JP5430112B2 - ビーム光投受光装置 - Google Patents

Description

本発明は、ビーム光投受光装置に関し、特に、ビーム光を投光し、対象物から反射した戻り光を受光するビーム光投受光装置に関するものである。例えば、所定の空間内に存在する物体の位置や大きさ、車間距離等を検出する自動監視装置等に用いられるビーム光投受光装置に関するものである。

従来、例えば、監視対象となる空間内に侵入した物体等を認識するために、その空間内を一次元又は二次元的に走査するようにレーザー光を照射し、その物体からの戻り光の情報に基づき物体の位置や大きさを検出できるように構成された自動監視装置が知られている。このような自動監視装置は、光源部から射出されたレーザー光を投光するレーザー光投光用光学系、上記空間内を一次元又は二次元的に走査するように反射させるスキャンミラー、上記物体からの反射光を受光する受光素子、さらには、その反射光を受光素子の受光面上に集光させるための集光レンズ等により構成されるレーザー光投受光装置を備えている。

このような装置の１タイプとして、特許文献１、２のような「同軸系タイプ」と称されるものが知られている。この「同軸系タイプ」は、光源部から射出されたレーザー光が光源部からスキャンミラーを経て上記空間内に照射されるまでの光路と、空間内の物体で反射されて戻ってきたレーザー光が物体から受光素子に至るまでの光路とが途中まで互いに重なっているタイプである。

特許文献１には、投光光束の射出方向と受光光束の入射方向を略同じ方向とするために、スキャンミラーの背後（投光用の光源部と受光用の受光素子のある側）に投光用の光束と受光用の光束とを分離する投受光分離部材を配置しレーザースキャンするレーザー光投受光装置が開示されている。

ところで、上述したような光学系では、コンパクトで安価な構成とするため、通常、光源としては半導体レーザー光源が用いられている。

一般的な半導体レーザー光源はシングルストライプで、その発光面は１μｍ×３μｍ程度の大きさを有する発光部からの発光とされている。このため、レーザー光投光光学系には、複数枚の球面レンズや、非球面単レンズ等の比較的単純な構成のものが用いられている。

しかし、シングルストライプの半導体レーザー光源の出力はせいぜい６Ｗ程度であり、さらに高出力を必要とするときには、多数の発光点を一列（若しくは複数列）に配設してなるレーザー光源、例えば上記シングルストライプのものを一列（若しくは複数列）に配設してなるアレイ構造のレーザー光源とする必要がある。このようなレーザー光源の発光部（発光面）のサイズは、例えば１μｍ×１００μｍ程度とライン形状となる。また、発光面の長径方向とそれに直交する短径方向のビーム拡がり角（全角）が前者では１１°程度、後者では２５°程度と大きく異なる。このため、レーザー光投光光学系として上述したような複数枚の球面レンズや非球面単レンズ等の単純なレンズ構成を用いると、特に遠方の物体に照射すべき状況では、レーザー光が発散してしまい、いかに高出力にしようと物体からの戻り光が微弱となって、検出精度を良好なものとすることができないという問題があった。

すなわち、上述したような自動監視装置においては、使用されるスキャンミラーの反射面の面積が小さく、また、発光部から空間内の物体までの距離は長いため、物体から反射されたレーザー光の光強度は、通常、光源部から射出されたレベルの数千万分の１以下のレベルまで減衰している。よって、検出精度を良好とするためには、いかにレーザー光を発散させることなく遠方の物体に照射するかが課題となる。

さらに、有効な信号光が微弱であるため、ノイズ対策が重要となる。ノイズ対策としては、上述した投受光分離部材からスキャンミラーまでの間のビーム径を細くしておくことが重要である。

特許文献２には、このような点を考慮して、特許文献１のレーザー光投受光装置と同様の投受光分離部材を配置し、投光光学系に複数のシリンドリカルレンズを用いてレーザー光のビーム径の小型化を試みたレーザー光投受光装置が開示されている。
特開２００４−１７０９６５号公報 特開２００５−１０１３０８号公報

しかしながら、特許文献２における投光用光学系は、発光部の長径方向におけるビーム径が投受光分離部材、スキャンミラー付近にてまだ大きく、十分に小径化しているとは言いがたい。

本発明は従来技術のこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、投受光分離部材やスキャンミラー付近のビーム径を小さくしやすいビーム光投受光装置を提供することである。

上記目的を達成する本発明のビーム光投受光装置は、発光部が最も長い径となる長径方向と前記長径方向に直交する方向の短径方向を持つ光源と、
前記光源から射出された光束を投光するビーム光投光光学系と、
前記ビーム光投光光学系からの投光光束を反射により対象物へ投光し走査するスキャンミラーと、 前記ビーム光投光光学系から前記スキャンミラーへの投光光束の光路と、前記対象物で反射し前記スキャンミラーを反射した前記対象物からの戻り光束の光路を互いに分離する投受光分離部材と、
前記戻り光束を受光する受光素子と、
前記戻り光束を前記受光素子の受光面上に集光させる正の屈折力を持つ集光レンズ部とを備え、
前記ビーム光投光光学系は、前記光源側から前記対象物側に順に、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有するコリメートレンズ部、
前記コリメートレンズ部の後側焦点よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有し、前記発光部の像を対象物側に形成する結像レンズ部、
前記結像レンズ部よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の短径方向にて正又は負の屈折力を有し、前記短径方向での光束を平行光束に近づけると共に、長径方向の屈折力の絶対値が前記短径方向の屈折力の絶対値よりも小さい投光レンズ部を配列してなることを特徴とするものである。

本発明によれば、投受光分離部材やスキャンミラー付近のビーム径を小さくしやすいビーム光投受光装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るビーム光投受光装置の具体的な説明に先立って、作用効果について説明する。なお、以下の説明では、投光光束を投光ビームと称することがある。また、以下の説明において、長径方向と短径方向は発光面（ライン形状）の長手方向と短手方向のことであって、レーザビームの短径方向と長径方向のことではない。

本発明の実施形態に係るビーム光投受光装置は、発光部が最も長い径（長さ）となる長径方向と長径方向に直交する方向の短径方向を持つ光源と、光源から射出された光束を投光するビーム光投光光学系と、ビーム光投光光学系からの投光光束を反射により対象物へ投光し走査するスキャンミラーと、ビーム光投光光学系からスキャンミラーへの投光光束の光路と、対象物で反射しスキャンミラーを反射した対象物からの戻り光束の光路を互いに分離する投受光分離部材と、戻り光束を受光する受光素子と、戻り光束を受光素子の受光面上に集光させる正の屈折力を持つ集光レンズ部とを備え、ビーム光投光光学系は、光源側から対象物側に順に、光源の発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有するコリメートレンズ部、コリメートレンズ部の後側焦点よりも対象物側に配置され、光源の発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有し、発光部の像を対象物側に形成する結像レンズ部、結像レンズ部よりも対象物側に配置され、光源の発光部の短径方向にて正又は負の屈折力を有し、短径方向での光束を平行光束に近づけると共に、長径方向の屈折力の絶対値が短径方向の屈折力の絶対値よりも小さい投光レンズ部を配列してなることを特徴とする。

このように構成すると、光源の発光部からの光束は、ビーム光投光光学系を介してスキャンミラーの反射により対象物に向けて走査投光される。

そして、対象物で反射した光は再びスキャンミラーで反射され、集光レンズ部により集光され受光素子へと導かれる。

投光のための投光光束と対象物で反射して受光素子に導かれる戻り光束は同じスキャンミラーを介し、投受光分離部材にて光路が分離されるので、「同軸系タイプ」のビーム光投受光装置の構成となる。

このとき、発光部の短径方向においては、発光部から発散する光束が、コリメートレンズ部の正の屈折力と結像レンズ部の正の屈折力の作用により収束光に変換され、投光レンズ部の正又は負の屈折力の作用により平行光束に近づけられ対象物側に投光される。

発光部の長径方向においては、発光部から垂直に発せられる平行光束はコリメートレンズ部にて収束光となり、コリメートレンズ部の後側焦点を通過した後は発散光束となる。そして、結像レンズ部の正の屈折力の作用より再び平行光束に近づけられるので、光束径を小さくできる。

そして、長径方向にて屈折力の小さい投光レンズ部を介することで、光束径を小さく保ったまま投受光分離部材、スキャンミラーに投光光束を導くことが可能となる。

したがって、投受光分離部材やスキャンミラー付近にて投光光束の短径方向、長径方向の双方にて径を小さくできるので、戻り光を受光する受光部（集光レンズ部と受光素子）の開口を大きくしやすくなる。これにより、受光量の確保が行いやすくなり、ノイズの低減に有利となる。

つまり、本構成のように投光光束と受光のための戻り光束が投受光分離部材を介するよ
うなビーム光投受光装置においては、スキャンミラー上で受光部が使用する領域を大きくする必要があるが、投光ビームをスキャンミラー上で細く絞ることで受光部の開口を大きくできる。

また、本実施形態においては、集光効率を高めることができるので、投光ビームの単位面積（単位立体角）当たりの強度を確保しやすくなる。本実施形態では、特に分解能を高くしたい方向の光束を略平行光とすることができる。

また、光源からの光線は拡がり角が大きい（ＮＡが大きい）場合、ビーム光投光光学系が途中で像を結ばない投光光学系であると、光束径を細くした上で平行光とするには、非常にパワーの強いレンズが必要となる。レンズのパワーが強いと、位置調整が困難になるほか、光源やレンズのバラつき等により投光ビームに与える影響が大きくなる。

本実施形態では、結像レンズ部により短径方向、長径方向の双方にて発光部の像（実像又は虚像）を結像レンズ部の射出側に形成している。このようにすることで、適度なパワーを持った投光レンズ部で、スキャンミラー上での投光ビームの光束径を細く絞った上で、略平行光とすることが容易になる。また、発光部からの拡がり角の縦横比（長径方向と短径方向のＮＡの比）が違う光源を使用した場合でも、投光レンズ部を長径方向と短径方向と屈折力を異ならせることで、所望の拡がり角を持つ投光ビームの生成が容易になる。

この場合、光源はレーザー光を発生させるレーザー光源であることが望ましい。

レーザー光は短径方向におけるＮＡが大きく、長径方向におけるＮＡが小さい。そのため、本構成のビーム光投光光学系を用いることで、ビーム光の小径化に有利となり、ノイズの低減に有利となる。

また、コリメートレンズ部は回転対称形状のレンズ面を持つレンズで構成されていることが望ましい。

このように構成すると、コリメートレンズ部の製造、位置合わせが容易となり、低コスト化に有利となる。

また、結像レンズ部は回転対称のレンズで構成されているものとしてもよい。

このように構成すると、結像レンズ部の製造、位置合わせが容易となり、低コスト化に有利となる。

また、結像レンズ部は、長径方向における正の屈折力が短径方向における正の屈折力よりも強く、発光部から垂直に射出した長径方向の光束を収斂させて射出するものとしてもよい。

このように構成すると、短径方向、長径方向における光束径の調整が一層行いやすくなる。

その場合、結像レンズ部は、回転対称のレンズと、長径方向にて正屈折力を持つシリンドリカルレンズとで構成されるのが好ましい。また、シリンドリカルレンズは、コリメートレンズ部と結像レンズ部中の回転対称のレンズとの間に配置されているものとしてもよい。

このように構成すると、アナモフィックレンズ等の光軸を持つ非回転対称なレンズを用
いるよりも位置調整が容易となる。

また、レーザーは、活性層方向（長径方向）とそれに直交する方向（短径方向）で、拡がり角、光源の位置（非点隔差）、光源の分布（活性層に直交する方向は点光源と見なせるが、活性層方向では軸外の光源を持つように振舞う) が異なる。そこで、結像レンズ部に活性層方向に屈折力を持ったシリンドリカルレンズを含ませることで、長径方向と短径方向の結像位置を調整することができる。したがって、長径方向、短径方向それぞれに対して投光ビームの拡がり角に対する設計自由度が向上する。

また、レーザーは活性層方向では拡がり角や分布に個体バラつきが生じるため、結像レンズ部に追加したシリンドリカルレンズに光軸方向に充分な調整ストロークを持たせることで、これらのバラつきを吸収することができる。

また、投光レンズ部が、前記短径方向に屈折力を持つシリンドリカルレンズで構成されていることが望ましい。

このように構成すると、アナモフィックレンズ等の対称軸を持つ非回転対称なレンズを用いるよりも位置調整が容易となる。なお、短径方向の屈折力は正でも負でもよい。

また、光源の発光部とコリメートレンズ部の前側焦点を長径方向及び短径方向の双方に対して略一致させることが望ましい。

このように構成すると、コリメートレンズ部により、光源の発光部から広がった光束を平行光束に近づけることができるので、結像レンズ部までの距離の自由度を確保しやすくなる。ここで、略一致の範囲は、コリメートレンズ部の前側焦点と発光部とのズレ量は、コリメートレンズ部の焦点距離の３０％以内とするのが好ましい。

この場合、長径方向にてコリメートレンズ部の後側焦点と結像レンズ部の前側焦点とを略一致させることが望ましい。

このように構成すると、長径方向における結像レンズ部から射出する光束を平行光束に近づけやすくなるので、小型化に有利となる。なお、略一致の範囲は、コリメートレンズ部の焦点と結像レンズ部の焦点とのズレ量は、結像レンズ部の焦点距離の３０％以内とするのが好ましい。

また、短径方向にて、結像レンズ部による発光部の像位置と投光レンズ部の前側焦点とを略一致させることが望ましい。

このように構成すると、短径方向におけるスキャンミラー上の光束径を小さくできるので、スキャンミラー上での投受光光路の分離が容易となる。また、短径方向にて投光光束が略平行となるので、短径方向における分解能の確保に有利となる。なお、略一致の範囲は、投光レンズ部の焦点と像とのズレ量が投光レンズ部の焦点距離の３０％以内とするのが好ましい。

また、投光レンズ部は短径方向にて負の屈折力を持ち、投受光分離部材は長径方向の像面近傍に配置されていてもよい。

このように構成すると、長径方向における像位置が投光レンズ部よりも対象物側となるので、その像付近における光束径を小さくしやすくなる。そして、その像付近に投受光分離部材を配置することで、小型化やノイズ低減を達成することができる。

また、スキャンミラーが、ビーム光投光光学系からの投光光束を所定の空間に向け該空間内を多次元的に走査するように反射させるスキャンミラーであり、空間内の対象物から反射してスキャンミラーに戻り、スキャンミラーによって投光光束の光路を逆進するように反射された戻り光を、投受光分離部材によって投光光束の投光光路とは外れた方向へ出力せしめて受光素子により受光させ、戻り光に担持された情報に基づき対象物を認識するように、ビーム光投受光装置が構成されていることが望ましい。

このように構成すると、スキャンミラーの多次元的な走査により、空間内の情報を得られる範囲が広がるので、対象物の認識を行いやすくなる。

また、投受光分離部材が、投光光束と戻り光束を反射する２面の反射面を持ち、投光光束が入射してくる方向と戻り光束の反射する方向をスキャンミラー上の投光光束、戻り光束の並ぶ方向と同じとすることができる。

このように構成すると、投光光束の光路と戻り光束の光路を略同一面上にレイアウトでき、装置の薄型化に有利となる。また、スキャンミラーと投受光分離部材を結ぶ方向での装置のサイズを小さくできる。

また、投受光分離部材の２面の反射面は、互いに垂直に交わり、稜線がスキャンミラー側となるような形状とすることが好ましい、
また、投受光分離部材の２面の反射面は、２枚のミラーを屋根型に配置し、稜線をスキャンミラー側に向けたもの、２つの直角プリズムの直角を挟む面同士を貼り合わせ、斜辺をスキャンミラー側に向けたもの、直角プリズムの直角の部分をスキャンミラー側に向けたもの等で構成できる。

また、投受光分離部材が、投光光束と戻り光束を反射する２面の反射面を持ち、投光光束が入射してくる方向と戻り光束の反射する方向を前記スキャンミラー上の投光光束、戻り光束の並ぶ方向と交差する方向とすることができる。

このように構成すると、スキャンミラー上の投光光束、戻り光束の並ぶ方向での装置の薄型化が行える。また、スキャンミラーと投受光分離部材を結ぶ方向での装置のサイズを小さくできる。

また、投受光分離部材の２面の反射面は、互いに垂直に交わり、スキャンミラー上の投光光束、戻り光束の並ぶ方向から見てＸ字上となるように積み重ねて配置することが小型化の点で好ましい。

また、投受光分離部材の２面の反射面は、２枚のミラーをＸ字状に交差させて積み重ねたもの、２つの直角プリズムの側面を貼り合わせ反射面をＸ字状に交差させて積み重ねたもの等で構成できる。 また、投受光分離部材は、投光光束を通過する穴部と戻り光束を反射する穴部周辺の反射部を持つ有穴反射面を持つようにしてもよい。

このように構成すると、投光光束が穴部を通してスキャンミラーに導かれ、スキャンミラーからの戻り光は穴部周辺の反射部にて反射し受光素子に導かれる。この場合、受光量の確保に有利となる。また、戻り光束の光軸と投光ビームの光軸を一致させることができるので、対象物が近距離の場合でも良好な精度の測定が行える。

また、ビーム光投光光学系は第１反射面と第２反射面を有し、投光光束が第１反射面により反射され、次いで第２反射面により反射され、次いで、投受光分離部材で反射してス
キャンミラーに導かれるように、第１反射面、第２反射面及び投受光分離部材が配置され、第２反射面の入射面に射影したときの反射の向きが、第１反射面、第２反射面、投受光分離部材にて同じ向きとすることができる。 このように構成すると、ビーム光投光光学系の光路として必要な長さを確保しやすくなると共に、各レンズ部における収差を低減しやすくなる。加えて、第１反射面、第２反射面及び投受光分離部材を上記のように配置して形成された光路では、光路がスキャンミラーの周囲を囲うように形成されることになる。すなわち、スキャンミラーの周囲を囲うように反射面を配置できるので、装置のコンパクト化に有利となる。

この場合、スキャンミラーが第２反射面に入射する光軸及び反射する光軸を含む平面である入射面に対して交差して配置されていることが望ましい。

このように構成すると、装置の外形寸法を小さくしやすくなる。

また、この場合、外装に対して第２反射面の入射面を平行とすることができる。

このように構成すると、装置の薄型化に有利となる。

また、前記スキャンミラーが前記第２反射面の入射面から離れているようにしてもよい。

このように構成すると、投受光分離部材がスキャンミラーから離れるので、スキャンミラーのビーム走査できる範囲を大きくできる。

また、集光レンズ部は、対象物側から順に、正レンズと負レンズの２枚のレンズからなるようにすることができる。

受光部の集光光学系は、受光視野角の仕様と光検出器の検出面のサイズからその焦点距離が決まるが、正レンズ１枚ではその焦点距離が略そのまま受光部の光学全長となるので、設計上の自由度が少ない。そこで、上記のように、集光レンズ部を正レンズと負レンズの２枚構成とすることで、必要量の収差補正をした上で、部品コストを安く抑えることができる。

また、テレフォト配置としているので、集光レンズ部の焦点距離に対して光学全長を短くすることができる。よって、装置全体を小型化に有利となる。

さらには、両レンズを球面レンズとすると、コストを低く抑えられる。

また、投光光束の光路と戻り光束の光路が平行である構成を備えることが好ましい。

このようにすると、遠距離にある対象物に対して、光束が投光される領域と受光素子で受光する領域を概略一致させることができる。これにより、遠距離にある対象物からの戻り光束を効率良く受光できるので、遠距離にある対象物の認識がより行いやすくなる。

また、投受光分離部材よりもスキャンミラー側で、投光光束の光路と戻り光束の光路が交差する構成を備えることが好ましい。

このようにすると、近距離にある対象物に対して、光束が投光される領域と受光素子で受光する領域を概略一致させることができる。これにより、近距離にある対象物からの戻り光束を効率良く受光できるので、近距離にある対象物の認識がより行いやすくなる。

また、光源とは別の光源を備えることが好ましい。

このようにすると、光源における投光光束の光路と、別の光源における投光光束の光路を異ならせることができる。これにより、光束が投光される領域を異ならせることができるので、対象物の位置に応じた最適な投光が行える。

また、受光素子とは別の受光素子を備えることが好ましい。

このようにすると、受光素子における戻り光束の光路と、別の受光素子における戻り光束の光路を異ならせることができる。これにより、受光する領域を異ならせることができるので、対象物の位置に応じた最適な受光が行える。

また、光源と受光素子の少なくとも一方が移動可能であることが好ましい。

このようにすると、光束が投光される領域と受光素子で受光する領域の少なくとも一方を異ならせることができるので、対象物の位置に応じた最適な投光と投光が行える。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態に係るビーム光投受光装置について説明する。なお、このビーム光投受光装置について詳しい説明をする前に、このビーム光投受光装置の適用例として、このビーム光送受光装置を搭載した、任意の物体を識別する自動監視装置について説明する。各添付図においては、説明を分かりやすくするために、構成部品間の距離や個々の大きさ等を適宜変更して示してある。

＜自動監視装置の構成＞
まず、本発明の実施形態に係るビーム光投受光装置を搭載した自動監視装置について、図１に基づき簡単に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るビーム光投受光装置を搭載した自動監視装置の構成図である。ビーム光として半導体レーザーを用いた例として説明する。

図１に示す自動監視装置１は、空間Ｒ内に対象物となる物体が存在するか否かを監視するためのものであり、発光部が、少なくとも１つの列状に配された半導体レーザー光源からなる光源部３と、この光源部３から射出されたレーザー光束（投光光束）をコリメートすると共に、光束径を絞った状態で出力するビーム光投光光学系１６を含み、このビーム光投光レンズ部１６から出力されたレーザー光Ｂ₁ を空間Ｒに向け一次元又は多次元に走査照射すると共に、空間Ｒ内の物体Ｍから反射したレーザー光束（戻り光束）Ｂ₂ を受光素子５に集光させるためのビーム光投受光装置１０Ａと、後述する種々の制御や演算処理等を行うコントロール部２０とを備えてなる。

上記ビーム光投受光装置１０Ａは、詳しくは後述するが、ビーム光投光光学系１６からの投光光束であるレーザ光Ｂ₁ を、ガルバノミラー等（半導体共振ミラー、例えば、日本信号株式会社製のＥＣＯ ＳＣＡＮ（登録商標））で構成されるスキャンミラー１１により、上記空間Ｒ内を一次元若しくは多次元的に走査するように該空間Ｒに向けて照射すると共に、物体Ｍからの戻り光束Ｂ₂ をスキャンミラー１１、投受光分離部材（ここでは、有穴反射ミラー）１３、集光レンズ部１５を介して受光素子５に受光させるように構成されている。

また、上記コントロール部２０は、光源部３から射出される投光光束Ｂ₁ を光パルスとするためのパルス発生回路２１や、受光素子５から出力された信号を増幅するための増幅器２２、スキャンミラー１１の傾動角の制御を行うスキャンミラー制御部２３や、パルス
発生回路２１からの信号と増幅器２２からの信号に基づき、光源部３から射出されるレーザ光Ｂ₁ の出力タイミングと、それが物体Ｍに反射されて受光素子５に受光されたタイミングとの時間差を検出する時間差検出部２４を備えている。そしてさらに、上記コントロール部２０は、時間差検出部２４で検出された時間差情報に基づき、距離検出部２５において物体Ｍまでの距離を算出すると共に、スキャンミラー制御部２３からの信号に基づき、方向検出部２６において物体Ｍの方向を検出し、これらの検出された距離情報及び方向情報に基づき、物体Ｍの距離画像（距離、方向、大きさを示す画像）を距離画像生成部２７において生成し、さらに、生成された物体Ｍの距離画像に基づき、物体Ｍが対象とする物体であるか否か等を物体識別部２８において識別するように構成されている。

＜ビーム光投受光装置の構成＞
次に、図２を用いて、上記ビーム光投受光装置１０Ａについて、より詳細に説明する。なお、図２においては、構成部材の図示方法が図１と異なるものがあり、また、図１では図示を省略された一部の部材が図示されている。

図２に示すように、ビーム光投受光装置１０Ａは、ビーム光投光光学系１６（詳しくは後述する）、上述した投受光分離部材としての有穴反射ミラー１３、スキャンミラー１１、及び、集光レンズ部１５、受光素子５を備えている。なお、ビーム光投光光学系１６はスリット板１７を備えていても良い。有穴反射ミラー１３の中央部には、反射面１３ｂから裏面１３ｃまで貫通する穴部１３ａが形成されており、光源部３から射出された投光光束Ｂ₁ は、この穴部１３ａ内を通過してスキャンミラー１１に照射されるようになっている。

スキャンミラー１１は、光源部３からの投光光束Ｂ₁ を、空間Ｒ内を一次元若しくは多次元的に走査するように該空間Ｒに向けて反射させると共に、空間Ｒ内の上記物体Ｍ（図２では図示略）からの戻り光束Ｂ₂ を、投光光束Ｂ₁ の光路を逆進するように反射させるよう構成されている。投光光束Ｂ₁ の光路を逆進する戻り光束Ｂ₂ は、光源部３からの投光光束Ｂ₁ よりも光束径が大きくなっているので、有穴反射ミラー１３の穴部１３ａの周囲の反射面１３ｂにおいて反射される。このとき、戻り光束Ｂ₂ は、投光光束Ｂ₁ の光路の外側を、投光光束Ｂ₁ の進行方向と逆向きに進む。そして、戻り光束Ｂ₂ は、集光レンズ部１５により集光されて受光素子５に受光されるようになっている。

このように、ビーム光投受光装置１０Ａは、光源部３から射出された投光光束Ｂ₁ が光源部３からスキャンミラー１１を経て空間Ｒ内に照射されるまでの光路と、空間Ｒ内の物体Ｍからの戻り光束Ｂ₂ が物体から受光素子５に至るまでの光路とが途中まで互いに重なっている同軸系タイプの装置である。このため、ビーム光投受光装置１０Ａでは、非同軸系タイプで必要とされる、広角で高効率な高価な集光レンズを用いる必要はない。また、このような構成では、集光レンズ部等の見込む角度が狭いことから、余分な背景光が受光素子に入り難くなる。よって、ビーム光投受光装置１０Ａでは、ノイズの低減ができるのでＳ／Ｎ（ＳＮ比）を良くすることができる。

また、ビーム光投受光装置１０Ａでは、光源部３からの投光光束Ｂ₁ の光路から戻り光束Ｂ₂ の光路を分離する投受光分離部材として、有穴反射ミラー１３を用いている（投受光分離部材の他の例は後述）。有穴反射ミラー１３を用いると、光源部３から射出された投光光束Ｂ₁ は、有穴反射ミラー１３の孔部１３ａ内を通過する。よって、従来技術のように投受光分離部材としてハーフミラーを用いた際に生じる問題、すなわち、光源部３からの投光光束Ｂ₁ がハーフミラーを透過する際にハーフミラーの界面において散乱光が発生し、この散乱光が集光レンズ部１５を経て受光素子５に入るという問題の発生を、ビーム光投受光装置１０Ａでは、未然に防止することができる。また、これにより、Ｓ／Ｎ（ＳＮ比）の向上を図ることが可能である。

また、ビーム光投受光装置１０Ａにおいては、前述したように、光源部３と有穴反射ミラー１３との間に、ビーム光投光光学系１６と、１つ又は複数（図２では２つ）のスリット板１７を設けることができる。このスリット板１７の中央部にはスリット１７ａが形成されており、スリット１７ａの幅は有穴反射ミラー１３に形成された穴部１３ａよりも幅の小さい。そして、光源部３から射出された投光光束Ｂ₁ は、ビーム光投光光学系１６を経た後、このスリット１７ａ内を通過してから有穴反射ミラー１３の穴部１３ａ内を通過するようになっている。このようなスリット板１７を配することにより、光源部３からの投光光束Ｂ₁ の光束径を、有穴反射ミラー１３の穴部１３ａの径よりも十分に小さく絞ることが可能となる。よって、光源部３からの投光光束Ｂ₁ が有穴反射ミラー１３の穴部１３ａの端部に照射されることがないので、穴部１３ａの端部で散乱光が発生することを防止することができる。

さらに、有穴反射ミラー１３の穴部１３ａは、その反射面１３ｂから裏面１３ｃに向けて、テーパ状に広がるように形成されている。このため、万一、光源部３からの投光光束Ｂ₁ が有穴反射ミラー１３の穴部１３ａの端部に照射されて散乱光が発生した場合でも、その散乱光が受光素子５に向かうことを防止し得るようになっている。

また、上記ビーム光投受光装置１０Ａにおいては、スキャンミラー１１と空間Ｒとの間に、透明カバー１９が配置されている。よって、スキャンミラー１１から空間Ｒ内に向かう投光光束Ｂ₁ 、及び、空間Ｒ内の対象物の物体Ｍから反射されスキャンミラー１１に向かう戻り光束₂ は、透明カバー１９透過することになる。

さらに、上記ビーム光投受光装置１０Ａは、光源部３からの投光光束Ｂ₁ が有穴反射ミラー１３の穴部１３ａ内を通過した後、スキャンミラー１１に入射した際に、スキャンミラー１１の反射面において散乱光が発生した場合でも、その散乱光が入射方向に戻り、有穴反射ミラー１３の反射面１３ｂで反射された受光素子５に入ることを防止するように構成されている。

＜ビーム光投光光学系＞
以下、上記ビーム光投光光学系１６の本発明に基づく実施の形態を説明する。

ビーム光投光光学系１６の第１の実施形態を、図３を用いて説明する。図３（ａ）はレーザー光源の発光部の短径方向における模式光路断面図、図３（ｂ）はレーザー光源の発光部の長径方向における模式光路断面図である。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ビーム光投光光学系１６は、この光源部３から射出されたレーザー光をコリメートすると共に、光束径を絞った状態でスキャンミラー１１に照射せしめるものである。

このビーム光投光光学系１６は、光源部３側から順に、光源部３を構成する半導体レーザー光源の接合面の方向（長径方向）（図３（ｂ））と、長径方向に対して直交する方向（短径方向）（図３（ａ））にて焦点距離ｆ１の正屈折力を有する軸回転対称単レンズのコリメートレンズ部５１、長径方向と短径方向に焦点距離ｆ２の正屈折力を有する軸回転対称単レンズの結像レンズ部５２、長径方向はパワーレスで短径方向に焦点距離ｆ３の正屈折力を有するシリンドリカルレンズの投光レンズ部５３を配列してなる。

そして、光源部３の発光部とコリメートレンズ部５１の前側焦点を長径方向及び短径方向の双方に対して一致させ、長径方向及び短径方向にてコリメートレンズ部５１の後側焦点と結像レンズ部５２の前側焦点とを一致させ、短径方向にて、結像レンズ部５２による
発光部の像位置と投光レンズ部５３の前側焦点とを略一致させている。

短径方向においては、発光部が略点光源と見なせるので、このような光学配置により、発光部から発散する光束はビーム光投光光学系１６にて平行光に変換できる。つまり、短径方向の発散光はコリメートレンズ部５１にて平行光束となり、結像レンズ部５２にて収斂作用を受け、発光部の点像を形成する。そして点像からの発散光束が投光レンズ部５３にて収斂作用を受け平行光束となる。

一方、長径方向においては、発光部が線光源となる。この発光部から光軸に平行に発した光束はビーム光投光光学系１６にて平行光束に変換される。つまり、長径方向の発光部から光軸に平行に発した光束はコリメートレンズ部５１にて収斂され、コリメートレンズ部５１と結像レンズ部５２のそれぞれの焦点に集光後発散し、結像レンズ部５２により平行光束となり、発光部の像を経由し、投光レンズ部５３から射出する。

このように、長径方向にて結像レンズ部５２に正屈折力を持たせることで射出する投光光束の径を小さくしやすくなる。

射出後の光束径や発散角は、焦点距離ｆ１、ｆ２、ｆ３を変更することで変更可能である。

本実施形態のレーザー光源としては、シングルストライプ半導体レーザーを一列に配設してなるアレイ構造のレーザー光源を用いることができる。発光部のサイズは、例えば１μｍ×２００μｍ程度のライン形状とされている。

また、発光部の長径方向（接合面に平行な方向）と短径方向（接合面に直交する方向）のビーム拡がり角（全角）が、前者では１０°程度、後者では３０°程度と大きく異なる。

本実施形態のビーム光投光光学系１６では、発光部の形状に対応して、その長径方向と短径方向との屈折力を互いに異なったものとし、何れの方向においても細い径とされ、発散しない状態とされた投光光束を投受光分離部材１３とスキャンミラー１１に照射するように構成されている。

それにより、戻り光束の集光効率を高くしやすくなり、ノイズの低減につながる。

ビーム光投光光学系１６の第２の実施形態を図４（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）はレーザー光源の発光部の短径方向における模式光路断面図、図４（ｂ）はレーザー光源の発光部の長径方向における模式光路断面図である。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ビーム光投光光学系１６は、この光源部３から射出されたレーザー光をコリメートすると共に、光束径を絞った状態でスキャンミラー１１に照射せしめるものである。

このビーム光投光光学系１６は、光源部３側から順に、光源部３を構成する半導体レーザー光源の接合面の方向（長径方向）（図４（ｂ））と、長径方向に対して直交する方向（短径方向）（図４（ａ））にて焦点距離ｆ１の正屈折力を有する軸回転対称単レンズのコリメートレンズ部５１、長径方向と短径方向に焦点距離ｆ２の正屈折力を有する軸回転対称単レンズの結像レンズ部５２、長径方向はパワーレスで短径方向に焦点距離ｆ３の負屈折力を有するシリンドリカルレンズの投光レンズ部５３を配列してなる。

そして、光源部３の発光部とコリメートレンズ部５１の前側焦点を長径方向及び短径方向の双方に対して一致させ、長径方向及び短径方向にてコリメートレンズ部５１の後側焦点と結像レンズ部５２の前側焦点とを一致させ、短径方向にて、結像レンズ部５２による発光部の像位置（虚像）と投光レンズ部５３の前側焦点（投光レンズ部５３よりも対象物側に位置）とを略一致させている。

前述の第１の実施の形態とは、投光レンズ部５３を負屈折力とした点で相違する。また、投光レンズ部５３を負屈折力としたことにより、結像レンズ部５２による像位置よりも光源側に投光レンズ部５３が配置される点で相異する。

そして、長径方向の光束径が小さくなる結像レンズ部５２による像位置付近に投受光分離部材１３を配置している点で相異する。

第１の実施の形態との相違点に基づく作用効果を説明する。短径方向においては、結像レンズ部５２から射出する収斂光束を投光レンズ部５３の負の屈折力の作用にて平行光束となる。一方、長径方向においては、結像レンズ５２により射出する平行光束は、投光レンズ部５３を透過後、発光部の像を形成しスキャンミラー１１に導かれる。この像付近の光束径は小さくできるので、この付近に投受光分離部材１３を配置することで、ノイズの低減に一層有利となる。

射出後の光束径や発散角は、焦点距離ｆ１、ｆ２、ｆ３を変更することで変更可能である。

ビーム光投光光学系１６の第３の実施形態を図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）はレーザー光源の発光部の短径方向における模式光路断面図、図５（ｂ）はレーザー光源の発光部の長径方向における模式光路断面図である。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ビーム光投光光学系１６は、この光源部３から射出されたレーザー光をコリメートすると共に、光束径を絞った状態でスキャンミラー１１に照射せしめるものである。

このビーム光投光光学系１６は、光源部３側から順に、光源部３を構成する半導体レーザー光源の接合面の方向（長径方向）（図５（ｂ））と、長径方向に対して直交する方向（短径方向）（図５（ａ））にて焦点距離ｆ１の正屈折力を有する軸回転対称単レンズのコリメートレンズ部５１、短径方向はパワーレスで長径方向に正の屈折力を持つシリンドリカルレンズ５２１、長径方向と短径方向に焦点距離ｆ２の正屈折力を有する軸回転対称単レンズ５２２の２つのレンズからなる結像レンズ部５２、長径方向はパワーレスで短径方向に焦点距離ｆ３の正屈折力を有するシリンドリカルレンズの投光レンズ部５３を配列してなる。

そして、光源部３の発光部とコリメートレンズ部５１の前側焦点を長径方向及び短径方向の双方に対して一致させ、結像レンズ部５２のシリンドリカルレンズ５２１をコリメートレンズ部５１の後側焦点よりも対象物側に配置し、短径方向にて、結像レンズ部５２による発光部の像位置と投光レンズ部５３の前側焦点とを略一致させている。

短径方向においては、発光部が略点光源とみなせるので、このような光学配置により、発光部から発散する光束はビーム光投光光学系１６にて平行光に変換できる。つまり、短径方向の発散光はコリメートレンズ部５１にて平行光束となり、結像レンズ部５２にて収斂作用を受け、発光部の点像を形成する。そして点像からの発散光束が投光レンズ部５３にて収斂作用を受け平行光束となる。

一方、長径方向においては、発光部が線光源となる。この発光部から光軸に平行に発した光束はビーム光投光光学系１６にて略平行な小径の光束に変換される。つまり、長径方向の発光部から光軸に平行に発した光束はコリメートレンズ部５１にて収斂され、コリメートレンズ部５１の焦点に集光後発散し、結像レンズ部５２の２つのレンズ５２１、５２２により収斂作用を受け、略平行の収斂光束となる。そして、短径方向での発光部の像よりも手前に形成される発光部の像を経由し、投光レンズ部５３から射出する。

この実施形態においては、短径方向、長径方向における光束径の調整が一層行いやすくなり、投受光分離部材１３やスキャンミラー１１付近における光束径の小型化に有利となる。

また、レーザーは活性層方向では拡がり角や分布に個体バラつきが生じるため、結像レンズ部５２に追加したシリンドリカルレンズ５２１に光軸方向に充分な調整ストロークを持たせることで、これらのバラつきを吸収することができる。

＜投受光分離部材＞
次に、投受光分離部材１３の実施の形態を説明する。投受光分離部材１３が、投光光束と戻り光束を反射する２面の反射面を持ち、投光光束が入射してくる方向と戻り光束の反射する方向をスキャンミラー１１上の投光光束、戻り光束の並ぶ方向と同じとした例を示す。図６は投受光分離部材１３が２面の反射面を持つ場合の概念図であり、この場合は、図６のように、投光部からの投光光束の光路と受光部への戻り光束の光路を略同一面上にレイアウトでき、装置の薄型化に有利となる。また、スキャンミラー１１と投受光分離部材１３を結ぶ方向での装置のサイズを小さくできる。投受光分離部材１３の２面の反射面は、互いに垂直に交わり、稜線がスキャンミラー１１側となるような形状とすることが好ましい。

図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそのような２面の反射面を具体的にミラーあるいはプリズムで構成する場合の同様の概念図を示す。

投受光分離部材１３の２面の反射面は、図７（ａ）に示すように、２枚のミラー１３１、１３２を屋根型に配置し、稜線をスキャンミラー１１側に向けたもの、図７（ｂ）に示すように、２つの直角プリズム１３３、１３４の直角を挟む面同士を貼り合わせ、斜辺をスキャンミラー１１側に向けたもの、図７（ｃ）に示すように、直角プリズム１３５の直角の部分をスキャンミラー１１側に向けたもの等で構成できる。

次に、投受光分離部材１３として、投光光束と戻り光束を反射する２面の反射面を持ち、投光光束が入射してくる方向と戻り光束の反射する方向をスキャンミラー１１上の投光光束、戻り光束の並ぶ方向と交差する方向とした例を示す。図８は投受光分離部材１３が２面の反射面を持つ場合の概念図であり、図８（ａ）、（ｂ）の例は２枚のミラー１３６、１３７をその面が相互に略直角をなし、一方のミラー１３６が他方のミラー１３７の上に並ぶように配置した例の斜視図（ａ）と図８（ａ）の二重矢印の上方から見た平面図（ｂ）であり、ミラー１３６が投光用、ミラー１３７が受光用となっているが、投光用のミラー１３６が下に位置するように並べてもよい。図８（ｃ）は投受光分離部材１３が表面反射の２個の直角プリズム１３８、１３９を一方１３８が他方１３９に並ぶように配置した例の斜視図であり、プリズム１３８が投光用、プリズム１３９が受光用となっているが、この場合も投光用のプリズム１３８が下に位置するように並べてもよい。

この場合は、スキャンミラー１１上の投光光束、戻り光束の並ぶ方向への装置の薄型化が行える。また、スキャンミラー１１と投受光分離部材１３を結ぶ方向での装置のサイズ
を小さくできる。

投受光分離部材１３の２面の反射面は、互いに垂直に交わり、スキャンミラー１１上の投光光束、戻り光束の並ぶ方向から見てＸ字上となるように積み重ねて配置することが小型化の点で好ましい。 投受光分離部材１３の２面の反射面は、２枚のミラーをＸ字状に交差させて積み重ねたもの（図８（ａ）、（ｂ））、２つの直角プリズムの側面を貼り合わせ反射面をＸ字状に交差させて積み重ねたもの等で構成できる。

次に、投受光分離部材１３が、投光光束を通過する穴部と戻り光束を反射する穴部周辺の反射部とを持つ有穴反射面を持つ例を示す。図９の斜視図に示すように、投光光束が有穴反射面１３０の穴部を通してスキャンミラー１１に導かれ、スキャンミラー１１からの戻り光は反射面１３０の穴部周辺の反射部にて反射し、受光素子に導かれる。

この場合、受光量の確保に有利となる。また、戻り光束の光軸と投光ビームの光軸を一致させることができ、対象物が近距離の場合でも良好な精度の測定が行える。

＜反射光路＞
後述の数値実施例２における反射光路図を図１０に示す。図４に示すビーム光投光光学系１６を用いて、結像レンズ部５２と投光レンズ部５３の間、投光レンズ部５３と投受光分離部材１３の間にそれぞれ反射ミラー１６１、１６２を配置した例である。

後述の数値実施例１における反射光路図を図１１に示す。図５に示すビーム光投光光学系１６を用いて、結像レンズ部５２の２つのレンズ５２１、５２２の間、結像レンズ部５２と投光レンズ部５３の間にそれぞれ反射ミラー１６１、１６２を配置した例である。

図１０、図１１では、何れも光源部３からスキャンミラー１１までの光軸、スキャンミラー１１から受光素子５までの光軸が同一平面上に位置するように、反射光路が形成されている。また、その平面内における反射角がそれぞれ９０°となるように、反射ミラー１６１、１６２及び投受光分離部材１３が配置されている。また、光源部３の発光部の短径方向がその前述の同一平面上に位置し、発光部の長辺方向が前記同一平面に対して垂直な方向となる。このように、図１０、図１１における反射光路では、反射ミラー１６２の入射面に射影したときの反射の向きが、反射ミラー１６１、反射ミラー１６２及び投受光分離部材１３において同じになっている。

次に、このような反射光路をとるビーム光投受光装置１０Ａのレイアウトの１例を図１２に示す。図１２（ａ）はその装置１０Ａの斜視図、図１２（ｂ）の図１２（ａ）の二重矢印の上方から見た平面図であり、図１１に対応する例である。なお、外装２００は自動監視装置１の外枠であって、その外形形状は直方体となっている。

この例では、第１の稜線に沿って光源部（光源）３から出る光路を配置し、第２の稜線に沿って光検出器（受光素子）５に入る光路を配置している。ここで、第１の稜線と第２の稜線は外装２００における稜線であって、対角方向に位置し相互に平行な２つの稜線である。また、この例では、第１反射面１６１を第１の稜線の端の頂点近傍に配置し、第２反射面１６２を第２の稜線の端の頂点近傍に配置し、投受光分離部材１３を第２の稜線の中間に配置している。そして、外装２００に対して、投光部、受光部を傾けて配置すると共に、スキャンミラー１１を傾けて配置している。これは、上から見たときに（図１２（ｂ））、四角の外装２００内において、投光部の光軸と受光部の光軸を含む仮想面が外装２００内の平面（投光光束が出射する面）と交差し、さらに、この仮想面とスキャンミラー１１の反射面がクロスした（Ｘ字状）配置となることを指している。スキャンミラー１１はスキャンミラー１１に入射する光線を鋭角に反射し、二次元的に走査を行う。図１２
で、スキャンミラー１１はスキャンミラー保持部２０１に保持されて走査運動を行う。

この実施例では、投光部の光路とスキャンミラー１１の反射面がクロスした配置となっているので、外装２００の外形寸法を小さくすることができ、かつ、投光ビームを外装部品（外装面）に略正対させて射出することができる。

ビーム光投受光装置１０Ａのレイアウトの他の例を図１３に示す。図１３（ａ）はその装置１０Ａの斜視図、図１３（ｂ）の図１３（ａ）の二重矢印の上方から見た側面図であり、この例ではコリメートレンズ部５１、結像レンズ部５２、投光レンズ部５３の図示は省いてある。

この例では、第１の平面の長軸方向に沿って光源部（光源）３から出る光路を配置し、第２の平面の長軸方向に沿って光検出器（受光素子）５に入る光路を配置している。ここで、第１の平面と第２の平面は外装２００における平面であって、対向して位置し相互に平行な２つの平面である。また、この例では、第１反射面１６１と第２反射面１６２を、それぞれ第１の平面と第２の平面の端部近傍に配置し、投受光分離部材１３を第２の平面の中間に配置している。そして、外装２００に対して、投光部、受光部を水平に配置し、それに対してスキャンミラー１１を傾けて配置している。これは、横から見たときに（図１３（ｂ））、四角の外装２００内において、投光部の光軸と受光部の光軸を含む仮想面が外装２００内の平面（投光光束が出射する面）と平行になり、この仮想面とスキャンミラー１１の反射面がクロスした（Ｘ字状）配置となることを指している。スキャンミラー１１はスキャンミラー１１に入射する光線を直角に反射、及び、直角反射の方向の上下左右に鈍角反射、鋭角反射を行い二次元的に走査する。

他のレイアウト例を図１４に示す。図１４（ａ）はその装置１０Ａの斜視図、図１４（ｂ）の図１４（ａ）の二重矢印の上方から見た側面図であり、この例ではコリメートレンズ部５１、結像レンズ部５２、投光レンズ部５３の図示は省いてある。

この例は、第１の稜線に沿って光源部（光源）３から出る光路を配置し、第３の稜線に沿って光検出器（受光素子）５に入る光路を配置している。ここで、第１の稜線と第３の稜線は外装２００における稜線であって、所定の平面の両側に位置し相互に平行な２つの稜線である。また、この例では、第１反射面１６１をその第１の稜線の端の頂点近傍に配置し、第２反射面１６２を第２の稜線の頂点近傍に配置し、投受光分離部材１３を第２稜線の中間に配置する構成している。そして、外装２００に対して投光部、受光部を垂直に配置し、それに対してスキャンミラー１１を垂直に配置している。このとき、スキャンミラー１１は第２反射面１６２の入射面から離れて位置する。これは、横から見たときに（図１４（ｂ））、四角の外装２００内において、投光部の光軸と受光部の光軸を含む仮想面が外装２００内の平面（投光光束が出射する面）と垂直になり、この仮想面とスキャンミラー１１の反射面がクロスした（直交）配置となることを指している。このように、この例では、投光部、受光部を保持する外装２００の枠に対して、スキャンミラー１１をＴ字型に配置する。

なお、以上のレイアウトは、装置を小型化する上で好ましいレイアウトである。必要に応じて反射面の数を減らしてもよい。投光部若しくは受光部を反射面がない直進光学系としてもよい、
＜ビーム光投光光学系、集光レンズ部の数値実施例＞
以下に、本発明のビーム光投光光学系２１及び集光レンズ部１５の数値実施例１、２を説明する。 実施例１のビーム光投光光学系、集光レンズ部は図１１に示すような構成のものであり、そのビーム光投光光学系のレンズ断面を図１５（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図１５（ａ）は光源の短径方向、図１５（ｂ）は長径方向の断面図である。また、集光
レンズ部のレンズ断面を図１５（ｃ）に示す。このビーム光投光光学系、集光レンズ部を構成する光学部材の数値データは後記する。なお、ビーム光投光光学系は光源面から、集光レンズ部はスキャンミラー面から数えた光学面の面番号は“Ｎｏ”で、曲率半径は“ｒ”で、面間隔又は空気間隔は“ｄ”で、屈折率は使用波長９０５ｎｍの屈折率は“ｎ906 ”で、ｄ線の屈折率は“ｎd ”で示してある。

なお、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、面番号Ｎｏが０、１、２、３、・・・・の光学面はｒ₀ 、ｒ₁ 、ｒ₂ 、ｒ₃ 、・・・・で示してある。

これらは、以下の各実施例においても共通である。

実施例１のビーム光投光光学系は、図１１と図１５（ａ）、（ｂ）から明らかなように、両凸正レンズ１枚からなるコリメートレンズ部５１（面番号１、２）、短径方向で両側平面であり、長径方向で凸面と平面からなる長径方向で正の屈折力を持つシリンドリカルレンズ５２１（面番号３、４）と凸平正レンズ５２２（面番号６、７）からなる結像レンズ部５２、シリンドリカルレンズ５２１と凸平正レンズ５２２の間に配置された第１反射面１６１（面番号５）、短径方向で平面と凸面からなり、長径方向で両側平面の短径方向で正の屈折力を持つシリンドリカルレンズ（面番号９、１０）からなる投光レンズ部５３、結像レンズ部５２と投光レンズ部５３の間に配置された第２反射面１６２（面番号８）からなり、投光レンズ部５３を経た投光光束は、投受光分離部材１３の反射面（面番号１１）を介してスキャンミラー１１（面番号１２）に達し、二次元的に走査される。なお、コリメートレンズ部５１を構成する両凸正レンズの両面は回転対称非球面からなる。

実施例１に用いる集光レンズ部１５は、図１１と図１５（ｃ）から明らかなように、凸平正レンズ１５１（面番号２、３）と凹平負レンズ１５２（面番号４、５）とからなり、スキャンミラー１１（面番号０）と投受光分離部材１３の反射面（面番号１）を介して対象物から入射し、光検出器（受光素子）５（面番号６）に入射する。

この実施例の各種仕様等のデータは次の通りである。
発光部
拡がり角 短径方向２５°×長径方向１１°
サイズ 短径１μｍ×長径２００μｍ（活性層）
波長 ９０５ｎｍ
基本光学仕様
ビーム光投光光学系
スキャンエリア 水平方向１５°×垂直方向３０°
投光ビーム拡がり角 水平方向１７mrad×垂直方向５mrad以下
受光部
受光視野角 20mrad以下
ビーム光投光光学系の各レンズの焦点距離（９０５ｎｍ）（ｍｍ）
第１レンズ 第２レンズ 第３レンズ 第４レンズ
長径方向 4.020 ∞ 51.423 10.804
短径方向 4.020 51.134 51.423 ∞ 。

実施例２のビーム光投光光学系、集光レンズ部は図１０に示すような構成のものであり、そのビーム光投光光学系のレンズ断面を図１６（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図１６（ａ）は光源の短径方向、図１６（ｂ）は長径方向の断面図である。また、集光レンズ部のレンズ断面を図１６（ｃ）に示す。このビーム光投光光学系、集光レンズ部を構成する光学部材の数値データは後記する。

実施例２のビーム光投光光学系は、図１０と図１６（ａ）、（ｂ）から明らかなように、両凸正レンズ１枚からなるコリメートレンズ部５１（面番号１、２）、凸平正レンズ１枚からなる結像レンズ部５２（面番号３、４）、短径方向で平面と凹面からなり、長径方向で両側平面の短径方向で負の屈折力を持つシリンドリカルレンズからなる投光レンズ部５３（面番号６、７）、結像レンズ部５２と投光レンズ部５３の間に配置された第１反射面１６１（面番号５）、投光レンズ部５３の投光側に配置された第２反射面１６２（面番号８）からなり、投光レンズ部５３を経た投光光束は、投受光分離部材１３の反射面（面番号９）を介してスキャンミラー１１（面番号１０）に達し、二次元的に走査される。なお、コリメートレンズ部５１を構成する両凸正レンズの両面は回転対称非球面からなる。

実施例２に用いる集光レンズ部１５は、図１０と図１５（ｃ）から明らかなように、凸平正レンズ１５１（面番号２、３）と凹平負レンズ１５２（面番号４、５）とからなり、スキャンミラー１１（面番号０）と投受光分離部材１３の反射面（面番号１）を介して対象物から入射し、光検出器（受光素子）５（面番号６）に入射する。

この実施例の各種仕様等のデータは次の通りである。
発光部
拡がり角 短径方向２５°×長径方向１１°
サイズ 短径１μｍ×長径２００μｍ（活性層）
波長 ９０５ｎｍ
基本光学仕様
ビーム光投光光学系
スキャンエリア 水平方向２５°×垂直方向３０°
投光ビーム拡がり角 水平方向１７mrad×垂直方向５mrad以下
受光部
受光視野角 20mrad以下
ビーム光投光光学系の各レンズの焦点距離（９０５ｎｍ）（ｍｍ）
第１レンズ 第２レンズ 第３レンズ
長径方向 4.020 62.139 -9.410
短径方向 4.020 62.139 ∞ 。

以下に、上記実施例１、２の数値データを以下に示す。記号は前記した通りであるが、短軸方向を“−Ｙ−”、長軸方向を“−Ｘ−”とする。また、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。

ｘ＝（ｙ² ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）² ｝^1/2 ］
＋A4ｙ⁴ ＋A6ｙ⁶ ＋A8ｙ⁸ ＋ A10ｙ¹⁰
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、A4、A6、A8、A10 はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。なお、下記データ中、“ 10-0n（n は整数）”は“×10^-n”を意味する。

（実施例１）
〇投光部（光源から）
−Ｙ−
Ｎｏ ｒ ｄ ｎ906 ｎd
0 ∞ 2.57
1 61.628 2.50 1.681632 1.693844
2 -2.820 33.00
3 ∞ 3.00 1.508464 1.516330
4 ∞ 17.90
5 ∞ 14.92
6 40.550 4.00 1.788557 1.806098
7 ∞ 48.08
8 ∞ 9.70
9 ∞ 3.00 1.573852 1.583126
10 -6.200 16.70
11 ∞ 48.00
12 ∞

−Ｘ−
Ｎｏ ｒ ｄ ｎ906 ｎd
0 ∞ 2.57
1 61.628 2.50 1.681632 1.693844
2 -2.820 33.00
3 26.000 3.00 1.508464 1.516330
4 ∞ 17.90
5 ∞ 14.92
6 40.550 4.00 1.788557 1.806098
7 ∞ 48.08
8 ∞ 9.70
9 ∞ 3.00 1.573852 1.583126
10 ∞ 16.70
11 ∞ 48.00
12 ∞

非球面データ
第１面
K = 0
A4 =-2.908×10-6
A6 = 3.665×10-7
A8 = 0
A10= 0
第２面
K =-2.840
A4 =-0.0126
A6 = 1.076×10-3
A8 =-1.075×10-4
A10= 6.120×10-6

〇受光部（スキャンミラー側から）
Ｎｏ ｒ ｄ ｎ906 ｎd
0 ∞ 48.00
1 ∞ 4.49
2 5.752 3.00 1.573852 1.583126
3 ∞ 3.41
4 -4.623 2.34 1.573852 1.583126
5 ∞ 10.71
6 ∞ 。

（実施例２）
〇投光部（光源から）
−Ｙ−
Ｎｏ ｒ ｄ ｎ906 ｎd
0 ∞ 2.57
1 61.628 2.50 1.681632 1.693844
2 -2.820 25.00
3 49.000 4.00 1.788557 1.806098
4 ∞ 10.00
5 ∞ 38.00
6 ∞ 3.00 1.573852 1.583126
7 5.400 7.00
8 ∞ 18.00
9 ∞ 34.00
10 ∞

−Ｘ−
Ｎｏ ｒ ｄ ｎ906 ｎd
0 ∞ 2.57
1 61.628 2.50 1.681632 1.693844
2 -2.820 25.00
3 49.000 4.00 1.788557 1.806098
4 ∞ 10.00
5 ∞ 38.00
6 ∞ 3.00 1.573852 1.583126
7 ∞ 7.00
8 ∞ 18.00
9 ∞ 34.00
10 ∞

非球面データ
第１面
K = 0
A4 =-2.908×10-6
A6 = 3.665×10-7
A8 = 0
A10= 0
第２面
K =-2.840
A4 =-0.0126
A6 = 1.076×10-3
A8 =-1.075×10-4
A10= 6.120×10-6

〇受光部（スキャンミラー側から）
Ｎｏ ｒ ｄ ｎ906 ｎd
0 ∞ 34.00
1 ∞ 4.49
2 5.752 3.00 1.573852 1.583126
3 ∞ 3.41
4 -4.623 2.34 1.573852 1.583126
5 ∞ 10.71
6 ∞ 。

＜投光ビーム位置と受光視野＞
次に、投受光分離部材１３からスキャンミラー１１の間の光路について述べる。上記の例では、この間における投光光束の光路と戻り光束の光路は平行であった。しかしながら、投受光分離部材１３よりもスキャンミラー１１側で、投光光束の光路と戻り光束の光路が交差していても良い。

例えば、近距離ターゲット上においても、受光視野中に投光ビーム位置が入る構成を考える。このような構成は、図１７に示すように、受光側において受光素子を複数備えて受光光軸を複数持ち、所定の直線Ｓに対して、受光光軸がθ１、θ２、・・・（θ１＜θ２＜・・・）と異なる角度で交差する構成とすることができる。ここで、所定の直線Ｓは、ビーム光投光レンズ部１６から投受光分離部材１３を経た投光光軸Ｏ_T と平行で、投受光分離部材１３の投受光分離境界点を通る直線である。なお、受光側において受光素子５を複数備え、それに対応して受光光軸を複数有しているほうが好ましいが、受光素子５及び受光光軸は必ずしも複数でなくてもよい。

図１７では、集光レンズ部１５の焦点面に並列して２つの受光素子（第１受光素子５₁ 、第２受光素子５₂ ）を配置し、所定の直線Ｓに対して、第１受光素子５₁ に入射する第１受光光軸Ｏ_R1がθ１で、第２受光素子５₂ に入射する第２受光光軸Ｏ_R2がθ２で交差するようにしている。

投光光軸と受光光軸が平行であると、投光光軸と略垂直方向に、投光光軸と受光光軸とにわずかなオフセットがあるために、近距離のターゲットＴＮ表面に投光ビームを照射しても、ターゲットＴＮ上の受光視野がその照射位置から外れて受光レベルが低下することがある。

ところが、図１７のように第１受光素子５₁ に入射する第１受光光軸Ｏ_R1の直線Ｓに対する角度θ１と第２受光素子５₂ に入射する第２受光光軸Ｏ_R2の直線Ｓに対する角度θ２が異なる角度で交差するようにすると、第１受光素子５₁ に対して第２受光素子５₂ の受光光軸Ｏ_R2がスキャンミラー１１により近い位置で直線Ｓに交わることになり、近距離ターゲットＴＮに対しても、その受光視野Ｆ２（第２受光視野Ｆ２）が投光ビーム照射位置Ｐから外れることなく、より高い受光レベルが得られるようになる。図１７の例では、近距離ターゲットＴＮの表面の投光ビーム位置Ｐに対して、第１受光視野Ｆ１は外れているが、第２受光視野Ｆ２は外れていない。

また、上記の受光側において受光素子を複数備えて受光光軸を複数持ち、所定の直線Ｓに対して、受光光軸がθ１、θ２、・・・（θ１＜θ２＜・・・）と異なる角度で交差する構成において、さらに受光光軸Ｏ_R1、Ｏ_R2を直線Ｓに対して垂直方向に近づける構成とすることが望ましい。こうすると、ターゲットＴＮ上の受光視野Ｆ１、Ｆ２がさらに投光ビーム照射位置Ｐに近づくため、より近距離のターゲットＴＮでも受光レベルが低下しない。

また、光源についても、別の光源を備えるようにしても良い。この場合、受光素子及び受光光軸は単数であっても、複数であっても構わない。例えば、上記の受光側において受光素子を複数備えて受光光軸を複数持ち、所定の直線Ｓに対して、受光光軸がθ１、θ２、・・・（θ１＜θ２＜・・・）と異なる角度で交差する構成に加えて、投光側に発光素子を複数備えて、投光光軸を複数持ち、所定の直線Ｓに対して、投光光軸がθＡ、θＢ、・・・（θＡ＜θＢ＜・・・）と異なる角度で交差する構成とすることがより望ましい。

図１８は、図１７の構成において、光源として２つの発光素子（第１発光素子３₁ 、第２発光素子３₂ ）を配置し、それぞれの投光光軸を第１投光光軸Ｏ_T1、第２投光光軸Ｏ_T2とし、直線Ｓに対してそれぞれ角度θＡ、θＢで交差するようにしたものである。このようにすると、ターゲットＴＮ上の投光ビーム位置（それぞれ第１投光ビーム位置Ｐ₁ 、第２投光ビーム位置Ｐ₂ ）が、ターゲットＴＮ上上の受光視野Ｆ１、Ｆ２に近づくため、より近距離のターゲットでも受光レベルが低下しない。また、ターゲットＴＮ上の投光ビーム中心とターゲットＴＮ上の受光視野Ｆ１、Ｆ２中心のずれが小さくなるため、光軸調整の許容度が高くなる。図１８の例では、第２投光ビーム位置Ｐ₂ は第１投光ビーム位置Ｐ₁ より受光視野Ｆ１、Ｆ２中心とのずれが小さい。

なお、光源と受光素子の少なくとも一方が移動可能であっても構わない。

本発明の実施形態に係るビーム光投受光装置を搭載した自動監視装置の構成図である。 図１のビーム光投受光装置をより詳細に説明するための図である。 本発明によるビーム光投光光学系の第１の実施形態の模式光路断面図である。 本発明によるビーム光投光光学系の第２の実施形態の模式光路断面図である。 本発明によるビーム光投光光学系の第３の実施形態の模式光路断面図である。 投受光分離部材が２面の反射面を持つ場合の概念図である。 図６のような２面の反射面を具体的にミラーあるいはプリズムで構成する場合の概念図である。 投受光分離部材が２面の反射面を持つ別の場合の概念図である。 投受光分離部材有穴反射面を持つ例を示す斜視図である。 数値実施例２における反射光路図である。 数値実施例１における反射光路図である。 ビーム光投受光装置のレイアウトの１例を示す図である。 ビーム光投受光装置のレイアウトの他の例を示す図である。 ビーム光投受光装置のレイアウトの他の例を示す図である。 実施例１のビーム光投光光学系、集光レンズ部のレンズ断面図である。 実施例２のビーム光投光光学系、集光レンズ部のレンズ断面図である。 受光側において２つの受光素子を備える構成における投光ビーム位置と受光視野の関係を示す図である。 図１７の構成に加えて投光側に２つの発光素子を備える構成における投光ビーム位置と受光視野の関係を示す図である。

符号の説明

Ｒ…空間
Ｍ…物体
Ｂ₁ …レーザー光（投光光束）
Ｂ₂ …レーザー光束（戻り光束）
Ｏ_T …投光光軸
Ｓ…直線
Ｏ_R1…第１受光光軸
Ｏ_R2…第２受光光軸
ＴＮ…近距離ターゲット
Ｆ１…第１受光視野
Ｆ２…第２受光視野
Ｐ…投光ビーム照射位置
Ｏ_T1…第１投光光軸
Ｏ_T2…第２投光光軸
Ｐ₁ …第１投光ビーム位置
Ｐ₂ …第２投光ビーム位置
１…自動監視装置
３…光源部（光源、受光素子））
３₁ …第１発光素子
３₂ …第２発光素子
５…受光素子（光検出器）
５₁ …第１受光素子
５₂ …第２受光素子
１１…スキャンミラー
１０Ａ…ビーム光投受光装置
１１…スキャンミラー
１３…投受光分離部材（有穴反射ミラー）
１３ａ…穴部
１３ｂ…反射面
１３ｃ…裏面
１５…集光レンズ部
１６…ビーム光投光光学系（ビーム光投光レンズ部）
１７…スリット板
１７ａ…スリット
１９…透明カバー
２０…コントロール部
２１…パルス発生回路
２２…増幅器
２３…スキャンミラー制御部
２４…時間差検出部
２５…距離検出部
２６…方向検出部
２７…距離画像生成部
２８…物体識別部
５１…コリメートレンズ部
５２…結像レンズ部
５３…投光レンズ部
１３０…有穴反射面
１３１、１３２…ミラー
１３３、１３４…直角プリズム
１３５…直角プリズム
１３６、１３７…ミラー
１３８、１３９…直角プリズム
１５１…凸平正レンズ
１５２…凹平負レンズ
１６１、１６２…反射ミラー
５２１…シリンドリカルレンズ
５２２…軸回転対称単レンズ
２００…外装
２０１…スキャンミラー保持部

Claims (19)

1. 発光部が最も長い径となる長径方向と前記長径方向に直交する方向の短径方向を持つ光源と、
   前記光源から射出された光束を投光するビーム光投光光学系と、
   前記ビーム光投光光学系からの投光光束を反射により対象物へ投光し走査するスキャンミラーと、
   前記ビーム光投光光学系から前記スキャンミラーへの投光光束の光路と、前記対象物で反射し前記スキャンミラーを反射した前記対象物からの戻り光束の光路を互いに分離する投受光分離部材と、
   前記戻り光束を受光する受光素子と、
   前記戻り光束を前記受光素子の受光面上に集光させる正の屈折力を持つ集光レンズ部とを備え、
   前記ビーム光投光光学系は、前記光源側から前記対象物側に順に、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有するコリメートレンズ部、
   前記コリメートレンズ部の後側焦点よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有し、前記発光部の像を前記対象物側に形成する結像レンズ部、
   前記結像レンズ部よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の短径方向にて正又は負の屈折力を有し、前記短径方向での光束を平行光束に近づけると共に、長径方向の屈折力の絶対値が前記短径方向の屈折力の絶対値よりも小さい投光レンズ部を配列してなり、
   前記結像レンズ部は、前記長径方向における正の屈折力が前記短径方向における正の屈折力よりも強く、前記発光部から垂直に射出した長径方向の光束を収斂させて射出することを特徴とするビーム光投受光装置。
2. 前記結像レンズ部は、回転対称のレンズと前記長径方向にて正屈折力を持つシリンドリカルレンズとで構成され、
   前記シリンドリカルレンズは前記コリメートレンズ部と前記結像レンズ部中の回転対称のレンズとの間に配置されていることを特徴とする請求項１記載のビーム光投受光装置。
3. 発光部が最も長い径となる長径方向と前記長径方向に直交する方向の短径方向を持つ光源と、
   前記光源から射出された光束を投光するビーム光投光光学系と、
   前記ビーム光投光光学系からの投光光束を反射により対象物へ投光し走査するスキャンミラーと、
   前記ビーム光投光光学系から前記スキャンミラーへの投光光束の光路と、前記対象物で反射し前記スキャンミラーを反射した前記対象物からの戻り光束の光路を互いに分離する投受光分離部材と、
   前記戻り光束を受光する受光素子と、
   前記戻り光束を前記受光素子の受光面上に集光させる正の屈折力を持つ集光レンズ部とを備え、
   前記ビーム光投光光学系は、前記光源側から前記対象物側に順に、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有するコリメートレンズ部、
   前記コリメートレンズ部の後側焦点よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有し、前記発光部の像を前記対象物側に形成する結像レンズ部、
   前記結像レンズ部よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の短径方向にて正又は負の屈折力を有し、前記短径方向での光束を平行光束に近づけると共に、長径方向の屈折力の絶対値が前記短径方向の屈折力の絶対値よりも小さい投光レンズ部を配列してなり、
   前記投受光分離部材が、前記投光光束と前記戻り光束を反射する２面の反射面を持ち、前記投光光束が入射してくる方向と前記戻り光束の反射する方向を前記スキャンミラー上の投光光束、戻り光束の並ぶ方向と同じとしたことを特徴とするビーム光投受光装置。
4. 発光部が最も長い径となる長径方向と前記長径方向に直交する方向の短径方向を持つ光源と、
   前記光源から射出された光束を投光するビーム光投光光学系と、
   前記ビーム光投光光学系からの投光光束を反射により対象物へ投光し走査するスキャンミラーと、
   前記ビーム光投光光学系から前記スキャンミラーへの投光光束の光路と、前記対象物で反射し前記スキャンミラーを反射した前記対象物からの戻り光束の光路を互いに分離する投受光分離部材と、
   前記戻り光束を受光する受光素子と、
   前記戻り光束を前記受光素子の受光面上に集光させる正の屈折力を持つ集光レンズ部とを備え、
   前記ビーム光投光光学系は、前記光源側から前記対象物側に順に、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有するコリメートレンズ部、
   前記コリメートレンズ部の後側焦点よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有し、前記発光部の像を前記対象物側に形成する結像レンズ部、
   前記結像レンズ部よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の短径方向にて正又は負の屈折力を有し、前記短径方向での光束を平行光束に近づけると共に、長径方向の屈折力の絶対値が前記短径方向の屈折力の絶対値よりも小さい投光レンズ部を配列してなり、
   前記投受光分離部材が、前記投光光束と前記戻り光束を反射する２面の反射面を持ち、
   前記投受光分離部材の前記２面の反射面は、前記スキャンミラー上の投光光束、戻り光束の並ぶ方向から見たときにＸ字状となるように積み重ねて配置されたことを特徴とするビーム光投受光装置。
5. 発光部が最も長い径となる長径方向と前記長径方向に直交する方向の短径方向を持つ光源と、
   前記光源から射出された光束を投光するビーム光投光光学系と、
   前記ビーム光投光光学系からの投光光束を反射により対象物へ投光し走査するスキャンミラーと、
   前記ビーム光投光光学系から前記スキャンミラーへの投光光束の光路と、前記対象物で反射し前記スキャンミラーを反射した前記対象物からの戻り光束の光路を互いに分離する投受光分離部材と、
   前記戻り光束を受光する受光素子と、
   前記戻り光束を前記受光素子の受光面上に集光させる正の屈折力を持つ集光レンズ部とを備え、
   前記ビーム光投光光学系は、前記光源側から前記対象物側に順に、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有するコリメートレンズ部、
   前記コリメートレンズ部の後側焦点よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有し、前記発光部の像を前記対象物側に形成する結像レンズ部、
   前記結像レンズ部よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の短径方向にて正又は負の屈折力を有し、前記短径方向での光束を平行光束に近づけると共に、長径方向の屈折力の絶対値が前記短径方向の屈折力の絶対値よりも小さい投光レンズ部を配列してなり、
   前記集光レンズ部は、対象物側から順に、正レンズと負レンズの２枚のレンズからなることを特徴とするビーム光投受光装置。
6. 発光部が最も長い径となる長径方向と前記長径方向に直交する方向の短径方向を持つ光源と、
   前記光源から射出された光束を投光するビーム光投光光学系と、
   前記ビーム光投光光学系からの投光光束を反射により対象物へ投光し走査するスキャンミラーと、
   前記ビーム光投光光学系から前記スキャンミラーへの投光光束の光路と、前記対象物で反射し前記スキャンミラーを反射した前記対象物からの戻り光束の光路を互いに分離する投受光分離部材と、
   前記戻り光束を受光する受光素子と、
   前記戻り光束を前記受光素子の受光面上に集光させる正の屈折力を持つ集光レンズ部とを備え、
   前記ビーム光投光光学系は、前記光源側から前記対象物側に順に、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有するコリメートレンズ部、
   前記コリメートレンズ部の後側焦点よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の長径方向及び短径方向の双方に対して正の屈折力を有し、前記発光部の像を前記対象物側に形成する結像レンズ部、
   前記結像レンズ部よりも前記対象物側に配置され、前記光源の前記発光部の短径方向にて正又は負の屈折力を有し、前記短径方向での光束を平行光束に近づけると共に、長径方向の屈折力の絶対値が前記短径方向の屈折力の絶対値よりも小さい投光レンズ部を配列してなり、
   前記投光光束の光路と前記戻り光束の光路が平行である構成を備えることを特徴とするビーム光投受光装置。
7. 前記光源はレーザー光を発生させるレーザー光源であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載のビーム光投受光装置。
8. 前記コリメートレンズ部は回転対称形状のレンズ面を持つレンズで構成されていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項記載のビーム光投受光装置。
9. 前記結像レンズ部は回転対称のレンズで構成されていることを特徴とする請求項２から８の何れか１項記載のビーム光投受光装置。
10. 前記投光レンズ部が、前記短径方向に屈折力を持つシリンドリカルレンズで構成されていることを特徴とする請求項１から９の何れか１項記載のビーム光投受光装置。
11. 前記光源の前記発光部と前記コリメートレンズ部の前側焦点を、前記長径方向及び前記短径方向の双方に対して略一致させたことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項記載のビーム光投受光装置。
12. 前記長径方向にて、前記コリメートレンズ部の後側焦点と結像レンズ部の前側焦点とを略一致させたことを特徴とする請求項１１記載のビーム光投受光装置。
13. 前記短径方向にて、前記結像レンズ部による前記発光部の像位置と前記投光レンズ部の前側焦点とを略一致させたことを特徴とする請求項１から１２の何れか１項記載のビーム光投受光装置。
14. 前記投光レンズ部は前記短径方向にて負の屈折力を持ち、
    前記投受光分離部材は前記長径方向の像面近傍に配置されていることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項記載のビーム光投受光装置。
15. 前記スキャンミラーが、前記ビーム光投光用光学系からの投光光束を所定の空間に向け該空間内を多次元的に走査するように反射させるスキャンミラーであり、
    前記空間内の前記対象物から反射して前記スキャンミラーに戻り、前記スキャンミラーによって前記投光光束の光路を逆進するように反射された前記戻り光を、前記投受光分離部材によって前記投光光束の投光光路とは外れた方向へ出力せしめて前記受光素子により受光させ、前記戻り光に担持された情報に基づき前記対象物を認識す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１４の何れか１項記載のビーム光投受光装置。
16. 前記投受光分離部材が、前記投光光束を通過する穴部と前記戻り光束を反射する前記穴部周辺の反射部を持つ有穴反射面を持つことを特徴とする請求項１、２、５、６の何れか１項記載のビーム光投受光装置。
17. 前記光源とは別の光源を備えることを特徴とする請求項６記載のビーム光投受光装置。
18. 前記受光素子とは別の受光素子を備えることを特徴とする請求項６又は１７記載のビーム光投受光装置。
19. 前記光源と前記受光素子の少なくとも一方が移動可能であることを特徴とする請求項６、１７、１８の何れか１項記載のビーム光投受光装置。

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