(57)【要約】レーザレーダ（１）は、ラインビーム走査光学系（１０）と、受光光学系（２０）とを備える。ラインビーム走査光学系（１０）は、一方向に並べて配置された複数のレーザ光源（１１ａ）と、ミラー（１４ａ）を変位させて短辺方向にラインビーム（Ｂ１０）を偏向させる光偏向器（１４）と、複数のレーザ光源（１１ａ）から出射されたレーザ光を略平行光に収束させるファスト軸シリンドリカルレンズ（１２）と、複数のレーザ光源（１１ａ）から出射されたレーザ光を集光させるスロー軸シリンドリカルレンズ（１３）と、を備える。複数のレーザ光源（１１ａ）は、スロー軸シリンドリカルレンズ（１３）のレーザ光源（１１ａ）側の焦点位置から外れた位置に配置される。
2020137079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に長いラインビームを生成してその短辺方向に前記ラインビームを走査させるラインビーム走査光学系であって、
前記ラインビームの長辺に対応する方向に並べて配置された複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源から出射されたレーザ光が入射するミラーを変位させて前記短辺方向に前記ラインビームを偏向させる光偏向器と、
前記複数のレーザ光源から出射された前記レーザ光を前記レーザ光源の並び方向に垂直な方向において略平行光に収束させて前記ミラーに入射させる第１のシリンドリカルレンズと、
前記複数のレーザ光源から出射された前記レーザ光を前記レーザ光源の並び方向に集光して前記ミラーに入射させる第２のシリンドリカルレンズと、を備え、
前記複数のレーザ光源は、前記第２のシリンドリカルレンズの前記レーザ光源側の焦点位置から外れた位置に配置される、
ことを特徴とするラインビーム走査光学系。
【請求項２】
請求項１に記載のラインビーム走査光学系において、
前記第２のシリンドリカルレンズは、前記第２のシリンドリカルレンズを透過した前記レーザ光間の角度ピッチを均一化する、
ことを特徴とするラインビーム走査光学系。
【請求項３】
請求項２に記載のラインビーム走査光学系において、
前記角度ピッチが、前記各レーザ光源から出射された前記レーザ光の前記第２のシリンドリカルレンズを透過した後の半値全幅に対応する範囲の角度以下となる位置に、前記複数のレーザ光源が配置されている、
ことを特徴とするラインビーム走査光学系。
【請求項４】
請求項１に記載のラインビーム走査光学系において、
前記第２のシリンドリカルレンズは、前記第２のシリンドリカルレンズを透過した前記レーザ光間の投射平面における幅ピッチを均一化する、
ことを特徴とするラインビーム走査光学系。
【請求項５】
請求項４に記載のラインビーム走査光学系において、
前記幅ピッチが、前記各レーザ光源から出射された前記レーザ光の前記第２のシリンドリカルレンズを透過した後の半値全幅以下となる位置に、前記複数のレーザ光源が配置されている、
ことを特徴とするラインビーム走査光学系。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載のラインビーム走査光学系において、
前記複数のレーザ光源は、前記焦点位置よりも前記第２のシリンドリカルレンズから離れた位置に配置されている、
ことを特徴とするラインビーム走査光学系。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載のラインビーム走査光学系において、
前記各レーザ光源は、端面発光型の半導体レーザであって、スロー軸方向に並ぶように配置されている、
ことを特徴とするラインビーム走査光学系。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載のラインビーム走査光学系において、
前記ミラーは、前記第２のシリンドリカルレンズの焦点位置付近に配置されている、
ことを特徴とするラインビーム走査光学系。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載のラインビーム走査光学系において、
前記各レーザ光源は、前記並び方向に垂直な方向に複数の発光領域を備え、前記発光領域間の間隔が、前記レーザ光源間の間隔より小さい、
ことを特徴とするラインビーム走査光学系。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか一項に記載のラインビーム走査光学系において、
前記ミラーは、一方向に長い形状を有し、前記形状の長手方向が前記並び方向に対応する方向に平行となるように配置されている、
ことを特徴とするラインビーム走査光学系。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載のラインビーム走査光学系と、
前記ラインビーム走査光学系から投射されたレーザ光の物体からの反射光を受光する受光光学系と、を備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項１２】
一方向に長いラインビームを生成してその短辺方向に前記ラインビームを走査させるラインビーム走査光学系であって、
前記ラインビームの長辺に対応する方向に並べて配置された複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源から出射されたレーザ光が入射するミラーを変位させて前記短辺方向に前記ラインビームを偏向させる光偏向器と、
前記複数のレーザ光源から出射された前記レーザ光を前記レーザ光源の並び方向に垂直な方向において略平行光に収束させて前記ミラーに入射させる第１のシリンドリカルレンズと、
前記複数のレーザ光源から出射された前記レーザ光を前記レーザ光源の並び方向に集光して前記ミラーに入射させる第２のシリンドリカルレンズと、を備え、
前記ミラーは、一方向に長い形状を有し、前記形状の長手方向が前記並び方向に対応する方向に平行となるように配置されている、
ことを特徴とするラインビーム走査光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方向に長いラインビームを生成してその短辺方向に前記ラインビームを走査させるラインビーム走査光学系、および、当該ラインビーム走査光学系を用いて物体を検出するレーザレーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を用いて物体を検出するレーザレーダが種々の分野で開発されている。たとえば、車載用のレーザレーダでは、車両前方からレーザ光が投射され、その反射光の有無に基づいて、車両前方に車両等の物体が存在するか否かが判別される。また、レーザ光の投射タイミングと反射光の受光タイミングとに基づいて、物体までの距離が計測される。【０００３】
以下の特許文献１、２には、ライン状のビームをスキャンさせて車両前方の障害物を検出する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２０５１９９号公報
【特許文献１】特開２０１７−１５０９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成のレーザレーダにおいて、より長距離および広角で物体を検出する場合、光源の発光パワーを高める必要がある。このための方法として、複数のレーザ光源を並べて配置する方法が用いられ得る。しかしながら、この方法では、隣り合うレーザ光源の間にギャップが存在するため、各レーザ光源から出射されたレーザ光がラインビーム上で分離することが起こり得る。この場合、ラインビームの強度分布が不均一となり、物体を安定的に検出できない虞がある。【０００６】
かかる課題に鑑み、本発明は、ラインビームの照射光量を高めつつ、ラインビームの長辺方向における強度分布を均一化することが可能なラインビーム走査光学系およびレーザレーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、一方向に長いラインビームを生成してその短辺方向に前記ラインビームを走査させるラインビーム走査光学系に関する。この態様に係るラインビーム走査光学系は、前記ラインビームの長辺に対応する方向に並べて配置された複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源から出射されたレーザ光が入射するミラーを変位させて前記短辺方向に前記ラインビームを偏向させる光偏向器と、前記複数のレーザ光源から出射された前記レーザ光を前記レーザ光源の並び方向に垂直な方向において略平行光に収束させて前記ミラーに入射させる第１のシリンドリカルレンズと、前記複数のレーザ光源から出射された前記レーザ光を前記レーザ光源の並び方向に集光して前記ミラーに入射させる第２のシリンドリカルレンズと、を備える。ここで、前記複数のレーザ光源は、前記第２のシリンドリカルレンズの前記レーザ光源側の焦点位置から外れた位置に配置される。【０００８】
本態様に係るラインビーム走査光学系によれば、複数のレーザ光源が用いられるため、目標領域に対するレーザ光の照射光量を高めることができる。また、複数のレーザ光源が、第２のシリンドリカルレンズのレーザ光源側の焦点位置から外れた位置に配置されるため、第２のシリンドリカルレンズを透過した各レーザ光は、レーザ光源の並び方向に広がって、互いに重なり合う。これにより、ラインビームの長辺方向における強度分布を均一化することができる。【０００９】
本発明の第２の態様は、レーザレーダに関する。この態様に係るレーザレーダは、上記第１の態様に係るラインビーム走査光学系と、前記ラインビーム走査光学系から投射されたレーザ光の物体からの反射光を受光する受光光学系と、を備える。【００１０】
本態様に係るレーザレーダによれば、第１の態様に係るラインビーム走査光学系を備えるため、ラインビームの照射光量を高めることができ、かつ、長辺方向におけるラインビームの強度分布を均一化できる。よって、より長距離かつ広角に物体を検出でき、また、ラインビーム上の全ての位置において安定的に物体を検出することができる。【００１１】
本発明の第３の態様は、一方向に長いラインビームを生成してその短辺方向に前記ラインビームを走査させるラインビーム走査光学系に関する。この態様に係るラインビーム走査光学系は、前記ラインビームの長辺に対応する方向に並べて配置された複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源から出射されたレーザ光が入射するミラーを変位させて前記短辺方向に前記ラインビームを偏向させる光偏向器と、前記複数のレーザ光源から出射された前記レーザ光を前記レーザ光源の並び方向に垂直な方向において略平行光に収束させて前記ミラーに入射させる第１のシリンドリカルレンズと、前記複数のレーザ光源から出射された前記レーザ光を前記レーザ光源の並び方向に集光して前記ミラーに入射させる第２のシリンドリカルレンズと、を備える。ここで、前記ミラーは、一方向に長い形状を有し、前記形状の長手方向が前記並び方向に対応する方向に平行となるように配置されている。【００１２】
本態様に係るラインビーム走査光学系によれば、複数のレーザ光源が用いられるため、上記第１の態様と同様、目標領域に対するレーザ光の照射光量を高めることができる。ここで、上記の光学系に対し複数のレーザ光源が並べて配置される場合、各レーザ光を集光して生成されるビームの形状は、ミラー上において、レーザ光源の並び方向に対応する方向に長い形状となる。この点、本態様に係るラインビーム走査光学系では、上記のように、ミラーの形状が、レーザ光源の並び方向に対応する方向に長い形状となっているため、ビームが入射しない無駄な領域がミラーに生じることを抑制でき、より小さい面積のミラーで適正にビームを受けることができる。よって、ミラーの重量を減少させることができ、安定的かつ円滑にビームを偏向させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のとおり、本発明によれば、ラインビームの照射光量を高めつつ、ラインビームの長辺方向における強度分布を均一化することが可能なラインビーム走査光学系およびレーザレーダを提供することができる。【００１４】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（ａ）は、実施形態に係るレーザレーダの光学系および回路部の構成を示す図である。図１（ｂ）は、実施形態に係るラインビーム走査光学系の構成を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態に係るレーザ光源の構成を示す斜視図、図２（ｃ）は、実施形態に係るレーザレーダの光源アレイの構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施形態に係る、レーザレーダのレーザ光の出射状態と、目標領域におけるラインビームの状態とを模式的に示す図である。
【図４】図４（ａ）は、比較例に係る、レーザ光源の配置と各レーザ光の状態を模式的に示す図である。図４（ｂ）は、実施形態に係る、レーザ光源の配置と各レーザ光の状態を模式的に示す図である。
【図５】図５（ａ）は、実施形態に係る、シリンドリカルレンズの作用を示す図である。図５（ｂ）は、実施形態に係る、角度ピッチを半値全幅の２倍に設定した場合のラインビームの角度幅方向における強度分布を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）は、実施形態に係る、角度ピッチを１／ｅ２全幅と同じに設定した場合のラインビームの角度幅方向における強度分布を示すグラフである。図６（ｂ）は、実施形態に係る、角度ピッチを半値全幅と同じに設定した場合のラインビームの角度幅方向における強度分布を示すグラフである。図６（ｃ）は、実施形態に係る、角度ピッチを１／ｅ２全幅と同じに設定した場合のラインビームの角度幅方向における強度分布を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例１に係るレーザ光源の構成を示す斜視図、図７（ｃ）は、変更例１に係るレーザレーダの光源アレイの構成を示す斜視図である。
【図８】図８（ａ）は、変更例１に係る、上下に並ぶ３つのレーザ光源からそれぞれ出射されたレーザ光の進行方向を模式的に示す図である。図８（ｂ）は、実施形態に係る、レーザ光源から出射されたレーザ光のファスト軸方向の広がりを模式的に示す図である。
【図９】図９（ａ）は、実施形態に係る、光偏向器の構成を示す斜視図である。図９（ｂ）は、実施形態に係る、ミラーに入射するビームとミラーの関係を模式的に示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、変更例２に係る、光偏向器の構成を示す斜視図である。図１０（ｂ）は、変更例２に係る、ミラーに入射するビームとミラーの関係を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、変更例３に係る、シリンドリカルレンズの作用を示す図である。
【００１６】
ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、それぞれ、ラインビームの長辺方向および短辺方向であり、Ｚ軸正方向は、ラインビームの投射方向である。
【００１８】
図１（ａ）は、レーザレーダ１の光学系および回路部の構成を示す図である。図１（ｂ）は、ラインビーム走査光学系１０の構成を示す斜視図である。
【００１９】
レーザレーダ１は、光学系の構成として、ラインビーム走査光学系１０と、受光光学系２０とを備える。ラインビーム走査光学系１０は、一方向（Ｘ軸方向）に長いラインビームＢ１０を生成してその短辺方向（Ｙ軸方向）にラインビームＢ１０を走査させる。受光光学系２０は、ラインビーム走査光学系１０から投射されたレーザ光の物体からの反射光を受光する。
【００２０】
ラインビーム走査光学系１０は、光源アレイ１１と、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２と、スロー軸シリンドリカルレンズ１３と、光偏向器１４と、を備える。また、受光光学系２０は、受光レンズ２１と、受光素子２２と、を備える。
【００２１】
光源アレイ１１は、複数のレーザ光源１１ａが集積されて構成される。レーザ光源１１ａは、所定波長のレーザ光を出射する。レーザ光源１１ａは、端面発光型のレーザダイオードである。レーザ光源１１ａが、面発光型のレーザ光源であってもよい。本実施形態では、レーザレーダ１が車両に搭載されることが想定されている。このため、各レーザ光源１１ａの出射波長は、赤外の波長帯域（たとえば９０５ｎｍ）に設定される。レーザレーダ１の使用態様に応じて、レーザ光源１１ａの出射波長は、適宜変更され得る。
【００２２】
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、レーザ光源１１ａの構成を示す斜視図、図２（ｃ）は、光源アレイ１１の構成を示す斜視図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、レーザ光源１１ａは、活性層１１１がＮ型クラッド層１１２とＰ型クラッド層１１３に挟まれた構造となっている。Ｎ型クラッド層１１２は、Ｎ型基板１１４に積層される。また、Ｐ型クラッド層１１３にコンタクト層１１５が積層される。電極１１６に電流が印加されることにより、発光領域１１７からレーザ光がＹ軸正方向に出射される。一般に、発光領域１１７は、活性層１１１に並行な方向の幅Ｗ１が、活性層１１１に垂直な方向の幅Ｗ２よりも広くなっている。
【００２４】
発光領域１１７の短辺方向の軸、すなわち、活性層１１１に垂直な方向（Ｚ軸方向）の軸は、ファスト軸と称され、発光領域１１７の長辺方向の軸、すなわち、活性層１１１に平行な方向（Ｘ軸方向）の軸は、スロー軸と称される。図２（ｂ）において、１１８ａはファスト軸を示し、１１８ｂはスロー軸を示している。発光領域１１７から出射されたレーザ光は、スロー軸方向よりもファスト軸方向の広がり角が大きい。このため、ビームＢ２０の形状は、図２（ｂ）に示すように、ファスト軸方向に長い楕円形状となる。
【００２５】
図２（ｃ）に示すように、複数のレーザ光源１１ａがスロー軸に沿って並ぶようにベース１２０に設置されて、光源アレイ１１が構成されている。したがって、各レーザ光源１１ａの発光領域１１７は、スロー軸方向に１列に並んでいる。ここで、各レーザ光源１１ａは、発光領域１１７のファスト軸１１８ａが、図１（ａ）、（ｂ）に示したラインビームＢ１０の短辺方向に対応する方向に平行となるように配置されている。光源アレイ１１を構成する複数のレーザ光源１１ａは、個体差はあるものの、全てが仕様書で示される一定範囲内に分布する出射特性を有する。
【００２６】
なお、図２（ｃ）では、複数のレーザ光源１１ａが互いに隣接してベース１２０に設置されることにより光源アレイ１１が構成されているが、複数の発光領域１１７がスロー軸方向に並ぶように形成された１つの半導体発光素子がベース１２０に設置されてもよい。この場合、当該半導体発光素子のうち、各発光領域１１７からレーザ光を出射させる構造部分が、それぞれ、レーザ光源１１ａに対応する。
【００２７】
図１（ａ）、（ｂ）に戻って、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、光源アレイ１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光をファスト軸方向に収束させて、ファスト軸方向のレーザ光の広がりを略平行な状態に調整する。すなわち、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、光源アレイ１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光を、ファスト軸方向のみに平行光化する作用を有する。スロー軸シリンドリカルレンズ１３は、光源アレイ１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光をスロー軸方向に集光させる。
【００２８】
ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向のみに湾曲するレンズ面１２ａを有する。レンズ面１２ａの母線は、Ｘ軸に平行である。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２に入射する各レーザ光のファスト軸は、レンズ面１２ａの母線に垂直である。各レーザ光は、Ｘ軸方向に並んでファスト軸シリンドリカルレンズ１２に入射する。各レーザ光は、レンズ面１２ａでファスト軸方向（Ｚ軸方向）に収束作用を受けて、ファスト軸方向に平行光化される。
【００２９】
スロー軸シリンドリカルレンズ１３は、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向のみに湾曲するレンズ面１３ａを有する。レンズ面１３ａの母線は、Ｚ軸に平行である。レンズ面１２ａ、１３ａの各母線は、互いに垂直である。
【００３０】
各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によってスロー軸方向に集光されて、光偏向器１４のミラー１４ａに入射する。光偏向器１４は、たとえば、圧電アクチュエータや静電アクチュエータ等を用いたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーである。ミラー１４ａは、誘電体多層膜や金属膜等によって反射率が高められている。ミラー１４ａは、スロー軸シリンドリカルレンズ１３のＹ軸正側の焦点距離付近の位置に配置されている。ミラー１４ａは、Ｘ軸に平行な回転軸Ｒ１について回動するように駆動される。ミラー１４ａは、たとえば、直径３ｍｍ程度の円形の形状を有する。
【００３１】
各レーザ光源１１ａからのレーザ光の集まりによってビームが構成される。ビームは、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によってＸ軸方向のみに集光されるため、ミラー１４ａで反射された後のビームは、Ｘ軸方向のみに広がる。こうして、Ｘ軸方向に広がるラインビームＢ１０が生成される。
【００３２】
ラインビームＢ１０は、たとえば、長辺方向の広がり角が全角１０°以上であり、短辺方向の広がり角が全角１°以下である。レーザレーダ１が車載用である場合、ラインビームＢ１０は、長辺方向の広がり角は、全角６０°以上に設定されることが好ましい。
【００３３】
光偏向器１４は、ミラー駆動回路３３からの駆動信号によりミラー１４ａを駆動して、ミラー１４ａから反射したビームをＹ軸方向に走査させる。これにより、ラインビームＢ１０が短手方向（Ｙ軸方向）に走査される。図１（ａ）、（ｂ）の構成では、ミラー１４ａが中立位置にある状態において、ミラー１４ａが、レーザ光源１１ａの出射光軸に対して４５°傾いているが、レーザ光源１１ａの出射光軸に対するミラー１４ａの傾き角は、これに限られるものではない。ミラー１４ａの傾き角は、ラインビーム走査光学系１０のレイアウトに応じて適宜変更され得る。
【００３４】
図３は、レーザレーダ１のレーザ光の出射状態と、目標領域におけるラインビームＢ１０の状態とを模式的に示す図である。図３の上段には、投射方向（Ｚ軸正方向）に見たときのラインビームＢ１０の断面形状が模式的に示されている。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態では、レーザレーダ１が車両２００の前側に搭載され、車両２００の前方にラインビームＢ１０が投射される。ラインビームＢ１０の長辺方向の広がり角θ１１は、たとえば９０°である。また、物体検出が可能な距離Ｄ１１の上限は、たとえば、２５０ｍ程度である。図３では、便宜上、広がり角θ１１が実際よりも小さく表現されている。
【００３６】
図１（ａ）、（ｂ）に示したように、複数のレーザ光源１１ａが一方向に並んで配置されているため、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光は、図３のラインＬ１に沿って並ぶように投射される。このように、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光が合成されることにより、ラインビームＢ１０が構成される。
【００３７】
図１（ａ）に戻り、目標領域から反射したラインビームＢ１０の反射光は、受光レンズ２１によって、受光素子２２の受光面に集光される。受光素子２２は、たとえば、イメージセンサである。受光素子２２は、たとえば、長方形の受光面を有し、受光面の長辺がＸ軸に平行となるように配置される。受光素子２２の受光面の長辺方向は、目標領域におけるラインビームＢ１０の長辺方向に対応する。ラインビームＢ１０の反射光は、受光面の長辺方向に沿って延びるように、受光レンズ２１によって、受光素子２２の受光面に結像される。
【００３８】
ここで、受光面のＸ軸方向の画素位置は、目標領域におけるＸ軸方向の位置に対応する。また、受光面のＹ軸方向の画素位置は、目標領域におけるＹ軸方向の位置に対応する。したがって、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＸ軸方向およびＹ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出できる。
受光素子２２としてＸ軸方向に画素が並ぶライセンサが用いられてもよい。この場合は、ラインビームの動きに同期して、検出対象となる物体のＹ位置が特定される。
【００３９】
レーザレーダ１は、回路部の構成として、コントローラ３１と、レーザ駆動回路３２と、ミラー駆動回路３３と、信号処理回路３４と、を備える。
【００４０】
コントローラ３１は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）等の演算処理回路や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体を備え、予め設定されたプログラムに従って各部を制御する。レーザ駆動回路３２は、コントローラ３１からの制御に応じて光源アレイ１１の各レーザ光源１１ａをパルス発光させる。レーザ駆動回路３２は、各レーザ光源１１ａを同時にパルス発光させてもよく、所定の時間差をもって順番に各レーザ光源１１ａをパルス発光させてもよい。
【００４１】
ミラー駆動回路３３は、コントローラ３１からの制御に応じて光偏向器１４を駆動する。光偏向器１４は、ミラー１４ａを回転軸Ｒ１について回動させて、ラインビームＢ１０の短辺方向にラインビームＢ１０を走査させる。
【００４２】
信号処理回路３４は、受光素子２２の各画素の受光信号をコントローラ３１に出力する。上記のように、コントローラ３１は、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＸ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出できる。また、コントローラ３１は、光源アレイ１１をパルス発光させたタイミングと、受光素子２２が目標領域からの反射光を受光したタイミング、すなわち、受光素子２２から受光信号を受信したタイミングとの時間差に基づいて、目標領域に存在する物体までの距離を取得する。
【００４３】
こうして、コントローラ３１は、光源アレイ１１をパルス発光させつつ、光偏向器１４によりラインビームＢ１０を走査させることにより、目標領域における物体の有無を検出し、さらに、物体の位置および物体までの距離を計測する。これらの測定結果は、随時、車両側の制御部に送信される。
【００４４】
次に、ラインビーム走査光学系１０の設定方法を説明する。
【００４５】
図４（ａ）は、比較例に係る、レーザ光源１１ａの配置と各レーザ光の状態を模式的に示す図である。図４（ｂ）は、実施形態に係る、レーザ光源１１ａの配置と各レーザ光の状態を模式的に示す図である。
【００４６】
図４（ａ）、（ｂ）には、中央のレーザ光源１１ａと両端のレーザ光源１１ａが示されている。図４（ａ）、（ｂ）において、Ｆｐ１は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３のレーザ光源１１ａ側の焦点位置（以下、「前側焦点位置」という）であり、Ｆｐ２は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３の光偏向器１４側の焦点位置（以下、「後側焦点位置」という）である。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、比較例では、レーザ光源１１ａの出射端面が前側焦点位置Ｆｐ１に一致するように、光源アレイ１１が配置されている。この場合、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によって後側焦点位置Ｆｐ２付近に集光された後、互いに離れる方向に進む。このとき、各レーザ光は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によって平行光に近い収束状態に変換される。このため、各レーザ光が互いに分離し、その結果、長辺方向におけるラインビームＢ１０の強度分布が、大きく振幅するようになる。
【００４８】
これに対し、実施形態では、図４（ｂ）に示すように、レーザ光源１１ａの出射端面が前側焦点位置Ｆｐ１から外れるように、光源アレイ１１が配置されている。ここでは、レーザ光源１１ａの出射端面が、前側焦点位置Ｆｐ１よりもスロー軸シリンドリカルレンズ１３から離れた位置に配置されている。この場合も、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によって後側焦点位置Ｆｐ２付近に集光された後、互いに離れる方向に進む。しかし、実施形態では、レーザ光源１１ａの出射端面が前側焦点位置Ｆｐ１から外れているため、各レーザ光は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によって１つの焦線に収束された後、Ｘ−Ｙ平面に平行に広がるようになる。このため、各レーザ光が互いに重なり合い、その結果、長辺方向におけるラインビームＢ１０の強度分布が均一化される。
【００４９】
さらに、本実施形態では、以下のように、スロー軸シリンドリカルレンズ１３を透過したレーザ光間の角度ピッチが一定となるように、スロー軸シリンドリカルレンズ１３が設計されている。
【００５０】
図５（ａ）は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３の作用を示す図である。
【００５１】
図５（ａ）において、各レーザ光源１１ａから伸びる直線は、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光の中心軸を示している。また、θｐは、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光間の角度ピッチである。角度ピッチθｐは、隣り合うレーザ光の中心軸間の角度方向におけるピッチである。図５（ａ）では、便宜上、ミラー１４ａによって反射されたレーザ光の中心軸が、スロー軸シリンドリカルレンズ１３の母線に垂直な平面に含まれるように折り曲げられて図示されている。
【００５２】
スロー軸シリンドリカルレンズ１３は、角度ピッチθｐが一定となるように、レンズ面１３ａの曲率が調整されている。すなわち、レンズ面１３ａは、曲率が一定ではなく、周方向に曲率が変化している。ここでは、スロー軸シリンドリカルレンズ１３の入射面にレンズ面１３ａが形成されたが、スロー軸シリンドリカルレンズ１３の出射面にレンズ面が形成されてもよく、あるいは、スロー軸シリンドリカルレンズ１３の入射面と出射面の両方にレンズ面が形成されてもよい。これらの場合も、角度ピッチθｐが一定となるように、スロー軸シリンドリカルレンズ１３のレンズ面の曲率が調整される。
【００５３】
なお、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のレンズ面１２ａは、レーザ光をファスト軸方向に略平行光にするように、曲率が調整されている。レンズ面１２ａは、曲率が一定ではなく、周方向に曲率が変化している。
【００５４】
光偏向器１４のミラー１４ａは、後側焦点位置Ｆｐ２付近に配置される。ミラー１４ａの配置位置は、必ずしも、後側焦点位置Ｆｐ２に一致せずともよく、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によって集光されたビーム（全レーザ光の束）を受けることが可能な範囲Ｗ１０に、ミラー１４ａが配置されればよい。
【００５５】
さらに、本実施形態では、以下のように、ラインビームＢ１０の長辺方向における強度分布が均一化されるように、角度ピッチθｐと、スロー軸シリンドリカルレンズ１３を透過した後の各レーザ光の広がり角（光源アレイ１１におけるレーザ光源１１ａの並び方向に対応する方向の広がり角）との関係が調整される。
【００５６】
図５（ｂ）は、角度ピッチθｐを、各レーザ光のスロー軸シリンドリカルレンズ１３を透過した後の半値全幅に対応する範囲の広がり角θｈの２倍に設定した場合のラインビームＢ１０の角度幅方向における強度分布を示すグラフ（シミュレーション結果）である。
【００５７】
図５（ｂ）において、横軸は、ラインビームＢ１０の長辺方向の中央位置を基準にしたときの長辺方向における角度であり、縦軸は、光強度である。縦軸は、各レーザ光のピーク強度（極大値）を１として規格化されている。ここでは、９つのレーザ光源１１ａが光源アレイ１１に配置されている。中央のレーザ光源１１ａから出射されたレーザ光の中心軸の位置が、横軸の０°の位置に対応する。図５（ｂ）中の破線は、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光の強度分布を示し、実線は、各レーザ光を統合したラインビームＢ１０の強度分布を示している。
【００５８】
ここで、角度ピッチθｐと広がり角θｈとの関係は、スロー軸方向におけるレーザ光源１１ａ間の間隔や光源アレイのレーザ光源数、スロー軸シリンドリカルレンズ１３の焦点距離、非球面形状、および前側焦点位置Ｆｐ１とレーザ光源１１ａとの間の距離によって調整できる。
【００５９】
図５（ｂ）に示すように、角度ピッチθｐを半値全幅の広がり角θｈの２倍に設定した場合、角度幅方向におけるラインビームＢ１０の強度分布が大きく振幅する。この場合、ラインビームＢ１０の光強度の極小値は、極大値の２０％未満となっている。このため、極小値付近の角度範囲では、十分な照度が得られず、物体の検出精度が低下することが想定され得る。
【００６０】
図６（ａ）は、角度ピッチθｐを、各レーザ光の１／ｅ２値全幅に対応する範囲の広がり角θｅと同じに設定した場合のラインビームＢ１０の角度幅方向における強度分布を示すグラフ（シミュレーション結果）である。図６（ａ）の縦軸と横軸は、図５（ｂ）と同様である。
【００６１】
図６（ａ）に示すように、角度ピッチθｐを１／ｅ２値全幅の広がり角θｅと同じに設定した場合、角度幅方向におけるラインビームＢ１０の強度分布の振幅は、図５（ｂ）の場合に比べて小さくなる。しかし、この場合も、ラインビームＢ１０の光強度の極小値は、極大値の３０％程度に過ぎず、極小値付近の角度範囲では、十分な照度が得られない。このため、この条件によっても、極小値付近の角度範囲では、物体の検出精度が低下することが想定され得る。
【００６２】
図６（ｂ）は、角度ピッチθｐを、各レーザ光の半値全幅に対応する範囲の広がり角θｈと同じに設定した場合のラインビームＢ１０の角度幅方向における強度分布を示すグラフ（シミュレーション結果）である。図６（ｂ）の縦軸と横軸は、図５（ｂ）と同様である。
【００６３】
図６（ｂ）に示すように、角度ピッチθｐを半値全幅の広がり角θｈと同じに設定した場合、角度幅方向におけるラインビームＢ１０の強度分布の振幅は、図５（ｂ）の場合に比べて顕著に小さくなっている。また、ラインビームＢ１０の光強度の極小値は、光強度の極大値の９０％程度まで高められている。さらに、ラインビームＢ１０の光強度の極小値は、破線で示す各レーザ光のピーク強度と同程度となっている。このように、角度ピッチθｐを、各レーザ光の半値全幅に対応する範囲の広がり角θｈと同じに設定した場合は、ラインビームＢ１０の強度分布を、−４０°〜＋４０°の角度範囲において均一化できる。よって、この角度範囲よりやや広い−４５°〜＋４５°の角度範囲において、物体の検出精度を高めることができる。
【００６４】
図６（ｃ）は、角度ピッチθｐを、各レーザ光の半値全幅に対応する範囲の広がり角θｈの１／２に設定した場合のラインビームＢ１０の角度幅方向における強度分布を示すグラフ（シミュレーション結果）である。図６（ｃ）の縦軸と横軸は、図５（ｂ）と同様である。
【００６５】
図６（ｃ）に示すように、角度ピッチθｐを半値全幅の広がり角θｈの１／２に設定した場合、角度幅方向におけるラインビームＢ１０の強度分布は、−３０°〜＋３０°の角度範囲において、平坦化される。また、−４５°〜＋４５°の角度範囲において、光強度が、各レーザ光のピーク強度を超えている。よって、−４５°〜＋４５°の角度範囲において、物体の検出精度を高めることができ、さらに、−３０°〜＋３０°の角度範囲において、より精度良く、物体を検出できる。
【００６６】
以上の検証から、角度ピッチθｐを各レーザ光の半値全幅に対応する範囲の広がり角θｈ以下に設定することにより、ラインビームＢ１０の長辺方向における強度分布を均一化できることが分かる。したがって、レーザ光源１１ａの配置位置は、角度ピッチθｐが各レーザ光の半値全幅に対応する範囲の広がり角θｈ以下となるように、スロー軸方向におけるレーザ光源１１ａ間の間隔およびスロー軸シリンドリカルレンズ１３の焦点距離を考慮して、設定すればよい。
【００６７】
なお、図６（ｂ）、（ｃ）を参照して分かるとおり、ラインビームＢ１０の長辺方向の角度幅は、角度ピッチθｐを各レーザ光の半値全幅に対して小さくするほど、広くなる。すなわち、図６（ｂ）では、ラインビームＢ１０の長辺方向の角度幅が±５０°程度であるのに対し、図６（ｃ）では、ラインビームＢ１０の長辺方向の角度幅が±６０°程度に広がっている。このため、ラインビームＢ１０の有効検出範囲の角度幅に応じて、半値全幅の広がり角θｈに対する角度ピッチθｐの大きさを調整するのが好ましい。たとえば、ラインビームＢ１０の有効検出範囲の角度幅を±４５°程度に設定する場合、図６（ｂ）に示したように、角度ピッチθｐを各レーザ光の半値全幅に対応する範囲の広がり角θｈと同じ程度に設定すればよい。
【００６８】
また、レーザ光源１１ａをスロー軸シリンドリカルレンズ１３から遠ざけるほど、スロー軸シリンドリカルレンズ１３に入射する際の各レーザ光のスロー軸方向の幅が広くなるため、両端のレーザ光源１１ａから出射されたレーザ光がスロー軸シリンドリカルレンズ１３の端に掛かりやすくなり、これらレーザ光がスロー軸シリンドリカルレンズ１３に取り込まれにくくなる。よって、レーザ光源１１ａをスロー軸シリンドリカルレンズ１３から遠ざける場合は、レーザ光の利用効率が低下しない範囲で、レーザ光源１１ａの配置位置を設定したり、光源アレイ１１の発光領域全幅を最適化するのが好ましいと言える。
【００６９】
以上のシミュレーションでは、個々のレーザ光源からの出射光の遠視野像が理想的なガウシアン分布と仮定したが、実際は、多かれ少なかれガウシアン分布から崩れた強度分布となるため、実際の強度分布に合わせて角度ピッチを修正する必要がある。
【００７０】
＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
【００７１】
複数のレーザ光源１１ａが用いられるため、目標領域に対するレーザ光の照射光量を高めることができる。また、複数のレーザ光源１１ａが、スロー軸シリンドリカルレンズ１３（第２のシリンドリカルレンズ）のレーザ光源１１ａ側の焦点位置（前側焦点位置Ｆｐ１）から外れた位置に配置されるため、スロー軸シリンドリカルレンズ１３（第２のシリンドリカルレンズ）を透過した各レーザ光は、レーザ光源１１ａの並び方向に広がって、互いに重なり合う。これにより、ラインビームＢ１０の長辺方向における強度分布を均一化することができる。よって、より長距離かつ広角に物体を検出でき、また、ラインビームＢ１０上の全ての位置において安定的に物体を検出することができる。
【００７２】
図５（ａ）を参照して説明したとおり、スロー軸シリンドリカルレンズ１３（第２のシリンドリカルレンズ）は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３（第２のシリンドリカルレンズ）を透過したレーザ光間の角度ピッチθｐを均一化するよう構成されている。これにより、角度幅方向におけるラインビームＢ１０の強度分布を円滑に均一化できる。
【００７３】
角度ピッチθｐが、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光のスロー軸シリンドリカルレンズ１３を透過した後の半値全幅に対応する範囲の広がり角θｈ以下となる位置に、複数のレーザ光源１１ａが配置される。これにより、図５（ｂ）〜図６（ｃ）を参照して説明したとおり、角度幅方向におけるラインビームＢ１０の強度分布を均一化でき、検出対象の角度範囲（有効検出範囲）の全範囲において、物体を精度良く検出できる。
【００７４】
図４（ｂ）および図５（ａ）に示したとおり、複数のレーザ光源１１ａは、前側焦点位置Ｆｐ１よりもスロー軸シリンドリカルレンズ１３（第２のシリンドリカルレンズ）から離れた位置に配置されている。これにより、レーザ光源１１ａとスロー軸シリンドリカルレンズ１３とのギャップを広げることができ、レーザ光源１１ａとスロー軸シリンドリカルレンズ１３との間に円滑に、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を配置できる。また、スロー軸シリンドリカルレンズ１３を透過した個々のレーザ光源からの光が収束光となることで、それらレーザ光群からなるビームの集光スポットを小さくでき、これにより、光偏向器１４のミラー１４ａのサイズをより小さくできる。
【００７５】
図２（ａ）〜（ｃ）に示したとおり、各レーザ光源１１ａは、端面発光型の半導体レーザであって、スロー軸方向に並ぶように配置されている。これにより、ビーム品質が高いファスト軸方向をラインビームＢ１０の短辺方向に設定でき、ラインビームＢ１０の短辺方向をより平行光に近づけ、その結果、よりアスペクト比の高いラインビームを形成することができる。
【００７６】
図５（ａ）に示したとおり、ミラー１４ａは、スロー軸シリンドリカルレンズ１３（第２のシリンドリカルレンズ）の後側焦点位置Ｆｐ２付近に配置されている。これにより、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によって小さく絞られたビームをミラー１４ａで効率良く受けることができ、ミラー１４ａのサイズを極めて小さくできる。よって、ミラー１４ａをレスポンス良く且つ安定的に駆動でき、ラインビームＢ１０を円滑に走査させることができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、ラインビームＢ１０を生成するための光学系が、光偏向器１４に対してレーザ光源１１ａ側のみに配置されている。これにより、簡易かつ円滑にラインビームＢ１０を生成できる。すなわち、ラインビームＢ１０を生成するための光学部品が、光偏向器１４に対してレーザ光源１１ａから離れた位置（光偏向器１４の後段側）にも配置されると、光偏向器１４の駆動に応じて、この光学部品に対するビームの入射状態が変化する。このため、この構成では、ビームの入射状態の変化を考慮して、光学部品を精緻に設計する必要がある。これに対し、本実施形態では、ラインビームＢ１０を生成するための光学系が、光偏向器１４に対してレーザ光源１１ａ側（前段側）のみに配置されているため、この光学系を構成する部品を簡易に設計できる。また、この光学系として、母線が互いに直交するよう配置された２つのシリンドリカル（ファスト軸シリンドリカルレンズ１２、スロー軸シリンドリカルレンズ１３）のみが用いられるため、構成の簡素化および部品点数の削減を図ることができる。
【００７８】
また、本実施形態では、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２がレーザ光源１１ａの直後に配置されているため、各レーザ光のファスト軸方向の幅を小さくできる。これにより、ミラー１４ａのサイズを小さくでき、且つ、ラインビームＢ１０の短辺方向の幅を小さくできる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能である。
【００８０】
＜変更例１＞
たとえば、上記実施形態では、図２（ａ）〜（ｃ）に示したように、各レーザ光源１１ａが１つの発光領域１１７を有したが、各レーザ光源１１ａがファスト軸方向に複数の発光領域１１７を備えてもよい。
【００８１】
図７（ａ）〜（ｃ）は、この場合の構成例を示す図である。
【００８２】
この構成例では、図７（ａ）に示すように、１つのレーザ光源１１ａに複数の発光領域１１７がファスト軸方向（Ｚ軸方向）に並ぶように形成されている。Ｎ型基板１１４とコンタクト層１１５との間に、活性層１１１、Ｎ型クラッド層１１２およびＰ型クラッド層１１３の組が、トンネル接合層１１９を介して積層されている。これにより、３つの発光領域１１７が形成されている。
【００８３】
図２（ａ）の場合と同様、発光領域１１７は、活性層１１１に並行な方向の幅Ｗ１が、活性層１１１に垂直な方向の幅Ｗ２よりも広くなっている。電極１１６に駆動電流を印加することで、図７（ｂ）に示すように、３つの発光領域１１７からそれぞれレーザ光が出射される。ビームＢ２０は、ファスト軸１１８ａに平行な方向の広がり角がスロー軸１１８ｂに平行な方向よりも大きくなる。このため、ビームＢ２０は、ファスト軸方向に長い楕円形状となる。
【００８４】
この構成例では、図７（ｃ）に示すように、複数のレーザ光源１１ａがスロー軸方向に並ぶように配置されて光源アレイ１１が構成される。これにより、複数の発光領域１１７が、スロー軸方向のみならずファスト軸方向にも並ぶように配置される。この場合も複数の発光領域１１７がスロー軸方向およびファスト軸方向に並ぶように形成された１つの半導体発光素子がベース１２０に設置されてもよい。
【００８５】
この構成例では、図２（ｃ）の構成に比べて発光領域１１７の数が増えるため、ラインビームＢ１０の光量を高めることができる。ただし、この構成では、図８（ａ）に示すように、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の光軸に対して、上下の発光領域１１７の位置がずれるため、これら発光領域１１７から出射されたレーザ光の中心軸が、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２によって傾けられる。
【００８６】
ここで、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の光軸に対する発光領域１１７の変位量をｄ１、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の焦点距離をｆ１とすると、発光領域１１７から出射されたレーザ光の中心軸の傾き角θ１は、次式で規定され得る。
【００８７】
θ１＝ｔａｎ−１（ｄ１／ｆ１）  …（１）
【００８８】
このように、上下の発光領域１１７から出射されたレーザ光は、中央の発光領域１１７から出射されたレーザ光に対してファスト軸方向に傾く方向に進むため、上記実施形態に比べて、ラインビームＢ１０の短辺方向が広がってしまう。ここで、ラインビームＢ１０の短辺方向の広がりを抑制するためには、上記式（１）に基づき、ファスト軸方向に並ぶ発光領域１１７の間隔（変位量ｄ１）をなるべく狭くすることが好ましい。ファスト軸方向に並ぶ発光領域１１７の間隔は、少なくとも、レーザ光源１１ａ間の間隔よりも小さいことが好ましい。また、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２の焦点距離は、なるべく長い方が好ましい。これにより、傾き角θ１を小さくでき、ラインビームＢ１０の短辺方向に広がりを抑制できる。
【００８９】
上記のように発光領域がファスト軸方向に並ぶ光源アレイ１１に対し、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２でファスト軸を平行光にした場合、ファスト軸に並んだ発光領域数に応じた本数のラインビームが形成される。この場合は、複数のラインを同時に検出することが可能である。ラインが１本でなければシステム処理上問題となる場合は、ラインの短辺方向の広がり角が犠牲となるが、光源アレイ１１の配置位置をファスト軸シリンドリカルレンズ１２の焦点位置から少しずらすことで、ラインビームの発散角を広げ、各ラインビームを重ねて一本とすることも可能である。
【００９０】
なお、上記実施形態では、複数のレーザ光源１１ａが１列のみ配置されているため、図８（ｂ）に示すように、発光領域１１７から出射されたレーザ光をファスト軸シリンドリカルレンズ１２によりファスト軸方向に略平行光化することができる。このため、ラインビームＢ１０の短辺方向が広がりを抑制でき、より遠方まで物体を効率的に検出することができる。
【００９１】
＜変更例２＞
上記実施形態では、図９（ａ）に示すように、光偏向器１４に配置されるミラー１４ａとして、円形のミラーが用いられ得る。ここでは、光偏向器１４がＭＥＭＳミラーにより構成されている。この場合、光偏向器１４は、平面視において正方形の支持部１４ｂと、支持部１４ｂの周囲を囲む枠部１４ｃと、支持部１４ｂの対向する辺の中間位置において支持部１４ｂと枠部１４ｃとを連結する梁部１４ｄとを備える。支持部１４ｂの上面に、ミラー１４ａが設置される。支持部１４ｂは、図示しない駆動部によって、２つの梁部１４ｄを軸として回動する。２つの梁部１４ｄを結ぶ軸が、支持部１４ｂおよびミラー１４ａの回転軸Ｒ１となる。ビームは、破線矢印の方向にミラー１４ａに入射する。
【００９２】
図９（ｂ）は、ミラー１４ａ付近を平面視した図である。上記のように、レーザ光源１１ａはスロー軸方向に並び、レーザ光源１１ａからの出射光をレーザ光源１１ａの直近に配置したファスト軸シリンドリカルレンズ１２で平行光化していることから、ミラー１４ａに入射するビームのビームスポットＢＳ１の形状は、図９（ｂ）に示すように、スロー軸方向に長い形状となる。このため、ミラー１４ａの形状が円形である場合、ミラー１４ａには、ビームが入射しない余分な領域が広く生じることになる。
【００９３】
これに対し、本変更例２では、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、一方向に長い形状を有するミラー１４ｅが光偏向器１４に設置される。すなわち、長手方向がスロー軸方向（レーザ光源１１ａの並び方向）に対応する方向に平行となるように、楕円形状のミラー１４ｅが支持部１４ｂに設置される。これにより、図９（ａ）に示した円形のミラー１４ａに比べて、ビームが入射しない余分なミラー１４ｅの領域が削減され、且つ、ミラー１４ｅの重量を低減できる。その結果、ミラー１４ｅを一定角度で駆動する際に、ミラー１４ｅの支持部１４ｂで発生する応力を低減でき、より大きな振れ角が実現でき、もしくは、ロバスト性の高いＭＥＭＳミラーを実現できる。また、ミラー１４ｅの駆動時に発生する動的撓み(ミラー１４ｅの歪や変形)を小さくすることができる。よって、より安定的に、ラインビームＢ１０を走査させることができる。
【００９４】
なお、ミラー１４ｅの形状は、必ずしも楕円でなくてもよく、一方向に長い形状であればよい。たとえば、ミラー１４ｅの形状が、長円やトラック形状、長方形等であってもよい。上記実施形態においても、ミラー１４ａの形状は、円形に限らず、正方形等の他の形状であってもよい。
【００９５】
＜変更例３＞
上記実施形態では、ラインビームＢ１０の角度ピッチθｐが一定となるように、スロー軸シリンドリカルレンズ１３のレンズ面１３ａが構成されたが、図１１に示すように、投射平面Ｐ０におけるレーザ光間の幅ピッチＤｐが一定となるように、スロー軸シリンドリカルレンズ１３が構成されてもよい。投射平面Ｐ０は、ラインビームＢ１０の中心を通る軸Ａ０（スロー軸シリンドリカルレンズ１３の光軸）に対して垂直な平面である。
【００９６】
この構成では、図５（ｂ）〜図６（ｃ）の検証と同様、幅ピッチＤｐが、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光の半値全幅以下となる位置に、複数のレーザ光源１１ａを配置すればよい。これにより、ラインビームＢ１０の長辺方向における強度分布を均一化でき、投射平面Ｐ０における物体を精度良く検出できる。
【００９７】
＜他の変更例＞
上記実施形態では、レーザ光源１１ａとして端面発光型のレーザダイオードが用いられたが、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等の面発光型のレーザ光源が直線状またはマトリクス状に並ぶ光源アレイ１１が用いられてもよい。
【００９８】
また、上記実施形態では、レーザ光源１１ａが、前側焦点位置Ｆｐ１に対してスロー軸シリンドリカルレンズ１３から離れた位置に配置されたが、前側焦点位置Ｆｐ１に対してスロー軸シリンドリカルレンズ１３に近づく位置に、レーザ光源１１ａが配置されてもよい。この場合も、図６（ｂ）、（ｃ）のようにラインビームＢ１０の強度分布が均一化されるように、レーザ光源１１ａの位置が調整されればよい。
【００９９】
また、上記実施形態では、図３に示したように、水平方向に長いラインビームＢ１０が鉛直方向に走査されたが、鉛直方向に長いラインビームが水平方向に走査されてもよい。この構成では、ラインビームＢ１０の長辺方向の広がり角が小さくて済むが、ラインビームＢ１０の水平方向の振り角が大きくなる。
【０１００】
また、上記実施形態では、光偏向器１４としてＭＥＭＳミラーを用いたが、光偏向器１４として磁気可動ミラーやガルバノミラー等の他の光偏向器を用いてもよい。
【０１０１】
また、上記実施形態では、光源アレイ１１、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２、スロー軸シリンドリカルレンズ１３および光偏向器１４が一方向に並ぶようにラインビーム走査光学系１０が構成されたが、ラインビーム走査光学系１０のレイアウトはこれに限られるものではない。たとえば、光路の途中にミラーを配置して光路を折り曲げるようにラインビーム走査光学系１０が構成されてもよい。また、第１のシリンドリカルレンズが、第２のシリンドリカルの後段側に配置されてもよい。
【０１０２】
また、光源アレイ１１に配置されるレーザ光源１１ａの数は、上記実施形態に例示した数に限られるものではない。また、必ずしも複数のレーザ光源１１ａがユニット化されなくてもよく、複数のレーザ光源が個別に配置されてもよい。
【０１０３】
また、上記実施形態では、レーザレーダ１が車両２００に搭載されたが、他の移動体にレーザレーダ１が搭載されてもよい。また、レーザレーダ１が移動体以外の器機や設備に搭載されてもよい。また、レーザレーダ１が物体検出の機能のみを備えていてもよい。
【０１０４】
また、第１のシリンドリカルレンズと第２のシリンドリカルレンズは一体とし、スロー軸とファスト軸にそれぞれ異なる非球面のトロイダルレンズとして構成してもよい。
【０１０５】
この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  …  レーザレーダ
１０  …  ラインビーム走査光学系
１１ａ  …  レーザ光源
１２  …  ファスト軸シリンドリカルレンズ（第１のシリンドリカルレンズ）
１３  …  スロー軸シリンドリカルレンズ（第２のシリンドリカルレンズ）
１４  …  光偏向器
１４ａ、１４ｅ  …  ミラー
２０  …  受光光学系
１１７  …  発光領域
１１８ａ  …  ファスト軸
１１８ｂ  …  スロー軸
【図１】
2020137079.tif 000003
【図２】
2020137079.tif 000004
【図３】
2020137079.tif 000005
【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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【国際調査報告】
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2020137079.tif 000015
2020137079.tif 000016
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