(57)【要約】【課題】装置の周囲にわたる検出が可能であり、かつ３次元的な検出をも行いうるレーザレーダ装置を提供する。【解決手段】レーザレーダ装置１は、レーザ光を発生するレーザダイオード１０と、レーザダイオード１０からレーザ光が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光の反射光を検出するフォトダイオード２０とを備え、さらに、所定の中心軸４２ａを中心として回動可能に構成された偏向部４１を備えるとともに、偏向部４１によりレーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ反射光をフォトダイオード２０に向けて偏向する回動偏向機構４０と、回動偏向機構４０を回転駆動するモータ５０とが設けられている。そして、偏向部４１に対するレーザ光の入射方向を相対的に変化させることで、偏向部４１からのレーザ光の向きを、中心軸４２ａの方向に関して変化させる揺動ミラー３１と、この揺動ミラー３１を制御する制御手段とが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、検出物体によって反射される前記レーザ光の反射光を検出する光検出手段と、
所定の中心軸を中心として回動可能に構成された１又は複数の偏向手段を備えるとともに、当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
前記回動偏向手段を回転駆動する駆動手段と、
前記偏向手段に対する前記レーザ光の入射方向を相対的に変化させることで、前記偏向手段からの前記レーザ光の向きを、前記中心軸の方向に関して変化させる方向変更手段と、
前記方向変更手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記方向変更手段は、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を前記回動偏向手段に向けて偏向する構成をなし、且つ揺動可能に構成されたレーザ光偏向手段からなり、
前記制御手段は、前記レーザ光偏向手段の揺動を制御する揺動制御手段からなることを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記レーザ光偏向手段は、
前記レーザ光を偏向させる偏向部材と、
前記偏向部材を揺動可能に支持する揺動機構と、
前記揺動機構に支持された前記偏向部材を駆動するアクチュエータと、
を備え、
前記揺動制御手段は、前記アクチュエータによる前記偏向部材の駆動状態を制御することを特徴とする請求項２に記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記アクチュエータは、前記偏向部材の特定部位の位置を変化させる１又は複数のピエゾアクチュエータからなり、
前記揺動制御手段は、前記ピエゾアクチュエータを制御することで、前記レーザ光に対する前記偏向部材の姿勢を制御すること特徴とする請求項３に記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
前記揺動機構は、前記偏向部材と当該偏向部材を保持する保持部とを球面対偶構造にて連結するボールジョイントからなることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のレーザレーダ装置。
【請求項６】
前記揺動制御手段は、前記偏向手段の回動位置に基づいて、前記レーザ光偏向手段の揺動制御を変化させることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項７】
前記偏向手段における前記反射光を偏向する偏向領域が、前記レーザ光偏向手段における前記レーザ光を偏向する偏向領域よりも大きく構成されていることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項８】
前記方向変更手段は、
複数のミラーを備えたミラーユニットと、
前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光が入射する位置に、前記複数のミラーをそれぞれ順番に配置するように前記ミラーユニットを変位させる変位機構と、
を備えると共に、
前記ミラーユニットは、前記変位機構によって前記レーザ光の入射位置に配置されたときの各ミラーの反射面の角度がそれぞれ異なるように構成されており、
前記制御手段は、前記変位機構を制御して前記レーザ光の前記入射位置に配置される前記ミラーを切り替えることで、前記偏向手段に対する前記レーザ光の入射方向を相対的に変化させることを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項９】
前記ミラーユニットは、所定の回転軸を中心として回転可能に構成されると共に、前記複数のミラーが前記回転軸の周囲に環状に配置され、かつ、各ミラーの前記回転軸に対する前記反射面の角度がそれぞれ異なるように構成されており、
前記変位機構は、前記ミラーユニットを前記回転軸を中心として回転させる回転機構からなり、
前記制御手段は、前記回転機構の回転を制御することで、前記レーザ光の前記入射位置に配置される前記ミラーを切り替えることを特徴とする請求項８に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１０】
前記駆動手段は、前記偏向手段を一定角度ずつ回動させる構成をなしており、
前記偏向手段が前記一定角度ずつ回動する毎に、前記制御手段により、前記複数のミラーのすべてが前記レーザ光の前記入射位置に順番に配置されるように前記ミラーが切り替えられることで、前記一定角度毎に前記中心軸の方向の走査が行われることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１１】
前記方向変更手段は、前記レーザ光発生手段を変位させることで前記レーザ光の出射方向を変更する出射方向変更手段からなり、
前記制御手段は、前記レーザ光発生手段の変位を制御する変位制御手段からなることを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１２】
前記方向変更手段は、前記偏向手段の少なくとも前記レーザ光が入射する部分を傾動させる傾動手段からなり、
前記制御手段は、前記傾動手段の傾動を制御する傾動制御手段からなることを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１３】
前記偏向手段は、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を偏向する第一偏向手段と、前記検出物体からの前記反射光を偏向する第二偏向手段と、を有してなり、
前記傾動手段は、前記第一偏向手段を、前記第二偏向手段とは独立して傾動させることを特徴とする請求項１２に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１４】
前記第二偏向手段における前記反射光を偏向する偏向領域が、前記第一偏向部における前記レーザ光を偏向する偏向領域よりも大きく構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１５】
前記回動偏向手段の前記中心軸上において、前記レーザ光発生手段と前記光検出手段とが前記偏向手段を挟んで対向して配置されていることを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１６】
前記傾動手段は、
前記偏向手段を傾動可能に支持する傾動機構と、
前記傾動機構に支持される前記偏向手段の所定箇所を振動させる振動手段と、
を備え、
前記傾動制御手段は、前記振動手段による前記所定箇所の振動を制御することを特徴とする請求項１２に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１７】
前記偏向手段の前記所定箇所が一定の振動範囲を超えて振動することを規制する規制手段を有することを特徴とする請求項１６に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１８】
前記振動手段は、
前記偏向手段の前記所定箇所に当接しつつ回転するカムを備え、当該カムの回転運動によって前記所定箇所に対して直線的運動を与えるカム機構と、
前記カム機構を駆動するカム機構駆動手段と、
を備え、
前記傾動制御手段は、前記カム機構駆動手段を制御することで、前記所定箇所の振動を制御することを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１９】
前記振動手段は、
前記偏向手段に対して力を伝達する伝達部材と、
前記伝達部材を往復動させる往復動機構と、
前記往復動機構を駆動する往復動機構駆動手段と、
を備え、
前記傾動制御手段は、前記往復動機構駆動手段を制御することで、前記所定箇所の振動を制御することを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載のレーザレーダ装置。
【請求項２０】
前記振動手段は、
前記偏向手段に対して力を伝達する構成をなし、かつ伸縮可能な伸縮手段と、
前記伸縮手段を伸張又は収縮させる伸縮部材駆動手段と、
を備え、
前記傾動制御手段は、前記伸縮部材駆動手段を制御することで、前記所定箇所の振動を制御することを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載のレーザレーダ装置。
【請求項２１】
前記伸縮手段は、ピエゾアクチュエータからなることを特徴とする請求項２０に記載のレーザレーダ装置。
【請求項２２】
前記伸縮手段は、内部に気体を収容すると共に、気体収容量に応じて外形サイズが変化するサイズ可変部からなり、
前記伸縮部材駆動手段は、前記サイズ可変部内の気体量を調整する気体量調整手段からなることを特徴とする請求項２０に記載のレーザレーダ装置。
【請求項２３】
前記振動手段は、前記偏向手段と一体的に回動すると共に、前記偏向手段と一体的に回動しない外部電源からの電力供給を受ける構成をなし、
前記振動手段と前記外部電源とが電力供給線によって電気的に接続されており、
前記駆動手段は、前記偏向手段が一定の回転範囲で往復回転するように前記回動偏向手段を回転駆動することを特徴とする請求項１６から請求項２２のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項２４】
前記振動手段は、前記偏向手段と一体的に回動すると共に、前記偏向手段と一体的に回動する電池からの電力供給を受ける構成をなしていることを特徴とする請求項１６から請求項２２のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項２５】
前記電池は、前記偏向手段と一体的に回動する太陽電池からなり、
装置内における前記偏向手段と一体的に回動しない位置に、前記偏向手段と一体的に回動しない外部電源からの電力供給に基づいて前記太陽電池に光を照射する光源が設けられていることを特徴とする請求項２４に記載のレーザレーダ装置。
【請求項２６】
前記偏向手段は、前記振動手段とは独立して回動する構成をなしており、
前記振動手段は、装置内の定位置で前記偏向手段に対して振動動作を行うことを特徴とする請求項１６から請求項２２のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項２７】
前記回動偏向手段は、
円筒状に構成され、かつ前記駆動手段により駆動される円筒軸部材と、
前記円筒軸部材の一端側に配置されると共に、前記円筒軸部材と一体的に回動する構成をなし、かつ前記中心軸からずれた位置を回動中心として前記偏向手段を回動可能に保持する保持台と、
を備え、
前記振動手段は、前記円筒軸部材の筒内に配置されて前記偏向手段に対し押圧動作する構成をなしていることを特徴とする請求項２６に記載のレーザレーダ装置。
【請求項２８】
前記回動偏向手段は、
前記駆動手段により駆動される軸部材と、
外縁部が略円形状に構成されると共に前記偏向手段と一体的に回動する構成をなし、かつ前記軸部材に対して揺動可能とされる一体揺動部と、
を備え、
前記振動手段は、装置内の前記定位置において前記一体揺動部の前記外縁部を振動させる外縁部振動手段からなることを特徴とする請求項２６に記載のレーザレーダ装置。
【請求項２９】
前記外縁部振動手段は、
装置内の第１位置において前記一体揺動部の前記外縁部を振動させる第１振動手段と、  装置内の前記第１位置とは異なる第２位置において、前記一体揺動部の前記外縁部を振動させる第２振動手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２８に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３０】
前記傾動制御手段は、
前記偏向手段が所定の回動位置にあるときには少なくとも前記第２振動手段に振動動作を行わせ、
前記偏向手段が前記所定の回動位置以外にあるときには少なくとも前記第１振動手段に振動動作を行わせるように制御を行うことを特徴とする請求項２９に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３１】
前記方向変更手段は、
前記偏向手段を傾動可能に支持する支持機構と、
前記偏向手段と一体的に回動する一体回動部と、
前記一体回動部の回動の過程において、当該一体回動部の一部の位置が前記中心軸の方向に変化するように前記一部の回動経路を定める案内手段と、
を有し、
前記駆動手段により前記偏向手段が回動駆動される際に、前記回動経路に応じて前記一部の位置が前記中心軸の方向に変化することにより前記一体回動部及び前記偏向手段が揺動し、前記レーザ光に対する前記偏向手段の相対位置が変化することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３２】
前記一体回動部は、前記偏向手段側を基端側として延出した構成をなしており、
前記案内手段は、前記一体回動部の周囲を取り囲むように配置され、かつ前記一体回動部の先端側を案内するように構成された環状のガイド路からなり、
前記ガイド路は、少なくとも一部において前記中心軸方向の位置が変化するように経路が構成されていることを特徴とする請求項３１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３３】
前記一体回動部は、前記偏向手段に固定される固定部材と、前記固定部材に回転可能に取り付けられた回転部材と、を備え、
前記ガイド路は、前記回転部材を案内する構成をなしており、
前記回転部材は、前記ガイド路によって案内される際に当該ガイド路の壁面に支持されつつ転動することを特徴とする請求項３２に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３４】
前記ガイド路は、前記中心軸方向の一方側に凸となるように湾曲する第１湾曲部と、前記中心軸方向の他方側に凸となるように湾曲する第２湾曲部と、を備えると共に、これら第１湾曲部と第２湾曲部とが交互に配されていることを特徴とする請求項３３に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３５】
レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、検出物体によって反射される前記レーザ光の反射光を検出する光検出手段と、
所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えると共に当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
前記回動偏向手段を回転駆動する駆動手段と、
を備えたレーザレーダ装置であって、
前記偏向手段は、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光の入射位置に積層状態で配置される複数の反射層を備えると共に、これら複数の前記反射層の少なくとも最下層以外の前記反射層が前記レーザ光を反射及び透過する構成をなし、且つ各反射層による前記レーザ光の反射方向がそれぞれ異なるように構成され、
複数の前記反射層によってそれぞれ反射された複数の反射レーザ光のいずれかを前記空間側に導き、他を遮断するように、検出に用いる前記反射レーザ光の選択を切り替えるレーザ光選択手段と、
前記レーザ光選択手段を制御する制御手段と、
が設けられており、
前記レーザ光選択手段は、検出に用いる前記反射レーザ光の選択を切り替えることにより、前記偏向手段から前記空間に向かう前記レーザ光の向きを前記中心軸の方向に関して変化させることを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項３６】
複数の前記反射層は、少なくとも前記最下層以外がハーフミラーによって構成されていることを特徴とする請求項３５に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３７】
前記レーザ光選択手段は、
前記偏向手段の周囲に環状に配置される環状遮光部を一対備えると共に、これら一対の前記環状遮光部が前記中心軸の方向に距離を隔てて配置され、
かつ両環状遮光部の間に前記反射レーザ光を通過させるスリットが形成され、
更に、一対の前記環状遮光部を一体的に変位させる変位手段を備えており、
前記制御手段は、前記変位手段による一対の前記環状遮光部の変位動作を制御することを特徴とする請求項３５又は請求項３６に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３８】
前記回動偏向手段から前記光検出手段に至るまでの前記反射光の光路上に、前記光検出手段に向けて前記反射光を集光する集光手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３７のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３９】
前記回動偏向手段から前記光検出手段に至るまでの前記反射光の光路上に、前記反射光を透過させ、且つ前記反射光以外の光を除去する光選択手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３８のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザ光を用いて検出物体までの距離や方位を検出する技術として例えば特許文献１のような装置が提供されている。この特許文献１の装置では、レーザ光発生手段からのレーザ光の光軸上に、レーザ光を透過させ、かつ検出物体からの反射光を検出手段に向けて反射する光アイソレータを設けている。さらに、光アイソレータを透過するレーザ光の光軸上において当該光軸方向の中心軸を中心として回動する凹面鏡を設け、この凹面鏡によってレーザ光を空間に向けて反射させると共に、検出物体からの反射光を光アイソレータに向けて反射させることで３６０°の水平走査を可能としている。
【特許文献１】特許２７８９７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１の技術では凹面鏡の回動により３６０°の水平走査を可能とし、検出領域（レーザ光による走査がなされる領域）を装置の周囲全体にまで拡大しているが、その一方で、検出領域が平面に限定されてしまうという問題がある。即ち、凹面鏡から空間に向けて反射されたレーザ光は所定平面（走査平面）内で走査がなされるため、その走査平面から外れた領域については検出が不能となる。従って、走査平面から外れた検出物体は検出することができず、また、走査平面内に検出物体が存在する場合であってもその検出物体を立体的に把握することはできなかった。
【０００４】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、装置の周囲にわたる検出が可能であり、かつ３次元的な検出をも行いうるレーザレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、レーザレーダ装置において、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、検出物体によって反射される前記レーザ光の反射光を検出する光検出手段と、所定の中心軸を中心として回動可能に構成された１又は複数の偏向手段を備えるとともに、当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、前記回動偏向手段を回転駆動する駆動手段と、前記偏向手段に対する前記レーザ光の入射方向を相対的に変化させることで、前記偏向手段からの前記レーザ光の向きを、前記中心軸の方向に関して変化させる方向変更手段と、前記方向変更手段を制御する制御手段と、が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザレーダ装置において、前記方向変更手段が、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を前記回動偏向手段に向けて偏向する構成をなし、且つ揺動可能に構成されたレーザ光偏向手段からなり、前記制御手段が、前記レーザ光偏向手段の揺動を制御する揺動制御手段からなることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載のレーザレーダ装置において、前記レーザ光偏向手段は、前記レーザ光を偏向させる偏向部材と、前記偏向部材を揺動可能に支持する揺動機構と、前記揺動機構に支持された前記偏向部材を駆動するアクチュエータと、を備え、前記揺動制御手段は、前記アクチュエータによる前記偏向部材の駆動状態を制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３に記載のレーザレーダ装置において、前記アクチュエータは、前記偏向部材の特定部位の位置を変化させる１又は複数のピエゾアクチュエータからなり、前記揺動制御手段は、前記ピエゾアクチュエータを制御することで、前記レーザ光に対する前記偏向部材の姿勢を制御すること特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載のレーザレーダ装置において、前記揺動機構は、前記偏向部材と当該偏向部材を保持する保持部とを球面対偶構造にて連結するボールジョイントからなることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記揺動制御手段は、前記偏向手段の回動位置に基づいて、前記レーザ光偏向手段の揺動制御を変化させることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項２から請求項６のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記偏向手段における前記反射光を偏向する偏向領域が、前記レーザ光偏向手段における前記レーザ光を偏向する偏向領域よりも大きく構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１に記載のレーザレーダ装置において、前記方向変更手段は、複数のミラーを備えたミラーユニットと、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光が入射する位置に、前記複数のミラーをそれぞれ順番に配置するように前記ミラーユニットを変位させる変位機構と、を備えると共に、前記ミラーユニットは、前記変位機構によって前記レーザ光の入射位置に配置されたときの各ミラーの反射面の角度がそれぞれ異なるように構成されており、前記制御手段は、前記変位機構を制御して前記レーザ光の前記入射位置に配置される前記ミラーを切り替えることで、前記偏向手段に対する前記レーザ光の入射方向を相対的に変化させることを特徴とする。
【００１３】
請求項９の発明は、請求項８に記載のレーザレーダ装置において、前記ミラーユニットは、所定の回転軸を中心として回転可能に構成されると共に、前記複数のミラーが前記回転軸の周囲に環状に配置され、かつ、各ミラーの前記回転軸に対する前記反射面の角度がそれぞれ異なるように構成されており、前記変位機構は、前記ミラーユニットを前記回転軸を中心として回転させる回転機構からなり、前記制御手段は、前記回転機構の回転を制御することで、前記レーザ光の前記入射位置に配置される前記ミラーを切り替えることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０の発明は、請求項８又は請求項９に記載のレーザレーダ装置において、前記駆動手段は、前記偏向手段を一定角度ずつ回動させる構成をなしており、前記偏向手段が前記一定角度ずつ回動する毎に、前記制御手段により、前記複数のミラーのすべてが前記レーザ光の前記入射位置に順番に配置されるように前記ミラーが切り替えられることで、前記一定角度毎に前記中心軸の方向の走査が行われることを特徴とする。
【００１５】
請求項１１の発明は、請求項１に記載のレーザレーダ装置において、前記方向変更手段は、前記レーザ光発生手段を変位させることで前記レーザ光の出射方向を変更する出射方向変更手段からなり、前記制御手段は、前記レーザ光発生手段の変位を制御する変位制御手段からなることを特徴とする。
【００１６】
請求項１２の発明は、請求項１に記載のレーザレーダ装置において、前記方向変更手段は、前記偏向手段の少なくとも前記レーザ光が入射する部分を傾動させる傾動手段からなり、前記制御手段は、前記傾動手段の傾動を制御する傾動制御手段からなることを特徴とする。
なお、本発明において、「傾動」とは、傾いて動くことを意味し、「少なくともレーザ光が入射する部分を傾動させる」とは、少なくともレーザ光が入射する部分を、レーザ光に対して傾かせながら動かすことを意味する。
【００１７】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載のレーザレーダ装置において、前記偏向手段は、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を偏向する第一偏向手段と、前記検出物体からの前記反射光を偏向する第二偏向手段と、を有してなり、前記傾動手段は、前記第一偏向手段を、前記第二偏向手段とは独立して傾動させることを特徴とする。
【００１８】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載のレーザレーダ装置において、前記第二偏向手段における前記反射光を偏向する偏向領域が、前記第一偏向部における前記レーザ光を偏向する偏向領域よりも大きく構成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１５の発明は、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記回動偏向手段の前記中心軸上において、前記レーザ光発生手段と前記光検出手段とが前記偏向手段を挟んで対向して配置されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１６の発明は、請求項１２に記載のレーザレーダ装置において、前記傾動手段は、前記偏向手段を傾動可能に支持する傾動機構と、前記傾動機構に支持される前記偏向手段の所定箇所を振動させる振動手段と、を備え、前記傾動制御手段は、前記振動手段による前記所定箇所の振動を制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項１７の発明は、請求項１６に記載のレーザレーダ装置において、前記偏向手段の前記所定箇所が一定の振動範囲を超えて振動することを規制する規制手段を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項１８の発明は、請求項１６又は請求項１７に記載のレーザレーダ装置において、前記振動手段は、前記偏向手段の前記所定箇所に当接しつつ回転するカムを備え、当該カムの回転運動によって前記所定箇所に対して直線的運動を与えるカム機構と、前記カム機構を駆動するカム機構駆動手段と、を備え、前記傾動制御手段は、前記カム機構駆動手段を制御することで、前記所定箇所の振動を制御することを特徴とする。
【００２３】
請求項１９の発明は、請求項１６又は請求項１７に記載のレーザレーダ装置において、前記振動手段は、前記偏向手段に対して力を伝達する伝達部材と、前記伝達部材を往復動させる往復動機構と、前記往復動機構を駆動する往復動機構駆動手段と、を備え、前記傾動制御手段は、前記往復動機構駆動手段を制御することで、前記所定箇所の振動を制御することを特徴とする。
【００２４】
請求項２０の発明は、請求項１６又は請求項１７に記載のレーザレーダ装置において、前記振動手段は、前記偏向手段に対して力を伝達する構成をなし、かつ伸縮可能な伸縮手段と、前記伸縮手段を伸張又は収縮させる伸縮部材駆動手段と、を備え、前記傾動制御手段は、前記伸縮部材駆動手段を制御することで、前記所定箇所の振動を制御することを特徴とする。
【００２５】
請求項２１の発明は、請求項２０に記載のレーザレーダ装置において、前記伸縮手段は、ピエゾ素子からなることを特徴とする。
【００２６】
請求項２２の発明は、請求項２０に記載のレーザレーダ装置において、前記伸縮手段は、内部に気体を収容すると共に、気体収容量に応じて外形サイズが変化するサイズ可変部からなり、前記伸縮部材駆動手段は、前記サイズ可変部内の気体量を調整する気体量調整手段からなることを特徴とする。
【００２７】
請求項２３の発明は、請求項１６から請求項２２のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記振動手段は、前記偏向手段と一体的に回動すると共に、前記偏向手段と一体的に回動しない外部電源からの電力供給を受ける構成をなし、前記振動手段と前記外部電源とが電力供給線によって電気的に接続されており、前記駆動手段は、前記偏向手段が一定の回転範囲で往復回転するように前記回動偏向手段を回転駆動することを特徴とする。
【００２８】
請求項２４の発明は、請求項１６から請求項２２のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記振動手段は、前記偏向手段と一体的に回動すると共に、前記偏向手段と一体的に回動する電池からの電力供給を受ける構成をなしていることを特徴とする。
【００２９】
請求項２５の発明は、請求項２４に記載のレーザレーダ装置において、前記電池は、前記偏向手段と一体的に回動する太陽電池からなり、装置内における前記偏向手段と一体的に回動しない位置に、前記偏向手段と一体的に回動しない外部電源からの電力供給に基づいて前記太陽電池に光を照射する光源が設けられていることを特徴とする。
【００３０】
請求項２６の発明は、請求項１６から請求項２２のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記偏向手段は、前記振動手段とは独立して回動する構成をなしており、前記振動手段は、装置内の定位置で前記偏向手段に対して振動動作を行うことを特徴とする。
【００３１】
請求項２７の発明は、請求項２６に記載のレーザレーダ装置において、前記回動偏向手段は、円筒状に構成され、かつ前記駆動手段により駆動される円筒軸部材と、前記円筒軸部材の一端側に配置されると共に、前記円筒軸部材と一体的に回動する構成をなし、かつ前記中心軸からずれた位置を回動中心として前記偏向手段を回動可能に保持する保持台と、を備え、前記振動手段は、前記円筒軸部材の筒内に配置されて前記偏向手段に対し押圧動作する構成をなしていることを特徴とする。
【００３２】
請求項２８の発明は、請求項２６に記載のレーザレーダ装置において、前記回動偏向手段は、前記駆動手段により駆動される軸部材と、外縁部が略円形状に構成されると共に前記偏向手段と一体的に回動する構成をなし、かつ前記軸部材に対して揺動可能とされる一体揺動部と、を備え、前記振動手段は、装置内の前記定位置において前記一体揺動部の前記外縁部を振動させる外縁部振動手段からなることを特徴とする。
【００３３】
請求項２９の発明は、請求項２８に記載のレーザレーダ装置において、前記外縁部振動手段は、装置内の第１位置において前記一体揺動部の前記外縁部を振動させる第１振動手段と、装置内の前記第１位置とは異なる第２位置において、前記一体揺動部の前記外縁部を振動させる第２振動手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３４】
請求項３０の発明は、請求項２９に記載のレーザレーダ装置において、前記傾動制御手段は、前記偏向手段が所定の回動位置にあるときには少なくとも前記第２振動手段に振動動作を行わせ、前記偏向手段が前記所定の回動位置以外にあるときには少なくとも前記第１振動手段に振動動作を行わせるように制御を行うことを特徴とする。
【００３５】
請求項３１の発明は、請求項１に記載のレーザレーダ装置において、前記方向変更手段は、前記偏向手段を傾動可能に支持する支持機構と、前記偏向手段と一体的に回動する一体回動部と、前記一体回動部の回動の過程において、当該一体回動部の一部の位置が前記中心軸の方向に変化するように前記一部の回動経路を定める案内手段と、を有し、前記駆動手段により前記偏向手段が回動駆動される際に、前記回動経路に応じて前記一部の位置が前記中心軸の方向に変化することにより前記一体回動部及び前記偏向手段が揺動し、前記レーザ光に対する前記偏向手段の相対位置が変化することを特徴とする。
【００３６】
請求項３２の発明は、請求項３１に記載のレーザレーダ装置において、前記一体回動部は、前記偏向手段側を基端側として延出した構成をなしており、前記案内手段は、前記一体回動部の周囲を取り囲むように配置され、かつ前記一体回動部の先端側を案内するように構成された環状のガイド路からなり、前記ガイド路は、少なくとも一部において前記中心軸方向の位置が変化するように経路が構成されていることを特徴とする。
【００３７】
請求項３３の発明は、請求項３２に記載のレーザレーダ装置において、前記一体回動部は、前記偏向手段に固定される固定部材と、前記固定部材に回転可能に取り付けられた回転部材と、を備え、前記ガイド路は、前記回転部材を案内する構成をなしており、前記回転部材は、前記ガイド路によって案内される際に当該ガイド路の壁面に支持されつつ転動することを特徴とする。
【００３８】
請求項３４の発明は、請求項３３に記載のレーザレーダ装置において、前記ガイド路は、前記中心軸方向の一方側に凸となるように湾曲する第１湾曲部と、前記中心軸方向の他方側に凸となるように湾曲する第２湾曲部と、を備えると共に、これら第１湾曲部と第２湾曲部とが交互に配されていることを特徴とする。
【００３９】
請求項３５の発明は、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、検出物体によって反射される前記レーザ光の反射光を検出する光検出手段と、所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えると共に当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、前記回動偏向手段を回転駆動する駆動手段と、を備えたレーザレーダ装置であって、前記偏向手段は、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光の入射位置に積層状態で配置される複数の反射層を備えると共に、これら複数の前記反射層の少なくとも最下層以外の前記反射層が前記レーザ光を反射及び透過する構成をなし、且つ各反射層による前記レーザ光の反射方向がそれぞれ異なるように構成され、複数の前記反射層によってそれぞれ反射された複数の反射レーザ光のいずれかを前記空間側に導き、他を遮断するように、検出に用いる前記反射レーザ光の選択を切り替えるレーザ光選択手段と、前記レーザ光選択手段を制御する制御手段と、が設けられており、前記レーザ光選択手段は、検出に用いる前記反射レーザ光の選択を切り替えることにより、前記偏向手段から前記空間に向かう前記レーザ光の向きを前記中心軸の方向に関して変化させることを特徴とする。
【００４０】
請求項３６の発明は、請求項３５に記載のレーザレーダ装置において、複数の前記反射層は、少なくとも前記最下層以外がハーフミラーによって構成されていることを特徴とする。
【００４１】
請求項３７の発明は、請求項３５又は請求項３６に記載のレーザレーダ装置において、前記レーザ光選択手段は、前記偏向手段の周囲に環状に配置される環状遮光部を一対備えると共に、これら一対の前記環状遮光部が前記中心軸の方向に距離を隔てて配置され、かつ両環状遮光部の間に前記反射レーザ光を通過させるスリットが形成され、更に、一対の前記環状遮光部を一体的に変位させる変位手段を備えており、前記制御手段は、前記変位手段による一対の前記環状遮光部の変位動作を制御することを特徴とする。
【００４２】
請求項３８の発明は、請求項１から請求項３７のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記回動偏向手段から前記光検出手段に至るまでの前記反射光の光路上に、前記光検出手段に向けて前記反射光を集光する集光手段が設けられていることを特徴とする。
【００４３】
請求項３９の発明は、請求項１から請求項３８のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記回動偏向手段から前記光検出手段に至るまでの前記反射光の光路上に、前記反射光を透過させ、且つ前記反射光以外の光を除去する光選択手段が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
請求項１の発明によれば、レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ検出対象からの反射光を光検出手段に向けて偏向する偏向手段が所定の中心軸を中心として回動可能とされるため、装置の周囲にわたる検出が可能となる。また、偏向手段からのレーザ光の向きを、中心軸の方向に関して変化させる方向変更手段が設けられているため、レーザ光の向きを、中心軸と直交する平面方向だけでなく、中心軸の方向にも変化させることができるため、検出を三次元的に行うことができるようになる。
【００４５】
請求項２の発明によれば、偏向手段からのレーザ光の向きを中心軸の方向に関して変化させうる構成を、レーザ光偏向手段によって好適に実現できる。
【００４６】
請求項３の発明では、揺動機構に支持された偏向部材をアクチュエータによって駆動するように構成されており、さらに、揺動制御手段によりアクチュエータによる偏向部材の駆動状態を制御する構成としている。このようにすれば、レーザ光を偏向する部位を良好に揺動制御できる。
【００４７】
請求項４の発明では、１又は複数のピエゾアクチュエータを制御することで偏向部材の特定部位の位置を変化させ、レーザ光に対する偏向部材の姿勢を制御している。このようにすれば、偏向部材を揺動制御しうる構成を、簡易かつ小型構成にて実現できる。
【００４８】
請求項５の発明では、偏向部材と、当該偏向部材を保持する保持部と、を球面対偶構造にて連結するボールジョイントを設けている。このようにすれば、装置内において偏向部材を安定的に保持でき、かつ円滑に揺動できるようになる。
【００４９】
請求項６の発明によれば、レーザ光偏向手段の揺動制御を、偏向手段の回動位置に応じた適切な制御とすることができる。
【００５０】
請求項７の発明では、偏向手段における反射光を偏向する偏向領域が、レーザ光偏向手段におけるレーザ光を偏向する偏向領域よりも大きく構成されているため、相対的に広範な領域の反射光を検出に用いることができ、検出精度を効果的に高めることができる。
【００５１】
請求項８の発明では、レーザ光が入射する位置に複数のミラーをそれぞれ順番に配置するようにミラーユニットを制御し、偏向手段に対するレーザ光の入射方向を相対的に変化させている。このようにすれば、方向変更手段が複雑な構成或いは大掛かりな構成とならずに済む。また、複数のミラーを順番に配置するようにミラーユニットを制御することで偏向手段に対するレーザ光の入射方向を相対的に変化させることができるため、複雑な制御を用いずとも偏向手段からのレーザ光の向きを中心軸の方向に関して変化させることができる。
【００５２】
請求項９の発明では、ミラーユニットの回転を制御してレーザ光の入射位置に配置されるミラーを切り替えることができるため、ミラーの切替を迅速かつ精度高く行い易くなる。  
【００５３】
請求項１０の発明では、駆動手段が偏向手段を一定角度ずつ回動させる構成をなしており、偏向手段が一定角度ずつ回動する毎に、複数のミラーのすべてがレーザ光の入射位置に順番に配置されるようにミラーが切り替えられ、偏向手段が回動する一定角度毎に中心軸の方向の走査が行われる。このようにすると、偏向手段を一度に大きく回転させることなく三次元的検出を行うことができるようになり、回動偏向手段や駆動手段の負荷を抑えることができる。
【００５４】
請求項１１の発明によれば、偏向手段からのレーザ光の向きを中心軸の方向に関して変化させうる構成を、レーザ光発生手段以外の部品を複雑化することなく好適に実現できる。  
【００５５】
請求項１２の発明は、レーザ光の向きを中心軸の方向に関して変化させうる構成を、偏向手段以外を複雑化することなく好適に実現できる。
【００５６】
請求項１３の発明は、レーザ光の入射方向を相対的に変化させる構成を、偏向手段の一部を選択的に変位させることのみで好適に実現できる。
【００５７】
請求項１４の発明は、第二偏向手段における反射光を偏向する偏向領域が、第一偏向部におけるレーザ光を偏向する偏向領域よりも大きく構成されているため、相対的に広範な領域の反射光を検出に用いることができ、検出精度を効果的に高めることができる。
【００５８】
請求項１５の発明は、回動偏向手段の中心軸上において、レーザ光発生手段と検出手段とが偏向手段を挟んで対向して配置されているため、配置の効率化を図ることができ、スペースを有効利用することができる。
【００５９】
請求項１６の発明では、傾動機構によって偏向手段を傾動可能に支持すると共に、その偏向手段の所定箇所を振動手段によって振動させ、かつその振動を傾動制御手段によって制御している。このようにすれば、偏向手段を安定的に保持できると共に、偏向手段の傾動を好適に制御できるようになる。
【００６０】
請求項１７の発明では、偏向手段の所定箇所が一定の振動範囲を超えて振動することを規制手段によって規制している。このようにすれば、偏向手段に対するレーザ光の入射方向を必要以上に変化せずに済み、偏向手段からのレーザ光の向きを、中心軸の方向に関して適切な範囲内で変化させることができる。
【００６１】
請求項１８の発明によれば、簡易かつ小型構成にて偏向手段を良好に振動させることができる。
【００６２】
請求項１９の発明では、偏向手段に対して力を伝達する伝達部材を往復動機構によって往復動させる構成とし、この往復動機構を往復動機構駆動手段によって駆動すること偏向手段を振動させるようにしている。このようにすれば、偏向手段の一部を駆動し得る構成を好適に実現できる。さらに、往復動機構駆動手段を傾動制御手段によって制御し、これにより所定箇所の振動を制御しているため、偏向手段の傾斜を精度高く制御でき、ひいては三次元的な検出を精度高く良好に行うことができる。
【００６３】
請求項２０の発明では、偏向手段に対して力を伝達する伸縮部材を設け、この伸縮手段を伸縮部材駆動手段によって伸張又は収縮させている。このようにすれば、偏向手段の一部を駆動し得る構成を好適に実現できる。また、伸縮部材駆動手段を傾動制御手段によって制御し、これにより所定箇所の振動を制御しているため、偏向手段の傾斜を精度高く制御でき、ひいては三次元的な検出を精度高く良好に行うことができる。
【００６４】
請求項２１の発明では、伸縮手段が、ピエゾ素子からなるため、伸縮手段を大型化させずに済み、かつ振動制御をより一層精度良く行うことができる。
【００６５】
請求項２２の発明では、内部に気体を収容し且つ気体収容量に応じて外形サイズが変化するサイズ可変部が設けられ、このサイズ可変部内の気体量を気体量調整手段によって調整することで偏向手段の所定箇所を振動させている。このようにすれば、簡易な構成で伸縮量をより大きく確保しやすくなる。
【００６６】
請求項２３の発明では、振動手段が偏向手段と一体的に回動し、かつ偏向手段と一体的に回動しない外部電源から電力供給を受ける構成となっている。従って、偏向手段を含んだ回動部分の構成を簡素化できる。また、振動手段と外部電源とが電力供給線によって電気的に接続され、かつ偏向手段が一定の回転範囲で往復回転する構成となっているため、振動手段を回動する構成としながらも外部電源から良好に電力供給できるようになる。
【００６７】
請求項２４の発明によれば、振動手段が偏向手段と一体的に回動し、かつ偏向手段と一体的に回動する電池からの電力供給を受ける構成となっている。このようにすれば、回転する部位とそれ以外の部位とに跨る電力線を省略することができるため、構成を簡素化することができ、かつ複雑な制御を用いることなく回動する振動手段に対して良好に電力供給できる。
【００６８】
請求項２５の発明では、偏向手段と一体的に回動する振動手段に対し、偏向手段と一体的に回動する太陽電池によって電力供給を行っている。このようにすれば、回転する部位とそれ以外の部位とに跨る電力線を省略して構成や制御の簡易化を図ることができ、かつ外部電源からの電力供給に基づいて太陽電池に光を照射する光源が設けられているため、装置内の回転部位において安定的かつ長期的に電力を発生させることができる。
【００６９】
請求項２６の発明では、偏向手段が振動手段とは独立して回動する構成をなしており、振動手段は、装置内の定位置で偏向手段に対して振動動作を行う構成となっている。このようにすれば、回動偏向手段における回転駆動する部分を小型化、軽量化できるため、回転駆動の高精度化、高速化を図りやすく、また駆動手段についても小型化しやすくなる。さらに、振動手段が装置内の定位置で振動動作を行う構成であるため、振動手段と偏向手段とが一体的に回動する構成と比較して振動手段に対する電力供給や信号伝達を行いやすくなる。
【００７０】
請求項２７の発明では、駆動手段からの駆動力を偏向手段に伝達する円筒軸部材と、円筒軸部材の中心軸からずれた位置を回動中心として偏向手段を回動可能に保持する保持台と、を設け、さらに円筒軸部材の筒内に振動手段を配置して偏向手段に対し押圧動作している。このようにすれば、装置内の定位置で振動動作を行う振動手段を好適に実現できる。また、円筒軸部材の筒内に振動手段を配置する構成とすれば、振動手段が偏向手段の回動を邪魔しない構成を簡易かつ小型構成にて実現できる。
【００７１】
請求項２８の発明では、駆動手段により駆動される軸部材と、外縁部が略円形状に構成され且つ軸部材に対して揺動可能とされる一体揺動部と、が一体的に回転するように設けられ、振動手段は、装置内の定位置において一体揺動部の外縁部を振動させる外縁部振動手段によって構成されている。このようにすれば、装置内の定位置に振動手段を配置して偏向手段の振動を行う構成を好適に実現できる。また、一体揺動部の外縁部を振動させているため、中心部付近を振動させる構成と比較して小さな負荷で振動を行うことができ、装置の小型化、低コスト化を図りやすくなる。
【００７２】
請求項２９の発明では、装置内の第１位置において一体揺動部の外縁部を振動させる第１振動手段と、第２位置において一体揺動部の外縁部を振動させる第２振動手段とが設けられている。この構成によれば、一体揺動部の揺動が、特定の軸のみを中心とした揺動とならず、揺動の自由度を大きくすることができる。従って、一体揺動部と一体的に回転する偏向手段を回動位置に応じた適切な揺動状態とすることができ、ひいては装置の全周囲に亘り中心軸方向の走査を良好に行うことができるようになる。
【００７３】
請求項３０の発明では、偏向手段が所定の回動位置にあるときには少なくとも第２振動手段に振動動作を行わせ、偏向手段が所定の回動位置以外にあるときには少なくとも第１振動手段に振動動作を行わせるように制御を行っている。この構成によれば、第１振動手段による振動動作が必要な回動範囲については第１振動手段を用いて振動動作を行い、第２振動手段による振動動作が必要な回動範囲については第２振動手段を用いて振動動作を行うことが可能となり、偏向手段の回動位置に応じた適切な振動制御を実施できる。
【００７４】
請求項３１の発明では、駆動手段により偏向手段が回動駆動される際に、回動経路に応じて一体回動部の一部の位置が中心軸の方向に変化することによりこれら一体回動部及び偏向手段が揺動し、レーザ光に対する偏向手段の相対位置が変化するようになっている。このようにすれば、偏向手段を揺動させるための特別なアクチュエータ等を設ける必要がなく、偏向手段を回転駆動させる駆動手段の駆動力を偏向手段の揺動に利用できるようになり、装置の低コスト化、軽量化等を図りやすくなる。
【００７５】
請求項３２の発明では、一体回動部の周囲を取り囲むように配置された環状のガイド路によって一体回動部の先端側を案内しており、このガイド路は、少なくとも一部において中心軸方向の位置が変化するように経路が構成されている。このようにすれば、偏向手段の回転駆動に応じて偏向手段を揺動させる構成を好適に実現できる。特に、偏向手段の回転駆動の邪魔にならないようにガイド路を配する構成をコンパクトに実現でき、環状のガイド路によって一体回動部の先端側を案内しているため、一体回動部を安定的に支持しつつ円滑に案内できるようになる。
【００７６】
請求項３３の発明では、ガイド路が、一体回動部に回転可能に取り付けられた回転部材を案内する構成をなしており、回転部材は、ガイド路によって案内される際に当該ガイド路の壁面に支持されつつ転動するように構成されている。このようにすれば、ガイド路に沿って一体回動部が円滑に移動するようになり、ひいては偏向手段の回転駆動及び振動がよりスムーズに行われるようになる。
【００７７】
請求項３４の発明では、ガイド路が、中心軸方向の一方側に凸となるように湾曲する第１湾曲部と、中心軸方向の他方側に凸となるように湾曲する第２湾曲部と、を備えており、これら第１湾曲部と第２湾曲部とが交互に配されている。このようにすれば、偏向手段の回転駆動に伴い、一体回動部の先端側を、中心軸の方向により滑らかに変化させることができる。
【００７８】
請求項３５の発明によれば、レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ検出対象からの反射光を光検出手段に向けて偏向する偏向手段が所定の中心軸を中心として回動可能とされるため、装置の周囲にわたる検出が可能となる。また、偏向手段がレーザ光発生手段からのレーザ光の入射位置に積層状態で配置される複数の反射層を備え、これら複数の反射層の少なくとも最下層以外の反射層がレーザ光を反射及び透過する構成をなし、且つ各反射層によるレーザ光の反射方向がそれぞれ異なるように構成されている。そして、複数の反射層によってそれぞれ反射された複数の反射レーザ光のいずれかを空間側に導き、他を遮断するように、検出に用いる反射レーザ光の選択を切り替え、これにより偏向手段から空間に向かうレーザ光の向きを中心軸の方向に関して変化させている。このようにすれば、レーザ光の向きを、中心軸と直交する平面方向だけでなく、中心軸の方向にも変化させることができるため、検出を三次元的に行うことができるようになる。
【００７９】
請求項３６の発明では、複数の反射層における少なくとも最下層以外がハーフミラーによって構成されている。従って、レーザ光発生手段からのレーザ光を各反射層において反射及び透過し得る構成を簡易かつ良好に実現できる。
【００８０】
請求項３７の発明では、偏向手段の周囲に環状に配置される環状遮光部が中心軸の方向に距離を隔てて一対設けられ、かつ両環状遮光部の間に反射レーザ光を通過させるスリットが形成されている。そして、これら一対の環状遮光部を変位手段によって一体的に変位させており、その変位動作を制御手段によって制御している。このようにすれば、複数の反射レーザ光のいずれかを空間側に導き、他を遮断するように、検出に用いる反射レーザ光の選択を切り替える構成を好適に実現できる。特に、偏向手段がどのような回動位置となってもレーザ光の選択の切り替えが良好に行われるようになり、装置の周囲にわたる検出を行う上で極めて有利となる。
【００８１】
請求項３８の発明は、回動偏向手段から光検出手段に至るまでの反射光の光路上に、検出手段に向けて反射光を集光する集光手段が設けられているため、検出手段を大型化させることなく広範囲の反射光を検出に利用できるようになる。
【００８２】
請求項３９の発明は、回動偏向手段から光検出手段に至るまでの反射光の光路上に、反射光を透過させ、且つ反射光以外の光を除去する光選択手段が設けられているため、ノイズ光を好適に除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８３】
[第１実施形態]
以下、本発明のレーザレーダ装置を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は第１実施形態に係るレーザレーダ装置１を概略的に例示する断面図である。
【００８４】
図１に示すように、レーザレーダ装置１は、レーザダイオード１０と、検出物体からの反射光Ｌ２を受光するフォトダイオード２０とを備え、検出物体までの距離や方位を検出する装置として構成されている。レーザダイオード１０は、レーザ光発生手段の一例に相当するものであり、図示しない駆動回路からパルス電流を供給されてパルスレーザ光（レーザ光Ｌ１）を投光するものである。フォトダイオード２０は、検出手段の一例に相当するものであり、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ１が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光Ｌ１の反射光Ｌ２を検出し電気信号に変換する構成をなしている。なお、検出物体からの反射光については所定領域のものが取り込まれる構成となっており、図１の例において、レーザ光Ｌ１が実線で示す経路を通過する場合には、符号Ｌ２で示す２つのライン間の領域の反射光が取り込まれるようになっている。
【００８５】
また、レーザ光Ｌ１の光軸上にはレンズ６０が設けられている。このレンズ６０は、コリメートレンズとして構成されるものであり、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を平行光に変換する機能を有する。
【００８６】
レンズ６０を通過したレーザ光Ｌ１の光路上には、レーザ光偏向手段としての揺動ミラー３１が配置されている。揺動ミラー３１は、「方向変更手段」の一例に相当するものであり、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を回動偏向機構４０に向けて偏向する構成をなし、且つ揺動可能に構成されている。この揺動ミラー３１は、偏向部４１に対するレーザ光の入射方向を相対的に変化させることで、偏向部４１からのレーザ光の向きを、中心軸４２ａの方向に関して変化させるように機能する。
【００８７】
また、この揺動ミラー３１を、多自由度をもって駆動するミラー駆動部が設けられている。このようにミラーを多自由度をもって駆動する技術はガルバノミラー等の分野において公知であるので詳細は省略するが、ミラー駆動部については、例えば、揺動ミラー３１をジンバル、ピボット軸受等で支持することにより、二方向へ回転運動させる構成とすることができる。図２ではその一例として、揺動ミラー３１を変位させる変位機構３３を例示しており、この変位機構３３は、ケース３内の所定位置に配置されるフレーム（図示略）と、このフレームに回転可能に保持されるミラー支持枠３４とを備えており、揺動ミラー３１を支持しつつ、この揺動ミラー３１に、第１軸３３ａ及び第２軸３３ｂ（第２軸３３ｂは第１軸３３ａと直交）を中心とした二方向の回転運動を行わせるように構成されている。このように構成することで、揺動ミラー３１の反射面３１ａの３次元的な位置関係が定まる。図１では、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１の出射方向をＸ軸方向とし、回動変更機構４０の中心軸４２ａの方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向として説明している。このような定義において、反射面３１ａとＸＹ平面とのなす角をα、反射面３１ａとＹＺ平面とのなす角をβ、反射面３１ａとＸＺ平面とのなす角をγとした場合、制御回路７０によるアクチュエータ３６の制御により、α、β、γの値が自由に定まることとなる。
【００８８】
変位機構３３は、図１に概略的に示すアクチュエータ３６によって駆動されるようになっている。アクチュエータ３６は、装置本体に対するミラー支持枠３４の相対位置を設定するモータ等の第１アクチュエータと、ミラー支持枠３４に対する揺動ミラー３１の相対位置を設定するモータ等の第２アクチュエータとからなり、制御回路７０からの制御量に基づいて第１アクチュエータ（モータ等）がミラー支持枠３４を位置設定し、第２アクチュエータ（モータ等）がミラー支持枠３４に対する揺動ミラー３１の位置を設定することで、レーザ光Ｌ１に対する揺動ミラー３１の傾斜が設定される。なお、制御回路７０は、ＣＰＵを備えたマイクロコンピュータなどによって構成されており、本実施形態ではこの制御回路７０が「制御手段」の一例に相当している。
【００８９】
揺動ミラー３１で反射されたレーザ光Ｌ１の光軸上には、回動偏向機構４０が設けられている。この回動偏向機構４０は、回動偏向手段の一例に相当しており、平坦な反射面４１ａを備えたミラーからなる偏向部４１と、この偏向部４１を支持する支持台４３と、この支持台４３に連結された軸部４２と、この軸部４２を回転可能に支持する図示しない軸受とを備えてなり、偏向部４１によりレーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ反射光をフォトダイオード２０に向けて偏向するように機能する。回動偏向機構４０の一部を構成する偏向部４１は、中心軸４２ａを中心として回動可能とされており、偏向手段の一例に相当している。
【００９０】
なお、本実施形態に係るレーザレーダ装置１では、偏向部４１における反射光を偏向する偏向領域（偏向部４１における反射面４１ａの領域）が、揺動ミラー３１におけるレーザ光を偏向する偏向領域（揺動ミラー３１における反射面３１ａの領域）よりも大きく構成されている。
【００９１】
さらに、回動偏向機構４０を回転駆動するようにモータ５０が設けられている。このモータ５０は、駆動手段の一例に相当するものであり、軸部４２を回転させることで、軸部４２と連結された偏向部４１を回転駆動する構成となっている。モータ５０は、ここではステップモータによって構成されている。ステップモータは、種々のものを利用でき、１ステップ毎の角度が小さいものを使用すれば、緻密な回動が可能となる。また、モータ５０としてステップモータ以外の駆動手段を用いてもよい。例えばサーボモータ等を用いても良いし、定常回転するモータを用い、偏向部４１が測距したい方向を向くタイミングに同期させてパルスレーザ光を出力することで、所望の方向の検出を可能としてもよい。なお、本実施形態では、図１に示すように、モータ５０の軸部４２の回転角度位置（即ち偏向部４１の回転角度位置）を検出する回転角度位置センサ５２が設けられている。回転角度位置センサ５２は、ロータリーエンコーダなど、軸部４２の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用でき、また、検出対象となるモータ５０の種類も特に限定されず、様々な種類のものに適用できる。
【００９２】
また、回動偏向機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光の光路上には、フォトダイオード２０に向けて反射光を集光する集光レンズ６２が設けられ、その集光レンズ６２とフォトダイオード２０の間にはフィルタ６４が設けられている。集光レンズ６２は、偏向部４１からの反射光を集光してフォトダイオード２０に導くものであり、集光手段の一例に相当している。また、フィルタ６４は、回動偏向機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光の光路上において反射光を透過させ且つ反射光以外の光を除去するものであり、光選択手段の一例に相当している。具体的には、反射光Ｌ２に対応した特定波長の光（例えば一定領域の波長の光）のみを透過させそれ以外の光を遮断する波長選択フィルタによって構成することができる。
【００９３】
また、本実施形態では、レーザダイオード１０、フォトダイオード２０、レーザ光偏向部３０、レンズ６０、回動偏向機構４０、モータ５０等がケース３内に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。ケース３における偏向部４１の周囲には、当該偏向部４１を取り囲むようにレーザ光Ｌ１及び反射光Ｌ２の通過を可能とする導光部４が形成されている。導光部４は、偏向部４１に入光するレーザ光Ｌ１の光軸を中心とした環状形態で、ほぼ３６０°に亘って構成されており、この導光部４を閉塞する形態でガラス板等からなるレーザ光透過板５が配され、防塵が図られている。なお、レーザ光透過板５は、偏向部４１に入光するレーザ光Ｌ１の光軸と直交する仮想平面に対し全周にわたり傾斜した構成となっている。即ち、偏向部４１から空間に向かうレーザ光Ｌ１に対して板面が傾斜した構成をなしている。従って、偏向部４１から空間に向かうレーザ光Ｌ１がレーザ光透過板５にて反射してもノイズ光となりにくくなっている。
【００９４】
次に、レーザレーダ装置１の作用について説明する。図１に示すレーザレーダ装置１では、レーザダイオード１０にパルス電流が供給されると、このレーザダイオード１０からはパルス電流のパルス幅に応じた時間間隔のパルスレーザ光（レーザ光Ｌ１）が出力される。このレーザ光Ｌ１は、ある程度の広がり角をもった拡散光として投光され、レンズ６０を通過することで平行光に変換される。レンズ６０を通過したレーザ光Ｌ１は、レーザ光偏向部３０に設けられた揺動ミラー３１で反射されて偏向部４１に入射し、この偏向部４１にて反射され空間に向けて照射される。
【００９５】
偏向部４１によって反射されたレーザ光Ｌ１は検出物体によって反射され、この反射光の一部（反射光Ｌ２参照）は再び偏向部４１に入射する。偏向部４１は、この反射光Ｌ２をフォトダイオード２０側へ反射する。偏向部４１にて反射された反射光Ｌ２は、集光レンズ６２で集光され、フィルタ６４を通過してフォトダイオード２０に入光する。
【００９６】
フォトダイオード２０は、受光した反射光Ｌ２に応じた電気信号（例えば受光した反射光Ｌ２に応じた電圧値）を出力する。この構成では、レーザダイオード１０によってレーザ光Ｌ１を出力してからフォトダイオード２０によってその反射光Ｌ２を検出するまでの時間を測定することにより検出物体までの距離を求めることができる。また、そのときの、揺動ミラー３１の変位、及び偏向部４１の変位によって方位をも求めることができる。つまり、揺動ミラー３１の反射面３１ａとＸＹ平面とのなす角α、反射面３１ａとＹＺ平面とのなす角β、反射面３１ａとＸＺ平面とのなす角γが定まり、偏向部４１の回転位置が定まると、偏向部４１からレーザ光Ｌ１が向かう方向が、一の方位に定まるため、検出物体の方位を的確に把握できることとなる。
【００９７】
なお、揺動ミラー３１の変位に伴うレーザ光の経路変化は以下の通りとなる。図１では、回動偏向機構４０が所定の回動状態となっている例を示しているが、この回動状態で、揺動ミラー３１が図１の揺動状態にあるときは、レーザ光Ｌ１が実線で示す経路を通過し、符号Ｌ２で示す２つのライン間の領域の反射光が取り込まれることとなる。一方、揺動ミラー３１の揺動状態が変化すると、破線Ｌ１'に示すように、偏向部４１に対するレーザ光Ｌ１の入射角度が相対的に変化する。即ち、揺動ミラー３１が変位することで、当該揺動ミラー３１でのレーザ光の反射角度が変化し、実線で示す経路から破線Ｌ１'で示す経路に変化する。これにより、偏向部４１から空間に向かうレーザ光が中心軸４２ａの方向に変化することとなる。この場合、反射光の経路も破線Ｌ２'のように変化し、偏向部４１で反射した後、集光レンズ６２、フィルタ６４を介してフォトダイオード２０に取り込まれることとなる。
【００９８】
以上のように、本実施形態に係るレーザレーダ装置１によれば、レーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ検出対象からの反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて偏向する偏向部４１が所定の中心軸を中心として回動可能とされるため、装置の周囲にわたる検出が可能となる。また、偏向部４１からのレーザ光Ｌ１の向きを、中心軸４２ａの方向に関して変化させうる揺動ミラー３１が設けられているため、レーザ光Ｌ１の向きを、中心軸４２ａと直交する平面方向（ＸＺ平面方向）だけでなく、中心軸４２ａの方向（Ｙ方向）にも変化させることができるため、検出を三次元的に行うことができるようになる。  
【００９９】
また、偏向部４１からのレーザ光Ｌ１の向きを中心軸４２ａの方向に関して変化させうる構成を、複雑な構成を用いずに揺動ミラー３１によって好適に実現できる。
【０１００】
また、偏向部４１における反射光Ｌ２を偏向する偏向領域が、揺動ミラー３１におけるレーザ光Ｌ１を偏向する偏向領域よりも大きく構成されているため、相対的に広範な領域の反射光を検出に用いることができ、検出精度を効果的に高めることができる。
【０１０１】
さらに、回動偏向機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上に、フォトダイオード２０に向けて反射光Ｌ２を集光する集光レンズ６２が設けられているため、フォトダイオード２０を大型化させることなく広範囲の反射光を検出に利用できるようになる。
【０１０２】
また、回動偏向機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上に、反射光Ｌ２を透過させ、且つ反射光以外の光を除去するフィルタ６４が設けられているため、ノイズ光を好適に除去できる。
【０１０３】
[第２実施形態]
次に、第２実施形態について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係るレーザレーダ装置１００を概略的に例示する断面図である。なお、本実施形態のレーザレーダ装置１００は、一部について第１実施形態と同様の部品を用いており、同様の構成の部品については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略することとする。なお、図３では、回動偏向機構４０の中心軸４２ａの方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向の光がミラー１３０で反射する方向（フォトダイオード２０の受光の向き）をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向としている。
【０１０４】
本実施形態に係るレーザレーダ装置１００においても、第１実施形態と同様に、レーザ光Ｌ１を発生するレーザダイオード１０（レーザ光発生手段）と、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ１が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光Ｌ１の反射光Ｌ２を検出するフォトダイオード２０（光検出手段）と、所定の中心軸４２ａを中心として回動可能に構成された偏向部４１を備えるとともに、当該偏向部４１によりレーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて偏向する回動偏向機構４０と、回動偏向機構４０を回転駆動するモータ５０とが設けられている。
【０１０５】
一方、レーザレーダ装置１００は、レーザダイオード１０を変位させることでレーザ光Ｌ１の出射方向を変更する出射方向変更部１１０が設けられており、この出射方向変更部１１０が方向変更手段、出射方向変更手段の一例に相当している。この出射方向変更部１１０は、偏向部４１に対するレーザ光Ｌ１の入射方向を相対的に変化させることで、偏向部４１からのレーザ光Ｌ１の向きを、中心軸４２ａの方向に関して変化させるように機能する。
【０１０６】
出射方向変更部１１０は、レーザダイオード１０の向きを変更させうるアクチュエータであれば種々のものを採用できる。例えば、レーザダイオード１０を振動子等の振動手段に搭載するようにしてもよく、図２の変位機構３３及びアクチュエータ３６のように多自由度で変位させる変位装置にレーザダイオード１０を搭載し、その搭載面について、二方向の回転運動を行わせるようにしてもよい。この場合、上記の振動手段や変位装置の変位量を制御回路７０によって制御することができ、この制御回路７０が、「変位制御手段」の一例に相当することとなる。
【０１０７】
第２実施形態に係るレーザレーダ装置１００では、レーザダイオード１０から所定の向きで投光されたレーザ光Ｌ１がレンズ６０を通過することで平行光に変換され、レンズ６０を通過したレーザ光Ｌ１はそのまま偏向部４１に入射し、この偏向部４１にて反射され空間に向けて照射される。偏向部４１によって反射されたレーザ光Ｌ１は検出物体によって反射され、この反射光の一部（反射光Ｌ２参照）は再び偏向部４１に入射する。偏向部４１は、この反射光Ｌ２をミラー１３０に向けて反射し、このミラー１３０を介してフォトダイオード２０側へ向かわせる。ミラー１３０は、レーザダイオード１０と回動偏向機構４０との間の空間において、傾斜して配置されており、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を通過させる貫通孔１３１を有している。貫通孔１３１の開口領域は、ミラー１３０の反射面の領域と比較して十分小さく設定されており、偏向部４１で反射された反射光Ｌ２は、ミラー１３０における貫通孔１３１の開口領域以外の領域（反射面が構成された領域）においてフォトダイオード２０側に反射される。このようにレーザ光Ｌ１、反射光Ｌ２の経路が構成される状態から、レーザダイオード１０の向きが変更されると、例えば破線Ｌ１'で示すような経路でレーザ光が通過し、反射光は破線Ｌ２'で示す経路を通ってフォトダイオード２０に入射することとなる。
【０１０８】
なお、本実施形態でも、回動偏向機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上に、フォトダイオード２０に向けて反射光Ｌ２を集光する集光レンズ６２が設けられている。また、回動偏向機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上に、反射光Ｌ２を透過させ、且つ反射光以外の光を除去するフィルタ６４が設けられている。
【０１０９】
本実施形態の構成によれば、レーザダイオード１０付近の部品を特徴的な構成とすることで、偏向部４１からのレーザ光Ｌ１の向きを中心軸４２ａの方向に関して変化させうる構成を好適に実現できる。
【０１１０】
[第３実施形態]
次に第３実施形態について説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係るレーザレーダ装置２００を概略的に例示する断面図である。なお、本実施形態のレーザレーダ装置２００も、一部について第１実施形態と同様の部品を用いており、同様の構成の部品については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略することとする。なお、図４では、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１の投光方向をＸ軸方向、回動偏向機構２４０の中心軸２４２ａの方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向としている。
【０１１１】
第３実施形態に係るレーザレーダ装置２００も、第１実施形態と同様に、レーザ光Ｌ１を発生するレーザダイオード１０（レーザ光発生手段）と、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ１が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光Ｌ１の反射光Ｌ２を検出するフォトダイオード２０（光検出手段）とを備えている。
【０１１２】
一方、第３実施形態に係るレーザレーダ装置２００は、回動偏向機構２４０の構成が、第１実施形態のレーザレーザ装置１とは若干異なっている。この回動偏向機構２４０の偏向部２４１は、ミラーとして構成され、所定の中心軸２４２ａを中心として回動可能に構成される一方で、中心軸２４２ａと直交する軸２４１ａ周りにも回動可能とされている。より具体的には、支持台２４３においてＸＺ平面に沿う軸２４１ａを中心として回動可能に支持されており、支持台２４３に対する相対的な回動角度をモータ等のアクチュエータ２１０によって駆動制御できるようになっている。なお、アクチュエータ２１０の変位は制御回路７０によって制御されることとなる。また、支持台２４３には、軸部２４２が連結されており、この軸部２４２が第１実施形態と同様のモータ５０（駆動手段）によって駆動制御される。
【０１１３】
このように構成されるレーザレーダ装置２００では、偏向部２４１が、「レーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて偏向する機能」を果たす。一方、アクチュエータ２１０は、偏向部２４１全体を、中心軸２４２ａと交差する方向の軸２４１ａを中心として傾動させることで、「偏向部２４１に対するレーザ光Ｌ１の入射方向を相対的に変化させ、偏向部２４１からのレーザ光Ｌ１の向きを、中心軸２４２ａの方向に関して変化させる機能」を果たすこととなる。この例では、偏向部２４１を傾動させるアクチュエータ２１０が方向変更手段、傾動手段の一例に相当しており、制御回路７０は、制御手段、傾動制御手段の一例に相当している。
【０１１４】
なお、本実施形態でも、回動偏向機構２４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上に、フォトダイオード２０に向けて反射光Ｌ２を集光する集光レンズ６２が設けられている。また、回動偏向機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上に、反射光Ｌ２を透過させ、且つ反射光以外の光を除去するフィルタ６４が設けられている。
【０１１５】
本実施形態の構成によれば、レーザ光Ｌ１の向きを中心軸２４２ａの方向（Ｙ軸方向）に関して変化させうる構成を、偏向手段以外を複雑化することなく好適に実現できる。
【０１１６】
[第４実施形態]
次に、第４実施形態について説明する。図５は、本発明の第４実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。なお、本実施形態のレーザレーダ装置３００も、一部について第１実施形態と同様の部品を用いており、同様の構成の部品については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略することとする。なお、図５では、回動偏向機構３４０の中心軸３４２ａの方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交する所定方向をＸ軸方向としている。
【０１１７】
第４実施形態に係るレーザレーダ装置３００においても、第１実施形態と同様に、レーザ光Ｌ１を発生するレーザダイオード１０（レーザ光発生手段）と、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ１が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光Ｌ１の反射光Ｌ２を検出するフォトダイオード２０（光検出手段）とを備えている。
【０１１８】
一方、第４実施形態に係るレーザレーダ装置３００も、回動偏向機構３４０の構成が、第１実施形態のレーザレーダ装置１とは若干異なっている。この回動偏向機構３４０の偏向手段は、ミラーとして構成されると共にレーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を偏向する第一偏向部３４３（第一偏向部３４３は第一偏向手段の一例に相当する）と、同じくミラーとして構成され、検出物体からの反射光Ｌ２を偏向する第二偏向部３４１（第二偏向部３４１は第二偏向手段に相当する）とによって構成されている。第二偏向部３４１は、円筒軸３４２に傾斜状態で固定されており、第一偏向部３４３は円筒軸３４２に傾動可能に支持されている。第二偏向部３４１が固定され且つ第一偏向部３４３が回動可能に支持される円筒軸３４２は、中心軸３４２ａを中心として回転するものであり、この円筒軸３４２が第１実施形態と同様のモータ５０（駆動手段）により回転駆動されることで、第一偏向部３４３及び第二偏向部３４１が中心軸３４２ａを中心として回転することとなる。
【０１１９】
第一偏向部３４３は、第二偏向部３４１とは独立して傾動可能とされるものであるが、具体的には、円筒軸３４２に設けられた図示しない軸受に支持されており、中心軸３４２ａと直交する軸３４３ｂを中心とする回転方向の変位が可能となっている。第一偏向部３４３の駆動は、図５にて概略的に示すアクチュエータ３１０によってなされるようになっている。アクチュエータ３１０は、第一偏向部３４３を傾動させうるものであればその種類は限定されない。例えば、モータ等により回転制御させ、第一偏向部３４３の角度を設定するような構成であってもよい。また、第一偏向部３４３の一部を磁性体によって構成すると共に、円筒軸３４２の外部にコイルを設け、コイルの通電量に応じた電磁力によって第一偏向部３４３の変位を制御するようにしてもよい。
【０１２０】
このように構成されるレーザレーダ装置３００では、偏向手段の一部を構成する第一偏向部３４３が、「レーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させる機能」を果たし、同じく偏向手段の一部を構成する第二偏向部３４１が「反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて偏向する機能」を果たす。
【０１２１】
一方、アクチュエータ３１０は、第一偏向部３４３を中心軸３４２ａと交差する方向の軸３４３ｂを中心として傾動させるように作動し、これにより「第一偏向部３４３に対するレーザ光Ｌ１の入射方向を相対的に変化させ、第一偏向部３４３からのレーザ光Ｌ１の向きを、中心軸３４２ａの方向に関して変化させる機能」を果たすこととなる。この例では、第一偏向部３４３を傾動させるアクチュエータ３１０が方向変更手段、傾動手段の一例に相当しており、制御回路７０は、制御手段、傾動制御手段の一例に相当している。
【０１２２】
また、本実施形態では、第二偏向部３４１における反射光Ｌ２を偏向する偏向領域（反射面３４１ａの領域）が、第一偏向部３４３におけるレーザ光Ｌ１を偏向する偏向領域（反射面３４３ａの領域）よりも大きく構成されている。
【０１２３】
さらに、回動偏向機構３４０の中心軸３４２ａ上において、レーザダイオード１０とフォトダイオード２０が第一偏向部３４３を挟んで対向して配置されている。この構成の場合、円筒軸３４２の内部で発生したレーザ光Ｌ１は、第一偏向部３４３で反射されて空間側に向かう。検出物体からの反射光Ｌ２は、第二偏向部３４１で反射されてフォトダイオード２０側に向かうこととなる。一方、このようにレーザ光Ｌ１、反射光Ｌ２の経路が構成される状態から、第一偏向部３４３が変位すると、例えば破線Ｌ１'で示すような経路でレーザ光が空間側に向かい、反射光は破線Ｌ２'で示す経路を通って第二偏向部３４１に入射することとなる。
【０１２４】
なお、本実施形態でも、回動偏向機構３４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上に、フォトダイオード２０に向けて反射光Ｌ２を集光する集光レンズ６２が設けられている。また、回動偏向機構３４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上に、反射光Ｌ２を透過させ、且つ反射光以外の光を除去するフィルタ６４が設けられている。
【０１２５】
以上のように、本実施形態の構成によれば、レーザ光の入射方向を相対的に変化させる構成を、偏向手段の一部を選択的に変位させることのみで好適に実現できる。
【０１２６】
また、第二偏向部３４１における反射光を偏向する偏向領域が、第一偏向部３４３におけるレーザ光を偏向する偏向領域よりも大きく構成されているため、相対的に広範な領域の反射光を検出に用いることができ、検出精度を効果的に高めることができる。
【０１２７】
回動偏向機構３４０の中心軸３４２ａ上において、レーザダイオード１０とフォトダイオード２０とが第一偏向部３４３を挟んで対向して配置されているため、配置の効率化を図ることができ、スペースを有効利用することができる。
【０１２８】
[第５実施形態]
次に、第５実施形態について説明する。
図６は、本発明の第５実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図７は、図６のレーザレーダ装置に用いる揺動機構及びアクチュエータ等を概念的に説明する説明図である。図８は、ピエゾアクチュエータが取り付けられたミラーを等を裏側（反射面の反対側）から概念的に説明する説明図であり、図８（ｂ）は、ピエゾアクチュエータが取り付けられたミラーを概念的に示す斜視図である。図９は、図６のレーザレーダ装置における検出処理を例示するフローチャートである。
【０１２９】
図６に示すように、本実施形態のレーザレーダ装置４００も一部について第１実施形態と同様の部品を用いている。即ち、ケース３、導光部４、レーザ光透過板５、レーザダイオード１０、レンズ６０、フォトダイオード２０、フィルタ６４、集光レンズ６２、回動偏向機構４０、モータ５０、回転角度位置センサ５２、制御回路７０等については、第１実施形態と同様の構成をなしかつ第１実施形態と同様の機能を有している。従って、第１実施形態と同様の構成をなす部品については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、本実施形態では、回動偏向機構４０の中心軸４２ａの方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交する所定方向をＸ軸方向とし、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。なお、本実施形態では、レーザダイオード１０からのレーザ光の出射方向がＸ軸方向となっている。
【０１３０】
本実施形態でも、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）からレーザ光Ｌ１が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光Ｌ１の反射光をフォトダイオード２０（光検出手段）によって検出する構成をなしている。また、回動偏向機構４０は、中心軸４２ａを中心として回動可能に構成された偏向部４１（偏向手段）を備えるとともに、当該偏向部４１によりレーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光をフォトダイオード２０に向けて偏向する構成をなしている。さらに、回動偏向機構４０は、モータ５０（駆動手段）によって駆動される構成となっている。
【０１３１】
レーザ光偏向部４３０（レーザ光偏向部４３０は、「方向偏向手段」「レーザ光偏向手段」の一例に相当する）は、レーザダイオード１０からのレーザ光を回動偏向機構４０に向けて偏向する構成をなし、且つ揺動可能に構成されている。そして、偏向部４１に対するレーザ光Ｌ１の入射方向を相対的に変化させ、偏向部４１からのレーザ光の向きを、中心軸４２ａの方向（即ち、縦方向（Ｙ軸方向））に関して変化させる機能を有している。
【０１３２】
レーザ光偏向部４３０は、図７、図８（ａ）（ｂ）に示すように、レーザ光を反射するミラー４３１と、ミラー４３１を揺動可能に支持する揺動機構４３５と、揺動機構４３５に支持されたミラー４３１を駆動するピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄとを備えている。なお、ミラー４３１は、レーザ光を偏向させる「偏向部材」の一例に相当する。また、ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄは、「アクチュエータ」の一例に相当する。
【０１３３】
４つのピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄは、いずれも印加電圧に応じて伸縮する公知のピエゾアクチュエータとして構成されており、それぞれが反射面４３１ａとは反対側において矩形状のミラー４３１の角部近傍（ミラー４３１の角部近傍は、「特定部位」の一例に相当する）に一端が取り付けられ、他端が保持部４３８に固定されている。保持部４３８は、ケース３に固定されてケース３内の所定位置に位置決めされるものであり、この保持部４３８に固定される各ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄは、印加電圧に応じて伸縮することで保持部４３８に対して相対的に変位するようになっており（即ち、ケース３に対して相対的に変位するようになっており）、それぞれがケース３内においてミラー４３１の角部近傍の位置を変化させうる構成となっている。
【０１３４】
制御回路７０（制御回路７０は、「制御手段」「揺動制御手段」の一例に相当する）は、ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄによるミラー４３１の駆動状態を制御することでレーザ光偏向部４３０の揺動を制御している。各ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄにはピエゾアクチュエータ駆動回路（以下、駆動回路ともいう）４３６ａ、４３６ｂ、４３６ｃ、４３６ｄがそれぞれ電気的に接続されている。これら駆動回路４３６ａ、４３６ｂ、４３６ｃ、４３６ｄは、それぞれが制御回路７０から制御量の指令を受ける構成をなしており、各駆動回路４３６ａ、４３６ｂ、４３６ｃ、４３６ｄから各ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄに対して制御回路７０からの制御量に応じた電圧が出力されるようになっている。このようにして制御回路７０がピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄの伸縮を制御し、レーザ光Ｌ１に対するミラー４３１の姿勢を制御することとなる。
【０１３５】
揺動機構４３５は、ミラー４３１とこのミラー４３１を保持する保持部４３８とを球面対偶構造にて連結するボールジョイントによって構成されており、ミラー４３１に連結される球部４３４と、保持部４３８に連結される球殻部４３３とを備えている。この構成では、球部４３４の中心４３４ａが常に一の位置に定まり、球部４３４は球殻部４３３内に収容された状態で多方向に回転しうることとなる。このように構成される揺動機構４３５は、ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄの伸縮に応じて、反射面４３１ａと球部４３４の中心４３４ａとの距離を常に一定に保ちながらレーザ光Ｌ１に対するミラー４３１の傾斜状態を変化させる。
【０１３６】
次に、レーザレーダ装置４００における検出処理について説明する。
図９の検出処理は例えば電源投入や所定操作などによって開始されるものであり、まず、ミラー４３１及び偏向部４１を初期位置に設定する（Ｓ１）。本実施形態では、図６及び図７の実線にて示す位置が初期位置とされており、ミラー４３１が当該位置となるようにモータ５０及びピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄを制御する。なお、検出処理前の待機状態において偏向部４１及びミラー４３１が初期位置に設定されるようにも構成でき、このような構成の場合にはＳ１の処理を省略することができる。
【０１３７】
次いで、現在の設定状態（検出処理開始直後の場合には初期位置に設定された状態）での物体の検出処理を行う（Ｓ２）。具体的には制御回路７０によってレーザダイオード１０にレーザ光を投光させる制御を行うと共に、フォトダイオード２０から出力される電気信号を制御回路７０によって読み取り、現在のピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄの設定（即ち現在のミラー４３１の設定）に対応した方向に検出すべき物体が存在するか否かを確認する。フォトダイオード２０から一定レベル以上の電気信号が出力される場合には、レーザダイオード１０によるレーザ光の投光からフォトダイオード２０による反射光の受光までの時間に基づいて検出物体までの距離を算出する。また、ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄの現在の設定に基づいて偏向部４１からレーザ光Ｌ１が向かう方位を算出する。なお、算出された距離や方位は図示しない表示部等に出力することができる。
【０１３８】
その後、ミラー４３１が予め定められた範囲分回転したかを判断する（Ｓ３）。本実施形態では、制御回路７０の制御により、モータ５０が偏向部４１を予め定められた一定角度（本実施形態の例では１°）ずつ回動させる構成をなしており、偏向部４１が一定角度（１°）ずつ回動する毎にミラー４３１が「定められた範囲」に亘って回転することで、モータ５０の一定角度（１°）毎に中心軸の方向（中心軸４２ａに沿った縦方向）の走査が行われるようになっている。Ｓ３の処理では、現在の偏向部４１の設定状態で、ミラー４３１が「定められた範囲」分だけ回転し終わったか否かを判断しており、回転し終わった場合には、現在の偏向部４１の設定状態での縦方向（即ち中心軸４２ａの方向）の走査が終了したことになるため、Ｓ３にてＹｅｓに進む。
【０１３９】
一方、現在の偏向部４１の設定状態で、ミラー４３１が「定められた範囲」分だけ回転し終わっていない場合には、Ｓ３にてＮｏに進み、偏向部４１が「所定の回動範囲」にあるか否かを判断する。本実施形態では、レーザダイオード１０からのレーザ光の出射方向と平行な仮想直線と、偏向部４１の反射面４１ａと平行な仮想平面と、のなす角度αが予め定められた閾値以下となる回動範囲を「所定の回動範囲」の一例として用いており、偏向部４１がこのような関係となる回動範囲に該当する場合には、Ｓ４にてＹｅｓに進む。一方、偏向部４１が上記所定の回動範囲に該当しない場合にはＳ４にてＮｏに進む。
【０１４０】
揺動制御を行う制御回路７０は、偏向部４１の回動位置に基づいて、レーザ光偏向部４３０の揺動制御を変化させている。即ち、偏向部４１が上記「所定の回動範囲」に該当しない場合（レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１の出射方向と平行な仮想直線と、偏向部４１の反射面４１ａと平行な仮想平面と、のなす角度αが予め定められた閾値（例えば１０°）を超えるの場合）には、Ｓ４にてＮｏに進み、Ｚ軸方向の回転軸（第１軸４３７ａ）を中心としてミラー４３１を一定角度回転するように、ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄの伸縮を制御する。より具体的には、偏向部４１が「所定の回動範囲」に該当しない場合、反射面４３１ａをＸＹ平面と直交させた状態で、ミラー４３１をＺ軸方向の回転軸（第１軸４３７ａ）を中心として回転させ、ミラー４３１から偏向部４１へ向かうレーザ光Ｌ１の方向をＸＹ平面に沿って変化させるようにしている。図７では、実線位置から第１軸４３７ａを中心として回転させたミラー４３１の位置を二点鎖線にて示している。また、そのときのレーザ光の経路を破線Ｌ１'にて示している（図６、図７参照）。
【０１４１】
第１軸４３７ａを中心としてミラー４３１を回転させる制御を行うには、例えば、ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｃの伸縮量を同一とし、かつピエゾアクチュエータ４３２ｂ、４３２ｄの伸縮量を同一とすると共に、ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｃが伸びた分だけ、ピエゾアクチュエータ４３２ｂ、４３２ｄを縮め、或いは、ピエゾアクチュエータ４３２ｂ、４３２ｄが伸びた分だけ、ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｃを縮めるように制御を行えばよい。
【０１４２】
一方、偏向部４１が「所定の回動範囲」の場合には（レーザダイオード１０からのレーザ光の出射方向と平行な仮想直線と、偏向部４１の反射面４１ａと平行な仮想平面とのなす角度αが予め定められた閾値以下の場合）には、Ｓ４にてＹｅｓに進み、ミラー４３１が第２軸４３７ｂ（第１軸４３７ａと交差する軸）を中心として一定角度回転するようにピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄの伸縮を制御する。第２軸４３７ｂは、ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面のいずれとも交わる軸であり、本実施形態では、ミラー４３１の対角線に沿うように第２軸４３７ｂが設定されるようになっている。このような第２軸４３７ｂを中心として回転させ、ミラー４３１から偏向部４１へ向かうレーザ光の方向を、ＸＹ平面と交差する平面に沿って変化させる。
【０１４３】
Ｚ軸方向に延びる第１軸４３７ａを中心としてミラー４３１を回転させる場合、レーザダイオード１０からのレーザ光の出射方向（Ｘ軸方向）と平行な仮想直線と、偏向部４１の反射面４１ａと平行な仮想平面と、のなす角度αが小さくなればなるほど、偏向部４１から空間に向かうレーザ光の中心軸４２ａの方向（縦方向）の変化が小さくなってしまう。従って、本実施形態では、偏向部４１が「所定の回動範囲」にある場合には、第１軸４３７ａを中心としてミラー４３１を回転させるのではなく、ミラー４３１の対角線に沿った第２軸４３７ｂを中心としてミラー４３１を回転させ、角度αが小さくなった場合であってもレーザ光が中心軸４２ａの方向（縦方向）に大きく変化するようにしている。なお、このような制御を行うには、例えば、ピエゾアクチュエータ４３２ｂｃ、４３２ｃの伸縮量を同一とし、ピエゾアクチュエータ４３２ａが伸びた分だけ、ピエゾアクチュエータ４３２ｄを縮め、或いは、ピエゾアクチュエータ４３２ｄが伸びた分だけ、ピエゾアクチュエータ４３２ａを縮めるように制御を行えばよい。
【０１４４】
図９に戻り、Ｓ３にてＹｅｓに進む場合には、制御回路７０の制御により、偏向部４１をさらに一定角度（１°）回動させるようにモータ５０が駆動され（Ｓ７）、その回動後の偏向部４１の設定状態でＳ２以降の処理が繰り返される。即ち、偏向部４１が新たな位置に設定された状態で、再度縦方向の走査が行われることとなる。なお、上記例では、「一定角度」の例として「１°」を例示したが、偏向部４１の回転ステップとなる「一定角度」は、これよりも小さい角度であってもよく、大きい角度であってもよい。
【０１４５】
本実施形態では、揺動機構４３５に支持されたミラー４３１をピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄによって駆動しており、さらに、ピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄによるミラー４３１の駆動状態を、制御回路７０によって制御している。このようにすれば、レーザ光を偏向する部位を精度高く良好に揺動制御できる。また、レーザ光偏向部４３０全体を小型化できる。
【０１４６】
また、４つのピエゾアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄを制御することでミラー４３１の角部近傍（特定部位）の位置を変化させ、レーザ光に対するミラー４３１の姿勢を制御している。このようにすれば、ミラー４３１を揺動制御しうる構成を、簡易かつ小型構成にて実現できる。
【０１４７】
また、ミラー４３１と、このミラー４３１を保持する保持部４３８と、を球面対偶構造にて連結するボールジョイントを設けている。このようにすれば、装置内においてミラー４３１を安定的に保持でき、かつ円滑に揺動できるようになる。
【０１４８】
また、偏向部４１の回動位置に基づいて、レーザ光偏向部４３０の揺動制御を変化させている。このようにすれば、レーザ光偏向部４３０の揺動制御を、偏向部４１の回動位置に応じた適切な制御とすることができる。
【０１４９】
また、回動偏向機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光の光路上に、フォトダイオード２０に向けて反射光を集光する集光レンズ６２（集光手段）が設けられているため、検出手段を大型化させることなく広範囲の反射光を検出に利用できるようになる。
【０１５０】
また、回動偏向機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光の光路上に、反射光を透過させ、且つ反射光以外の光を除去するフィルタ６４（光選択手段）が設けられているため、ノイズ光を好適に除去できる。
【０１５１】
[第６実施形態]
次に、第６実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第６実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図１１（ａ）は、図１０のレーザレーダ装置に用いるミラーユニット及び変位機構等を側方から概念的に示す説明図であり、図１１（ｂ）は、ミラーユニットを下方から概念的に示す説明図である。図１２は、図１０のレーザレーダ装置における検出処理を例示するフローチャートである。
【０１５２】
図１０に示すように、本実施形態のレーザレーダ装置５００も一部について第１実施形態と同様の部品を用いている。即ち、ケース３、導光部４、レーザ光透過板５、レーザダイオード１０、レンズ６０、フォトダイオード２０、フィルタ６４、集光レンズ６２、回動偏向機構４０、モータ５０、回転角度位置センサ５２、制御回路７０等については、第１実施形態と同様の構成をなしかつ第１実施形態と同様の機能を有している。従って、第１実施形態と同様の構成をなす部品については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、本実施形態では、回動偏向機構４０の中心軸４２ａの方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交する所定方向をＸ軸方向とし、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。なお、本実施形態では、レーザダイオード１０からのレーザ光の出射方向がＸ軸方向となっている。
【０１５３】
本実施形態でも、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）からレーザ光Ｌ１が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光Ｌ１の反射光をフォトダイオード２０（光検出手段）によって検出する構成をなしている。また、回動偏向機構４０は、中心軸４２ａを中心として回動可能に構成された偏向部４１（偏向手段）を備えるとともに、当該偏向部４１によりレーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光をフォトダイオード２０に向けて偏向する構成をなしている。さらに、回動偏向機構４０は、モータ５０（駆動手段）によって駆動される構成となっている。
【０１５４】
レーザ光偏向部５３０は（レーザ光偏向部５３０は、「方向偏向手段」「レーザ光偏向手段」の一例に相当する）、図１１に示すように、ミラーユニット５３１と、このミラーユニット５３１を変位させる回転機構５３３（回転機構５３３は、「変位機構」の一例に相当する）とによって構成されている。ミラーユニット５３１は、複数のミラー５３１ａ，５３１ｂ，５３１ｃ，５３１ｄ，５３１ｅ，５３１ｆ，５３１ｇ，５３１ｈを一体的に備えると共に、回動偏向機構４０の中心軸４２ａと平行なＹ軸方向の回転軸５３２を中心として回転可能に構成されている。複数のミラー５３１ａ〜５３１ｈは、それぞれが平坦な反射面５３７ａ〜５３７ｈを備えており、かつ回転軸５３２の周囲に環状に配置されている。回転軸５３２に対する各ミラー５３１ａ〜５３１ｈの反射面５３７ａ〜５３７ｈの角度はそれぞれ異なるように構成されている。
【０１５５】
回転機構５３３は、ミラーユニット５３１を回転軸５３２を中心として回転させるものであり、モータ５３４と、このモータ５３４とミラーユニット５３１とを連結する軸部５３５によって構成されている。モータ５３４は、回転位置を制御しうるものであればステップモータ等の様々なモータを利用できる。回転機構５３３は、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１が入射する位置に、複数のミラー５３１ａ〜５３１ｈをそれぞれ順番に配置するようにミラーユニット５３１を変位させる構成をなしており、ミラーユニット５３１は回転機構５３３によってレーザ光Ｌ１の入射位置に配置されたときの各ミラー５３１ａ〜５３１ｈの反射面５３７ａ〜５３７ｈの角度がそれぞれ異なるように構成されている。
【０１５６】
制御回路７０（制御回路７０は、制御手段の一例に相当する）は、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１が照射される位置に各ミラー５３１ａ〜５３１ｈを順番に配置するように回転機構５３３を制御しており、より詳しくは、レーザ光Ｌ１の入射位置において各反射面５３７ａ〜５３７ｈがＸＹ平面と直交状態となるように各ミラー５３１ａ〜５３１ｈをそれぞれ順番に位置設定する。
【０１５７】
各反射面５３７ａ〜５３７ｈの傾斜は様々に設定できる。本実施形態の例では、ミラー５３１ａによってレーザ光Ｌ１を反射するときに、レーザ光Ｌ１の入射位置において反射面５３７ａがＸＹ平面と直交状態となるようにミラー５３１ａが設定されるようになっており、そのときのレーザ光Ｌ１と反射面５３７ａとのなす角度β１が４５°となるようにミラー５３１ａが構成されている。同様に、ミラー５３１ｂによってレーザ光Ｌ１を反射するときに、レーザ光Ｌ１の入射位置において反射面５３７ｂがＸＹ平面と直交状態となるようにミラー５３１ｂが設定され、そのときのレーザ光Ｌ１と反射面５３７ｂとのなす角度β２は、角度β１よりも大きい角度（４７°）となるようにミラー５３１ｂが構成されている。さらに、ミラー５３１ｃによってレーザ光Ｌ１を反射するときに、レーザ光Ｌ１の入射位置において反射面５３７ｃがＸＹ平面と直交状態となるようにミラー５３１ｃが設定され、そのときのレーザ光Ｌ１と反射面５３７ｃとのなす角度β３は、角度β２よりも大きい角度（４９°）となるようにミラー５３１ｃが構成されている。このように、ミラー５３１ａ〜５３１ｈは、レーザ光Ｌ１の入射位置において各反射面５３７ａ〜５３７ｈがＸＹ平面と直交状態となるようにそれぞれ設定されたとき、各反射面５３７ａ〜５３７ｈとレーザ光Ｌ１とのなす角度が各反射面毎に異なるようになっている。
【０１５８】
レーザレーダ装置５００はこのような制御回路７０の制御によって偏向部４１に対するレーザ光Ｌ１の入射方向を相対的に変化させ、偏向部４１からのレーザ光Ｌ１の向きを、中心軸４２ａの方向に関して変化させる。なお、図１０、図１１（ａ）では、ミラー５３１ａによってレーザ光Ｌ１を反射する様子を実線にて示しており、その位置からミラーユニット５３１を回転し、ミラー５３１ａとは別のミラー（ミラー５３１ｄ）によって反射する様子を破線Ｌ１'にて示している。
【０１５９】
次に、レーザレーダ装置５００の制御について説明する。
図１２は、図１０のレーザレーダ装置５００における検出処理の流れを例示するフローチャートである。検出処理は例えば電源投入や所定操作などによって開始されるものであり、まず、ミラーユニット５３１及び偏向部４１を初期位置に設定する（Ｓ１０）。本実施形態では、図１０、図１１（ａ）にて実線で示す位置が初期位置とされており、ミラーユニット５３１及び偏向部４１が当該位置となるようにモータ５３４やモータ５０を回転駆動する。なお、検出処理前の待機状態においてミラーユニット５３１及び偏向部４１が初期位置に設定されるようにも構成でき、このような構成の場合にはＳ１０の処理を省略することができる。
【０１６０】
次いで、現在の設定状態（検出処理開始直後の場合には初期位置に設定された状態）での物体の検出処理を行う（Ｓ２０）。具体的には制御回路７０によってレーザダイオード１０にレーザ光を投光させる制御を行うと共に、フォトダイオード２０から出力される電気信号を制御回路７０によって読み取り、ミラーユニット５３１の現在の設定位置及び偏向部４１の現在の設定位置に対応した方向に検出すべき物体が存在するか否かを確認する。フォトダイオード２０から一定レベル以上の電気信号が出力される場合には、レーザダイオード１０によるレーザ光の投光からフォトダイオード２０による反射光の受光までの時間に基づいて検出物体までの距離を算出する。また、ミラーユニット５３１の現在の設定位置(即ち、レーザ光Ｌ１の入射位置に配置される現在のミラーの角度）及び偏向部４１の現在の設定位置に基づいて偏向部４１からレーザ光Ｌ１が向かう方位を算出する。なお、算出された距離や方位は図示しない表示部等に出力することができる。
【０１６１】
その後、ミラーユニット５３１が１回転したかを判断する（Ｓ３０）。本実施形態では、制御回路７０の制御により、モータ５０が偏向部４１を予め定められた一定角度（本実施形態の例では１°）ずつ回動させ、かつ偏向部４１が一定角度（１°）ずつ回動する毎にミラーユニット５３１を１回転させる構成をなしている。即ち、偏向部４１が一定角度ずつ回動する毎に、複数のミラー５３１ａ〜５３１ｈのすべてがレーザ光の入射位置に順番に配置されるようにミラーが切り替えられミラーユニット５３１からの反射光の方向が段階的に切り替えられる。このようにしてモータ５０の一定角度（１°）毎に中心軸の方向（中心軸４２ａに沿った縦方向）の走査が行われるようになっているため、ミラーユニット５３１が１回転し終わった場合には、現在の偏向部４１の設定状態での縦方向（即ち中心軸４２ａの方向）の走査が終了したことになる。従って、この場合にはＳ３０にてＹｅｓに進む。一方、現在の偏向部４１の設定状態で、ミラーユニット５３１が１回転し終わっていない場合には、Ｓ３０にてＮｏに進み、次のミラーをレーザ光の入射位置に配置するように、ミラーユニット５３１を一定角度（本実施形態では４５°）回転し（Ｓ４０）、その一定角度回転後のミラーユニット５３１の状態でＳ２０の検出処理を繰り返す。
【０１６２】
Ｓ３０にてＹｅｓに進む場合には、制御回路７０の制御により、偏向部４１をさらに一定角度（１°）回動させるようにモータ５０が駆動され（Ｓ５０）、その回動後の偏向部４１の設定状態でＳ２０以降の処理が繰り返される。即ち、偏向部４１が新たな位置に設定された状態で、再度縦方向の走査が行われることとなる。
【０１６３】
なお、上記例では、「一定角度」の例として「１°」を例示したが、偏向部４１の回転ステップとなる「一定角度」は、これよりも小さい角度であってもよく、大きい角度であってもよい。また、上記例では、８つのミラーを備えたミラーユニット５３１を例示したが、ミラーの数はこれよりも多くてもよく、少なくてもよい。
【０１６４】
本実施形態では、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１が入射する位置に複数のミラー５３１ａ〜５３１ｈをそれぞれ順番に配置するようにミラーユニット５３１を制御し、偏向部４１に対するレーザ光の入射方向を相対的に変化させている。このようにすれば、「方向変更手段」が複雑な構成或いは大掛かりな構成とならずに済む。また、複数のミラー５３１ａ〜５３１ｈを順番に配置するようにミラーユニット５３１を制御することで偏向部４１に対するレーザ光の入射方向を相対的に変化させることができるため、複雑な制御を用いずに偏向部４１からのレーザ光の向きを中心軸の方向に関して変化させることができる。
【０１６５】
また、ミラーユニット５３１の回転を制御してレーザ光Ｌ１の入射位置に配置されるミラーを切り替えることができるため、ミラーの切替を迅速かつ精度高く行い易くなる。
【０１６６】
また、モータ５０により偏向部４１を一定角度ずつ回動させる構成をなしており、偏向部４１が一定角度ずつ回動する毎に、複数のミラー５３１ａ〜５３１ｈのすべてがレーザ光Ｌ１の入射位置に順番に配置されるようにミラーが切り替えられ、偏向部４１が回動する一定角度毎に中心軸４２ａの方向（縦方向）の走査が行われる。このようにすると、偏向部４１を一度に大きく回転させることなく三次元的検出を行うことができるようになり、回動偏向機構４０やモータ５０の負荷を抑えることができる。
【０１６７】
[第７実施形態]
次に、第７実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第７実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図１４（ａ）は、図１３のレーザレーダ装置に用いる傾動手段の要部を説明する説明図であり、図１４（ｂ）は、傾動手段について図１４（ａ）とは異なる部位を説明する説明図である。図１５（ａ）は、図１３のレーザレーダ装置に用いる傾動機構、回動偏向機構等を概念的に説明する説明図であり、図１５（ｂ）は、軸部の構成を概念的に説明する説明図である。図１６は、図１３のレーザレーダ装置における検出処理の流れを例示するフローチャートである。
【０１６８】
図１３に示すように、本実施形態のレーザレーダ装置６００も一部について第１実施形態と同様の部品を用いている。即ち、ケース３、導光部４、レーザ光透過板５、レーザダイオード１０、レンズ６０、フォトダイオード２０、フィルタ６４、集光レンズ６２、回転角度位置センサ５２、制御回路７０等については、第１実施形態と同様の構成をなし、かつ第１実施形態と同様の機能を有している。従って、第１実施形態と同様の構成をなす部品については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、モータ６５０は、軸部６４２の構成が第１実施形態の軸部４２と異なり、軸部以外は第１実施形態とほぼ同様である。よって軸部６４２の部分を重点的に説明することとし、軸部以外の説明については省略する。
【０１６９】
本実施形態では、回動偏向機構６４０の中心軸６４２ａの方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交する所定方向をＸ軸方向とし、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。なお、本実施形態では、レーザダイオード１０からのレーザ光の出射方向がＸ軸方向となっている。図１３、図１４（ａ）、図１５（ａ）では中心軸６４２ａを一点鎖線にて概念的に示している。
【０１７０】
本実施形態のレーザレーダ装置６００でも、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）からレーザ光Ｌ１が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光Ｌ１の反射光（符号Ｌ２参照）をフォトダイオード２０（光検出手段）によって検出する構成をなしている。レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１はミラー６３０によってほぼ直角に反射され、回動偏向機構６４０に設けられた偏向部６４１の中央付近に入光するようになっている。回動偏向機構６４０は、中心軸６４２ａを中心として回動可能に構成された偏向部６４１（偏向手段）を備えるとともに、当該偏向部６４１によりレーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光をフォトダイオード２０に向けて偏向する構成をなしている。さらに、回動偏向機構６４０は、モータ６５０によって駆動される構成となっている。本実施形態では、モータ６５０及び制御回路７０によって「駆動手段」が構成されている。
【０１７１】
本実施形態のレーザレーダ装置６００は、この回動偏向機構６４０の構成が第１実施形態のレーザレーザ装置１（図１）と大きく異なっている。回動偏向機構６４０の偏向部６４１は、板状のミラーとして構成され、所定の中心軸６４２ａを中心として回動可能に構成される一方で、中心軸６４２ａと直交する軸６４１ａ周りにも回動可能とされている。より具体的には、モータ６５０のロータの一部として構成された軸部６４２がＹ軸方向に延びており、偏向部６４１は、この軸部６４２の先端部においてＸＺ平面に沿う軸６４１ａを中心として回動しうるように支持されている。なお、図１３、図１５では、偏向部６４１の回転中心となる軸６４１ａを点によって概念的に示し、図１４（ａ）では、軸６４１ａを一点鎖線にて概念的に示している。
【０１７２】
軸部６４２によって偏向部６４１を回動可能に支持する構成としては様々な構成を採りうるが、その一例としては、例えば、図１４（ａ）のようにすることができる。図１４（ａ）では、軸部６４２の先端軸部６４２ｂに固定された支持フレーム６４３に一対の軸受６４５，６４５が設けられており、この軸受６４５、６４５に偏向部６４１の側方から突出する凸部６４４，６４４が回動可能に支持されている。なお、軸部６４２と、偏向部４１を回動可能に支持する支持フレーム６４３は「傾動機構」の一例に相当し、軸６４１ａを中心として傾動可能となるように偏向部６４１を支持する。なお、図１３等ではこのような傾動機構の構成を簡略化し概念的に示している。
【０１７３】
さらに本実施形態のレーザレーダ装置６００は、偏向部６４１の所定箇所（具体的には偏向部６４１の端部近傍）に当接しつつ回転するカム６８１と、このカム６８１をモータ６８２と連結する軸部６８３とを備えており、これらカム６８１及び軸部６８３がカム機構６８０を構成している。カム機構６８０は、カム６８１の回転運動によって所定箇所（偏向部６４１の端部近傍）に対して直線的運動を与える構成となっている。また、このカム機構６８０を回転駆動するモータ６８２が設けられており、このモータ６８２は、「カム機構駆動手段」の一例に相当している。また、カム機構６８０及びモータ６８２は、「振動手段」の一例に相当している。
【０１７４】
また、振動手段（カム機構６８０及びモータ６８２）と、上述の傾動機構（軸部６４２及び支持フレーム６４３）と、によって「方向変更手段」「傾動手段」が構成され、偏向部６４１全体を、中心軸６４２ａと交差する方向の軸（即ち軸６４１ａ）を中心として傾動させるように機能する。モータ６８２は、制御回路７０によって回転が制御されるようになっており、この制御回路７０は、「制御手段」「傾動制御手段」の一例に相当し、モータ６８２（カム機構駆動手段）を制御することで、偏向部６４１の所定箇所（端部近傍）の振動を制御する。
【０１７５】
さらに本実施形態では、「振動手段」に相当するカム機構６８０及びモータ６８２が、軸部６４２に取り付けられたフレーム６８５に固定されて偏向部６４１と一体的に回動する構成をなしている。また、モータ６８２は、偏向部６４１と一体的に回動しない外部電源（図１５の例ではレーザレーダ装置６００の外部に設けられる商用電源６８７など）からの電力供給を受ける構成をなしている。より具体的には、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、軸部６４２が、中空状の円筒軸部６４２ｃと、円筒軸部６４２ｃの先端側に連続する先端軸部６４２ｂとによって構成されており、モータ６８２に電力供給を行うための電力供給線６８６が、円筒軸部６４２ｃの偏向部６４１側から当該円筒軸部６４２ｃの内部を通ってモータ６５０の下方側に抜ける構成となっている。電力供給線６８６は、商用電源６８７に電気的に接続されるようになっている。なお、図１５（ａ）では、商用電源６８７とモータ６８２との間に介在する各種回路（電源回路等）は省略して示している。また、図１５（ａ）では、モータ６５０における軸部６４２以外のロータ部品やステータ部品等については省略して示しているが、ステッピングモータ等、回転位置を制御しうるモータであれば公知の様々な構成を採用できる。
【０１７６】
回動偏向機構６４０では、軸部６４２が回動する際には、図１５（ｂ）の二点鎖線のように電力供給線６８６が軸部６８２内を相対的に移動するようになっている。なお、図１５（ｂ）は、軸部６４２の構成について、Ａ−Ａ位置で切断した様子を概念的に示している。
【０１７７】
次に、レーザレーダ装置６００の制御について説明する。
図１６は、レーザレーダ装置６００における検出処理の流れを例示するフローチャートである。この検出処理は例えば電源投入や所定操作などによって開始されるものであり、まず、カム６８１及び偏向部６４１を初期位置に設定する（Ｓ１００）。本実施形態では、図１３、図１５（ａ）にて実線で示す位置が初期位置とされており、カム６８１及び偏向部６４１が当該位置となるようにモータ６８２やモータ６５０を回転駆動する。なお、検出処理前の待機状態においてカム６８１及び偏向部６４１が初期位置に設定されるようにも構成でき、このような構成の場合にはＳ１００の処理を省略することができる。
【０１７８】
次いで、現在の設定状態（検出処理開始直後の場合には初期位置に設定された状態）での物体の検出処理を行う（Ｓ１１０）。具体的には制御回路７０によってレーザダイオード１０にレーザ光を投光させる制御を行うと共に、フォトダイオード２０から出力される電気信号を制御回路７０によって読み取り、偏向部６４１の現在の傾斜及び回動位置に対応した方向（即ち、モータ６８２及びモータ６５０の現在の回転角度に対応した方向）に検出すべき物体が存在するか否かを確認する。フォトダイオード２０から一定レベル以上の電気信号が出力される場合には、レーザダイオード１０によるレーザ光の投光からフォトダイオード２０による反射光の受光までの時間に基づいて検出物体までの距離を算出する。また、偏向部６４１の現在の傾斜及び回動位置に基づいて（即ち、モータ６８２及びモータ６５０の現在の回転角度に基づいて）偏向部６４１からレーザ光Ｌ１が向かう方位を算出する。
【０１７９】
図１４（ｂ）のように、本実施形態で用いるカム６８１は、複数位置Ｐ１〜Ｐ８にて偏向部６４１を支持しうる構成をなしており、カム６８１がどの位置で偏向部６４１を支持するかによって偏向部６４１の傾斜角度が定まるようになっている。各位置Ｐ１〜Ｐ８は、カム６８１の回転中心６８１ａからの距離がそれぞれ異なっており、カム６８１による偏向部６４１の支持位置がＰ１、Ｐ２、Ｐ３・・・と変化するにつれ、回転中心６８１ａから偏向部６４１が次第に遠ざけられ、傾斜が変化するようになっている。カム６８１の外周面（偏向部６４１と当接する面）は、ほぼ全周にわたって曲面とされており、各位置Ｐ１〜Ｐ８での曲率半径がそれぞれ異なるようになっている。カム６８１の外周面はＰ１からＰ２側に進むにつれ曲率半径が次第に大きくなるように構成され、さらに、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８と進むにつれ曲率半径が次第に大きくなるように構成されている。カム機構６８０は、モータ６８２によってカム６８１が矢印Ｆ１の方向に回転されるようになっており、カム６８１は、偏向部６４１と当接しながら滑動し、その当接位置をＰ１からＰ２、Ｐ３、Ｐ４と順番に変化させていく。当接位置がＰ８となった後はさらに回転し、再び当接位置をＰ１とする。
【０１８０】
このようなカム機構６８０によれば、モータ６８２によるカム６８１の回転位置が定まれば、カム６８１と偏向部６４１との当接位置が定まり、偏向部６４１の傾斜角度が一の角度に定まることとなる。制御回路７０では、モータ６８２の回転位置及びモータ６５０の回動位置に基づいて、偏向部６４１からレーザ光Ｌ１が向かう方位を算出する。なお、算出された距離や方位は図示しない表示部等に出力することができる。
【０１８１】
図１６に戻り説明を続けると、Ｓ１１０の検出処理の終了後、カム６８１が１回転したかを判断する（Ｓ１２０）。本実施形態では、制御回路７０の制御により、モータ６５０が偏向部６４１を予め定められた一定角度（本実施形態の例では１°）ずつ回動させ、かつ偏向部６４１が一定角度（１°）ずつ回動する毎にカム６８１を１回転させる構成となっている。即ち、偏向部６４１が中心軸６４２ａを中心として一定角度ずつ回動する毎に、中心軸６４２ａの方向（縦方向）の走査が行われるようになっている。Ｓ１２０にてカム６８１が１回転し終わったと判断される場合、現在のモータ６５０の回転位置（即ち、偏向部６４１の、中心軸６４２ａを中心とする現在の回動位置）での縦方向の走査が終了したことになる。従って、この場合にはＳ１２０にてＹｅｓに進む。一方、現在のモータ６５０の回転位置においてカム６８１が１回転し終わっていない場合には、Ｓ１２０にてＮｏに進み、カム６８１を一定角度（本実施形態では４５°）回転し（Ｓ１３０）、その一定角度回転後の偏向部６４１の傾斜状態でＳ１１０の検出処理を繰り返す。
【０１８２】
Ｓ１２０にてＹｅｓに進む場合には、モータ６５０の回転の設定が正転であるか反転であるか判断する（Ｓ１４０）。なお、本実施形態では、上方から見て時計回りの回転を正転とし、反時計回りの回転を反転としている。正転に設定される場合には、Ｓ１４０にてＹｅｓに進み、偏向部６４１を一定角度（ここでは１°）正転させる（Ｓ１５０）。一方、反転に設定される場合には、Ｓ１４０にてＮｏに進み、偏向部６４１を一定角度（ここでは１°）反転させる（Ｓ１６０）。なお、モータ６５０の回転の設定は、デフォルトでは正転に設定されており、後述の設定切替処理（Ｓ１８０）によって設定変更されるようになっている。
【０１８３】
Ｓ１５０又はＳ１６０の処理が終了した後、偏向部６４１が一定の回転範囲（ここでは１８０°）回動したかを判断する（Ｓ１７０）。即ち、現在の設定が正転設定である場合には、当該正転設定においてモータ６５０が一定回転範囲（１８０°）正転したかを判断し、現在の設定が反転設定である場合には、当該反転設定においてモータ６５０が一定回転範囲（１８０°）反転したかを判断する。偏向部６４１が中心軸６４２ａを中心として所定回動範囲回動したと判断される場合には、Ｓ１７０にてＹｅｓに進み、設定切替処理を行う（Ｓ１８０）。設定切替処理は、現在の設定が正転設定である場合には反転設定に設定変更し、反転設定の場合には正転設定に変更する処理である。このような正転設定又は反転設定の情報は図示しないメモリ等に記憶しておき、Ｓ１４０の判断処理で用いることとなる。このように、本実施形態では、制御回路７０によってモータ６５０を制御し、偏向部６４１が一定の回転範囲で往復回転するように回動偏向機構６４０を回転駆動する。  
【０１８４】
Ｓ１８０の処理終了後、若しくはＳ１７０にてＮｏに進む場合には、Ｓ１５０又はＳ１６０での回動後の偏向部６４１によってＳ１１０以降の処理が繰り返される。即ち、偏向部６４１が新たな位置に設定された状態で、再度縦方向の走査が行われることとなる。
【０１８５】
なお、上記例では、Ｓ１５０、Ｓ１６０の「一定角度」の例として「１°」を例示したが、偏向部６４１の回転ステップとなる「一定角度」は、これよりも小さい角度であってもよく、大きい角度であってもよい。また、上記例では、カム６８１の回転ステップを４５°としたが、これより小さい角度であってもよく、大きい角度であってもよい。
【０１８６】
本実施形態では、傾動機構によって偏向部６４１を傾動可能に支持すると共に、その偏向部６４１の所定箇所をカム機構６８０及びモータ６８２によって振動させ、かつその振動を制御回路７０によって制御している。このようにすれば、偏向部６４１を安定的に保持できると共に、偏向部６４１の傾動を好適に制御できるようになる。
【０１８７】
また、カム機構６８０及びモータ６８２によって振動手段を構成し、これらを制御回路７０によって制御している。従って、簡易かつ小型構成にて偏向部６４１を良好に振動させることができる。
【０１８８】
また、振動手段に相当するカム機構６８０及びモータ６８２と、偏向部６４１と、が一体的に回動し、かつ偏向部６４１と一体的に回動しない外部電源から電力供給を受ける構成となっている。従って、偏向部６４１を含んだ回動部分の構成を簡素化できる。また、モータ６８２と外部電源とが電力供給線６８６によって電気的に接続され、かつ偏向部６４１が一定の回転範囲で往復回転する構成となっているため、振動手段（カム機構６８０及びモータ６８２）を回動させる構成としながらもこの振動手段に対して外部電源から良好に電力供給できるようになる。
【０１８９】
[第８実施形態]
次に、第８実施形態について説明する。図１７は、本発明の第８実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図１８（ａ）は、図１７のレーザレーダ装置に用いる傾動手段の要部を説明する説明図であり、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）とは異なる傾動状態を示す説明図である。
【０１９０】
図１７に示すように、本実施形態のレーザレーダ装置７００も一部について第１実施形態と同様の部品を用いている。即ち、ケース３、導光部４、レーザ光透過板５、レーザダイオード１０、レンズ６０、フォトダイオード２０、フィルタ６４、集光レンズ６２、回転角度位置センサ５２、制御回路７０等については、第１実施形態と同様の構成をなし、かつ第１実施形態と同様の機能を有している。従って、第１実施形態と同様の構成をなす部品については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、ミラー６３０、偏向部６４１、モータ６５０、軸部６４２は、第７実施形態と同様の構成をなし、かつ同様の機能を有している。また、傾動機構も第７実施形態と同様の構成（即ち、図１４（ａ）の構成）となっている。
【０１９１】
本実施形態でも、回動偏向機構６４０の中心軸６４２ａの方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交する所定方向をＸ軸方向とし、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。また、本実施形態でも、レーザダイオード１０からのレーザ光の出射方向がＸ軸方向となっている。図１７では中心軸６４２ａを一点鎖線にて概念的に示している。また、第７実施形態と同様、傾動機構による傾動の中心となる軸６４１ａを点によって概念的に示している。
【０１９２】
本実施形態のレーザレーダ装置７００でも、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）からレーザ光Ｌ１が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光Ｌ１の反射光（符号Ｌ２参照）をフォトダイオード２０（光検出手段）によって検出する構成をなしている。レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１はミラー６３０によってほぼ直角に反射され、偏向部６４１の中央付近に入光するようになっている。回動偏向機構７４０は、中心軸６４２ａを中心として回動可能に構成された偏向部６４１（偏向手段）を備えるとともに、当該偏向部６４１によりレーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光をフォトダイオード２０に向けて偏向する構成をなしている。さらに、回動偏向機構７４０は、その一部をなす偏向部６４１がモータ６５０によって駆動される構成となっている。
【０１９３】
本実施形態の回動偏向機構７４０は、振動手段及びこの振動手段を保持するフレーム７４２の構成が第７実施形態と異なり、それ以外の構成は第７実施形態の回動偏向機構６４０と同様である。即ち、第７実施形態と同様に、偏向部６４１が板状のミラーとして構成され、かつ中心軸６４２ａを中心として回動しうるように構成されている。また、偏向部６４１は、中心軸６４２ａと直交する軸６４１ａ周りにも回動可能とされている。
【０１９４】
本実施形態では、図１８（ａ）のように、回転部材７８１と、軸７８３を介して回転部材７８１を回転するモータ７８２と、によって振動装置７８０（振動装置７８０は「振動手段」の一例に相当する）が構成されている。回転部材７８１は、モータ７８２の回転中心となる軸７８２ａを中心として回転しうる構成をなし、その外周部から軸７８２ａまでの距離が遠くなる上方位置支持部７８１ａと、外周部から軸７８２ａまでの距離が近くなる下方位置支持部７８１ｂとを備えている。上方位置支持部７８１ａは、図１８（ａ）のように、偏向部６４１の端部を上方に押し上げて支持する部分であり、下方位置支持部７８１ｂは、図１８（ｂ）のように、偏向部６４１の端部を下方に下げて支持する部分である。このように構成される振動装置７８０は、モータ７８２の回転により、図１８（ａ）のように上方位置支持部７８１ａによって偏向部６４１を支持する状態と、図１８（ｂ）のように下方位置支持部７８１ｂによって偏向部６４１を支持する状態とに切り替えられ、偏向部６４１の所定箇所（端部近傍）が振動することとなる。本実施形態では、このような振動手段と、図１４(ａ）と同様の傾動機構と、によって「方向変更手段」「傾動手段」が構成され、偏向部６４１全体を、中心軸６４２ａと直交する方向の軸（即ち軸６４１ａ）を中心として傾動させるように機能する。モータ７８２は、制御回路７０によって回転が制御されるようになっており、この制御回路７０は、「制御手段」「傾動制御手段」の一例に相当し、モータ７８２を制御することで、偏向部６４１の所定箇所（端部近傍）の振動を制御する。モータ７８２は、ステッピングモータやＤＣモータ等、様々なモータによって構成できる。
【０１９５】
また、図１８（ｂ）に示すように、偏向部６４１には下方に延出する延出部７４２が形成されており、この延出部７４２は、フレーム７４３に固定されたガイド部７４４によってガイドされる形態で変位するようになっている。具体的には、延出部７４２の端部に突起７４２ａが形成されており、この突起７４２ａがガイド部７４４のガイド溝７４４ａに沿うように当該ガイド溝７４４ａ内を移動するようになっている。延出部７４２及びガイド部７４４は、偏向部６４１の所定箇所が一定の振動範囲を超えて振動することを規制しており、「規制手段」の一例に相当している。なお、図１７、図１８（ａ）では、延出部７４２、ガイド部７４４を省略して示している。
【０１９６】
更に本実施形態では、偏向部６４１の傾きを検出するためのセンサ７４５が設けられている。このセンサ７４５は、突起７４２ａの位置を検出する公知の位置センサによって構成されている。即ち、突起７４２ａの位置が定まれば偏向部６４１が一の傾きに定まるため、センサ７４５ではこの突起７４２ａの位置を検出することによって偏向部６４１の傾きを検出している。
【０１９７】
本実施形態でも、偏向部６４１が中心軸６４２ａを中心として一定角度（例えば１°）毎に回動するようになっており、一定角度毎に中心軸６４２ａの方向（縦方向）の走査を行うようになっている。縦方向の走査は、振動装置７８０によって偏向部６４１を振動することで行われる。即ち、振動装置７８０によって偏向部６４１を振動させると、図１７の実線位置から例えば破線位置のように偏向部６４１の傾きが変化していく。その傾きの変化過程でフォトダイオード２０にて光が検出された場合、その検出時のセンサ７４５の値を制御回路７０によって読み取ることで偏向部６４１の傾きを把握できる。制御回路７０では、そのとき（フォトダイオード２０による光検出時）のモータ６５０の回転位置を把握できるため、フォトダイオード２０による光検出時のセンサ７４５の値及びモータ６５０の回転位置に基づいて検出物体の方位を算出できる。また、検出物体までの距離は、他の実施形態と同様、レーザダイオード１０によるレーザ光の投光からフォトダイオード２０による受光までの時間に基づいて算出できる。
【０１９８】
また、本実施形態でも、振動装置７８０（振動手段）は、偏向部６４１と一体的に回動すると共に、偏向部６４１と一体的に回動しない外部電源（商用電源６８７）からの電力供給を受ける構成をなし、振動装置７８０と外部電源とが電力供給線６８６によって電気的に接続されている。電力供給線６８６を配する構成は図１５（ａ）と同様であり、振動装置７８０から軸部６４２の円筒軸部６４２ｃ内を配してモータ６５０の下方側に延び、レーザレーダ装置７００の外部の商用電源６８７に接続されるようになっている。また、「駆動手段」に相当するモータ６５０及び制御回路７０は、第７実施形態と同様に、偏向部６４０を一定の回転範囲（例えば１８０°）で往復回転するように回動偏向機構７４０を回転駆動する。
【０１９９】
本実施形態では、傾動機構によって偏向部６４１を傾動可能に支持すると共に、その偏向部６４１の所定箇所を振動装置７８０によって振動させ、かつその振動を制御回路７０によって制御している。このようにすれば、偏向部６４１を安定的に保持できると共に、偏向部６４１の傾動を好適に制御できるようになる。
【０２００】
また、偏向部６４１の所定箇所が一定の振動範囲を超えて振動することを規制手段によって規制している。このようにすれば、偏向部６４１に対するレーザ光の入射方向を必要以上に変化せずに済み、偏向部６４１からのレーザ光の向きを、中心軸６４２ａの方向（縦方向）に関して適切な範囲内で変化させることができる。
【０２０１】
振動装置７８０が偏向部６４１と一体的に回動し、かつ偏向部６４１と一体的に回動しない外部電源から電力供給を受ける構成となっている。従って、偏向部６４１を含んだ回動部分の構成を簡素化できる。また、振動装置７８０と外部電源とが電力供給線６８６によって電気的に接続され、かつ偏向部６４１が一定の回転範囲で往復回転する構成となっているため、振動装置７８０を回動する構成としながらも外部電源から良好に電力供給できるようになる。
【０２０２】
［第９実施形態］
次に、第９実施形態について説明する。図２０は、本発明の第９実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図２１は、図２０のレーザレーダ装置における回動偏向機構を説明する一部断面概略図であり、図２２は、図２１の回動偏向機構の偏向部及び保持台を上方側から見た図である。本実施形態では、回動偏向手段、振動手段の構成が第７、第８実施形態と異なり、それ以外は、第７、第８実施形態と同様である。よって異なる部分について重点的に説明し、同様の部分については詳細な説明は省略する。
【０２０３】
図２０に示すように、本実施形態のレーザレーダ装置８００も、一部について第１実施形態と同様の部品を用いている。即ち、ケース３、導光部４、レーザ光透過板５、レーザダイオード１０、レンズ６０、フォトダイオード２０、フィルタ６４、集光レンズ６２、回転角度位置センサ５２等については、第１実施形態と同様の構成のものを用いている。従って、第１実施形態と同様の構成をなす部品については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、モータ８５０は、軸部８４２の構成が第１実施形態の軸部４２と異なり、軸部以外は第１実施形態とほぼ同様である。また、制御回路７０は、第１実施形態と同様の装置構成（即ちＣＰＵを備えたマイクロコンピュータ）であり、制御対象や制御方法のみが第１実施形態と異なっている。
【０２０４】
本実施形態では、回動偏向機構８４０の中心軸８４２ａの方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交する所定方向をＸ軸方向とし、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。本実施形態では、レーザダイオード１０からのレーザ光の出射方向がＸ軸方向となっている。図２０、図２１では中心軸８４２ａを一点鎖線にて概念的に示している。
【０２０５】
本実施形態のレーザレーダ装置８００でも、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）からレーザ光Ｌ１が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光Ｌ１の反射光（符号Ｌ２参照）をフォトダイオード２０（光検出手段）によって検出する構成をなしている。レーザダイオード１０からＸ軸方向に出射されたレーザ光Ｌ１はミラー８３０によってほぼ直角に反射され、回動偏向機構８４０に設けられた偏向部８４１の中央付近に入光するようになっている。回動偏向機構８４０は、中心軸８４２ａを中心として回動可能に構成された偏向部８４１（偏向手段）を備えるとともに、当該偏向部８４１によりレーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光をフォトダイオード２０に向けて偏向する構成をなしている。さらに、回動偏向機構８４０は、モータ８５０によって駆動される構成となっている。本実施形態では、モータ８５０及び制御回路７０が「駆動手段」として機能しており、これらが回動偏向機構８４０の偏向部８４１を回転駆動している。
【０２０６】
また、本実施形態のレーザレーダ装置８００は、回動偏向機構８４０の構成が第１実施形態のレーザレーザ装置１（図１）と大きく異なっている。この回動偏向機構８４０は、図２１、図２２に示すように、ミラーからなる偏向部８４１と、偏向部８４１を保持する保持台８４３と、この保持台８４３に連結される円筒軸部材８４２とを備えている。偏向部８４１は、当該偏向部８４１の回転中心となる中心軸８４２ａに対して傾斜した反射面８４１ａを備えており、かつ中心軸８４２ａからずれた位置を回動中心として保持台８４３に回動可能に保持されている。
【０２０７】
円筒軸部材８４２は、モータ８５０の回転軸として構成されるものであり、円筒状に構成され、一端側に保持台８４３が連結されている。保持台８４３は、矩形状に構成される板状部材８４４と、板状部材８４４の一端部側において幅方向両側に一対設けられる軸受け８４５，８４５と、を備えてなるものであり、板状部材８４４はその板面が中心軸８４２ａと直交する形態で配置されている。板状部材８４４における円筒軸部材８４２と連結される位置には、円筒軸部材８４２の孔部８４２ｂと連通する孔部８４４ａが形成されており、円筒軸部材８４２の孔部８４２ｂの内部から板状部材８４４の孔部８４４ａの内部に及ぶ形態で、後述するピエゾアクチュエータ８０１が配置されている。
【０２０８】
偏向部８４１の幅方向両側には、当該偏向部８４１と一体的に構成された凸部８４１ｂ，８４１ｂが偏向部８４１の側方側に突出する形態で設けられており、軸受８４５，８４５は、これら凸部８４１ｂ，８４１ｂを保持することで、回動軸８４５ａを中心として偏向部８４１を回動可能に支持している。なお、これら軸受８４５，８４５及び凸部８４１ｂ，８４１ｂからなる回動機構８４６は、「傾動機構」の一例に相当しており、軸（回動軸８４５ａ）を中心として傾動可能となるように偏向部８４１を支持している。このような回動機構８４６を介して連結される偏向部８４１及び保持台８４３は、モータ８５０によって回転駆動される円筒軸部材８４２と一体的に回動するようになっている。
【０２０９】
ピエゾアクチュエータ８０１は、印加電圧に応じて駆動部が伸縮する公知のピエゾアクチュエータとして構成されており、駆動部として機能するピエゾ素子８０１ａと、このピエゾ素子８０１ａを駆動する駆動回路８０１ｂと、を備えた構成をなしている。駆動回路８０１ｂは、制御回路７０と信号線を介して電気的に接続されており、制御回路７０からの信号に基づいてピエゾ素子８０１ａに対して電圧を印加する構成をなしている。具体的には、制御回路７０から駆動回路８０１ｂに対して制御量が与えられ、駆動回路８０１ｂからピエゾ素子８０１ａに対してその制御量に応じた電圧が出力されるようになっている。
【０２１０】
図２１の例では、ピエゾ素子８０１ａが「振動手段」「伸縮部材」の一例に相当し、円筒軸部材８４２の筒内に配置されて印加電圧に応じて伸縮する構成をなし、かつ偏向部８４１に対して押圧動作する構成をなしている。駆動回路８０１ｂは、「伸縮部材駆動手段」の一例に相当し、ピエゾ素子８０１ａに電圧を印加することで当該ピエゾ素子８０１ａを伸張又は収縮させるように機能する。また、制御回路７０は、「傾動制御手段」の一例に相当し、駆動回路８０１ｂを制御することで、偏向部８４１の「所定箇所」（即ち、ピエゾ素子８０１ａに押される箇所）の振動を制御している。また、回動機構８４６、ピエゾ素子８０１は、「方向変更手段」「傾動手段」の一例に相当し、駆動回路８０１ｂ、制御回路７０は、「制御手段」「傾動制御手段」の一例に相当する。
【０２１１】
このように構成される回動偏向機構８４０では、制御回路７０から駆動回路８０１ｂに与える制御量を調整することで、回動機構８４６ｂによって回動可能に保持された偏向部８４１に対するピエゾ素子８０１の押し出し度合い（即ち伸縮度合い）を調整し、この偏向部８４１を中心軸８４２ｂと直交する向きの軸（即ち回動軸８４５ａ）を中心として傾動させる。この傾動により、偏向部８４１の反射面８４１ａに対するレーザ光Ｌ１の入射方向が相対的に変化し、偏向部８４１からのレーザ光の向きが、中心軸８４２ａの方向（即ち縦方向）に関して変化することとなる。なお、図２０の例では、偏向部８４１が実線位置にあるときにはレーザ光は実線で示す経路にて空間に向かい、検出物体からの反射光は符号Ｌ２の間の領域が偏向部８４１に取り込まれることとなる。ピエゾ素子８０１が制御されて破線で示す位置に変化したときにはレーザ光は符号Ｌ１'で示す経路にて空間に向かい、この場合には符号Ｌ２'の間の領域の反射光が偏向部１２４１に取り込まれることとなる。
【０２１２】
なお、この構成ではピエゾ素子８０１の長さに応じて偏向部８４１の傾斜が定まるため、ピエゾ素子８０１の長さ（即ち伸縮度合い）を制御する制御回路７０は駆動回路８０１ｂに与える制御量に基づいて偏向部８４１の傾斜を精度高く算出できる。また、制御回路７０は、モータ８５０を制御するものであるため、円筒軸部材８４２の回動位置も算出でき、ひいては、制御回路７０によって偏向部８４１から空間に向かうレーザ光の三次元的方位を算出できることとなる。距離の検出方法は第１実施形態と同様である。
【０２１３】
また、本実施形態では、偏向部８４１が、ピエゾ素子８０１ａとは独立して回動する構成をなしており、ピエゾ素子８０１ａは、レーザレーダ装置８００内の定位置で偏向部８４１に対して振動動作を行う構成をなしている。具体的には、ピエゾ素子８０１ａは、円筒軸部材８４２の内部において保持部材８０３を介してケース３に直接又は他部材を介して固定されており、円筒軸部材８４２は、このピエゾ素子８０１の周囲において回転する構成をなしている。
【０２１４】
以上例示した本実施形態の構成では、偏向部８４１に対して力を伝達するピエゾ素子８０１ａ（伸縮部材）を設け、このピエゾ素子８０１ａを駆動回路８０１ｂ（伸縮部材駆動手段）によって伸張又は収縮させている。このようにすれば、偏向部８４１の一部を駆動し得る構成を好適に実現できる。また、駆動回路８０１ｂを制御回路７０（傾動制御手段）によって制御し、これにより所定箇所の振動を制御しているため、偏向部８４１の傾斜を精度高く制御でき、ひいては三次元的な検出を精度高く良好に行うことができる。
【０２１５】
また、伸縮手段が、ピエゾ素子８０１ａからなるため、伸縮手段を大型化させずに済み、かつ振動制御をより一層精度良く行うことができる。
【０２１６】
次に、本実施形態の別例１について説明する。
図２３は、図２１の変形例１を示すものであり、伸縮部材をピエゾ素子８０１ａに変えてサイズ可変部８１１ａとした点、伸縮部材駆動手段を、駆動回路８０１ｂに変えて空気量調整部８１１ｂとした点、が図２１と異なっている。なお、それ以外は図２０〜図２２の構成と同様である。この構成でも、制御回路７０が、「制御手段」「傾動制御手段」の一例に相当し、空気量調整部８１１ｂを制御することで、偏向部８４１の「所定箇所」（即ち、サイズ可変部８１１ａに押される箇所）の振動を制御している。また、回動機構８４６、サイズ可変部８１１ａ、空気量調整部８１１ｂは、「方向変更手段」「傾動手段」の一例に相当する。
【０２１７】
図２３の回動偏向機構８４０も、図２１と同様の偏向部８４１、円筒軸部材８４２、保持台８４３とを備えており、偏向部８４１と保持台８４３とが図２１と同様の回動機構８４６によって連結されている。そして、これら偏向部８４１、保持台８４３、円筒軸部材８４２が、モータ８５０の駆動力を受けて一体的に回動するように構成されている。
【０２１８】
サイズ可変部８１１ａは、円筒軸部材８４２の孔部８４２ｂと、板状部材８４４の孔部８４４ａとに跨る状態で配置されており、内部に空気を収容すると共に空気収容量に応じて外形サイズが変化し、板状部材８４４からの突出量が変化する構成をなしている。このサイズ可変部８１１は、外形が蛇腹状に構成されており、一端側に空気量調整部８１１ｂからの空気を供給する供給口８１２と、内部空気を空気量調整部８１１ｂ側に排出する排出口８１３とが設けられている。制御回路７０は、空気量調整部８１１ｂに対して供給空気量、又は排出空気量を与える構成をなしており、供給空気量が与えられたときには空気量調整部８１１ｂからサイズ可変部８１１ａに対して空気が供給され、排出空気量が与えられたときにはサイズ可変部８１１ａから空気を排出するように機能する。
【０２１９】
なお、空気量調整部８１１ｂは、「気体量調整手段」の一例に相当するものであり、例えば、供給口８１２を介してサイズ可変部８１１ａ内に供給する流量を検出する流量センサ（供給量検出センサ）と、排出口８１３を介して排出される流量を検出する流量センサ（排出量検出センサ）と、サイズ可変部８１１ａに対して空気を送り出す空気送出手段（ポンプ、コンプレッサ等）と、供給路や排出路を開放又は遮断する電磁弁等によって構成することができる。なお、この構成ではサイズ可変部８１１ａ内の空気量に応じて偏向部８４１の傾斜が定まるため、サイズ可変部８１１ａの空気量を制御する制御回路７０は空気量調整部８１１ｂに与える制御量に基づいて偏向部８４１の傾斜を精度高く算出できる。また、制御回路７０は、モータ８５０を制御するものであるため、円筒軸部材８４２の回動位置も算出でき、ひいては、制御回路７０によって偏向部８４１から空間に向かうレーザ光の三次元的方位を算出できることとなる。距離の検出方法は第１実施形態と同様である。
また、図２３の構成でも、偏向部８４１が、サイズ可変部８１１ａとは独立して回動する構成をなしており、サイズ可変部８１１ａは、装置内の定位置で偏向部８４１に対して振動動作を行う構成をなしている。具体的には、サイズ可変部８１１ａは、円筒軸部材８４２の内部において図２１と同様の保持部材８０３を介してケース３に直接又は他部材を介して固定されており、円筒軸部材８４２は、このサイズ可変部８１１ａの周囲において回転する構成をなしている。
【０２２０】
以上例示した図２３の構成は、図２１と同様の効果を奏する。また、図２３の構成では、内部に気体を収容し且つ気体収容量に応じて外形サイズが変化するサイズ可変部８１１ａが設けられ、このサイズ可変部８１１ａ内の気体量を空気量調整部８１１ｂ（気体量調整手段）によって調整することで偏向部８４１の所定箇所を振動させている。このようにすれば、簡易な構成で伸縮量をより大きく確保しやすくなる。
【０２２１】
次に、本実施形態の別例２について説明する。
図２４は、図２１の変形例２を示すものである。図２４の構成は、「振動手段」の構成及び「傾動制御手段」の構成が図２１と異なり、それ以外の構成は図２１と同様である。図２４では、偏向部８４１に対して力を伝達する伝達部材８２１と、伝達部材８２１を往復動させる往復動機構８２２と、往復動機構８２２を駆動するモータ８２３（モータ８２３は、「往復動機構駆動手段」の一例に相当）とを備えており、伝達部材８２１の往復動に応じて偏向部８４１が傾動するようになっている。
【０２２２】
図２４の回動偏向機構８４０も、図２１と同様の偏向部８４１、円筒軸部材８４２、保持台８４３とを備えており、偏向部８４１と保持台８４３とが図２１と同様の回動機構８４６によって連結されている。そして、これら偏向部８４１、保持台８４３、円筒軸部材８４２が、モータ８５０の駆動力を受けて一体的に回動するように構成されている。
【０２２３】
伝達部材８２１は、円筒軸部材８４２と嵌合すると共に、この円筒軸部材８４２の内部において上下動する構成をなしている。この伝達部材８２１には、アーム８２２ａが回動可能に連結され、このアーム８２２ａには、アーム８２２ｂが回動可能に連結されている。アーム８２２ｂは、モータ８２３によって回転駆動される構成をなしており、これらアーム８２２ａ、８２２ｂ、伝達部材８２１、円筒軸部材８４２により、回転運動を直線運動に変換する機構（クランクピストン機構）が構成されている。伝達部材８２１は、モータ８２３の回転に応じて上下動し、板状部材８４４からの突出量が変化するようになっている。
【０２２４】
図２４の例では、回動機構８４６、伝達部材８２１、往復動機構８２２、モータ８２３が「方向変更手段」「傾動手段」の一例に相当し、偏向部８４１を中心軸８４２ａと交差する方向の軸を中心として傾動させることで、偏向部８４１に対するレーザ光の入射方向を相対的に変化させ、偏向部８４１からのレーザ光の向きを、中心軸８４２ａの方向に関して変化させるように機能する。
【０２２５】
また、図２１と同様に、軸受８４５，８４５及び凸部８４１ｂ，８４１ｂからなる回動機構８４６が「傾動機構」の一例に相当しており、軸（回動軸８４５ａ）を中心として傾動可能となるように偏向部８４１を支持している。さらに、伝達部材８２１、往復動機構８２２、モータ８２３は、「振動手段」の一例に相当し、回動機構８４６に支持される偏向部８４１の所定箇所（伝達部材８２１と連結される箇所）を振動させる構成をなしている。
【０２２６】
また、制御回路７０は、「制御手段」「傾動制御手段」の一例に相当し、モータ８２３（往復動機構駆動手段）を制御することで、偏向部８４１の所定箇所（伝達部材８２１に押される箇所）の振動を制御している。
【０２２７】
また、図２４の例でも、偏向部８４１が、振動手段（即ち、伝達部材８２１、往復動機構８２２、モータ８２３）とは独立して回動する構成をなしており、これら振動手段は、装置内の定位置で偏向部８４１に対して振動動作を行う構成をなしている。
【０２２８】
以上例示した図２４の構成は、図２１と同様の効果を奏する。また、図２４の構成では、偏向部８４１に対して力を伝達する伝達部材８２１を往復動機構８２２によって往復動させる構成とし、この往復動機構８２２をモータ８２３（往復動機構駆動手段）によって駆動すること偏向部８４１を振動させるようにしている。このようにすれば、偏向部８４１の一部を駆動し得る構成を好適に実現できる。さらに、モータ８２３を制御回路７０（傾動制御手段）によって制御し、これにより所定箇所の振動を制御しているため、偏向部８４１の傾斜を精度高く制御でき、ひいては三次元的な検出を精度高く良好に行うことができる。
【０２２９】
［第１０実施形態］
次に、第１０実施形態について説明する。図２５は、本発明の第１０実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図２６は、図２５のレーザレーダ装置における回動偏向機構を説明する一部断面概略図であり、（ａ）は偏向部の反射面を中心軸に対して第１の角度で傾斜させた状態を示す図であり、（ｂ）は、偏向部の反射面を第１の角度とは異なる第２の角度で傾斜させた状態を示す図である。図２７は、軸部材とフランジ部とを連結する連結機構を説明する説明図であり、（ａ）は連結機構を正面から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２８は、図２６の回動偏向機構の偏向部及びフランジ部等を上方側から見た図であり、（ａ）は、偏向部がある一の回動位置にある場合を示す図であり、（ｂ）は、偏向部が（ａ）とは異なる回動位置にある場合を示す図である。なお、本実施形態のレーザレーダ装置９００は、回動偏向手段、振動手段の構成が第７〜第９実施形態と異なり、それ以外は、第７〜第９実施形態と同様である。よって異なる部分について重点的に説明し、同様の部分については第７〜第９実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０２３０】
図２５に示すように、本実施形態のレーザレーダ装置９００も、一部について第１実施形態と同様の部品を用いている。即ち、ケース３、導光部４、レーザ光透過板５、レーザダイオード１０、レンズ６０、フォトダイオード２０、フィルタ６４、集光レンズ６２、回転角度位置センサ５２等については、第１実施形態と同様の構成のものを用いている。従って、第１実施形態と同様の構成をなす部品については第１実施形態と同一の符号を付している。なお、モータ９５０は、軸部材９４２の構成が第１実施形態の軸部４２と異なり、軸部以外は第１実施形態とほぼ同様である。また、制御回路７０は、第１実施形態と同様の装置構成（即ちＣＰＵを備えたマイクロコンピュータ）であり、制御対象や制御方法のみが第１実施形態と異なっている。
【０２３１】
本実施形態では、回動偏向機構９４０の中心軸９４２ａの方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交する所定方向をＸ軸方向とし、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向としている。なお、図２５の例では、レーザダイオード１０からのレーザ光の出射方向がＸ軸方向となっている。また、図２５、図２６では中心軸９４２ａを一点鎖線にて概念的に示している。
【０２３２】
本実施形態のレーザレーダ装置９００は、回動偏向機構９４０の構成が第１実施形態のレーザレーザ装置１（図１）と大きく異なっている。この回動偏向機構９４０は、中心軸９４２ａを中心として回動可能に構成されたミラーからなる偏向部９４１（偏向手段）と、モータ５０によって回転駆動される軸部材９４２と、偏向部９４１と一体的に構成されるフランジ部９４３と、軸部材９４２とフランジ部９４３とを連結する連結機構９４４と、を備えた構成をなしている。
【０２３３】
偏向部９４１は、レーザ光Ｌ１が入射する位置に反射面９４１ａが設けられており、レーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光をフォトダイオード２０に向けて偏向するように機能する。反射面９４１ａは平坦に構成されると共に中心軸９４２ａに対して傾斜した構成をなしており、後述する振動手段の振動に応じてその傾斜角度を変化させるように構成されている。また、偏向部９４１は、モータ９５０により中心軸９４２ａを中心として回転駆動される構成となっている。なお、本実施形態では、モータ９５０及び制御回路７０が「駆動手段」の一例に相当する。
【０２３４】
フランジ部９４３は、「一体揺動部」の一例に相当するものである。図２６、図２８に示すように、フランジ部９４３の外縁部は、偏向部９４１の外縁よりも外側に張り出す形態で配置されており、外形が略円形状に構成されている。また、フランジ部９４３は、全体として鍔状に構成されており、偏向部９４１の下端部に一体的に連結されると共に偏向部９４１と一体的に回動する構成をなしており、さらに後述する連結機構９４４によって軸部材９４２に連結されている。
【０２３５】
軸部材９４２は、モータ９５０の駆動軸として構成されるものであり、先端部に連結機構９４４の一部が設けられている。図２６、図２７に示すように、連結機構９４４は、ボールジョイントとして構成されており、軸部材９４２の先端部に設けられた球部９４４ａと、フランジ部９４３の下面に連結された球殻部９４４ｂと、を備え、これら球部９４４ａと球殻部９４４ｂとが球面対偶構造をなしている。球部９４４ａを収容する球殻部９４４ｂは、球部に９４４ａに対して多自由度で相対移動する構成をなしている。なお、フランジ部９４３及び連結機構９４４は、「傾動機構」の一例に相当し、偏向部９４１を傾動可能に支持する構成をなしている。
【０２３６】
また、図２７に示すように、軸部材９４２には、当該軸部材９４２の回転力を、連結機構９４４の球殻部９４４ｂの一部（具体的には球殻部９４４ｂに形成された突起部９４６）に伝達するための凸部９４５が設けられている。凸部９４５は、軸部材９４２の回転に応じて球殻部９４４ｂの周囲を回転するように構成されている。なお、図２７の例はあくまで一例であり、フランジ部９４３を揺動可能に保持しつつ軸部材９４２の回転力をフランジ部９４３に伝達しうる構造であればこれ以外の構成を採用してもよい。例えば、フランジ部９４３と軸部材９４２とを自在継手などによって連結する構成であってもよい。
【０２３７】
また、図２５、図２６、図２８に示すように、フランジ部９４３の外縁部を振動させる外縁部振動装置９６１，９６５（外縁部振動装置９９１，９６５は、「振動手段」「外縁部振動手段」の一例に相当する）が設けられている。一方の外縁部振動装置９６１は、フランジ部９４３を介して偏向部９４１に対して力を伝達する伝達部材９６２と、伝達部材９６２を往復動させる往復動機構９６３と、往復動機構９６３を駆動するモータ９６４（モータ９６４は、往復動機構駆動手段の一例に相当する）とからなり、レーザレーダ装置９００内の第１位置においてフランジ部９４３の外縁部を振動させることで、偏向部９４１における中央部以外の部分を振動させるように機能する。
【０２３８】
伝達部材９６２は、図２６、図２８に示すように、レーザレーダ装置９００内の定位置において中心軸９４２ａ方向に沿って延びるように設けられたガイド部９６３ｃ（図２６では一点鎖線にて概念的に図示）の溝内に嵌まり込んでおり、ガイド部９６３ｃに案内されて上下動する構成をなしている。この伝達部材９６２には、アーム９６３ａが回動可能に連結され、このアーム９６３ａには、アーム９６３ｂが回動可能に連結されている。なお、図２５、図２６では、アーム９６３ａ，９６３ｂを概略的に示している。
【０２３９】
アーム９６３ｂは、モータ９６４によって回転駆動される構成をなしており、これらアーム９６３ａ、９６３ｂ、ガイド部９６３ｃが往復動機構９６３を構成している。往復動機構９６３は、モータ９６４の回転運動を伝達部材９６２の直線運動に変換する機構（クランクピストン機構）として構成されている。伝達部材９６２には、フランジ部９４３の外縁部を保持する切欠部９６２ａが設けられており、フランジ部９４３は、その外縁部の一部を切欠部９６２内に配置した状態でモータ９５０の駆動に応じて回転する構成をなしている。このような構成によれば、モータ９６４をある回転位置に設定することにより偏向部９４１の反射面９４１ａを図２６（ａ）のような傾斜状態とすることができ、モータ９６４の回転位置を変更すれば図２６（ｂ）のような傾斜状態に変更できるようになる。なお、伝達部材９６２による外縁部の保持位置に対し、中心軸９４２ａを挟んだ反対側に矢印Ｆ２方向に付勢するばね等の付勢手段を設けてもよく、このようにすれば偏向部９４１をより安定的に位置決めできるようになる。
【０２４０】
他方の外縁部振動装置９６５は、図２８のように、配置される位置が外縁部振動装置９６５と異なるが、構成については外縁部振動装置９６１と同一の構成をなしている。この外縁部振動装置９６５も、フランジ部９４３を介して偏向部９４１に対して力を伝達する伝達部材９６６と、伝達部材９６６を往復動させる往復動機構（図示略）と、往復動機構９６７を駆動するモータ（往復動機構駆動手段：図示略）とを備えてなり、レーザレーダ装置９００内の第２位置（外縁部振動装置９６１から離れた位置）においてフランジ部９４３の外縁部を振動させることで、偏向部９４１における中央部以外の部分を振動させるように機能する。なお、本実施形態では、中心軸９４２ａを含み且つ伝達部材９６２の中心部を通る平面を仮想平面Ｍ１とし、中心軸９４２ａを含み且つ伝達部材９６６の中心部を通る平面を仮想平面Ｍ２とした場合、これら仮想平面Ｍ１とＭ２とが直交する関係となるように伝達部材９６２、９６６が配置されている。
【０２４１】
このように構成されるレーザレーダ装置９００では、偏向部９４１が所定の回動位置にあるときには外縁部振動装置９６５（第２振動手段）に振動動作を行わせ、偏向部９６１が所定の回動位置以外にあるときには外縁部振動装置９６１（第１振動手段）に振動動作を行わせるように、制御回路７０によってモータ９６４及び外縁部振動装置９６５のモータ（図示略）の制御がなされる。具体的には、中心軸９４２ａを含みかつ反射面９４１ａと直交する平面を仮想平面Ｍ３とした場合、この仮想平面Ｍ３と上述の仮想平面Ｍ１とのなす角度が所定の閾値以上（例えば４５°以上）であるときを所定の回動位置とし、この場合には外縁部振動装置９６５（第２振動手段）に振動動作を行わせ、仮想平面Ｍ１とＭ３とのなす角度が閾値未満（例えば４５°未満）のときには外縁部振動装置９６１（第１振動手段）に振動動作を行わせるようにしている。なお、図２８（ａ）は偏向部９４１が所定の回動位置以外の例であり、図２８（ｂ）は、偏向部９４１が所定の回動位置にあるときの例である。
【０２４２】
図２５は、仮想平面Ｍ１とＭ３とのなす角度が閾値未満（例えば４５°未満）のときの例であるが、この場合、偏向部９４１が実線位置にあるときにはレーザ光は実線で示す経路にて空間に向かい、検出物体からの反射光は符号Ｌ２の間の領域が偏向部９４１に取り込まれることとなる。外縁部振動装置９６１が制御されて偏向部９４１が破線で示す位置に変化したときにはレーザ光は符号Ｌ１'で示す経路にて空間に向かい、この場合には符号Ｌ２'の間の領域の反射光が偏向部１２４１に取り込まれることとなる。
【０２４３】
なお、本実施形態では連結機構９３４、外縁部振動装置９６１，９６５が「方向変更手段」「傾動手段」の一例に相当し、偏向部９４１を傾動させることで、偏向部９４１に対するレーザ光の入射方向を相対的に変化させ、偏向部９４１からのレーザ光の向きを、中心軸９４２ａの方向に関して変化させるように機能する。
また、制御回路７０は、「制御手段」「傾動制御手段」の一例に相当し、外縁部振動装置９６１，９６５を制御することで、偏向部９４１の所定箇所（中央付近を除く箇所）の振動を制御するように機能する。
【０２４４】
本実施形態の構成では、偏向手段（偏向部９４１）が振動手段（第１振動装置９６１及び第２振動装置９６５）とは独立して回動する構成をなしており、振動手段に相当する第１振動装置９６１及び第２振動装置９６５はそれぞれ、レーザレーダ装置９００内の定位置で偏向部９４１に対して振動動作を行う構成となっている。このようにすれば、回動偏向機構９４０における回転駆動する部分を小型化、軽量化できるため、回転駆動の高精度化、高速化を図りやすく、またモータ９５０についても小型化しやすくなる。さらに、第１振動装置９６１及び第２振動装置９６５が装置内の定位置で振動動作を行う構成であるため、振動手段と偏向手段とが一体的に回動する構成と比較して振動手段に対する電力供給や信号伝達を行いやすくなる。
【０２４５】
また、モータ９５０（駆動手段）により駆動される軸部材９４２と、外縁部が略円形状に構成され且つ軸部材に対して揺動可能とされるフランジ部９４３（一体揺動部）と、が一体的に回転するように設けられ、装置内の定位置においてフランジ部９４３の外縁部を振動させる第１振動装置９６１及び第２振動装置９６５（外縁部振動手段）が設けられている。このようにすれば、装置内の定位置に振動手段を配置して偏向手段の振動を行う構成を好適に実現できる。また、フランジ部９４３の外縁部を振動させるようにしているため、中心部付近を振動させる構成と比較して小さな負荷で振動を行うことができ、装置の小型化、低コスト化を図りやすくなる。
【０２４６】
また、本実施形態では、装置内の第１位置において一体揺動部の外縁部を振動させる第１振動装置（第１振動手段）と、第２位置において一体揺動部の外縁部を振動させる第２振動装置（第２振動手段）とが設けられている。この構成によれば、フランジ部９４３の揺動が、特定の軸のみを中心とした揺動とならず、揺動の自由度を大きくすることができる。従って、フランジ部９４３と一体的に回転する偏向部９４１を回動位置に応じた適切な揺動状態とすることができ、ひいては装置の全周囲に亘り中心軸９４２ａ方向（縦方向）の走査を良好に行うことができるようになる。
【０２４７】
また、偏向部９４１が所定の回動位置にあるときには第２振動装置９６５（第２振動手段）に振動動作を行わせ、偏向部９４１が所定の回動位置以外にあるときには少なくとも第１振動装置９６１（第１振動手段）に振動動作を行わせるように制御を行っている。この構成によれば、第１振動装置９６１による振動動作が必要な回動範囲については第１振動手段を用いて振動動作を行い、第２振動手段による振動動作が必要な回動範囲については第２振動措置９６５を用いて振動動作を行うことが可能となり、偏向部９４１の回動位置に応じた適切な振動制御を実施できる。
【０２４８】
［第１１実施形態］
次に、第１１実施形態について説明する。図２９は、本発明の第１１実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図３０は、図２９のレーザレーダ装置における回動偏向機構を概略的に示す平面図である。図３１（ａ）は、ガイド路の構成を概略的に示す説明図であり、図３１（ｂ）は、（ａ）とは異なるガイド路の例を示す説明図である。本実施形態では、回動偏向手段の構成が第７〜第１０実施形態と異なり、それ以外は、第７〜第１０実施形態と同様である。よって異なる部分について重点的に説明し、同様の部分については第７〜第１０実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０２４９】
図２９に示すように、本実施形態のレーザレーダ装置１０００も、一部について第１実施形態と同様の部品を用いている。即ち、ケース３、導光部４、レーザ光透過板５、レーザダイオード１０、レンズ６０、フォトダイオード２０、フィルタ６４、集光レンズ６２、回転角度位置センサ５２等については、第１実施形態と同様の構成のものを用いている。従って、第１実施形態と同様の構成をなす部品については第１実施形態と同一の符号を付している。なお、モータ１０５０は、軸部１０４２の構成が第１実施形態の軸部４２と異なり、軸部以外は第１実施形態とほぼ同様である。また、制御回路７０は、第１実施形態と同様の装置構成（即ちＣＰＵを備えたマイクロコンピュータ）であり、制御対象や制御方法のみが第１実施形態と異なっている。
【０２５０】
本実施形態では、回動偏向機構１０４０の中心軸１０４２ａの方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交する所定方向をＸ軸方向とし、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。なお、図２９では、レーザダイオード１０からのレーザ光の出射方向がＸ軸方向となっている。また、図２９では中心軸１０４２ａを一点鎖線にて概念的に示している。
【０２５１】
本実施形態のレーザレーダ装置１０００でも、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）からレーザ光Ｌ１が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光Ｌ１の反射光（符号Ｌ２等参照）をフォトダイオード２０（光検出手段）によって検出する構成をなしている。レーザダイオード１０からＸ軸方向に出射されたレーザ光Ｌ１はミラー１０３０によってほぼ直角に反射され、回動偏向機構１０４０に設けられた偏向部１０４１の中央付近に入光するようになっている。
【０２５２】
本実施形態のレーザレーダ装置１０００で用いられる回動偏向機構１０４０は、ミラーからなる偏向部１０４１と、モータ１０５０によって駆動される軸部材１０４２と、偏向部１０４１から突出する形態で当該偏向部１０４１と一体的に構成された被連結部１０４３と、被連結部１０４３と軸部材１０４２とを連結する連結機構１０４３とを備えている。
【０２５３】
偏向部１０４１は、中心軸１０４２ａを中心として回動可能に構成されており、ミラー１０３０にて反射されたレーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光をフォトダイオード２０に向けて偏向する構成をなしている。また、偏向部１０４１は、モータ１０５０によって回転駆動される構成となっている。なお、モータ１０５０及び制御回路７０は「駆動手段」として機能している。
【０２５４】
連結機構１０４４は、軸部材１０４２において側方に突出する形態で形成された凸部１０４２ｂと、この凸部１０４２ｂを回転可能に支持する軸受１０４３ａとからなり、軸部材１０４２に対して被連結部１０４３が回動可能となるようにこれらを連結している。なお、連結機構１０４４は、偏向部１０４１を傾動可能に支持する「支持機構」の一例に相当する。
【０２５５】
また、連結機構１０４４によって傾動可能に支持される偏向部１０４１は、中心軸１０４２ａに対して傾斜した反射面１０４１ａを備えており、偏向部１０４１の傾動に応じて中心軸１０４２ａと反射面１０４１ａとのなす角度が変化するようになっている。連結機構１０４４は、被連結部１０４３の回動中心となる回動軸（即ち、凸部１０４２ｂの中心）が中心軸１０４２ａと直交する構成をなしており、モータ１０５０による軸部材１０４２の回転駆動に応じて連結機構１０４４が回転することで、前記回動軸の位置が中心軸１０４２ａを中心として回転するように位置変化する。
【０２５６】
また、偏向部１０４１の下方には偏向部１０４１と一体的に回動する一対の一体回動部１０４５，１０４６が取り付けられている。これら一体回動部１０４５，１０４６は、偏向部１０４１側を基端側として中心軸１０４２ａから離れる側に延出した構成をなしており、偏向部１０４１に固定される固定部材１０４５ａ，１０４６ａと、それぞれの固定部材１０４５ａ，１０４６ａの端部に回転可能に取り付けられる回転部材１０４５ｂ，１０４６ｂとを備えている。
【０２５７】
また、図２９、図３０に示すように、ケース３内における所定位置において、一体回動部１０４５，１０４６の周囲を取り囲むように環状のガイド路１０４７が設けられている。このガイド路１０４７は、一体回動部１０４５，１０４６の先端側を案内する溝部として構成されており、モータ１０５０による一体回動部１０４５，１０４６の回動の過程において、当該一体回動部１０４５，１０４６の先端側一部の位置が中心軸１０４２ａ方向（縦方向）に変化するように当該先端側一部の回動経路を定めている。より具体的には、図２９〜図３１（ａ）に示すように、一体回動部１０４５，１０４６のそれぞれの先端部に設けられた回転部材１０４５ｂ，１０４６ｂがそれぞれガイド路１０４７の溝内に嵌り込み、このガイド路１０４７によって案内される構成をなしている。回転部材１０４５ｂ，１０４６ｂはいずれもローラ状に構成されており、ガイド路１０４７によって案内される際に当該ガイド路１０４７の内壁面１０４７ａに支持されつつ転動する構成をなしている。
【０２５８】
ガイド路１０４７は、図３１（ａ）に示すように、中心軸１０４２ａ方向の位置（即ち縦方向の位置）が連続的に変化するように経路が構成されている。具体的には、中心軸１０４２ａ方向（縦方向）の一方側（上方側）に凸となるように湾曲する第１湾曲部１０４７ｂと、他方側（下方側）に凸となるように湾曲する第２湾曲部１０４７ｃと、を備えると共に、これら第１湾曲部１０４７ｂと第２湾曲部１０４７ｃとが交互に配された波状（例えばサイン波状）に構成されている。従って、第１湾曲部１０４７ｂの頂点部分から第２湾曲部１０４７ｃの頂点部分に至るまでは徐々に下方位置に向かうように経路が構成され、逆に、第２湾曲部１０４７ｃの頂点部分から第１湾曲部１０４７ｂの頂点部分に至るまでは徐々に上方位置に向かうように経路が変化している。なお、一体回動部１０４５，１０４６は、中心軸１０４２ａを挟んだ両側の位置においてそれぞれガイド路１０４７に嵌り込んでいるため、一体回動部１０４５を上方に変位させる位置に対して、中心軸１０４２ａを挟んだ反対側の位置において一体回動部１０４６をその上方変位と同程度に下方に変位させるように経路が構成されており、逆に一体回動部１０４５を下方に変位させる位置に対しては、中心軸１０４２ａを挟んだ反対側の位置において一体回動部１０４６をその下方変位と同程度に上方に変位させるように経路が構成されている。
【０２５９】
本実施形態では、一体回動部１０４５，１０４６、ガイド路１０４７が「方向変更手段」の一例に相当しており、モータ１０５０により偏向部１０４１が回動駆動される際に、回動経路に応じて一体回動部１０４５，１０４６の先端部の位置が中心軸１０４２ａの方向に変化することで一体回動部１０４５，１０４６及び偏向部１０４１が揺動し、レーザ光Ｌ１に対する偏向部１０４１の相対位置が変化するようになっている。そして、このように偏向部１０４１に対するレーザ光Ｌ１の入射方向を相対的に変化させることで、偏向部１０４１からのレーザ光の向きを、中心軸１０４２ａの方向（即ち縦方向）に関して変化させている。なお、制御回路７０は、「制御手段」の一例に相当する。
【０２６０】
このように構成されるレーザレーダ装置１００は、回転部材１０４５ｂ,１０４６ｂの縦方向の位置がほぼ同じとなる回動位置においては、偏向部１０４１が図２９で実線で示す状態となり、この場合、レーザ光は実線で示す経路にて空間に向かい、検出物体からの反射光は符号Ｌ２の間の領域が偏向部１０４１に取り込まれることとなる。一方、偏向部１０４１が別の回動位置に制御されて偏向部１０４１が破線で示す位置に変化したときにはレーザ光は符号Ｌ１'で示す経路にて空間に向かい、この場合には符号Ｌ２'の間の領域の反射光が偏向部１０４１に取り込まれることとなる。
【０２６１】
なお、上記の例では、図３１（ａ）のようなサイン波状のガイド路１０４７を用いた構成を例示したが、このようなガイド路１０４７に代えて図３１（ｂ）のような構成を採用してもよい。図３１（ｂ）の例では、第１湾曲部１０４７ｂと第２湾曲部１０４７ｃの間に直線部１０４７ｄを設けており、この例でも中心軸１０４２ａ方向の位置（即ち縦方向の位置）が連続的に変化するようにガイド路１０４７の経路が構成されている。
【０２６２】
また、図２９の構成に代えて図３２のような構成としてもよい。図３２は回動偏向機構１１４０の構成が図２９と異なっており、具体的には一体回動部１０４５，１０４６の構成に代えて一体回動部１０４８ａ，１０４８ｂを用いた点、ガイド路の溝幅を一体回動部１０４８ａ，１０４８ｂの先端部のサイズに合わせた点が図２９と異なっている。なお、それ以外の構成は図２９と同一である。
【０２６３】
図３２の構成では、一体回動部１０４８ａ，１０４８ｂの先端部に図２９のような回転部材を用いておらず、アーム状に構成される一体回動部１０４８ａ，１０４８ｂの先端部をガイド路１０４９の溝部内に直接嵌め込んでいる。ガイド路１０４９は溝幅がガイド路１０４７とは異なるが、形状はガイド路１０４７と同様であり（図３１（ａ）参照）、中心軸１０４２ａ方向の位置（即ち縦方向の位置）が連続的に変化するようにサイン波状に経路が構成されている。
【０２６４】
このように構成される図３２の例では、回動偏向機構１１４０における偏向部１０４１がモータ１０５０によって回転駆動されることに応じて一体回動部１０４８ａ，１０４８ｂが回転し、一体回動部１０４８ａ，１０４８ｂの先端部がガイド路１０４９の内壁面に沿って滑動することとなる。その先端部の中心軸１０４２ａ方向（縦方向）の位置は、ガイド路１０４９の経路に応じて変化するため、これと一体的に構成される偏向部１０４１はその先端部の位置変化に応じて変位することとなる。
【０２６５】
本実施形態の構成によれば、上記実施形態と同様の効果を奏し、三次元的な検出を良好に行うことができるようになる。また、本実施形態ではモータ１０５０により偏向部１０４１が回動駆動される際に、回動経路に応じて一体回動部の一部の位置が中心軸１０４２ａの方向（縦方向）に変化することによりこれら一体回動部及び偏向部１０４１が揺動し、レーザ光Ｌ１に対する偏向部１０４１の相対位置が変化するようになっている。このようにすれば、偏向部１０４１を揺動させるための特別なアクチュエータ等を設ける必要がなく、偏向部１０４１を回転駆動させるモータ１０５０の駆動力を偏向部１０４１の揺動に利用できるようになり、装置の低コスト化、軽量化等を図りやすくなる。
【０２６６】
また、一体回動部の周囲を取り囲むように配置された環状のガイド路によって一体回動部の先端側を案内しており、このガイド路は、少なくとも一部において中心軸方向の位置が変化するように経路が構成されている。このようにすれば、偏向部１０４１の回転駆動に応じて偏向部１０４１を揺動させる構成を好適に実現できる。特に、偏向部１０４１の回転駆動の邪魔にならないようにガイド路を配する構成をコンパクトに実現でき、環状のガイド路によって一体回動部の先端側を案内しているため、一体回動部を安定的に支持しつつ円滑に案内できるようになる。
【０２６７】
また、図２９の例では、ガイド路１０４７が、一体回動部１０４５，１０４６に回転可能に取り付けられた回転部材１０４５ｂ，１０４６ｂを案内する構成をなしており、回転部材１０４５ｂ，１０４６ｂは、ガイド路１０４７によって案内される際に当該ガイド路１０４７の内壁面１０４７ａに支持されつつ転動するように構成されている。このようにすれば、ガイド路１０４７に沿って一体回動部１０４５，１０４６が円滑に移動するようになり、ひいては偏向部１０４１の回転駆動及び振動がよりスムーズに行われるようになる。
【０２６８】
また、ガイド路が、中心軸方向の一方側に凸となるように湾曲する第１湾曲部と、中心軸方向の他方側に凸となるように湾曲する第２湾曲部と、を備えており、これら第１湾曲部と第２湾曲部とが交互に配されている。このようにすれば、偏向部１０４１の回転駆動に伴い、一体回動部の先端側を、中心軸の方向により滑らかに変化させることができる。
【０２６９】
［第１２実施形態］
図３３は、本発明の第１２実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図３４は、図３３の一部を省略して説明する説明図である。図３５は、図３３のレーザレーダ装置に用いる回動偏向機構を概略的に説明する説明図である。
【０２７０】
図３３に示すように、本実施形態のレーザレーダ装置１２００も、一部について第１実施形態と同様の部品を用いている。即ち、ケース３、導光部４、レーザ光透過板５、レーザダイオード１０、レンズ６０、フォトダイオード２０、フィルタ６４、集光レンズ６２、回転角度位置センサ５２、軸部４２，モータ５０等については、第１実施形態と同様の構成のものを用いている。従って、第１実施形態と同様の構成をなす部品については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、制御回路７０は、第１実施形態と同様の装置構成（即ちＣＰＵを備えたマイクロコンピュータ）であり、制御対象や制御方法のみが第１実施形態と異なっている。
【０２７１】
本実施形態では、回動偏向機構１２４０の中心軸４２ａの方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交する所定方向をＸ軸方向とし、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。なお、図３３の例では、レーザダイオード１０からのレーザ光の出射方向がＸ軸方向となっている。また、図３３〜図３５では中心軸４２ａを一点鎖線にて概念的に示している。
【０２７２】
本実施形態のレーザレーダ装置１２００でも、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）からレーザ光Ｌ１が発生したときに、検出物体によって反射されるレーザ光Ｌ１の反射光（符号Ｌ２参照）をフォトダイオード２０（光検出手段）によって検出する構成をなしている。レーザダイオード１０からＸ軸方向に出射されたレーザ光Ｌ１はミラー１２３０によってほぼ直角に反射され、偏向部１２４１のほぼ中央付近に入光するようになっている。
【０２７３】
回動偏向機構１２４０は、中心軸４２ａを中心として回動可能に構成された偏向部１２４１を備えており、この偏向部１２４１によりレーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光をフォトダイオード２０に向けて偏向する構成をなしている。また、回動偏向機構１２４０の偏向部１２４１は、モータ５０により中心軸４２ａを中心として回転駆動される構成となっている。なお、本実施形態では、モータ５０及び制御回路７０が「駆動手段」として機能している。
【０２７４】
図３４、図３５に示すように、偏向部１２４１は、ミラー１２３０によって反射されたレーザ光Ｌ１の入射位置に積層状態で配置される複数の反射層１２４１ａ〜１２４１ｅを備えている。これら複数の反射層１２４１ａ〜１２４１ｅは、最下層の反射層１２４１ａがミラーによって構成されており、最下層以外の反射層１２４１ｂ〜１２４１ｅがハーフミラーによって構成されている。ミラー１２３０によって反射されたレーザ光Ｌ１は、最下層以外の反射層１２４１ｂ〜１２４１ｅにおいて反射及び透過され、最下層の反射層１２４１ａによって反射されるようになっている。また、図３５に示すように、各反射層１２４１ａ〜１２４１ｅは、レーザ光Ｌ１の反射方向がそれぞれ異なるように構成されている。
【０２７５】
また、複数の反射層１２４１ｂ〜１２４１ｅによってそれぞれ反射された複数の反射レーザ光Ｌａ〜Ｌｅのいずれかを選択するレーザ光選択装置１２０２が設けられている。このレーザ光選択装置１２０２は、遮光ユニット１２１０と、この遮光ユニット１２１０を直線的に駆動するリニアアクチュエータ１２１８とを備えており、遮光ユニット１２１０をリニアアクチュエータ１２１８によって駆動することで、反射レーザ光Ｌａ〜Ｌｅのいずれかを空間側に導き、他を遮断するように、検出に用いる反射レーザ光を選択的に切り替えている。なお、本実施形態では、レーザ光選択装置１２０２が、「レーザ光選択手段」の一例に相当している。
【０２７６】
遮光ユニット１２１０は、偏向部１２４１の周囲に環状に配置される一対の環状遮光部１２１１，１２１２を備えると共に、これら一対の環状遮光部１２１１，１２１２が中心軸４２ａの方向に距離を隔てて配置され、かつ連結部材１２１４によって連結されている。また、両環状遮光部１２１１,１２１２の間には反射レーザ光Ｌａ〜Ｌｅのいずれかを通過させるスリット１２１３が偏向部１２４１のほぼ全周囲にわたって形成されている。
【０２７７】
リニアアクチュエータ１２１８は、「変位手段」の一例に相当するものであり、制御回路７０による指令に応じて一対の環状遮光部１２１１,１２１２を一体的に変位させる構成をなしている。レーザ光選択装置１２０２は、リニアアクチュエータ１２１８の駆動により遮光ユニット１２１０を変位させてスリット１２１３の位置を変化させている。このようにスリット１２１３の位置が切り替えられると、検出に用いる反射レーザ光（即ち空間に向かう反射レーザ光）の選択が切り替えられることとなり、ひいては偏向部１２４１から空間に向かうレーザ光の向きが中心軸４２ａの方向に関して変化することとなる。なお、図３３の例では、反射層１２４１ａからの反射レーザ光Ｌａが選択された様子を示しており、検出物体からの反射光は符号Ｌ２の間の領域の反射光が偏向部１２４１に取り込まれることとなる。また、遮光ユニット１２１０が変位されることにより反射層１２４１ｅからの反射レーザ光Ｌｅが選択されると、符号Ｌ１'のような経路で空間に向かうこととなり、この場合には符号Ｌ２'の間の領域の反射光が偏向部１２４１に取り込まれることとなる。
【０２７８】
本実施形態の構成によれば、レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ検出対象からの反射光を光検出手段に向けて偏向する偏向手段が所定の中心軸を中心として回動可能とされるため、装置の周囲にわたる検出が可能となる。また、偏向手段がレーザ光発生手段からのレーザ光の入射位置に積層状態で配置される複数の反射層を備え、これら複数の反射層の少なくとも最下層以外の反射層がレーザ光を反射及び透過する構成をなし、且つ各反射層によるレーザ光の反射方向がそれぞれ異なるように構成されている。そして、複数の反射層によってそれぞれ反射された複数の反射レーザ光のいずれかを空間側に導き、他を遮断するように、検出に用いる反射レーザ光の選択を切り替え、これにより偏向手段から空間に向かうレーザ光の向きを中心軸の方向に関して変化させている。このようにすれば、レーザ光の向きを、中心軸と直交する平面方向だけでなく、中心軸の方向にも変化させることができるため、検出を三次元的に行うことができるようになる。
【０２７９】
また、複数の反射層における少なくとも最下層以外がハーフミラーによって構成されている。このようにすればレーザ光発生手段からのレーザ光を各反射層において反射及び透過し得る構成を簡易かつ良好に実現できる。
【０２８０】
また、偏向手段の周囲に環状に配置される環状遮光部が中心軸の方向に距離を隔てて一対設けられ、かつ両環状遮光部の間に反射レーザ光を通過させるスリットが形成されている。そして、これら一対の環状遮光部を変位手段によって一体的に変位させており、その変位動作を制御手段によって制御している。このようにすれば、複数の反射レーザ光のいずれかを空間側に導き、他を遮断するように、検出に用いる反射レーザ光の選択を切り替える構成を好適に実現できる。特に、偏向手段がどのような回動位置となってもレーザ光の選択の切り替えが良好に行われるようになり、装置の周囲にわたる検出を行う上で極めて有利となる。
【０２８１】
［他の実施形態]
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０２８２】
第４実施形態では、回動偏向機構３４０の中心軸３４２ａ上において、レーザダイオード１０とフォトダイオード２０とが第一偏向部３４３を挟んで対向して配置されていたが、このような対向配置でなくてもよい。例えば第一偏向部３４３に対してフォトダイオード２０と同じ側から投光するようにレーザダイオード１０を配置するようにしてもよい。
【０２８３】
上記実施形態では、回動偏向手段から光検出手段に至るまでの反射光の光路上に、光検出手段に向けて反射光を集光する集光手段が設けられていたが、このような集光手段を省略すると共に比較的大型の光検出手段によって検出を行うようにしてもよい。
【０２８４】
上記実施形態では、回動偏向手段から光検出手段に至るまでの反射光の光路上に、反射光を透過させ、且つ反射光以外の光を除去する光選択手段が設けられていたが、このような光選択手段を省略することもできる。
【０２８５】
図４では、偏向部２４１を傾動可能に支持する構成を簡略的に示しているが、図１４（ａ）と同様の傾動機構によって偏向部２４１を支持するようにしてもよい。
【０２８６】
第５実施形態では、「アクチュエータ」が、偏向手段の特定部位の位置を変化させる４つのピエゾアクチュエータによって構成されていたが、４以外の複数であってもよく、１つのみであってもよい。
【０２８７】
第７実施形態及び第８実施形態では、振動手段（カム機構６８０及びモータ６８２）が偏向手段と一体的に回動しない外部電源からの電力供給を受ける構成となっているが、例えば図１９（ａ）のように、偏向手段と一体的に回動する電池からの電力供給を受ける構成であってもよい。図１９（ａ）は、振動手段（カム機構６８０及びモータ６８２）に電力供給するための構成のみが第７実施形態と異なっている。具体的には、電力供給線６８６の配線、フレーム６８５の構成、電池６８８を設けた点のみが第７実施形態と異なっており、それ以外は第７実施形態と同様である。この構成では、振動手段（カム機構６８０及びモータ６８２）が、偏向部６４１と一体的に回動する構成をなしており、かつ偏向部６４１と一体的に回動する電池６８８からの電力供給を受ける構成となっている。具体的には、軸部６４２に取り付けられたフレーム６８５にモータ６８２及び電池６８８が共に取り付けられており、さらにこのフレーム６８５上において、電池６８８からモータ６８２への電力供給を可能とするように電力供給線６８６が配されている。電池６８８は、マンガン電池やアルカリ電池などの一次電池などによって構成されていてもよく、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成されていてもよい。
このようにすれば、回転する部位とそれ以外の部位とに跨る電力線を省略することができるため、構成を簡素化することができ、かつ複雑な制御を用いることなく回動する振動手段に対して良好に電力供給できる。
なお、図１９（ａ）では、第７実施形態の構成を一部変更した例を示したが、第８実施形態において、振動手段に電力供給するための構成を図１９（ａ）のように変更してもよい。
【０２８８】
また、図１９（ｂ）のようにしてもよい。図１９（ｂ）も、振動手段に電力供給するための構成のみが第７実施形態と異なっている。具体的には、電力供給線６８６の配線、フレーム６８５の構成、太陽電池６８９を設けた点、太陽電池６８９に光を照射する光源６９０を設けた点のみが第７実施形態と異なっており、それ以外は第７実施形態と同様である。この構成でも、振動手段（カム機構６８０及びモータ６８２）が、偏向部６４１と一体的に回動する構成をなしており、かつ偏向部６４１と一体的に回動する太陽電池６８９からの電力供給を受ける構成となっている。具体的には、軸部６４２に取り付けられたフレーム６８５にモータ６８２及び太陽電池６８９が共に取り付けられており、さらにこのフレーム６８５上において、太陽電池６８９からモータ６８２への電力供給を可能とするように電力供給線６８６が配されている。また、ケース３内における偏向部６４１と一体的に回動しない位置に、偏向部６４１と一体的に回動しない外部電源（例えばレーザレーダ装置の外部に設けられた商用電源）からの電力供給に基づいて太陽電池６８９に光を照射する光源６９０が設けられている。光源６９０は、ＬＥＤなどによって構成されていてもよく、他の種類の照明手段によって構成されていてもよい。
このようにすれば、回転する部位とそれ以外の部位とに跨る電力線を省略して構成や制御の簡易化を図ることができ、かつ外部電源からの電力供給に基づいて太陽電池に光を照射する光源が設けられているため、装置内の回転部位において安定的かつ長期的に電力を発生させることができる。
なお、図１９（ｂ）では、第７実施形態の構成を一部変更した例を示したが、第８実施形態において振動手段に電力供給するための構成を図１９（ｂ）のように変更してもよい。
【０２８９】
上記いずれの実施形態のレーザレーザ装置も、工場内のエリアセンサやセーフティセンサとして用いると極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２９０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図２】図２は、揺動ミラーを変位させる変位機構を概略的に説明する説明図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図５】図５は、本発明の第４実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図６】図６は、本発明の第５実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図７】図７は、図６のレーザレーダ装置に用いる揺動機構及びアクチュエータ等を概念的に説明する説明図である。
【図８】図８は、ピエゾアクチュエータが取り付けられたミラーを等を裏側（反射面の反対側）から概念的に説明する説明図であり、図８（ｂ）は、ピエゾアクチュエータが取り付けられたミラーを概念的に示す斜視図である。
【図９】図９は、図６のレーザレーダ装置における検出処理を例示するフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の第６実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、図１０のレーザレーダ装置に用いるミラーユニット及び変位機構等を側方から概念的に示す説明図であり、図１１（ｂ）は、ミラーユニットを下方から概念的に示す説明図である。
【図１２】図１２は、図１０のレーザレーダ装置における検出処理を例示するフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の第７実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、図１３のレーザレーダ装置に用いる傾動手段の要部を説明する説明図であり、図１４（ｂ）は、傾動手段について図１４（ａ）とは異なる部位を説明する説明図である。
【図１５】図１５（ａ）は、図１３のレーザレーダ装置に用いる傾動機構、回動偏向機構等を概念的に説明する説明図であり、図１５（ｂ）は、軸部の構成を概念的に説明する説明図であり、図１５（ａ）のＡ−Ａ位置での断面概略図。
【図１６】図１６は、図１３のレーザレーダ装置における検出処理の流れを例示するフローチャートである。
【図１７】図１７は、本発明の第８実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図１８】図１８（ａ）は、図１７のレーザレーダ装置に用いる傾動手段の要部を説明する説明図であり、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）とは異なる傾動状態を示す説明図である。
【図１９】図１９（ａ）は、振動手段に電力を供給するための構成について、図１５（ａ）とは異なる別例１を示す図であり、図１９（ｂ）は別例２を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の第９実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図２１】図２１は、図２０のレーザレーダ装置における回動偏向機構を説明する一部断面概略図である。
【図２２】図２２は、図２１の回動偏向機構の偏向部及び保持台を上方側から見た図である。
【図２３】図２３は、回動偏向機構の別例１を例示する一部断面概略図である。
【図２４】図２４は、回動偏向機構の別例２を例示する一部断面概略図である。
【図２５】図２５は、本発明の第１０実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図２６】図２６は、図２５のレーザレーダ装置における回動偏向機構を説明する一部断面概略図であり、（ａ）は偏向部の反射面を中心軸に対して第１の角度で傾斜させた状態を示す図であり、（ｂ）は、偏向部の反射面を第１の角度とは異なる第２の角度で傾斜させた状態を示す図である。
【図２７】図２７は、軸部材とフランジ部とを連結する連結機構を説明する説明図であり、（ａ）は連結機構を正面から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２８】図２８は、図２６の回動偏向機構の偏向部及びフランジ部等を上方側から見た図であり、（ａ）は、偏向部がある一の回動位置にある場合を示す図であり、（ｂ）は、偏向部が（ａ）とは異なる回動位置にある場合を示す図である。
【図２９】図２９は、本発明の第１１実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図３０】図３０は、図２９のレーザレーダ装置における回動偏向機構を概略的に示す平面図である。
【図３１】図３１（ａ）は、ガイド路の構成を概略的に示す説明図であり、図３１（ｂ）は、（ａ）とは異なるガイド路の例を示す説明図である。
【図３２】図３２は、第１１実施形態に係るレーザレーダ装置の別例を概略的に示す断面図である。
【図３３】図３３は、本発明の第１２実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。
【図３４】図３４は、図３３の一部を省略して説明する説明図である。
【図３５】図３５は、図３３のレーザレーダ装置に用いる回動偏向機構を概略的に説明する説明図である。
【符号の説明】
【０２９１】
１，１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００…レーザレーダ装置
１０…レーザダイオード（レーザ光発生手段）
２０…フォトダイオード（光検出手段）
３１…揺動ミラー（レーザ光偏向手段、方向変更手段）
４０，２４０，３４０，６４０，７４０，８４０，９４０，１０４０，１１４０，１２４０…回動偏向機構（回動偏向手段）
４１，２４１，６４１，８４１，９４１，１０４１,１２４１…偏向部（偏向手段）
５０，８５０，９５０，１０５０，１２５０…モータ（駆動手段）
６２…集光レンズ（集光手段）
６４…フィルタ（光選択手段）
７０…制御回路（制御手段、揺動制御手段、変位制御手段、傾動制御手段）
１１０…出射方向変更部（出射方向変更手段、方向変更手段）
２１０，３１０…アクチュエータ（傾動手段）
３４１…第二偏向部（偏向手段、第二偏向手段）
３４３…第一偏向部（偏向手段、第一偏向手段）
４３０…レーザ光偏向部（レーザ光偏向手段、方向偏向手段）
４３１…ミラー（偏向部材）
４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄ…ピエゾアクチュエータ（アクチュエータ）
４３５…揺動機構
５３１…ミラーユニット
５３３…回転機構（変位機構）
６４２…軸部（傾動機構）
６４３…支持フレーム（傾動機構）
６８０…カム機構（振動手段）
６８１…カム
６８２…モータ（カム機構駆動手段、振動手段）
６８６…電力供給線
６８７…商用電源（外部電源）
６８８…電池
６８９…太陽電池
６９０…光源
７４２…延出部（規制手段）
７４４…ガイド部（規制手段）
８０１ａ…ピエゾ素子（伸縮手段）
８１１ａ…サイズ可変部（伸縮手段）
８１１ｂ…空気量調整部（気体量調整手段）
８２１…伝達部材
８２２…往復動機構
８２３…モータ（往復動機構駆動手段）
８４２…円筒軸部材
８４４…保持台
９４２…軸部材
９６１…外縁部振動装置（外縁部振動手段、第１振動手段）
９６５…外縁部振動装置（外縁部振動手段、第２振動手段）
９４３…フランジ部（一体揺動部）
１０４２ｂ…凸部（支持機構）
１０４３ａ…軸受（支持機構）
１０４７…ガイド路（案内手段）
１０４５ａ,１０４６ａ…固定部材
１０４５ｂ,１０４６ｂ…回転部材
１０４７ｂ…第１湾曲部
１０４７ｃ…第２湾曲部
１２０２…レーザ光選択装置
１２１１,１２１２…環状遮光部
１２１３…スリット
１２１８…リニアアクチュエータ（変位手段）
１２４１ａ〜１２４１ｅ…反射層
Ｌａ〜Ｌｅ…反射レーザ光
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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