JP6729247B2 - 非同軸系レーザレーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、非同軸系レーザレーダ装置に関し、特に至近距離の物体を検出する技術に関する。

レーザレーダ装置の一種として非同軸系レーザレーダ装置が知られている。特許文献１には、非同軸系レーザレーダ装置の一例が開示されている。非同軸系レーザレーダ装置は、投光ミラーと受光ミラーが別々に設けられており、レーザレーダ装置から外部へ投光されるレーザ光の光軸である投光軸と、受光ミラーから装置外部に向かう受光視野の中心軸である受光軸とが互いに異なる位置にある。

特開２０１６−４５０５１号公報

非同軸系レーザレーダ装置において、受光ミラーは、投光軸と平行に受光ミラーに入射する反射光を受光素子に導くように設計されるのが一般的である。

厳密には、投光ミラーと受光ミラーの位置の差に起因して、受光ミラーに入射する反射光は、投光軸に平行にはならない。しかし、レーザレーダ装置から物体までの距離が、投光ミラーと受光ミラーの位置の差に比較して大きいほど、反射光がレーザレーダ装置に入射する角度と投光軸との角度差は小さくなる。また、投光ミラーと受光ミラーは一つの装置内に収容されているので、投光ミラーと受光ミラーの位置の差は、それほど大きくない。

したがって、レーザレーダ装置の物体検出距離範囲のうちの多くの距離範囲で生じる反射光は、投光軸に平行に受光ミラーに入射するとみなすことができる。よって、受光ミラーを、投光軸と平行に入射する反射光を受光素子に導くように設計することで、多くの距離範囲において生じる反射光を受光素子に効率よく導くことができる。

しかし、物体がレーザレーダ装置の至近距離に存在している場合、その物体で反射して生じる反射光は、投光軸に対する角度差が大きい。投光軸に対する角度差が大きいと、受光ミラーで偏向された後の進行方向が受光素子の方向とならない。したがって、至近距離に存在している物体で生じた反射光は、受光ミラーで反射されても受光素子に入射しない。なお、以下において、至近距離は、受光ミラーで反射された反射光が受光素子に入射しないほどに近い距離を意味することとする。

至近距離に存在している物体で生じた反射光の最大強度成分は、受光ミラーで反射されても受光素子に入射しないので、レーザレーダ装置の至近距離に存在する物体を検出する方法として次の方法が考えられる。すなわち、至近距離で生じた反射光を受光する時間帯については、受光ゲインを高くして、最大強度となる方向以外の反射光を検出できるようにする方法が考えられる。

しかし、この方法では、レーザ光を照射した直後に受光ゲインを高くした後、一旦、受光ゲインを低くする必要がある。受光ゲインを低くする必要がある理由は、至近距離よりもやや遠い程度の近距離で生じた反射光の最大強度方向の成分が受光素子に検出される場合、受光強度が強いので、受光感度が飽和してしまうことを防止する必要があるからである。そして、一旦、受光ゲインを低くした後、時間経過とともに、受光ゲインを徐々に高くする。物体までの距離の増加に応じて受光強度が低下するからである。よって、この方法では制御が煩雑になってしまうという問題がある。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、至近距離に位置する物体で生じる反射光を検出でき、且つ、制御が複雑になってしまうことを抑制可能な非同軸系レーザレーダ装置を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するための本発明は、レーザ光を発生させる光源（１１）と、
光源で発生したレーザ光を偏向して外部へ投光し、かつ、投光方向を走査する投光ミラー（１４）と、
投光ミラーが投光したレーザ光が外部の物体で反射して生じた反射光を受光する受光素子（２２）と、
反射光を受光素子の方向へ偏向する受光ミラー（２１）と、
投光ミラーが投光したレーザ光および反射光が通過する窓（３）とを備え、
受光素子が受光ミラーの上方にあり、
外部へ投光されるレーザ光の光軸である投光軸（Ｌｃ）と、受光ミラーから外部に向かう受光視野の中心軸である受光軸（Ｒｃ）とが互いに異なる位置にある非同軸系レーザレーダ装置であって、
受光ミラー側が開口し、受光素子の周囲から受光ミラーの方向に延びて、受光素子の受光ミラー側の空間を囲うことで、受光ミラーで反射された反射光とは別の光が受光素子に入射することを抑制する遮蔽体（２３、２２３、３２３）を備え、
遮蔽体は、少なくとも一部の走査方向については、外側面が、窓から離れ、かつ、窓に沿って下向きに延びており、内側面（２４ｂ、２２４ｂ、３２４ｂ）が、予め定めた至近距離に位置する物体にレーザ光が照射されて生じる投光スポットにおいて最も受光素子から遠い点と、受光素子において投光スポットから最も遠い点とを結ぶ直線である直接入射境界線（Ｂ）よりも受光素子の受光視野の外側に形成されている。

本発明では、至近距離に位置する物体から受光素子に直接向かう反射光が受光素子に入射するようにしている。反射光は最大強度方向以外にも種々の方向に向かうので、反射光には、受光素子に直接向かう成分がある。物体が至近距離に位置していれば、その物体からの反射光のうち最大強度方向からずれた方向の成分でも、反射光強度が比較的強い。そこで、至近距離に位置する物体から受光素子に直接向かう反射光を検出するようにすれば、煩雑な受光ゲイン制御を抑制できる。

しかし、受光素子の周囲には遮蔽体が設けられる。遮蔽体は、受光ミラーで偏向された反射光が受光素子に入射できるようにする一方で、受光ミラーで偏向された反射光以外の光すなわち外乱光が受光素子に入射することを抑制する目的で設けられる。したがって、遮蔽体は、受光素子の周囲から受光ミラーの方向に延びて受光素子の受光ミラー側の空間を囲い、かつ、受光ミラー側が開口した構造である。

この遮蔽体があることで、レーザ光が水たまりで反射することにより生じた反射光など、装置外部で生じた検出不要な反射光が受光素子に直接に入射してしまうことを抑制でき、かつ、装置内部で生じた内部反射光が受光素子に入射してしまうことも抑制できる。

しかし、遮蔽体の構成によっては、至近距離に存在する物体で生じた反射光が受光素子に直接入射することも抑制されてしまう。

そこで、本発明では、遮蔽体の内側面を、少なくとも一部の走査方向については、直接入射境界線よりも受光素子の受光視野の外側に形成する。この直接入射境界線は、予め定めた至近距離に位置する物体にレーザ光が照射される範囲である投光スポットにおいて最も受光素子から遠い点と、受光素子においてその投光スポットから最も遠い点とを結ぶ直線である。

投光スポットは、レーザ光が照射された物体において反射光が生じる範囲であると考えることもできる。この投光スポットにおいて最も受光素子から遠い点と、受光素子において最も投光スポットから最も遠い点とを結んだ直線は、投光スポットにおいて生じた反射光が直接に受光素子に入射するとした場合に、最も受光ミラーの近くを通過する反射光を意味する。

遮蔽体は受光素子の周囲から受光ミラーの方向に延びた構造であるので、この遮蔽体が上記直線と交差する場合、予め定めた至近距離に位置する物体でレーザ光が反射して生じる反射光は、直接には受光素子に入射しないことになる。よって、この直線は、直接に受光素子に入射する反射光と、直接には受光素子に入射しない反射光の境界を意味するので、直接入射境界線としている。

直接入射境界線がこの意味を持つ直線であるので、遮蔽体の内側面が直接入射境界線よりも受光視野の外側に形成されていれば、予め定めた至近距離に位置する物体でレーザ光が反射して生じる反射光は、少なくとも一部が、直接に受光素子に入射する。

本発明では、少なくとも一部の走査方向について、遮蔽体の内側面が直接入射境界線よりも受光素子の受光視野の外側に形成されている。よって、その走査方向については、至近距離に位置する物体で生じた反射光が直接に受光素子に入射する。一方、その走査方向についても、遮蔽体の内側面が直接入射境界線よりも受光素子の受光視野の外側となるようにしつつも、遮蔽体は形成されているので、外乱光が受光素子に入射することは抑制できる。

請求項２に係る発明では、レーザ光の走査範囲が水平面内の一部の角度範囲に限定されており、
遮蔽体の内側面は、レーザ光の走査範囲内については、直接入射境界線よりも受光視野の外側に形成されている一方、レーザ光の走査範囲外の少なくとも一部の範囲については、内側面の開口側端点から受光視野の中心軸までの距離が、レーザ光の走査範囲内に形成されている内側面の開口側端点から受光視野の中心軸までの距離よりも短くなっている。

本発明のようにすれば、レーザ光の走査範囲外についても、内側面の開口側端点から受光視野の中心軸までの距離を、レーザ光の走査範囲内の内側面の開口側端点から受光視野の中心軸までの距離と同じにしてしまう場合に比較して、遮蔽体の開口が小さくなる。よって、外乱光が受光素子に入射してしまうことを抑制できる。

請求項３に係る発明では、レーザ光の走査範囲外では、遮蔽体の内側面は、至近距離に位置する物体で生じた反射光を、受光素子を含む範囲に集光する凹面形状になっている。

至近距離に位置する物体で生じた反射光は、一部は受光素子に直接に入射するが、残りの一部は、遮蔽体により囲まれた空間には入るが、受光素子には直接入射しないで、レーザ光の走査範囲外となる内側面に入射する。

ここで、反射光を生じさせる物体までの距離を定めれば、反射光がレーザ光の走査範囲外となる内側面に入射する角度は決定できる。この角度と、既知である受光素子の位置とから、内側面の凹面形状をどのようにすれば、内側面に入射した反射光が受光素子を含む範囲に集光されるかは、予め設計可能である。

そこで、本発明では、レーザ光の走査範囲外では、遮蔽体の内側面が、至近距離に位置する物体で生じた反射光を、受光素子を含む範囲に集光する凹面形状とする。これにより、レーザ光の走査範囲外となる内側面に入射した反射光が受光素子に入射する効率を高くすることができる。

実施形態の非同軸系レーザレーダ装置１の概略構成図である。 支持台２３の凹部２４の付近を下方から見た図である。 凹部２４の内側面２４ｂの傾斜角を説明するための図である。 比較例の凹部１２４の構造を説明する図である。 第２実施形態のレーザレーダ装置が備える凹部２２４の付近を示す図である。 図５に示す矢印VIから支持台２２３を見た図である。 第３実施形態のレーザレーダ装置が備える凹部３２４の付近を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態となる非同軸系レーザレーダ装置（以下、単にレーザレーダ装置）１の概略構成図である。本実施形態のレーザレーダ装置１は、建造物の壁、床、あるいは地面などに固定される。

レーザレーダ装置１は、筐体２と窓３とにより構成される閉空間内に、照射部１０、受光部２０、コンパレータ３０、制御部４０などが収容されている。なお、図１は、レーザレーダ装置１の内部構造を示すために、筐体２および窓３を、それら筐体２、窓３の幅方向中心を通る鉛直断面で切断した図である。また、コンパレータ３０、制御部４０など、本実施形態の説明において、形状の説明が必要ない要素については、その存在を四角で示している。

筐体２は、縦長であり、この筐体２の上下方向の中央部に窓３が取り付けられている。筐体２において窓３と対向する面が背面２ａである。レーザレーダ装置１は、底面２ｂが下側、上面２ｃが上側になるように設置される。また、設置状態では、底面２ｂの鉛直方向上側に上面２ｃが位置するように、レーザレーダ装置１は設置される。背面２ａから、窓３に向かう方向が、レーザレーダ装置１の正面方向である。なお、本実施形態の説明でも、光学分野における一般的な表現に従い、正面方向はＺ軸方向とし、鉛直方向をＹ軸方向とし、Ｚ軸およびＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とする。

レーザレーダ装置１は、正面方向を走査中心として照射光Ｌを装置外部に照射しつつ、その照射光Ｌを走査する。そして、照射光Ｌが物体で反射して生じた反射光Ｒを受光することで、レーザレーダ装置１の周囲に設定された物体検出範囲に存在する物体を検出する。

窓３は、有色透明または無色透明であり、筐体２と組み合わせられることにより、内部に閉じた空間を形成する。

照射部１０は、光源１１、駆動部１２、レンズ１３、投光ミラー１４を備える。光源１１は、レーザダイオードなどであり、パルス電流が供給されることによりパルス状のレーザ光である照射光Ｌを出力する。駆動部１２は、制御部４０から照射光Ｌを照射することを指令する指令信号が入力されると、パルス電流を生成して光源１１に入力する。

レンズ１３は、光源１１から出力された照射光Ｌを、その照射光Ｌの進行に伴い僅かに拡散する程度の光束にするとともに、照射光Ｌのスポットの大きさを調整する。なお、照射光Ｌのスポットを、以下、投光スポットという。投光スポットの形状は、たとえば円形である。照射光Ｌは太さを持っており、図１に示す照射光Ｌは、照射光Ｌの進行方向の中心である。照射光Ｌの進行方向の中心が投光軸Ｌｃである。

投光ミラー１４は、平面ミラーであって、モータ１５と連結されており、略垂直になっている回転軸周りに回転する。レンズ１３により投光スポットの大きさが調整された照射光Ｌは、投光ミラー１４で反射して水平方向に照射される。投光ミラー１４は回転軸周りに回転しているので、照射光Ｌは、水平面内において、所定の角度範囲に渡り照射される。所定の角度範囲は、本実施形態では１８０度とする。つまり、本実施形態では、照射光Ｌの走査範囲は、水平方向の全範囲ではなく、１８０度に限定されている。

受光部２０は、受光ミラー２１、受光素子２２を備える。受光ミラー２１は、照射光Ｌが外部の物体で反射して生じた反射光Ｒを反射して受光素子２２に導く。受光ミラー２１の受光面の形状は凹面であり、受光軸Ｒｃに平行な反射光Ｒが受光素子２２に集光される凹面形状になっている。ここで受光軸Ｒｃは、受光素子２２に光が入射する角度範囲すなわち受光視野の中心である。受光軸Ｒｃは、受光素子２２と受光ミラー２１との間は、受光ミラー２１の回転軸心と同一線上にあり、受光ミラー２１から装置外側に向かう範囲では、受光ミラー２１において回転軸心上の点Ｐ１を通る水平方向の直線である。水平面内における受光軸Ｒｃの方向は、受光ミラー２１の回転角度に応じて変化する。受光ミラー２１は、回転軸が投光ミラー１４の回転軸と結合している。そのため、受光ミラー２１は投光ミラー１４と一体回転する。

受光素子２２は、たとえば、アバランシェフォトダイオードなどであり、受光素子２２に入射した光の強度を表す信号、すなわち、反射光Ｒの受光強度を表す信号（以下、受光強度信号）をコンパレータ３０に出力する。

受光素子２２は、支持台２３に取り付けられている。支持台２３は、外乱光が受光素子２２に入射することを抑制するための遮蔽体としても機能している。支持台２３には凹部２４が形成されており、この凹部２４の上底２４ａに受光素子２２は配置されている。凹部２４は、受光ミラー２１側が開口しており、凹部２４の内側面２４ｂは、本実施形態では、上底２４ａすなわち受光素子２２が配置されている面から開口に向かうほど大径になるテーパ形状である。

凹部２４の内側面２４ｂは、受光素子２２の受光面が位置している上底２４ａにおいて受光素子２２の近傍から受光ミラー２１の側に延びており、受光素子２２の受光ミラー２１側の空間を囲っている。

コンパレータ３０は、受光強度信号を、予め設定されている検出閾値と比較し、比較結果を示す信号（以下、比較結果信号）を連続的に制御部４０に出力する。比較結果信号は、受光強度信号が検出閾値を超えたことを示す信号と、受光強度信号が検出閾値を超えていないことを示す信号の２種類である。

制御部４０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータである。この制御部４０は、照射部１０の駆動部１２に照射光Ｌを照射する指令信号を出力し、また、コンパレータ３０から比較結果信号を受信して、その比較結果信号に基づいて、物体検知を行う。

図２は、支持台２３の凹部２４の付近を下方から見た図である。図２に示すように、凹部２４の開口および上底２４ａは円形であり、受光素子２２は上底２４ａの中心に配置されている。また、受光素子２２の受光面の形状も円形である。なお、凹部２４の開口の形状、凹部２４の上底２４ａの形状、受光素子２２の受光面の形状は、円形以外の形状でもよい。

上述したように、凹部２４の内側面２４ｂは、開口に向かうほど大径となるテーパ形状になっている。このテーパ形状による内側面２４ｂの傾斜角を次に説明する。

図３は、内側面２４ｂの傾斜角を説明するための図であり、この傾斜角を説明するために必要な要素を概略形状で示している。凹部２４の内側面２４ｂは、直接入射境界線Ｂよりも受光素子２２の受光視野の外側に形成されている。換言すれば、内側面２４ｂは、直接入射境界線Ｂよりも受光視野の中心軸（すなわち受光軸Ｒｃ）側に突き出していない。

直接入射境界線Ｂは、照射光Ｌがレーザレーダ装置１の至近距離に位置する物体（以下、至近距離物体）５０の表面に当たることで生じる投光スポットにおいて最も受光素子２２から遠い点Ｐ２と、受光素子２２において、投光スポットから最も遠い点Ｐ３とを結んだ直線である。なお、至近距離物体５０の表面で生じる投光スポットは、図３に示す２本の照射光Ｌの間に形成される。

投光スポットは、至近距離物体５０において反射光Ｒが生じる範囲であり、直接入射境界線Ｂは、投光スポットで生じた反射光Ｒが直接に受光素子２２に入射する場合に、最も受光ミラー２１の近くを通過する光路である。

したがって、支持台２３が直接入射境界線Ｂと交差していると、至近距離物体５０で生じた反射光Ｒは、一切、受光素子２２に直接には入射しない。なお、至近距離物体５０とレーザレーダ装置１との間の距離、すなわち、本実施形態における至近距離は、反射光Ｒが受光ミラー２１により反射されても、その最大強度成分が直接には受光素子２２に入射しないほどに近い距離を意味する。

図３に矢印で示す反射光Ｒは、至近距離物体５０で生じた反射光Ｒのうち、受光ミラー２１から装置外側に向かう受光軸Ｒｃに最も近い角度で受光ミラー２１に入射する反射光Ｒを示している。図３に示す反射光Ｒは、受光ミラー２１で反射されても、受光素子２２に入射しない。受光ミラー２１は、受光軸Ｒｃに平行に入射した反射光Ｒを受光素子２２に導くように設計されているので、図３に示す反射光Ｒよりも、さらに、受光軸Ｒｃに対して角度差がある反射光Ｒは、受光ミラー２１により反射されても、受光素子２２に入射しない。このことから、至近距離物体５０で生じた反射光Ｒは、受光ミラー２１で反射されても、受光素子２２に入射しないことが分かる。

反射光Ｒが受光ミラー２１で反射されても受光素子２２に入射しない距離の最大値は、受光ミラー２１と投光ミラー１４との間の距離などレーザレーダ装置１の構造により定まる値である。

前述したように、直接入射境界線Ｂは、投光スポットで生じた反射光Ｒが直接に受光素子２２に入射する場合に、最も受光ミラー２１の近くを通過する光路を表す。よって、凹部２４の内側面２４ｂが、直接入射境界線Ｂよりも受光素子２２の受光視野の外側に形成されていれば、至近距離物体５０で生じた反射光Ｒは、少なくとも少しは、直接に、受光素子２２に入射する。

至近距離物体５０で生じた反射光Ｒをより多く受光素子２２が受光できるようにするためには、凹部２４の深さｈ１、すなわち、凹部の上底２４ａから凹部２４の開口までの長さをできるだけ短くすることが好ましい。しかし、凹部２４の深さｈ１を浅くするほど、外乱光も受光素子２２に直接に入射しやすくなる。このことを考慮して、凹部２４の深さを設計することになる。

また、至近距離物体５０で生じた反射光Ｒをより多く受光素子２２が受光できるようにするためには、凹部２４の上底２４ａを大きくする方法もある。しかし、上底２４ａを大きくするほど、外乱光が受光素子２２に直接に入射しやすくなる。このことを考慮して、凹部２４の上底２４ａの大きさも設計する。

また、もちろん、支持台２３と受光ミラー２１とが接触しないようにする必要があるので、凹部２４の深さｈ１が、受光素子２２から受光ミラー２１の先端までの高さｈ２よりも小さい必要もある。

［第１実施形態のまとめ］
図４には比較例となる凹部１２４の構造を示している。この凹部１２４は、内側面１２４ｂが上底１２４ａから垂直に立ち上がっている。この構成では、直接入射境界線Ｂが支持台１２３の凹部１２４を構成している部分と交差してしまう。つまり、凹部１２４の内側面１２４ｂは、直接入射境界線Ｂよりも受光視野の内側に突き出している。よって、比較例の場合、至近距離物体５０で生じた反射光Ｒは、直接には、受光素子２２に入射できない。

これに対して、上述したレーザレーダ装置１は、凹部２４の内側面２４ｂが、直接入射境界線Ｂよりも受光素子２２の受光視野の外側に形成されている。よって、至近距離物体５０で生じた反射光Ｒが直接に受光素子２２に入射する。

また、凹部２４の内側面２４ｂが直接入射境界線Ｂよりも受光素子２２の受光視野の外側となるようにしつつも、凹部２４は形成されており、凹部２４の側面により遮蔽されて受光素子２２に直接に入射しない外乱光も存在するので、外乱光が受光素子２２に入射することも抑制されている。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。この第２実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。

第１実施形態では、凹部２４の内側面２４ｂの傾斜は、水平方向の全範囲に渡って同じ傾斜であった。これに対して、第２実施形態では、図５に示すように、凹部２２４の内側面２２４ｂ１、２２４ｂ２の傾斜は、水平面内の方向により異なる。

図５は、凹部２２４の付近を示す図であり、凹部２２４が形成されている支持台２２３を、レーザレーダ装置の正面方向を含む鉛直断面で切断した状態を、図３と同様に、模式的に示している。また、図６は、図５に示す矢印VIの方向から支持台２２３を見た図である。

第２実施形態の凹部２２４は、第１実施形態の上底２４ａと同じ大きさおよび形状である上底２２４ａと、第１実施形態の内側面２４ｂとは構造が異なる内側面２２４ｂを備える。

内側面２２４ｂは、照射光Ｌが走査される角度範囲である１８０度の範囲に形成された前側内側面２２４ｂ１と、照射光Ｌが走査されない残りの角度範囲に形成された後側内側面２２４ｂ２とを備える。

前側内側面２２４ｂ１は、第１実施形態の内側面２４ｂと同じ傾斜である。これに対して、後側内側面２２４ｂ２は、比較例の内側面１２４ｂと同様、上底２２４ａから垂直に立ち上がる。なお、凹部２２４の深さは、第１実施形態の凹部２４と同じである。

第２実施形態では、照射光Ｌが走査される方向に形成された前側内側面２２４ｂ１は、第１実施形態の内側面２４ｂと同様、直接入射境界線Ｂよりも受光視野の外側に形成されている。一方、照射光Ｌが走査さない方向に形成された後側内側面２２４ｂ２は、比較例と同様、上底２２４ａから垂直に立ち上がっている。

したがって、後側内側面２２４ｂ２の開口側端点Ｐ４から受光視野の中心軸である受光軸Ｒｃまでの距離Ｄ１と、前側内側面２２４ｂ１の開口側端点Ｐ５から受光軸Ｒｃまでの距離Ｄ２とを比較すると、距離Ｄ１の方が短い。そのため、第２実施形態の凹部２２４の開口は、第１実施形態の凹部２４の開口よりも小さくなる。

外乱光は、レーザレーダ装置で種々の構造物に当たって反射を繰り返すことで、種々の方向から凹部２２４に入る可能性がある。第２実施形態の凹部２２４は、第１実施形態の凹部２４よりも開口が小さくなっているので、第１実施形態の凹部２４よりも、外乱光が受光素子２２に入射してしまうことを抑制できる。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態のレーザレーダ装置が備える凹部３２４の付近を示す図であり、第２実施形態の図５に相当する図である。第３実施形態の凹部３２４は、支持台３２３に形成され、第１実施形態の上底２４ａと同じ大きさおよび形状である上底３２４ａと、第１実施形態、第２実施形態の内側面２４ｂ、２２４ｂとは構造が異なる内側面３２４ｂを備える。

内側面３２４ｂは、第２実施形態の内側面２２４ｂと同様、照射光Ｌが水平方向に走査される角度範囲である１８０度の範囲に形成された前側内側面３２４ｂ１と、照射光Ｌが走査されない残りの範囲に形成された後側内側面３２４ｂ２とを備える。

前側内側面３２４ｂ１は、第２実施形態の前側内側面２２４ｂ１と同じ形状である。後側内側面３２４ｂ２は、開口側端点Ｐ４の位置は第２実施形態と同じであるが、受光軸Ｒｃとは反対側に凹む凹面形状になっている。凹面形状は、図７に示すように、至近距離物体５０で反射して生じた反射光Ｒが後側内側面３２４ｂ２に当たった後、受光素子２２を含む範囲に集光される形状に設計されている。

凹面形状を上記形状に設計できる理由は、次の理由による。反射光Ｒを生じさせる至近距離物体５０までの距離を定めれば、投光スポットで生じた反射光Ｒが後側内側面３２４ｂ２に入射する角度は決定できる。この角度と、既知である受光素子２２の位置とから、後側内側面３２４ｂ２の凹面形状をどのようにすれば、後側内側面３２４ｂ２に入射した反射光Ｒが受光素子２２を含む範囲に集光されるかは予め設計可能である。-
至近距離物体５０で生じた反射光Ｒは、前側内側面３２４ｂ１が直接入射境界線Ｂよりも受光視野の外側に形成されていることにより、一部は受光素子２２に直接に入射する。しかし、反射光Ｒは拡散光であるので、残りの反射光Ｒの一部は、凹部３２４には入るが、受光素子２２には直接入射しないで、後側内側面３２４ｂ２に当たる。

この第３実施形態では、至近距離物体５０で反射して生じた反射光Ｒが後側内側面３２４ｂ２に当たった後、受光素子２２を含む範囲に集光される形状になっている。これにより、後側内側面３２４ｂ２に入射した反射光Ｒが受光素子２２に入射する効率を高くすることができる。その結果、至近距離物体５０の検出感度が向上する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

＜変形例１＞
前述の実施形態では、走査範囲を１８０度としていたが、走査範囲は、１９０度、３６０度など、１８０度以外の範囲とすることもできる。

＜変形例２＞
また、走査範囲が１８０度、１９０度など、走査範囲が水平面内の一部の角度範囲に限定されている場合、前側内側面２２４ｂ１、３２４ｂ１が形成されている範囲は、必ずしも、走査範囲と一致させる必要はない。走査範囲よりも広い範囲でこれら前側内側面２２４ｂ１、３２４ｂ１が形成されていてもよいし、走査範囲の一部の範囲でこれら前側内側面２２４ｂ１、３２４ｂ１が形成されていてもよい。

＜変形例３＞
前述した実施形態では、照射部１０が受光部２０の上側にあったが、照射部１０と受光部２０の関係を反対にし、受光部２０が照射部１０の上側に配置されていてもよい。

１：非同軸系レーザレーダ装置 ２：筐体 ２ａ：背面 ２ｂ：底面 ２ｃ：上面 ３：窓 １０：照射部 １１：光源 １２：駆動部 １３：レンズ １４：投光ミラー １５：モータ ２０：受光部 ２１：受光ミラー ２２：受光素子 ２３：支持台 ２４：凹部 ２４ａ：上底 ２４ｂ：内側面 ３０：コンパレータ ４０：制御部 ５０：至近距離物体 １２３：支持台 １２４：凹部 １２４ａ：上底 １２４ｂ：内側面 ２２３：支持台 ２２４：凹部 ２２４ａ：上底 ２２４ｂ：内側面 ２２４ｂ１：前側内側面 ２２４ｂ２：後側内側面 ３２３：支持台 ３２４：凹部 ３２４ａ：上底 ３２４ｂ：内側面 ３２４ｂ１：前側内側面 ３２４ｂ２：後側内側面 Ｂ：直接入射境界線 Ｌ：照射光 Ｌｃ：投光軸 Ｒ：反射光 Ｒｃ：受光軸

Claims (3)

1. レーザ光を発生させる光源（１１）と、
   前記光源で発生した前記レーザ光を偏向して外部へ投光し、かつ、投光方向を走査する投光ミラー（１４）と、
   前記投光ミラーが投光した前記レーザ光が外部の物体で反射して生じた反射光を受光する受光素子（２２）と、
   前記反射光を前記受光素子の方向へ偏向する受光ミラー（２１）と、
   前記投光ミラーが投光した前記レーザ光および前記反射光が通過する窓（３）とを備え、
   前記受光素子が前記受光ミラーの上方にあり、
   外部へ投光される前記レーザ光の光軸である投光軸（Ｌｃ）と、前記受光ミラーから外部に向かう受光視野の中心軸である受光軸（Ｒｃ）とが互いに異なる位置にある非同軸系レーザレーダ装置であって、
   前記受光ミラー側が開口し、前記受光素子の周囲から前記受光ミラーの方向に延びて、前記受光素子の前記受光ミラー側の空間を囲うことで、前記受光ミラーで反射された前記反射光とは別の光が前記受光素子に入射することを抑制する遮蔽体（２３、２２３、３２３）を備え、
   前記遮蔽体は、少なくとも一部の走査方向については、外側面が、前記窓から離れ、かつ、前記窓に沿って下向きに延びており、内側面（２４ｂ、２２４ｂ、３２４ｂ）が、予め定めた至近距離に位置する物体に前記レーザ光が照射されて生じる投光スポットにおいて最も前記受光素子から遠い点と、前記受光素子において前記投光スポットから最も遠い点とを結ぶ直線である直接入射境界線（Ｂ）よりも前記受光素子の受光視野の外側に形成されている非同軸系レーザレーダ装置。
2. 請求項１において、
   前記レーザ光の走査範囲が水平面内の一部の角度範囲に限定されており、
   前記遮蔽体の内側面は、前記レーザ光の走査範囲内については、前記直接入射境界線よりも、前記受光視野の外側に形成されている一方、前記レーザ光の走査範囲外の少なくとも一部の範囲については、前記内側面の開口側端点から受光視野の中心軸までの距離が、前記レーザ光の走査範囲内に形成されている前記内側面の開口側端点から受光視野の中心軸までの距離よりも短くなっている非同軸系レーザレーダ装置。
3. 請求項２において、
   前記レーザ光の走査範囲外では、前記遮蔽体の内側面は、前記至近距離に位置する物体で生じた前記反射光を、前記受光素子を含む範囲に集光する凹面形状になっている非同軸系レーザレーダ装置。

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