(57)【要約】【課題】投射窓によるレーザ光の光学特性の劣化を抑制可能なビーム照射装置およびレーザレーダを提供する。【解決手段】ビーム照射装置は、レーザ光を出射するレーザ光源２１と、目標領域においてレーザ光を走査させるミラーアクチュエータ２３と、ミラーアクチュエータ２３のミラー１５０により反射されたレーザ光が透過する投射窓５０と、を備える。投射窓５０には、表面反射を抑制するための反射防止膜５１が配され、反射防止膜５１は、少なくともレーザ光の走査範囲に対応するレーザ光の入射角度（０〜２０°）の範囲において、反射率が下限値を維持するような角度依存性を有する。【選択図】図１
2012063278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
目標領域において前記レーザ光を走査させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを経由した前記レーザ光が透過する出射窓と、を備え、
前記出射窓に、表面反射を抑制するための反射抑制手段を配した、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載のビーム照射装置において、
前記反射抑制手段は、反射防止膜を含み、
前記反射防止膜は、少なくとも前記レーザ光の走査範囲に対応する前記レーザ光の入射角度の範囲において、反射率が下限値を維持するような角度依存性を有する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項３】
請求項１に記載のビーム照射装置において、
前記反射抑制手段は、Ｐ≦λ／ｎ（Ｐ：ピッチ、λ：前記レーザ光の波長、ｎ：前記出射窓の屈折率）を満たすピッチで形成された周期構造を含む、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項４】
請求項３に記載のビーム照射装置において、
前記周期構造は、先細りの錐形からなる複数の突起からなっている、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載のビーム照射装置において、
前記反射抑制手段は、前記出射窓の入射面と出射面の両方に配されている、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載のビーム照射装置と、
前記目標領域から反射された前記レーザ光を受光する受光部と、を有する
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、目標領域にレーザ光を照射する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ものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行時の安全性を高めるために、レーザレーダが家庭用乗用車等に搭載されている。一般に、レーザレーダは、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障害物の有無を検出する。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障害物までの距離が検出される。
【０００３】
レーザレーダには、目標領域においてレーザ光を走査させるために、ビーム照射装置が搭載される。この場合、レーザ光をスキャンさせるための構成として、レーザ光が入射するミラーを２軸駆動するアクチュエータ（特許文献１）や、レーザ光が透過するレンズを駆動するアクチュエータ（特許文献２）を用いることができる。この他、ポリゴンミラーを用いてレーザ光を走査させることもできる。
【０００４】
目標領域には、所定の形状にて、レーザ光が照射される。ビーム照射装置には、レーザ光を所望の形状に整形するためのレンズが配置される。レーザ光は、なるべく、その境界がクリアな状態で、すなわち、境界部分で急峻に強度が減少するような状態で、目標領域に照射されるのが望ましい。レーザ光を整形するためのレンズは、このように、目標領域においてレーザ光の光学特性（ビームプロファイル）が良好となるよう設計される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４６９８号公報
【特許文献２】特開平１１−８３９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ビーム照射装置は、通常、筐体内に収容され、外部から遮蔽される。筐体には、使用するレーザ光の波長において透明な投射窓が配置され、この投射窓からレーザ光が目標領域に投射される。このため、目標領域におけるレーザ光の特性は、投射窓の特性に少なからず影響を受ける。投射窓の特性が悪いと、ビーム整形用のレンズの特性を高めても、目標領域におけるレーザ光の光学特性（ビームプロファイル）が劣化する可能性がある。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、投射窓によるレーザ光の光学特性の劣化を抑制可能な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】
【０００８】
本発明の第１の局面は、ビーム照射装置に関する。第１の局面に係るビーム照射装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、目標領域において前記レーザ光を走査させるアクチュエータと、前記アクチュエータを経由した前記レーザ光が透過する出射窓と、を備える。前記出射窓に、表面反射を抑制するための反射抑制手段を配されている。
【０００９】
本発明の第２の局面は、レーザレーダに関する。第２の局面に係るレーザレーダは、上
記第１の局面に係るビーム照射装置と、目標領域から反射されたレーザ光を受光する受光部とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、投射窓によるレーザ光の光学特性の劣化を抑制可能な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】実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図である。
【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組み立て過程を示す図である。
【図４】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組み立て過程を示す図である。
【図５】実施の形態にビーム照射装置の構成を示す図である。
【図６】実施の形態に係るサーボ光学系の構成および作用を説明する図である。
【図７】実施の形態に係る投射窓の構成および反射防止膜の特性を示す図である。
【図８】実施の形態に係る反射防止膜の特性を示す図である。
【図９】実施の形態に係る投射窓の特性を検証した測定結果を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る投射窓の特性の測定方法を示す図である。
【図１１】変更例に係る投射窓の構成を示す図である。
【図１２】変更例に係る投射窓の周期構造の作用を説明する図である。
【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、実施の形態に係るレーザレーダ１の構成を模式的に示す図である。同図（ａ）は、レーザレーダ１の内部を上面から透視した図、同図（ｂ）は、投射窓５０と受光窓６０を装着する前のレーザレーダ１の正面図である。
【００１５】
同図（ａ）を参照して、レーザレーダ１は、筐体１０と、投射光学系２０と、受光光学系３０と、回路ユニット４０と、投射窓５０と、受光窓６０を備える。本実施の形態において、筐体１０と、投射光学系２０と、回路ユニット４０の投射に関する回路部と、投射窓５０とからなる部分が、特許請求の範囲におけるビーム照射装置に相当する。本実施の形態では、投射に関する構成（ビーム照射装置）と受光に関する構成が一つの筐体１０に収容されているが、これら２つの構成が別々の筐体に収容され、両構成を電気的に接続することで、レーザレーダ１が構成されても良い。
【００１６】
筐体１０は、立方体形状をしており、内部に、投射光学系２０と、受光光学系３０と、回路ユニット４０とを収容する。同図（ｂ）に示す如く、筐体１０の正面には、開口１１、１３が形成され、これら開口１１、１３の周囲には、投射窓５０と受光窓６０を嵌め込むための凹部１２、１４がそれぞれ形成されている。投射窓５０と受光窓６０は、それぞれ、その周囲を凹部１２、１４に嵌め込んで接着固定することにより、筐体１０の正面に装着される。
【００１７】
投射光学系２０は、レーザ光源２１と、ビーム整形レンズ２２と、ミラーアクチュエータ２３とを備える。
【００１８】
レーザ光源２１は、波長９００ｎｍ程度のレーザ光を出射する。
【００１９】
ビーム整形レンズ２２は、レーザ光源２１から出射されたレーザ光が、目標領域において所定の形状となるよう、レーザ光を収束させる。たとえば、目標領域（本実施の形態では、ビーム照射装置のビーム出射口から前方１００ｍ程度の位置に設定される）におけるビーム形状が、縦２ｍ、横０．２ｍ程度の楕円形状となるように、ビーム整形レンズ２２が設計される。
【００２０】
ミラーアクチュエータ２３は、ビーム整形レンズ２２を透過したレーザ光が入射するミラー１５０と、このミラー１５０を２つの軸の周りに回転させるための機構とを備える。ミラー１５０が回転することにより、目標領域においてレーザ光が走査される。ミラーアクチュエータ２３の詳細ついては、追って、図２ないし６を参照して説明する。
【００２１】
受光光学系３０は、フィルタ３１と、受光レンズ３２と、光検出器３３とを備える。フィルタ３１は、レーザ光源２１から出射されるレーザ光の波長帯域の光のみを透過するバンドパスフィルタである。受光レンズ３２は、目標領域から反射された光を集光する。光検出器３３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ユニット４０に出力する。
【００２２】
回路ユニット４０は、ＣＰＵやメモリ等を備え、レーザ光源２１およびミラーアクチュエータ２３を制御する。また、回路ユニット４０は、光検出器３３からの信号に基づいて、目標領域における障害物の有無および障害物までの距離を測定する。具体的には、目標領域における所定の走査位置において、レーザ光源２１からレーザ光が出射される。このときに光検出器３３から信号が出力されると、この走査位置に障害物が存在することが検出される。また、この走査位置においてレーザ光が出射されたタイミングと、光検出器３３から信号が出力されたタイミングの時間差から、この障害物までの距離が測定される。
【００２３】
投射窓５０は、均一な厚みを有する透明な平板からなっている。投射窓５０は、ミラーアクチュエータ２３側から入射されたレーザ光が投射窓５０を透過する際に、レーザ光の光学特性が劣化するのを抑制可能に構成されている。具体的には、投射窓５０は、透明性の高い材料からなっており、また、入射面と出射面での散乱を防止するために、面粗度とヘイズ値が低く抑えられている。また、投射窓５０における内面反射を抑制するために、入射面と出射面に反射防止膜（ＡＲコート）が付されている。
【００２４】
投射窓５０の材料として、たとえば、シクロオレフィンポリマーや、ポリシクロオレフィンポリマーが用いられる。たとえば、日本ゼオン株式会社の商品名“ゼオネックス４８０Ｒ”、“ゼオネックスＥ４８Ｒ”、“ゼオネックス３３０Ｒ”、“ゼオノア１４３０Ｒ”等が、投射窓５０の材料として用いられ得る。
【００２５】
また、投射窓５０は、レーザ光の散乱を防止するために、上記のように、レーザ光の入射面と出射面の面粗度およびヘイズ値が小さくなるように形成される。入射面または出射面におけるレーザ光の散乱は、入射面または出射面の起伏の高さがレーザ光の波長の１／２のときに最大となり、起伏の高さが波長の１／２より小さくなると、急激に小さくなる。よって、本実施の形態では、入射面と出射面の面粗度（Ｒｍａｘ）が、９００ｎｍ／２＝４５０ｎｍよりも小さく設定され、たとえば、３００ｎｍ以下に設定される。また、ヘイズ値は、２％以下に設定される。
【００２６】
このように投射窓５０を構成することで、レーザ光が投射窓５０を透過する際に、レーザ光の光学特性が劣化するのを抑制することができる。
【００２７】
さらに、本実施の形態では、投射窓５０の入射面と出射面に反射防止膜（ＡＲコート）が付されている。これにより、レーザ光の光学特性の劣化がより効果的に抑制される。反射防止膜（ＡＲコート）の特性およびその効果については、追って、図７ないし図１０を参照して説明する。
【００２８】
なお、本実施の形態では、受光窓６０も、投射窓５０と同様に構成されている。これにより、目標領域から反射された微弱なレーザ光を、より効率的に、光検出器３３に導くことができる。
【００２９】
図２は、本実施の形態に係るミラーアクチュエータ２３の構成を示す分解斜視図である。
【００３０】
ミラーアクチュエータ２３は、チルトユニット１１０と、パンユニット１２０と、マグネットユニット１３０と、ヨークユニット１４０と、ミラー１５０と、透過板１６０とを備えている。
【００３１】
チルトユニット１１０は、支軸１１１と、チルトフレーム１１２と、２つのチルトコイル１１３とを備えている。支軸１１１には、両端部近傍に溝１１１ａが形成されている。これら溝１１１ａには、Ｅリング１１７ａ、１１７ｂが嵌め込まれる。
【００３２】
チルトフレーム１１２には、左右に、チルトコイル１１３を装着するためのコイル装着部１１２ａが形成されている。また、チルトフレーム１１２には、支軸１１１を嵌め込むための溝１１２ｂと、上下に並ぶ２つの孔１１２ｃが形成されている。
【００３３】
支軸１１１は、両端に軸受け１１６ａ、１１６ｂ、Ｅリング１１７ａ、１１７ｂおよびポリスライダーワッシャ１１８が取り付けられた状態で、チルトフレーム１１２に形成された溝１１２ｂに嵌め込まれ、接着固定される。さらに、チルトフレーム１１２の２つの孔１１２ｃに、それぞれ、上下から軸受け１１２ｄが嵌め込まれる。これにより、図３（ａ）に示すように、チルトユニット１１０の組み立てが完了する。なお、図３（ａ）には、支軸１１１に、軸受け１１６ａ、１１６ｂと、Ｅリング１１７ａ、１１７ｂと、３つのポリスライダーワッシャ１１８が装着された状態が示されている。
【００３４】
完成したチルトユニット１１０には、後述の如くして、パンユニット１２０が装着される。その後、チルトユニット１１０は、軸受け１１６ａ、１１６ｂと、Ｅリング１１７ａ、１１７ｂと、ポリスライダーワッシャ１１８と、軸固定部材１４２を用いて、後述の如く、ヨーク１４１に取り付けられる。
【００３５】
図２に戻り、パンユニット１２０は、パンフレーム１２１と、支軸１２２と、パンコイル１２３を備えている。パンフレーム１２１には、凹部１２１ａを挟んで上板部１２１ｂと下板部１２１ｃが形成されている。これら上板部１２１ｂと下板部１２１ｃには、支軸１２２を通すための孔１２１ｄが上下に並ぶように形成されている。また、上板部１２１ｂと下板部１２１ｃの前面には、ミラー１５０を嵌め込むための段部１２１ｅが形成されている。
【００３６】
さらに、下板部１２１ｃからは、下方向に足部１２１ｆが形成され、この足部１２１ｆに、透過板１６０を嵌め込むための凹部１２１ｇが形成されている。透過板１６０は、凹部１２１ｇに下方向から嵌め込まれ、透過板固定金具１６１で透過板１６０がパンフレーム１２１の足部１２１ｆに固定される。支軸１２２の上端には、バランサ１２２ｄが装着されている。
【００３７】
マグネットユニット１３０は、フレーム１３１と、２つのパンマグネット１３３と、８つのチルトマグネット１３２とを備えている。フレーム１３１は、前側に凹部１３１ａを有する形状となっている。フレーム１３１の上板部１３１ｂには、前後方向に、２つの切り欠き１３１ｃが形成され、さらに、中央に、ネジ穴１３１ｄが形成されている。８つのマグネット１３２は、フレーム１３１の左右の内側面に、上下２段に分けて装着されている。また、２つのマグネット１３３は、図示の如く、フレーム１３１の内側面に、前後方向に傾くように装着されている。
【００３８】
ヨークユニット１４０は、ヨーク１４１と、軸固定部材１４２を備えている。ヨーク１４１は、磁性部材からなっている。ヨーク１４１には、左右に壁部１４１ａが形成され、これら壁部１４１ａの下端には、チルトユニット１１０の支軸１１１を装着するための凹部１４１ｂが形成されている。ヨーク１４１の上部には上下に貫通する２つのネジ穴１４１ｃが形成され、さらに、マグネットユニット１３３のネジ穴１３１ｄに対応する位置に、ネジ穴１４１ｄが形成されている。２つの壁部１４１ａの内側面間の距離は、支軸１１１の２つの溝１１１ａ間の距離よりも大きくなっている。
【００３９】
軸固定部材１４２は、可撓性を有する金属性の薄板部材である。軸固定部材１４２の前側には、板ばね部１４２ａ、１４２ｂが形成され、これら板ばね部１４２ａ、１４２ｂの下端には、それぞれ、チルトユニット１１０の軸受け１１６ａ、１１６ｂの脱落を規制するための受け部１４２ｃ、１４２ｄが形成されている。また、軸固定部材１４２の上板部には、ヨーク１４１側の２つのネジ穴１４１ｃに対応する位置にそれぞれ孔１４２ｅが形成され、さらに、ヨーク１４１側のネジ穴１４１ｄに対応する位置に孔１４２ｆが形成されている。
【００４０】
ミラーアクチュエータ２３の組み立て時には、上記の如くして、図３（ａ）に示すチルトユニット１１０が組み立てられる。その後、チルトフレーム１１２がパンフレーム１２１の凹部１２１ａ内に収容される。このとき、２つの軸受け１１２ｄおよび３つのポリスライダーワッシャ１１２ｅと、パンフレーム１２１の孔１２１ｄとが上下に並ぶように、パンフレーム１２１が位置づけられる。そして、その状態で、２つの軸受け１１２ｄとパンフレーム１２１の孔１２１ｄに、支軸１２２が通され、支軸１２２がパンフレーム１２１に接着剤により固定される。これにより、図３（ｂ）に示す構成体が形成される。この状態で、パンフレーム１２１は、支軸１２２の周りに回動可能となり、また、支軸１２２に沿って上下に僅かに移動可能となる。
【００４１】
こうしてパンユニット１２０が装着された後、パンフレーム１２１の段部１２１ｅにミラー１５０が嵌め込まれて固定される。その後、チルトユニット１１０の支軸１１１の両端に装着された軸受け１１６ａ、１１６ｂを、図２に示すヨーク１４１の凹部１４１ｂに嵌め込む。そして、この状態で、軸受け１１６ａ、１１６ｂが凹部１４１ａ、１４１ｂから脱落しないように、軸固定部材１４２をヨーク１４１に装着する。すなわち、受け部１４２ｃが軸受け１１６ａを下から支え、且つ、受け部１４２ｄが軸受け１１６ｂを前方から挟むようにして軸固定部材１４２をヨーク１４１に装着する。この状態で、軸固定部材１４２の２つの孔１４２ｅを介して２つのネジ１４３をヨーク１４１のネジ穴１４１ｃに螺着する。これにより、図３（ｂ）に示す構成体がヨークユニット１４０に装着される。
【００４２】
こうして、図４（ａ）に示す構成体が完成する。この状態で、チルトフレーム１１２は、パンフレーム１２１と一体的に、支軸１１１の周りに回動可能となる。
【００４３】
こうして組み立てられた図４（ａ）の構成体は、ヨーク１４１の２つの壁部１４１ａが、それぞれ、マグネットユニット１３０側のフレーム１３１の切り欠き１３１ｃに挿入されるようにして、マグネットユニット１３０に装着される。そして、この状態で、軸固定
部材１４２の孔１４２ｆを介して、ネジ１４４が、ヨーク１４１のネジ穴１４１ｄとマグネットユニット１３０のネジ穴１３１ｄに螺着される。これにより、図４（ａ）に示す構成体が、マグネットユニット１３０に固着される。こうして、図４（ｂ）に示すように、ミラーアクチュエータ２３の組み立てが完了する。
【００４４】
図４（ｂ）に示す組み立て状態において、パンフレーム１２１が支軸１２２を軸として回動すると、これに伴ってミラー１５０が回動する。また、チルトフレーム１１２が支軸１１１を軸として回動すると、これに伴ってパンユニット１２０が回動し、パンユニット１２０と一体的にミラー１５０が回動する。このように、ミラー１５０は、互いに直交する支軸１１１、１２２によって回動可能に支持され、チルトコイル１１３およびパンコイル１２３への通電によって、支軸１１１、１２２の周りに回動する。このとき、パンユニット１２０に装着された透過板１６０も、ミラー１５０の回動に伴って回動する。
【００４５】
なお、バランサ１２２ｄは、図３（ｂ）に示す構成体が、支軸１１１を軸として回動するとき、かかる回動がバランス良く行われるよう調整するためのものである。かかる回動のバランスは、バランサ１２２ｄの重さによって調整される。この他、バランサ１２２ｄが上下に変位可能であれば、上下方向の位置を微調整することにより、回動のバランスを調整可能である。
【００４６】
図４（ｂ）に示すアセンブル状態において、８個のマグネット１３２は、チルトコイル１１３に電流を印加することにより、チルトフレーム１１２に支軸１１１を軸とする回動力が生じるよう、配置および極性が調整されている。したがって、コイル１１３に電流を印加すると、コイル１１３に生じる電磁駆動力によって、チルトフレーム１１２が、支軸１１１を軸として回動し、これに伴って、ミラー１５０と透過板１６０が回動する。
【００４７】
また、図４（ｂ）に示すアセンブル状態において、２個のマグネット１３３は、パンコイル１２３に電流を印加することにより、パンフレーム１２１に支軸１２２を軸とする回動力が生じるよう、配置および極性が調整されている。したがって、パンコイル１２３に電流を印加すると、パンコイル１２３に生じる電磁駆動力によって、パンフレーム１２１が、支軸１２２を軸として回動し、これに伴って、ミラー１５０と透過板１６０が回動する。
【００４８】
図５は、ミラーアクチュエータ２３が装着された状態の光学系の構成を示す図である。
【００４９】
図５において、５００は、光学系を支持するベースである。ベース５００には、ミラーアクチュエータ２３の設置位置に開口５０３ａが形成され、この開口５０３ａに透過板１６０が挿入されるようにして、ミラーアクチュエータ２３がベース５００上に装着されている。
【００５０】
ベース５００の上面には、レーザ光源２１と、ビーム整形レンズ２２が配置されている。レーザ光源２１は、ベース５００の上面に配されたレーザ光源用の回路基板４００に装着されている。
【００５１】
レーザ光源２１から出射されたレーザ光は、ビーム整形レンズ２２によって水平方向および鉛直方向の収束作用を受け、目標領域において所定の形状に整形される。ビーム整形レンズ２２を透過したレーザ光は、ミラーアクチュエータ２３のミラー１５０に入射し、ミラー１５０によって目標領域に向かって反射される。ミラーアクチュエータ２３によってミラー１５０が駆動されることにより、レーザ光が目標領域内においてスキャンされる。
【００５２】
ミラーアクチュエータ２３は、ミラー１５０が中立位置にあるときに、ビーム整形レンズ２２からの走査レーザ光がミラー１５０のミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するよう配置されている。なお、「中立位置」とは、ミラー面が鉛直方向に対し平行で、且つ、走査レーザ光がミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するときのミラー１５０の位置をいう。
【００５３】
ベース５００の上面には、回路基板４００の他、ミラーアクチュエータ２３の背後に、ミラーアクチュエータ２３のコイル１１３、１２３に駆動信号を供給するための回路基板（図示せず）が配置されている。また、ベース５００の下面には、回路基板３００が配置され、さらに、ベース５００の裏面と側面にも回路基板３０１、３０２が配置されている。これら回路基板は、図１（ａ）の回路ユニット４０に含まれる。
【００５４】
図６（ａ）は、ベース５００を裏面側から見たときの一部平面図である。同図（ａ）には、ベース５００の裏側のうちミラーアクチュエータ２３が装着された位置の近傍が示されている。
【００５５】
図示の如く、ベース５００の裏側周縁には、壁５０１、５０２が形成されており、壁５０１、５０２よりも中央側は、壁５０１、５０２よりも一段低い平面５０３となっている。壁５０１には、半導体レーザ３０３を装着するための開口が形成されている。この開口に半導体レーザ３０３を挿入するようにして、半導体レーザ３０３が装着された回路基板３０１が壁５０１の外側面に装着されている。他方、壁５０２の近傍には、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）３０８が装着された回路基板３０２が装着されている。
【００５６】
ベース５００裏側の平面５０３には、取り付け具３０７によって集光レンズ３０４と、アパーチャ３０５と、ＮＤ（ニュートラルデンシティ）フィルタ３０６が装着されている。さらに、この平面５０３には開口５０３ａが形成されており、この開口５０３ａを介して、ミラーアクチュエータ２３に装着された透過板１６０がベース５００の裏側に突出している。ここで、透過板１６０は、ミラーアクチュエータ２３のミラー１５０が中立位置にあるときに、２つの平面が、鉛直方向に平行で、且つ、半導体レーザ３０３の出射光軸に対し４５度傾くように位置づけられる。
【００５７】
半導体レーザ３０３から出射されたレーザ光（以下、「サーボ光」という）は、集光レンズ３０４を透過した後、アパーチャ３０５によってビーム径が絞られ、さらにＮＤフィルタ３０１によって減光される。その後、サーボ光は、透過板１６０に入射し、透過板１６０によって屈折作用を受ける。しかる後、透過板１６０を透過したサーボ光は、ＰＳＤ３０８によって受光され、ＰＳＤ３０８から、受光位置に応じた位置検出信号が出力される。
【００５８】
図６（ｂ）は、透過板１６０の回動位置がＰＳＤ３０８によって検出されることを模式的に示す図である。
【００５９】
サーボ光は、レーザ光軸に対し傾いて配置された透過板１６０により屈折作用を受ける。ここで、透過板１６０が破線の位置から矢印方向に回動すると、サーボ光の光路が図中の点線から実線のように変化し、光検出器３０８上におけるサーボ光の受光位置が変化する。これにより、光検出器３０８にて検出されるサーボ光の受光位置によって、透過板１６０の回動位置を検出することができる。そして、透過板１６０の回動位置をもって、目標領域における走査レーザ光の走査位置を検出できる。
【００６０】
レーザ光が目標領域を走査するとき、図１（ａ）の回路ユニット４０は、半導体レーザ３０３を常時発光させる。こうして、回路ユニット４０は、ＰＳＤ３０８から入力される
検出信号に基づいて、目標領域におけるレーザ光の走査位置を検出する。そして、その検出結果に基づき、レーザ光が目標領域上の所定の軌道を追従するように、ミラーアクチュエータ２３を制御する。具体的には、回路ユニット４０は、ＰＳＤ３０８の受光面上に設定された目標軌道をサーボ光が追従するよう、ミラーアクチュエータ２３を制御する。
【００６１】
さらに、回路ユニット４０は、レーザ光の走査位置が所定の位置に到達したタイミングでレーザ光源２１からレーザ光を発光させる。そして、そのときの光検出器３３からの信号に基づいて、上記のように、当該走査位置における障害物の有無を検出し、さらに、障害物までの距離を測定する。
【００６２】
本実施の形態において、目標領域を走査するレーザ光の振り角は、水平方向に±２０度、鉛直方向に±５度である。したがって、投射窓５０に入射するレーザ光の入射角は、最大で２０度程度になる。本実施の形態では、入射角が２０度までの範囲において反射率が抑制されるように、投射窓５０の入射面と出射面に反射防止膜が形成されている。
【００６３】
図７は、投射窓５０に配された反射防止膜５１の構成を説明する図である。
【００６４】
同図（ａ）に示すように、投射窓５０には、入射面と出射面にそれぞれ反射防止膜５１が形成されている。反射防止膜５１は、多層構造となっており、入射するレーザ光の波長と入射角に応じて、反射防止膜５１の特性が変化する。すなわち、反射防止膜５１の各層の厚み等を変えることで、反射を抑制可能な波長および入射角の範囲が変化する。
【００６５】
図８は、波長９００ｎｍ程度のレーザ光に対して反射率が低下するように反射防止膜５１を形成した場合の反射防止膜５１の特性を例示するものである。同図に示す特性は、投射窓５０の入射面と出射面に反射防止膜５１を形成したときの投射窓５０の反射率特性を示している。なお、投射窓５０は、日本ゼオン株式会社の商品名“ゼオネックス４８０Ｒ”により形成されている。投射窓５０の厚みは２ｍｍである。
【００６６】
同図の特性では、本実施の形態において用いられるレーザ光の波長９００ｎｍの近傍で、入射角０°〜２５°の範囲の反射率が、０．１５％程度に抑えられている。また、レーザ光源２１の温度上昇によりレーザ光の波長が９００ｎｍから長くなっても、入射角０°〜２５°の範囲の反射率は、一様に低下する。
【００６７】
よって、図８に示す特性を持つ反射防止膜５１を投射窓５０の入射面と出射面に形成することで、レーザ光の振り角（０°±２０°）の範囲において、投射窓５０における内面反射を抑制することができ、目標領域におけるレーザ光のビームプロファイルを良好に保つことができる。
【００６８】
図７（ｂ）は、図８の特性から、波長９００ｎｍのときの角度と反射率の関係を抽出したグラフである。入射角度が、０°、１０°、２５°のときの反射率は、それぞれ、０．１４１、０．１４１、０．１４８である。このように、本実施の形態におけるレーザ光の使用波長（９００ｎｍ）において、反射率が、レーザ光の振り角の範囲において下限値を略維持するように、反射防止膜５１が形成されている。よって、レーザ光の走査時に、投射窓５０における内面反射を抑制することができ、目標領域におけるレーザ光のビームプロファイルを良好に保つことができる。
【００６９】
図９（ａ）は、反射防止膜５１が投射窓５０に形成されることでレーザ光のビームプロファイルがどのように変化するかを、投射窓５０の種類毎に測定した測定結果、図９（ｂ）は、反射防止膜５１が投射窓５０に形成されることで投射窓５０の透過率がどのように変化するかを、投射窓５０の種類毎に測定した測定結果である。なお、各測定結果には、
投射窓５０が無いときの測定結果が重ねて示されている（各図中、“窓なし”の棒グラフ）。
【００７０】
各図中、斜線の棒グラフは、投射窓５０の入射面と出射面に反射防止膜５１を形成した場合の測定結果であり、白抜きの棒グラフは反射防止膜５１を形成しなかった場合の測定結果である。測定対象の投射窓５０は、“ゼオネックス４８０Ｒ”、“ゼオネックスＥ４８Ｒ”、“ゼオノア１４３０Ｒ”からなる３種の投射窓５０である。また、反射防止膜５１は、投射窓５０が図８と類似の特性を有するように形成されている。
【００７１】
ビームプロファイルの測定は、図１０（ｂ）の構成を用いて行った。すなわち、投射光学系２０からレーザ光を出射し、投射光学系２０から１０ｍ離れた位置において、レーザ光の強度をＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）で測定した。ここで、ミラーアクチュエータ２３のミラー１５０は、中立位置に固定した。レーザ光の強度は、レーザ光の光軸中心にＡＰＤの中心を位置付けたとき（ピーク測定値）と、レーザ光の光軸中心から１°だけ変位した位置にＡＰＤの中心を位置付けたとき（不要光測定値）とで測定した。レーザ光の波長は９０５ｎｍ、レーザ光源２１の出射パワーは６０ｗとした。また、投射窓５０が無いときのレーザ光の広がり具合は、投射窓５０の位置から１００ｍ離れた位置のビーム形状が縦２ｍ、横０．２ｍの楕円となるよう調整した。
【００７２】
図９（ａ）の測定結果には、ピーク測定値に対する不要光測定値の比率（不要光強度＝不要光測定値／ピーク測定値）が示されている。この測定結果によっても、以下のとおり、ビームプロファイルの劣化を検証することができる。
【００７３】
図１０（ａ）は、図１０（ｂ）の測定において、光軸中心から光軸に垂直な方向にＡＰＤを徐々にずらしたときの、角度位置に対するＡＰＤの受光強度の変化例を示す図である。
【００７４】
理想的なビームプロファイルは、図１０（ａ）に破線で示すように、レーザ光の強度を示す波形が左右対称となって、正規分布状に変化する。これに対し、ビームプロファイルが劣化すると、図１０（ａ）に実線で示すように、波形に歪が生じる。図１０（ａ）の実線では、破線の場合に比べ、角度が０°のときの強度（ピーク測定値）に対する角度が１°のときの強度（不要光測定値）の比率が大きくなる。このように、波形に歪が生じると、一般に、ピーク測定値に対する不要光測定値の比率（不要光測定値／ピーク測定値）が大きくなる。よって、図９（ａ）のように、ピーク測定値に対する不要光測定値の比率（不要光測定値／ピーク測定値）を評価することによっても、ビームプロファイルの劣化を検証することができる。
【００７５】
なお、透過率の測定は、図１０（ｃ）の構成を用いて行った。すなわち、投射光学系２０の出射口に対向するようにパワーメータを設置し、投射光学系２０から出射されるレーザ光の強度を測定した。ここで、測定値は、投射光学系２０とパワーメータとの間に投射窓５０を介在させた場合（無減衰値）と、介在させない場合（減衰値）とで行い、両者の比率（減衰値／無減衰値）により、投射窓５０の透過率を求めた。
【００７６】
図９（ａ）を参照して、“ゼオネックス４８０Ｒ”と“ゼオノア１４３０Ｒ”からなる投射窓５０については、入射面と出射面に反射防止膜５１を形成することにより、不要光強度（不要光測定値／ピーク測定値）が抑制されることが分かる。すなわち、これらの材料からなる投射窓５０では、入射面と出射面に反射防止膜５１を形成することにより、レーザ光の光学特性（ビームプロファイル）が改善されることが分かる。特に、“ゼオノア１４３０Ｒ”からなる投射窓５０では、レーザ光の光学特性（ビームプロファイル）が顕著に改善され、投射窓５０が無い場合と略同様の光学特性が実現される。よって、測定対
象の３種の材料の中では、“ゼオノア１４３０Ｒ”が投射窓５０の材料として最も好ましいと言える。
【００７７】
また、“ゼオネックス４８０Ｒ”を用いる場合には、“ゼオノア１４３０Ｒ”を用いる場合ほどレーザ光の光学特性（ビームプロファイル）が改善されないものの、図９（ｂ）から分かる通り、投射窓５０の透過率が顕著に改善されるため、目標領域に照射されるレーザ光の強度を高めることができる。
【００７８】
なお、本測定では、“ゼオネックスＥ４８Ｒ”を用いる場合には、レーザ光の光学特性（ビームプロファイル）の改善が殆どなかった。しかしながら、この場合も、図９（ｂ）から分かる通り、投射窓５０の透過率が数段改善されるため、目標領域に照射されるレーザ光の強度を高めることができる。
【００７９】
以上、本実施の形態によれば、投射窓５０の材料として透明性の高い材料を用い、投射窓５０の面粗度およびヘイズ値を低く抑え、且つ、投射窓５０の入射面と出射面に反射防止膜５１を形成することで、目標領域に照射されるレーザ光の光学特性（ビームプロファイル）を良好なものとすることができる。
【００８０】
特に、投射窓５０の入射面と出射面に反射防止膜５１を形成することで、目標領域に照射されるレーザ光の強度を高めながら、レーザ光の光学特性（ビームプロファイル）を良好なものとすることができ、目標領域における障害物の検出精度を高めることができる。投射窓５０の材料として“ゼオノア１４３０Ｒ”を用いると、投射窓５０が無いときと略同等の光学特性（ビームプロファイル）を実現できる。
【００８１】
また、本実施の形態によれば、反射防止膜５１が、少なくともレーザ光の走査範囲（０°±２０°）に対応するレーザ光の入射角度の範囲において、反射率が下限値を維持するように形成されるため、何れの走査位置においても、投射窓５０内の内面反射によるレーザ光の光学特性の劣化を抑制することができる。
【００８２】
＜変更例＞
上記実施の形態では、投射窓５０の入射面と出射面に反射防止膜５１を形成することで、投射窓５０における内面反射を抑制するようにしたが、本変更例では、投射窓５０の入射面と出射面に微細な周期構造を形成することで、投射窓５０における内面反射を抑制するようにしている。なお、受光窓６０の構成も、投射窓５０と同様とされる。
【００８３】
図１１（ａ）は、本変更例に係る投射窓５０の構成を示す図である。投射窓５０には、レーザ光の入射面と出射面に微細な周期構造５２が形成されている。この周期構造５２によって、投射窓５０の入射面および出射面におけるレーザ光の反射が抑制される。なお、投射窓５０の材料、面粗度、ヘイズ値等は、上記実施の形態と同様のものとされる。
【００８４】
図１１（ｂ）は、周期構造５２の形成状態を模式的に示す斜視図、図１１（ｃ）および（ｄ）は、周期構造５２の形成状態を模式的に示す平面図および側面図である。
【００８５】
図示の如く、周期構造５２は、所定の高さＨを有する先細りの錐形（円錐）の突起５２ａを所定のピッチＰにて配列することにより形成されている。このような突起５２ａは、表面無反射構造と呼ばれ、先細りの錐形形状を有する。図のような円錐に限らず、角錐等で形成されることもある。周期構造５２は射出成型による金型からの転写等によって形成され得る。
【００８６】
図１２は、周期構造５２と屈折率の関係を示す図である。図示の如く、屈折率ｎ１の媒
質上に周期構造５２が形成されている場合には、光の入射媒質表面における有効屈折率が緩やかに変化し、あたかも２つの媒質（屈折率ｎ０、ｎ１）間に屈折率の境界が存在しない状態となる。これにより、屈折率ｎ１の媒質の光入射面における反射率が抑制される。なお、この現象は、光の入射面内方向における周期構造５２のピッチが入射光の波長よりも小さい場合に生じる。
【００８７】
したがって、周期構造５２上の突起５２ａのピッチＰを、材料の屈折率をｎ、レーザ光の波長をλとして、Ｐ≦λ／ｎに設定すると、投射窓５０の入射面および出射面におけるレーザ光の反射を抑制することができる。本変更例では、かかる観点から、投射窓５０の入射面および出射面に形成された周期構造５２のピッチＰが、Ｐ≦λ／ｎを満たすように設定されている。
【００８８】
本変更例では、レーザ光の入射角度によって周期構造５２における反射抑制作用が略変わらないため、上記実施の形態と同様、レーザ光の何れの走査位置においても、投射窓５０内の内面反射によるレーザ光の光学特性の劣化を抑制することができる。
【００８９】
本変更例においても、
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。
【００９０】
たとえば、上記実施の形態では、２つの軸の周りにミラーが回転するミラーアクチュエータの構成例を示したが、本発明は、上記以外の構成のミラーアクチュエータや、レンズを駆動してレーザ光を走査するタイプのアクチュエータ、あるいは、ポリゴンミラーを用いたアクチュエータにも適用可能である。
【００９１】
また、上記実施の形態および変更例では、受光窓６０を投射窓５０と同様の構成としたが、受光窓６０には、反射防止膜５１が形成されていなくても良く、また、上記以外の材料を用いても良い。また、受光窓６０の面粗度およびヘイズ値も、上記に示されたものに制限されなくても良い。
【００９２】
さらに、レーザ光の波長帯域は、上記実施の形態に示されたもの以外に、適宜変更可能である。レーザ光の波長帯域が上記実施の形態のものから変更された場合には、それに応じて、反射防止膜５１の特性も、変更後の波長帯域に適合するように、修正される。
【００９３】
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】
【００９４】
１  …  レーザレーダ
１０  …  筐体
２０  …  投射光学系
２１  …  レーザ光源
２３  …  ミラーアクチュエータ（アクチュエータ）
３０  …  受光光学系（受光部）
５０  …  出射窓
５１  …  反射防止膜（反射抑制手段）
５２  …  周期構造（反射抑制手段）
５２ａ  …  突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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