JP5494569B2 - Radar equipment - Google Patents

Radar equipment Download PDF

Info

Publication number
JP5494569B2
JP5494569B2 JP2011115929A JP2011115929A JP5494569B2 JP 5494569 B2 JP5494569 B2 JP 5494569B2 JP 2011115929 A JP2011115929 A JP 2011115929A JP 2011115929 A JP2011115929 A JP 2011115929A JP 5494569 B2 JP5494569 B2 JP 5494569B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electromagnetic wave
polarization
polarization separation
light
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011115929A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012242356A (en
Inventor
成宏 羽田
浩 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2011115929A priority Critical patent/JP5494569B2/en
Priority to US13/477,197 priority patent/US8842262B2/en
Publication of JP2012242356A publication Critical patent/JP2012242356A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5494569B2 publication Critical patent/JP5494569B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

本発明は、電磁波を送受信することにより、電磁波を反射した物体までの距離を検出するレーダ装置に関する。   The present invention relates to a radar apparatus that detects a distance to an object that reflects an electromagnetic wave by transmitting and receiving the electromagnetic wave.

従来、パルスレーザ光を照射する光源と、物体で反射したレーザ光（以下、反射レーザ光という）を検出する光検出器と、光源から照射されるレーザ光の光路上に配置されて、レーザ光の一部を透過するとともに一部を光検出器に向けて反射する偏光分離素子と、偏光分離素子を透過したレーザ光を走査するとともに入射した反射レーザ光を偏光分離素子に向けて反射する走査部とを備え、光源がパルスレーザ光を照射してから光検出器が反射レーザ光を検出するまでの時間を計測することによって、レーザ光を反射した物体までの距離を検出するレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。   Conventionally, a light source that emits pulsed laser light, a photodetector that detects laser light reflected by an object (hereinafter referred to as reflected laser light), and an optical path of laser light emitted from the light source are arranged to be laser light. A polarization separation element that transmits part of the light and reflects part of the light toward the photodetector, and scans the laser light that has passed through the polarization separation element and reflects the incident reflected laser light toward the polarization separation element A radar device that detects the distance to an object that reflects the laser beam by measuring the time from when the light source emits the pulsed laser beam to when the photodetector detects the reflected laser beam. (For example, see Patent Document 1).

特許第２７８９７４１号公報Japanese Patent No. 2789741

しかしながら、上記特許文献１に記載のレーダ装置では、レーザ光の走査を走査部が行い、レーザ光の偏光分離を偏光分離素子が行っている。すなわち、光走査と偏光分離とをそれぞれ異なる構成要素で行っているため、走査部と偏光分離素子との間の位置関係について高精度な調整が必要となるという問題があった。   However, in the radar apparatus described in Patent Document 1, a scanning unit performs scanning of laser light, and a polarization separation element performs polarization separation of laser light. That is, since the optical scanning and the polarization separation are performed by different components, there is a problem that the positional relationship between the scanning unit and the polarization separation element needs to be adjusted with high accuracy.

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、走査部と偏光分離素子との間の位置関係の調整を不要にすることができるレーダ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a radar apparatus that can eliminate the need for adjusting the positional relationship between the scanning unit and the polarization separation element.

上記目的を達成するためになされた請求項１，２に記載の発明は、送信した電磁波の反射波を受信することによって、電磁波を反射した物体までの距離を検出するレーダ装置であって、走査手段が、予め設定された第１偏光方向の成分の電磁波が透過するとともに、第１偏光方向と直交する第２偏光方向の成分の電磁波が反射する機能を有する偏光分離機能部材を備えて、予め設定された所定回転軸を中心に偏光分離機能部材を回転させることにより、予め設定された所定走査角度範囲内で第２偏光方向の成分の電磁波を走査し、電磁波照射手段が、走査手段の偏光分離機能部材に向けて電磁波を照射する。 The invention according to claim 1 or 2 made to achieve the above object is a radar device for detecting a distance to an object that reflects an electromagnetic wave by receiving a reflected wave of the transmitted electromagnetic wave, and for scanning. The means includes a polarization separation functional member having a function of transmitting a preset electromagnetic wave having a component in the first polarization direction and reflecting an electromagnetic wave having a component in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction. By rotating the polarization separation functional member around a predetermined rotation axis that has been set, the electromagnetic wave of the component in the second polarization direction is scanned within a predetermined scanning angle range that is set in advance. Irradiate electromagnetic waves toward the separation functional member.

このように構成されたレーダ装置では、電磁波照射手段から照射された電磁波が、偏光分離機能部材に到達すると、偏光分離機能部材に到達した電磁波のうち、第１偏光方向の成分の電磁波は偏光分離機能部材を透過する一方、第２偏光方向の成分の電磁波は偏光分離機能部材で反射し、偏光分離機能部材の走査角度に応じた方向に向けて送信される。   In the radar device configured as described above, when the electromagnetic wave irradiated from the electromagnetic wave irradiation means reaches the polarization separation functional member, the electromagnetic wave of the component in the first polarization direction among the electromagnetic waves reaching the polarization separation functional member is polarized and separated. While passing through the functional member, the electromagnetic wave of the component in the second polarization direction is reflected by the polarization separation functional member and transmitted in a direction corresponding to the scanning angle of the polarization separation functional member.

したがって、このように構成されたレーダ装置によれば、電磁波の偏光分離と電磁波の走査との両方を偏光分離機能部材で行っているため、電磁波の偏光分離を行う構成要素と電磁波の走査を行う構成要素との間の位置関係についての調整を不要とすることができるとともに、構成要素数の削減によりレーダ装置の小型化を容易にすることができる。   Therefore, according to the radar device configured as described above, both the polarization separation of the electromagnetic wave and the scanning of the electromagnetic wave are performed by the polarization separation functional member, and therefore the component for performing the polarization separation of the electromagnetic wave and the scanning of the electromagnetic wave are performed. Adjustment of the positional relationship between the components can be eliminated, and the radar device can be easily downsized by reducing the number of components.

また請求項１に記載のレーダ装置では、第１電磁波検出手段が、偏光分離機能部材に向けて照射されて偏光分離機能部材を透過した電磁波を検出することができるように、偏光分離機能部材を挟んで電磁波照射手段とは反対側に配置されるとともに、入射した電磁波について、その偏光方向を第２偏光方向に変換し且つ入射方向とは逆方向に反射させる機能を有する変換反射手段が、偏光分離機能部材を挟んで、走査手段により走査された電磁波が通過する領域である走査通過領域の側から偏光分離機能部材に入射して偏光分離機能部材を透過した電磁波を反射できるように、偏光分離機能部材を挟んで走査通過領域とは反対側に配置される。 Further, in the radar device according to claim 1, the polarization separation functional member so that the first electromagnetic wave detection means can detect the electromagnetic wave irradiated toward the polarization separation functional member and transmitted through the polarization separation functional member. Is disposed on the opposite side of the electromagnetic wave irradiating means, and the conversion reflecting means having a function of converting the polarization direction of the incident electromagnetic wave into the second polarization direction and reflecting the direction opposite to the incident direction, Polarized light so that the electromagnetic waves transmitted through the polarization separation functional member after being incident on the polarization separation functional member can be reflected from the side of the scanning pass region where the electromagnetic wave scanned by the scanning unit passes through the polarization separation functional member. The separation functional member is disposed on the opposite side of the scanning passage region.

このように構成されたレーダ装置では、まず、電磁波照射手段から照射されて偏光分離機能部材に到達した電磁波のうち第１偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材を透過し、偏光分離機能部材を挟んで電磁波照射手段とは反対側に配置された第１電磁波検出手段により検出される。   In the radar apparatus configured in this way, first, of the electromagnetic waves that are irradiated from the electromagnetic wave irradiation means and reach the polarization separation function member, the electromagnetic waves having the component in the first polarization direction are transmitted through the polarization separation function member, and the polarization separation function. It is detected by the first electromagnetic wave detection means arranged on the opposite side of the electromagnetic wave irradiation means with the member interposed therebetween.

一方、第２偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材で反射し、偏光分離機能部材の走査角度に応じた方向に向けて送信される。その後、物体で反射した電磁波（以下、反射電磁波ともいう）が走査通過領域の側から入射して偏光分離機能部材に到達すると、到達した反射電磁波のうち第１偏光方向の成分の電磁波が偏光分離機能部材を透過する。そして、偏光分離機能部材を挟んで走査通過領域とは反対側に配置された変換反射手段が、偏光分離機能部材を透過した反射電磁波の偏光方向を第２偏光方向に変換し且つ入射方向とは逆方向に反射させる。   On the other hand, the electromagnetic wave of the component in the second polarization direction is reflected by the polarization separation functional member and transmitted in a direction corresponding to the scanning angle of the polarization separation functional member. Thereafter, when an electromagnetic wave reflected by the object (hereinafter also referred to as a reflected electromagnetic wave) enters from the scanning pass region side and reaches the polarization separation functional member, the electromagnetic wave of the component in the first polarization direction among the arrived reflected electromagnetic waves is polarized and separated. It penetrates the functional member. Then, the conversion reflection means disposed on the opposite side of the scanning pass region across the polarization separation functional member converts the polarization direction of the reflected electromagnetic wave transmitted through the polarization separation functional member into the second polarization direction, and is the incident direction. Reflect in the opposite direction.

これにより、変換反射手段で反射した反射電磁波は偏光分離機能部材に到達する。そして、この反射電磁波の偏光方向は第２偏光方向に変換されているため、偏光分離機能部材で反射して、第１電磁波検出手段により検出される。   Thereby, the reflected electromagnetic wave reflected by the conversion reflection means reaches the polarization separation functional member. And since the polarization direction of this reflected electromagnetic wave is converted into the 2nd polarization direction, it reflects with a polarization separation functional member and is detected by the 1st electromagnetic wave detection means.

したがって、このように構成されたレーダ装置によれば、物体に反射することなく第１電磁波検出手段により検出された電磁波と、物体で反射した後に第１電磁波検出手段により検出された電磁波とを用いることができるため、周知のタイムオブフライト方式または光ヘテロダイン方式を用いて、電磁波を反射した物体までの距離を計測することが可能になる。   Therefore, according to the radar apparatus configured as described above, the electromagnetic wave detected by the first electromagnetic wave detection means without being reflected by the object and the electromagnetic wave detected by the first electromagnetic wave detection means after being reflected by the object are used. Therefore, it is possible to measure the distance to the object reflecting the electromagnetic wave by using a well-known time-of-flight method or optical heterodyne method.

また請求項２に記載のレーダ装置では、第２電磁波検出手段が、走査手段により走査された電磁波が通過する領域である走査通過領域から偏光分離機能部材に入射して偏光分離機能部材を透過した電磁波を検出できるように、偏光分離機能部材を挟んで走査通過領域とは反対側に配置される。 Further, in the radar device according to claim 2 , the second electromagnetic wave detecting means is incident on the polarization separation functional member from the scanning passage area where the electromagnetic wave scanned by the scanning means passes and is transmitted through the polarization separation functional member. In order to be able to detect the electromagnetic wave, it is arranged on the opposite side of the scanning pass region with the polarization separation functional member in between.

このように構成されたレーダ装置では、電磁波照射手段から照射されて偏光分離機能部材に到達した電磁波のうち第２偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材で反射し、偏光分離機能部材の走査角度に応じた方向に向けて送信される。その後、物体で反射した電磁波（反射電磁波）が走査通過領域の側から入射して偏光分離機能部材に到達すると、到達した反射電磁波のうち第１偏光方向の成分の電磁波が偏光分離機能部材を透過する。これにより、偏光分離機能部材を透過した第１偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材を挟んで走査通過領域とは反対側に配置された第１電磁波検出手段により検出される。   In the radar device configured as described above, the electromagnetic wave having the component in the second polarization direction out of the electromagnetic wave radiated from the electromagnetic wave irradiation unit and reaching the polarization separation functional member is reflected by the polarization separation functional member, It is transmitted in the direction corresponding to the scanning angle. After that, when the electromagnetic wave reflected by the object (reflected electromagnetic wave) enters from the scanning pass region side and reaches the polarization separation functional member, the electromagnetic wave of the component in the first polarization direction among the reached reflected electromagnetic waves passes through the polarization separation functional member. To do. Thereby, the electromagnetic wave of the component of the 1st polarization direction which permeate | transmitted the polarization separation functional member is detected by the 1st electromagnetic wave detection means arrange | positioned on the opposite side to a scanning passage area on both sides of a polarization separation functional member.

したがって、このように構成されたレーダ装置によれば、物体で反射した後に第２電磁波検出手段により検出された電磁波を用いて、電磁波を反射した物体までの距離を検出することができる。また、電磁波照射手段がパルス波を照射する場合には、パルス波を照射するタイミングを検出する手段を備えることで、周知のタイムオブフライト方式を用いて、電磁波を反射した物体までの距離を計測することが可能になる。   Therefore, according to the radar apparatus configured as described above, the distance to the object that reflects the electromagnetic wave can be detected using the electromagnetic wave detected by the second electromagnetic wave detection means after being reflected by the object. In addition, when the electromagnetic wave irradiation means emits a pulse wave, the distance to the object that reflected the electromagnetic wave is measured using a well-known time-of-flight method by providing means for detecting the timing of pulse wave irradiation. It becomes possible to do.

また、請求項１〜請求項２の何れか１項に記載のレーダ装置では、請求項３に記載のように、偏光分離機能部材は、電磁波を透過可能に形成された板形状の基板と、導電性材料で形成された複数の細線を、電磁波の波長よりも短い間隔で且つ第１偏光方向に沿って平行に基板上に配置することにより格子状に形成された微細周期構造体とから構成されるようにしてもよい。 Further, in the radar device according to any one of claims 1 to 2 , as described in claim 3 , the polarization separation functional member includes a plate-shaped substrate formed to transmit electromagnetic waves, It is composed of a fine periodic structure formed in a lattice shape by arranging a plurality of fine wires formed of a conductive material on a substrate in parallel with the first polarization direction at intervals shorter than the wavelength of electromagnetic waves You may be made to do.

このように構成されたレーダ装置によれば、微細加工技術を用いて上記の微細周期構造体を形成することができるため、例えば直角プリズムを貼り合わせてキューブ状に形成されるプリズム型偏光ビームスプリッタなどの従来の偏光分離機能部材と比較して、偏光分離機能部材を小型化することができる。   According to the radar apparatus configured in this way, the above-described fine periodic structure can be formed using a fine processing technique. For example, a prism-type polarization beam splitter formed in a cube shape by bonding right-angle prisms, for example. Compared with the conventional polarization separation functional members such as, the polarization separation functional member can be downsized.

また請求項３に記載のレーダ装置では、請求項４に記載のように、基板の両面のうち少なくとも一方の面に、電磁波の反射を抑制する機能を有する部材を配置するようにしてもよい。なお、電磁波の反射を抑制する機能を有する部材（以下、反射抑制機能部材ともいう）としては、誘電体多層膜、モスアイ構造が形成された部材などが挙げられる。 In the radar device according to claim 3 , as described in claim 4 , a member having a function of suppressing reflection of electromagnetic waves may be arranged on at least one of the both surfaces of the substrate. Examples of a member having a function of suppressing reflection of electromagnetic waves (hereinafter also referred to as a reflection suppressing functional member) include a dielectric multilayer film, a member having a moth-eye structure, and the like.

このように構成されたレーダ装置によれば、電磁波検出手段により検出される電磁波が、偏光分離機能部材における電磁波の反射のために減少するのを抑制し、レーダ装置の検出精度の低下を抑制することができる。   According to the radar device configured as described above, the electromagnetic wave detected by the electromagnetic wave detecting means is suppressed from decreasing due to the reflection of the electromagnetic wave in the polarization separation function member, and the decrease in the detection accuracy of the radar device is suppressed. be able to.

また請求項３または請求項４に記載のレーダ装置では、請求項５に記載のように、偏光分離機能部材が、２枚以上の基板を積層することにより構成されるようにしてもよい。
このように構成されたレーダ装置によれば、２枚以上の基板のそれぞれについて偏光分離機能を有するように形成することにより、１枚の基板を用いて偏光分離機能部材を構成する場合と比較して、基板の枚数分、偏光分離機能を向上させることができる。 Further, in the radar apparatus according to claim 3 or 4 , as described in claim 5 , the polarization separation functional member may be configured by stacking two or more substrates.
According to the radar device configured as described above, each of the two or more substrates is formed so as to have a polarization separation function, and compared with the case where the polarization separation function member is configured using one substrate. Thus, the polarization separation function can be improved by the number of substrates.

また、請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のレーダ装置では、請求項６に記載のように、基板は、電磁波と異なる波長の電磁波の通過を阻止する材料で形成されるようにしてもよい。 Further, in the radar device according to any one of claims 3 to 5 , as described in claim 6 , the substrate is formed of a material that prevents passage of electromagnetic waves having a wavelength different from that of the electromagnetic waves. It may be.

このように構成されたレーダ装置によれば、電磁波と異なる波長の電磁波が偏光分離機能部材を透過して電磁波検出手段により検出されることによりノイズになってしまうという事態の発生を抑制し、レーダ装置の検出精度の低下を抑制することができる。   According to the radar apparatus configured as described above, the occurrence of a situation in which an electromagnetic wave having a wavelength different from that of the electromagnetic wave passes through the polarization separation functional member and is detected by the electromagnetic wave detection unit is suppressed. A decrease in detection accuracy of the apparatus can be suppressed.

また、請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のレーダ装置では、請求項７に記載のように、基板に開口が形成され、微細周期構造体は、開口の開口面上に形成されるようにしてもよい。 Further, in the radar device according to any one of claims 3 to 5 , as described in claim 7 , an opening is formed in the substrate, and the fine periodic structure is formed on an opening surface of the opening. You may be made to do.

このように構成されたレーダ装置によれば、微細周期構造体を透過する第１偏光方向の成分の電磁波は開口内を通過するため、電磁波を透過可能な材料で基板を形成する必要がなくなり、基板材料の選択の自由度が向上する。   According to the radar apparatus configured in this way, the electromagnetic wave of the component in the first polarization direction that passes through the fine periodic structure passes through the opening, so it is not necessary to form a substrate with a material that can transmit the electromagnetic wave. The degree of freedom in selecting the substrate material is improved.

また請求項７に記載のレーダ装置では、請求項８に記載のように、長手方向が第１偏光方向と直交するように配置され、微細周期構造体の細線を支持する帯状の支持部材が開口の開口面上に形成されるようにしてもよい。 In the radar device according to claim 7 , as described in claim 8 , the belt-like support member that is arranged so that the longitudinal direction is orthogonal to the first polarization direction and supports the fine line of the fine periodic structure is opened. It may be formed on the opening surface.

このように構成されたレーダ装置によれば、微細周期構造体の細線を開口の周縁部だけではなく開口内でも支持することができるため、開口の周縁部だけで支持する場合と比較して、自身の加重で細線が切断されてしまうという事態の発生を抑制することができる。   According to the radar device configured in this way, the fine line of the fine periodic structure can be supported not only in the periphery of the opening but also in the opening, compared with the case of supporting only in the periphery of the opening, Occurrence of a situation where the thin line is cut by its own weight can be suppressed.

また、請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のレーダ装置では、請求項９に記載のように、偏光変換手段が、走査手段により走査された電磁波が通過する領域である走査通過領域内に配置され、直線偏光を円偏光に変換するとともに円偏光を直線偏光に変換するようにしてもよい。なお、偏光変換手段としては、例えば１／４波長板が挙げられる。 Further, in the radar apparatus according to any one of claims 1 to 8 , as described in claim 9 , the polarization conversion unit is a scanning passage in which an electromagnetic wave scanned by the scanning unit passes. It may be arranged in the region and convert linearly polarized light into circularly polarized light and convert circularly polarized light into linearly polarized light. In addition, as a polarization conversion means, a quarter wavelength plate is mentioned, for example.

このように構成されたレーダ装置では、電磁波照射手段から照射されて偏光分離機能部材に到達した電磁波のうち第２偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材で反射し、偏光分離機能部材の走査角度に応じた方向に向けて送信される。そして、送信された電磁波は、走査通過領域内に配置された偏光変換手段により直線偏光から円偏光に変換され、円偏光に変換された電磁波が物体に到達する。このとき、物体の表面が、電磁波が反射しても電磁波の偏光方向が回転しないように形成されている場合には、物体で反射した電磁波（反射電磁波）が、走査通過領域内に配置された偏光変換手段により円偏光から直線偏光に変換されることにより、第１偏光方向の成分の電磁波に変換され、偏光分離機能部材に到達する。このため、この第１偏光方向の成分の電磁波は、偏光分離機能部材を透過する。   In the radar device configured as described above, the electromagnetic wave having the component in the second polarization direction out of the electromagnetic wave radiated from the electromagnetic wave irradiation unit and reaching the polarization separation functional member is reflected by the polarization separation functional member, It is transmitted in the direction corresponding to the scanning angle. The transmitted electromagnetic wave is converted from linearly polarized light to circularly polarized light by the polarization conversion means arranged in the scanning passage region, and the electromagnetic wave converted to circularly polarized light reaches the object. At this time, when the surface of the object is formed so that the polarization direction of the electromagnetic wave does not rotate even if the electromagnetic wave is reflected, the electromagnetic wave reflected by the object (reflected electromagnetic wave) is arranged in the scanning passage region. By being converted from circularly polarized light to linearly polarized light by the polarization conversion means, it is converted into an electromagnetic wave having a component in the first polarization direction, and reaches the polarization separation functional member. For this reason, the electromagnetic wave of the component of the first polarization direction is transmitted through the polarization separation functional member.

したがって、このように構成されたレーダ装置によれば、電磁波が反射しても電磁波の偏光方向が回転しないように表面が形成されている物体までの距離を検出することができる。   Therefore, according to the radar device configured as described above, it is possible to detect the distance to the object on which the surface is formed so that the polarization direction of the electromagnetic wave does not rotate even if the electromagnetic wave is reflected.

また、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載のレーダ装置では、請求項１０に記載のように、比率変換手段が、電磁波照射手段により照射された電磁波が偏光分離機能部材に到るまでの光路上に配置され、入射した電磁波について第１偏光方向の成分と第２偏光方向の成分との比率を変えるようにしてもよい。なお、比率変換手段としては、例えば１／２波長板が挙げられる。 Further, in the radar device according to any one of claims 1 to 9 , as described in claim 10 , the ratio converting means is configured such that the electromagnetic wave irradiated by the electromagnetic wave irradiating means reaches the polarization separation functional member. The ratio of the component of the first polarization direction and the component of the second polarization direction may be changed for the incident electromagnetic wave. An example of the ratio converting means is a half-wave plate.

このように構成されたレーダ装置によれば、電磁波照射手段から照射されて偏光分離機能部材に到達した電磁波のうち、偏光分離機能部材を透過する電磁波と偏光分離機能部材で反射する電磁波との比率を変えることができる。   According to the radar apparatus configured as described above, the ratio of the electromagnetic wave transmitted through the polarization separation functional member and the electromagnetic wave reflected by the polarization separation functional member out of the electromagnetic waves irradiated from the electromagnetic wave irradiation means and reached the polarization separation functional member Can be changed.

第１実施形態のレーダ装置１の構成および動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure and operation | movement of the radar apparatus 1 of 1st Embodiment. 第２実施形態のレーダ装置４１の構成および動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure and operation | movement of the radar apparatus 41 of 2nd Embodiment. 第３実施形態のレーダ装置８１の構成および動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure and operation | movement of the radar apparatus 81 of 3rd Embodiment. 第４，５，６実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the polarization separation light variable angle element 11 in 4th, 5th, 6th embodiment. 第７，８実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the polarization splitting light variable angle element 11 in 7th, 8th embodiment. 別の実施形態のレーダ装置８１の構成および動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure and operation | movement of the radar apparatus 81 of another embodiment.

（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態について図面とともに説明する。
図１は、第１実施形態のレーダ装置１の構成および動作を示す説明図である。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration and operation of the radar apparatus 1 according to the first embodiment.

レーダ装置１は、図１に示すように、レーダ波となるパルスレーザ光を照射する光源２と、レーザ光を検出する光検出器３と、光源２から照射されたレーザ光を所定方向に向けて投射する投光光学系４と、投光光学系４から投射されたレーザ光を走査する走査部５と、入射したレーザ光を光検出器３へ導く受光光学系６とを備える。なお、投光光学系４と受光光学系６とは、走査部５を間に挟んで互いに対向するように配置される。   As shown in FIG. 1, the radar apparatus 1 has a light source 2 that emits a pulsed laser beam that is a radar wave, a photodetector 3 that detects the laser light, and a laser beam emitted from the light source 2 is directed in a predetermined direction. Projecting optical system 4, a scanning unit 5 that scans the laser light projected from the projecting optical system 4, and a light receiving optical system 6 that guides the incident laser light to the photodetector 3. The light projecting optical system 4 and the light receiving optical system 6 are disposed so as to face each other with the scanning unit 5 interposed therebetween.

また走査部５は、偏光分離光変角素子１１と、再帰性反射素子１２と、１／４波長板１３とから構成される。
そして偏光分離光変角素子１１は、レーザ光を透過可能な材料で形成された板形状の基板２１と、偏光分離機能を有する構造となるように基板２１の面上に形成された偏光分離構造体２２とから構成される。 The scanning unit 5 includes a polarization splitting light variable element 11, a retroreflective element 12, and a quarter wavelength plate 13.
The polarization separation light variable element 11 includes a plate-shaped substrate 21 made of a material that can transmit laser light, and a polarization separation structure formed on the surface of the substrate 21 so as to have a polarization separation function. It is composed of a body 22.

なお偏光分離構造体２２は、導電性材料（例えば、Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等）で形成された複数の細線を、光源２から照射されるレーザ光の波長よりも短い間隔で予め設定された方向（以下、格子方向という）に沿って平行に配置することにより格子状に構成される。   The polarization separation structure 22 is preset with a plurality of fine lines formed of a conductive material (for example, Al, Au, Ag, Cu, etc.) at intervals shorter than the wavelength of the laser light emitted from the light source 2. It is configured in a lattice shape by arranging them in parallel along the other direction (hereinafter referred to as the lattice direction).

また偏光分離光変角素子１１は、投光光学系４から投射されたレーザ光が走査部５で反射されることなく受光光学系６に直接到達する光路上に配置されている。そして偏光分離光変角素子１１は、不図示の駆動源から駆動力の供給を受けて、基板２１に設けられた回転軸２３を中心にして振動し、投光光学系４から投射されたレーザ光の１次元走査を所定走査角度範囲で行う。なお走査機構は、ＭＥＭＳ、ガルバノ等により構成される。   Further, the polarization separation light variable element 11 is arranged on an optical path where the laser light projected from the light projecting optical system 4 reaches the light receiving optical system 6 directly without being reflected by the scanning unit 5. The polarized light splitting element 11 receives a driving force from a driving source (not shown), vibrates around a rotating shaft 23 provided on the substrate 21, and is projected from the light projecting optical system 4. One-dimensional scanning of light is performed within a predetermined scanning angle range. The scanning mechanism is configured by MEMS, galvano, or the like.

また再帰性反射素子１２は、入射光をその入射方向とは逆方向に反射する機能を有し、偏光分離光変角素子１１を挟んで、偏光分離光変角素子１１により走査されたレーザ光が通過する側とは反対側に配置され、偏光分離光変角素子１１を通過した反射レーザ光を反射する。再帰性反射素子１２は、その表面に、例えばコーナーキューブアレイ、ビーズアレイ、およびプリズムアレイの何れかを形成することにより構成される。   The retroreflective element 12 has a function of reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction, and the laser beam scanned by the polarized light separating light variable element 11 with the polarized light separating light variable element 11 interposed therebetween. Is disposed on the side opposite to the side through which the laser beam passes, and reflects the reflected laser light that has passed through the polarization splitting light variable element 11. The retroreflective element 12 is configured by forming, for example, one of a corner cube array, a bead array, and a prism array on the surface thereof.

また１／４波長板１３は、直線偏光を円偏光に変換するとともに円偏光を直線偏光に変換する機能を有し、偏光分離光変角素子１１と再帰性反射素子１２との間に配置される。なお本実施形態では、再帰性反射素子１２として、レーザ光が反射してもレーザ光の偏光方向が回転しない素子を用いている。   The quarter-wave plate 13 has a function of converting linearly polarized light into circularly polarized light and converting circularly polarized light into linearly polarized light, and is disposed between the polarization separation light variable element 11 and the retroreflective element 12. The In the present embodiment, an element that does not rotate the polarization direction of the laser light even when the laser light is reflected is used as the retroreflective element 12.

次に、このように構成されたレーダ装置１において、レーダ波を反射した物体を検知する方法を説明する。
まず、光源２から照射されたレーザ光が投光光学系４を通過して偏光分離光変角素子１１に到達すると（光Ｌ１を参照）、偏光分離光変角素子１１に到達したレーザ光のうち、上記格子方向に平行な偏光方向を有する成分（以下、ＴＭ成分という）は、偏光分離光変角素子１１を透過し、受光光学系６を通過した後に光検出器３に到達する（光Ｌ２を参照）。 Next, a method for detecting an object reflecting a radar wave in the radar apparatus 1 configured as described above will be described.
First, when the laser light emitted from the light source 2 passes through the light projecting optical system 4 and reaches the polarization separation light variable element 11 (see the light L1), the laser light that has reached the polarization separation light variable element 11 Among them, a component having a polarization direction parallel to the grating direction (hereinafter referred to as a TM component) is transmitted through the polarization separation light variable element 11 and passes through the light receiving optical system 6 and then reaches the photodetector 3 (light). See L2).

一方、上記格子方向に垂直な偏光方向を有する成分（以下、ＴＥ成分という）は、偏光分離光変角素子１１で反射し、偏光分離光変角素子１１の走査角度に応じた方向に向けてレーダ波として照射される（光Ｌ３，Ｌ１３を参照）。   On the other hand, a component having a polarization direction perpendicular to the grating direction (hereinafter referred to as a TE component) is reflected by the polarization separation light variable element 11 and directed in a direction corresponding to the scanning angle of the polarization separation light variable element 11. Irradiated as a radar wave (see lights L3 and L13).

その後、物体Ｂで反射したレーザ光（以下、反射レーザ光ともいう）が偏光分離光変角素子１１に到達する（光Ｌ４，Ｌ１４を参照）。なお、偏光分離光変角素子１１で反射してレーダ波として照射されたレーザ光は主にＴＥ成分で構成されているが、物体Ｂでランダムに反射することにより、反射レーザ光は、ＴＥ成分だけでなくＴＭ成分も含んだ状態となる。このため、偏光分離光変角素子１１に到達した反射レーザ光のうち、ＴＭ成分が偏光分離光変角素子１１を透過する（光Ｌ５，Ｌ１５を参照）。   Thereafter, laser light reflected by the object B (hereinafter also referred to as reflected laser light) reaches the polarization splitting light deflector 11 (see lights L4 and L14). Although the laser beam reflected by the polarization beam splitting element 11 and irradiated as a radar wave is mainly composed of the TE component, the reflected laser beam is reflected by the object B at random, so that the reflected laser beam becomes the TE component. In addition to the TM component. For this reason, TM component permeate | transmits the polarization separation light variable angle element 11 among the reflected laser beams which reached | attained the polarization separation light variable element 11 (refer light L5, L15).

さらに、偏光分離光変角素子１１を透過したＴＭ成分の反射レーザ光は、１／４波長板１３を通過する。これにより反射レーザ光は、直線偏光から円偏光に変換され、再帰性反射素子１２に到達する（光Ｌ６，Ｌ１６を参照）。   Further, the TM component reflected laser light transmitted through the polarization splitting light variable element 11 passes through the quarter-wave plate 13. As a result, the reflected laser light is converted from linearly polarized light to circularly polarized light and reaches the retroreflective element 12 (see lights L6 and L16).

そして、再帰性反射素子１２に到達した反射レーザ光が、再帰性反射素子１２で入射方向とは逆方向に反射すると、１／４波長板１３を再度通過する（光Ｌ７，Ｌ１７を参照）。これにより反射レーザ光は、ＴＥ成分の反射レーザ光に変換され、偏光分離光変角素子１１に到達する（光Ｌ８，Ｌ１８を参照）。   When the reflected laser light that has reached the retroreflective element 12 is reflected by the retroreflective element 12 in the direction opposite to the incident direction, it passes through the quarter-wave plate 13 again (see the light L7 and L17). As a result, the reflected laser beam is converted to a reflected laser beam of TE component and reaches the polarization splitting light deflector 11 (see lights L8 and L18).

さらに、偏光分離光変角素子１１に到達したＴＥ成分の反射レーザ光は、偏光分離光変角素子１１で反射し、受光光学系６に向けて照射される（光Ｌ９，Ｌ１９を参照）。これにより、反射レーザ光が光検出器３に到達し、レーダ波を反射した物体を検知することができる。   Furthermore, the reflected laser beam of the TE component that has reached the polarization separation light variable element 11 is reflected by the polarization separation light variable element 11 and irradiated toward the light receiving optical system 6 (see lights L9 and L19). Thereby, the reflected laser beam reaches the photodetector 3, and the object that has reflected the radar wave can be detected.

また、光源２がパルスレーザ光を照射した時刻と、反射レーザ光を光検出器３が検出した時刻との差に基づいて、レーザ光を反射した物体までの距離を計測することができる。
このように構成されたレーダ装置１によれば、レーザ光の偏光分離とレーダ波の走査との両方を偏光分離光変角素子１１で行っているため、レーザ光の偏光分離を行う構成要素とレーザ光の走査を行う構成要素との間の位置関係についての調整を不要とすることができるとともに、構成要素数の削減によりレーダ装置１の小型化を容易にすることができる。 Moreover, the distance to the object which reflected the laser beam can be measured based on the difference between the time when the light source 2 irradiated the pulse laser beam and the time when the photodetector 3 detected the reflected laser beam.
According to the radar apparatus 1 configured as described above, since both the polarization separation of the laser light and the scanning of the radar wave are performed by the polarization separation light variable element 11, the component for performing the polarization separation of the laser light Adjustment of the positional relationship with the components that scan the laser light can be eliminated, and the radar apparatus 1 can be easily downsized by reducing the number of components.

また偏光分離光変角素子１１は、導電性材料で形成された複数の細線を所定の配置間隔で予め設定された方向（格子方向）に沿って平行に配置することにより構成される。これにより、微細加工技術を用いて格子状の構造を形成することができるため、例えば直角プリズムを貼り合わせてキューブ状に形成されるプリズム型偏光ビームスプリッタなどの従来の偏光分離機能部材と比較して、偏光分離光変角素子１１を小型化することができる。   The polarization splitting light variable element 11 is configured by arranging a plurality of fine lines formed of a conductive material in parallel along a predetermined direction (lattice direction) at a predetermined arrangement interval. As a result, a lattice-like structure can be formed by using a microfabrication technique. For example, it is compared with a conventional polarization separation functional member such as a prism-type polarization beam splitter that is formed in a cube shape by bonding right-angle prisms. Thus, the polarization separation light variable element 11 can be reduced in size.

以上説明した実施形態において、偏光分離光変角素子１１は本発明における走査手段、光源２は本発明における電磁波照射手段、基板２１および偏光分離構造体２２は本発明における偏光分離機能部材、回転軸２３は本発明における所定回転軸、ＴＭ成分は本発明における第１偏光方向の成分、ＴＥ成分は本発明における第２偏光方向の成分である。   In the embodiment described above, the polarization separation light variable element 11 is the scanning means in the present invention, the light source 2 is the electromagnetic wave irradiation means in the present invention, the substrate 21 and the polarization separation structure 22 are the polarization separation functional member, the rotation axis in the present invention. Reference numeral 23 denotes a predetermined rotation axis in the present invention, TM component is a component in the first polarization direction in the present invention, and TE component is a component in the second polarization direction in the present invention.

また、光検出器３は本発明における第１電磁波検出手段、再帰性反射素子１２および１／４波長板１３は本発明における変換反射手段、偏光分離構造体２２は本発明における微細周期構造体である。   Further, the photodetector 3 is the first electromagnetic wave detection means in the present invention, the retroreflective element 12 and the quarter wavelength plate 13 are the conversion reflection means in the present invention, and the polarization separation structure 22 is the fine periodic structure in the present invention. is there.

（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態について図面とともに説明する。
図２は、第２実施形態のレーダ装置４１の構成および動作を示す説明図である。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration and operation of the radar apparatus 41 according to the second embodiment.

レーダ装置４１は、図２に示すように、レーダ波となるレーザ光を照射する光源４２と、レーザ光を検出する光検出器４３ａ，４３ｂと、光源４２から照射されたレーザ光を所定方向に向けて投射する投光光学系４と、投光光学系４から投射されたレーザ光を走査する走査部５と、投光光学系４と走査部５との間に配置された１／２波長板４６と、入射したレーザ光を２方向に分割する光分割部４７と、光分割部４７から入射したレーザ光を光検出器４３ａ，４３ｂへ導く受光光学系４８ａ，４８ｂと、光検出器４３ａ，４３ｂからの検出信号を入力する差動増幅器４９とを備える。   As shown in FIG. 2, the radar device 41 includes a light source 42 that emits laser light to be radar waves, photodetectors 43 a and 43 b that detect laser light, and laser light emitted from the light source 42 in a predetermined direction. Projecting optical system 4 projecting toward, scanning unit 5 scanning laser light projected from the projecting optical system 4, and ½ wavelength disposed between the projecting optical system 4 and the scanning unit 5 A plate 46, a light splitting part 47 for splitting the incident laser light in two directions, light receiving optical systems 48a and 48b for guiding the laser light incident from the light splitting part 47 to the photodetectors 43a and 43b, and a photodetector 43a , 43b and a differential amplifier 49 for inputting the detection signals.

これらのうち走査部５は、偏光分離光変角素子１１と、再帰性反射素子１２と、１／４波長板１３とから構成される。走査部５の構成は第１実施形態と同じであるため説明を省略する。   Among these, the scanning unit 5 includes a polarization separation light variable element 11, a retroreflective element 12, and a quarter wavelength plate 13. Since the configuration of the scanning unit 5 is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

また１／２波長板４６は、その基準軸を、偏光分離光変角素子１１から入射するレーザ光の偏光方向に対して傾けた状態で配置されており、その傾斜角度に応じて、入射したレーザ光のＴＥ成分とＴＭ成分との割合を任意に変更することができる機能を有する。このため１／２波長板４６は、基準軸の傾斜角度に応じたＴＥ成分とＴＭ成分との割合を有するレーザ光を偏光分離光変角素子１１に向けて投射する。   The half-wave plate 46 is arranged with its reference axis tilted with respect to the polarization direction of the laser light incident from the polarization beam splitter 11 and is incident according to the tilt angle. It has a function capable of arbitrarily changing the ratio of the TE component and the TM component of the laser light. For this reason, the half-wave plate 46 projects laser light having a ratio of the TE component and the TM component according to the inclination angle of the reference axis toward the polarization separation light variable element 11.

また光分割部４７は、１／２波長板６１と、偏光ビームスプリッタ６２とから構成される。
そして１／２波長板６１は、１／２波長板４６と同様に、入射したレーザ光のＴＥ成分とＴＭ成分との割合を基準軸の傾斜角度に応じて変更する。また偏光ビームスプリッタ６２は、偏光分離光変角素子１１と同様に、レーザ光を透過可能な材料で形成された板形状の基板７１と、偏光分離機能を有する構造となるように基板２１の面上に形成された偏光分離構造体７２とから構成され、１／２波長板６１から入射したレーザ光を２方向に分割する。すなわち、１／２波長板６１から入射したレーザ光のうち、偏光分離構造体７２の格子方向に平行な偏光方向を有する成分（ＴＭ成分）は、偏光ビームスプリッタ６２を透過し、格子方向に垂直な偏光方向を有する成分（ＴＥ成分）は、偏光ビームスプリッタ６２で反射する。 The light splitting unit 47 includes a half-wave plate 61 and a polarizing beam splitter 62.
Similarly to the half-wave plate 46, the half-wave plate 61 changes the ratio of the TE component and the TM component of the incident laser light according to the inclination angle of the reference axis. The polarization beam splitter 62 has a plate-like substrate 71 made of a material capable of transmitting laser light and the surface of the substrate 21 so as to have a structure having a polarization separation function. The laser beam incident on the half-wave plate 61 is divided into two directions. That is, of the laser light incident from the half-wave plate 61, a component (TM component) having a polarization direction parallel to the grating direction of the polarization separation structure 72 is transmitted through the polarization beam splitter 62 and perpendicular to the grating direction. A component having a different polarization direction (TE component) is reflected by the polarization beam splitter 62.

また、受光光学系４８ａは、偏光ビームスプリッタ６２を透過したレーザ光を光検出器４３ａへ導き、受光光学系４８ｂは、偏光ビームスプリッタ６２で反射したレーザ光を光検出器４３ｂへ導く。   The light receiving optical system 48a guides the laser beam transmitted through the polarization beam splitter 62 to the photodetector 43a, and the light receiving optical system 48b guides the laser beam reflected by the polarization beam splitter 62 to the photodetector 43b.

次に、このように構成されたレーダ装置４１において、レーダ波を反射した物体を検知する方法を説明する。
まず、光源４２から照射されたレーザ光が投光光学系４を通過して偏光分離光変角素子１１に到達すると（光Ｌ１を参照）、偏光分離光変角素子１１に到達したレーザ光のうち、上記格子方向に平行な偏光方向を有する成分（ＴＭ成分）は、偏光分離光変角素子１１を透過して、１／２波長板６１に到達する（光Ｌ２を参照）。 Next, a method for detecting an object reflecting a radar wave in the radar apparatus 41 configured as described above will be described.
First, when the laser light emitted from the light source 42 passes through the light projecting optical system 4 and reaches the polarization separation light variable element 11 (see the light L1), the laser light that has reached the polarization separation light variable element 11 Of these components, the component (TM component) having a polarization direction parallel to the grating direction passes through the polarization splitting light variable element 11 and reaches the half-wave plate 61 (see the light L2).

その後、１／２波長板６１を通過したレーザ光は、ＴＭ成分とＴＥ成分の両方を有する状態に変換され（光Ｌ３１，Ｌ３２を参照）、ＴＭ成分のレーザ光は偏光ビームスプリッタ６２を透過して、受光光学系４８ａに向けて照射される（光Ｌ３３を参照）とともに、ＴＥ成分のレーザ光は偏光ビームスプリッタ６２で反射して、受光光学系４８ｂに向けて照射される（光Ｌ３４を参照）。これにより、レーザ光が光検出器４３ａ，４３ｂに到達する。   Thereafter, the laser light that has passed through the half-wave plate 61 is converted into a state having both a TM component and a TE component (see lights L31 and L32), and the TM component laser light passes through the polarization beam splitter 62. Then, the light beam is irradiated toward the light receiving optical system 48a (see the light L33), and the TE component laser light is reflected by the polarization beam splitter 62 and irradiated toward the light receiving optical system 48b (see the light L34). ). Thereby, the laser beam reaches the photodetectors 43a and 43b.

一方、上記格子方向に垂直な偏光方向を有する成分（ＴＥ成分）は、偏光分離光変角素子１１で反射し、偏光分離光変角素子１１の走査角度に応じた方向に向けてレーダ波として照射される（光Ｌ３，Ｌ１３を参照）。   On the other hand, a component (TE component) having a polarization direction perpendicular to the grating direction is reflected by the polarization separation light variable element 11 as a radar wave toward a direction corresponding to the scanning angle of the polarization separation light variable element 11. Irradiated (see light L3, L13).

その後、物体Ｂで反射したレーザ光（反射レーザ光）が偏光分離光変角素子１１に到達する（光Ｌ４，Ｌ１４を参照）。なお、偏光分離光変角素子１１で反射してレーダ波として照射されたレーザ光は主にＴＥ成分で構成されているが、物体Ｂでランダムに反射することにより、反射レーザ光は、ＴＥ成分だけでなくＴＭ成分も含んだ状態となる。このため、偏光分離光変角素子１１に到達した反射レーザ光のうち、ＴＭ成分が偏光分離光変角素子１１を透過する（光Ｌ５，Ｌ１５を参照）。   Thereafter, the laser beam (reflected laser beam) reflected by the object B reaches the polarization splitting light variable element 11 (see the lights L4 and L14). Although the laser beam reflected by the polarization beam splitting element 11 and irradiated as a radar wave is mainly composed of the TE component, the reflected laser beam is reflected by the object B at random, so that the reflected laser beam becomes the TE component. In addition to the TM component. For this reason, TM component permeate | transmits the polarization separation light variable angle element 11 among the reflected laser beams which reached | attained the polarization separation light variable element 11 (refer light L5, L15).

さらに、偏光分離光変角素子１１を透過したＴＭ成分の反射レーザ光は、１／４波長板１３を通過する。これにより反射レーザ光は、直線偏光から円偏光に変換され、再帰性反射素子１２に到達する（光Ｌ６，Ｌ１６を参照）。   Further, the TM component reflected laser light transmitted through the polarization splitting light variable element 11 passes through the quarter-wave plate 13. As a result, the reflected laser light is converted from linearly polarized light to circularly polarized light and reaches the retroreflective element 12 (see lights L6 and L16).

そして、再帰性反射素子１２に到達した反射レーザ光が、再帰性反射素子１２で入射方向とは逆方向に反射すると、１／４波長板１３を再度通過する（光Ｌ７，Ｌ１７を参照）。これにより反射レーザ光は、ＴＥ成分の反射レーザ光に変換され、再帰性反射素子１２に到達する（光Ｌ８，Ｌ１８を参照）。   When the reflected laser light that has reached the retroreflective element 12 is reflected by the retroreflective element 12 in the direction opposite to the incident direction, it passes through the quarter-wave plate 13 again (see the light L7 and L17). As a result, the reflected laser beam is converted to a reflected laser beam of TE component and reaches the retroreflective element 12 (see the light L8 and L18).

さらに、偏光分離光変角素子１１に到達したＴＥ成分の反射レーザ光は、偏光分離光変角素子１１で反射し、１／２波長板６１に向けて照射される（光Ｌ９，Ｌ１９を参照）。
その後、１／２波長板６１を通過した反射レーザ光は、ＴＭ成分とＴＥ成分の両方を有する状態に変換され（光Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ５１，Ｌ５２を参照）、ＴＭ成分のレーザ光は偏光ビームスプリッタ６２を透過して、受光光学系４８ａに向けて照射される（光Ｌ４３，Ｌ５３を参照）とともに、ＴＥ成分のレーザ光は偏光ビームスプリッタ６２で反射して、受光光学系４８ｂに向けて照射される（光Ｌ４４，Ｌ５４を参照）。これにより、反射レーザ光が光検出器４３ａ，４３ｂに到達し、レーダ波を反射した物体を検知することができる。 Further, the reflected laser beam of the TE component that has reached the polarization separation light variable element 11 is reflected by the polarization separation light variable element 11 and irradiated toward the half-wave plate 61 (see the light L9 and L19). ).
Thereafter, the reflected laser light that has passed through the half-wave plate 61 is converted into a state having both a TM component and a TE component (see the light L41, L42, L51, and L52), and the TM component laser light is a polarized beam. The light is transmitted through the splitter 62 and irradiated toward the light receiving optical system 48a (see the light L43 and L53), and the TE component laser light is reflected by the polarization beam splitter 62 and irradiated toward the light receiving optical system 48b. (See light L44, L54). As a result, the reflected laser light reaches the photodetectors 43a and 43b, and the object that reflects the radar wave can be detected.

また、光源４２から照射されて偏光分離光変角素子１１で反射されることなく光検出器４３ａ，４３ｂに到達したレーザ光と、物体Ｂで反射した後に光検出器４３ａ，４３ｂに到達したレーザ光とが光検出器４３ａ，４３ｂで合成されてビート信号が生成される。そして、光検出器４３ａから出力されるビート信号と光検出器４３ｂから出力されるビート信号とが差動増幅器４９に入力する。これにより、周知の光ヘテロダイン方式を用いて（例えば、特開平１０−３００４２１号公報を参照）、レーザ光を反射した物体までの距離を計測することができる。   Further, the laser light that has been irradiated from the light source 42 and has reached the photodetectors 43a and 43b without being reflected by the polarization splitting light variable element 11, and the laser beam that has been reflected by the object B and then has reached the photodetectors 43a and 43b. The light is combined by the photodetectors 43a and 43b to generate a beat signal. The beat signal output from the photodetector 43 a and the beat signal output from the photodetector 43 b are input to the differential amplifier 49. Thereby, the distance to the object which reflected the laser beam can be measured using a well-known optical heterodyne system (see, for example, JP-A-10-300421).

このように構成されたレーダ装置４１によれば、レーザ光の偏光分離とレーダ波の走査との両方を偏光分離光変角素子１１で行っているため、レーザ光の偏光分離を行う構成要素とレーザ光の走査を行う構成要素との間の位置関係についての調整を不要とすることができるとともに、構成要素数の削減によりレーダ装置１の小型化を容易にすることができる。   According to the radar device 41 configured as described above, both the polarization separation of the laser light and the scanning of the radar wave are performed by the polarization separation light variable element 11, and therefore, the component for performing the polarization separation of the laser light Adjustment of the positional relationship with the components that scan the laser light can be eliminated, and the radar apparatus 1 can be easily downsized by reducing the number of components.

また、光源４２により照射されたレーザ光が偏光分離光変角素子１１に到るまでの光路上に１／２波長板４６が配置されているため、偏光分離光変角素子１１を透過するレーザ光と偏光分離光変角素子１１で反射するレーザ光との比率を変えることができる。   Further, since the half-wave plate 46 is disposed on the optical path from the time when the laser light emitted from the light source 42 reaches the polarization beam splitter 11, the laser that transmits the polarization beam splitter 11. The ratio between the light and the laser beam reflected by the polarization separation light variable element 11 can be changed.

以上説明した実施形態において、１／２波長板４６は本発明における比率変換手段である。
（第３実施形態）
以下に本発明の第３実施形態について図面とともに説明する。 In the embodiment described above, the half-wave plate 46 is a ratio converting means in the present invention.
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図３は、第３実施形態のレーダ装置８１の構成および動作を示す説明図である。
レーダ装置８１は、図３に示すように、レーダ波となるパルスレーザ光を照射する光源８２と、レーザ光を検出する光検出器８３と、光源８２から照射されたレーザ光を所定方向に向けて投射する投光光学系４と、偏光分離光変角素子１１と、入射したレーザ光を光検出器３へ導く受光光学系８６と、１／４波長板８７とを備える。 FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the configuration and operation of the radar apparatus 81 according to the third embodiment.
As shown in FIG. 3, the radar device 81 has a light source 82 that emits a pulsed laser beam that is a radar wave, a photodetector 83 that detects the laser beam, and a laser beam emitted from the light source 82 in a predetermined direction. Projecting optical system 4 for projecting, a polarization splitting light variable element 11, a light receiving optical system 86 for guiding incident laser light to the photodetector 3, and a quarter wavelength plate 87.

これらのうち光源８２は、レーザ光を連続的に発生するレーザ発生装置（不図示）と、光源８２から投光光学系４までの光路上に配置されたシャッタ（例えば、オプティカルシャッタ。不図示）とにより構成され、シャッタの開閉を繰り返すことによってパルスレーザ光を照射する。   Among these, the light source 82 includes a laser generator (not shown) that continuously generates laser light and a shutter (for example, an optical shutter, not shown) disposed on the optical path from the light source 82 to the light projecting optical system 4. The pulse laser beam is irradiated by repeatedly opening and closing the shutter.

また偏光分離光変角素子１１は、第１実施形態と同様に、基板２１と偏光分離構造体２２とから構成され、回転軸２３を中心にして振動し、投光光学系４から投射されたレーザ光の１次元走査を所定走査角度範囲で行う。   Similarly to the first embodiment, the polarization separation light variable element 11 includes the substrate 21 and the polarization separation structure 22, vibrates around the rotation axis 23, and is projected from the light projecting optical system 4. One-dimensional scanning of laser light is performed within a predetermined scanning angle range.

また受光光学系８６は、偏光分離光変角素子１１を挟んで、偏光分離光変角素子１１により走査されたレーザ光が通過する側とは反対側に配置され、偏光分離光変角素子１１を通過した反射レーザ光を光検出器３へ導く。   The light receiving optical system 86 is arranged on the opposite side to the side through which the laser beam scanned by the polarization separation light variability element 11 passes, with the polarization separation light variability element 11 interposed therebetween. The reflected laser beam that has passed through is guided to the photodetector 3.

また１／４波長板８７は、偏光分離光変角素子１１を挟んで、受光光学系８６とは反対側に配置され、偏光分離光変角素子１１により走査されたレーザ光が１／４波長板８７内を通過する位置（以下、レーザ通過位置という）と、偏光分離光変角素子１１により走査されたレーザ光が１／４波長板８７内を通過しない位置（以下、レーザ非通過位置という）との間で移動可能に構成されている（矢印Ｙ１を参照）。さらに１／４波長板８７は、レーザ通過位置に配置された状態でレーザ光を走査した結果、物体を検知できなかった場合に、レーザ通過位置からレーザ非通過位置に移動し、逆に、レーザ非通過位置に配置された状態でレーザ光を走査した結果、物体を検知できなかった場合に、レーザ非通過位置からレーザ通過位置に移動するように制御される。   The quarter-wave plate 87 is disposed on the opposite side of the light-receiving optical system 86 with the polarization-separating light variable element 11 interposed therebetween, and the laser beam scanned by the polarization-separating light variable element 11 is a quarter wavelength. A position that passes through the plate 87 (hereinafter referred to as a laser passing position) and a position where the laser light scanned by the polarization beam splitter 11 does not pass through the quarter-wave plate 87 (hereinafter referred to as a laser non-passing position). (See arrow Y1). Further, the quarter-wave plate 87 moves from the laser passing position to the laser non-passing position when the object is not detected as a result of scanning the laser beam in the state where it is arranged at the laser passing position. When the object is not detected as a result of scanning with the laser beam in the state where it is arranged at the non-passing position, it is controlled to move from the laser non-passing position to the laser passing position.

次に、このように構成されたレーダ装置８１において、レーダ波を反射した物体を検知する方法を説明する。
まず、光源８２から照射されたレーザ光が投光光学系４を通過して偏光分離光変角素子１１に到達すると（光Ｌ１を参照）、偏光分離光変角素子１１に到達したレーザ光のうち、上記格子方向に垂直な偏光方向を有する成分（ＴＥ成分）は、偏光分離光変角素子１１で反射し、偏光分離光変角素子１１の走査角度に応じた方向に向けてレーダ波として照射される（光Ｌ３，Ｌ１３を参照）。 Next, a method for detecting an object reflecting a radar wave in the radar device 81 configured as described above will be described.
First, when the laser light emitted from the light source 82 passes through the light projecting optical system 4 and reaches the polarization separation light variable element 11 (see the light L1), the laser light that has reached the polarization separation light variable element 11 Among them, the component having the polarization direction perpendicular to the grating direction (TE component) is reflected by the polarization separation light variable element 11 as a radar wave toward the direction corresponding to the scanning angle of the polarization separation light variable element 11. Irradiated (see light L3, L13).

そして、１／４波長板８７がレーザ通過位置に配置されている場合には、走査されたレーザ光が１／４波長板８７を通過し、これにより直線偏光から円偏光に変換されて物体Ｂに到達する（光Ｌ６１，Ｌ７１を参照）。このとき、物体Ｂの表面が、レーザ光が反射してもレーザ光の偏光方向が回転しない材料で形成されている場合には（例えばキャッツアイ）、物体Ｂで反射したレーザ光（反射レーザ光）が１／４波長板８７を再度通過する（光Ｌ６２，Ｌ７２を参照）ことにより、反射レーザ光がＴＭ成分の反射レーザ光に変換され、偏光分離光変角素子１１に到達する（光Ｌ６３，Ｌ７３を参照）。   When the ¼ wavelength plate 87 is disposed at the laser passing position, the scanned laser light passes through the ¼ wavelength plate 87, thereby being converted from linearly polarized light to circularly polarized light, and the object B (See light L61, L71). At this time, when the surface of the object B is formed of a material that does not rotate the polarization direction of the laser light even if the laser light is reflected (for example, cat's eye), the laser light reflected by the object B (reflected laser light) ) Again passes through the quarter-wave plate 87 (see the light L62 and L72), the reflected laser light is converted to reflected laser light of the TM component, and reaches the polarization splitting light variable element 11 (light L63). , L73).

さらに、偏光分離光変角素子１１に到達したＴＭ成分の反射レーザ光は、偏光分離光変角素子１１を透過し（光Ｌ６４，Ｌ７４を参照）、受光光学系８６を通過した後に光検出器３に到達する（光Ｌ６５，Ｌ７５を参照）。これにより、レーダ波を反射した物体を検知することができる。   Further, the TM component reflected laser light that has reached the polarization splitting light variable element 11 is transmitted through the polarization splitting light variable element 11 (see lights L64 and L74), and after passing through the light receiving optical system 86, the photodetector. 3 (see light L65, L75). Thereby, the object which reflected the radar wave is detectable.

一方、１／４波長板８７がレーザ非通過位置に配置されている場合には、偏光分離光変角素子１１で走査されたレーザ光は、第１実施形態と同様に、物体Ｂで反射された後に偏光分離光変角素子１１に到達する（図１のＬ３，Ｌ４，Ｌ１３，Ｌ１４を参照）。そして、偏光分離光変角素子１１に到達した反射レーザ光のうち、ＴＭ成分が偏光分離光変角素子１１を透過し（図１の光Ｌ５，Ｌ１５を参照）、受光光学系８６を通過した後に光検出器３に到達する（光Ｌ６５，Ｌ７５を参照）。これにより、レーダ波を反射した物体を検知することができる。   On the other hand, when the quarter-wave plate 87 is disposed at the laser non-passing position, the laser beam scanned by the polarization beam splitting element 11 is reflected by the object B as in the first embodiment. After that, it reaches the polarization splitting light deflector 11 (see L3, L4, L13, and L14 in FIG. 1). The TM component of the reflected laser light that has reached the polarization beam splitter 11 passes through the polarization beam splitter 11 (see the light L5 and L15 in FIG. 1) and passes through the light receiving optical system 86. Later, the light reaches the photodetector 3 (see lights L65 and L75). Thereby, the object which reflected the radar wave is detectable.

また、光源８２のシャッタが開放された時刻と、反射レーザ光を光検出器８３が検出した時刻との差に基づいて、レーザ光を反射した物体までの距離を計測することができる。
このように構成されたレーダ装置８１によれば、レーザ光の偏光分離とレーダ波の走査との両方を偏光分離光変角素子１１で行っているため、レーザ光の偏光分離を行う構成要素とレーザ光の走査を行う構成要素との間の位置関係についての調整を不要とすることができるとともに、構成要素数の削減によりレーダ装置８１の小型化を容易にすることができる。 Further, based on the difference between the time when the shutter of the light source 82 is opened and the time when the photodetector 83 detects the reflected laser light, the distance to the object that reflects the laser light can be measured.
According to the radar device 81 configured as described above, since both the polarization separation of the laser light and the scanning of the radar wave are performed by the polarization separation light variable element 11, the component for performing the polarization separation of the laser light Adjustment of the positional relationship with the components that scan with the laser light can be eliminated, and the radar device 81 can be easily downsized by reducing the number of components.

また、１／４波長板８７が上記レーザ通過位置に配置されるため、レーダ波が反射してもレーダ波の偏光方向が回転しないように表面が形成されている物体までの距離を検出することができる。   In addition, since the quarter wave plate 87 is disposed at the laser passing position, the distance to the object on which the surface is formed is detected so that the polarization direction of the radar wave does not rotate even if the radar wave is reflected. Can do.

以上説明した実施形態において、光検出器８３は本発明における第２電磁波検出手段、１／４波長板８７は本発明における偏光変換手段である。
（第４実施形態）
以下に本発明の第４実施形態について図面とともに説明する。なお第４実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。 In the embodiment described above, the photodetector 83 is the second electromagnetic wave detection means in the present invention, and the quarter wavelength plate 87 is the polarization conversion means in the present invention.
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the fourth embodiment, only parts different from the first embodiment will be described.

第４実施形態におけるレーダ装置１は、偏光分離光変角素子１１の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図４（ａ）は、第４実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す側面図である。   The radar apparatus 1 according to the fourth embodiment is the same as that according to the first embodiment except that the configuration of the polarization separation light variable element 11 is changed. FIG. 4A is a side view showing the configuration of the polarization beam splitter 11 in the fourth embodiment.

第４実施形態における偏光分離光変角素子１１は、図４（ａ）に示すように、光源２から照射されるレーザ光に対して反射抑制機能を有する構造体２５（以下、反射抑制構造体２５という）が追加された点以外は第１実施形態と同じである。   As shown in FIG. 4A, the polarization splitting light variable element 11 in the fourth embodiment has a structure 25 (hereinafter referred to as a reflection suppressing structure) having a reflection suppressing function with respect to laser light emitted from the light source 2. 25) is the same as in the first embodiment except for the point added.

反射抑制構造体２５は、その表面にモスアイ構造が形成された部材であり、偏光分離構造体２２上に形成されるとともに、基板２１における偏光分離構造体２２が形成されていない側の面上において偏光分離構造体２２と対向するように形成される。すなわち反射抑制構造体２５は、基板２１の両面において、偏光分離構造体２２と同様にして格子状に構成される。   The reflection suppression structure 25 is a member having a moth-eye structure formed on the surface thereof, and is formed on the polarization separation structure 22 and on the surface of the substrate 21 on which the polarization separation structure 22 is not formed. It is formed so as to face the polarization separation structure 22. That is, the reflection suppressing structure 25 is configured in a lattice shape on both sides of the substrate 21 in the same manner as the polarization separation structure 22.

このように構成されたレーダ装置１によれば、光検出器３により検出されるレーザ光が、偏光分離光変角素子１１におけるレーザ光の反射のために減少するのを抑制し、レーダ装置１の検出精度の低下を抑制することができる。   According to the radar apparatus 1 configured as described above, the laser light detected by the photodetector 3 is suppressed from being reduced due to the reflection of the laser light by the polarization separation light variable element 11, and the radar apparatus 1. The decrease in detection accuracy can be suppressed.

（第５実施形態）
以下に本発明の第５実施形態について図面とともに説明する。なお第５実施形態では、第４実施形態と異なる部分のみを説明する。 (Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the fifth embodiment, only parts different from the fourth embodiment will be described.

第５実施形態におけるレーダ装置１は、偏光分離光変角素子１１の構成が変更された点以外は第４実施形態と同じである。図４（ｂ）は、第５実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す側面図である。   The radar apparatus 1 according to the fifth embodiment is the same as that according to the fourth embodiment except that the configuration of the polarization separation light variable element 11 is changed. FIG. 4B is a side view showing the configuration of the polarization beam splitter 11 in the fifth embodiment.

第５実施形態における偏光分離光変角素子１１は、図４（ｂ）に示すように、１／４波長板の機能を有する構造体２６（以下、１／４波長板構造体２６という）が追加された点以外は第４実施形態と同じである。   As shown in FIG. 4B, the polarization splitting light variable element 11 according to the fifth embodiment has a structure 26 having a function of a quarter wavelength plate (hereinafter referred to as a quarter wavelength plate structure 26). Except for the added points, the fourth embodiment is the same as the fourth embodiment.

１／４波長板構造体２６は、光源２から照射されるレーザ光の波長よりも短い格子間隔で形成された回折格子であり、基板２１における偏光分離構造体２２が形成されていない側の面上において、基板２１と反射抑制構造体２５との間に形成される。すなわち１／４波長板構造体２６は、偏光分離構造体２２と同様にして格子状に構成される。   The quarter-wave plate structure 26 is a diffraction grating formed with a grating interval shorter than the wavelength of the laser light emitted from the light source 2, and the surface of the substrate 21 on which the polarization separation structure 22 is not formed. Above, it is formed between the substrate 21 and the reflection suppressing structure 25. That is, the quarter-wave plate structure 26 is configured in a lattice shape in the same manner as the polarization separation structure 22.

（第６実施形態）
以下に本発明の第６実施形態について図面とともに説明する。なお第６実施形態では、第５実施形態と異なる部分のみを説明する。 (Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the sixth embodiment, only parts different from the fifth embodiment will be described.

第６実施形態におけるレーダ装置１は、偏光分離光変角素子１１の構成が変更された点以外は第５実施形態と同じである。図４（ｃ）は、第６実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す側面図である。   The radar apparatus 1 according to the sixth embodiment is the same as that according to the fifth embodiment except that the configuration of the polarization splitting light variable element 11 is changed. FIG. 4C is a side view showing the configuration of the polarization beam splitter 11 in the sixth embodiment.

第６実施形態における偏光分離光変角素子１１は、図４（ｃ）に示すように、基板２７と偏光分離構造体２８と反射抑制構造体２９が追加された点以外は第５実施形態と同じである。   As shown in FIG. 4C, the polarized light separating variable angle element 11 according to the sixth embodiment is the same as that of the fifth embodiment except that a substrate 27, a polarized light separating structure 28, and a reflection suppressing structure 29 are added. The same.

基板２７は、基板２１と同様にレーザ光を透過可能な材料で板形状に形成されており、反射抑制構造体２５上において基板２１と対向するように配置される。
偏光分離構造体２８は、偏光分離構造体２２と同様の材料で形成され、基板２７における基板２１と対向していない側の面上において、反射抑制構造体２５と対向するように形成される。 Similarly to the substrate 21, the substrate 27 is formed in a plate shape with a material that can transmit laser light, and is disposed on the reflection suppressing structure 25 so as to face the substrate 21.
The polarization separation structure 28 is formed of the same material as that of the polarization separation structure 22 and is formed to face the reflection suppressing structure 25 on the surface of the substrate 27 that does not face the substrate 21.

反射抑制構造体２９は、その表面にモスアイ構造が形成された部材であり、偏光分離構造体２８上に形成される。すなわち反射抑制構造体２９は、反射抑制構造体２５と同様にして格子状に構成される。   The reflection suppression structure 29 is a member having a moth-eye structure formed on the surface thereof, and is formed on the polarization separation structure 28. That is, the reflection suppression structure 29 is configured in a lattice shape in the same manner as the reflection suppression structure 25.

このように構成されたレーダ装置１では、基板２１，２７のそれぞれについて偏光分離機能と反射抑制機能を有するように形成されているため、１枚の基板２１を用いて偏光分離光変角素子１１を構成する場合と比較して、基板の枚数が多い分、偏光分離機能と反射抑制機能を向上させることができる。   In the radar apparatus 1 configured as described above, each of the substrates 21 and 27 is formed so as to have a polarization separation function and a reflection suppression function, so that the polarization separation light variable angle element 11 is used by using one substrate 21. Compared with the case of configuring, the polarization separation function and the reflection suppression function can be improved as the number of substrates increases.

（第７実施形態）
以下に本発明の第７実施形態について図面とともに説明する。なお第７実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。 (Seventh embodiment)
A seventh embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the seventh embodiment, only parts different from the first embodiment will be described.

第７実施形態におけるレーダ装置１は、偏光分離光変角素子１１の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図５（ａ）は、第７実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す平面図である。   The radar apparatus 1 according to the seventh embodiment is the same as that according to the first embodiment except that the configuration of the polarization separation light variable element 11 is changed. FIG. 5A is a plan view showing the configuration of the polarization splitting light variable element 11 in the seventh embodiment.

第７実施形態における偏光分離光変角素子１１は、図５（ａ）に示すように、レーザ光を通過させるための開口１２１ａが設けられた板形状の基板１２１と、偏光分離機能を有する構造となるように基板１２１上に形成された偏光分離構造体１２２と、偏光分離構造体１２２を支持するために基板１２１上に形成された支持部材１２３とから構成される。   As shown in FIG. 5A, the polarization separation light variable element 11 in the seventh embodiment has a plate-like substrate 121 provided with an opening 121a for allowing laser light to pass therethrough, and a structure having a polarization separation function. The polarization separation structure 122 formed on the substrate 121 and the support member 123 formed on the substrate 121 for supporting the polarization separation structure 122 are configured.

基板１２１に設けられた開口１２１ａは円形状に形成されている。そして偏光分離構造体１２２は、開口１２１ａの開口面上において、第１実施形態と同様に、導電性材料で形成された複数の細線を所定の配置間隔で予め設定された方向（格子方向）に沿って平行に配置することにより格子状に構成される。   The opening 121a provided in the substrate 121 is formed in a circular shape. Then, the polarization separation structure 122 has a plurality of fine lines formed of a conductive material on the opening surface of the opening 121a in a predetermined direction (lattice direction) at a predetermined arrangement interval, as in the first embodiment. It is configured in a lattice shape by being arranged in parallel along.

また支持部材１２３は、レーザ光を透過可能な材料で帯状に形成され、開口１２１ａの開口面上において、その長手方向が上記格子方向と直交するようにして配置される。
このように構成されたレーダ装置１によれば、偏光分離構造体１２２を透過するＴＭ成分のレーザ光は開口１２１ａ内を通過するため、光源２から照射されるレーザ光を透過可能な材料で基板を形成する必要がなくなり、基板材料の選択の自由度が向上する。 The support member 123 is formed in a band shape with a material that can transmit laser light, and is arranged on the opening surface of the opening 121a so that the longitudinal direction thereof is orthogonal to the lattice direction.
According to the radar apparatus 1 configured as described above, since the TM component laser light that passes through the polarization separation structure 122 passes through the opening 121a, the substrate is made of a material that can transmit the laser light emitted from the light source 2. Thus, the degree of freedom in selecting the substrate material is improved.

また、支持部材１２３により、偏光分離構造体１２２の細線を開口１２１ａの周縁部だけではなく開口内でも支持することができるため、開口１３１ａの周縁部だけで支持する場合と比較して、自身の加重で細線が切断されてしまうという事態の発生を抑制することができる。   Further, since the support member 123 can support the thin line of the polarization separation structure 122 not only in the peripheral portion of the opening 121a but also in the opening, compared to the case where it is supported only in the peripheral portion of the opening 131a, Generation | occurrence | production of the situation where a thin line will be cut | disconnected by weighting can be suppressed.

（第８実施形態）
以下に本発明の第８実施形態について図面とともに説明する。なお第８実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。 (Eighth embodiment)
The eighth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the eighth embodiment, only parts different from the first embodiment will be described.

第８実施形態におけるレーダ装置１は、偏光分離光変角素子１１の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図５（ｂ）は、第８実施形態における偏光分離光変角素子１１の構成を示す平面図である。   The radar apparatus 1 according to the eighth embodiment is the same as that according to the first embodiment except that the configuration of the polarization splitting light variable element 11 is changed. FIG. 5B is a plan view showing the configuration of the polarization splitting light variable element 11 in the eighth embodiment.

第８実施形態における偏光分離光変角素子１１は、図５（ｂ）に示すように、レーザ光を通過させるための開口１３１ａが設けられた板形状の基板１３１と、偏光分離機能を有する構造となるように基板１３１上に形成された偏光分離構造体１３２とから構成される。   As shown in FIG. 5B, the polarization separation light variable element 11 according to the eighth embodiment has a plate-like substrate 131 provided with an opening 131a for allowing laser light to pass through, and a structure having a polarization separation function. And a polarization separation structure 132 formed on the substrate 131.

基板１３１に設けられた開口１３１ａは矩形状に形成されている。そして偏光分離構造体１３２は、開口１２１ａの開口面上において、第１実施形態と同様に導電性材料で形成された複数の細線を、開口１３１ａを構成する４辺のうち互いに対向する２辺の間で掛け渡すようにして、所定の配置間隔で予め設定された方向（格子方向）に沿って平行に配置することにより格子状に構成される。   The opening 131a provided in the substrate 131 is formed in a rectangular shape. Then, the polarization separation structure 132 has a plurality of fine lines formed of a conductive material on the opening surface of the opening 121a on the two sides of the four sides constituting the opening 131a facing each other, as in the first embodiment. It is configured in a lattice shape by being arranged in parallel along a predetermined direction (lattice direction) at predetermined arrangement intervals so as to span between them.

このように構成されたレーダ装置１によれば、偏光分離構造体１３２を透過するＴＭ成分のレーザ光は開口１３１ａ内を通過するため、光源２から照射されるレーザ光を透過可能な材料で基板を形成する必要がなくなり、基板材料の選択の自由度が向上する。   According to the radar apparatus 1 configured as described above, since the TM component laser light transmitted through the polarization separation structure 132 passes through the opening 131a, the substrate is made of a material that can transmit the laser light emitted from the light source 2. Thus, the degree of freedom in selecting the substrate material is improved.

以上、本発明の一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、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記第１実施形態では、偏光分離光変角素子１１が回転軸２３を中心にして振動することによってレーザ光の１次元走査を行うものを示したが、偏光分離光変角素子１１が２次元走査を行うようにしてもよい。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, As long as it belongs to the technical scope of this invention, a various form can be taken.
For example, in the first embodiment, the polarization separation light variable element 11 performs one-dimensional scanning of laser light by vibrating around the rotation axis 23. However, the polarization separation light variable element 11 has two You may make it perform a dimension scan.

また上記第１実施形態では、レーザ光が反射してもレーザ光の偏光方向が回転しない素子を再帰性反射素子１２として用いたが、レーザ光が反射するとレーザ光の偏光方向が９０°回転する素子が再帰性反射素子１２として用いられている場合には、１／４波長板１３は不要である。   In the first embodiment, the element whose polarization direction of the laser beam does not rotate even when the laser beam is reflected is used as the retroreflective element 12. However, when the laser beam is reflected, the polarization direction of the laser beam is rotated by 90 °. When the element is used as the retroreflective element 12, the quarter wave plate 13 is not necessary.

また上記第１実施形態では、光源２から照射されたレーザ光を透過可能な材料で形成された基板２１を用いた偏光分離光変角素子１１を示したが、光源２から照射されたレーザ光と異なる波長の電磁波の通過を阻止する材料で形成された基板を用いるようにしてもよい。このように構成されたレーダ装置１によれば、光源２から照射されたレーザ光と異なる波長の電磁波が偏光分離光変角素子１１を透過して光検出器３により検出されることによりノイズになってしまうという事態の発生を抑制し、レーダ装置１の検出精度の低下を抑制することができる。   In the first embodiment, the polarization separation light variable angle element 11 using the substrate 21 made of a material capable of transmitting the laser light emitted from the light source 2 is shown. However, the laser light emitted from the light source 2 is used. You may make it use the board | substrate formed with the material which blocks | prevents passage of electromagnetic waves with a different wavelength. According to the radar apparatus 1 configured as described above, an electromagnetic wave having a wavelength different from that of the laser light emitted from the light source 2 is transmitted through the polarization splitting light changing element 11 and detected by the photodetector 3, thereby causing noise. It is possible to suppress the occurrence of such a situation, and to suppress a decrease in detection accuracy of the radar device 1.

また上記第３実施形態では、受光光学系８６を介してレーザ光を光検出器３へ導くものを示したが、図６に示すように、受光光学系８６を省略するようにしてもよい。但し、この場合には、偏光分離光変角素子１１の走査角度範囲に応じて、上記第３実施形態よりも、光検出器３の検出面の面積を大きくする必要がある。   In the third embodiment, the laser light is guided to the photodetector 3 through the light receiving optical system 86, but the light receiving optical system 86 may be omitted as shown in FIG. However, in this case, it is necessary to make the area of the detection surface of the photodetector 3 larger than that in the third embodiment, depending on the scanning angle range of the polarization splitting light variable element 11.

また上記第４実施形態では、反射抑制機能部材としてモスアイ構造が形成された部材を用いたものを示したが、反射抑制機能を有するものであればこれに限定されるものではなく、例えば誘電体多層膜を反射抑制機能部材として用いてもよい。   In the fourth embodiment, the member using the moth-eye structure is used as the reflection suppressing function member. However, the member is not limited to this as long as it has the reflection suppressing function. A multilayer film may be used as a reflection suppressing functional member.

また上記第６実施形態では、２枚の基板を積層して偏光分離光変角素子１１を構成するものを示したが、３枚以上の基板を積層して偏光分離光変角素子１１を構成するようにしてもよい。   In the sixth embodiment, the polarization separation light variable angle element 11 is configured by laminating two substrates. However, the polarization separation light variable angle element 11 is configured by stacking three or more substrates. You may make it do.

また上記第７実施形態では、基板１２１に設けられた開口１２１ａが円形状に形成されているものを示したが、開口１２１ａの形状はこれに限定されるものではなく、任意の形状を採用することができる。また上記第８実施形態では、基板１３１に設けられた開口１３１ａが矩形状に形成されているものを示したが、開口１３１ａの形状はこれに限定されるものではなく、任意の形状を採用することができる。   In the seventh embodiment, the opening 121a provided in the substrate 121 is formed in a circular shape. However, the shape of the opening 121a is not limited to this, and an arbitrary shape is adopted. be able to. In the eighth embodiment, the opening 131a provided in the substrate 131 is formed in a rectangular shape. However, the shape of the opening 131a is not limited to this, and an arbitrary shape is adopted. be able to.

１,４１,８１…レーダ装置、２,４２,８２…光源、３,４３ａ,４３ｂ,８３…光検出器、４…投光光学系、５…走査部、６,４８ａ,４８ｂ,８６…受光光学系、１１…偏光分離光変角素子、１２…再帰性反射素子、１３,８７…１／４波長板、２１,２７,７１…基板、２２,２８,７２…偏光分離構造体、２３…回転軸、２５,２９…反射抑制構造体、２６…１／４波長板構造体、４６，６１…１／２波長板、４７…光分割部、４９…差動増幅器、６２…偏光ビームスプリッタ、１２１,１３１…基板、１２１ａ,１３１ａ…開口、１２２,１３２…偏光分離構造体、１２３…支持部材   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,41,81 ... Radar device, 2,42,82 ... Light source, 3,43a, 43b, 83 ... Photo detector, 4 ... Light projection optical system, 5 ... Scanning part, 6, 48a, 48b, 86 ... Light reception Optical system 11... Polarization-separating light variable element 12. Retroreflective element 13 87 87 Quarter wave plate 21, 27 71 71 Substrate 22, 28 72 72 Polarization separating structure 23 Rotation axis, 25, 29 ... reflection suppressing structure, 26 ... 1/4 wavelength plate structure, 46, 61 ... 1/2 wavelength plate, 47 ... light splitting unit, 49 ... differential amplifier, 62 ... polarization beam splitter, 121, 131 ... substrate, 121a, 131a ... opening, 122, 132 ... polarization separation structure, 123 ... support member

Claims (10)

送信した電磁波の反射波を受信することによって、電磁波を反射した物体までの距離を検出するレーダ装置であって、
予め設定された第１偏光方向の成分の前記電磁波が透過するとともに、前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の成分の前記電磁波が反射する機能を有する偏光分離機能部材を備えて、予め設定された所定回転軸を中心に前記偏光分離機能部材を回転させることにより、予め設定された所定走査角度範囲内で前記第２偏光方向の成分の前記電磁波を走査する走査手段と、
前記走査手段の前記偏光分離機能部材に向けて前記電磁波を照射する電磁波照射手段と、
前記偏光分離機能部材に向けて照射されて前記偏光分離機能部材を透過した前記電磁波を検出することができるように、前記偏光分離機能部材を挟んで前記電磁波照射手段とは反対側に配置された第１電磁波検出手段と、
前記走査手段により走査された前記電磁波が通過する領域である走査通過領域の側から前記偏光分離機能部材に入射して前記偏光分離機能部材を透過した前記電磁波を反射できるように、前記偏光分離機能部材を挟んで前記走査通過領域とは反対側に配置され、入射した前記電磁波について、その偏光方向を前記第２偏光方向に変換し且つ入射方向とは逆方向に反射させる機能を有する変換反射手段とを備える
ことを特徴とするレーダ装置。 A radar device that detects a distance to an object that reflects an electromagnetic wave by receiving a reflected wave of the transmitted electromagnetic wave,
A polarization separation functional member having a function of transmitting the electromagnetic wave of the component of the first polarization direction set in advance and reflecting the electromagnetic wave of the component of the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction; Scanning means for scanning the electromagnetic wave of the component of the second polarization direction within a predetermined scanning angle range set in advance by rotating the polarization separation functional member around a set predetermined rotation axis;
Electromagnetic wave irradiation means for irradiating the electromagnetic wave toward the polarized light separating functional member of the scanning means ;
Arranged on the opposite side of the electromagnetic wave irradiation means across the polarization separation functional member so that the electromagnetic wave transmitted toward the polarization separation functional member and transmitted through the polarization separation functional member can be detected. First electromagnetic wave detection means;
The polarization separation function so as to reflect the electromagnetic wave that has entered the polarization separation function member and has passed through the polarization separation function member from the side of the scanning passage region that is the region through which the electromagnetic wave scanned by the scanning unit passes. A conversion reflection means disposed on the opposite side of the scanning passage region with a member interposed therebetween and having a function of converting the incident polarization of the electromagnetic wave into the second polarization direction and reflecting the incident light in a direction opposite to the incident direction. radar apparatus, characterized in that it comprises and. 送信した電磁波の反射波を受信することによって、電磁波を反射した物体までの距離を検出するレーダ装置であって、
予め設定された第１偏光方向の成分の前記電磁波が透過するとともに、前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の成分の前記電磁波が反射する機能を有する偏光分離機能部材を備えて、予め設定された所定回転軸を中心に前記偏光分離機能部材を回転させることにより、予め設定された所定走査角度範囲内で前記第２偏光方向の成分の前記電磁波を走査する走査手段と、
前記走査手段の前記偏光分離機能部材に向けて前記電磁波を照射する電磁波照射手段と、
前記走査手段により走査された前記電磁波が通過する領域である走査通過領域から前記偏光分離機能部材に入射して前記偏光分離機能部材を透過した前記電磁波を検出できるように、前記偏光分離機能部材を挟んで前記走査通過領域とは反対側に配置された第２電磁波検出手段を備える
ことを特徴とするレーダ装置。 A radar device that detects a distance to an object that reflects an electromagnetic wave by receiving a reflected wave of the transmitted electromagnetic wave,
A polarization separation functional member having a function of transmitting the electromagnetic wave of the component of the first polarization direction set in advance and reflecting the electromagnetic wave of the component of the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction; Scanning means for scanning the electromagnetic wave of the component of the second polarization direction within a predetermined scanning angle range set in advance by rotating the polarization separation functional member around a set predetermined rotation axis;
Electromagnetic wave irradiation means for irradiating the electromagnetic wave toward the polarized light separating functional member of the scanning means;
The polarization separation functional member is detected so that the electromagnetic wave transmitted to the polarization separation functional member and transmitted through the polarization separation functional member can be detected from a scanning passage region which is a region through which the electromagnetic wave scanned by the scanning unit passes. sandwiched therebetween, wherein a, Relais over da device further comprising a second electromagnetic wave detection means disposed on the opposite side to the scanning passage region. 前記偏光分離機能部材は、
前記電磁波を透過可能に形成された板形状の基板と、
導電性材料で形成された複数の細線を、前記電磁波の波長よりも短い間隔で且つ前記第１偏光方向に沿って平行に前記基板上に配置することにより格子状に形成された微細周期構造体とから構成される
ことを特徴とする請求項１〜請求項２の何れか１項に記載のレーダ装置。 The polarization separation functional member is:
A plate-shaped substrate formed to transmit the electromagnetic wave;
A fine periodic structure formed in a lattice shape by disposing a plurality of fine wires formed of a conductive material on the substrate at intervals shorter than the wavelength of the electromagnetic wave and in parallel along the first polarization direction. The radar apparatus according to claim 1, wherein the radar apparatus is configured as follows. 前記基板の両面のうち少なくとも一方の面に、前記電磁波の反射を抑制する機能を有する部材を配置する
ことを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。 The radar apparatus according to claim 3 , wherein a member having a function of suppressing reflection of the electromagnetic wave is disposed on at least one of both surfaces of the substrate. 前記偏光分離機能部材は、
２枚以上の前記基板を積層することにより構成される
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のレーダ装置。 The polarization separation functional member is:
The radar apparatus according to claim 3 or claim 4, characterized in that formed by laminating two or more sheets of the substrate. 前記基板は、前記電磁波と異なる波長の電磁波の通過を阻止する材料で形成される
ことを特徴とする請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のレーダ装置。 The radar device according to any one of claims 3 to 5 , wherein the substrate is made of a material that blocks passage of electromagnetic waves having a wavelength different from that of the electromagnetic waves. 前記基板に開口が形成され、
前記微細周期構造体は、前記開口の開口面上に形成される
ことを特徴とする請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のレーダ装置。 An opening is formed in the substrate;
The radar device according to any one of claims 3 to 5 , wherein the fine periodic structure is formed on an opening surface of the opening. 長手方向が前記第１偏光方向と直交するように配置され、前記微細周期構造体の細線を支持する帯状の支持部材が前記開口の開口面上に形成される
ことを特徴とする請求項７に記載のレーダ装置。 Longitudinal direction is perpendicular to the first polarization direction, to claim 7, characterized in that the strip-shaped support member is formed on the opening surface of said opening for supporting the thin line of the fine periodic structure The radar apparatus described. 前記走査手段により走査された前記電磁波が通過する領域である走査通過領域内に配置され、直線偏光を円偏光に変換するとともに円偏光を直線偏光に変換する機能を有する偏光変換手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のレーダ装置。 A polarization conversion unit disposed in a scanning pass region, which is a region through which the electromagnetic wave scanned by the scanning unit passes, and having a function of converting linearly polarized light into circularly polarized light and converting circularly polarized light into linearly polarized light. The radar device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the radar device is characterized in that: 前記電磁波照射手段により照射された前記電磁波が前記偏光分離機能部材に到るまでの光路上に配置され、入射した前記電磁波について前記第１偏光方向の成分と前記第２偏光方向の成分との比率を変える比率変換手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載のレーダ装置。 The ratio of the component of the first polarization direction and the component of the second polarization direction of the incident electromagnetic wave is disposed on the optical path until the electromagnetic wave irradiated by the electromagnetic wave irradiation means reaches the polarization separation functional member. The radar apparatus according to claim 1, further comprising a ratio conversion unit that changes
JP2011115929A 2011-05-24 2011-05-24 Radar equipment Active JP5494569B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011115929A JP5494569B2 (en) 2011-05-24 2011-05-24 Radar equipment
US13/477,197 US8842262B2 (en) 2011-05-24 2012-05-22 Radar apparatus and light scan apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011115929A JP5494569B2 (en) 2011-05-24 2011-05-24 Radar equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012242356A JP2012242356A (en) 2012-12-10
JP5494569B2 true JP5494569B2 (en) 2014-05-14

Family

ID=47464200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011115929A Active JP5494569B2 (en) 2011-05-24 2011-05-24 Radar equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5494569B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5664512B2 (en) * 2011-09-26 2015-02-04 株式会社デンソー Radar equipment

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0375544A (en) * 1989-08-18 1991-03-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Apparatus for inspecting inside of laser tube
JP2000284117A (en) * 1999-03-30 2000-10-13 Fuji Elelctrochem Co Ltd Grid polarizer and its manufacture
JP2000321019A (en) * 1999-05-11 2000-11-24 Anritsu Corp Displacement measuring instrument
JP2005077659A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Enplas Corp Optical element and optical pickup device using the element
JP2005114857A (en) * 2003-10-03 2005-04-28 Enplas Corp Optical element and optical pickup device using the same
JP2009058341A (en) * 2007-08-31 2009-03-19 Sanyo Electric Co Ltd Beam irradiation device and laser radar
JP5141320B2 (en) * 2008-03-17 2013-02-13 株式会社村田製作所 Metal plate for wire grid, self-supporting wire grid, and method for manufacturing metal plate for wire grid

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012242356A (en) 2012-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108226899B (en) Laser radar and working method thereof
JP7402868B2 (en) Descan correction in scanning LIDAR
US10845482B2 (en) LIDAR sensor for detecting an object
JP7322037B2 (en) LASER RADAR AND METHOD OF OPERATION THEREOF
JP6111617B2 (en) Laser radar equipment
JP2018512562A5 (en)
WO2016085587A1 (en) Multi-mirror scanning depth engine
JP6942333B2 (en) Light deflection device and rider device
US20210263303A1 (en) Optical scanning device with beam compression and expansion
US20210165080A1 (en) Emitting device for a scanning optical detection system of a vehicle, detection system, driver assistance system, and method for optically scanning a monitoring region
EP3952143A1 (en) Space optical coupling apparatus
WO2021168832A1 (en) Laser detection system and vehicle
EP3847472A1 (en) Polarization encoded beam delivery and collection
JP2024026881A (en) optical device
CN112975112A (en) Detection device
JP5482777B2 (en) Optical scanning device
JP5494569B2 (en) Radar equipment
US9279718B2 (en) Methods, systems, and devices for multibeam coherent detection and speckle mitigation
CN114265041A (en) Scanning device and scanning method
JP2001165616A (en) Laser length measuring device and laser length measuring method
KR102328368B1 (en) Module for detecting electromagnetic wave and, apparatus for detecting transmission of electromagnetic wave including adjacent detector
WO2022188687A1 (en) Detection apparatus, detector, laser radar, and terminal device
CN217360285U (en) Scanning device
WO2021235185A1 (en) Optical scanner, object recognition device, and optical scanning method
JP6015367B2 (en) Radar equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121024

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130404

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130416

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140217

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5494569

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250