(57)【要約】  物体検出装置１０は、レーザ光を出射する光源１０１と、光源１０１から出射されたレーザ光を複数に分岐させる回折格子１０４と、回折格子１０４により分岐されたレーザ光（０次回折光Ｌ０、±１次回折光Ｌ１、Ｌ２）を反射させるミラー１０５と、回折格子１０４およびミラー１０５を一体的に保持するホルダ１２０と、ホルダ１２０を回転させるモータ１３０と、物体から反射された各レーザ光の反射光（Ｒ０〜Ｒ２）を受光する光検出器１０８と、各レーザ光の反射光を光検出器１０８に集光させる集光レンズ１０７と、を備える。
2019239845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を用いて物体を検出する物体検出装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記光を複数に分岐させる分岐素子と、
前記分岐素子により分岐された光を反射させるミラーと、
前記分岐素子および前記ミラーを一体的に保持するホルダと、
前記ホルダを回転させる駆動部と、
物体から反射された前記各光の反射光を受光する光検出器と、
前記各光の反射光を前記光検出器に集光させる集光レンズと、を備える、
物体検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物体検出装置において、
前記分岐素子は、回折格子である、
物体検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の物体検出装置において、
前記光源からの前記光が前記ミラーの回転中心軸に沿って前記回折格子に入射し、
前記回折格子により生成される０次回折光と少なくとも１つの他の次数の回折光が、前記ミラーで反射されて投射され、
前記光検出器は、前記０次回折光の前記物体からの反射光を受光するセンサと、前記センサの周囲に配置され前記他の次数の回折光の前記物体からの反射光を受光する少なくとも１つの他のセンサとを備える、
物体検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の物体検出装置において、
前記他のセンサは、前記ミラーの回転に伴い回転する前記他の次数の回折光の前記反射光の移動軌跡に沿うように、前記０次回折光の前記反射光を受光する前記センサの周囲に円弧状に配置されている、
物体検出装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の物体検出装置において、
前記回折格子は、複数の前記他の次数の回折光を生成して前記ミラーに導き、
前記光検出器は、前記複数の他の次数の回折光の前記反射光を受光する前記他のセンサを備える、
物体検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の物体検出装置において、
前記回折格子は、±ｎ次（ｎは正の整数）の回折光を生成して前記ミラーに導き、
前記±ｎ次数の回折光の前記反射光を受光する前記他のセンサは、前記反射光の移動方向において少なくとも２つに分割されている、
物体検出装置。
【請求項７】
請求項５に記載の物体検出装置において、
前記回折格子は、前記０次回折光に対して回折角が互いに異なる所定次数の複数の回折光を生成して前記ミラーに導き、
前記他のセンサは、前記ミラーの回転に伴い回転する前記所定次数の各回折光の前記反射光ごとに個別に配置されている、
物体検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の物体検出装置において、
前記所定次数の各回折光の前記反射光ごとに個別に配置された前記他のセンサは、周方向において少なくとも２つに分割されている、
物体検出装置。
【請求項９】
請求項６または８に記載の物体検出装置において、
前記反射光の移動に伴い、前記各反射光の検出信号を取得するための前記他のセンサを選択的に切り替えるコントローラを備える、
物体検出装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一項に記載の物体検出装置において、
前記分岐素子は、分岐された光が前記ミラーの回転中心軸に平行な方向に離れて前記ミラーに入射するように、前記光源からの前記光を分岐させる、
物体検出装置。
【請求項１１】
第１のセンサと、
前記第１のセンサの周囲に円弧状に配置された第２のセンサと、を備える、
光検出器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光検出器において、
前記第２のセンサの周囲に円弧状に配置された第３のセンサをさらに備える、
光検出器。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の光検出器において、
前記第１のセンサ以外の前記センサは、前記第１のセンサの周りの周方向において少なくとも２つに分割されている、
光検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて物体を検出する物体検出装置および当該物体検出装置に用いて好適な光検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を用いて物体を検出する物体検出装置が種々の分野で開発されている。この種の物体検出装置では、所定の投射方向に光が投射され、その反射光の有無に基づいて、当該投射方向に物体が存在するか否かが判別される。また、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には、複数の光照射光学系と、これら光照射光学系が照射した光が物体で反射して戻ってきた戻り光を夫々検出する複数の検出光学系と、を備えた距離測定装置が記載されている。この装置では、上記光学系を保持するホルダーを回転させることによって、光の照射方向を変えながら、周辺空間に位置する物体までの距離が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００２０３０６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成の装置では、投射方向が異なる３つの光によって装置の周辺が走査されるため、物体の検出能力を高めることができる。しかしながら、投射方向ごとに光照射光学系と検出光学系の組が配置されるため、部品点数の増加とコストの上昇を招いてしまう。【０００６】
かかる課題に鑑み、本発明は、簡素な構成により、投射方向が異なる複数の光により物体を検出することが可能な物体検出装置および当該物体検出装置に用いて好適な光検出器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、光を用いて物体を検出する物体検出装置に関する。この態様に係る物体検出装置は、光を出射する光源と、前記光源から出射された前記光を複数に分岐させる分岐素子と、前記分岐素子により分岐された光を反射させるミラーと、前記分岐素子および前記ミラーを一体的に保持するホルダと、前記ホルダを回転させる駆動部と、物体から反射された前記各光の反射光を受光する光検出器と、前記各光の反射光を前記光検出器に集光させる集光レンズと、を備える。【０００８】
本態様に係る物体検出装置によれば、分岐素子によって分岐された光が投射されるとともに、分岐されたそれぞれの光の反射光が光検出器で受光されるため、投射方向ごとに個別に光学系を設ける必要がなく、極めて簡素な構成により、投射方向が異なる複数の光によって物体を検出することができる。【０００９】
本発明の第２の態様は、光検出器に関する。この態様に係る光検出器は、第１のセンサと、前記第１のセンサの周囲に円弧状に配置された第２のセンサと、を備える。【００１０】
たとえば、上記第１の態様に係る物体検出装置の分岐素子が回折格子である場合、０次回折光がミラーの回転中心軸に沿うように光学系が構成されると、０次回折光とは異なる次数の他の回折光の反射光は、光検出器の受光面上において、ミラーの回転に伴い０次回折光の入射位置の周りを回転する。その一方で、第２の態様に係る光検出器は、第１のセンサの周囲に円弧状に第２のセンサが配置されている。したがって、第２の態様の光検出器を上記第１の態様に係る物体検出装置の光検出器として用いることにより、第１のセンサで０次回折光の反射光を受光しつつ、ミラーの回転にともない回転する他の次数の回折光の反射光の移動軌跡を、円弧状の第２のセンサに沿わせることができる。よって、第２の態様に係る光検出器により、０次回折光の反射光と他の次数の回折光の反射光をそれぞれ円滑に受光して、各反射光の検出信号を生成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のとおり、本発明によれば、簡素な構成により、投射方向が異なる複数の光により物体を検出することが可能な物体検出装置およびそれに用いて好適な光検出器を提供することができる。【００１２】
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】
【００１３】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施の形態に係る物体検出装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施の形態に係る物体検出装置の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る物体検出装置におけるレーザ光の出射軌跡を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施の形態に係る、光検出器の構成および光検出器上における各回折光の反射光の移動状態を模式的に示す図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る物体検出装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、変更例１に係る、光検出器の構成および光検出器上における各回折光の反射光の移動状態を模式的に示す図である。
【図７】図７は、変更例１に係る物体検出装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例２に係る物体検出装置の構成を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、変更例２に係る、光検出器の構成および光検出器上における各回折光の反射光の移動状態を模式的に示す図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、変更例３に係る、光検出器の構成および光検出器上における各回折光の反射光の移動状態を模式的に示す図である。図１０（ｅ）は、変更例４に係る物体検出装置の構成を示す斜視図である。
【図１１】図１１（ａ）は、変更例５に係る物体検出装置の構成を示す断面図である。図１１（ｂ）は、変更例５に係る光路切替ミラーの構成を模式的に示す平面図である。
【００１４】
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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図面には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸方向は、物体検出装置の高さ方向であり、Ｘ軸正方向は、物体検出装置の正面方向である。
【００１６】
図１（ａ）〜（ｃ）は、物体検出装置１０の構成を示す斜視図である。図１（ａ）〜（ｃ）には、ミラー１０５が中立位置にある場合の物体検出装置１０の状態が示されている。ここで、「中立位置」とは、ミラー１０５がＸ軸に垂直な状態からＺ−Ｘ平面に平行な方向に４５度傾いた位置のことである。この状態において、レーザ光の投射方向は、正面方向（Ｘ軸正方向）となる。
【００１７】
便宜上、図１（ｂ）では、図１（ａ）に示す構成からフィルタ１０６が省略され、図１（ｃ）では、さらに筒体１１０が省略されている。図１（ａ）に示す物体検出装置１０が、完成体である。
【００１８】
図１（ａ）〜（ｃ）を参照して、物体検出装置１０は、光源１０１と、コリメータレンズ１０２と、折り曲げミラー１０３と、回折格子１０４と、ミラー１０５と、フィルタ１０６と、集光レンズ１０７と、光検出器１０８とを備える。
【００１９】
光源１０１は、赤外のレーザ光を出射する。光源１０１は、たとえば、９０５ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザである。光源１０１は、出射光軸がＸ軸に平行となるように配置されている。コリメータレンズ１０２は、光源１０１から出射されたレーザ光を平行光に変換する。
【００２０】
光源１０１とコリメータレンズ１０２は、それぞれ、Ｘ軸方向に並ぶように配置されている。より詳細には、光源１０１の出射光軸とコリメータレンズ１０２光軸が互いに一致するように、光源１０１とコリメータレンズ１０２が配置されている。また、光源１０１は、出射光軸がミラー１０５の回転中心軸Ｒ１０（図２（ａ）、（ｂ）参照）に直交するように配置されている。光源１０１から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１０２によって平行光に変換された後、折り曲げミラー１０３でＺ軸負方向に反射される。
【００２１】
コリメータレンズ１０２と折り曲げミラー１０３は、筒体１１０に装着されている。筒体１１０は、中心軸がＸ軸に平行な中空の円筒部１１０ａと、中心軸がＺ軸に平行な中空の円筒部１１０ｂとが一体的に連結された形状を有する。円筒部１１０ａ、１１０ｂの連結部が開放され、この連結部に、反射面が筒体１１０の内部に位置するようにして、折り曲げミラー１０３が装着されている。折り曲げミラー１０３は、Ｚ軸に垂直な状態からＺ−Ｘ平面に平行な方向に４５度傾いた状態で筒体１１０に装着されている。筒体１１０の光源１０１側の開口に、コリメータレンズ１０２が装着されている。
【００２２】
コリメータレンズ１０２で平行光化されたレーザ光は、筒体１１０（円筒部１１０ａ）内部を通って折り曲げミラー１０３に入射する。その後、レーザ光は、折り曲げミラー１０３によってＺ軸負方向に反射され、筒体１１０の回折格子１０４側の開口を通る。こうして、レーザ光が、回折格子１０４に入射する。レーザ光は、ミラー１０５の回転中心軸Ｒ１０（図２（ａ）、（ｂ）参照）に沿って、回折格子１０４に入射する。
【００２３】
回折格子１０４は、上記のように入射されたレーザ光を回折により分岐させる。回折格子１０４の回折方向は、ミラー１０５によるレーザ光の投射方向（Ｘ軸方向）に平行である。すなわち、回折格子１０４は、回折により分岐されたレーザ光がミラー１０５の回転中心軸Ｒ１０（図２（ａ）、（ｂ）参照）に平行な方向に離れてミラー１０５に入射するように、光源１０１からのレーザ光を分岐させる。
【００２４】
本実施形態では、０次回折光および±１次回折光の回折効率が高く、その他の次数の回折光の回折効率が略ゼロになるように、回折格子１０４が構成されている。ここで、０次回折光および±１次回折光の回折効率は、略等しく設定される。回折格子１０４は、たとえば、ステップ型の回折格子により構成される。回折格子１０４が、ブレーズ型の回折格子であってもよい。
【００２５】
ミラー１０５は、回折格子１０４により分岐されたレーザ光（０次回折光および±１次回折光）を投射方向に反射させる。ミラー１０５は、中立位置において、Ｘ軸に垂直な状態からＺ−Ｘ平面に平行な方向に４５度傾いている。上記のように、レーザ光は、ミラー１０５の回転中心軸Ｒ１０（図２（ａ）、（ｂ）参照）に沿って回折格子１０４に入射するため、回折格子１０４を回折されずに透過する０次回折光は、回転中心軸Ｒ１０に沿ってミラー１０５に入射する。
【００２６】
回折格子１０４とミラー１０５は、ホルダ１２０に保持されている。ホルダ１２０は、上面および側面が開放された円筒枠状の部材である。ホルダ１２０の上面に、中立位置においてＸ軸方向に延びる梁部１２１が形成され、その中央に、回折格子１０４が装着されている。梁部１２１は、ホルダ１２０上面のＹ軸方向の中央位置に配置されている。梁部１２１のＹ軸方向の両側は、それぞれ、開口１２２となっている。ミラー１０５によって反射されたレーザ光（０次回折光および±１次回折光）は、ホルダ１２０側面の開口からＸ軸正方向に投射される。
【００２７】
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、物体検出装置１０の構成を示す断面図である。
【００２８】
図２（ａ）、（ｂ）には、図１（ａ）の構成を、Ｙ軸方向の中間位置において、Ｘ−Ｚ平面に平行な平面で切断した断面が示されている。図２（ａ）には、目標領域に投射されるレーザ光（回折光）Ｌ０〜Ｌ２が図示され、図２（ａ）には、目標領域に存在する物体により反射された各レーザ光の反射光Ｒ０〜Ｒ２が図示されている。Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ、回折格子１０４によって生成された０次回折光、＋１次回折光および−１次回折光である。また、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ、物体で反射された０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の反射光である。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、光源１０１から出射されたレーザ光は、回折格子１０４によって、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２に分岐される。このうち、０次回折光Ｌ０は、Ｚ軸に平行にミラー１０５に入射するため、ミラー１０５によってＸ軸方向（水平方向）に反射される。これに対し、＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２は、Ｚ軸に平行な状態からＸ−Ｚ平面に平行な方向に所定の回折角だけ傾いてミラー１０５に入射する。このため、＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２は、それぞれ、ミラー１０５によって、Ｘ軸方向からＺ軸正負の方向に傾く方向に反射される。
【００３０】
こうして、目標領域には、鉛直方向（Ｚ軸方向）に分離された３つのレーザ光（０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１、−１次回折光Ｌ２）が投射される。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、ホルダ１２０は、Ｘ−Ｙ平面上の中央位置に円形の穴１２３が形成されており、この穴１２３にモータ１３０の回転軸１３１は嵌め込まれて連結されている。モータ１３０が駆動されると、回転中心軸Ｒ１０を中心にホルダ１２０が回転し、これに伴い、ミラー１０５と回折格子１０４が回転する。
【００３２】
ここで、ミラー１０５と回折格子１０４は一体的に回転するため、ミラー１０５に対する０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の相対的な位置関係は、ミラー１０５が回転しても不変である。したがって、水平面（Ｘ−Ｙ平面）に対する０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の投射方向のなす角は、ミラー１０５が回転しても不変である。
【００３３】
図３は、物体検出装置１０におけるレーザ光（０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１、−１次回折光Ｌ２）の出射軌跡を示すグラフである。
【００３４】
図３において、横軸は、水平方向の投射方向を正面方向に対する角度で示したものであり、縦軸は、鉛直方向の投射方向を水平面に対する角度で示したものである。ここでは、水平面（Ｘ−Ｙ平面）に対する０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の投射方向のなす角が、それぞれ、０度、＋５度、−５度に設定されている。すなわち、回折格子１０４における＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の回折角は、それぞれ、５度である。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態では、鉛直方向（Ｚ軸方向）に分離された３つのレーザ光（０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１、−１次回折光Ｌ２）を、回転中心軸Ｒ１０の周りに回転させながら投射することができる。なお、図３では、横軸の範囲として、−１３５度〜＋１３５度の範囲が示されているが、これは一例であって、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１、−１次回折光Ｌ２の回転範囲は、これに限られるものではない。たとえば、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の回転範囲が、−１３５度〜＋１３５度よりも広い範囲に設定されてもよい。
【００３６】
図２（ｂ）に戻り、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の投射方向に物体が存在する場合、物体により反射された各回折光の反射光Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２が、投射光路を逆行してミラー１０５に入射する。図２（ｂ）において、反射光Ｒ０の表記が付された２つの直線は、集光レンズ１０７で取り込まれ得る反射光の最も外側の光線を示している。反射光Ｒ１、Ｒ２の表記が付された直線も同様である。ここでは、物体までの距離が長いため、反射光Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２が所定ビーム径の平行光で示されている。
【００３７】
上記のように、目標領域に投射される０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の投射方向が互いに異なるため、ミラー１０５に入射する反射光Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２の入射方向も互いに異なる。すなわち、０次回折光Ｌ０は、水平方向に投射されるため、０次回折光Ｌ０の反射光Ｒ０は、水平方向に目標領域から逆行してミラー１０５に入射する。
【００３８】
これに対し、＋１次回折光Ｌ１は、水平方向に対して鉛直上向き方向（Ｚ軸正方向）に所定角度だけ傾く方向に投射されるため、＋１次回折光Ｌ１の反射光Ｒ１は、水平方向に対して鉛直下向き方向（Ｚ軸負方向）に所定角度だけ傾く方向に目標領域から逆行してミラー１０５に入射する。
【００３９】
また、−１次回折光Ｌ２は、水平方向に対して鉛直下向き方向（Ｚ軸負方向）に所定角度だけ傾く方向に投射されるため、−１次回折光Ｌ２の反射光Ｒ２は、水平方向に対して鉛直上向き方向（Ｚ軸生方向）に所定角度だけ傾く方向に目標領域から逆行してミラー１０５に入射する。
【００４０】
その後、反射光Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、それぞれ、ミラー１０５で反射されて、ホルダ１２０の上面へと向かう。そして、反射光Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、大部分が、ホルダ１２０上面の開口１２２（図１（ａ）参照）を通過して、フィルタ１０６へと入射し、さらに、フィルタ１０６を透過して集光レンズ１０７に入射する。
【００４１】
フィルタ１０６は、光源１０１から出射されるレーザ光の波長帯の光を透過し、その他の波長帯の光を遮断するバンドパスフィルタである。したがって、フィルタ１０６に入射した反射光Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、そのまま、フィルタ１０６を透過して、集光レンズ１０７に入射する。集光レンズ１０７は、入射した反射光Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を、光検出器１０８の受光面に収束させる。
【００４２】
ここで、反射光Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、上記のように、ミラー１０５に入射する角度が互いに異なるため、集光レンズ１０７に対しても、互いに異なる角度で入射する。集光レンズ１０７の光軸は、回転中心軸Ｒ１０に一致している。したがって、０次回折光Ｌ０の反射光Ｒ０は、集光レンズ１０７の光軸に平行に集光レンズ１０７に入射する。これに対し、＋１次回折光Ｌ１の反射光Ｒ１は、集光レンズ１０７の光軸に平行な状態からＸ軸正方向に傾くように集光レンズ１０７に入射する。−１次回折光Ｌ２の反射光Ｒ２は、集光レンズ１０７の光軸に平行な状態からＸ軸負方向に傾くように集光レンズ１０７に入射する。
【００４３】
このように、集光レンズ１０７に対する反射光Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２の入射方向が互いに異なるため、反射光Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２の収束位置は、光検出器１０８の受光面において、Ｘ軸方向にずれるようになる。また、反射光Ｒ０の収束位置は、ミラー１０５が回転しても固定であるが、反射光Ｒ１、Ｒ２の収束位置は、ミラー１０５の回転に伴い回転する。光検出器１０８は、このように互いに収束位置がずれ且つ回転する反射光Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２を受光可能に構成されている。
【００４４】
図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、光検出器１０８の構成および光検出器１０８上における各回折光の反射光の移動状態を模式的に示す図である。
【００４５】
光検出器１０８は、０次回折光Ｌ０の物体からの反射光Ｒ０を受光するセンサＳ１と、センサＳ１の周囲に配置され＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の物体からの反射光Ｒ１、Ｒ２を受光するセンサＳ２、Ｓ３とを備える。センサＳ２、Ｓ３は、ミラー１０５の回転に伴い回転する＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の反射光Ｒ１、Ｒ２の移動軌跡に沿うように、０次回折光Ｌ０の反射光Ｒ０を受光するセンサＳ１の周囲に円弧状に配置されている。また、センサＳ２、Ｓ３は、反射光Ｒ１、Ｒ２の移動方向において２つに分割されている。
【００４６】
この構成において、反射光Ｒ０に対する検出信号は、センサＳ１から出力される。これに対し、反射光Ｒ１に対する検出信号は、センサＳ２、Ｓ３の一方から出力され、反射光Ｒ２に対する検出信号は、センサＳ２、Ｓ３の他方から出力される。
【００４７】
たとえば、図４（ａ）に示すように反射光Ｒ１、Ｒ２が光検出器１０８に入射する場合、反射光Ｒ１に対する検出信号は、センサＳ２から出力され、反射光Ｒ２に対する検出信号は、センサＳ３から出力される。その後、図４（ｂ）に示すように反射光Ｒ１、Ｒ２が時計方向に回転してセンサＳ２、Ｓ３の境界に等しく掛かると、反射光Ｒ１、Ｒ２に対する検出信号の出力が停止する。さらに、反射光Ｒ１、Ｒ２が時計方向に回転し、図４（ｃ）に示すように反射光Ｒ１、Ｒ２が光検出器１０８に入射すると、反射光Ｒ１に対する検出信号は、センサＳ３から出力され、反射光Ｒ２に対する検出信号は、センサＳ２から出力される。
【００４８】
このように、反射光Ｒ０に対する検出信号は、センサＳ１から取得され、反射光Ｒ１、Ｒ２に対する検出信号は、それぞれ、センサＳ２、Ｓ３から選択的に取得される。
【００４９】
図５は、物体検出装置１０の構成を示すブロック図である。
【００５０】
物体検出装置１０は、回路部の構成として、コントローラ２０１と、レーザ駆動回路２０２と、ミラー駆動回路２０３と、タイミング検出回路２０４とを備える。
【００５１】
コントローラ２０１は、マイクロコンピュータとメモリを備え、メモリに保持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２０２は、コントローラ２０１からの制御信号により、光源１０１を駆動する。ミラー駆動回路２０３は、コントローラ２０１からの制御信号により、モータ１３０を駆動して、ミラー１０５を回転させる。
【００５２】
タイミング検出回路２０４は、光検出器１０８のセンサＳ１〜Ｓ３の検出信号に基づいて、これらセンサＳ１〜Ｓ３がそれぞれ反射光Ｒ０〜Ｒ２を受光したタイミングを検出する。タイミング検出回路２０４は、センサＳ１〜Ｓ３がそれぞれ反射光Ｒ０〜Ｒ２を受光したタイミングにおいて、反射光Ｒ０〜Ｒ２の検出パルスをコントローラ２０１に出力する。
【００５３】
物体検出動作時において、コントローラ２０１は、ミラー駆動回路２０３を制御して、ミラー１０５を、水平方向に回転させる。さらに、コントローラ２０１は、レーザ駆動回路２０２を制御して、水平方向の所定の回転角ごとに光源１０１からレーザ光をパルス発光させる。そして、コントローラ２０１は、ミラー１０５の各回転角において、光源１０１から出射されたレーザ光（０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１、−１次回折光Ｌ２）の反射光Ｒ０〜Ｒ２が光検出器１０８により受光されたか否かを、タイミング検出回路２０４からの信号に基づいて判定する。
【００５４】
ミラー１０５の各回転角において、反射光Ｒ０〜Ｒ２が光検出器１０８により受光された場合、コントローラ２０１は、各回転角における０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の鉛直角方向に、物体が存在すると判定する。さらに、コントローラ２０１は、光源１０１からレーザ光が出射されたタイミングと、タイミング検出回路２０４により検出された反射光Ｒ０〜Ｒ２の受光タイミングとの時間差をもとに、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の投射方向における物体までの距離を測定する。こうして、各投射方向における物体検出動作が行われる。
【００５５】
なお、コントローラ２０１は、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明したように、反射光Ｒ１、Ｒ２の移動に伴い、これら反射光Ｒ１、Ｒ２の検出信号を取得するためのセンサＳ２、Ｓ３を選択的に切り替える。
【００５６】
すなわち、コントローラ２０１は、ミラー１０５の回転位置に応じて、センサＳ２、Ｓ３のうち反射光Ｒ１、Ｒ２がそれぞれ入射するセンサに対応するタイミング検出信号を取得するように、タイミング検出回路２０４から出力される各タイミング検出信号を、反射光Ｒ１、Ｒ２のタイミング検出信号として選択的に割り当てる。これにより、コントローラ２０１は、図４（ａ）〜（ｃ）に示した２つのセンサＳ２、Ｓ３によって、ミラー１０５の回転に伴い回転する反射光Ｒ１、Ｒ２のタイミング検出信号を、適切に取得することができる。
【００５７】
＜実施形態の効果＞
上記実施の形態によれば、以下の効果が奏され得る。
【００５８】
回折格子１０４（分岐素子）によって分岐されたレーザ光（０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１、−１次回折光Ｌ２）が目標領域に投射されるとともに、分岐されたそれぞれのレーザ光（０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１、−１次回折光Ｌ２）の反射光Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２が光検出器１０８で受光されるため、投射方向ごとに個別に光学系を設ける必要がなく、極めて簡素な構成により、投射方向が異なる複数のレーザ光によって物体を検出することができる。
【００５９】
図４（ａ）〜（ｃ）に示したように、光検出器１０８は、０次回折光Ｌ０の物体からの反射光Ｒ０を受光するセンサＳ１と、このセンサＳ１の周囲に配置され±１次回折光Ｌ１、Ｌ２の物体からの反射光Ｒ１、Ｒ２を受光するセンサＳ２、Ｓ３とを備える。このように、センサＳ１の周囲にセンサＳ２、Ｓ３を配することにより、ミラー１０５の回転に伴い回転する反射光Ｒ１、Ｒ２を、センサＳ２、Ｓ３により受光することができる。
【００６０】
ここで、センサＳ２、Ｓ３は、図４（ａ）〜（ｃ）に示したように、ミラー１０５の回転に伴い回転する±１次回折光Ｌ１、Ｌ２の反射光Ｒ１、Ｒ２の移動軌跡に沿うように、０次回折光Ｌ０の反射光Ｒ０を受光するセンサＳ１の周囲に円弧状に配置されている。このように、センサＳ２、Ｓ３を円弧状に形成することにより、センサＳ２、Ｓ３の面積を反射光Ｒ１、Ｒ２の移動軌跡に応じた面積に制限できる。これにより、センサＳ２、Ｓ３が迷光等の不要な光を受光することを抑制でき、反射光Ｒ１、Ｒ２の検出精度を高めることができる。
【００６１】
図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明したように、コントローラ２０１は、反射光Ｒ１、Ｒ２の回転移動に伴い、各反射光Ｒ１、Ｒ２の検出信号を取得するためのセンサＳ２、Ｓ３を選択的に切り替える。これにより、コントローラ２０１は、図４（ａ）〜（ｃ）に示した２つのセンサＳ２、Ｓ３によって、ミラー１０５の回転に伴い回転する反射光Ｒ１、Ｒ２の検出信号を、適切に取得することができる。
【００６２】
図２（ａ）に示したように、回折格子１０４（分岐素子）は、分岐されたレーザ光（０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１、−１次回折光Ｌ２）がミラー１０５の回転中心軸Ｒ１０に平行な方向に離れてミラー１０５に入射するように、光源１０１からのレーザ光を分岐させる。これにより、図３に示したように、鉛直方向に異なる投射方向に、分岐された複数のレーザ光（０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１、−１次回折光Ｌ２）を投射できる。よって、検出範囲を鉛直方向に広げることができる。
【００６３】
この他、本実施形態では、図１（ａ）〜図２（ｂ）に示したように、筒体１１０が設けられている。このため、たとえば、回折格子１０４の入射面で反射されたレーザ光の反射光や、折り曲げミラー１０３やコリメータレンズ１０２の出射面で生じたレーザ光の散乱光等が、集光レンズ１０７に入射して、光検出器１０８に集光されることを防ぐことができる。よって、筒体１１０を用いることにより、物体の検出精度を高めることができる。
【００６４】
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。
【００６５】
＜変更例１＞
図６（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、変更例１に係る、光検出器１０８の構成および光検出器１０８上における各回折光の反射光Ｒ０〜Ｒ２の移動状態を模式的に示す図である。
【００６６】
変更例１では、反射光Ｒ０を受光するセンサＳ１１の周囲に４つのセンサＳ１２〜Ｓ１５が配置されている。すなわち、変更例１では、上記実施形態に比べて、反射光Ｒ１、Ｒ２を受光するためのセンサの分割数が多くなっている。センサＳ１２〜Ｓ１５は、それぞれ、反射光Ｒ１、Ｒ２の移動軌跡に沿うように、センサＳ１１の周囲に円弧状に配置されている。光検出器１０８以外の構成は、上記実施形態１で示した図１（ａ）〜（ｃ）および図２（ａ）、（ｂ）の構成と同一である。
【００６７】
図６（ａ）〜（ｆ）において、センサＳ１２〜Ｓ１５のうち、斜線のハッチングが付されたセンサは、反射光Ｒ１の検出に用いられるセンサであり、ドットのハッチングが付されたセンサは、反射光Ｒ２の検出に用いられるセンサである。すなわち、図６（ａ）の状態では、センサＳ１２、Ｓ１３が反射光Ｒ１の受光に用いられ、センサＳ１４、Ｓ１５が反射光Ｒ２の検出に用いられる。
【００６８】
また、図６（ｂ）の状態では、センサＳ１３が反射光Ｒ１の受光に用いられ、センサＳ１５が反射光Ｒ２の検出に用いられる。図６（ｃ）の状態では、センサＳ１３、Ｓ１４が反射光Ｒ１の受光に用いられ、センサＳ１５、Ｓ１２が反射光Ｒ２の検出に用いられる。図６（ｄ）の状態では、センサＳ１４が反射光Ｒ１の受光に用いられ、センサＳ１２が反射光Ｒ２の検出に用いられる。図６（ｅ）の状態では、センサＳ１２、Ｓ１３が反射光Ｒ２の受光に用いられ、センサＳ１４、Ｓ１５が反射光Ｒ１の検出に用いられる。図６（ｆ）の状態では、センサＳ１３が反射光Ｒ２の受光に用いられ、センサＳ１５が反射光Ｒ１の検出に用いられる。
【００６９】
このように、変更例２では、反射光Ｒ１、Ｒ２の検出に用いられるセンサが、センサＳ１２〜Ｓ１５の中から選択的に切り替えられる。
【００７０】
ここで、変更例２の構成では、図６（ａ）、（ｃ）、（ｅ）に示すように、反射光Ｒ１、Ｒ２がセンサ間の境界位置にある場合も、反射光Ｒ１、Ｒ２に対する検出信号を取得することができる。この点が、上記実施形態における図４（ａ）〜（ｃ）の構成と異なる点である。すなわち、変更例２の構成によれば、センサの境界位置に反射光Ｒ１、Ｒ２が入射した場合も、検出信号のロスやクロストークが生じることがなく、安定的に、反射光Ｒ１、Ｒ２の検出信号を取得できる。また、センサＳ１２〜Ｓ１５の面積が、図４（ａ）〜（ｃ）に示したセンサＳ２、Ｓ３よりも小さいため、反射光Ｒ１、Ｒ２の検出信号に対する迷光等の不要光の影響を抑制できる。
【００７１】
図７は、変更例１に係る物体検出装置１０の構成を示すブロック図である。
【００７２】
ここでは、図５の構成に比べて、セレクタ２０５が追加されている。その他の構成は、図５と同様である。
【００７３】
セレクタ２０５は、コントローラ２０１からの制御により、センサＳ１２〜Ｓ１５からそれぞれ出力される検出信号のうち所定の検出信号を選択して、反射光Ｒ１の検出信号と反射光Ｒ２の検出信号を生成する。具体的には、コントローラ２０１は、センサＳ１２〜Ｓ１５からそれぞれ出力される検出信号のうち、反射光Ｒ１、Ｒ２がそれぞれ入射するセンサからの検出信号をセレクタ２０５に選択させて、反射光Ｒ１、Ｒ２の検出信号を生成させる。
【００７４】
たとえば、図６（ａ）のタイミングにおいて、コントローラ２０１は、センサＳ１２、Ｓ１３からの検出信号をセレクタ２０５に選択させて、反射光Ｒ１の検出信号を生成させる。この場合、セレクタ２０５は、センサＳ１２、Ｓ１３からの検出信号を加算して、反射光Ｒ１の検出信号を生成し、生成した検出信号をタイミング検出回路２０４に出力する。また、図６（ｂ）のタイミングにおいて、コントローラ２０１は、センサＳ１３からの検出信号をセレクタ２０５に選択させて、反射光Ｒ１の検出信号を生成させる。この場合、セレクタ２０５は、センサＳ１３からの検出信号をそのまま反射光Ｒ１の検出信号として、タイミング検出回路２０４に出力する。
【００７５】
コントローラ２０１は、たとえば、ミラー１０５の回転位置に基づいて、反射光Ｒ１、Ｒ２がそれぞれセンサＳ１２〜Ｓ１５の何れに入射しているかを判別する。さらに、センサＳ１２〜Ｓ１５の何れから検出信号が出力されているかを加味して、反射光Ｒ１、Ｒ２がそれぞれセンサＳ１２〜Ｓ１５の何れに入射しているかを判別してもよい。そして、コントローラ２０１は、この判別結果に基づいて、上記のようにセレクタ２０５を制御し、反射光Ｒ１、Ｒ２に対応する検出信号をタイミング検出回路２０４に出力させる。なお、セレクタ２０５は、センサＳ１１の検出信号をそのまま反射光Ｒ０の検出信号としてタイミング検出回路２０４に出力する。
【００７６】
タイミング検出回路２０４は、セレクタ２０５から入力された検出信号に基づいて、反射光Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２の受光タイミングを検出する。そして、タイミング検出回路２０４は、検出した反射光Ｒ０〜Ｒ２の受光タイミングにおいて、反射光Ｒ０〜Ｒ２の検出パルスをコントローラ２０１に出力する。
【００７７】
物体検出動作時において、コントローラ２０１は、上記実施形態と同様、ミラー１０５を、水平方向に回転させつつ、水平方向の所定の回転角ごとに光源１０１からレーザ光をパルス発光させる。そして、コントローラ２０１は、ミラー１０５の各回転角において、反射光Ｒ０〜Ｒ２が光検出器１０８により受光されたか否かを、タイミング検出回路２０４からの信号に基づいて判定する。反射光Ｒ０〜Ｒ２が受光された場合、コントローラ２０１は、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の投射方向に物体が存在すると判定する。
【００７８】
さらに、コントローラ２０１は、光源１０１からレーザ光が出射されたタイミングと、タイミング検出回路２０４により検出された反射光Ｒ０〜Ｒ２の受光タイミングとの時間差をもとに、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の投射方向における物体までの距離を測定する。
【００７９】
本変更例１においても、上記実施形態と同様の効果が奏され得る。加えて、変更例１によれば、上記のように、センサの境界位置に反射光Ｒ１、Ｒ２が入射した場合も、検出信号のロスやクロストークが生じることがなく、安定的に、反射光Ｒ１、Ｒ２の検出信号を取得できる。また、センサＳ１２〜Ｓ１５の面積が、図４（ａ）〜（ｃ）に示したセンサＳ２、Ｓ３よりも小さいため、反射光Ｒ１、Ｒ２の検出信号に対する迷光等の不要光の影響を抑制でき、物体の検出精度を高めることができる。
【００８０】
なお、変更例１において、セレクタ２０５による信号の切り替えは、物体検出の期間以外のタイミング、すなわち、光源１０１をパルス発光させてから受光信号を処理するまでの期間以外のタイミングにおいて行われることが好ましい。たとえば、セレクタ２０５による信号の切り替えは、光源１０１をパルス発光させる直前に行うことが好ましい。こうすると、信号切り替え時のノイズが検出信号に影響することを防ぐことができる。
【００８１】
＜変更例２＞
上記実施形態および変更例１では、回折格子１０４で分岐された０次回折光Ｌ０および±１次回折光Ｌ１、Ｌ２が目標領域に投射されたが、変更例２では、投射に用いる回折光が変更されている。
【００８２】
図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例２に係る物体検出装置１０の構成を示す断面図である。図８（ａ）、（ｂ）には、図２（ａ）、（ｂ）と同様の断面が示されている。
【００８３】
図８（ａ）に示すように、変更例２では、０次回折光に対して回折角が互いに異なる２つの次数の回折光が回折格子１０４により生成されてミラー１０５に導かれる。たとえば、回折格子１０４は、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ３および＋２次回折光Ｌ４の回折効率が高く、その他の次数の回折光の回折効率が略ゼロになるように構成されている。ここで、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ３および＋２次回折光Ｌ４の回折効率は、略等しく設定される。回折格子１０４は、たとえば、ブレーズ型の回折格子により構成される。
【００８４】
この場合、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ３および＋２次回折光Ｌ４が、物体検出に用いられる。ただし、物体検出に用いる回折光の組み合わせはこれに限られるものではない。たとえば、０次回折光、＋２次回折光および＋４次回折光が、物体検出に用いられてもよく、０次回折光、＋１次回折光および−２次回折光が、物体検出に用いられてもよい。
【００８５】
図８（ｂ）に示すように、変更例２では、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ３および＋２次回折光Ｌ４に基づく反射光Ｒ０、Ｒ３、Ｒ４が、ミラー１０５に入射する。この場合、ミラー１０５に対する反射光Ｒ３、Ｒ４の入射角に応じて、光検出器１０８の受光面における反射光Ｒ３、Ｒ４の収束位置が、反射光Ｒ０の収束位置に対して一方向にずれる。したがって、変更例２では、光検出器１０８が、これら反射光Ｒ０、Ｒ３、Ｒ４を適切に受光可能に構成される。
【００８６】
図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、変更例２に係る、光検出器１０８の構成および光検出器１０８上における各回折光の反射光Ｒ０、Ｒ３、Ｒ４の移動状態を模式的に示す図である。
【００８７】
変更例２では、反射光Ｒ０を受光するセンサＳ２１の周囲に、反射光Ｒ３を受光するためのセンサＳ２２が円弧状に配置され、さらに、このセンサＳ２２の周囲に、反射光Ｒ４を受光するためのセンサＳ２３が円弧状に配置される。センサＳ２２、Ｓ２３は、それぞれ、反射光Ｒ３、Ｒ４の移動軌跡に沿うように形成されている。
【００８８】
この構成では、反射光Ｒ３、Ｒ４ごとに個別にセンサＳ２２、Ｓ２３が配置されているため、反射光Ｒ３、Ｒ４の周方向の回転位置が変化しても、センサＳ２２、Ｓ２３の検出信号をそのまま反射光Ｒ３、Ｒ４の検出信号として用いることができる。このため、図５に示した構成において、コントローラ２０１は、反射光Ｒ３、Ｒ４の回転位置、すなわち、ミラー１０５の回転位置に応じて、センサＳ２２、Ｓ２３の検出信号を切り替える等の制御を行う必要がない。よって、制御の簡素化を図ることができる。
【００８９】
なお、本変更例２においても、たとえば、図６（ａ）〜（ｆ）と同様、センサＳ２２、Ｓ２３が周方向に複数に分割されてもよい。この場合、図７に示したように、回路部にセレクタ２０５が設けられる。そして、反射光Ｒ３、Ｒ４の位置に応じて、セレクタ２０５により、分割されたセンサＳ２２、Ｓ２３からの検出信号が選択されて、反射光Ｒ３、Ｒ４の検出信号が生成される。この構成によれば、分割された各センサの面積が減少するため、図９（ａ）〜（ｃ）の構成に比べて、反射光Ｒ３、Ｒ４の検出信号に対する迷光等の不要光の影響を抑制できる。よって、物体の検出精度を高めることができる。
【００９０】
また、図８（ａ）、（ｂ）の構成では、０次回折光Ｌ０以外の回折光が２つであったが、０次回折光Ｌ０以外の回折光が１つまたは３つ以上であってもよい。０次回折光Ｌ０以外の回折光が３つである場合、図９（ａ）〜（ｃ）に示したセンサＳ２３の外側にもう一つ、円弧状のセンサが配置される。このように、０次回折光Ｌ０以外の回折光の数に応じて、センサＳ２１の外側に配置されるセンサの数が設定される。
【００９１】
＜変更例３＞
上記変更例１では、反射光Ｒ１、Ｒ２を受光するセンサの周方向の分割数が４つであったが、反射光Ｒ１、Ｒ２を受光するセンサの周方向の分割数は、３つまたは５つ以上であってもよい。たとえば、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、光検出器１０８が、反射光Ｒ０を受光するセンサＳ３１と、反射光Ｒ１、Ｒ２を受光するセンサとして、周方向に１２に分割されたセンサＳ３２〜Ｓ４３を備えていてもよい。
【００９２】
この場合、反射光Ｒ１、Ｒ２の検出信号は、それぞれ、１つのセンサまたは隣り合う２つのセンサからの検出信号によって取得される。図１０（ａ）〜（ｄ）において、斜線のハッチングが付されたセンサは、反射光Ｒ１の検出信号を取得するためのセンサであり、ドットのハッチングが付されたセンサは、反射光Ｒ２の検出信号を取得するためのセンサである。検出信号の選択および生成は、上記変更例１と同様、コントローラ２０１の制御のもと、セレクタ２０５によって行われる。
【００９３】
変更例３の構成によれば、変更例１に比べて、センサＳ３２〜Ｓ４３の面積をさらに小さくできるため、反射光Ｒ３、Ｒ４の検出信号に対する迷光等の不要光の影響をさらに抑制できる。よって、物体の検出精度をさらに高めることができる。
【００９４】
＜変更例４＞
図１０（ｅ）は、変更例４に係る物体検出装置１０の構成を示す斜視図である。
【００９５】
変更例４では、上記実施形態におけるフィルタ１０６が省略され、代わりに、フィルタ１４１が、ホルダ１２０の上面に装着されている。フィルタ１４１は、上記フィルタ１０６と同様、光源１０１の出射波長帯の光を透過し、その他の波長体の光を遮断するバンドパスフィルタである。フィルタ１４１の中央に矩形の開口が形成され、この開口に回折格子１０４が装着されている。すなわち、変更例４では、フィルタ１４１が、回折格子１０４の支持部材を兼ねている。その他の構成は、上記実施形態と同様である。
【００９６】
変更例４の構成によれば、図１（ａ）〜（ｃ）に示した梁部１２１を省略できるため、上記実施形態において梁部１２１により遮光されていた反射光Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２の部分を、光検出器１０８に導くことができる。よって、より多くの反射光Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２を光検出器１０８に集光させることができる。
【００９７】
なお、回折格子１０４は、平面視において矩形でなくてもよく、円形でもよい。回折格子１０４が円形の場合、回折格子１０４を装着するためにフィルタ１４１に設けられる開口も、円形に調整される。これにより、さらに多くの反射光Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２を光検出器１０８に集光させることができる。
【００９８】
＜変更例５＞
図１１（ａ）は、変更例５に係る物体検出装置１０の構成を示す断面図である。図１１（ｂ）は、変更例５に係る光路切替ミラー１５１の構成を模式的に示す平面図である。
【００９９】
変更例５では、光源１０１およびコリメータレンズ１０２からなる光学系と、フィルタ１０６、集光レンズ１０７および光検出器１０８からなる光学系とが、互いに入れ替えられている。また、両光学系の間に、光路を切り替えるための光路切替ミラー１５１が配置されている。光源１０１は、出射光軸が回転中心軸Ｒ１０に整合するように配置されている。光路切替ミラー１５１には、中央に孔１５１ａが設けられている。コリメータレンズ１０２によって平行光化されたレーザ光は、孔１５１ａを通って、回折格子１０４に入射する。こうして、上記実施形態と同様、０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２が生成される。
【０１００】
目標領域から反射された０次回折光Ｌ０、＋１次回折光Ｌ１および−１次回折光Ｌ２の反射光は、上記実施形態と同様、ミラー１０５で反射された後、光路切替ミラー１５１の孔１５１ａ以外の部分で、Ｘ軸負方向に反射される。その後、これらの反射光は、フィルタ１０６を介して集光レンズ１０７に入射し、集光レンズ１０７によって光検出器１０８の受光面に収束される。この場合も、各反射光の収束位置は、受光面上においてＺ軸方向にずれる。各反射光は、たとえば、図４（ａ）〜（ｃ）に示した構成のセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３によって受光される。
【０１０１】
本変更例５においても、上記実施形態と同様の効果が奏され得る。なお、本変更例５においても、孔１５１ａと回折格子１０４との間に、筒体が設けられてもよい。これにより、回折格子１０４の入射面で反射されたレーザ光がそのまま光検出器１０８に集光されることを防ぐことができる。
【０１０２】
＜その他の変更例＞
上記実施形態では、０次回折光Ｌ０以外の回折光として±１次回折光Ｌ１、Ｌ２が物体検出に用いられたが、物体検出に用いる回折光はこれに限られるものではない。たとえば、０次回折光以外の回折光として、±２次回折光が物体検出に用いられてもよく、＋１次回折光のみが物体検出に用いられてもよい。物体検出に用いる回折光の数も３つに限られるものではない。
【０１０３】
また、上記実施形態では、回折格子１０４による回折方向が、図２（ａ）に示した中立位置において、Ｘ−Ｚ平面に平行な方向であったが、回折格子１０４による回折方向はこれに限られるものではない。たとえば、回折格子１０４による回折方向が、図２（ａ）に示した中立位置において、Ｘ−Ｚ平面に対して所定角度だけ傾いていてもよい。物体の検出範囲を鉛直方向に広げるためには、回折格子１０４は、分岐されたレーザ光が回転中心軸Ｒ１０に平行な方向に離れてミラー１０５に入射するように、光源１０１からのレーザ光を分岐させることが好ましい。
【０１０４】
また、０次回折光Ｌ０の反射光Ｒ０を受光するセンサＳ１の周囲に配置されるセンサは、必ずしも円弧形状でなくてもよく、反射光Ｒ１、Ｒ２が移動した場合も反射光Ｒ１、Ｒ２を受光できる限りにおいて、他の形状であってもよい。ただし、センサＳ１の周囲に配置されるセンサを円弧状に形成することにより、このセンサの面積を反射光の移動軌跡に応じた面積に制限でき、このセンサに迷光等の不要な光が入射することを抑制できる。よって、物体からの反射光の検出精度を高めることができる。
【０１０５】
また、光検出器１０８は、必ずしも、所定のセンサパターンを有する構成でなくてもよく、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子や、２次元ＰＳＤ（PositionSensitive Detector）であってもよい。ただし、上記のように、所定のセンサパターンを有する構成の光検出器１０８を用いることにより、構成および制御の簡素化とコストの低減を図ることができる。
【０１０６】
また、ホルダ１２０とミラー１０５とが一体形成されていてもよい。たとえば、ホルダ１２０が金属材料から構成される場合は、ホルダ１２０の傾斜面が鏡面仕上げされることによりミラー１０５が構成されてもよい。
【０１０７】
また、光を分岐させる分岐素子は、回折格子に限られるものではなく、光源からの光を分岐させ得る限りにおいて、他の素子であってもよい。さらに、光源１０１は、レーザ光源以外にＬＥＤ（light emitting diode）を用いることもできる。
【０１０８】
また上記実施形態および変更例では、投射方向における物体の有無とともに物体までの距離が測定されたが、物体検出装置１０は、投射方向における物体の有無のみを検出する構成であってもよい。
【０１０９】
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】
【０１１０】
１０  …  物体検出装置
１０４  …  回折格子（分岐素子）
１０５  …  ミラー
１０７  …  集光レンズ
１０８  …  光検出器
１２０  …  ホルダ
１３０  …  モータ（駆動部）
２０１  …  コントローラ
Ｓ１〜Ｓ３  …  センサ
Ｓ１１〜Ｓ１５  …  センサ
Ｓ２１〜Ｓ２３  …  センサ
Ｓ３１〜Ｓ４３  …  センサ
【図１】
2019239845.tif 000003
【図２】
2019239845.tif 000004
【図３】
2019239845.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2019239845.tif 000008
【図７】
2019239845.tif 000009
【図８】
2019239845.tif 000010
【図９】
2019239845.tif 000011
【図１０】
2019239845.tif 000012
【図１１】
2019239845.tif 000013
【国際調査報告】
2019239845.tif 000014
2019239845.tif 000015
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