は、スペーサＳＰを回転軸方向から見た図であり、図１８は、第４の実施形態にかかる図４と同様な断面図である。
【００５４】
本実施形態では、第３の実施形態と同様にスペーサＳＰを有するが、スペーサＳＰは、図１８に示すように、円筒ボスＲＦ１ｈと長孔ＳＰｂとを係合させた状態で、予め第１反射部材ＲＦ１に接着されている。スペーサＳＰは，更に中央開口ＳＰａの周囲に円弧溝ＳＰｃを形成している。一方、第２反射部材ＲＦ２は、底面ＲＦ１ａに突起ＲＦ２ｉ（図１５）を形成している。
【００５５】
組付時には、第１反射部材ＲＦ１に接着されたスペーサＳＰに、第２反射部材ＲＦ２を組み付ける際に、突起ＲＦ２ｉを円弧溝ＳＰｃ内に係合させる。ここで、図１７に実線で示すように、突起ＲＦ２ｉが円弧溝ＳＰｃの一方の端部に当接した状態（Ａ）で、表１の基本仕様となり、また点線で示すように、突起ＲＦ２ｉが円弧溝ＳＰｃの他方の端部に当接した状態（Ｂ）で、表２の変形仕様１となるものとする。
【００５６】
更に図１８に示すように、円筒状の連結軸ＣＲを、第１反射部材ＲＦ１の中央開口ＲＦ１ｇ、スペーサＳＰの円形開口ＳＰａ、第２反射部材ＲＦ２の中央開口ＲＦ２ｇに挿通する。連結軸ＣＲの下端側には大径部ＣＲａが形成されており、これを中央開口ＲＦ１ｇの周囲に当接させる。一方、連結軸ＣＲの上端に形成されたねじ孔ＣＲｂに、ボルトＢＴの先端のみを螺合させているが、ボルトＢＴに挿通した２枚のワッシャＷ間に配置されたコイルバネＣＬの付勢力によって、ボルトＢＴに所定の軸力が生じ、これにより下方のワッシャＷと大径部ＣＲａとの間の連結軸ＣＲに引っ張り力が生じるから、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２の間にスペーサＳＰを固定した状態で一体化できる。
【００５７】
本実施形態では、連結軸ＣＲはモータＭＴと連結されていない。その代わり、モータＭＴの駆動軸ＭＴａは、ホルダＨＬＤを介して第１反射部材ＲＦ１に固定連結されている。
【００５８】
ミラーユニットＭＵが静止した状態から、モータＭＴに給電することで駆動軸ＭＴａを介して第１反射部材ＲＦ１が回転すると、慣性力がワッシャＷの摩擦力に打ち勝つことで、第２反射部材ＲＦ２の回転遅れが生じ、その回転方向に応じて円弧溝ＳＰｃ内を突起ＲＦ２ｉが移動する。よって、突起ＲＦ２ｉが円弧溝ＳＰｃの一方の端部に当接した状態（Ａ）とすることで、表１の基本仕様となるから、その組み合わせにより所望の出射角を得ることができる。
【００５９】
一方、モータＭＴに逆特性で給電することで、第１反射部材ＲＦ１が逆方向に回転すると、慣性力がワッシャＷの摩擦力に打ち勝つことで、逆回転に応じて円弧溝ＳＰｃ内を突起ＲＦ２ｉが移動し、突起ＲＦ２ｉが円弧溝ＳＰｃの他方の端部に当接した状態（Ｂ）となる。これにより、表２の変形仕様１となるから、その組み合わせにより所望の出射角を得ることができる。このようにミラーユニットＭＵの回転方向に応じて、異なる出射角を得ることができるので、例えば車速に応じてミラーユニットＭＵの回転方向を変えることで、走査範囲を変更する等、車速に適したレーザレーダＬＲの検出特性を実現できる。
【００６０】
（第５の実施形態）
図１９は，第５の実施形態にかかるレーザレーダＬＲに用いるミラーユニットＭＵの分解図であり、図２０は、本実施形態にかかるミラーユニットＭＵの回転軸を通る断面で切断した断面図である。図２１（ａ）は、ミラーユニットＭＵの第２反射部材を回転軸方向に見た図であり、図２２（ｂ）は、ミラーユニットＭＵの第１反射部材を回転軸方向に見た図である。
【００６１】
本実施形態のミラーユニットＭＵは、６対の反射面を有している。具体的には、樹脂製であって等肉厚カップ状の第１反射部材ＲＦ１は、図２１（ｂ）に示すように、回転軸ＲＸを中心とする正六角形状の底面ＲＦ１ａと、底面ＲＦ１ａの各辺に交差する略扇形の３つの反射面ＲＦ１ｃ、ＲＦ１ｄ、ＲＦ１ｅ、ＲＦ１ｃ’、ＲＦ１ｄ’、ＲＦ１ｅ’と、各反射面に接する円錐状の外周面ＲＦ１ｆ（図１９）とを有している。底面ＲＦ１ａの中央には、中央開口ＲＦ１ｇが形成され，その近傍に長孔ＲＦ１ｉが形成されている。
【００６２】
第１反射部材ＲＦ１と同様に樹脂製であって等肉厚カップ状の第２反射部材ＲＦ２は、図２１（ａ）に示すように、回転軸ＲＸを中心とする正六角形状の底面ＲＦ２ａと、底面ＲＦ２ａの各辺に交差する略扇形の３つの反射面ＲＦ２ｃ、ＲＦ２ｄ、ＲＦ２ｅ、ＲＦ２ｃ’、ＲＦ２ｄ’、ＲＦ２ｅ’と、各反射面に接する円錐状の外周面ＲＦ２ｆ（図１９）とを有している。底面ＲＦ２ａの中央には、中央開口ＲＦ２ｇを有する大径ボスＲＦ２ｊが形成され，その近傍に円筒ボスＲＦ２ｈが形成されている。
【００６３】
図２０に示すように、組付時には、大径ボスＲＦ２ｊを中央開口ＲＦ１ｇに係合させることで、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２とは同軸に連結される。又、長孔ＲＦ１ｉに円筒ボスＲＦ２ｈを係合させることで、第１反射部材ＲＦ１と第２反射部材ＲＦ２との回転位相が定まる。
【００６４】
更に、円筒状の連結軸ＣＲの上端を、第１反射部材ＲＦ１の中央開口ＲＦ１ｇに挿通した第２反射部材ＲＦ２の大径ボスＲＦ２ｊの中央開口ＲＦ２ｇに挿通する。連結軸ＣＲの下端側には大径部ＣＲａが形成されており、これを大径ボスＲＦ２ｊの下端周囲に当接させる。一方、連結軸ＣＲの上端に形成されたねじ孔ＣＲｂに、ボルトＢＴの先端のみを螺合させているが、ボルトＢＴに挿通した２枚のワッシャＷ間に配置されたコイルバネＣＬの付勢力によって、ボルトＢＴに所定の軸力が生じ、これにより下方のワッシャＷと大径部ＣＲａとの間の連結軸ＣＲに引っ張り力が生じるから、第２反射部材ＲＦ１と連結軸ＣＲとを固定できる。第２反射部材ＲＦ２と第１反射部材ＲＦ１との回転方向の連結は、長孔ＲＦ１ｉと円筒ボスＲＦ２ｈとの係合で行える。
【００６５】
更に、連結軸ＣＲの中空下端内に、モータＭＴの駆動軸ＭＴａを圧入して固定する。モータＭＴに給電することで、駆動軸ＭＴａを介して連結軸ＣＲが回転し、ミラーユニットＭＵを回転させることができる。それ以外の構成は、上述した実施形態と同様である。
【００６６】
表５に、第５の実施形態にかかるミラーユニットＭＵの仕様例（第１反射部材の各反射面の回転軸に対する傾斜角α１、第２反射部材の各反射面の回転軸に対する傾斜角α２、相対反射角θ、ビーム出射角β）を示す。ここで、本実施形態によれば。表５に示すように、６対の反射面を用いることで、−１０°、−６°、−２°、+２°、＋６°，+１０°の６種類のビーム出射角を得ることができる。本仕様では、水平方向±４０°、垂直方向±１０°の広角で且つ解像度が高い２次元走査が可能になる。又、本実施形態のミラーユニットＭＵは、回転バランスに優れているので高速駆動に適している。
【００６７】
【表５】
2015122095.tif 000007
【００６８】
以上の実施形態において、反射部材ＲＦ１，ＲＦ２は樹脂成形としたが、アルミダイカストや削り出しによって形成しても良い。また、反射面は、アルミ、金、銀等の金属材料の蒸着やスパッタコーティングの他、反射部材ＲＦ１，ＲＦ２の形状の樹脂やアルミ等金属部品に、ガラス板や樹脂板のミラーやフィルムミラーを接着等により固定し、反射部材ＲＦ１，ＲＦ２を形成しても良い。
【００６９】
以下、ミラーユニットの好ましい態様についてまとめて説明する。
【００７０】
前記ミラーユニットにおいて、前記第１反射面と前記第２反射面のうち一方における複数の反射面は、前記回転軸に対する傾き角が同一であり、その他方における複数の反射面は、前記回転軸に対する傾き角が異なっていることが好ましい。これにより、組み付け時に、前記第１反射面と前記第２反射面の組合せに拘泥することなく、容易に組立を行える。
【００７１】
また、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間にはスペーサが配置されていることが好ましい。前記スペーサを用いることで、対になる前記第１反射面と前記第２反射面との回転軸方向の間隔を調整することができる。例えば複数種類の厚さのスペーサを用意して、仕様に応じて適正な厚さのスペーサを選択して前記ミラーユニットに組み付けることができる。前記スペーサには、前記第１反射部材と前記第２反射部材に対する回り止めが設けられていると好ましい。又、前記スペーサにおける、前記第１反射部材及び前記第２反射部材に対する対向面に、高さがそろった３つの微小な突起を設けて、３点で前記第１反射部材及び前記第２反射部材に当接させると、前記第１反射部材及び前記第２反射部材の組付け時の姿勢を適正にできる。
【００７２】
また、対になる前記第１反射面と前記第２反射面との組み合わせを変更可能となっていることが好ましい。複数の前記第１反射面，或いは複数の前記第２反射面の回転軸に対する傾斜角が個々に異なっていると、対になる前記第１反射面と前記第２反射面との組み合わせを変更することで副走査角を変更でき、汎用性が高まる。
【００７３】
また、複数の前記第１反射面は、前記第１反射部材の回転軸回りに並べて形成され、複数の前記第２反射面は、前記第２反射部材の回転軸回りに並べて形成され、前記第１反射部材と前記第２反射部材の回転位相を変更することにより、対になる前記第１反射面と前記第２反射面との組み合わせを変更可能となっていることが好ましい。前記第１反射部材と前記第２反射部材の回転位相を変更することにより、副走査角の変更を行えると、より幅広い走査条件に対応できる。
【００７４】
また、前記ミラーユニットの回転方向を変更することで、前記第１反射部材と前記第２反射部材の回転位相を変更することが好ましい。前記ミラーユニットの回転方向を変更することにより、前記第１反射部材と前記第２反射部材の回転位相を変更できると、動作中でもビーム出射角の変更を行うことができる。
【００７５】
また、モータと、前記回転軸と同軸であり前記モータの駆動軸と前記ミラーユニットを連結する連結軸と、を有することが好ましい。これにより前記モータの駆動力を、前記連結軸を介して前記ミラーユニットに適正に伝達できる。また、連結軸に熱伝導率が小さい材料(樹脂等)を用いれば、前記モータが発する熱でポリゴンが加熱されて変形することを抑制できる。
【００７６】
本発明は、本明細書に記載の実施形態・変形例に限定されるものではなく、他の実施形態を含むことは、本明細書に記載された実施形態や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施形態は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。例えば、図面を用いて説明した本発明の内容は、全て実施形態に適用できる。
【００７７】
更に、受光素子は、PD（フォトダイオード）の代わりにAPD（アバランシェフォトダイオード）を使用してもよい。APDを使えば、より微弱な反射光の検出が可能となり、低反射率物の検出や、より長距離の検出が可能になる。また、PDやAPDは、1次元、2次元に配列されたアレイ素子でもよい。これにより１つのビームスポットによる反射光を分割的に受光できるので、より高解像の検出が可能になる。但し、受光素子はCCDやCMOSセンサーでもよい。加えて、各反射部材が有する反射面の数は、例示した３個、６個だけでなく、４個、５個、或いは７個以上でもよく、走査範囲を含めた装置の要求仕様に基づき決定することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１              車両
１ａ            フロントウィンドウ
１ｂ            フロントグリル
ＢＴ            ボルト
ＣＬ            コイルバネ
ＣＲ            連結軸
ＣＲａ          大径部
ＣＲｂ          孔
ＣＶ            キャビティ
ＣＹ            円筒部材
Ｇ              画面
ＨＬＤ          ホルダ
ＬＤ            半導体レーザ
ＬＲ            レーザレーダ
ＬＳ            レンズ
ＭＡ            第１部品
ＭＢ            第２部品
ＭＣ            第３部品
ＭＤ１          上型
ＭＤ２          下型
ＭＤ２ａ        転写面
ＭＤ２ｂ        突起
ＭＴ            モータ
ＭＴａ          駆動軸
ＭＵ            ミラーユニット
ＯＢＪ          対象物
ＰＤ            フォトダイオード
ＲＦ１          第１反射部材
ＲＦ１ａ        底面
ＲＦ１ｃ        反射面
ＲＦ１ｄ        反射面
ＲＦ１ｅ        反射面
ＲＦ１ｆ        外周面
ＲＦ１ｇ        中央開口
ＲＦ１ｈ        円筒ボス
ＲＦ１ｉ        長孔
ＲＦ２          第２反射部材
ＲＦ２ａ        底面
ＲＦ２ｃ        反射面
ＲＦ２ｄ        反射面
ＲＦ２ｅ        反射面
ＲＦ２ｆ        外周面
ＲＦ２ｇ        中央開口
ＲＦ２ｈ        円筒ボス
ＲＦ２ｉ        突起
ＲＦ２ｊ        大径ボス
ＲＸ            回転軸
ＳＢ            レーザスポット光
ＳＰ            スペーサ
ＳＰａ          中央開口
ＳＰｂ          長孔
ＳＰｃ          円弧溝
Ｗ              ワッシャ
【図１】
2015122095.tif 000008
【図２】
2015122095.tif 000009
【図３】
2015122095.tif 000010
【図４】
2015122095.tif 000011
【図５】
2015122095.tif 000012
【図６】
2015122095.tif 000013
【図７】
2015122095.tif 000014
【図８】
2015122095.tif 000015
【図９】
2015122095.tif 000016
【図１０】
2015122095.tif 000017
【図１１】
2015122095.tif 000018
【図１２】
2015122095.tif 000019
【図１３】
2015122095.tif 000020
【図１４】
2015122095.tif 000021
【図１５】
2015122095.tif 000022
【図１６】
2015122095.tif 000023
【図１７】
2015122095.tif 000024
【図１８】
2015122095.tif 000025
【図１９】
2015122095.tif 000026
【図２０】
2015122095.tif 000027
【図２１】
2015122095.tif 000028
【国際調査報告】
2015122095.tif 000029
2015122095.tif 000030
2015122095.tif 000031
2015122095.tif 000032