JP2008216238A - レーザレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分光効率が良く、検出性能に優れた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、レーザダイオード１０と、反射光Ｌ３を検出するフォトダイオード２０とを備えており、さらに、レーザ光Ｌ０の光軸に対し所定角度で傾斜してなる反射面３１を備えたミラー３０と、レーザ光Ｌ０の光軸方向に延びる中心軸を中心として回動可能に配設され、中心軸上に焦点位置が設定される凹面鏡４１によってレーザ光Ｌ０を空間に向けて反射させ且つ反射光Ｌ３をミラーに向けて偏向する回動偏向装置４０と、回動変更機構４０を回転駆動するモータ５０とを備えている。そして、ミラー３０は、反射面３１と交差する方向の貫通路３２を備え、この貫通路３２を介してレーザ光Ｌ０を通過させる一方で、反射面３１により反射光Ｌ３をフォトダイオード２０に向けて反射する構成をなしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。

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。
特許第２７８９７４１号公報

ところで、上記特許文献１の技術では、レーザ光及び反射光の共通の光路上に光アイソレータを設けており、この光アイソレータによってレーザ光の透過と反射光の反射とを共に実現しているため、当該光アイソレータに起因する光量の低下が問題となる。即ち、このように光アイソレータを用いてレーザ光の透過及び反射光の反射を実現する場合、レーザ光の透過に際して当該レーザ光の減衰が生じてしまい、更に反射光の反射に際しても当該反射光の減衰が避けられないため、レーザ光の投光量に対する反射光の受光量の割合（即ち分光効率）は低くならざるを得ない。このように分光効率が悪いと、検出性能の低下（例えば遠方の物体が検出しにくくなる等）が問題となり、それを補うべく特別な構成（例えば光アイソレータの有効受光面積を大きくする等）を用いようとすると装置大型化が避けられない。

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、分光効率が良く、検出性能に優れたレーザレーダ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１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検出手段と、前記レーザ光の光軸に対し所定角度で傾斜してなる反射面を有するとともに、前記反射面と交差する方向の貫通路を備え、前記貫通路を介して前記レーザ光を通過させる一方、前記反射面により前記反射光を前記検出手段に向けて反射するミラーと、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ミラー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、を備えたことを特徴とする。

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、前記中心軸は、前記レーザ光の光軸方向に延びるものであり、前記偏向手段は、前記中心軸上に焦点位置が設定される凹面形状物体からなり、前記回動偏向手段は、前記凹面形状物体によって前記レーザ光を前記空間に向けて反射させ且つ前記反射光を前記ミラーに向けて偏向することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のレーザレーダ装置において、前記貫通路の少なくとも一部が、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を透過し、かつ前記偏向手段からの光を反射する光学部品によって閉塞されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載のレーザレーダ装置において、前記貫通路は、前記ミラーの一方側から他方側にわたり非閉塞状態で連通していることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記貫通路を通過する前記レーザ光の通過光路上に配設され、前記レーザ光を、前記凹面形状物体に向かう第一の光と、前記第一の光とは異なる方向に向かう第二の光とに分光する分光手段と、前記第二の光に基づいて前記レーザ光発生手段の出力を調整する出力調整手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載のレーザレーダ装置において、前記分光手段は、ハーフミラーであることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項５に記載のレーザレーダ装置において、前記分光手段は第二のミラーであり、前記レーザ光の通過光路を一部遮蔽するように配置されていることにより、前記第二の光を分光することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記貫通路の内周面は、当該貫通路を通過する前記レーザ光の光軸と直交する仮想平面への正投影が略円形となるように構成されていることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記レーザ光発生手段から前記貫通路までの前記レーザ光の光路上において、前記レーザ光を平行光に変換する変換手段が設けられていることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記レーザ光及び前記反射光の少なくともいずれかの光路において、前記レーザ光又は前記反射光を通すスリットを備えたカバー部材が設けられていることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載のレーザレーダ装置において、前記スリットは、円形の孔からなることを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記レーザ光発生手段から前記空間に向かう前記レーザ光の光路上において前記レーザ光を受ける光学素子が配されており、前記光学素子は、当該光学素子から出射する出射レーザ光の照射領域が、当該光学素子に入射する入射レーザ光の照射領域よりも広範囲の所定パターンとなるように前記レーザ光を変換することを特徴とする。

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、前記中心軸上に焦点位置が設定される凹面形状物体からなり、前記凹面形状物体は、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、平坦な反射面を有する平面部が設けられていることを特徴とする。

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、前記光学素子は、前記平面部に設けられており、前記平面部で反射された前記レーザ光の照射領域が前記所定パターンとなるように前記レーザ光を変換することを特徴とする。

請求項１５の発明は、請求項１２又は請求項１３に記載のレーザレーダ装置において、前記光学素子は、前記レーザ光発生手段から前記貫通路までの光路上に配されていることを特徴とする。

請求項１６の発明は、請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記光学素子は回折格子であることを特徴とする。

請求項１７の発明は、請求項１２から請求項１６のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記所定パターンは、照射光量の低い低光量領域の周囲を、当該低光量領域よりも照射光量が高い高光量領域によって囲んでなる環状パターンであることを特徴とする。

請求項１８の発明は、請求項１２から請求項１６のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記所定パターンは、照射光量の低い低光量領域を挟むように当該低光量領域よりも照射光量が高い一対の高光量領域が対向して配される対向パターンであることを特徴とする。

請求項１９の発明は、請求項１８に記載のレーザレーダ装置において、前記対向パターンは、前記中心軸の方向に前記高光量領域が対向することを特徴とする。

請求項１の発明では、レーザ光の光軸に対し所定角度で傾斜してなるミラーを設け、このミラーに貫通路を形成することで当該貫通路を介してレーザ光を通過させ、他方、ミラーの反射面により、検出物体からの反射光を検出手段に向けて反射させる構成としている。従って、レーザ光の透過及び反射光の反射に際して光量が低下しにくく、ひいては装置の検出性能を効果的に高めることができる。

請求項２の発明では、中心軸がレーザ光の光軸方向に延びると共に、この中心軸上に焦点位置が設定される凹面形状物体によって偏向手段が構成されており、凹面形状物体によってレーザ光を空間に向けて反射させ且つ反射光をミラーに向けて偏向する構成をなしている。このようにすれば、検出物体からの反射光を検出手段側に導く構成を、装置構成を大型化、複雑化せずに実現できる。

請求項３の発明では、貫通路の少なくとも一部が、レーザ光発生手段からのレーザ光を透過し、かつ偏向手段からの光を反射する光学部品によって閉塞されている。このようにすれば、貫通路の領域に入光する経路の反射光についても光学部品によって検出手段側にに導くことができ、検出性能をより一層高めることができる。

請求項４の発明ではは、ミラーの一方側から他方側にわたり非閉塞状態で連通するように貫通路が構成されているため、レーザ光発生手段から偏向手段へと向かう際のレーザ光の減衰を極めて良好に抑えることができる。

請求項５の発明では、分光手段により、レーザ光を、凹面形状物体に向かう第一の光と、その第一の光とは異なる方向に向かう第二の光とに分光している。そして、この第二の光に基づいて出力調整手段によりレーザ光発生手段の出力調整を行う構成としているため、実際に照射されたレーザ光に基づいてレーザ光発生手段の出力を精度高く適切に調整できることとなる。

請求項６の発明では、分光手段がハーフミラーによって構成されているため、簡易な構成で適切な分光が可能となる。

請求項７の発明では、分光手段が、レーザ光の通過光路を一部遮蔽するように配置されていることにより第二の光を分光するミラーによって構成されているため、簡易な構成で適切な分光が可能となる。

請求項８の発明では、貫通路を通過するレーザ光の光軸と直交する仮想平面への正投影が略円形となるように貫通路の内周面を構成している。従って、レーザ光における光量の大となる中心領域を効率よく透過させることができ、無駄なスペースが生じにくい内周面形状となる。

請求項９の発明では、レーザ光発生手段から貫通路までのレーザ光の光路上において、レーザ光を平行光に変換する変換手段を設けている。従って、より遠方の検出物体を検出しやすくなる。また、貫通路を通過する光が拡散光とならなくなるため、貫通路を小径としやすく、ひいては、貫通路に起因する反射光の損失を効果的に抑制しうる構成となる。

請求項１０の発明では、レーザ光及び反射光の少なくともいずれかの光路において、レーザ光又は反射光を通すスリットを備えたカバー部材が設けられているため、レーザ光や反射光における不要な光、或いは外乱光などを効果的に除去できる。

請求項１１の発明では、スリットが円形の孔として構成されているため、レーザ光や反射光において検出に必要となる領域を効率的に通過させることができ、かつ不要な光を効率的に除去できるようになる。

請求項１２の発明では、レーザ光発生手段から空間に向かうレーザ光の光路上においてレーザ光を受ける光学素子が配されており、光学素子から出射する出射レーザ光の照射領域が、当該光学素子に入射する入射レーザ光の照射領域よりも広範囲の所定パターンとなるようにレーザ光が変換されるようになっている。このようにすれば、検出物体にて反射した反射光が貫通孔の領域に入光しにくくなり、ミラーによって反射光を反射する際の減衰を効果的に抑えることができる。

請求項１３の発明では、凹面形状物体によってレーザ光を空間に向けて反射させ且つ反射光をミラーに向けて偏向させている。このようにすれば、検出物体からの反射光を検出手段側に導く構成を、装置構成を大型化、複雑化せずに実現できる。また、凹面形状物体におけるレーザ光発生手段からのレーザ光の入射位置に、平坦な反射面を有する平面部が設けられているため、凹面形状物体の反射面全てを凹面とする構成と比較すると、レーザ光を反射して空間側へ投光する際の拡散を効果的に抑えることができる。

請求項１４の発明では、レーザ光を変換するための光学素子が平面部に設けられており、平面部で反射されたレーザ光の照射領域が所定パターンとなるようにレーザ光を変換している。このように凹面形状物体の一部を光学素子によって構成すれば、ミラーから偏向手段に至るまでの経路、或いは偏向手段から空間に至るまでの経路等に独立して光学素子を配置する構成と比較して光学素子の配置スペースを削減しやすく、ひいては装置構成の簡素化、コンパクト化を図りやすくなる。

請求項１５の発明では、レーザ光を変換するための光学素子がレーザ光発生手段から貫通路までの光路上に配されている。このようにすれば、ミラーから偏向手段に至るまでの経路、或いは偏向手段から空間に至るまでの経路に光学素子を設けずに済み、光学素子が反射光検出の邪魔にならなくなる。

請求項１６の発明では、レーザ光を変換するための光学素子が回折格子によって構成されている。このようにすれば、入射レーザ光の照射領域よりも広範囲の所定パターンとなるようにレーザ光を変換する構成を好適に実現できる。

請求項１７の発明に用いられる光学素子は、照射光量の低い低光量領域の周囲を高光量領域によって囲んでなる環状パターンを構成するように変換を行っている。このように中心部分の光量を抑える環状パターンを構成すれば、反射光が貫通孔の領域により一層入光しにくくなり、ミラーでの減衰をより効果的に抑えることができる。

請求項１８の発明に用いられる光学素子は、低光量領域と、当該低光量領域を挟む一対の高光量領域とを有してなる対向パターンを構成するように変換を行っている。このように中央に低光量領域を配し、その両側に高光量領域を配するように対向パターンを構成すれば、反射光が貫通孔の領域により一層入光しにくくなり、ミラーでの減衰をより効果的に抑えることができる。

請求項１９の発明では、中心軸の方向に高光量領域が対向するように対向パターンが構成されている。このようにすれば、中心軸と直交する方向（横方向）に高光量領域が対向する構成と比較して対向パターンの横方向のサイズを小さくしやすくなり、ひいては水平走査をより細分化でき、分解能をより大きくすることができる。

[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。図２は図１のレーザレーダ装置１におけるミラー３０の構成を説明する説明図である。また、図３は、そのミラー３０を概略的に例示する斜視図である。

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Ｌ３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Ｌ０）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Ｌ０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Ｌ０の反射光Ｌ３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の例では、符号Ｌ３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。

また、レーザ光Ｌ０の光軸上にはレンズ６０及びミラー３０が設けられている。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Ｌ０を平行光に変換する。なお、本実施形態ではレンズ６０が変換手段の一例に相当している。

ミラー３０は、レーザ光Ｌ０の透過と反射光Ｌ３の反射を実現するものである。具体的には、レーザ光Ｌ０の光軸に対し所定角度で傾斜してなる反射面３１を有するとともに、反射面３１と交差する方向の貫通路３２を備えている。本構成では、レーザ光Ｌ０の光軸と反射光Ｌ３の光軸とを一致させる構成としており、ミラー３０は、共通の光軸上に配されて貫通路３２を介してレーザ光Ｌ０を通過させる一方、反射面３１により反射光Ｌ３をフォトダイオード２０に向けて反射する構成をなしている。

また、ミラー３０を通過するレーザ光Ｌ０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、レーザ光Ｌ０の光軸方向に延びる中心軸を中心として回動可能に配設されるとともに、この中心軸上に焦点位置が設定される凹面鏡４１（凹面鏡４１は、凹面形状物体の一例に相当する）によってレーザ光Ｌ０を空間に向けて反射させ且つ反射光Ｌ３をミラーに向けて偏向させている。

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４２を回転させることで、軸４２と連結された回動可能な凹面鏡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、凹面鏡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４２の回転角度位置（即ち凹面鏡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。

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、ミラー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における凹面鏡４１の周囲には、当該凹面鏡４１を取り囲むようにレーザ光Ｌ０及び反射光Ｌ３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、凹面鏡４１に入光するレーザ光Ｌ０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透明板５が配され、防塵が図られている。なお、透明板５は、凹面鏡４１に入光するレーザ光Ｌ０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、凹面鏡４１から空間に向かうレーザ光Ｌ０に対して板面が傾斜した構成をなしている。従って、凹面鏡４１から空間に向かうレーザ光Ｌ０が透明板５にて反射してもノイズ光となりにくくなっている。

次に、ミラー３０について詳述する。図２の上図はミラー３０を光軸に沿って切断した断面を概略的に示すものであり、本実施形態に係るレーザレーダ装置１では、ミラー３０においてレーザ光Ｌ０の光軸方向に貫通するように貫通路３２が形成されている。図２に示すように、本実施形態では、貫通路３２の内部にレーザ光Ｌ０の通過を阻害するものは存在せず、貫通路３２全体が、内部に空隙（即ち導光用の空間）を備えた空隙部として構成されている。貫通路３２は、ミラー３０の一方側の板面３３と他方側の板面（図２では反射面３１）を連通する孔として構成されている。

図２、図３に示すように、貫通路３２の内周面は、レーザ光Ｌ０の光軸を中心とし、かつ径Ｄ１の円筒面として構成されるものであり、図２下図に示すように、貫通路３２を通過するレーザ光Ｌ０の光軸と直交する仮想平面への正投影が円形となるように構成されている。なお、図２下図では、紙面が上記仮想平面に相当し、貫通路３２の内周面を仮想平面に投影した図形が符号３４にて表されている。この場合、レーザ光Ｌ０の光軸を仮想平面に正投影した位置が符号Ｐ１の位置となり、貫通路３２の内周面の正投影は、当該位置Ｐ１を中心とする径Ｄ１の円となる。

なお、上述したように、図１においてレーザダイオード１０から貫通路３２までのレーザ光Ｌ０の光路上に、レーザ光Ｌ０を平行光に変換するレンズ６０が設けられているが、このレンズ６０は、貫通路３２においてほぼすべての光を通過させる平行光を発生させる形態とすると良い。逆に、貫通路３２に着目した場合、当該貫通路３２は、レンズ６０によって平行光とされたレーザ光Ｌ０のほぼすべての光を通過させるサイズとすると良い。

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Ｌ０）が出力される。このレーザ光Ｌ０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Ｌ０は、ミラー３０に形成された貫通路３２を通過して凹面鏡４１に入射し、この凹面鏡４１にて平行光として反射され空間に向けて照射される。

凹面鏡４１によって反射されたレーザ光Ｌ０は検出物体によって反射され、この反射光の一部（反射光Ｌ３参照）は再び凹面鏡４１に入射する。凹面鏡４１は、この反射光Ｌ３を集光しつつミラー３０へ向けて反射する。ミラー３０では、この反射光Ｌ３がフォトダイオード２０へ向けて反射され、フォトダイオード２０は、受光した反射光Ｌ３に応じた電気信号（例えば受光した反射光Ｌ３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Ｌ０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Ｌ３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、凹面鏡４１に位置によって方位をも求めることができる。

以上のように、本実施形態に係るレーザレーダ装置１では、レーザ光Ｌ０の光軸に対し所定角度で傾斜してなるミラー３０を設け、このミラー３０に貫通路３２を形成することでレーザ光Ｌ０の通過させる構成とし、他方、ミラー３０の反射面３１によって反射光Ｌ３をフォトダイオード２０に向けて反射させる構成としている。従って、レーザ光Ｌ０の透過及び反射光Ｌ３の反射に際して光量が低下しにくくなり、ひいては装置の検出性能を効果的に高めることができる。特に、本実施形態では、貫通路３２全体を空隙部として構成しているため、レーザ光Ｌ０の透過の際に減衰を効果的に抑えることができる。また、ミラー３０の反射面によって反射を実現しているため、アイソレータによる反射と比較すると極めて効率的な反射が可能となる。

また、貫通路３２を通過するレーザ光Ｌ０の光軸と直交する仮想平面への正投影が円形となるように貫通路３２の内周面を構成している。従って、レーザ光Ｌ０における光量の大となる中心領域を効率よく透過させることができ、無駄なスペースが生じにくい内周面形状となる。

また、レーザダイオード１０から貫通路３２までのレーザ光Ｌ０の光路上において、レーザ光Ｌ０を平行光に変換するレンズ６０を設けている。従って、貫通路３２を通過する光が拡散光とならなくなるため、貫通路３２を小径とした場合であってもレーザ光Ｌ０を良好に透過させやすく、その結果、貫通路３２に起因する反射光Ｌ３の損失を効果的に抑えることができる。つまり、貫通路３２を小さく構成しやすいため、反射光Ｌ３を反射できない領域（反射不能領域）を小さくすることができる。

［第２実施形態]
次に第２実施形態について説明する。図４は、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り、図５は、図４のレーザレーダ装置１００のミラーの構成、分光手段の構成、及び内周面の正投影形状を概略的に説明する説明図である。また、図６は、第２実施形態に係るレーザレーダ装置１００における、レーザダイオード１０の出力補正処理の流れを例示するフローチャートである。なお、本実施形態では、分光手段を設けた点、第二の光に基づく出力調整制御を可能とした点が第１実施形態と異なり、それ以外の点は第１実施形態と同様である。よって、同様の構成については第１実施形態と同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、レーザ光発生手段としてのレーザダイオード１０と、検出手段としてのフォトダイオード２０と、ミラー３０と、回動偏向手段としての回動偏向機構４０と、駆動手段としてのモータ５０とを備えている。ミラー３０は、第１実施形態と同様に、レーザ光Ｌ０の光軸に対し所定角度で傾斜してなる反射面３１を有するとともに、反射面３１と交差する方向の貫通路３２を備え、貫通路３２を介してレーザ光Ｌ０を通過させる一方、反射面３１により反射光Ｌ３をフォトダイオード２０に向けて反射する構成となっている。回動偏向機構４０も、第１実施形態と同様に、レーザ光Ｌ０の光軸方向に延びる中心軸を中心として回動可能に配設されるとともに、中心軸上に焦点位置が設定される凹面鏡４１によってレーザ光Ｌ０を空間に向けて反射させ且つ反射光Ｌ０をミラー３０に向けて偏向する構成となっている。

一方、第１実施形態とは異なり、貫通路３２を通過するレーザ光Ｌ０の通過光路上に分光手段を設けている。図４、図５に示すの分光手段は、ハーフミラー８０によって構成されており、レーザ光Ｌ０を、凹面鏡４１に向かう第一の光Ｌ１と、第一の光Ｌ１とは異なる方向に向かう第二の光Ｌ２とに分光している。

図４に示すように、第二の光Ｌ２は、ハーフミラー８０によってフォトダイオード２０に向かうように分光され、フォトダイオード２０によって光量の検出が可能となっている。第二の光Ｌ２は、投光されたレーザ光Ｌ０を反映した光量となるため、この第二の光Ｌ２に基づいてレーザダイオード１０のフィードバック制御を行えば、レーザダイオード１０にて投光されるレーザ光Ｌ０の光量をより適切に制御できることとなる。本実施形態では、図４に示す制御手段が、例えば図６のようにして出力補正制御を行っており、この制御手段８２は、例えばＣＰＵなどによって構成することができ、第二の光Ｌ２に基づいてレーザダイオード１０の出力を調整する出力調整手段の一例に相当している。

制御手段８２は、ＲＯＭ，ＲＡＭ、不揮発性メモリ等の記憶手段８４に記憶されるプログラムに従い、図６に示す出力補正処理を実行する。なお、当該出力補正処理は、例えば所定間隔毎に実行開始されるものであってもよく、所定条件が成立した場合（例えば、ユーザからの指示があった場合等）に実行開始されるものであってもよい。

図６の出力調整処理が開始されると、まず、Ｓ１０にてレーザダイオード１０（以下、ＬＤとも言う）の出力の検出を行う。具体的には、第二の光Ｌ２の光量が、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ０の投光量を反映するものであるため（即ち、第二の光Ｌ２は、レーザ光Ｌ０をハーフミラー８０によって分光したものであり、レーザ光Ｌ０の光量に対応して第二の光Ｌ２の光量も変化するため）、フォトダイオード２０によって第二の光Ｌ２の光量を検出することで間接的にレーザダイオード１０の出力の検出を行う。そして、レーザダイオード１０の出力が予め定められた基準値内か否かを判断する（Ｓ２０）。具体的には、フォトダイオード２０にて検出された第二の光Ｌ２の光量が、基準値に対応した閾値を超えるか否かを判断する。つまり、レーザダイオード１０の光量が基準値となるときの第二の光Ｌ２の光量を閾値として設定しており、レーザダイオード１０の光量が基準値を超える場合には、第二の光Ｌ２の光量も閾値を超えるため、Ｓ２０の判断ではＮｏと判断されることとなる。

Ｓ２０において第二の光Ｌ２の光量が閾値を超えると判断される場合には、Ｓ２０にてＮｏに進み、Ｓ３０にてレーザダイオード１０の出力を補正する処理を行う。出力補正は、例えば、レーザダイオード１０を駆動する駆動回路（図示略：図４の例では制御手段８２とレーザダイオード１０との間に介在）に与える制御量を減ずることで、駆動回路からレーザダイオード１０へ供給される駆動電流を減少させるようにして行うことができる。一方、第二の光Ｌ２の光量がこの閾値内である場合にはＳ２０にてＹｅｓに進み、当該処理を終了する。

本実施形態の構成では、分光手段により、レーザ光Ｌ０を、凹面鏡４１に向かう第一の光Ｌ１と、その第一の光Ｌ１とは異なる方向に向かう第二の光Ｌ２とに分光している。そして、この第二の光Ｌ２に基づいて制御手段８２によりレーザ光発生手段の出力を調整する構成としているため、実際に照射されたレーザ光Ｌ０に基づいてレーザダイオード１０の出力補正を精度高く適切に行うことができる。また、分光手段がハーフミラー８０によって構成されているため、簡易な構成で適切な分光が可能となる。

［第３実施形態]
次に第３実施形態について説明する。図８は、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り、なお、本実施形態では、スリット９３を備えたカバー部材９２を設けた点、スリット９６を備えたカバー部材９５を設けた点が、主として第１実施形態と異なり、それ以外の点は第１実施形態と同様である。よって、同様の構成については第１実施形態と同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

第３実施形態に係るレーザレーダ装置２００は、レーザ光Ｌ０及び反射光Ｌ３の共通の光路（具体的にはミラー３０と凹面鏡４１の間の光路）においてスリット９３を備えたカバー部材９２が設けられ、反射光Ｌ３の光路（具体的にはミラー３０からフォトダイオード２０に至るまでの光路）においてスリット９６を備えたカバー部材９５が設けられている。カバー部材９２は、板状の構成をなしており、ケース３内の特定位置に固定され、レーザダイオード１０やモータ５０に対する相対位置が常に一定となるように保たれている。カバー部材９２に形成されたスリット９３は、円形の孔として構成されており、孔内の内周面が円筒面（具体的には、レーザ光Ｌ０の光軸方向の軸を中心とする円筒面）として構成されている。なお、レーザ光Ｌ０の光軸中心がスリット９３の中心となるように構成することが望ましいが、多少ずれるように構成してもよい。

また、カバー部材９５も、板状の構成をなしており、ケース３内の特定位置に固定されている。図８の例では、ケース３に固定されたカバー部材９２とフレーム９４に支持される形態でカバー部材９５が特定位置に保持されており、ミラー３０に対する相対位置が常に一定となるように保たれている。このカバー部材９５に形成されたスリット９６も、円形の孔として構成されており、孔内の内周面が円筒面（具体的には、ミラー３０にて反射された反射光Ｌ３の光軸方向の軸９７を中心とする円筒面）として構成されている。

なお、図８の例では、第１実施形態の構成（図１参照）に、スリット９３を備えたカバー部材９２及びスリット９６を備えたカバー部材９５を設けているが、第２実施形態の構成（図４参照）の同様の位置にスリット９３を備えたカバー部材９２及びスリット９６を備えたカバー部材９５を設けるようにしてもよい。

本実施形態に構成によれば、レーザ光Ｌ０及び反射光Ｌ３の光路において、レーザ光Ｌ０又は反射光Ｌ３を通すスリット９３，９６を備えたカバー部材９２，９５が設けられているため、レーザ光Ｌ０や反射光Ｌ３の不要な領域、或いは外乱光などを効果的に除去できる。

また、スリット９３，９６が円形の孔として構成されているため、レーザ光Ｌ０や反射光Ｌ３における検出に必要となる領域を効率的に通過させることができ、かつ不要な光を効率的に除去できるようになる。

［第４実施形態]
次に第４実施形態について説明する。図９は、第４実施形態のレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図１０は、第４実施形態のレーザレーダ装置に用いる凹面鏡を概略的に例示する斜視図である。なお、図９では、レーザレーダ装置３００の右方に存在する照射対象面Ｆにレーザ光が照射される様子を示しており、照射対象面Ｆの右側には当該照射対象面Ｆにて構成される照射パターンを正面から見た様子を示している。

本実施形態のレーザレーダ装置３００は、光学素子３０２を設けた点、凹面鏡４１に代えて凹面鏡３４１を用いた点が第２実施形態のレーザレーダ装置１００（図４）と異なり、それ以外の構成は第２実施形態のレーザレーダ装置１００と同様である。よって同様の構成については第２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。

本実施形態のレーザレーダ装置３００も、第２実施形態と同様に、レーザ光Ｌ０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Ｌ０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Ｌ３を検出するフォトダイオード２０（検出手段）と、反射面３１及び貫通路３２を備えたミラー３０と、を備えている。ミラー３０の反射面３１は、レーザダイオード１０から凹面鏡３４１に向かうレーザ光Ｌ０の光軸に対し所定角度（例えば４５°）で傾斜しており、貫通路３２は、ミラー３０を反射面３１と交差する方向に貫く形態で形成されている。また、本実施形態のレーザレーダ装置３００でも、レーザダイオード１０から貫通路３２までのレーザ光Ｌ０の光路上において、レーザ光Ｌ０を平行光に変換するレンズ６０（変換手段）が設けられている。

また、ミラー３０は、レーザダイオード１０から凹面鏡３４１へと向かうレーザ光Ｌ０を貫通路３２を介して通過させ、、かつ凹面鏡３４１にて反射された検出物体からの反射光Ｌ３を反射面３１によりフォトダイオード２０に向けて反射する構成をなしている。また、貫通路３２の一部はハーフミラー８０によって閉塞されており、このハーフミラー８０は、第２実施形態と同様にレーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ０を透過し、かつ凹面鏡３４１からの光（即ち、検出物体からの反射光Ｌ３）を反射する構成をなしている。なお、ケース３、導光部４、透明板５の構成も第２実施形態と同様の構成（即ち、第１実施形態と同様の構成）となっている。

さらに、本実施形態のレーザレーダ装置３００は、中心軸４２ａを中心として回動可能に構成された凹面鏡３４１（凹面鏡３４１は「偏向手段」の一例に相当する）を備えるとともに、当該凹面鏡３４１によりハーフミラー８０を透過したレーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光Ｌ３をミラー３０に向けて偏向する回動偏向機構３４０（回動偏向機構３４０は、「回動偏向手段」の一例に相当する）と、回動偏向機構３４０を回転駆動するモータ５０（駆動手段）と、を備えている。回動偏向機構３４０は、凹面鏡３４１の構成のみが第２実施形態の回動偏向機構４０（図４）と異なっており、軸４２、モータ５０、回転角度位置センサ５２は第２実施形態と同様の構成（即ち第１実施形態と同様の構成）をなしている。

図９、図１０に示すように、レーザレーダ装置３００に用いる凹面鏡３４１は、湾曲した凹面状の反射面（凹面状反射面３４３ａ）を備えた凹面反射部３４３と、平坦な反射面（平面状反射面３４４ａ）を備えた平面反射部３４４（平面反射部３４４は、「平面部」の一例に相当する）とを備えている。具体的には、図１０のように、平面反射部３４４の平面状反射面３４４ａに隣接して当該平面状反射面３４４ａを取り囲むように凹面反射部３４３の凹面状反射面３４３ａが配置されており、レーザダイオード１０からのレーザ光の入射位置に、平面反射部３４４の平面状反射面３４４ａが配される構成となっている。

また、凹面鏡３４１の回転中心となる中心軸４２ａは、レーザダイオード１０から凹面鏡３４１に向かうレーザ光Ｌ０の光軸方向に延びており、凹面鏡３４１の凹面反射部３４３は、中心軸４２ａ上に焦点位置が設定される構成をなしている。即ち、検出物体からの反射光が凹面反射部３４３にて反射されると、中心軸４２ａ上に設定される焦点位置に向けて集光されるようになっている。また、凹面反射部３４３と平面反射部３４４の境界は、中心軸４２ａと直交する仮想平面への正投影が略円形となるように構成されている。

さらに、本実施形態のレーザレーダ装置３００は、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）から空間に向かうレーザ光の光路上（具体的には、レーザダイオード１０から貫通路３２までのレーザ光Ｌ０の光路上）においてレーザ光を受ける光学素子３０２が配されている。

この光学素子３０２は、透過型回折格子からなるものであり、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ０を透過させる構成をなしており、かつ、当該光学素子３０２から出射する出射レーザ光の照射領域が、当該光学素子３０２に入射する入射レーザ光の照射領域よりも広範囲の所定パターンとなるようにレーザ光を変換する構成をなしている。光学素子３０２に入射する入射レーザ光は、レンズ６０を通過した後の平行光であり、光学素子３０２は、この平行光による照射領域よりも当該光学素子３０２通過後の出射レーザ光の照射領域のほうが大きくなるようにレーザ光を広がらせている。なお、本実施形態の構成では、光学素子３０２によって照射領域を広がらせるようにレーザ光を変換しているため、図９のような照射対象面Ｆに照射されるレーザ光Ｌ１の照射エリアは、光学素子３０２を省略した場合（即ち図９の構成から光学素子３０２を除いた場合）よりも大きくなる。

図９では、光学素子３０２による変換後のレーザ光によって描かれる「所定パターン」の一例を示しており、この例では、照射光量の低い低光量領域Ａ１の周囲が、当該低光量領域よりも照射光量が高い高光量領域Ａ２によって囲まれるように環状パターンＰ１が構成されている。なお、レーザ光を回折格子によって回折して所望のパターンを描くように変換する技術については公知であるので詳細な説明は省略する。

なお、本実施形態のレーザレーダ装置３００でも、第１、第２実施形態と同様に、貫通路３２の内周面が、当該貫通路３２を通過するレーザ光の光軸と直交する仮想平面（即ち、中心軸４２ａと直交する仮想平面）への正投影が円形となるように構成されている（図５参照）。

また、本実施形態のレーザレーダ装置３００でも、第２実施形態と同様に、貫通路３２を通過するレーザ光Ｌ０の通過光路上に「分光手段」に相当するハーフミラー８０を設け、このハーフミラー８０により、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ０を、凹面鏡３４１に向かう第一の光Ｌ１と、第一の光Ｌ１とは異なる方向に向かう第二の光Ｌ２とに分光しており、この第二の光Ｌ２の光に基づき、第２実施形態と同様の出力補正制御（図６参照）を行うようにすることができる。

本実施形態のレーザレーダ装置３００によれば、第１、２実施形態と同様の効果を奏することとなる。さらに本実施形態ではレーザダイオード１０から空間に向かうレーザ光の光路上においてレーザ光を受ける光学素子３０２が配されており、光学素子３０２から出射する出射レーザ光の照射領域が、当該光学素子に入射する入射レーザ光の照射領域よりも広範囲の所定パターンとなるようにレーザ光が変換されている。従って、検出物体にて反射した反射光がある程度分散され、貫通孔３２の領域に集中的に入光しにくくなり、ミラー３０によって反射光をフォトダイオード２０側に反射する際の減衰を効果的に抑えることができる。

また、本実施形態のレーザレーダ装置３００では、凹面鏡３４１（凹面形状物体）によってレーザダイオード１０からのレーザ光を空間に向けて反射させ且つ検出物体からの反射光をミラー３０に向けて偏向させている。このようにすれば、検出物体からの反射光をフォトダイオード２０（検出手段）側に導く構成を、装置構成を大型化、複雑化せずに実現できる。また、凹面鏡３４１におけるレーザダイオード１０からのレーザ光の入射位置に、平坦な反射面を有する平面反射部３４４（平面部）が設けられているため、凹面鏡３４１の反射面全てを凹面とする構成と比較すると、レーザ光を反射して空間側へ投光する際の拡散を効果的に抑えることができる。

また、レーザ光を変換するための光学素子３０２がレーザダイオード１０から貫通路３２までの経路上に配されている。このようにすれば、ミラー３０から凹面鏡３４１に至るまでの経路、或いは凹面鏡３４１から空間に至るまでの経路に光学素子を設けずに済み、光学素子が反射光検出の邪魔にならなくなる。

また、レーザ光を変換するための光学素子３０２が回折格子によって構成されている。このようにすれば、入射レーザ光の照射領域よりも広範囲の所定パターンとなるようにレーザ光を変換する構成を簡易かつ好適に実現できる。

また、光学素子３０２は、照射光量の低い低光量領域Ａ１の周囲を高光量領域Ａ２によって囲んでなる環状パターンＰ１を構成するように変換を行っている。このように中心部分の光量を抑える環状パターンＰ１を構成すれば、反射光が貫通孔３２の領域により一層入光しにくくなり、ミラー３０での減衰をより効果的に抑えることができる。

［第５実施形態]
次に第５実施形態について説明する。図１１は、第５実施形態のレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図１２は、第５実施形態のレーザレーダ装置に用いる凹面鏡を概略的に例示する斜視図である。なお、図１１では、レーザレーダ装置４００の右方に存在する照射対象面Ｆにレーザ光が照射される様子を示しており、照射対象面Ｆの右側には当該照射対象面Ｆにて構成される照射パターンを正面から見た様子を示している。

第５実施形態のレーザレーダ装置４００は、図９の光学素子３０２を省略した点、平面反射部３４４に代えて光学素子からなる平面反射部４４４を設けた点が第４実施形態のレーザレーダ装置３００と異なり、それ以外の構成は第４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４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。

本実施形態のレーザレーダ装置４００も、第２、第４実施形態と同様に、レーザ光Ｌ０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Ｌ０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Ｌ３を検出するフォトダイオード２０（検出手段）と、反射面３１及び貫通路３２を備えたミラー３０と、を備えている。ミラー３０の反射面３１は、レーザダイオード１０から凹面鏡４４１に向かうレーザ光Ｌ０の光軸に対し所定角度（例えば４５°）で傾斜しており、貫通路３２は、ミラー３０を反射面３１と交差する方向に貫く形態で形成されている。

また、ミラー３０は、レーザダイオード１０から凹面鏡４４１へと向かうレーザ光Ｌ０を貫通路３２を介して通過させ、、かつ凹面鏡４４１にて反射された検出物体からの反射光Ｌ３を反射面３１によりフォトダイオード２０に向けて反射する構成をなしている。また、貫通路３２の一部はハーフミラー８０によって閉塞されており、このハーフミラー８０は、第２、第４実施形態と同様にレーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ０を透過し、かつ凹面鏡４４１からの光（即ち、検出物体からの反射光Ｌ３）を反射する構成をなしている。なお、ケース３、導光部４、透明板５の構成は、第２、第４実施形態と同様の構成（即ち、第１実施形態と同様の構成）となっている。

レーザレーダ装置４００の凹面鏡４４１（凹面鏡４４１は「偏向手段」の一例に相当する）は、中心軸４２ａを中心として回動可能に構成されており、回動偏向機構４４０（回動偏向機構４４０は、「回動偏向手段」の一例に相当する）は、当該凹面鏡４４１によりレーザ光（ハーフミラー８０を透過したレーザ光Ｌ１）を空間に向けて偏向させ、且つ検出物体からの反射光Ｌ３をミラー３０に向けて偏向する構成をなしている。なお、軸４２、モータ５０（駆動手段）、回転角度位置センサ５２は第２、第４実施形態と同様の構成（即ち第１実施形態と同様の構成）をなしている。

図１１、図１２に示すように、レーザレーダ装置４００に用いる凹面鏡４４１は、湾曲した凹面状の反射面（凹面状反射面４４３ａ）を備えた凹面反射部４４３と、平坦な反射面（平面状反射面４４４ａ）を備えた平面反射部４４４（平面反射部４４４は、「平面部」の一例に相当する）とを備えている。具体的には、図１２のように、平面反射部４４４の平面状反射面４４４ａに隣接して当該平面状反射面４４４ａを取り囲むように凹面反射部４４３の凹面状反射面４４３ａが配置されており、レーザダイオード１０から出射されて貫通孔３２を通過したレーザ光Ｌ１の入射位置に、平面反射部４４４の平面状反射面４４４ａが配される構成となっている。

また、凹面鏡４４１の回転中心となる中心軸４２ａは、レーザダイオード１０から凹面鏡４４１に向かうレーザ光Ｌ０の光軸方向に延びており、凹面鏡４４１の凹面反射部４４３は、中心軸４２ａ上に焦点位置が設定される構成をなしている。即ち、検出物体からの反射光Ｌ３が凹面反射部４４３にて反射されると、中心軸４２ａ上に設定される焦点位置に向けて集光されるようになっている。

さらに本実施形態のレーザレーダ装置４００では、凹面鏡４４１の平面反射部４４４(平面反射部４４４は、「平面部」の一例に相当する）が反射型回折格子によって構成されており、レーザダイオード１０からのレーザ光（ハーフミラー８０を通過したレーザ光Ｌ１）を反射すると共に当該平面反射部４４４で反射されたレーザ光の照射領域が、当該平面反射部４４４に入射する入射レーザ光の照射領域よりも広範囲の所定パターンとなるようにレーザ光を変換する構成をなしている。具体的には、平面反射部４４４に入射する入射レーザ光は、レンズ６０を通過した後の平行光であるため、平面反射部４４４は、この平行光による照射領域よりも当該平面反射部４４４での反射後の出射レーザ光の照射領域のほうが大きくなるようにレーザ光を広がらせている。なお、平面反射部４４４での変換後（反射後）のレーザ光Ｌ１によって描かれる「所定パターン」は、第４実施形態と同様であり、照射光量の低い低光量領域Ａ１の周囲が、当該低光量領域よりも照射光量が高い高光量領域Ａ２によって囲まれるように環状パターンＰ１が構成されている。

本実施形態のレーザレーダ装置４００によれば、第１、２実施形態と同様の効果を奏することとなる。さらに本実施形態では、レーザダイオード１０（光発生手段）から空間に向かうレーザ光の光路上においてレーザ光を受ける光学素子（反射型回折格子からなる平面反射部４４４）が配されており、光学素子から出射する出射レーザ光の照射領域が、当該光学素子に入射する入射レーザ光の照射領域よりも広範囲の所定パターンとなるようにレーザ光が変換されるようになっている。従って、検出物体にて反射した反射光が貫通孔３２の領域に入光しにくくなり、ミラー３０によって反射光を反射する際の減衰を効果的に抑えることができる。

また、本実施形態でも、凹面鏡４４１（凹面形状物体）によってレーザ光を空間に向けて反射させ且つ反射光をミラーに向けて偏向させているため、検出物体からの反射光を検出手段側に導く構成を、装置構成を大型化、複雑化せずに実現できる。また、凹面鏡４４１におけるレーザダイオード１０からのレーザ光の入射位置に、平坦な反射面を有する平面反射部４４４（平面部）が設けられているため、凹面鏡の反射面全てを凹面とする構成と比較すると、レーザ光を反射して空間側へ投光する際の拡散を効果的に抑えることができる。

また、平面反射部４４４がレーザ光を変換する光学素子によって構成されており、この平面反射部４４４で反射されたレーザ光の照射領域が所定パターンとなるようにレーザ光を変換している。このように凹面鏡４４１の一部を光学素子によって構成すれば、ミラー３０から凹面鏡４４１に至るまでの経路、或いは凹面鏡４４１から空間に至るまでの経路等に独立して光学素子を配置する構成と比較して光学素子の配置スペースを削減しやすく、ひいては装置構成の簡素化、コンパクト化を図りやすくなる。

また、レーザ光を変換するための光学素子が反射型回折格子によって構成されているため、入射レーザ光の照射領域よりも広範囲の所定パターンとなるようにレーザ光を変換する構成を簡易かつ小型構成にて好適に実現できる。

また、反射型回折格子からなる平面反射部４４４により、照射光量の低い低光量領域Ａ１の周囲を高光量領域Ａ２によって囲んでなる環状パターンＰ１を構成するように変換を行っている。このように中心部分の光量を抑える環状パターンＰ１を構成すれば、反射光が貫通孔３２の領域により一層入光しにくくなり、ミラー３０での減衰をより効果的に抑えることができる。

［第６実施形態]
次に第６実施形態について説明する。図１３は、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。本実施形態のレーザレーダ装置５００、平面反射部４４４に代えて平面反射部５４４を設けた点が第５実施形態のレーザレーダ装置５００と異なり、それ以外の構成は第５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４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。

レーザレーダ装置５００に用いる凹面鏡５４０も、湾曲した凹面状の反射面（凹面状反射面５４３ａ）を備えた凹面反射部５４３と、平坦な反射面（平面状反射面５４４ａ）を備えた平面反射部５４４（平面反射部５４４は、「平面部」の一例に相当する）とを備えている。本実施形態の凹面反射部５４３は第５実施形態の凹面反射部４４４と同一の形状をなしており、平面反射部５４４の平面状反射面５４４ａに隣接して当該平面状反射面５４４ａを取り囲むように凹面反射部５４３の凹面状反射面５４３ａが配置されている。レーザダイオード１０からのレーザ光（ハーフミラー８０を通過したレーザ光Ｌ１）の入射位置には、平面反射部５４４の平面状反射面５４４ａが配される構成となっている。

本実施形態でも、凹面鏡５４１の回転中心となる中心軸４２ａは、レーザダイオード１０から凹面鏡５４１に向かうレーザ光Ｌ０の光軸方向に延びており、凹面鏡５４１の凹面反射部５４３は、中心軸４２ａ上に焦点位置が設定される構成をなしている。即ち、検出物体からの反射光Ｌ３が凹面反射部５４３にて反射されると、中心軸４２ａ上に設定される焦点位置に向けて集光されるようになっている。

さらに本実施形態のレーザレーダ装置５００では、凹面鏡５４１の平面反射部５４４(平面反射部５４４は、「平面部」の一例に相当する）が反射型回折格子によって構成されており、レーザダイオード１０からのレーザ光（ハーフミラー８０を通過したレーザ光Ｌ１）を反射すると共に当該平面反射部５４４で反射されたレーザ光の照射領域が、当該平面反射部５４４に入射する入射レーザ光の照射領域よりも広範囲の所定パターンとなるようにレーザ光を変換する構成をなしている。具体的には、平面反射部５４４に入射する入射レーザ光は、レンズ６０を通過した後の平行光であるため、平面反射部５４４は、この平行光による照射領域よりも当該平面反射部５４４での反射後の出射レーザ光の照射領域のほうが大きくなるようにレーザ光を広がらせている。なお、平面反射部５４４での変換後（反射後）のレーザ光Ｌ１によって描かれる「所定パターン」は、第５実施形態と異なり、照射光量の低い低光量領域Ａ３を挟むように当該低光量領域Ａ３よりも照射光量が高い一対の高光量領域Ａ４が対向して配される対向パターンＰ２によって構成されている。この対向パターンＰ２は、中心軸４２ａの方向（即ち縦方向）に高光量領域Ａ４が対向するようになっており、中心軸４２ａ方向（即ち縦方向）の長さＷ１よりもこれと直交する方向（即ち横方向）の長さＷ２のほうが小さくなるように構成されている。

本実施形態のレーザレーダ装置５００によれば、第５実施形態と同様の効果を奏することとなる。さらに本実施形態の平面反射部５４４（光学素子）は、低光量領域Ａ３と、当該低光量領域Ａ３を挟む一対の高光量領域Ａ４とを有してなる対向パターンＰ２を構成するように変換を行っている。このように中央に低光量領域Ａ３を配し、その両側に高光量領域Ａ４を配するように対向パターンＰ２を構成すれば、反射光Ｌ３が貫通孔３２の領域により一層入光しにくくなり、ミラー３０での減衰をより効果的に抑えることができる。

また、中心軸４２ａの方向に高光量領域Ａ４が対向するように対向パターンＰ２が構成されているため、中心軸４２ａと直交する方向（横方向）に高光量領域が対向する構成と比較して対向パターンの横方向のサイズを小さくしやすくなり、ひいては水平走査をより細分化でき、分解能をより大きくすることができる。

［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。

上記第１、第２実施形態では、レーザダイオード１０とミラー３０との間に変換手段としてのレンズ６０を設けた構成を例示したが、このような変換手段を設けなくてもよい。例えば、レーザ光発生手段からレーザ光が拡散光として投光され、この拡散光が直接貫通路を通過するような構成であってもよい。また、レンズ６０に代えて集光レンズを設け、収束光が貫通路を通過するような構成としてもよい。

上記第１、第２実施形態では、貫通路３２を通過するレーザ光Ｌ０の光軸と直交する仮想平面への正投影が円形となるように貫通路３２の内周面を構成したが、これに限定されない。例えば当該仮想平面への正投影が矩形状（四角形状等）となるような内壁面を有する貫通路としてもよい。

第２実施形態では、分光手段をハーフミラー８０によって構成した例を示したが、レーザ光を第一の光と、第二の光とに分光しうるものであればこれに限定されない。例えば、図７の例では、分光手段を第二のミラー９０によって構成し、この第二のミラー９０を、レーザ光Ｌ０の通過光路を一部遮蔽するように配置することで、レーザ光Ｌ０を第一の光Ｌ１と第二の光Ｌ２とに分光している。図７の例ではレーザ光Ｌ０の照射領域を一点鎖線にて概念的に示し、この領域の一部に第二のミラー９０を配するようにしている。なお、図７の例では、分光手段をハーフミラー８０（図４、５参照）に代えて第二のミラー９０とした点が第２実施形態と異なるが、それ以外の構成及び制御は第２実施形態と同様であり、分光手段以外は図４の構成を用いることができ、出力制御は上述の図６の制御を用いることができる。このような構成としても、簡易な構成で適切な分光が可能となる。

また、第２実施形態では、第二の光Ｌ２を検出する手段を、反射光Ｌ３を検出するフォトダイオード２０によって兼用したが、第二の光Ｌ２を、反射光Ｌ３を検出する検出手段とは別の手段によって検出する構成としてもよい。例えば、第二の光Ｌ２をフォトダイオード２０とは異なる方向に向かうように分光し、その第二の光Ｌ２が向かう先に、光量検出が可能な別の受光手段を設けるようにしてもよい。

なお、図８に示す第３実施形態では、レーザ光Ｌ０と反射光Ｌ３とが通過する共通の光路と、反射光が通過する光路において、スリットを備えたカバー部材をそれぞれ設けた例を示したが、いずれか一方のカバー部材を省略してもよく、レーザ光のみが通過する光路にスリットを備えたカバー部材を配するようにしてもよい。

図８に示す第３実施形態では、円形の孔として構成されるスリットを例示したが、不要な光を遮断しうる構成であればこれに限定されない。例えば、矩形状の孔として構成されていてもよい。

第３実施形態では、第１実施形態の構成にスリットを備えたカバー部材を設けた構成を例示したが、第２、第４〜第６実施形態の構成に、第３実施形態と同様のカバー部材を設けてもよい。

第４〜第６実施形態では、貫通孔３２の一部をハーフミラー８０によって閉塞した構成を示したが、これら実施形態の構成についてはハーフミラー８０を設けなくてもよい。

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は、図１のレーザレーダ装置のミラーの構成、及び内周面の正投影形状を説明する説明図である。 図３は、図１のレーザレーダ装置のミラーを概略的に例示する斜視図である。 図４は、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５は、図４のレーザレーダ装置のミラーの構成、分光手段の構成、及び内周面の正投影形状を概略的に説明する説明図である。 図６は、第２実施形態に係るレーザレーダ装置における、レーザダイオードの出力補正処理の流れを例示するフローチャートである。 図７は、図５とは異なる分光手段の例を概略的に説明する説明図である。 図８は、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９は、第４実施形態のレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。 図１０は、第４実施形態のレーザレーダ装置に用いる凹面鏡を概略的に例示する斜視図である。 図１１は、第５実施形態のレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。 図１２は、第５実施形態のレーザレーダ装置に用いる凹面鏡を概略的に例示する斜視図である。 図１３は、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。

符号の説明

１，１００，２００，３００，４００，５００…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（検出手段）
３０…ミラー
３１…反射面
３２…貫通路
４０，３４０，４４０，５４０…回動偏向機構（回動偏向手段）
４１，３４１，４４１，５４１…凹面鏡（偏向手段、凹面形状物体）
４２ａ…中心軸
５０…モータ（駆動手段）
６０…レンズ（変換手段）
８０…ハーフミラー（分光手段，光学部品）
８２…制御手段（出力調整手段）
９０…第二のミラー（分光手段）
９２，９５…カバー部材
９３，９６…スリット
３０２…光学素子（回折格子）
３４４…平面反射部（平面部）
４４４…平面反射部（平面部、光学素子、回折格子）
５４４…平面反射部（平面部、光学素子、回折格子）
Ｌ０…レーザ光
Ｌ１…第一の光
Ｌ２…第二の光
Ｌ３…反射光

Claims (19)

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検出手段と、
   前記レーザ光の光軸に対し所定角度で傾斜してなる反射面を有するとともに、前記反射面と交差する方向の貫通路を備え、前記貫通路を介して前記レーザ光を通過させる一方、前記反射面により前記反射光を前記検出手段に向けて反射するミラーと、
   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ミラー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、
   を備えたことを特徴とするレーザレーダ装置。
2. 前記中心軸は、前記レーザ光の光軸方向に延びるものであり、
   前記偏向手段は、前記中心軸上に焦点位置が設定される凹面形状物体からなり、
   前記回動偏向手段は、前記凹面形状物体によって前記レーザ光を前記空間に向けて反射させ且つ前記反射光を前記ミラーに向けて偏向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。
3. 前記貫通路の少なくとも一部が、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を透過し、かつ前記偏向手段からの光を反射する光学部品によって閉塞されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザレーダ装置。
4. 前記貫通路は、前記ミラーの一方側から他方側にわたり非閉塞状態で連通していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザレーダ装置。
5. 前記貫通路を通過する前記レーザ光の通過光路上に配設され、前記レーザ光を、前記凹面形状物体に向かう第一の光と、前記第一の光とは異なる方向に向かう第二の光とに分光する分光手段と、
   前記第二の光に基づいて前記レーザ光発生手段の出力を調整する出力調整手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
6. 前記分光手段は、ハーフミラーであることを特徴とする請求項５に記載のレーザレーダ装置。
7. 前記分光手段は第二のミラーであり、前記レーザ光の通過光路を一部遮蔽するように配置されていることにより、前記第二の光を分光することを特徴とする請求項５に記載のレーザレーダ装置。
8. 前記貫通路の内周面は、当該貫通路を通過する前記レーザ光の光軸と直交する仮想平面への正投影が略円形となるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
9. 前記レーザ光発生手段から前記貫通路までの前記レーザ光の光路上において、前記レーザ光を平行光に変換する変換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８のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
10. 前記レーザ光及び前記反射光の少なくともいずれかの光路において、前記レーザ光又は前記反射光を通すスリットを備えたカバー部材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９のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
11. 前記スリットは、円形の孔からなることを特徴とする請求項１０に記載のレーザレーダ装置。
12. 前記レーザ光発生手段から前記空間に向かう前記レーザ光の光路上において前記レーザ光を受ける光学素子が配されており、
    前記光学素子は、
    当該光学素子から出射する出射レーザ光の照射領域が、当該光学素子に入射する入射レーザ光の照射領域よりも広範囲の所定パターンとなるように前記レーザ光を変換することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
13. 前記偏向手段は、前記中心軸上に焦点位置が設定される凹面形状物体からなり、
    前記凹面形状物体は、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、平坦な反射面を有する平面部が設けられてい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。
14. 前記光学素子は、前記平面部に設けられており、前記平面部で反射された前記レーザ光の照射領域が前記所定パターンとなるように前記レーザ光を変換す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。
15. 前記光学素子は、前記レーザ光発生手段から前記貫通路までの光路上に配されていることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載のレーザレーダ装置。
16. 前記光学素子は回折格子であることを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
17. 前記所定パターンは、照射光量の低い低光量領域の周囲を、当該低光量領域よりも照射光量が高い高光量領域によって囲んでなる環状パターンであることを特徴とする請求項１２から請求項１６のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
18. 前記所定パターンは、照射光量の低い低光量領域を挟むように当該低光量領域よりも照射光量が高い一対の高光量領域が対向して配される対向パターンであることを特徴とする請求項１２から請求項１６のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
19. 前記対向パターンは、前記中心軸の方向に前記高光量領域が対向することを特徴とする請求項１８に記載のレーザレーダ装置。

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