(57)【要約】      （修正有）【課題】照射用レーザビームを走査する走査角を光学的に変更可能とした共軸系の新規な、レーザレーダ装置を提供する。【解決手段】レーザ光源１０と、照射用光学系と、戻りレーザ光ＢＫＬを受光する検出用受光素子３０と、レーザ光が放射されてから検出用受光素子３０が戻りレーザ光ＢＫＬを受光するまでの時間により、検出対象物までの距離を求める制御演算手段４０と、を有し、照射用光学系は、レーザ光を光束変換するカップリング光学系１２，１４と、光束変換されたレーザ光束を２次元的に偏向させる偏向手段１８と、偏向されたレーザ光束を照射用レーザビームＳＲＬとし、走査角変更機能を持つ変倍レンズ素子２０と、を有し、受光用光学系は、変倍レンズ素子２０と偏向手段１８とを照射用光学系と共用し、変倍レンズ素子２０を介して偏向手段１８により偏向された戻りレーザ光ＢＫＬを検出用受光素子３０に向けて集光する集光レンズ系３２、３４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物を、平行光束状もしくは収束光束状もしくは発散光束状の光束形態を持つ照射用レーザビームで２次元的に走査するレーザレーダ装置において、
レーザ光源と、
該レーザ光源からのレーザ光束を２次元的に偏向して、検出対象物を２次元的に走査する照射用レーザビームとする照射用光学系と、
前記検出対象物により反射された戻りレーザ光を受光する検出用受光素子と、
前記戻りレーザ光を前記検出用受光素子に導光する受光用光学系と、
前記レーザ光が放射されてから前記検出用受光素子が前記戻りレーザ光を受光するまでの時間により、前記検出対象物までの距離を求める制御演算手段と、を有し、
前記照射用光学系は、
前記レーザ光源から放射されたレーザ光を光束変換するカップリング光学系と、
該カップリング光学系により光束変換されたレーザ光束を２次元的に偏向させる偏向手段と、
２次元的に偏向されたレーザ光束の入射を受け、照射用レーザビームとして射出させる変倍レンズ素子と、を有し、
前記カップリング光学系の光束変換は、前記レーザ光源から照射されたレーザ光を、前記偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において、発散性もしくは収束性のレーザ光束に変換するものであり、
前記変倍レンズ素子は、前記偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において、前記照射用レーザビームの走査角を拡大もしくは縮小する走査角変更機能を有し、
前記受光用光学系は、  
少なくとも前記変倍レンズ素子と前記偏向手段とを、前記照射用光学系と共用すると共に、前記変倍レンズ素子の屈折力に応じて発散性もしくは収束性の光束となって前記偏向手段により偏向された前記戻りレーザ光を、前記検出用受光素子に向けて集光する集光レンズ系を有し、
前記カップリング光学系により光束変換された、前記少なくとも１方向における発散性もしくは収束性のレーザ光束の、発散の起点もしくは収束位置と、前記変倍レンズ素子の焦点位置とが、前記照射用レーザビームの光束形態に応じた位置関係を有するレーザレーダ装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザレーダ装置において、
カップリング光学系により光束変換された、少なくとも１方向における発散性もしくは収束性のレーザ光束の、発散の起点もしくは収束位置と、変倍レンズ素子の焦点位置とが、照射用レーザビームの光束形態が平行光束状となるような位置関係を有するレーザレーダ装置。
【請求項３】
請求項１記載のレーザレーダ装置において、
カップリング光学系により光束変換された、少なくとも１方向における発散性もしくは収束性のレーザ光束の、発散の起点もしくは収束位置と、変倍レンズ素子の焦点位置とが、照射用レーザビームの光束形態が収束光束状となるような位置関係を有するレーザレーダ装置。
【請求項４】
請求項１記載のレーザレーダ装置において、
カップリング光学系により光束変換された、少なくとも１方向における発散性もしくは収束性のレーザ光束の、発散の起点もしくは収束位置と、変倍レンズ素子の焦点位置とが、照射用レーザビームの光束形態が発散光束状となるような位置関係を有するレーザレーダ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１項に記載のレーザレーダ装置において、
カップリング光学系が、
レーザ光源から放射されたレーザ光を平行光束化するコリメートレンズと、
該コリメートレンズにより平行光束化されたレーザ光束を、偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において発散性もしくは収束性のレーザ光束とする調整用レンズと、を有するレーザレーダ装置。
【請求項６】
請求項５記載のレーザレーダ装置において、
カップリング光学系の調整用レンズが光軸方向へ変位可能で、該調整用レンズの変位により、照射用レーザビームの光束形態を変化させるレーザレーダ装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１項に記載のレーザレーダ装置において、
変倍レンズ素子が、偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において照射用レーザビームの走査角を拡大する走査角拡大機能をもつレーザレーダ装置。
【請求項８】
請求項１ないし６の何れか１項に記載のレーザレーダ装置において、
変倍レンズ素子が、偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において照射用レーザビームの走査角を縮小する走査角縮小機能をもつレーザレーダ装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか１項に記載のレーザレーダ装置において、
カップリング光学系が、偏向手段に向かうレーザ光束を、偏向手段による２次元的な偏向の１方向には平行で、他の方向には発散性もしくは収束性とする光束変換機能を有し、
変倍レンズ素子は、前記１方向には屈折力を持たないレーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はレーザレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザレーダ装置は種々のものが提案され、知られている（特許文献１等）。
【０００３】
レーザレーダ装置は、ビーム状のレーザ光を２次元的に走査して検出対象物に照射し、検出対象物により反射されたレーザ光を検出用受光素子で受光して検出する。
【０００４】
そして「レーザ光が検出対象物までの距離を往復するのに要した時間」により検出対象物までの距離を測定する。
【０００５】
検出対象物に照射されるビーム状のレーザ光を「照射用レーザビーム」と呼び、検出対象物により反射されて受光されるレーザ光を「戻りレーザ光」と呼ぶことにする。
【０００６】
また、レーザ光源から放射されるレーザ光を２次元的に偏向して「検出対象物を走査する照射用レーザビーム」とする部分を「照射用光学系」と呼び、戻りレーザ光を検出用受光素子に導光する部分を「受光用光学系」と呼ぶことにする。
【０００７】
「検出用受光素子」は上記の如く、戻りレーザ光を受光する受光素子である。
【０００８】
また、レーザ光束の２次元的な偏向を行う手段を「偏向手段」と呼ぶことにする。
【０００９】
レーザレーダ装置は「異軸系」と「共軸系」の２種類に大別される。
【００１０】
「異軸系」は、レーザ光源と照射用光学系との部分を、受光用光学系と検出用受光素子の部分と別個に構成したものである。
【００１１】
「共軸系」は、照射用光学系を構成する光学系の一部と、受光用光学系を構成する光学系の一部を共用したもので、異軸系に比してコンパクト且つ低コストに実現可能である。
【００１２】
即ち、共軸系ではレーザレーダ装置内に「レーザ光源および照射用光学系」と「検出用受光素子と受光用光学系」とが共に配備されている。
【００１３】
上記偏向手段は、種々のものが知られ実施されているが、レーザ光束を偏向させる「偏向角」は一般に、偏向手段の設計条件として与えられており、偏向角の変更は「ある程度の範囲内」に制限される。
【００１４】
偏向手段により偏向されたレーザ光束に光学的な作用を施し、照射用レーザビームの走査角を変更することが提案されている（特許文献１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
この発明は、照射用レーザビームを走査する「走査角」を光学的に変更可能とし、且つ、平行光束状もしくは収束光束状もしくは発散光束状の光束形態を持った照射用レーザビームを得られる、共軸系の新規なレーザレーダ装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明のレーザレーダ装置は、検出対象物を、平行光束状もしくは収束光束状もしくは発散光束状の光束形態を持つ照射用レーザビームで２次元的に走査するレーザレーダ装置において、レーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光束を２次元的に偏向して、検出対象物を２次元的に走査する照射用レーザビームとする照射用光学系と、前記検出対象物により反射された戻りレーザ光を受光する検出用受光素子と、前記戻りレーザ光を前記検出用受光素子に導光する受光用光学系と、前記レーザ光が放射されてから前記検出用受光素子が前記戻りレーザ光を受光するまでの時間により、前記検出対象物までの距離を求める制御演算手段と、を有し、前記照射用光学系は、前記レーザ光源から放射されたレーザ光を光束変換するカップリング光学系と、該カップリング光学系により光束変換されたレーザ光束を２次元的に偏向させる偏向手段と、２次元的に偏向されたレーザ光束の入射を受け、照射用レーザビームとして射出させる変倍レンズ素子と、を有し、前記カップリング光学系の光束変換は、前記レーザ光源から照射されたレーザ光を、前記偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において、発散性もしくは収束性のレーザ光束に変換するものであり、前記変倍レンズ素子は、前記偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において、前記照射用レーザビームの走査角を拡大もしくは縮小する走査角変更機能を有し、前記受光用光学系は、少なくとも前記変倍レンズ素子と前記偏向手段とを、前記照射用光学系と共用すると共に、前記変倍レンズ素子の屈折力に応じて発散性もしくは収束性の光束となって前記偏向手段により偏向された前記戻りレーザ光を、前記検出用受光素子に向けて集光する集光レンズ系を有し、前記カップリング光学系により光束変換された、前記少なくとも１方向における発散性もしくは収束性のレーザ光束の、発散の起点もしくは収束位置と、前記変倍レンズ素子の焦点位置とが、前記照射用レーザビームの光束形態に応じた位置関係を有する。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、共軸系の新規なレーザレーダ装置を実現できる。
【００１８】
この発明のレーザレーダ装置は、照射用レーザビームの走査角を、照射用光学系に含まれる偏向手段により偏向されるレーザ光束の偏向角に対して、光学的に拡大もしくは縮小することができる。
【００１９】
また、偏向される照射用レーザビームは「平行光束状もしくは収束光束状もしくは発散光束状」となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】レーザレーダ装置の実施の形態を説明するための図である。
【図２】図１（ａ）における調整用レンズ系１４の機能を説明するための図である。
【図３】レーザレーダ装置の実施の別の形態を説明するための図である。
【図４】レーザレーダ装置の実施の他の形態を２例説明するための図である。
【図５】レーザレーダ装置の実施のさらに他の形態を説明するための図である。
【図６】レーザレーダ装置の実施のさらに別の形態を説明するための図である。
【図７】レーザレーダ装置の実施のさらに別の形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、発明の実施の形態を説明する。  
図１は、レーザレーダ装置の実施の１形態を説明するための図である。
【００２２】
図１（ａ）は、実施の形態の要部を説明図的に示している。
【００２３】
図１（ａ）において、符号１０は「レーザ光源」、符号１２は「カップリングレンズ」、符号１４は「調整用レンズ系」、符号１６は「照射用光路屈曲ミラー」を示す。
【００２４】
符号１８は「偏向手段」、符号２０は「変倍レンズ素子」、符号３０は「検出用受光素子」、符号３２は「集光レンズ」、符号３４は「受光用レンズ」を示す。
【００２５】
符号３６は「受光用光路屈曲ミラー」を示し、符号４０は「制御演算手段としての制御演算部」を示す。
【００２６】
以下の説明の簡単化のために、図１（ａ）の如くＸ、Ｙ、Ｚ方向を定める。
【００２７】
Ｘ方向は「図面に直交する方向」であり、Ｙ方向は「図面に平行で図の上下方向」である。Ｚ方向は「図面に平行で図の左右方向」である。
【００２８】
レーザ光源１０は、半導体レーザ（ＬＤ）であって、高出力のレーザ光を放射する。
【００２９】
レーザ光源１０から放射されたレーザ光は、カップリングレンズ１２と調整用レンズ系１４とを透過し、これらの光学作用を受けて「収束性のレーザ光束」に変換される。
【００３０】
即ち、カップリングレンズ１２と調整用レンズ系１４とは「レーザ光源１０から放射されたレーザ光を収束性のレーザ光束に光束変換するカップリング光学系」を構成する。
【００３１】
カップリング光学系による光束変換で収束傾向を与えられたレーザ光束は照射用光路屈曲ミラー１６に入射し、偏向手段１８に向けて反射される。
【００３２】
偏向手段１８は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）として構成された偏向器で「反射面を２次元的に搖動」させて反射光の向きを２次元的に偏向させる。
【００３３】
即ち、反射面の２次元的な搖動は、図面に直交する方向を搖動軸とする搖動と、図面に平行な方向を搖動軸とする搖動であり、これらの搖動が重ね合わせられる。
【００３４】
このように偏向されたレーザ光束は、図１の「Ｙ方向」に搖動するとともに、「Ｘ方向」においても搖動する。即ち、偏向手段１８による２次元的な偏向は、Ｘ方向とＹ方向における搖動により実行される。
【００３５】
レーザ光束は、偏向手段１８により上記の如く２次元的に偏向されつつ変倍レンズ素子２０に入射する。
【００３６】
即ち、図１（ａ）において、カップリングレンズ１２と調整用レンズ系１４と、偏向手段１８と変倍レンズ素子２０とは「照射用光学系」を構成する。
【００３７】
偏向手段１８により２次元的に偏向されたレーザ光束は変倍レンズ素子２０に入射し、変倍レンズ素子２０の光学作用により照射用レーザビームＳＲＬとなる。
【００３８】
偏向手段１８によりレーザ光束が２次元的に偏向されるのに応じ、照射用レーザビームＳＲＬも、Ｘ、Ｙの２方向に偏向し、「検出対象物」に照射され、検出対象物を２次元的に走査する。
【００３９】
検出対象物を照射した照射用レーザビームＳＲＬは、検出対象物により反射されて「戻りレーザ光ＢＫＬ」となる。
【００４０】
レーザレーダ装置は、例えば「車載用や監視カメラ用」に用いられるが、一般的な使用状況において「検出対象物までの距離」は、照射用光学系のサイズに比して大きい。
【００４１】
従って、検出対象物により反射されて変倍レンズ素子２０に入射する戻りレーザ光ＢＫＬは、実質的に平行光束状態で、照射用レーザビームＳＲＬと同方向で逆向きである。
【００４２】
戻りレーザ光ＢＫＬは、変倍レンズ素子２０を透過すると、偏向手段１８に入射して反射される。
【００４３】
偏向手段１８により反射された戻りレーザ光ＢＫＬは、次いで、受光用光路屈曲ミラー３６に反射され、受光用レンズ３４に入射する。
【００４４】
受光用レンズ３４を透過した戻りレーザ光ＢＫＬは集光レンズ３２に入射し、検出用受光素子３０に向けて集光され、検出用受光素子３０により受光される。
【００４５】
即ち、受光用レンズ３４と集光レンズ３２とは「集光レンズ系」を構成する。
【００４６】
検出用受光素子３０は、戻りレーザ光ＢＫＬを受光すると、受光信号（適宜の増幅率で増幅される）を制御演算部４０に送る。  
制御演算部４０は、ＣＰＵやマイクロコンピュータにより構成されている。
【００４７】
制御演算部４０は、レーザ光源１０をパルス発光させ、この発光の瞬間から、上記受光信号を受けた瞬間までの時間：２Ｔを確定し、光速：Ｃを用いて、距離：ＣＴを演算する。
【００４８】
照射用レーザビームＳＲＬの偏向と共に、上記時間：２Ｔの取得とＣＴの演算を繰り返す。このようにして、検出対象物までの距離と、検出対象物の３次元形状が得られる。
【００４９】
即ち、図１（ａ）のレーザレーダ装置は、レーザ光源１０と、該レーザ光源からのレーザ光束を２次元的に偏向して検出対象物を走査する照射用レーザビームＳＲＬとする「照射用光学系」を有する。
【００５０】
また、検出対象物により反射された戻りレーザ光ＢＫＬを受光する検出用受光素子３０と、戻りレーザ光ＢＫＬを検出用受光素子３０に導光する「受光用光学系」を有する。
【００５１】
そして、レーザ光が放射されてから検出用受光素子３０が戻りレーザ光ＢＫＬを受光するまでの時間：２Ｔにより、検出対象物までの距離：ＣＴを求める制御演算手段４０を有している。
【００５２】
「照射用光学系」は、レーザ光源１０から放射されたレーザ光を収束性のレーザ光束に光束変換するカップリング光学系１２、１４と、光束変換されたレーザ光束を２次元的に偏向させる偏向手段１８を有する。
【００５３】
さらに、２次元的に偏向されたレーザ光束を照射用レーザビームＳＲＬとして射出させる変倍レンズ素子２０を有する。
【００５４】
「受光用光学系」は、照射用光学系における変倍レンズ素子２０と偏向手段１８とを、照射用光学系と共用している。
【００５５】
そして、変倍レンズ素子２０を透過し、偏向手段１８により偏向された戻りレーザ光ＢＫＬを、検出用受光素子３０に向けて集光する集光レンズ系３４、３２を有する。
【００５６】
また、図１（ａ）に示す実施の形態においては、照射用光学系は、カップリング光学系１２、１４により光束変換された収束性のレーザ光束の光路を、偏向手段１８に向けて屈曲させる照射用光路屈曲ミラー１６を有する。
【００５７】
受光用光学系はまた、偏向手段１８を介した戻りレーザ光ＢＫＬの光路を、集光レンズ系３４、３２に向けて屈曲させる受光用光路屈曲ミラー３６を有する。
【００５８】
受光用光路屈曲ミラー３６につき付言する。前述の如く、戻りレーザ光ＢＫＬは、照射用レーザビームＳＲＬと「同方向で逆向きの平行光束状態」で変倍レンズ素子２０に入射する。そして、変倍レンズ素子２０を透過すると、偏向手段１８により反射される。
【００５９】
従って、偏向手段１８で反射された戻りレーザ光ＢＫＬの光路は、照射用光路屈曲ミラー１６から偏向手段１８に向かうレーザ光束の光路と平行である。
【００６０】
図１（ａ）に示す実施の形態では、カップリング光学系の光軸と、集光レンズ系の光軸を互いに平行にレイアウトしている。
【００６１】
従ってこの場合、受光用光路屈曲ミラー３６のミラー面は、図の如く、照射用光路屈曲ミラー１６のミラー面と平行になる。
【００６２】
図１（ａ）に示す実施の形態では「カップリング光学系」が、レーザ光源１０側に配されるカップリングレンズ１２と、カップリングレンズ１２を透過したレーザ光に収束性を付与する調整用レンズ系１４とを有する。
【００６３】
上には、レーザ光源１０からレーザ光が放射されてから、検出用受光素子３０が戻りレーザ光ＢＫＬを受光するまでの時間：２Ｔを確定するのに、レーザ光源１０のパルス発光を利用する場合を説明した。
【００６４】
上記時間：２Ｔを確定する方法は、他にも「レーザ光源から放射されるレーザ光の周波数変調」を利用する方法等が周知である。
【００６５】
この発明のレーザレーダ装置において、上記時間：２Ｔの確定は、上述のパルス発光を利用する方法に限らず、周波数変調を利用する方法等、従来から知られた他の方法によってもよい。
【００６６】
以下、図１（ａ）に示すレーザレーダ装置につき、より具体的に説明する。
【００６７】
この発明では、レーザ光源１０から放射されたレーザ光をカップリング光学系により光束変換し、光束変換されたレーザ光束を偏向手段１８により２次元的に偏向させる
そして、２次元的に偏向されたレーザ光束を、変倍レンズ素子２０により照射用レーザビームＳＲＬとする。
【００６８】
カップリング光学系の「レーザ光源１０から放射されたレーザ光を光束変換」する作用と、変倍レンズ素子２０の光学作用の組み合わせにより、種々の光束形態の照射用レーザビームＳＲＬが可能である。
【００６９】
カップリング光学系と変倍レンズ素子との組み合わせは、種々可能である。
【００７０】
図１（ａ）に示す実施の形態では、カップリングレンズ１２はコリメート作用を有し、レーザ光源１０からのレーザ光束を、Ｚ方向に平行な「平行光束」に変換する。
【００７１】
即ち、この場合、カップリングレンズ１２は「コリメートレンズ」である。
【００７２】
調整用レンズ系１４は「シリンダレンズ」で、ＹＺ面に平行な面内で「Ｙ方向に正の屈折力」を持ち、Ｘ方向には屈折力を持たない。
【００７３】
従って、カップリングレンズ１２側から調整用レンズ系１４に入射する平行光束状態のレーザ光は、Ｙ方向には収束性となるが、Ｘ方向には平行光束状態を保つ。
【００７４】
変倍レンズ素子２０も、Ｙ方向にのみ「負の屈折力」を持つシリンダレンズであり、図面に直交するＸ方向には屈折力を持たない。
【００７５】
変倍レンズ素子２０に入射するレーザ光束として「Ｚ方向に平行」なものを考える。
【００７６】
この光束の進行方向は、カップリング光学系の光軸を「照射用光路屈曲ミラー３６や偏向手段１８の反射面を介して延長した光軸」に合致するので、以下一般に、変倍レンズ素子に入射するこのようなレーザ光束を「光軸光束」と呼ぶことにする。
【００７７】
すると、図１（ａ）に即して説明中の例では、光軸光束は「Ｙ方向には収束性、Ｘ方向には平行光束状態」である。
【００７８】
変倍レンズ系２０に入射するレーザ光束が、偏向手段１８により偏向されると、偏向されたレーザ光束は、Ｘ方向から見ると「収束光束状態」であり、Ｙ方向から見ると平行光束状態である。
【００７９】
変倍レンズ素子２０に入射するレーザ光束の上記収束性が、変倍レンズ素子２０の負の屈折力により軽減される。
【００８０】
変倍レンズ素子２０は、Ｘ方向には屈折力を持たないので、変倍レンズ素子２０から射出する照射用レーザビームＳＲＬをＹ方向から見ると「平行光束状態」である。
【００８１】
図２は、レーザ光源１０から放射されたレーザ光束ＬＦが、光軸光束として変倍レンズ素子２０に入射し、変倍レンズ素子２０から照射用レーザビームＳＲＬとして射出する状態を示している。図の簡単のため、受光用光学系に関する部分は図示を省略されている。
【００８２】
上記の如く、調整用レンズ系１４は、カップリングレンズ１２により平行光束化されたレーザ光ＬＦに、Ｙ方向に収束傾向を与える。
【００８３】
収束傾向を与えられたレーザ光束ＬＦはＹ方向に収束しつつ、照射用光路屈曲ミラー１６と偏向手段１８を介して、変倍レンズ素子２０に入射する。
【００８４】
変倍レンズ素子２０はＹ方向に負の屈折力を有し、負の屈折力による焦点（虚焦点）ＦＰは、変倍レンズ素子２０の「検出対象物側（図で右側）」に位置する。
【００８５】
変倍レンズ素子２０に入射する「光軸光束」が、虚焦点ＦＰに収束するようにすれば、変倍レンズ素子２０から射出する照射用レーザビームＳＲＬは平行光束となる。
【００８６】
実際にこれを実現するには、調整用レンズ系１４を光軸方向（Ｚ方向）へ変位調整し、「Ｙ方向に収束性の光軸光束の収束点」を変倍レンズ素子２０に対して調整し、収束点の位置を変倍レンズ素子２０の虚焦点ＦＰの位置に合致させればよい。
【００８７】
説明中の例では、変倍レンズ素子２０に入射する光軸光束は、Ｙ方向には収束性で、Ｘ方向には「平行光束状態」であり、変倍レンズ素子２０はＸ方向には屈折力を持たない。
【００８８】
従って、上記の如く、光軸光束を「収束点位置を虚焦点ＦＰの位置に合致」させて変倍レンズ素子２０に入射させたときに、変倍レンズ素子２０から射出する照射用レーザビームＳＲＬは、Ｘ方向にもＹ方向にも平行光束状態、即ち「平行光束」となる。
【００８９】
ここで、一般的に、照射用レーザビームＳＲＬの「光束形態」について見ると、カップリング光学系の光束変換作用と、変倍レンズ素子の光学作用との組み合わせにより、種々の光束形態の照射用レーザビームＳＲＬが可能である。
【００９０】
照射用レーザビームの代表的な光束形態として「発散光束状」、「収束光束状」、「平行光束状」を考えてみる。
【００９１】
レーザレーダ装置から検出対象物までの距離が「ある程度大きい場合」、発散光束状の照射用レーザビームは、検出対象物を照射する照射面積（以下「照射スポット面積」と言う。）が大きくなり、検出の精度が落ちる。また、照射部における光強度が小さくなるので、出力の大きなレーザ光源や、検出能力の大きい検出用受光素子が必要となる。
【００９２】
しかし、比較的近距離の検出対象物に対して「照射スポット面積」をある程度大きくし、分解能を犠牲にしても測定計測時間を短縮したい場合には、発散性の照射用レーザビームの使用は有効である。
【００９３】
収束光束状の照射用レーザビームの場合も、照射用レーザビームは収束性により集光したのちは発散性の光束となるので、レーザレーダ装置から検出対象物までの距離がある程度大きい場合は、発散性の照射用レーザビームの場合と同様の問題がある。
【００９４】
しかし、比較的近距離の定位置にある「大きくない検出対象物」の形状を測定するような場合に、検出対象物の大きさに応じて「小さい照射スポット面積」の照射用レーザビームで、検出対象物を２次元的に走査することにより、精度のよい形状測定が可能である。
【００９５】
このような場合に、収束光束状の照射用レーザビームの使用は有効である。
【００９６】
照射用レーザビームが平行光束であると、照射用レーザビームのビーム径は原理的には「レーザレーダ装置からの距離によらず一定」であり、「回折効果を考慮」してもビーム径の変化は無視できる程度である。
【００９７】
従って、照射用レーザビームを平行光束化できれば、検出対象物までの距離に拘らず、照射スポット面積は「回折効果を考慮しても実質的に変化しなくなる」ので、検出対象物までの距離に拘らず、良好な検出が安定的に可能となる。
【００９８】
この発明のレーザレーダ装置では「カップリング光学系により光束変換された、少なくとも１方向における発散性もしくは収束性のレーザ光束の、発散の起点もしくは収束位置と、変倍レンズ素子の焦点位置とが、照射用レーザビームが光束形態に応じた位置関係」を有する。
【００９９】
「光束形態」とは、上に挙げた「平行光束状もしくは収束光束状もしくは発散光束状」である。
【０１００】
「照射用レーザビームが平行光束状である」とは、文字通りに、照射用レーザビームが偏向手段による偏向角に拘らず平行光束である場合と共に、以下の場合をも含む。
【０１０１】
即ち、照射用レーザビームは「偏向手段による偏向角に応じて収束性や発散性になり得る」が、収束性になっても発散性になっても「平行光束に近い状態」である場合である。
【０１０２】
例えば「レーザレーダ装置により検出可能な最大距離」を仮に１００ｍとする。
【０１０３】
この場合には、レーザレーダ装置から放射された照射用レーザビームのビーム径が「１００ｍの位置にある検出対象物」を有効に検出できる大きさの照射スポット面積を実現できる大きさであればよい。
【０１０４】
このような条件を満たす「発散性や収束性の照射用レーザビーム」をも「平行光束状」と言うのである。
【０１０５】
即ち、上記の如く、回折効果をも考慮して「レーザレーダ装置により検出可能な最大距離における照射スポット面積」が検出対象物の有効な検出が可能となる大きさになるような光束形態を「平行光束状」と言う。
【０１０６】
図２に即して上に説明した場合のように、変倍レンズ素子２０に入射する収束性の光軸光束の収束位置を、変倍レンズ素子２０の虚焦点ＦＰの位置に合致させた場合、光軸光束は「変倍レンズ素子２０により平行光束化された照射用レーザビーム」となる。
【０１０７】
この場合、偏向手段１８により２次元的に偏向されたレーザ光の収束点は、偏向手段１８による偏向の起点を中心とする球面上を移動するので、偏向角の増大とともに、収束点位置は、変倍レンズ素子２０の焦点面よりも変倍レンズ素子２０側へずれる。
【０１０８】
このため、照射用レーザビームＳＲＬの光束形態は、図１（ａ）のＹ方向から見た状態では平行光束状態であるが、Ｘ方向から見た状態では、偏向角の増大と共に「収束性」が強くなって平行光束状態からずれる。
【０１０９】
この場合は、Ｘ方向から見た状態における照射用レーザビームの「平行光束からのずれの程度」が、上述の最も遠い検出対象物の有効な検出が可能である範囲となるようにする。これは「照射用光学系の設計」により実現可能である。
【０１１０】
図２において、光軸光束の収束位置を、変倍レンズ素子２０の虚焦点ＦＰの位置よりも若干、変倍レンズ素子２０から離して位置させると、照射用レーザビームＳＲＬは、光軸光束に対しては若干発散性であるが、偏向角の増大と共に、発散性が弱くなる。
【０１１１】
そして、ある偏向角において平行光束となり、その後収束性に転ずる。
【０１１２】
この場合に様に、光軸光束の収束位置を変倍レンズ素子２０の虚焦点ＦＰの位置からずらすことで、偏向の範囲内における照射用レーザビームの「平行光束からのずれ」を、発散性と収束性に振り分けることができる。
【０１１３】
このようにしても上述の「平行光束状の照射用レーザビーム」を容易に実現できる。
【０１１４】
図２において「光軸光束の収束位置」を、変倍レンズ素子２０の虚焦点ＦＰの位置よりも、図で左方（偏向手段１８側）へずらせば、収束光束状の光束形態をもった照射用レーザビームＳＲＬが得られる。
【０１１５】
これを実現するには、調整用レンズ系１４を、カップリングレンズ１２側にずらせばよい。
【０１１６】
逆に、図２において「光軸光束の収束位置」を、変倍レンズ素子２０の虚焦点ＦＰの位置よりも、図で右方へずらせば、発散光束状の光束形態をもった照射用レーザビームＳＲＬが得られる。
【０１１７】
これを実現するには、調整用レンズ系１４を、照射用光路屈曲ミラー１６側にずらせばよい。
【０１１８】
このように、カップリング光学系により光束変換された、少なくとも１方向における収束性のレーザ光束の収束位置と、変倍レンズ素子の焦点位置ＦＰの位置関係を調整することにより、照射用レーザビームＳＲＬの光束形態を変化させることができる。
【０１１９】
「収束光束状」や「発散光束状」の場合も同様に、収束角や発散角が照射用レーザビームの２次元的な偏向に伴い変動してもよい。
【０１２０】
即ち、例えば、上記光軸光束が変倍レンズ素子２０により照射用レーザビームＳＲＬが収束光束（または発散光束）であるような場合にも、照射用レーザビームの偏向に伴い、収束角（または発散角）が変動し、発散光束（または集光光束）になることもあり得る。
【０１２１】
このような場合を含めて「収束光束状（または発散光束状）」と称するのである。
【０１２２】
上に、図１、図２に即して説明した例では、カップリング光学系をカップリングレンズ１２と調整用レンズ系１４とで構成し「カップリング光学系により収束性を付与される方向（Ｙ方向）に関して負の屈折力」を持つ変倍レンズ素子２０を組み合わせた。
【０１２３】
カップリング光学系と変倍レンズ素子の組み合わせは、上記のものに限られない。
【０１２４】
例えば、変倍レンズ素子２０を「光軸に対して回転対称な負レンズ」とし、調整用レンズ系１４も「光軸に対して回転対称な正レンズ」とする。
【０１２５】
そして、この正レンズ１４の像側焦点の位置と、光軸光束について変倍レンズ素子２０の虚焦点の位置との位置関係を、上記と同様に設定する。
【０１２６】
このようにしても、平行光束状（や収束光束状、発散光束状）の照射用レーザビームＳＲＬを得ることができる。
【０１２７】
この場合、調整用レンズ系１４を省略し、カップリングレンズ１２単独で収束性のレーザ光束を得、これを変倍レンズ素子２０に入射させてもよい。
【０１２８】
このようにしても、収束性のレーザ光束の集光位置と、変倍レンズ２０の焦点位置の位置関係を調整することにより、平行光束状（や収束光束状、発散光束状）の照射用レーザビームＳＲＬを実現できる。
【０１２９】
図３に実施の別形態を示す。繁雑を避けるため、混同の虞が無いと思われるものについては、図１（ａ）におけると同一の符号を付した。
【０１３０】
図３に示す実施の形態例では、図１（ａ）における「負の屈折力を持つ変倍レンズ素子２０」に代えて「１方向（Ｙ方向）に正の屈折力を持つ変倍レンズ素子２０Ａ」を用いている。
【０１３１】
この場合は、変倍レンズ素子２０Ａに向かう「Ｙ方向に収束性の光軸光束」が、変倍レンズ素子２０Ａの「入射側の焦点ＦＰＡ」位置もしくはその近傍に収束するようにする。
【０１３２】
そうすると、光軸光束は焦点ＦＰＡの位置に収束したのち発散しつつ変倍レンズ素子２０Ａに入射し、変倍レンズ素子２０Ａの正の屈折力により発散性を軽減され、平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬとなって射出する。
【０１３３】
偏向手段１８により２次元的に偏向されたレーザ光も、変倍レンズ素子２０Ａの手前で一旦収束したのち、発散性となって変倍レンズ素子２０Ａに入射する。
【０１３４】
そして、２次元的に偏向する「平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬ」が得られる。
【０１３５】
即ち、図３に示す実施の形態では、変倍レンズ素子２０Ａは、偏向手段１８による２次元的な偏向の１方向（Ｙ方向）に「正の屈折力」を持つ。
【０１３６】
そして、カップリング光学系は、レーザ光源１０側に配されるカップリングレンズ１２と、カップリングレンズを透過したレーザ光に「Ｙ方向の収束性」を付与する調整用レンズ系１４とを有する。
【０１３７】
光束変換された「Ｙ方向にのみ収束性の光軸光束」は、焦点ＦＰＡの位置もしくはその近傍に収束したのち、発散性に転じ発散状態で変倍レンズ素子２０Ａに入射する。
【０１３８】
そして、２次元的に偏向する平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬが得られる。
【０１３９】
「実質的な平行光束」として変倍レンズ素子２０Ａに入射した戻りレーザ光ＢＫＬは、変倍レンズ素子２０Ａの偏向手段１８側で「Ｙ方向に収束」した後、発散性となって偏向手段１８に入射する。
【０１４０】
図３に示す場合においても、Ｙ方向に収束性の光軸光束が、変倍レンズ素子２０Ａの焦点ＦＰＡの手前側（または変倍レンズ素子２０側）に集光するようにしれば、Ｙ方向に収束光束状（または発散光束状）の照射用レーザビームＳＲＬを得ることができる。
【０１４１】
ここで、図１（ａ）、図３に示す場合を例として「受光用光学系」を説明する。
【０１４２】
図１（ａ）、図３の例では「受光用光学系の集光レンズ系」を構成する集光レンズ３２と受光用レンズ３４のうち、受光用レンズ３４は「凸のシリンダレンズ」であり、Ｙ方向にのみ正の屈折力を持つ。
【０１４３】
受光用レンズ３４は、発散性の戻りレーザ光ＢＫＬを平行光束に戻して集光レンズ３２に入射させる。
【０１４４】
検出用受光素子３０は、その受光部を集光レンズ３２の焦点位置に位置させており、集光レンズ３２により集光される戻りレーザ光ＢＫＬを受光する。
【０１４５】
調整用レンズ系１４を「光軸に対する回転対称な正レンズ」とする場合には、受光用レンズ３４も回転対称な正レンズとし、戻り光束ＢＫＬを平行光束化すればよい。
【０１４６】
なお、戻りレーザ光ＢＫＬは、集光レンズ系に入射する段階で、調整用レンズ系１４を通るレーザ光束よりも光束径が大きいので、それに応じて、集光レンズ系を構成するレンズのレンズ径も大きくする必要がある。
【０１４７】
このため、受光用レンズ３４と集光レンズ３２のレンズサイズを大きくしている。
【０１４８】
図１（ａ）、図３に即して上に説明した例の場合、受光用レンズ３４を省略し、戻り光束ＢＫＬを集光レンズ３２により直接に検出用受光素子３０に集光させてもよい。
【０１４９】
この場合、戻りレーザ光ＢＫＬの集光状態を、Ｙ方向と、Ｘ方向で良好なものとするには、集光レンズ３２を「アナモフィックな正レンズ」とすればよい。
【０１５０】
レーザレーダ装置では、一般に、検出対象物までの距離は「レーザレーダ装置の大きさに比して十分に大き」く、従って、変倍レンズ素子に戻る戻りレーザ光は、前述の如く、平行光束状態となっている。
【０１５１】
従って、受光用光学系は、これを構成する集光レンズ系と、変倍レンズ素子とによる合成結像系が、Ｘ方向及びＹ方向において、検出対象物側の無限遠と、検出用受光素子の受光面位置とが共役な関係となるように、受光用光学系を構成すればよい。
【０１５２】
上述の如く、カップリング光学系はカップリングレンズ単独で構成することもできる。
【０１５３】
しかしカップリング光学系を「コリメート機能を持つカップリングレンズと調整用レンズ系」で構成することにより、光学系のレイアウトに対する自由度が大きくなる。
【０１５４】
同様に「集光レンズ系」も単一の集光レンズで構成可能であるが、上記の如く、集光レンズ３２と受光用レンズ３４を組み合わせて集光レンズ系を構成すれば、光学系のレイアウトに対する自由度が大きくなる。
【０１５５】
具体的な実施の状況では、勿論、集光レンズ系３２、３４と検出用受光素子３０の位置関係を調整して「戻りレーザ光ＢＫＬの適切な検出」を実現するようにする。
【０１５６】
以下に、実施の他の形態例を説明する。  
図１ないし図３に即して説明した例においては、カップリング光学系は、レーザ光源１０から放射されたレーザ光を「Ｙ方向に収束性のレーザ光束」に光束変換する。
【０１５７】
しかし、カップリング光学系による「光束変換」は、このような変換に限らない。
【０１５８】
即ち、カップリング光学系は、レーザ光源１０からのレーザ光を「発散性のレーザ光束に変換する光束変換機能」を有することもできる。
【０１５９】
図４は、このような場合の実施の形態を２例示している。繁雑を避けるため、混同の虞が無いと思われるものについては、図１ないし図３と符号を共通化している。
【０１６０】
図４（ａ）においては、カップリング光学系がカップリングレンズ１２と調整用レンズ系１４Ａにより構成されている。  
カップリングレンズ１２はコリメートレンズであって、レーザ光源１０からのレーザ光を平行光束化する。
【０１６１】
調整用レンズ系１４Ａは、Ｙ方向にのみ屈折力を持つ「負のシリンダレンズ」であり、カップリングレンズ１２で平行光束化されたレーザ光束を「Ｙ方向にのみ発散性のレーザ光束」に光束変換する。
【０１６２】
光束変換された「Ｙ方向に発散性のレーザ光束」は、照射用光路屈曲ミラー１６、偏向手段１８を介し、発散状態を保って変倍レンズ素子２０Ａに入射する。
【０１６３】
変倍レンズ素子２０Ａは「Ｙ方向にのみ屈折力」を有する「正のシリンダレンズ」で、発散しつつ入射するレーザ光束を照射用レーザビーム束ＳＲＬとして射出させる。  
図４（ａ）における符号ＦＰＢは変倍レンズ素子２０Ａの「入射側の焦点」であり、カップリング光学系の調整用レンズ系１４Ａは、光束変換による発散性のレーザ光束の「発散の起点」を焦点ＦＰＢもしくはその近傍に位置させる。
【０１６４】
このようにすることにより、変倍レンズ素子２０Ａは、発散しつつ入射してくるレーザ光を平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬとして射出させる。
【０１６５】
「受光用光学系の集光レンズ系」をなす集光レンズ３２と受光用レンズ３４Ａとのうち、受光用レンズ３４Ａは「Ｙ方向にのみ負の屈折力を持つシリンダレンズ」である。
【０１６６】
受光用レンズ３４Ａは、Ｙ方向に収束しつつ入射する戻りレーザ光ＢＫＬを平行光束に戻して集光レンズ３２に入射させる。図中の符号Ｑ１は、受光用レンズ３４Ａに入射する戻りレーザ光ＢＫＬの収束位置であり、この点が受光用レンズ３４Ａの射出側焦点（虚焦点）の位置である。
【０１６７】
検出用受光素子３０は、その受光部を集光レンズ３２の焦点位置に位置させており、集光レンズ３２により集光される戻りレーザ光ＢＫＬを受光する。
【０１６８】
図４（ｂ）に示す実施の形態においては、カップリング光学系がカップリングレンズ１２と調整用レンズ系１４Ｂにより構成されている。  
カップリングレンズ１２はコリメート機能を持ち、レーザ光源１０からのレーザ光を平行光束化する。
【０１６９】
調整用レンズ系１４Ｂは、Ｙ方向にのみ負の屈折力を持つシリンダレンズで、カップリングレンズ１２で平行光束化されたレーザ光束を、Ｙ方向にのみ発散性のレーザ光束に光束変換する。
【０１７０】
光束変換された「Ｙ方向に発散性のレーザ光束」は、発散しつつ、照射用光路屈曲ミラー１６、偏向手段１８を介して、発散状態で変倍レンズ素子２０Ａに入射する。
【０１７１】
変倍レンズ素子２０Ａは「Ｙ方向にのみ正の屈折力」を有するシリンダレンズであり、入射してくる発散性のレーザ光束を照射用レーザビーム束ＳＲＬとして射出させる。  
光束変換によるＹ方向に発散性のレーザ光束は、その「発散の起点」を、レンズ素子２０Ａの入射側の焦点ＦＰＣもしくはその近傍に位置させる。
【０１７２】
このようにすることにより、変倍レンズ素子２０Ａから平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬが射出される。
【０１７３】
図４（ｂ）の実施の形態では、調整用レンズ系１４Ｂの「負の屈折力」は、図４（ａ）の調整用レンズ系１４Ａの「負の屈折力」より強い。
【０１７４】
從って、光束変換されたレーザ光束の発散性は図４（ａ）の場合よりも強く、変倍レンズ素子２０Ａの入射側の焦点ＦＰＣは、図４（ａ）の場合の位置ＦＰＢよりも変倍レンズ素子２０Ａに近い。
【０１７５】
即ち、図４（ａ）と（ｂ）の変倍レンズ素子２０Ａは、繁雑を避けるために同一の符号を付してあるが、レンズの特性は互いに異なるものである。
【０１７６】
図４（ｂ）の例では、調整用レンズ系１４Ｂの負のパワーが強いため、戻りレーザ光ＢＫＬが収束する位置Ｑ２は、受光用レンズ３４Ｂの入射側レンズ面よりも受光用光路屈曲ミラー３６の側に位置する。
【０１７７】
そこで、受光用レンズ３４ＢをＹ方向にのみ正の屈折力を持つ「シリンダレンズ」とし、その入射側の焦点を位置Ｑ２に合致させる。
【０１７８】
このようにすることにより、戻り光束ＢＫＬを受光用レンズ３４により平行光束化して集光レンズ３２に入射させることができる。
【０１７９】
図４（ｂ）の実施の形態においても、変倍レンズ素子２０Ａを「光軸周りに回転対称な正レンズ」とし、それに応じて、調整用レンズ１４Ｂ、受光用レンズ３４Ｂも「光軸周りに回転対称なレンズ」とすることができることは言うまでもない。
【０１８０】
なお、図４においては、照射用レーザビームＳＲＬの光束径が、変倍レンズ素子２０Ａに比して大きく描かれているが、これは図示の都合によるものであり実際の大小関係とは異なる。
【０１８１】
図４に即して上に説明した実施の形態の場合においても、変倍レンズ素子２０Ａに入射する発散性のレーザ光束の発散の起点と、変倍レンズ素子２０Ａの焦点ＦＰＢあるいはＦＰＣとの位置関係の調整によって、収束光束状や発散光束状の照射用レーザビームＳＲＬを得ることができる。
【０１８２】
以下には、図１に示した実施の形態の変形例を説明する。
【０１８３】
以下に説明する各図においても、煩雑を避けるため、混同の虞が無いと思われるものについては、図１におけると同一の符号を用いる。
【０１８４】
図５に示す実施の形態は、照射用光路屈曲ミラー１６Ａが「受光用光路屈曲ミラー」を兼ねる場合のレーザレーダ装置の例である。
【０１８５】
この実施の形態では、受光用光路屈曲ミラーを兼ねる照射用光路屈曲ミラー１６Ａが、偏向手段１８を介した発散性の戻りレーザ光ＢＫＬをレーザ光源１０に向けて反射する。
【０１８６】
レーザ光源１０側へ反射された戻りレーザ光ＢＫＬは、調整用レンズ系１４Ｃに入射して平行光束に変換され、光路分離手段３８Ａに入射する。
【０１８７】
光路分離手段３８Ａは「半透鏡」であり、戻りレーザ光ＢＫＬを図で下方（−Ｙ方向）に反射する。
【０１８８】
反射された戻りレーザ光ＢＫＬは集光レンズ３２Ａに入射し、検出用受光素子３０に向けて集光され、検出用受光素子３０により受光される。
【０１８９】
即ち、この例では、調整用レンズ系１４Ｃと集光レンズ３２Ａとが「集光レンズ系」を構成している。
【０１９０】
一方、レーザ光源１０から放射されるレーザ光は、カップリングレンズ１２により平行光束化され、半透鏡３８Ａを透過し、調整用レンズ系１４Ｃにより収束性のレーザ光束に光束変換され、照射用光路屈曲ミラー１６Ａにより偏向手段１８に向けて反射される。
【０１９１】
調整用レンズ系１４Ｃの機能は、レーザ光源１０から放射されるレーザ光に対しては、
図１に示す調整用レンズ系１４と同じである。
【０１９２】
しかし、調整用レンズ系１４Ｃは、戻りレーザ光ＢＫＬに対しては、図１に示す受光用レンズ３４の機能も果たすものであり、光束径が拡大している戻りレーザ光ＢＫＬを効率よく取り込むために、レンズサイズが「受光用レンズ３４」と同程度になっている。
【０１９３】
図６は、レーザレーダ装置の実施の別形態を示す図である。  
この実施の形態は、図５に示す形態例の変形例であり、繁雑を避けるため、混同の虞が無いと思われるものについては、符号を図５の符号と共通化する。
【０１９４】
図６（ａ）に示す装置構成図において、図５の実施の形態と異なる点は、光路分離手段３８Ｂにある。
【０１９５】
この光路分離手段３８Ｂは、レーザ光源１０側からのレーザ光を透過させる透過部と、該透過部の周囲に「戻りレーザ光を反射する反射部」を有する光学素子である。
【０１９６】
図６（ｂ）に光路分離手段３８Ｂの説明図を示す。  
この図において、光路分離手段３８Ｂは２つの部分に機能を分けられている。  
即ち、符号３８ａで示す「透過部」は、レーザ光源１０側からのレーザ光（カップリングレンズ１２により平行光束化されている。）を透過させる部分である。
【０１９７】
符号３８ｂで示す部分は「反射部」であって、戻りレーザ光ＢＫＬを反射する。
【０１９８】
透過部３８ａは、レーザ光源側からのレーザ光を過不足なく透過させるのに必要最小限の大きさに形成されている。
【０１９９】
反射部３８ｂは、光路分離手段３８Ｂの「透過部３８ａを除く全面」である。  
従って、光路分離手段３８Ｂに入射した戻りレーザ光ＢＫＬは、図６（ｂ）に示すように、透過部３８ａ以外の部分（反射部３８ｂ）に入射した光束部分が反射される。
【０２００】
光路分離手段３８Ｂは、例えば、平行平板状の透明ガラスの片面（戻りレーザ光ＢＫＬが入射する側の面）に、透過部３８ａの部分を除くように「金属薄膜等による反射膜」を形成したものとして構成できる。
【０２０１】
あるいはまた、金属平板に孔を穿設して透過部３８ａとし、該金属平板の片面（戻りレーザ光ＢＫＬが入射する側の面）を鏡面仕上げしたものとして構成することもできる。
【０２０２】
後者の場合には、透過部３８ｂは「孔」であるが、この場合も「透過部」と称する。
【０２０３】
即ち、図５、図６に実施の形態を示すレーザレーダ装置は、照射用光路屈曲ミラー１６Ａが「受光用光路屈曲ミラー」を兼ねている。
【０２０４】
そして、受光用光路屈曲ミラーを兼ねる照射用光路屈曲ミラー１６Ａが、偏向手段１８を介した発散性の戻りレーザ光ＢＫＬを、レーザ光源１０に向けて反射する。
【０２０５】
さらに、レーザ光源１０に向けて反射された戻りレーザ光ＢＫＬを、照射用光学系の光路から分離する光路分離手段３８Ａ、３８Ｂを有する。
【０２０６】
光路分離手段３８Ａ、３８Ｂにより分離された戻りレーザ光ＢＫＬは、集光レンズ系１４Ｃ、３２Ａを介して検出用受光素子３０に向けて集光される。
【０２０７】
また、「カップリング光学系」が、レーザ光源１０側に配されるカップリングレンズ１２と調整用レンズ１４Ｃを有する。
【０２０８】
調整用レンズ１４Ｃは「カップリングレンズ１２を透過したレーザ光に、Ｙ方向の収束性」を付与し、Ｙ方向の収束位置と変倍レンズ素子２０の虚焦点の位置の位置関係が、照射用レーザビームＳＲＬが平行光束状となるように、Ｚ方向の位置を調整されている。
【０２０９】
調整用レンズ系１４Ｃは「集光レンズ系の一部」を兼ね、光路分離手段３８Ａ、３８Ｂが、調整用レンズ系１４Ｃとカップリングレンズ１２との間に配置され、光路分離手段により分離された戻りレーザ光は、調整用レンズ系１４Ｃと共に集光レンズ系を構成する集光レンズ３２Ａを介して検出用受光素子３０に向けて集光される。
【０２１０】
「光路分離手段」は、半透鏡３８Ａであることもできるし、レーザ光源１０側からのレーザ光を透過させる透過部３８ａと、透過部の周囲に戻りレーザ光ＢＫＬを反射する反射部３８ｂを有する光学素子３８Ｂであることもできる。
【０２１１】
図５、図６に示した変形例は、図４（ａ）、（ｂ）に示した実施の形態にも適用できることは言うまでもない。
【０２１２】
図７に実施の形態を示すレーザレーダ装置は、図１に示す実施の形態の別の変形例であり、従って、混同の虞が無いと思われるものについては、図１と符号を共通化する。
【０２１３】
図７に実施の形態を示すレーザレーダ装置は、照射用光学系に含まれる照射用光路屈曲ミラー１６Ｂが「受光用光学系に含まれる受光用光路屈曲ミラー」を兼ねている。
【０２１４】
照射用光路屈曲ミラー１６Ｂは、カップリング光学系（１２、１４）により光束変換されたＹ方向に収束性のレーザ光束の光路を偏向手段１８に向けて屈曲させる。
【０２１５】
照射用光路屈曲ミラー１６Ｂはまた「偏向手段１８を介した発散性の戻りレーザ光ＢＫＬの光路を、集光レンズ系３２、３４に向けて屈曲させる受光用光路屈曲ミラー」を兼ねている。
【０２１６】
レーザ光源１０からカップリングレンズ１２、調整用レンズ系１４を経て、照射用光路屈曲ミラー１６Ｂに至る部分と、照射用光路屈曲ミラー１６Ｂから受光用レンズ３４、集光レンズ３２を経て検出用受光素子３０に至る部分は、図７（ａ）においては「図面に直交する方向に重なり合う」ように配置されている。
【０２１７】
図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態を、図７（ａ）のＸ方向から見た状態を示している。
【０２１８】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、照射用光路屈曲ミラーと受光用光路屈曲ミラーとが１枚の光路屈曲ミラー１６Ｂとして共通化されている。
【０２１９】
なお、調整用レンズ系１４と受光用レンズ３４とは、図１の場合と同様「シリンダレンズ」を想定している。
【０２２０】
このように、照射用光路屈曲ミラーと受光用光路屈曲ミラーとを、１枚の光路屈曲ミラー１６Ｂとして共通化することにより、部品点数を削減してレーザレーダ装置のコストを低減でき、また、レーザレーダ装置を構成する各部の配置のスペースを小さくできる。
【０２２１】
勿論、必要とあれば、光路屈曲用ミラー１６Ｂを、図の鎖線で切断して、別個の照射用光路屈曲ミラーと受光用光路屈曲ミラーとすることができる。
【０２２２】
なお、調整用レンズ系１４と受光用レンズ３４とは、光学的に同じ機能のシリンダレンズを用いることができる。
【０２２３】
このような場合、図７のような配置の場合には、調整用レンズ系１４と受光用レンズ３４とを「１つのシリンダレンズ」として構成し、照射用光学系と受光用光学系に共用することができる。
【０２２４】
図７に示す実施の形態について若干付言すると、上述のように、戻りレーザ光ＢＫＬは、光路屈曲用ミラー１６Ｂに入射するときには光束径が大きく拡大されている。
【０２２５】
従って、戻りレーザ光ＢＫＬの光束径は、図７（ｂ）において、光路屈曲用ミラー１６Ｂの反射面よりも大きくなっている。
【０２２６】
図７の実施の形態においては、戻りレーザ光ＢＫＬのうちで、破線で示す「受光用レンズ３４に入射する部分」のみが、検出用受光素子３０に受光されることになる。
【０２２７】
図７に示した変形例も、図４（ａ）、（ｂ）に示した実施の形態にも適用できることは言うまでもない。
【０２２８】
上に説明した、図５、図６、図７に示す実施の形態においても、変倍レンズ素子として図３や図４に示した「正の屈折力を持つ変倍レンズ素子２０Ａ」を用いてレーザレーダ装置を構成することができることは容易に理解されるであろう。
【０２２９】
上に説明したレーザレーダ装置は何れも、照射用レーザビームＳＲＬの走査角（偏向する角度）を変更するものである。
【０２３０】
走査角を変更する「走査角変更機能」は、変倍レンズ素子が有している。
【０２３１】
例えば、図１、図５、図６、図７に示す実施の形態において用いられている変倍レンズ素子２０は、１方向にのみ屈折力を持つ「負のシリンダレンズ」であり、入射側の面が凹シリンダ面、射出側の面が平面である。変倍レンズ素子２０は、偏向角拡大機能を持つ。
【０２３２】
また、図３、図４に示す実施の形態において用いられている変倍レンズ素子２０Ａは、Ｙ方向に正の屈折力を持つ「シリンダレンズ」である。
【０２３３】
正のシリンダレンズは、その形状を例えば「入射面を平面、射出面を凸シリンダ面」とすることができる。変倍レンズ素子２０は、偏向角拡大機能を持つ。
【０２３４】
しかし、照射用レーザビームを、光軸光束以外に対しても平行光束状とすることも、勿論できる。
【０２３５】
これを実現するには、変倍レンズ素子の焦点面を２次元的に曲面化し、偏向手段により偏向されるレーザ光束の収束点が描く面が、上記焦点面に該位置するようにすればよい。
【０２３６】
これは、変倍レンズ素子の入斜面・射出面の少なくとも一方を「自由曲面化」することにより可能である。
【０２３７】
図５ないし図７に即して説明した実施の形態例においても、収束光束状や発散光束状の照射用レーザビームＳＲＬを得ることができる。
【０２３８】
即ち、カップリング光学系（１２、１４あるいは１２、１４Ｃ）により光束変換された、少なくとも１方向における発散性もしくは収束性のレーザ光束の、発散の起点もしくは収束位置と、変倍レンズ素子２０の焦点位置との位置関係を調整することにより、照射用レーザビームＳＲＬの光束形態を収束光束状や発散光束状とすることができる。
【０２３９】
これらの場合には、受光用光学系を構成する集光レンズ系（１４Ｃと３２Ａ、あるいは３２と３４）と、変倍レンズ素子２０とによる合成結像系が、Ｘ方向及びＹ方向において、検出対象物側の無限遠と、検出用受光素子３０の受光面位置とが共役な関係となるように、受光用光学系を構成すればよい。
【０２４０】
ここで、偏向手段１８の具体的な例を説明する。
【０２４１】
前述の如く、偏向手段１８は「ＭＥＭＳ」として構成された偏向器で「反射面を２次元的に搖動」させて反射光の向きを２次元的に偏向させる。
【０２４２】
図１（ｂ）は、偏向手段１８の主要部を説明図的に示している。
【０２４３】
偏向装置１８は、可動部として、偏光反射面を持つ反射鏡１８１と第１枠体１８２と第２枠体１８４を有する。
【０２４４】
反射鏡１８１は平面鏡で、照射用光路屈曲ミラー１６の側から入射するレーザ光束全体を受光して反射できるようになっている。
【０２４５】
第１枠体１８２、第２枠体１８４は共に長方形形状の枠体で、反射鏡１８１は第１枠体１８２に、揺動軸を共有する軸ｊ１、ｊ２により固定されている。
【０２４６】
軸ｊ１、ｊ２は、捩れ弾性を有し、捩れ変形の復元力により、反射鏡１８１を軸ｊ１、ｊ２に共有される揺動軸の回りに揺動させることができるようになっている。
【０２４７】
第１枠体１８２は第２枠体１８４に、軸ｊ３、ｊ４により固定されている。  
軸ｊ３、ｊ４も、揺動軸を共有している。
【０２４８】
軸ｊ３、ｊ４も捩れ弾性を有し、捩れ変形の復元力により、第１枠体１８２を軸ｊ３、ｊ４に共有される揺動軸の回りに揺動させることができるようになっている。
【０２４９】
第２枠体１８４は、図示されない装置ケーシング内に図示されない駆動手段とともに固定的に配置されている。駆動手段は、ＭＥＭＳにより電子回路素子として構成できる。  
軸ｊ１、ｊ２に共有される揺動軸と、軸ｊ３、ｊ４に共有される揺動軸とは互いに直交している。  
従って、反射鏡１８１を「互いに直交する縦横２方向において独立して揺動させる」ことができる。
【０２５０】
第１枠体１８２に固定した駆動手段を反射鏡１８１に連結して、反射鏡１８１を揺動する駆動を行うことができる。
【０２５１】
同様に、第２枠体１８４に固定した駆動手段を第１枠体１８２に連結して、反射鏡１８１を有する第１枠体１８２を揺動する駆動を行うことができる。
【０２５２】
図１（ｂ）に示す構造体は、公知の適宜の駆動手段とともに、図示されない装置ケーシングに固定的に収納される。
【０２５３】
なお、「駆動手段」が、制御演算部４０により動作を制御されることは言うまでもない。
【実施例】
【０２５４】
以下に、上に挙げた実施の各形態の具体的な実施例を７例挙げる。
【０２５５】
実施例１〜７は、何れも「平行光束状の照射用レーザビーム」を実現する例である。
【０２５６】
「実施例１」
実施例１は、図１に示した実施の形態の具体的な例である。
【０２５７】
「変倍レンズ素子２０」
変倍レンズ素子２０は、以下の如きものである。
【０２５８】
「形状」
図１において図面に直交する方向（Ｘ方向）に屈折力を持たない凹シリンダレンズ  
入射側面  凹シリンダ面  曲率半径：−２４．３ｍｍ  
射出側面  平面  曲率半径：∞  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＳＦ６(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．７８０６９８）      。
【０２５９】
「調整用レンズ系１４」
調整用レンズ系１４は、以下の如きものである。
【０２６０】
「形状」
図１の図面に直交する方向に屈折力を持たない凸シリンダレンズ  
入射側面  凸シリンダ面  曲率半径：４７．４ｍｍ  
射出側面  平面  曲率半径：∞  
肉厚：３ｍｍ                                                。
【０２６１】
「受光用レンズ３４」
受光用レンズ３４は、以下の如きものである。
【０２６２】
「形状」
図１の図面に直交する方向に屈折力を持たない凸シリンダレンズ  
入射側面：平面  曲率半径：∞  
射出側面：凸シリンダ面  曲率半径：５９．７ｍｍ  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＢＫ７(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．５０９４９３）    。
【０２６３】
調整用レンズ系１４の射出側面から変倍レンズ素子２０の入射側面までの距離：５９．９ｍｍ                      。
【０２６４】
受光用レンズ３４の入射側面と変倍レンズ素子２０の射出側面（戻りレーザ光が射出する面であり、凹シリンダ面である。）までの距離：８４．１ｍｍ            。
【０２６５】
上記データで特定される光学系により、平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬが得られ、戻りレーザ光ＢＫＬは、受光用レンズ３４により平行光束化される。
【０２６６】
実施例１における変倍レンズ素子２０は、照射用レーザビームの走査角を拡大する走査角変更機能をもつ。
【０２６７】
「実施例２」
実施例２は、図３に示した実施の形態の具体的な例である。
【０２６８】
「変倍レンズ素子２０Ａ」
変倍レンズ素子２０Ａは、以下の如きものである。
【０２６９】
「形状」
図３において図面に直交する方向に屈折力を持たない凸シリンダレンズ  
入射側面  平面  曲率半径：∞  
射出側面  凸シリンダ面  曲率半径：−４５ｍｍ  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＳＦ６(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．７８０６９８）      。
【０２７０】
「調整用レンズ系１４」
調整用レンズ系１４は、以下の如きものである。
【０２７１】
「形状」
図３の図面に直交する方向に屈折力を持たない凸シリンダレンズ  
入射側面  凸シリンダ面  曲率半径：４８．９ｍｍ  
射出側面  平面  曲率半径：∞  
肉厚：３ｍｍ    
材質：ＢＫ７(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．５０９４９３）        。
【０２７２】
「受光用レンズ３４」
受光用レンズ３４は、以下の如きものである。
【０２７３】
「形状」
図３の図面に直交する方向に屈折力を持たない凸シリンダレンズ  
入射側面：平面  曲率半径：∞  
射出側面：凸シリンダ面  曲率半径：７４．４ｍｍ  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＢＫ７(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．５０９４９３）      。
【０２７４】
調整用レンズ系１４の射出側面から変倍レンズ素子２０Ａの入射側面までの距離：１５０ｍｍ  
受光用レンズ３４の入射側面と変倍レンズ素子２０Ａの射出側面（戻りレーザ光が射出する面であり、凹シリンダ面である。）までの距離：２００ｍｍ            。
【０２７５】
上記データで特定される光学系により、平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬが得られ、戻りレーザ光ＢＫＬは、受光用レンズ３４により平行光束化される。
【０２７６】
実施例２における変倍レンズ素子２０Ａは、照射用レーザビームの走査角を縮小する走査角変更機能をもつ。
【０２７７】
「実施例３」
実施例３は、図４（ａ）に示した実施の形態の具体的な例である。
【０２７８】
「変倍レンズ素子２０Ａ」
変倍レンズ素子２０Ａは、以下の如きものである。
【０２７９】
「形状」
図４（ａ）において図面に直交する方向に屈折力を持たない凸シリンダレンズ  
入射側面  平面  曲率半径：∞  
射出側面  凸シリンダ面  曲率半径：−３００ｍｍ  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＳＦ６(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．７８０６９８）      。
【０２８０】
「調整用レンズ系１４Ａ」
調整用レンズ系１４Ａは、以下の如きものである。
【０２８１】
「形状」
図４（ａ）の図面に直交する方向に屈折力を持たない凹シリンダレンズ  
入射側面  凹シリンダ面  曲率半径：−１１７．５ｍｍ  
射出側面  平面  曲率半径：∞  
肉厚：３ｍｍ    
材質：ＢＫ７(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．５０９４９３）      。
【０２８２】
「受光用レンズ３４Ａ」
受光用レンズ３４Ａは、以下の如きものである。
【０２８３】
「形状」
図１の図面に直交する方向に屈折力を持たない凹シリンダレンズ  
入射側面：平面  曲率半径：∞  
射出側面：凹シリンダ面  曲率半径：-９２．０ｍｍ  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＢＫ７(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．５０９４９３）        。
【０２８４】
調整用レンズ系１４Ａの射出側面から変倍レンズ素子２０Ａの入射側面までの距離：１５０ｍｍ  
受光用レンズ３４Ａの入射側面と変倍レンズ素子２０Ａの射出側面（戻りレーザ光が射出する面であり、凹シリンダ面である。）までの距離：２００ｍｍ          。
【０２８５】
上記データで特定される光学系により、平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬが得られ、戻りレーザ光ＢＫＬは、受光用レンズ３４により平行光束化される。
【０２８６】
実施例３における変倍レンズ素子２０Ａは、照射用レーザビームの走査角を縮小する走査角変更機能をもつ。
【０２８７】
「実施例４」
実施例４は、図４（ｂ）に示した実施の形態の具体的な例である。
【０２８８】
「変倍レンズ素子２０Ａ」
変倍レンズ素子２０Ａは、以下の如きものである。
【０２８９】
「形状」
図４（ａ）において図面に直交する方向に屈折力を持たない凸シリンダレンズ  
入射側面  平面  曲率半径：∞  
射出側面  凸シリンダ面  曲率半径：-３００ｍｍ  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＳＦ６(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．７８０６９８）      。
【０２９０】
「調整用レンズ系１４Ｂ」
調整用レンズ系１４Ｂは、以下の如きものである。
【０２９１】
「形状」
図４（ｂ）の図面に直交する方向に屈折力を持たない凹シリンダレンズ  
入射側面  凹シリンダ面  曲率半径：-１１７．５ｍｍ
射出側面  平面  曲率半径：∞  
肉厚：３ｍｍ    
材質：ＢＫ７(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．５０９４９３）      。
【０２９２】
「受光用レンズ３４Ｂ」
受光用レンズ３４Ｂは、以下の如きものである。
【０２９３】
「形状」
図４（ｂ）の図面に直交する方向に屈折力を持たない凹シリンダレンズ  
入射側面：平面  曲率半径：∞  
射出側面：凸シリンダ面  曲率半径：３５．４ｍｍ  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＢＫ７(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．５０９４９３）        。
【０２９４】
調整用レンズ系１４Ｂの射出側面から変倍レンズ素子２０Ａの入射側面までの距離：１５０ｍｍ  
受光用レンズ３４Ｂの入射側面と変倍レンズ素子２０Ａの射出側面（戻りレーザ光が射出する面であり、凸シリンダ面である。）までの距離：４５０ｍｍ            。
【０２９５】
上記データで特定される光学系により、平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬが得られ、戻りレーザ光ＢＫＬは、受光用レンズ３４Ｂにより平行光束化される。
【０２９６】
実施例４における変倍レンズ素子２０Ａは、照射用レーザビームの走査角を縮小する走査角変更機能をもつ。
【０２９７】
「実施例５」
実施例５は、図５に示した実施の形態の具体的な例である。
【０２９８】
「変倍レンズ素子２０」
変倍レンズ素子２０は、以下の如きものである。
【０２９９】
「形状」
図５において図面に直交する方向に屈折力を持たない凹シリンダレンズ  
入射側面  シリンダ面  曲率半径：−２４．３ｍｍ  
射出側面  平面  曲率半径：∞  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＳＦ６(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．７８０６９８）      。
【０３００】
「調整用レンズ系１４Ｃ（＝受光用レンズ）」
受光用レンズを兼ねた調整用レンズ系１４Ｃは、以下の如きものである。
【０３０１】
「形状」
図４の図面に直交する方向に屈折力を持たない凸シリンダレンズ  
入射側面  凸シリンダ面  曲率半径：４７．４ｍｍ  
射出側面  平面  曲率半径：∞  
肉厚：３ｍｍ                                                。
【０３０２】
材質：ＢＫ７(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．５０９４９３）      。
【０３０３】
調整用レンズ系１４Ａの射出側面から変倍レンズ素子２０の入射側面までの距離：５９．９ｍｍ            。
【０３０４】
上記データで特定される光学系により、平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬが得られ、戻りレーザ光ＢＫＬは、受光用レンズを兼ねた調整用レンズ系１４Ａにより平行光束化される。
【０３０５】
実施例５における変倍レンズ素子２０は、照射用レーザビームの走査角を拡大する走査角変更機能をもつ。
【０３０６】
「実施例６」
実施例６は、図６に示した実施の形態の具体的な例である。
【０３０７】
「変倍レンズ素子２０」
変倍レンズ素子２０は、以下の如きものである。
【０３０８】
「形状」
図６（ａ）において図面に直交する方向に屈折力を持たない凹シリンダレンズ  
入射側面  シリンダ面  曲率半径：−２４．３ｍｍ  
射出側面  平面  曲率半径：∞  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＳＦ６(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．７８０６９８）    。
【０３０９】
「調整用レンズ系１４Ｃ（＝受光用レンズ）」
受光用レンズを兼ねた調整用レンズ系１４Ａは、以下の如きものである。
【０３１０】
「形状」
図６（ａ）の図面に直交する方向に屈折力を持たない凸シリンダレンズ  
入射側面  凸シリンダ面  曲率半径：４７．４ｍｍ  
射出側面  平面  曲率半径：∞  
肉厚：３ｍｍ                                                。
【０３１１】
材質：ＢＫ７(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．５０９４９３）        。
【０３１２】
調整用レンズ系１４Ａの射出側面から変倍レンズ素子２０の入射側面までの距離：５９．９ｍｍ            。
【０３１３】
上記データで特定される光学系により、平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬが得られ、戻りレーザ光ＢＫＬは、受光用レンズを兼ねた調整用レンズ系１４Ａにより平行光束化される。
【０３１４】
実施例６における変倍レンズ素子２０Ａは、照射用レーザビームの走査角を拡大する走査角変更機能をもつ。
【０３１５】
「実施例７」
実施例７は、図７に示した実施の形態の具体的な例である。
【０３１６】
「変倍レンズ素子２０」
変倍レンズ素子２０は、以下の如きものである。
【０３１７】
「形状」
図７（ａ）において図面に直交する方向に屈折力を持たない凹シリンダレンズ  
入射側面  シリンダ面  曲率半径：−２４．３ｍｍ  
射出側面  平面  曲率半径：∞  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＳＦ６(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．７８０６９８）      。
【０３１８】
「調整用レンズ系１４」
調整用レンズ系１４は、以下の如きものである。
【０３１９】
「形状」
図６（ａ）の図面に直交する方向に屈折力を持たない凸シリンダレンズ  
入射側面  凸シリンダ面  曲率半径：４７．４ｍｍ  
射出側面  平面  曲率半径：∞  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＢＫ７(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．５０９４９３）        。
【０３２０】
「受光用レンズ３４」
受光用レンズ３４は、以下の如きものである。
【０３２１】
「形状」
図６（ａ）の図面に直交する方向に屈折力を持たない凸シリンダレンズ  
入射側面：平面  曲率半径：∞  
射出側面：凸シリンダ面  曲率半径：５９．７ｍｍ  
肉厚：３ｍｍ  
材質：ＢＫ７(屈折率：波長：８７０ｎｍの光に対して１．５０９４９３）        。
【０３２２】
調整用レンズ系１４の射出側面から変倍レンズ素子２０の入射側面までの距離：５９．９ｍｍ                    。
【０３２３】
受光用レンズ３４の入射側面と変倍レンズ素子２０の射出側面（戻りレーザ光が射出する面であり、凹シリンダ面である。）までの距離：５９．９ｍｍ            。
【０３２４】
上記データで特定される光学系により、平行光束状の照射用レーザビームＳＲＬが得られ、戻りレーザ光ＢＫＬは、受光用レンズ３４により平行光束化される。
【０３２５】
実施例７における変倍レンズ素子２０は、照射用レーザビームの走査角を拡大する走査角変更機能をもつ。
【０３２６】
上に挙げた実施例１ないし７では、何れも、調整用レンズ系、変倍レンズ素子ともにＹ方向にのみ屈折力を有するシリンダレンズであり、調整用レンズ系により収束性もしくは発散性光束に光束変換され他光束の収束点もしくは「発散の起点」を、変倍レンズ系の焦点位置に合致されている。
【０３２７】
このため、変倍レンズ系から射出する照射用レーザビームの光束形態は、Ｙ方向に関しては光軸光束に対しては平行光束となるが、偏向角が大きい場合には、平行光束からずれる。
【０３２８】
Ｙ方向の最大偏向角における「照射用レーザビームの発散角もしくは収束角」は、以下の通りである。
【０３２９】
実施例１  Ｙ方向（最大偏向角：６２．９度）  発散角：０．００１度    
実施例２  Ｙ方向（最大偏向角：１４．６度）  収束角：０．２９度      
実施例３  Ｙ方向（最大偏向角：２７．４度）  収束角：０．１８度      
実施例４  Ｙ方向（最大偏向角：２７．４度）  収束角：０．１８度      
実施例５  Ｙ方向（最大偏向角：６２．９度）  発散角：０．００１度    
実施例６  Ｙ方向（最大偏向角：６２．９度）  発散角：０．００１度    
実施例７  Ｙ方向（最大偏向角：６２．９度）  発散角：０．００１度          。
【０３３０】
Ｙ方向における最大偏向角における光束形態は、実施例１、５〜７では「実質的な平行光束状態」であり、実施例２〜４では、「略平行光束状態」である。
【０３３１】
実施例１〜７の変倍レンズ素子は、何れもシリンダレンズでＸ方向においては屈折力を持たない。従って、Ｘ方向に関する照射用レーザビームの光束形態は「平行光束状態」である。
【０３３２】
また、実施例１〜７の変倍レンズ素子は、Ｘ方向に関しては「偏向角を変倍する機能」を持たない。Ｘ方向における偏向角は、偏向装置のＸ方向の偏向角に等しい。
【０３３３】
Ｘ方向における最大偏向角は、各実施例に対して、以下の如くである。
【０３３４】
実施例１  Ｘ方向最大偏向角：２５．８３１度  
実施例２  Ｘ方向最大偏向角：２５．６６９度  
実施例３  Ｘ方向最大偏向角：２５．６９８度  
実施例４  Ｘ方向最大偏向角：２５．６９８度  
実施例５  Ｘ方向最大偏向角：２５．８３１度  
実施例６  Ｘ方向最大偏向角：２５．８３１度  
実施例７  Ｘ方向最大偏向角：２５．８３１度  
何れも、最大偏向角に対する平行光束からのずれは小さく「平行光束状の照射用レーザビーム」を実現できている。
【０３３５】
これらの実施の形態を、上に説明したところに従い、収束光束状や発散光束状の照射用レーザビームを得るように変更することは容易である。
【０３３６】
また、カップリング光学系の調整用レンズ１４、１４Ａ，１４Ｂ、１４Ｃを光軸方向へ変位可能とし、該調整用レンズの変位により、照射用レーザビームの光束形態を、平行光束状、収束光束状、発散光束状に変化させることができることも明らかである。
【０３３７】
以上のように、この発明によれば、以下の如きレーザレーダ装置を実現できる。
【０３３８】
［１］
検出対象物を、平行光束状もしくは収束光束状もしくは発散光束状の光束形態を持つ照射用レーザビームで２次元的に走査するレーザレーダ装置において、レーザ光源１０と、
該レーザ光源からのレーザ光束を２次元的に偏向して、検出対象物を２次元的に走査する照射用レーザビームＳＲＬとする照射用光学系と、前記検出対象物により反射された戻りレーザ光ＢＫＬを受光する検出用受光素子３０と、前記戻りレーザ光を前記検出用受光素子に導光する受光用光学系と、前記レーザ光が放射されてから前記検出用受光素子が前記戻りレーザ光を受光するまでの時間により、前記検出対象物までの距離を求める制御演算手段４０と、を有し、前記照射用光学系は、前記レーザ光源から放射されたレーザ光を光束変換するカップリング光学系１２、１４と、該カップリング光学系により光束変換されたレーザ光束を２次元的に偏向させる偏向手段１８と、２次元的に偏向されたレーザ光束の入射を受け、照射用レーザビームＳＲＬとして射出させる変倍レンズ素子２０と、を有し、前記カップリング光学系の光束変換は、前記レーザ光源から照射されたレーザ光を、前記偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において、発散性もしくは収束性のレーザ光束に変換するものであり、前記変倍レンズ素子２０は、前記偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において、前記照射用レーザビームＳＲＬの走査角を拡大もしくは縮小する走査角変更機能を有し、前記受光用光学系は、少なくとも前記変倍レンズ素子２０と前記偏向手段１８とを、前記照射用光学系と共用すると共に、前記変倍レンズ素子２０の屈折力に応じて発散性もしくは収束性の光束となって前記偏向手段により偏向された前記戻りレーザ光ＢＫＬを、前記検出用受光素子３０に向けて集光する集光レンズ系３２、３４を有し、前記カップリング光学系により光束変換された、前記少なくとも１方向における発散性もしくは収束性のレーザ光束の、発散の起点もしくは収束位置と、前記変倍レンズ素子２０の焦点位置ＦＰとが、前記照射用レーザビームの光束形態に応じた位置関係を有するレーザレーダ装置。
【０３３９】
［２］
［１］記載のレーザレーダ装置において、カップリング光学系により光束変換された、少なくとも１方向における発散性もしくは収束性のレーザ光束の、発散の起点もしくは収束位置と、変倍レンズ素子２０の焦点位置ＦＰとが、照射用レーザビームＳＲＬの光束形態が平行光束状となるような位置関係を有するレーザレーダ装置。
【０３４０】
［３］
［１］記載のレーザレーダ装置において、カップリング光学系により光束変換された、少なくとも１方向における発散性もしくは収束性のレーザ光束の、発散の起点もしくは収束位置と、変倍レンズ素子２０の焦点位置ＦＰとが、照射用レーザビームＳＲＬの光束形態が収束光束状となるような位置関係を有するレーザレーダ装置。
【０３４１】
［４］
［１］記載のレーザレーダ装置において、カップリング光学系により光束変換された、少なくとも１方向における発散性もしくは収束性のレーザ光束の、発散の起点もしくは収束位置と、変倍レンズ素子２０の焦点位置ＦＰとが、照射用レーザビームＳＲＬの光束形態が発散光束状となるような位置関係を有するレーザレーダ装置。
【０３４２】
［５］
［１］ないし［４］の何れか１に記載のレーザレーダ装置において、カップリング光学系が、レーザ光源１０から放射されたレーザ光を平行光束化するコリメートレンズ１２と、該コリメートレンズにより平行光束化されたレーザ光束を、偏向手段１８による２次元的な偏向の少なくとも１（Ｙ）方向において発散性もしくは収束性のレーザ光束とする調整用レンズ１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃと、を有するレーザレーダ装置。
【０３４３】
［６］
［５］記載のレーザレーダ装置において、カップリング光学系の調整用レンズ１４、１４Ａ，１４Ｂ、１４Ｃが光軸方向へ変位可能で、該調整用レンズの変位により、照射用レーザビームの光束形態を変化させるレーザレーダ装置。
【０３４４】
［７］
［１］ないし［６］の何れか１に記載のレーザレーダ装置において、変倍レンズ素子が、偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において照射用レーザビームの走査角を拡大する走査角拡大機能をもつレーザレーダ装置（実施例１、５、６、７）。
【０３４５】
［８］
［１］ないし［６］の何れか１に記載のレーザレーダ装置において、変倍レンズ素子が、偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において照射用レーザビームの走査角を縮小する走査角縮小機能をもつレーザレーダ装置（実施例２、３、４）。
【０３４６】
［９］
［１］ないし［６］の何れか１に記載のレーザレーダ装置において、カップリング光学系が、偏向手段に向かうレーザ光束を、偏向手段による２次元的な偏向の１（Ｘ）方向には平行で、他の（Ｙ）方向には発散性もしくは収束性とする光束変換機能を有し、変倍レンズ素子２０、２０Ａは、前記１（Ｘ）方向には屈折力を持たないレーザレーダ装置。
【０３４７】
以上、発明の好ましい実施の形態・実施例について説明したが、この発明は上述した特定の実施の形態・実施例に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において種々の変形・変更が可能である。  
上には、調整用レンズ系と変倍レンズ素子を「シリンダレンズ」とする場合を説明したが、これらは勿論、シリンダレンズに限られるものではない。
【０３４８】
例えば、調整用レンズ系と変倍レンズ素子を共に、トロイダルレンズとすることができる。調整用レンズをトロイダルレンズとすると、カップリングレンズで平行光束化されたレーザ光は、Ｘ、Ｙの双方向において発散性もしくは収束性にでき、その収束位置や発散の起点は、Ｚ方向で互いに異なるものとなる。
【０３４９】
この場合は、変倍レンズ素子もトロイダルレンズとして、Ｘ、Ｙ方向で互いに異なる位置となる焦点位置と、上記収束位置や発散の起点との位置関係を、照射用レーザビームの光束形態に応じて調整すればよい。
【０３５０】
このように、調整用レンズ系と変倍レンズ素子をトロイダルレンズにする場合には、変倍レンズ素子を透過した戻りレーザ光は、Ｘ、Ｙ方向で互いに程度が異なる収束性や発散性の光束になる。
【０３５１】
従って、この場合には、受光用光学系の受光用レンズもトロイダルレンズとして、戻り光束を平行光束に戻すようにすればよい。
【０３５２】
また、上の説明では、カップリング光学系を、コリメートレンズであるカップリングレンズと、調整用レンズ系の組み合わせとした例を説明した。
【０３５３】
「カップリング光学系」は、レーザ光源から照射されたレーザ光を、偏向手段による２次元的な偏向の少なくとも１方向において、発散性もしくは収束性のレーザ光束に光束変換するものである。
【０３５４】
從って、カップリング光学系は、このような光束変換機能を実現できる光学系であればよく。上記の如き、コリメートレンズとシリンダレンズの組み合わせに限らないことは言うまでもない。
【０３５５】
上記光束変換を行い得るレンズは、２枚以上の構成のものに限らず、アナモフィックな単レンズで構成することもできる。
【０３５６】
この場合、光学設計に基づき、光学設計により定められた位置に配置する。
【０３５７】
また、上の説明のように、調整用レンズ系を光軸上で変位調整し、変倍レンズ素子に入射するレーザ光束の集光位置や発散の起点を変倍レンズ素子の焦点の位置に合致させるようにすることもできる。
【０３５８】
また、上の説明では、検出用受光素子３０の受光部を、集光レンズ３２の像側焦点位置に合致させる例を説明したが、勿論、１例であり、戻りレーザ光の検出が可能である限り、検出用受光素子３０と受光用光学系の位置関係は適宜に設定して良い。
【０３５９】
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０３６０】
１０      レーザ光源  
１２      カップリングレンズ  
１４      シリンダレンズ  
１６      光路折り返しミラー  
１８      偏向手段  
２０      変倍レンズ素子  
ＳＲＬ    照射用レーザビーム  
ＢＫＬ    戻りレーザ光  
３０      検出用受光素子  
３２      集光レンズ  
３４      シリンダレンズ  
３８Ａ    光路分離手段    
【先行技術文献】
【特許文献】
【０３６１】
【特許文献１】特開２０１３−１１３６８４号公報
【図１】
2016109517.tif 000003
【図２】
2016109517.tif 000004
【図３】
2016109517.tif 000005
【図４】
2016109517.tif 000006
【図５】
2016109517.tif 000007
【図６】
2016109517.tif 000008
【図７】
2016109517.tif 000009