(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素で、外乱を受けにくく、可能な限り長寿命を確保できる構造を採用し、広い角度範囲（最大３６０度まで）に渡って監視領域の物体を確実に検出できる検出装置を提供する。【解決手段】監視領域１１の物体を位置分解的に検出する検出装置は、送信領域１９に電磁波を出射する送信装置１５と、受信領域２３から反射された電磁波を受信する受信装置２１とを備え、前記送信領域１９及び受信領域２３は前記監視領域１１において一定の検出角度をカバーする検出領域２７の内部で互いに重畳又は交差し、該検出領域２７で出射波１７が前記物体により反射され、更に、前記出射波１７の伝播経路及び／又は反射波２５の伝播経路に設置され、どの時点においても前記検出領域２７全体を送信側及び／又は受信側でカバーする結像系２９と、前記反射波２５をその反射位置に関して識別するための位置分解手段３１とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域（１１）内の物体（１３）を位置分解的に検出するための装置において、
送信領域（１９）に電磁波（１７）を出射するための送信装置（１５）と、
受信領域（２３）から反射された電磁波（２５）を受信するための受信装置（２１）と
を備え、
前記送信領域（１９）及び前記受信領域（２３）は前記監視領域（１１）内において一定の検出角度をカバーする検出領域（２７）の内部で互いに重畳又は交差し、該検出領域（２７）内で前記出射波（１７）が前記物体（１３）により反射され、更に、
前記出射波（１７）の伝播経路及び／又は前記反射波（２５）の伝播経路に設置され、どの時点においても前記検出領域（２７）全体を送信側及び／又は受信側でカバーする結像系（２９）と、
前記反射波（２５）をその反射位置に関して識別するための位置分解手段（３１）と
を備える検出装置。
【請求項２】
前記検出領域（２７）が複数の反射可能な位置（３３）を含むことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記検出角度が送信平面（３５）内で少なくとも９０度であり、好ましくは少なくとも１８０度、更に好ましくは３６０度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の検出装置。
【請求項４】
測距装置として構成され、特に反射位置（３３）毎に距離を測定できることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項５】
飛行時間の原理及び／又は位相測定の原理に従って距離を測定するように構成されていることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記検出領域（２７）を所定の時間間隔で又は連続的に探索するレーザスキャナとして構成されていることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記送信装置（１５）が少なくとも一つの送信平面（３５）内において電磁波（１７）を出射するように構成されていることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項８】
前記結像系（２９）が出射波（１７）及び／又は反射波（２５）を方向転換させるように構成されていることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項９】
前記結像系（２９）は光学的に作用する素子を少なくとも一つ含み、該素子は、特にレンズ、好ましくは、いわゆるパノラマレンズや全方向性レンズ、もしくは電磁波反射面、好ましくは、少なくともピッチ円錐状の鏡、であることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記結像系（２９）が送信側と受信側の両方で作用する共通の結像装置を備えることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記結像系（２９）が送信側と受信側にそれぞれ別個の結像装置（３７、３９）を備え、該結像装置（３７、３９）が類似の構成を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の検出装置。
【請求項１２】
前記位置分解手段（３１）が受信側で作用し、特に送信装置（１５）が、特に結像系（２９）を用いて、どの時点においても前記出射波（１７）を検出領域（２７）全体に当てるように構成されていることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項１３】
前記受信装置（２１）が複数の受信素子に分割された受信器（４１）を備え、各受信素子に対して少なくとも一つの反射位置（３３）が割り当てられていることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記受信装置（２１）による前記反射波（２５）の受信を前記反射位置（３３）と関連づけて選択的に行うための装置を備えることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項１５】
前記結像系（２９）と前記受信装置（２１）の受信器（４１）の間の前記反射波（２５）の伝播経路に可動式の遮光装置が配置されていることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項１６】
前記受信装置（２１）が、前記反射波（２５）の伝播方向を時間的に変化させる制御を行うための制御手段（３１）を含み、特に、該制御手段（３１）が前記結像系（２９）と前記受信装置（２１）の受信器（４１）の間の前記反射波（２５）の伝播経路に配置されていることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項１７】
前記制御装置（３１）が送信側で作用することを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項１８】
前記送信装置（１５）による前記電磁波（１７）の出射を前記反射位置（３３）と関連づけて選択的に行うための装置（３１）を備えることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項１９】
前記送信装置（１５）が、前記電磁波（１７）の伝播方向を時間的に変化させる制御を行うための制御手段（３１）を含み、特に、該制御手段（３１）が前記送信装置（１５）の送信器（４３）と前記結像系（２９）の間の前記電磁波（１７）の伝播経路に配置されていることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項２０】
前記制御手段（３１）が、偏向動作を行うように操作できる可動式の光学素子であり、特に鏡、プリズム又はくさび状素子であることを特徴とする、請求項１６〜１９のいずれかに記載の検出装置。
【請求項２１】
送信側と受信側を分ける平面（４５）に対し、少なくとも根本的な機能の仕方に関して対称に構成されていることを特徴とする、先行するいずれかの請求項に記載の検出装置。
【請求項２２】
どの時点においても送信側及び／又は受信側において検出領域（２７）全体をカバーするような結像系（２９）、特にパノラマレンズ、全方向性レンズ又は少なくともピッチ円錐状の鏡を、監視領域（１１）内の物体（１３）を位置分解的に検出するための装置の中で使用する方法であって、該装置が、送信領域（１９）に電磁波（１７）を出射するための送信装置（１５）と、受信領域（２３）から反射された電磁波（２５）を受信するための受信装置（２１）とを備え、前記送信領域（１９）及び前記受信領域（２３）は、前記監視領域（１１）内において一定の検出角度をカバーする検出領域（２７）の内部で互いに重畳又は交差し、該検出領域（２７）内で前記出射波（１７）が前記物体（１３）により反射され、前記結像系（２９）は前記出射波（１７）又は前記反射波（２５）の伝播経路に配置され、更に該装置が前記反射波（２５）をその反射位置（３３）に関して識別するための位置分解手段（３１）を備えることを特徴とする、結像系（２９）の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信領域に電磁波を出射するための送信装置と、受信領域から反射された電磁波を受信するための受信装置と備え、これらを用いて監視領域内の物体を位置分解的に検出するための装置に関する。前記送信領域及び受信領域は、前記監視領域内において一定の検出角度をカバーする検出領域の内部で互いに重畳又は交差し、該検出領域内で前記出射波が物体により反射される。
【背景技術】
【０００２】
この種の検出装置は基本的に公知である。例えば、レーザ光により検出領域を所定の時間間隔で又は連続的に探索する走査式レーザ測距装置（レーザスキャナ）がこれに該当する。距離の測定は、例えば飛行時間の原理（"time of flight", ＴＯＦ）や位相測定の原理に従って行われる。
【０００３】
この種の検出装置は、例えば自動車等の車両に搭載され、該車両の周囲を探索してその視野の範囲内に存在する物体（例えば他の車両や歩行者）を認識するために用いられる。この装置を備えた車両では、周囲の位置分解的な画像を取得したり、距離の測定が可能な装置であれば深さ分解的な画像を取得したりすることが、ある程度可能である。このような周囲の物体の検出はリアルタイムで行われる。こうして取得された周囲のデータは様々な形で利用できる。また、この種の装置は工業にも応用されている。
【０００４】
特に、送信平面又は受信平面の少なくとも一方において最大３６０度という比較的大きな角度範囲を監視するように構成された走査式ＴＯＦレーザ測距装置に関しては、原理的に一次元的である探索用レーザ光（つまり出射波）を、位置分解能を決定する角分解能でもって前記面内に振り出すことが知られている。更に、検出装置（単にセンサとも呼ぶ）において、モータ等の動力により回転するプリズムや、光軸に対して４５度傾いた状態で回転する鏡により、探索光（測定光又は誘導光とも呼ぶ）を振り出すことも知られている。これらの場合、プリズム又は鏡の回転軸及びセンサの光軸は互いに平行に配置される。更に別の形態として、センサの電気光学ユニット全体を回転させることも可能である。この場合、センサの探索光により最大３６０度までの所望の角度範囲をなぞるようにするために、送信用アパーチャと受信用アパーチャの両方を円軌道に沿って移動させる。
【０００５】
以上の解決法には、比較的大きな質量の物を動かす（特に回転させる）必要があるという欠点がある。そのために必要な電力はセンサの全消費電力のうちかなりの分量を占める。更に、回転部品のために必要な軸受けによりセンサの寿命が大きく制限されるという欠点もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、冒頭に述べたような検出装置を改良して前述の欠点を解消することであり、特に、できるだけ簡素で、外乱を受けにくく、可能な限り長寿命を確保できる構造を採用しつつ、できるだけ広い角度範囲（特に最大３６０度まで）に渡って監視領域内の物体を確実に検出できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、本願請求項１に記載の特徴を有する装置により解決される。
【０００８】
すなわち、本発明に係る検出装置は、監視領域内の物体を位置分解的に検出するための装置であって、
送信領域に電磁波を出射するための送信装置と、
受信領域から反射された電磁波を受信するための受信装置と
を備え、
前記送信領域及び前記受信領域は、前記監視領域内において一定の検出角度をカバーする検出領域の内部で互いに重畳又は交差し、該検出領域内で前記出射波が前記物体により反射され、更に、
前記出射波の伝播経路及び／又は前記反射波の伝播経路に設置され、どの時点においても前記検出領域全体を送信側及び／又は受信側でカバーする結像系と、
前記反射波をその反射位置に関して識別するための位置分解手段と
を備えている。
【０００９】
上記において検出領域とは、監視領域のうち、送信装置及び受信装置のいずれを用いても本装置からほぼ「目視」できる領域のことをいう。言い換えると、検出領域とは、本装置の周囲のうち、本装置により物体を検出できる（つまり物体が「見える」）領域のことである。送信領域と受信領域はある程度一致させることが原理的に可能である。例えば、送信装置の送信器と受信装置の受信器、あるいはそれらに対応する光学系をいわゆる同軸配置にすればそのような状態になる。これに対し、いわゆる二軸配置の場合、送信器と受信器は異なる方向から検出領域を「目視」する。このような配置では、特に、検出装置に近いところで送信領域と受信領域を重ならせることが困難になる可能性がある。
【００１０】
本発明に係る装置の位置分解能は、検出領域内へ出射された電磁波の断面の大きさ、つまり出射波が物体に反射される際にその物体の表面に生じるスポットの大きさによっても決まる。従って、出射波が拡散している（つまり広がっている）場合、位置分解能は検出装置と物体の距離に依存することになる。この点でも、使用される光学装置の結像特性は重要であって、本発明の結像系が送信側で作用する場合は特にそうである。
【００１１】
本発明における結像系は、検出領域全体をカバーしながら、どの時点においても複数の（可能な）反射位置を「目視」する（ここで「可能な」と補足したのは、電磁波を反射できるような表面を持つ物体が検出領域内に見つかるまでは実際に「反射位置」が決まらない、という意味である）。言い換えると、本発明の結像系は、検出領域内に存在する物体の表面に同時に複数の反射位置を設定すること（送信側でのカバー）、及び／又は、複数の反射位置を「目視」してそれらの像を受信装置上に結ぶこと（受信側でのカバー）が可能である。
【００１２】
このように検出領域全体を同時にカバーするためのいわば「代償」として、周囲の領域に存在する物体を位置分解的に検出する目的で位置分解手段が設けられている。この手段は、反射波をその反射位置に関して識別するために構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、どの時点においても検出領域全体をカバーできるため、結像系を動かす必要がないという利点がある。位置分解手段は様々な形で実現できる。特に、本発明によれば、所望の位置分解能を得るために部品の動きを完全になくしたり、所望の位置分解能を得るために可動部分を最小限に抑えたりすることが可能になる。
【００１４】
前記結像系によりカバーされる（つまり「見られる」）検出角度は基本的に任意に選択できる。例えば、結像系の検出角度を少なくとも９０度、好ましくは少なくとも１８０度、更に好ましくは３６０度とすることができる。３６０度とする場合、「全周視野」を有するセンサが得られる。
【００１５】
本発明の検出装置は測距装置として構成することが好ましい。特に、個々の（可能な）反射位置毎に距離を測定できるようにするとよい。距離の測定は飛行時間の原理及び／又は位相測定の原理に従って行うことができる。とりわけ、本装置は、少なくとも１本の出射レーザ光により検出領域を所定の時間間隔で又は連続的に探索するレーザスキャナとして構成することができる。
【００１６】
更に、本発明において、前記送信装置は、少なくとも一つの送信平面内において電磁波を出射するような構成とすることができる。この場合、例えば検出角度が３６０度であれば、本装置を取り囲む円柱状の面上で物体が検出されることになる。この円柱の高さは、その時点での本装置からの距離によって決まる出射波の断面の大きさに依存する。
【００１７】
本発明の結像系は、出射波及び／又は反射波を方向転換させるように構成することが好ましい。方向転換の角度は例えば９０度とする。この場合、送信装置を結像系の上方又は下方に配置し、電磁波を結像系に向けて垂直に出射すれば、水平な送信平面内で周囲の検出を行うことができる。
【００１８】
更に、本発明において、前記結像系は光学的に作用する素子を少なくとも一つ含むものとすることができる。この素子とは、特にレンズ（好ましくは、いわゆるパノラマレンズや全方向性レンズ）もしくは電磁波反射面（好ましくは、少なくともピッチ円錐状の鏡）のことである。
【００１９】
この種の光学作用素子、特に前述のパノラマレンズや全方向性レンズは基本的に公知であって、例えばビデオ技術の分野でその種のレンズが利用されている。本発明では、このような光学作用素子の特性をうまく利用することにより、特に最大３６０度の検出角度を持つような広い検出領域を、素子を動かす（特に回転させる）ことなく、一度にカバーできるようにしている。周囲の物体を位置分解的に検出する装置に前述のような光学作用素子を使用することは本発明によって初めて可能となったものであり、特にパノラマレンズや全方向性レンズをレーザスキャナと結び付けた例は過去にない。本発明によれば、比較的大きな質量の物を動かす（特に回転させる）必要が全くない。従って、本発明に係る検出装置の寿命は従来より知られている装置よりはるかに長い。更に、本発明によれば装置の消費電力も大幅に削減できる。
【００２０】
本発明の実施形態として、前記結像系が送信側と受信側の両方で作用する共通の結像装置を含むようにすることが可能である。ただし、この構成は必須ではない。前記結像系が送信側と受信側にそれぞれ別個の結像装置を備えるような構成も可能である。この場合、２つの結像装置は類似の構成、好ましくは同一の構成を有するものとすることができる。これにより、本発明に係る検出装置において、送信側と受信側を分ける平面に対して少なくとも光学部品の根本的な配置や作用の仕方が対称になっているような基本構成を有する実施形態が可能となる。ここで「対称」という言葉の意味を狭く解釈してはならない。むしろ、受信装置側と送信装置側にそれぞれ必須又は有利な機能を付与する特殊な構成（例えば、受信面と送信面の作用面積の差）を追加しても、基本構成自体の対称性に影響がなければ、全体の構成は「対称」であると解釈すべきである。例えば設計者は、受信器の大きさを考慮しつつ、受信面積を最大限に確保する等、受信効率をできるだけ高くするべく受信光学系の配置を決めるように努めるのが当然である。また、逆に送信光学系は受信光学系より明らかに小さくできる。
【００２１】
更に別の実施形態として、前記位置分解手段は受信側で作用するものとすることができる。この場合、特に、送信装置は、一時点において出射波を検出領域全体に当てるように構成することができる。
【００２２】
この場合、特に、送信装置の送信器（例えばレーザ光源）により結像系の作用面全体を「照明」する（つまり探索波を当てる）ことが可能である。これにより、探索波は目的とする全ての方向に広がっていく。従って、検出角度が３６０度であれば、探索光は本装置の周囲においてその射程内に存在する全ての物体により同時に反射される。この場合、所望の位置分解能を受信側で得る必要がある。そのためには、例えば、複数の受信素子に分割された受信器を受信装置に含めるとともに、各受信素子に対して少なくとも一つの（可能な）反射位置を割り当てればよい。これには、例えば多数のアレー素子を円形等の適宜形状に配列して成るアレー型受信器が利用できる。このようなアレー型受信器を使用すれば、検出領域内の異なる位置で出射波が反射する（正確には、反射する可能性がある）場合でも、検出領域内の該当箇所に探索波を反射する物体が存在すれば、各反射位置を識別することができる。この場合、結像系（例えばパノラマレンズ）はどの時点においても検出領域全体の像をアレー型受信器の上に結ぶことになる。例えば、時間的に相前後してレーザパルスを結像系に向けて出射すれば、それらのパルスは３６０度の全方向に分散し、監視領域へ出射する。このような「全周視野」を持つ本発明の検出装置は、周囲に存在する各物体までの距離を、例えば飛行時間の原理に従って同時に測定することができる。なお、この場合、位置分解能はアレー型受信器により確保される。
【００２３】
このように受信側で位置分解を行う際、上記のようなアレー型受信器の代わりに、十分に大きな電磁波受信器を一つだけ用意し、前記結像系により検出領域全体の像がそこに結ばれるように該受信器を配置することも可能である。この場合、異なる反射位置を識別するため、あるいは検出領域から反射波が入射してくる方向（検出方向）を区別するためには、例えば、各反射位置から出てくる反射波又は各角度で入射してくる反射波だけを通過させる回転式の遮光装置を設ければよい。
【００２４】
個々の反射位置を識別するための別の方法として、受信側で電磁波の伝播方向を制御することも可能である。これは、所定の時点において、そのときに検出する必要のない反射位置をほぼ「遮蔽する」こと、更には外乱波や背景放射を遮断することにもなる。この方法を実施するには、例えば、電磁波の伝播方向を時間的に変化させるような制御を行うための制御手段を受信装置に設けるようにする。この制御手段は、前記結像系と前記受信装置の受信器の間の電磁波の伝播経路に配置することが好ましい。このような電磁波制御手段の具体的な形態として考えられるものを以下に詳しく説明する。
【００２５】
前述のとおり、本発明の一変形例においては、出射波が一時点において検出領域全体に当たることにより、例えば結像系の作用面全体が「照明」されるため、所望の位置分解能を受信側で得る必要がある。これに対し、本発明の別の変形例として、先の例に追加するかそれと置換する形で、異なる反射位置を所望の形で識別するための仕組みを送信側に設けることも可能である。すなわち、前記位置分解手段は送信側で作用するものとすることができる。
【００２６】
前記送信装置による電磁波の出射を反射位置と関連づけて選択的に行うための装置を設けることもできる。この場合、もはや結像系に探索光を完全に当てる必要はない。むしろ、特に従来のスキャナの原理に従って、どの時点においても１本の出射波だけを結像系に当てながら、その出射波の結像系への入射方向を時間的に変化させればよい。
【００２７】
前記送信装置は電磁波の伝播方向を時間的に変化させる制御を行うための制御手段を含むことができる。特に、この制御手段は送信装置の送信器と結像系の間の電磁波の伝播経路に配置される。
【００２８】
前述のように送信側及び／又は受信側に配置可能な制御手段には、特に、偏向動作を行うように操作できる可動式の（特に回転可能な）光学素子が利用できる。このような素子には、例えば鏡、プリズム及びくさび状素子がある。また、制御手段として、例えば電磁波を分散させる動作を電気的な制御により変更できるような回折光学系を利用することもできる。
【００２９】
このような制御手段は基本的に公知であるが、特に好ましい実施形態においては、いわゆるマイクロメカニカルミラー（ＭＥＭＳ）を送信側及び／又は受信側にそれぞれ少なくとも一つずつ使用する。
【００３０】
以上のように、本発明によれば、全方向的な検出のために動作する部分の質量が最小限に抑えられる。送信装置の送信器（例えばレーザ光源）、受信装置の受信器（例えば一又は複数のフォトダイオード）、及び結像系（例えば、送信装置及び受信装置にそれぞれ割り当てられた一対のパノラマレンズ又は全方向性レンズを含むもの）は、本発明の検出装置の基礎部分に関して（つまり装置に対して固定的に定められた座標系に関して）固定的に配置される。
【００３１】
また、本発明は、どの時点においても送信側及び／又は受信側において検出領域全体をカバーするような結像系（特に、パノラマレンズ、全方向性レンズ又は少なくともピッチ円錐状の鏡）を、監視領域内の物体を位置分解的に検出するための装置の中で使用する方法に関するものでもある。ここでいう装置は、特にここまで説明してきた各形態の装置であって、送信領域に電磁波を出射するための送信装置と、受信領域から反射された電磁波を受信するための受信装置とを備え、前記送信領域及び受信領域は、前記監視領域内において一定の検出角度をカバーする検出領域の内部で互いに重畳又は交差し、該検出領域内で前記出射波が前記物体により反射される又は反射される可能性があり、前記結像系は前記出射波又は前記反射波の伝播経路に配置され、更に該装置は前記反射波をその反射位置に関して識別するための位置分解手段を備えている。
【００３２】
本発明は、例えば自動車等の車両への応用や工業への応用等、様々な形で幅広く利用できる。
【００３３】
本発明の可能な実施形態については、既に説明したものの他、本願の従属請求項、明細書及び図面にも挙げたとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１ａ】本発明に係る検出装置に用いられる結像系の一実施例を示す概略図。
【図１ｂ】同実施例の結像系を別の方向から見た概略図。
【図２】本発明に係る検出装置の一実施形態を示す概略図。
【図３】本発明に係る検出装置の別の実施形態を示す概略図。
【図４】本発明に係る検出装置の更に別の実施形態を示す概略図。
【図５】本発明に係る検出装置の更に別の実施形態を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の典型的な例について図面を参照しながら説明する。図１ａ及び図１ｂは本発明に係る検出装置に用いられる結像系の一実施例をそれぞれ異なる方向から見た概略図であり、図２〜図５は本発明に係る検出装置の様々な実施形態を示す概略図である。
【００３６】
図１ａ及び図１ｂに概略的に描いたパノラマレンズ３７は、本発明に係る検出装置の結像系として利用可能なものであり、その構造は軸４７に関して回転対称である。電磁波入射面５１は図示せぬ送信器（例えばレーザ光源）に対向しており、この面を通って入射してくる電磁波１７はレンズ３７の内部でまず第一面４９に反射され、続いて第二面４９に反射される。こうして反射された電磁波１７はレンズ３７の外周の出射面５３を通って外部へ出射し、３６０度の角度範囲全体に放射される（図１ｂ）。なお、図１ａに示した電磁波の進行の様子は概略的なものに過ぎず、物理的に正確な描写ではない。また、上記２つの反射面は図１ｂでは破線又は鎖線で単に概略的に描かれている。
【００３７】
このように、パノラマレンズ３７の作用により、送信器又は出射波１７は３６０度に渡る送信領域を形成する。出射波１７は９０度方向転換され、レンズ３７を出た出射波１７はレンズ３７の軸４７に垂直な送信平面３５内に広がる。
【００３８】
図１ａでは、電磁波が戻ってくる様子を破線で概略的に示している。つまり、パノラマレンズ３７は受信の際にも作用しており、これにより、３６０度に渡る受信領域から入射してくる電磁波２５が図示せぬ受信器の上に結像される。
【００３９】
図２〜図５に示した本発明に係る検出装置の各実施例は、図１ａ及び図１ｂに示した構成を有する２枚のパノラマレンズ３７、３９を備えている点で共通している。第一レンズ３７は送信器４３（例えばレーザ光源）を含む送信装置１５に割り当てられ、第二レンズ３９は、例えばフォトダイオード型の受信器４１を含む受信装置２１に割り当てられている。
【００４０】
図２〜図５の実施形態の違いは電磁波制御手段３１の構成にある。これについて以下に詳しく説明する。
【００４１】
図２の実施例は、本発明に係る検出装置の動作を他の実施例よりも詳しく示している。まず、監視領域１１には物体１３が存在する。出射波１７が広がっているのは、何よりも送信レンズ３７の結像特性による。レンズ３７は例えば約３０度の角度で出射波を放射する。この電磁波１７の出射により、放射状に広がりつつ送信レンズ３７の周囲を３６０度カバーする送信領域１９が形成される。このとき出射波１７は、２枚のレンズ３７、３９により構成された結像系２９の共通の光軸４７に垂直に形成された送信平面３５内にある。同様に、送信レンズ３７と同じ構造を有する受信レンズ３９には受信領域２３がある。２枚のレンズ３７、３９の配置は、送信領域１９と受信領域２３が所望の距離より遠方で互いに重畳又は交差するように決められている。これにより、斜線で示したような検出領域２７が形成され、この領域内の物体１３が本発明に係る検出装置により検出される。
【００４２】
図２ではこの様子が２つのレンズ３７、３９に共通の光軸４７を含む平面内で概略的に描かれている。従って、検出領域２７は軸４７を中心として回転対称に検出装置を囲む領域であり、その範囲は結像系２９又はその軸４７を中心として３６０度に渡る。出射波１７は物体１３上のいわゆる反射位置３３で反射される。なお、図２では反射位置３３を一つしか描いていないが、実際には複数の反射位置が存在しうる。
【００４３】
受信レンズ３９は電磁波の伝播に対して逆方向に作用する。検出領域２７から受信平面５５内に反射された電磁波２５は受信レンズ３９により受信器４１の上に結像される。従って、光学的観点から言うと、本実施例の検出装置の全体的な基本構成は、送信側と受信側を分ける平面４５に対して対称になっている。この平面は軸４７に垂直である。
【００４４】
送信レンズ３７により電磁波１７を様々な方向へ出射するために、送信器４３と送信レンズ３７の間の電磁波１７の伝播経路に光学作用素子３１が配置されている。図２の実施例では回転式のくさび状光学素子が用いられている。くさび状素子３１から出た電磁波１７は円錐側面に沿って広がる。その結果、送信レンズ３７から出射するレーザ光１７は軸４７を中心として回転し、検出領域２７の全体をなぞる。
【００４５】
こうして送信側ではレーザスキャナが実現されているが、電磁波を検出領域２７の方へ偏向させるレンズ３７は固定したままでよく、スキャンを実行するにはくさび状光学素子３１を回転させるだけでよい。このような送信側でのスキャン動作によれば、どの時点においても送信レンズ３７を通じて検出領域２７全体をカバーしながら、なおかつ所望の位置分解能が保証される。
【００４６】
本実施例の検出装置は前述のように根本的に対称に構成されているため、回転式のくさび状光学素子３１が受信側の受信レンズ３９と受信器４１の間の反射波２５の伝播経路にも配置されている。送信側のくさび状素子３１と受信側のくさび状素子３１の回転を互いに同期させることで、検出領域２７に向けて出射されたレーザ光が物体１３によって反射された後で必ず受信レンズ３９により受信器４１に結像されるようにすることができる。このような選択的受信により、受信レンズ３９に入射する外乱波を遮断する、つまり受信器４１に到達させないようにするという好ましい効果が得られる。ただし、このような背景放射の遮断は必須ではない。受信側に関しては、回転式のくさび状素子３１により反射波２５の伝播方向を時間的に変化させるという前述の仕組みを設けないという選択肢もある。その代わりに、例えば、大きな受信面を有する受信器を用意し、どの時点においても受信レンズ３９により検出領域２７全体の像が受信面の上に結ばれるようにその受信器を配置することができる。ただし、前述の外乱波又は背景放射の問題があるため、この代替案は図２の構成に比べてＳ／Ｎ比が悪くなる可能性がある。
【００４７】
検出装置から物体１３までの距離を測定するために、例えば飛行時間測定装置を設けることができる。この場合、レーザ光が送信装置１５を出てから物体１３に当たり、反射波２５となって受信装置２１に戻るまでの所要時間が測定される。この点、本発明に係る検出装置では基本的に従来のいかなる距離測定法でも利用できるから、例えば既存のレーザスキャナに関する公知の方法を利用すればよい。このように、実際の距離測定に関する事項は当業者にとって公知であるから、本明細書で詳細に説明する必要はない。
【００４８】
図３、図４及び図５も、送信側でスキャン動作を行い、受信側で背景放射を遮断する実施例を示すものだが、これらの例ではそれぞれ異なる手段が用いられている。
【００４９】
図３の実施例では、送信器４３と受信器４１が送信レンズ３７と受信レンズ３９の共通の光軸４７から外れたところに配置されている。図２に示した回転式のくさび状素子の代わりに、本実施例の電磁波制御手段は偏向装置３１の形を取っている。これは、出射波１７又は反射波２５を回転させるだけでなく、光軸４７からの前述のずれを補正するものでもある。このような偏向装置としては、例えば前述のマイクロメカニカルミラー（ＭＥＭＳ）が利用できる。このような可動鏡３１に替えて、電気的に制御可能な回折光学系を用いることもできるが、この光学系も同じく基本的に公知である。更に、モータ等の動力により揺動する鏡も制御手段３１として利用可能である。
【００５０】
図４は別の実施例における主要な光学部品の配置を示しているが、この例では、結像に利用されない、いわゆる「盲点」が送信側と受信側のそれぞれに存在する。この構成は、送信器４３と受信器４１を光軸上でレンズ３７又はレンズ３９の近くにそれぞれ配置する場合に有利である。本実施例の送信器４３及び受信器４１はそれぞれレンズ３７、３９に背を向けて配置される。電磁波制御手段３１を配置する距離はレンズ３７、３９から成る光学系の焦点距離によって決まる。電磁波制御手段には、例えば前述のマイクロメカニカルミラー（ＭＥＭＳ）が利用できる。本実施例の電磁波制御手段により、出射波１７、又は、入射してくる反射波２５の発生元である視野が、それぞれレンズ３７又はレンズ３９の該当領域へ円形に偏向される。
【００５１】
図５の実施例も同様に主要な光電子部品の配置を示している。本実施例では、前述のような送信方向又は視線方向の転換を、電気的に制御可能な回折光学系３１により行っている。この回折光学系も既に述べたものと同様のものである。この構成において、送信器４３と受信器４１はそれらに付随するレンズ３７又はレンズ３９の焦点にそれぞれ配置される。
【符号の説明】
【００５２】
１１…監視領域
１３…物体
１５…送信装置
１７…出射波
１９…送信領域
２１…受信装置
２３…受信領域
２５…反射波
２７…検出領域
２９…結像系
３１…位置分解手段
３３…反射位置
３５…送信平面
３７…結像装置（レンズ）
３９…結像装置（レンズ）
４１…受信器
４３…送信器
４５…対称平面
４７…結像系の軸
４９…反射面
５１…入射面
５３…出射面
５５…受信平面
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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