JPWO2020022316A1

JPWO2020022316A1 - Light radiation device and object information detection device

Info

Publication number: JPWO2020022316A1
Application number: JP2020532405A
Authority: JP
Inventors: 鉄春三輪
Original assignee: JNC Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2021-08-19
Also published as: WO2020022316A1

Abstract

コヒーレント光を出射するコヒーレント光源と、コヒーレント光源から入射した光を変調し、変調光を所定の方向へ出射する空間光変調ユニットと、球面の少なくとも一部である反射面を有する反射体とを備え、反射体には、反射面を覆う透明層が積層され、透明層の表面が球面の少なくとも一部で構成され、空間光変調ユニットから透明層へ入射した光が反射面で反射されて外部へ放射される光放射装置は、コストを抑えた簡便な構成でありながら、高い信頼性を確保しつつ、広い角度範囲に精度良く光を放射することができる。It includes a coherent light source that emits coherent light, a spatial light modulation unit that modulates the light incident from the coherent light source and emits the modulated light in a predetermined direction, and a reflector having a reflecting surface that is at least a part of a spherical surface. , A transparent layer covering the reflective surface is laminated on the reflector, the surface of the transparent layer is composed of at least a part of a spherical surface, and the light incident on the transparent layer from the spatial light modulation unit is reflected by the reflective surface to the outside. The emitted light emitting device can emit light accurately over a wide angle range while ensuring high reliability while having a simple configuration at low cost.

Description

本発明は、対象物へ所定の光を放射させる光放射装置及び物体情報検知装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device and an object information detecting device that radiate a predetermined light to an object.

特許文献１に記載のＬＩＤＡＲシステムは、ベースと、ヘッドアセンブリと、ヘッドアセンブリを回転させる回転部材と、ヘッドアセンブリに支持されたマザーボードと、ヘッドアセンブリ上に配置されたレンズ及びミラーと、エミッタ回路基板に搭載されたフォトン送信器と、検出回路基板に搭載された検出器とを備える。このＬＩＤＡＲシステムにおいては、フォトン送信器からの光を回転する平面鏡で反射させ、特定の領域へ放射することができる。 The LIDAR system described in Patent Document 1 includes a base, a head assembly, a rotating member for rotating the head assembly, a motherboard supported by the head assembly, a lens and a mirror arranged on the head assembly, and an emitter circuit board. The photon transmitter mounted on the detection circuit board and the detector mounted on the detection circuit board are provided. In this lidar system, the light from the photon transmitter can be reflected by a rotating plane mirror and radiated to a specific area.

特許文献２に記載のレーザー装置は、レーザービームの光路上に少なくとも１面が非球面球状を有する一枚の非球面レンズを設け、この非球面レンズからのレーザービームを加工点へ導くよう設けられたビーム伝送光学系が、非球面レンズの収束性球面曲率成分に対応する焦点位置を加工点に転写するビーム伝送光学系であるレーザー装置である。このレーザー装置においては、特定の範囲へ、実施的に均一な強度分布でレーザービームを放射することができる。 The laser device described in Patent Document 2 is provided so as to provide one aspherical lens having at least one aspherical spherical surface on the optical path of the laser beam and to guide the laser beam from the aspherical lens to a processing point. The beam transmission optical system is a laser device that is a beam transmission optical system that transfers the focal position corresponding to the convergent spherical curvature component of the aspherical lens to the processing point. In this laser device, a laser beam can be emitted to a specific range with an practically uniform intensity distribution.

米国特許８，７６７，１９０号公報U.S. Pat. No. 8,767,190 特開２００２−２８３０８５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-283805

しかしながら、特許文献１に記載のＬＩＤＡＲシステムでは、回転部材によって、平面鏡が配置されたヘッドアセンブリを回転させるため、放射方向の精細な制御、耐久性などにおいて信頼性を十分確保することが難しい。 However, in the LIDAR system described in Patent Document 1, since the head assembly in which the plane mirror is arranged is rotated by the rotating member, it is difficult to sufficiently secure reliability in fine control of the radiation direction, durability, and the like.

また、特許文献２に記載のレーザー装置では、精度良くレーザービームを放射するために１面以上の非球面形状が必要であるため、製造コストが高くなるという問題がある。 Further, the laser apparatus described in Patent Document 2 has a problem that the manufacturing cost is high because an aspherical shape having one or more surfaces is required to radiate a laser beam with high accuracy.

そこで本発明は、コストを抑えた簡便な構成において、高い信頼性を確保しつつ、広い角度範囲に精度良く光を放射することができる光放射装置、及び、このような光放射装置を用いた物体情報検知装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention uses a light radiating device capable of radiating light accurately over a wide angle range while ensuring high reliability in a simple configuration at a low cost, and such a light radiating device. An object of the present invention is to provide an object information detection device.

上記課題を解決するために、本発明の光放射装置は、コヒーレント光を出射するコヒーレント光源と、コヒーレント光源から入射した光を変調し、変調光を所定の方向へ出射する空間光変調ユニットと、球面の少なくとも一部である反射面を有する反射体とを備えた光放射装置であって、反射体には、反射面を覆う透明層が積層され、透明層の表面が球面の少なくとも一部で構成され、空間光変調ユニットから透明層へ入射した光が反射面で反射されて外部へ放射されることを特徴としている。
これにより、コストを抑えた簡便な構成において、高い信頼性を確保しつつ、広い角度範囲に精度良く光を放射することができる。In order to solve the above problems, the light emitting device of the present invention includes a coherent light source that emits coherent light, a spatial light modulation unit that modulates the light incident from the coherent light source, and emits the modulated light in a predetermined direction. A light emitting device including a reflector having a reflecting surface which is at least a part of a spherical surface. The reflecting body is laminated with a transparent layer covering the reflecting surface, and the surface of the transparent layer is at least a part of the spherical surface. It is characterized in that the light incident on the transparent layer from the spatial light modulation unit is reflected by the reflecting surface and radiated to the outside.
As a result, it is possible to radiate light accurately over a wide angle range while ensuring high reliability in a simple configuration with reduced cost.

本発明の光放射装置において、反射面を構成する球面と、透明層の表面を構成する球面は、それぞれの中心位置が互いに実質的に同一であることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable that the spherical surface forming the reflecting surface and the spherical surface forming the surface of the transparent layer have substantially the same center positions.

本発明の光放射装置において、空間光変調ユニットと透明層を結ぶ光路上に、１枚以上の凹レンズ、１枚以上の凸レンズ、又は、これらの組み合わせからなる光学要素が配置され、凹レンズの凹面と凸レンズの凸面はそれぞれ球面であることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, one or more concave lenses, one or more convex lenses, or an optical element composed of a combination thereof is arranged on the optical path connecting the spatial light modulation unit and the transparent layer, and the concave surface of the concave lens is formed. It is preferable that the convex surfaces of the convex lenses are spherical surfaces.

本発明の光放射装置において、空間光変調ユニットと透明層を結ぶ光路上に、１枚以上のメニスカスレンズが配置され、メニスカスレンズは、凸面と凹面の両方が球面であることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, one or more meniscus lenses are arranged on the optical path connecting the spatial light modulation unit and the transparent layer, and it is preferable that both the convex surface and the concave surface of the meniscus lens are spherical surfaces.

本発明の光放射装置において、空間光変調ユニットと透明層を結ぶ光路上に、１枚以上の凹面鏡と１枚以上の凸面鏡の球面鏡との組み合わせからなる光学要素が配置されていることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable that an optical element composed of a combination of one or more concave mirrors and one or more convex mirror spherical mirrors is arranged on the optical path connecting the spatial light modulation unit and the transparent layer.

本発明の光放射装置において、空間光変調ユニットと透明層を結ぶ光路上に、球面レンズと球面鏡の組み合わせからなる光学要素が配置され、球面レンズと球面鏡の焦点距離の正負が互いに異なることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable that an optical element composed of a combination of a spherical lens and a spherical mirror is arranged on an optical path connecting the spatial light modulation unit and the transparent layer, and the positive and negative focal lengths of the spherical lens and the spherical mirror are different from each other. ..

本発明の光放射装置において、空間光変調ユニットからの出射光を調整することによって、光放射装置からの放射光が等しい距離かつ異なる角度へ投映されたときの投影面積の差を低減させることが好ましい。 In the light emitting device of the present invention, by adjusting the light emitted from the spatial light modulation unit, it is possible to reduce the difference in the projected area when the synchrotron radiation from the light emitting device is projected at the same distance and at different angles. preferable.

本発明の光放射装置において、空間光変調ユニットは、液晶層を有する、液晶パネル又はＬＣＯＳであることが好ましい。 In the light emission device of the present invention, the spatial light modulation unit is preferably a liquid crystal panel or LCOS having a liquid crystal layer.

本発明の光放射装置において、空間光変調ユニットは、複数の可動鏡を含む微小電気機械システムであることが好ましい。 In the light emission device of the present invention, the spatial light modulation unit is preferably a microelectromechanical system including a plurality of movable mirrors.

本発明の物体情報検知装置は、上述のいずれか１つの光放射装置を備え、反射面からの反射光が対象物に照射される物体情報検知装置であって、対象物からの反射光を受光する受光部と、受光部における受光結果に基づいて、対象物の物体情報を検知する物体情報検知部とを備えることを特徴としている。
これにより、コストを抑えた簡便な構成で、広い角度範囲において、高い精度で物体情報検知を実行することができる。The object information detection device of the present invention is an object information detection device including any one of the above-mentioned light emitting devices, in which the reflected light from the reflecting surface irradiates the object, and receives the reflected light from the object. It is characterized by including a light receiving unit for detecting an object and an object information detecting unit for detecting the object information of the object based on the light receiving result in the light receiving unit.
As a result, it is possible to execute object information detection with high accuracy in a wide angle range with a simple configuration at low cost.

本発明によると、コストを抑えた簡便な構成において、高い信頼性を確保しつつ、広い角度範囲に精度良く光を放射することができる光放射装置、及び、このような光放射装置を用いた物体情報検知装置を提供することができる。 According to the present invention, a light radiating device capable of radiating light accurately over a wide angle range while ensuring high reliability in a simple configuration at a low cost, and such a light radiating device are used. An object information detection device can be provided.

本発明の第１実施形態に係る光放射装置及び物体情報検知装置の構成を概念的に示すブロック図である。It is a block diagram which conceptually shows the structure of the light emitting device and the object information detection device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る光放射装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emitting device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る光放射装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emitting device which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態に係る光放射装置及び物体情報検知装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る光放射装置及び物体情報検知装置の構成を概念的に示すブロック図である。図２は、第１実施形態に係る光放射装置の構成を示す図である。Hereinafter, the light emitting device and the object information detecting device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram conceptually showing the configurations of the light emitting device and the object information detecting device according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a light emitting device according to the first embodiment.

＜光放射装置＞
図１又は図２に示すように、第１実施形態に係る光放射装置は、光源１１、空間光変調ユニットとしての空間光変調器２０、及び、反射体３０を備える。さらに、この光放射装置は変調光制御部１２、及び、光学要素１５を備えることが好ましい。ここで、後述する物体検知装置としては、上記光放射装置に加えて、受光部４１と物体情報検知部４２を備えることが好ましい。<Light radiation device>
As shown in FIG. 1 or 2, the light emitting device according to the first embodiment includes a light source 11, a spatial light modulator 20 as a spatial light modulation unit, and a reflector 30. Further, this light emitting device preferably includes a modulated light control unit 12 and an optical element 15. Here, as the object detection device described later, it is preferable to include a light receiving unit 41 and an object information detection unit 42 in addition to the light emitting device.

光源１１は、コヒーレント光を出射する光源（コヒーレント光源）であって、例えば、ガウシアンビームを出射するレーザー光源である。また、図２に示すように、光源１１からの出射光Ｌ１０をコリメート光とし、空間光変調器２０へ出射するコリメート光学系１３を備え、コリメート光は平面ミラー１４によって反射されて空間光変調器２０へ入射する。 The light source 11 is a light source (coherent light source) that emits coherent light, and is, for example, a laser light source that emits a Gaussian beam. Further, as shown in FIG. 2, the collimating optical system 13 is provided in which the light L10 emitted from the light source 11 is used as collimated light and is emitted to the spatial light modulator 20, and the collimated light is reflected by the planar mirror 14 and is reflected by the spatial light modulator. It is incident on 20.

空間光変調器２０は、入射光を変調して出射する。変調としては、例えば、出射光の位相及び強度の少なくとも一方の変更、出射方向の変更を含む。空間光変調器２０としては、例えば、液晶パネル、ＬＣＯＳ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎ）、又は、微小電気機械システムを用いる。液晶パネルとＬＣＯＳは、液晶層を有しており、変調光を生成する領域（変調領域）としての画素を複数備える。微小電気機械システムは、変調領域として可動鏡を複数有する。 The spatial light modulator 20 modulates the incident light and emits it. Modulation includes, for example, changing at least one of the phase and intensity of the emitted light, and changing the exit direction. As the spatial light modulator 20, for example, a liquid crystal panel, an LCOS (Liquid Crystal On Silicon), or a microelectromechanical system is used. The liquid crystal panel and LCOS have a liquid crystal layer, and include a plurality of pixels as a region (modulation region) for generating modulated light. The microelectromechanical system has a plurality of movable mirrors as a modulation region.

空間光変調器２０は、変調光制御部１２の制御により、光源１１からの入射光に基づいて変調光を生成する。この変調光は、液晶パネルやＬＣＯＳにおいては、例えば液晶分子の配向方向を変えることによって出射方向が所定の方向、すなわち、反射体３０側へ向かう角度に調整される。また、微小電気機械システムにおいては、可動鏡の角度又は位置を変えることによって出射方向が調整される。変調光制御部１２には、光源１１、空間光変調器２０、及び反射体３０の位置情報が予め入力されており、これらに基づいて、変調光制御部１２は、空間光変調器２０における出射方向を調整する。 The spatial light modulator 20 generates modulated light based on the incident light from the light source 11 under the control of the modulated light control unit 12. In the liquid crystal panel or LCOS, the modulated light is adjusted so that the emission direction is a predetermined direction, that is, an angle toward the reflector 30 side, for example, by changing the orientation direction of the liquid crystal molecules. Further, in a microelectromechanical system, the emission direction is adjusted by changing the angle or position of the movable mirror. The position information of the light source 11, the spatial light modulator 20, and the reflector 30 is input in advance to the modulated light control unit 12, and based on these, the modulated light control unit 12 emits light from the spatial light modulator 20. Adjust the direction.

図２に示すように、反射体３０は、球面の一部又は全部で構成される反射面３１と、反射面３１を覆うように積層される透明層３２とを備える。空間光変調器２０から放射された変調光は、透明層３２に入射する際に屈折し、その後反射面３１で反射され、透明層３２から出射する際にも屈折して外部へ放射される。このようにして、反射体３０の反射面３１からの反射光が対象物Ｓに照射される。 As shown in FIG. 2, the reflector 30 includes a reflecting surface 31 composed of a part or all of a spherical surface, and a transparent layer 32 laminated so as to cover the reflecting surface 31. The modulated light emitted from the spatial light modulator 20 is refracted when it is incident on the transparent layer 32, then reflected by the reflecting surface 31, and is also refracted when emitted from the transparent layer 32 and radiated to the outside. In this way, the object S is irradiated with the reflected light from the reflecting surface 31 of the reflector 30.

透明層３２は、反射面３１に対して均一な厚さで形成することが好ましく、これにより、反射面３１を構成する球面上を、これと中心位置が実質的に同一となる球面を構成する透明層３２で覆うことができる。透明層３２の形成は任意の方法によって行うことができ、その厚さは、光放射装置としての放射範囲などの仕様に応じて任意に設定することができる。 The transparent layer 32 is preferably formed to have a uniform thickness with respect to the reflecting surface 31, thereby forming a spherical surface having a center position substantially the same as that of the spherical surface forming the reflecting surface 31. It can be covered with the transparent layer 32. The transparent layer 32 can be formed by any method, and its thickness can be arbitrarily set according to specifications such as a radiation range as a light emitting device.

反射面３１を構成する球面は、対象物Ｓ側に凸面を向けた凸面鏡の一部、又は、対象物Ｓ側に凹面を向けた凹面鏡の一部であるとよい。
なお、図２は、反射体３０のうち、反射面３１とこれを覆う透明層３２を含む一部のみを示している。The spherical surface forming the reflecting surface 31 may be a part of a convex mirror having a convex surface facing the object S side, or a part of a concave mirror having a concave surface facing the object S side.
Note that FIG. 2 shows only a part of the reflector 30, including the reflecting surface 31 and the transparent layer 32 covering the reflecting surface 31.

上述のように反射面３１を覆うように透明層３２を設けることによって、空間光変調器２０からの出射光は、反射面３１で反射されるだけでなく、透明層３２への入射・出射の際に屈折される。このため、より広い角度範囲に対して反射体３０から光が出射される。 By providing the transparent layer 32 so as to cover the reflecting surface 31 as described above, the light emitted from the spatial light modulator 20 is not only reflected by the reflecting surface 31, but also incident / emitted to / from the transparent layer 32. It is refracted when. Therefore, light is emitted from the reflector 30 over a wider angle range.

さらに、球面状の反射面３１を覆うように、表面３３が球面状の透明層３２を形成しているため、反射体３０からの出射光の広がり角度が出射角度によってばらつくのを抑えることができる。このような広がり角度のばらつきの抑制は、反射面を非球面形状等の複雑な形状とすることによっても実現可能である。これに対して、第１実施形態の反射体３０においては、球面状の反射面３１と、表面３３が球面状の透明層３２との組み合わせによって、製造及び設計のいずれにおいても安価に実現することを可能としている。さらに、透明層３２の表面３３及び反射面３１を球面で構成しているため、反射体３０の位置が既知であれば、その姿勢を検知する必要がないため、姿勢検知のためのセンサや検知回路等が不要となり、簡便な構成とすることができる。 Further, since the surface 33 forms the spherical transparent layer 32 so as to cover the spherical reflecting surface 31, it is possible to suppress the spread angle of the emitted light from the reflector 30 from being varied depending on the emission angle. .. Such suppression of the variation in the spreading angle can also be realized by forming the reflecting surface into a complicated shape such as an aspherical shape. On the other hand, in the reflector 30 of the first embodiment, by combining the spherical reflecting surface 31 and the transparent layer 32 whose surface 33 is spherical, it can be realized at low cost in both manufacturing and design. Is possible. Further, since the surface 33 and the reflecting surface 31 of the transparent layer 32 are formed of a spherical surface, if the position of the reflector 30 is known, it is not necessary to detect the posture, so that a sensor or detection for posture detection is not required. A circuit or the like is not required, and a simple configuration can be achieved.

反射体３０は、例えば、一定以上の硬性を有するプラスチック製の球体の表面に金属めっきを施して反射面３１を形成し、さらに、反射面３１を覆うようにプラスチック材料で透明層３２を形成することによって製造する。 In the reflector 30, for example, the surface of a plastic sphere having a certain degree of hardness or more is plated with metal to form a reflective surface 31, and further, a transparent layer 32 is formed of a plastic material so as to cover the reflective surface 31. Manufactured by

反射体３０を構成するプラスチックとしては、例えば、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネートその他のポリカーボネート、スチレン樹脂、ポリメチルメタクリレートその他のアクリル樹脂が挙げられる。透明層３２を構成するプラスチックとしては、光放射装置の仕様に対応した透明性を備えた材料が好ましく、反射体３０の球体を構成する材料と同一としてもよい。 Examples of the plastic constituting the reflector 30 include polydiethylene glycol bisallyl carbonate and other polycarbonates, styrene resin, polymethylmethacrylate and other acrylic resins. As the plastic constituting the transparent layer 32, a material having transparency corresponding to the specifications of the light emitting device is preferable, and it may be the same as the material constituting the sphere of the reflector 30.

反射面３１を形成する金属めっきとしては、例えば銀、アルミニウム、ニッケル、クロムが挙げられ、高い反射特性と製造の容易性から、銀が特に好ましい。なお、反射面３１は金属めっき以外の薄膜形成方法によって形成してもよい。 Examples of the metal plating forming the reflective surface 31 include silver, aluminum, nickel, and chromium, and silver is particularly preferable because of its high reflection characteristics and ease of manufacture. The reflective surface 31 may be formed by a thin film forming method other than metal plating.

反射体３０は、プラスチック以外で一定以上の硬性を有する材料、例えば、ガラスや金属で構成することもできる。金属で構成する場合、その表面の反射性を利用して表面を反射面３１として用いてもよい。 The reflector 30 may be made of a material other than plastic having a certain degree of hardness, for example, glass or metal. When composed of metal, the surface may be used as the reflective surface 31 by utilizing the reflectivity of the surface.

＜光学要素＞
空間光変調器２０と反射体３０の透明層３２とを結ぶ光路上には、例えば次の（１）、（２）のような、１枚以上のレンズを含む光学要素が配置されている。図１と図２に示す例では、１枚のメニスカスレンズからなる光学要素１５が配置されている。<Optical element>
Optical elements including one or more lenses, such as the following (1) and (2), are arranged on the optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32 of the reflector 30. In the examples shown in FIGS. 1 and 2, an optical element 15 composed of one meniscus lens is arranged.

空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上に光学要素を配置することにより、空間光変調器２０から透明層３２へ向かう光束の広がりを調整することができる。このため、例えば、正の屈折力を有する光学要素を用いた場合には、空間光変調器２０と反射体３０の距離を短くすることができ、これによって光放射装置のサイズを小さく抑えることが可能となる。また、光学要素への入射面、光学要素からの出射面、及び、これらの間に存在する光学面について、曲率半径、凹凸の向きその他の光学特性を調整することによって、透明層３２へ入射する光束の広がりを、入射角度に応じて調整することもできる。すなわち空間光変調器２０からの出射光を調整することが可能となり、これによって、光放射装置からの放射光が等しい距離かつ異なる角度へ投映されたときの投影面積の差を低減させることができる。 By arranging the optical element on the optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32, it is possible to adjust the spread of the luminous flux from the spatial light modulator 20 toward the transparent layer 32. Therefore, for example, when an optical element having a positive refractive power is used, the distance between the spatial light modulator 20 and the reflector 30 can be shortened, whereby the size of the light emitting device can be suppressed to a small size. It will be possible. Further, the incident surface to the optical element, the exit surface from the optical element, and the optical surface existing between them are incident on the transparent layer 32 by adjusting the radius of curvature, the direction of unevenness, and other optical characteristics. The spread of the luminous flux can also be adjusted according to the incident angle. That is, it is possible to adjust the light emitted from the spatial light modulator 20, thereby reducing the difference in projected area when the synchrotron radiation from the synchrotron radiation device is projected at the same distance and at different angles. ..

（１）空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上に配置された、１枚以上の凹レンズ、１枚以上の凸レンズ、又は、これらの組み合わせからなる光学要素：
この光学要素においては、凹レンズの凹面と凸レンズの凸面がそれぞれ球面とされている。この光学要素の、１枚以上の凹レンズ、１枚以上の凸レンズ、又は、これらの組み合わせについては、それぞれの光軸が空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上にあることが好ましい。(1) An optical element composed of one or more concave lenses, one or more convex lenses, or a combination thereof arranged on an optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32:
In this optical element, the concave surface of the concave lens and the convex surface of the convex lens are spherical surfaces, respectively. For one or more concave lenses, one or more convex lenses, or a combination of these optical elements, it is preferable that their respective optical axes are on the optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32.

（２）空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上に配置された、１枚以上のメニスカスレンズからなる光学要素：
この光学要素におけるメニスカスレンズは、凸面と凹面の両方が球面とされている。この光学要素の１枚以上のメニスカスレンズについては、それぞれの光軸が空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上にあることが好ましい。図２に示す例では、メニスカスレンズが１枚の場合の構成を示している。(2) An optical element composed of one or more meniscus lenses arranged on an optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32:
The meniscus lens in this optical element has both convex and concave surfaces as spherical surfaces. For one or more meniscus lenses of this optical element, it is preferable that each optical axis is on an optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32. In the example shown in FIG. 2, the configuration when there is one meniscus lens is shown.

＜物体情報検知装置＞
第１実施形態に係る物体検知装置は、上述の光放射装置に加えて、受光部４１と物体情報検知部４２を備える。<Object information detection device>
The object detection device according to the first embodiment includes a light receiving unit 41 and an object information detection unit 42 in addition to the above-mentioned light emitting device.

受光部４１は、対象物Ｓで反射された変調光（反射光）を受光する。受光部４１は、変調光の強度を検知できれば、各種の光センサを用いることができる。検知結果は、物体情報検知部４２へ出力される。
物体情報検知部４２は、受光部４１における受光結果に基づいて、対象物Ｓの物体情報を検知する。対象物Ｓの物体情報としては、位置、向き、形状、色などが含まれる。The light receiving unit 41 receives the modulated light (reflected light) reflected by the object S. The light receiving unit 41 can use various optical sensors as long as it can detect the intensity of the modulated light. The detection result is output to the object information detection unit 42.
The object information detection unit 42 detects the object information of the object S based on the light receiving result in the light receiving unit 41. The object information of the object S includes a position, an orientation, a shape, a color, and the like.

以下、上記第１実施形態の実施例について説明する。
（実施例１）
表１は、実施例１に係る光放射装置の構成によるシミュレーション結果を示す表である。Hereinafter, examples of the first embodiment will be described.
(Example 1)
Table 1 is a table showing the simulation results based on the configuration of the light emitting device according to the first embodiment.

実施例１においては、空間光変調器２０（空間光変調ユニット）として、ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎ（ＬＣＯＳ）素子を選択した。全体の位置関係を説明するために座標系を定義した。原点は、空間光変調器２０のＬＣＯＳ素子の平面中心、かつ、ＬＣＯＳ素子のカバーガラスと空気との界面とした。原点と反射体３０の球の中心を結んだ直線の、空間光変調器２０を設置した平面２１への射影をｘ軸とした。ｚ軸は、空間光変調器２０を設置した平面２１の法線ベクトルと平行とした。ｙ軸は、ｘ軸、ｚ軸と垂直、かつ右手系で定義した。座標系の単位はｍｍとした。球面鏡である反射体３０の材質はポリカーボネートとした。反射体３０の表面である反射面３１上には、透明層３２として、ポリカーボネートで内面の直径１０．２ｍｍ、外面の直径１２ｍｍの球殻を作製した。この球殻の内面（反射面３１）に金属めっきを施した。なお、この球殻の内面の中心と外面の中心は実質的に同一とした。この球殻を、中心位置の座標が（１２．９，０，８０）となるように設置した。 In Example 1, a Liquid Crystal On Silicon (LCOS) element was selected as the spatial light modulator 20 (spatial light modulation unit). A coordinate system was defined to explain the overall positional relationship. The origin was the plane center of the LCOS element of the spatial light modulator 20 and the interface between the cover glass of the LCOS element and air. The x-axis is the projection of the straight line connecting the origin and the center of the sphere of the reflector 30 onto the plane 21 on which the spatial light modulator 20 is installed. The z-axis was parallel to the normal vector of the plane 21 on which the spatial light modulator 20 was installed. The y-axis was defined as a right-handed system perpendicular to the x-axis and z-axis. The unit of the coordinate system was mm. The material of the reflector 30 which is a spherical mirror is polycarbonate. On the reflective surface 31 which is the surface of the reflector 30, a spherical shell having an inner surface diameter of 10.2 mm and an outer surface diameter of 12 mm was produced as a transparent layer 32 from polycarbonate. The inner surface (reflecting surface 31) of the spherical shell was metal-plated. The center of the inner surface and the center of the outer surface of this spherical shell were substantially the same. This spherical shell was installed so that the coordinates of the center position were (12.9, 0, 80).

また、空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上に、光学要素１５として、ポリカーボネート製のメニスカスレンズを配置した。このメニスカスレンズの直径は６ｍｍ、各面の曲率半径は、凸面が１９．５ｍｍ、凹面が４０ｍｍとした。メニスカスレンズの光軸上の厚みは２．５ｍｍとした。メニスカスレンズの主軸（光軸）をｚ軸と平行にし、凹面を空間光変調器２０側へ向け、主軸と凸面の交点が（２．６，０，１４．５）となるよう設置した。 Further, a polycarbonate meniscus lens was arranged as the optical element 15 on the optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32. The diameter of this meniscus lens was 6 mm, and the radius of curvature of each surface was 19.5 mm for the convex surface and 40 mm for the concave surface. The thickness of the meniscus lens on the optical axis was 2.5 mm. The main axis (optical axis) of the meniscus lens was parallel to the z-axis, the concave surface was directed toward the spatial light modulator 20, and the intersection of the main axis and the convex surface was (2.6,0,14.5).

光源１１からの出射光Ｌ１０の波長は９０５ｎｍとした。この出射光Ｌ１０は、コリメート光学系１３によってコリメート光とされ、平面ミラー１４によって反射されて空間光変調器２０へ入射する。よって、空間光変調器２０のＬＣＯＳへの入射時には実質的に平行であり、半径１．６ｍｍのガウスビームとして入射する。光源１１からの出射光Ｌ１０が空間光変調器２０へ入射するときのベクトルは、（０．１７４，０，−０．９８５）とした。空間光変調器２０から出射される変調光（図２に例示する変調光Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３）は、透明層３２の表面３３に入射する際に屈折し、反射面３１で反射した後に表面３３から出射する際にも屈折する。 The wavelength of the emitted light L10 from the light source 11 was set to 905 nm. The emitted light L10 is converted into collimated light by the collimating optical system 13, reflected by the plane mirror 14, and incident on the spatial light modulator 20. Therefore, when the spatial light modulator 20 is incident on the LCOS, it is substantially parallel and is incident as a Gaussian beam having a radius of 1.6 mm. The vector when the light L10 emitted from the light source 11 is incident on the spatial light modulator 20 is (0.174, 0, −0.985). The modulated light (modulated light L11, L12, L13 illustrated in FIG. 2) emitted from the spatial light modulator 20 is refracted when incident on the surface 33 of the transparent layer 32, reflected by the reflecting surface 31, and then the surface 33. It also refracts when exiting from.

次に、表１に示すシミュレーションの条件及び結果について説明する。
このシミュレーションは、光源１１からの出射光Ｌ１０を複数のビームレットに分割して、幾何光学的な作用で、空間光変調器２０としてのＬＣＯＳによる光線の操作を表した。実施例１における空間光変調器２０による光線の操作は、空間光変調器２０上で周期的に位相に変調を与え、特定の位置における等位相面を操作することによって行う。これは、回折格子やレンズが光線に与える影響と同様である。この背景から、ＬＣＯＳによる光線操作の結果は、回折格子と同様に平行な光線を全て実質的に同一の方向へ曲げる効果と、レンズによる集束又は発散の効果との和へ分解することができる。この回折格子に類似する効果を、ビームレットとＬＣＯＳの交点を通り、方向ベクトルを指定した直線を軸とした回転操作で表し、各交点における補正量を、主軸とレンズ面の交点が（０，０，０）にある、材質がＢＫ７（光学ガラスの一般名称）相当である仮想レンズの曲率半径により表した。Next, the simulation conditions and results shown in Table 1 will be described.
In this simulation, the light L10 emitted from the light source 11 is divided into a plurality of beamlets, and the operation of the light rays by the LCOS as the spatial light modulator 20 is represented by the geometrical optics action. The operation of the light rays by the spatial light modulator 20 in the first embodiment is performed by periodically modulating the phase on the spatial light modulator 20 and manipulating the equiphase plane at a specific position. This is similar to the effect of diffraction gratings and lenses on light rays. From this background, the result of the light beam manipulation by the LCOS can be decomposed into the sum of the effect of bending all parallel rays in substantially the same direction and the effect of focusing or divergence by the lens as in the diffraction grating. An effect similar to this diffraction lattice is expressed by a rotation operation about a straight line with a specified direction vector passing through the intersection of the beamlet and LCOS, and the correction amount at each intersection is calculated by the intersection of the main axis and the lens surface (0, It is represented by the radius of curvature of a virtual lens whose material is equivalent to BK7 (general name of optical glass) in 0,0).

その代表として、以下に挙げた点へ入射したビームレットを抽出した。すなわち、前記点は、ＬＣＯＳ上にある（０．８，０，０）、（−０．４，０．６９３，０）、（−０．４，−０．６９３，０）、（１．６，０，０）、（０．８，１．３８６，０）、（−０．８，１．３８６，０）、（−１．６，０，０）、（−０．８，−１．３８６，０）、（０．８，−１．３８６，０）の９点である。これらの点を通過し、かつ対象物へ放射されたたビームレットのベクトルを、（０，０，０）を通過したビームレットのそれと比較して広がり角度を計算した。 As a representative, beamlets incident on the points listed below were extracted. That is, the points are on the LCOS (0.8, 0, 0), (-0.4, 0.693, 0), (-0.4, -0.693, 0), (1. 6,0,0), (0.8,1.386,0), (-0.8,1.386,0), (-1.6,0,0), (-0.8,- There are 9 points (1.386,0) and (0.8, -1.386, 0). The spread angle was calculated by comparing the vector of the beamlet that passed through these points and radiated to the object with that of the beamlet that passed through (0,0,0).

これらの結果を表１にまとめた。実施例１の光学系においては、ｘｙ平面方向への放射角度範囲が最大約１６３°、ｘｚ平面方向への放射角度範囲が５５°となった。放射されたビームの広がりは、各ビームレットへ同じ角度で回転操作を施した場合で最大１．９°であったものが、仮想レンズを介した場合で最大１°程度まで減少した。この角度の広がりは、１００ｍの距離で約２ｍの直径の円内を照射することに相当する。さらにこの照射される円の直径を縮小するには、ＬＣＯＳの原点に固定している仮想レンズの中心を、各ビームレットに対して最適化するよう動かした上で曲率半径の最適化を行えばよい。 These results are summarized in Table 1. In the optical system of the first embodiment, the maximum radiation angle range in the xy plane direction is about 163 °, and the radiation angle range in the xz plane direction is 55 °. The spread of the emitted beam was 1.9 ° at the maximum when each beamlet was rotated at the same angle, but decreased to about 1 ° at the maximum when the virtual lens was used. This spread of angle corresponds to irradiating a circle with a diameter of about 2 m at a distance of 100 m. To further reduce the diameter of this illuminated circle, the center of the virtual lens fixed to the origin of the LCOS should be moved to optimize for each beamlet, and then the radius of curvature should be optimized. good.

（実施例２）
表２と表３は、実施例２に係る光放射装置の構成によるシミュレーション結果を示す表である。(Example 2)
Tables 2 and 3 are tables showing simulation results according to the configuration of the light emitting device according to the second embodiment.

実施例２においては、空間光変調器２０（空間光変調ユニット）として、ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎ（ＬＣＯＳ）素子を選択した。座標系の定義は実施例１に準じた。内面の直径８ｍｍ、外面の直径１０ｍｍのポリカーボネート製の球殻の内面に金属めっきを施したものを準備した。なおこの球殻の内面の中心と外面の中心は実質的に同一とした。この球殻を、中心位置の座標が（１０．６，０，６０）となるように設置した。 In Example 2, a Liquid Crystal On Silicon (LCOS) element was selected as the spatial light modulator 20 (spatial light modulation unit). The definition of the coordinate system conforms to Example 1. A metal-plated inner surface of a polycarbonate spherical shell having an inner surface diameter of 8 mm and an outer surface diameter of 10 mm was prepared. The center of the inner surface and the center of the outer surface of this spherical shell were substantially the same. This spherical shell was installed so that the coordinates of the center position were (10.6, 0, 60).

空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上に、光学要素１５として、ポリカーボネート製のメニスカスレンズを配置した。このメニスカスレンズの直径は８ｍｍ、各面の曲率半径は、凸面が２０ｍｍ、凹面が２７ｍｍとした。メニスカスレンズの光軸上の厚みは２．５ｍｍとした。メニスカスレンズの主軸（光軸）をｚ軸と平行にし、凹面をＬＣＯＳ側へ向け、主軸と凸面の交点が（３．２，０，１６．５）となるよう設置した。 A polycarbonate meniscus lens was arranged as the optical element 15 on the optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32. The diameter of this meniscus lens was 8 mm, and the radius of curvature of each surface was 20 mm for the convex surface and 27 mm for the concave surface. The thickness of the meniscus lens on the optical axis was 2.5 mm. The main axis (optical axis) of the meniscus lens was parallel to the z-axis, the concave surface was directed toward the LCOS side, and the intersection of the main axis and the convex surface was (3.2,0,16.5).

光源１１からの出射光Ｌ１０の波長は９０５ｎｍとした。この出射光は、実施例１と同様に、ＬＣＯＳへの入射時には実質的に平行である、半径１．６ｍｍのガウスビームとした。光の入射時のベクトルは、（０．１７４，０，−０．９８５）とした。 The wavelength of the emitted light L10 from the light source 11 was set to 905 nm. The emitted light was a Gaussian beam having a radius of 1.6 mm, which was substantially parallel when incident on the LCOS, as in Example 1. The vector at the time of light incident was (0.174, 0, −0.985).

表２と表３に示すシミュレーションの条件及び結果について説明する。
このシミュレーションにおいても、実施例１と同様に、光源１１からの出射光Ｌ１０を複数のビームレットに分割して、幾何光学的な作用でＬＣＯＳによる光線の操作を表した。シミュレーションの手順は実施例１に準じた。目標とするビーム形状とするために、各ビームレットに対して独立に付加する補正の量は、主軸とレンズ面の交点が（０，０，０）にある、材質がＢＫ７相当である仮想レンズの曲率半径により表した。The simulation conditions and results shown in Tables 2 and 3 will be described.
In this simulation as well, as in the first embodiment, the light L10 emitted from the light source 11 is divided into a plurality of beamlets, and the operation of the light rays by the LCOS is represented by the geometrical optics action. The simulation procedure was in accordance with Example 1. The amount of correction applied independently to each beamlet in order to obtain the target beam shape is a virtual lens whose material is equivalent to BK7, where the intersection of the spindle and the lens surface is (0, 0, 0). It was represented by the radius of curvature of.

その代表として以下に挙げた点へ入射したビームレットを抽出した。これらは、ＬＣＯＳ上にある（０．４７１，０，０）、（−０．２３５，０．４０８，０）、（−０．２３５，−０．４０８，０）、（０．８５８，０，０）、（０．４２９，０．７４３，０）、（−０．４２９，０．７４３，０）、（−０．８５８，０，０）、（−０．４２９，−０．７４３，０）、（０．４２９，−０．７４３，０）の９点を通過するビームとした。本シミュレーションでは、空間へ放射されるビームを、２０°の広がり角度で、かつ、照射範囲内の照度分布が均一に近くなるようにした。 As a representative example, beamlets incident on the points listed below were extracted. These are on the LCOS (0.471,0,0), (-0.235,0.408,0), (-0.235, -0.408,0), (0.858,0). , 0), (0.429, 0.743, 0), (-0.429, 0.743, 0), (-0.858, 0, 0), (-0.429, -0.743) , 0), (0.429, -0.743, 0) 9 points were used as the beam. In this simulation, the beam radiated into the space was set to have a spread angle of 20 ° and the illuminance distribution within the irradiation range was made close to uniform.

そのために、（０．４７１，０，０）、（−０．２３５，０．４０８，０）、（−０．２３５，−０．４０８，０）の３点を通過したビームレットは、空間へ放射された時点で、（０，０，０）を通過したビームレットとなす角度が７．７°となるようにした（表２）。また、（０．８５８，０，０）、（０．４２９，０．７４３，０）、（−０．４２９，０．７４３，０）、（−０．８５８，０，０）、（−０．４２９，−０．７４３，０）、（０．４２９，−０．７４３，０）の６点を通過したビームレットは、空間へ放射された時点で、（０，０，０）を通過したビームレットとなす角度が９．８°となるようにした（表３）。 Therefore, the beamlet that has passed through the three points (0.471, 0, 0), (-0.235, 0.408, 0), and (-0.235, -0.408, 0) is a space. At the time of emission to, the angle formed by the beamlet that passed through (0, 0, 0) was set to 7.7 ° (Table 2). In addition, (0.858, 0, 0), (0.429, 0.743, 0), (-0.429, 0.743, 0), (-0.858, 0, 0), (-. The beamlet that has passed through the six points of 0.429, -0.743,0) and (0.429, -0.743,0) will have (0, 0, 0) when it is radiated into space. The angle formed with the passed beamlet was set to 9.8 ° (Table 3).

表２と表３に示すように、実施例２の光学系においては、ｘｙ平面方向への放射角度範囲が最大約１１２°、ｘｚ平面方向への放射角度範囲が３３°となった。放射されたビームの目標値との誤差、補正に用いた仮想レンズの曲率半径を表２にまとめた。誤差は、仮想レンズを介した場合で最大０．３°程度まで減少した。この誤差を小さくするには、ＬＣＯＳの原点に固定している仮想レンズの中心を、各ビームレットに対して最適化するよう動かした上で曲率半径の最適化を行えばよい。 As shown in Tables 2 and 3, in the optical system of Example 2, the radiation angle range in the xy plane direction was about 112 ° at the maximum, and the radiation angle range in the xz plane direction was 33 °. Table 2 summarizes the error from the target value of the emitted beam and the radius of curvature of the virtual lens used for correction. The error was reduced to a maximum of about 0.3 ° when using a virtual lens. In order to reduce this error, the center of the virtual lens fixed to the origin of the LCOS may be moved so as to be optimized for each beamlet, and then the radius of curvature may be optimized.

（比較例）
表４は、比較例に係る光放射装置の構成によるシミュレーション結果を示す表である。(Comparison example)
Table 4 is a table showing the simulation results according to the configuration of the light emitting device according to the comparative example.

比較例においても、空間光変調器２０（空間光変調ユニット）として、ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎ（ＬＯＣＳ）素子を選択した。座標系の定義は実施例１に準じた。直径１２ｍｍの球の表面に金属めっきを施したものを準備した。球の表面上に透明層３２（球殻）を設けていない点で実施例１・実施例２と異なる。そして、この球を、中心位置の座標が（１３．２，０，８１）となるように設置した。 Also in the comparative example, the Liquid Crystal On Silicon (LOCS) element was selected as the spatial light modulator 20 (spatial light modulation unit). The definition of the coordinate system conforms to Example 1. A sphere having a diameter of 12 mm with metal plating on the surface was prepared. It differs from Example 1 and Example 2 in that the transparent layer 32 (spherical shell) is not provided on the surface of the sphere. Then, this sphere was installed so that the coordinates of the center position were (13,2,0,81).

実施例１・実施例２と同様に、空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上に、光学要素１５として、ポリカーボネート製のメニスカスレンズを配置した。メニスカスレンズの直径は６ｍｍ、各面の曲率半径は、凸面が１９ｍｍ、凹面が４１ｍｍとした。メニスカスレンズの光軸上の厚みは２．５ｍｍとした。メニスカスレンズの主軸（光軸）をｚ軸と平行に、レンズの凹面をＬＣＯＳ側へ向け、レンズの主軸と凸面の交点が（３．２，０，１８）となるよう設置した。 Similar to the first and second embodiments, a polycarbonate meniscus lens was arranged as the optical element 15 on the optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32. The diameter of the meniscus lens was 6 mm, and the radius of curvature of each surface was 19 mm for the convex surface and 41 mm for the concave surface. The thickness of the meniscus lens on the optical axis was 2.5 mm. The main axis (optical axis) of the meniscus lens was parallel to the z-axis, the concave surface of the lens was directed toward the LCOS side, and the intersection of the main axis and the convex surface of the lens was (3.2,0,18).

光源１１からの出射光Ｌ１０の波長は９０５ｎｍとした。光は、ＬＣＯＳへの入射時には実質的に平行である、半径１．６ｍｍのガウスビームとした。光の入射時のベクトルは、（０．１７４，０，−０．９８５）とした。 The wavelength of the emitted light L10 from the light source 11 was set to 905 nm. The light was a Gaussian beam with a radius of 1.6 mm, which was substantially parallel when incident on the LCOS. The vector at the time of light incident was (0.174, 0, −0.985).

表４に示すシミュレーションの条件及び結果について説明する。
シミュレーション及び補正の方法は実施例１に準じた。代表として以下に挙げた点へ入射したビームレットを抽出した。これらは、ＬＣＯＳ上にある（０．８，０，０）、（−０．４，０．６９３，０）、（−０．４，−０．６９３，０）、（１．６，０，０）、（０．８，１．３８６，０）、（−０．８，１．３８６，０）、（−１．６，０，０）、（−０．８，−１．３８６，０）、（０．８，−１．３８６，０）の９点を通過するビームとした。これらの点を通過し、かつ対象物へ放射されたたビームレットのベクトルを、（０，０，０）を通過したビームレットのそれと比較して広がり角度を計算した。The simulation conditions and results shown in Table 4 will be described.
The method of simulation and correction was in accordance with Example 1. As a representative, beamlets incident on the points listed below were extracted. These are on the LCOS (0.8,0,0), (-0.4,0.693,0), (-0.4, -0.693,0), (1.6,0). , 0), (0.8, 1.386, 0), (-0.8, 1.386, 0), (-1.6, 0, 0), (-0.8, -1.386) , 0), (0.8, -1.386, 0) 9 points were used as the beam. The spread angle was calculated by comparing the vector of the beamlet that passed through these points and radiated to the object with that of the beamlet that passed through (0,0,0).

表４に示すように、比較例の光学系においては、ｘｙ平面方向への放射角度範囲が最大約１５９°、ｘｚ平面方向への放射角度範囲が５０°と、実施例１よりわずかに狭い範囲となった。放射されたビームの広がりは、各ビームレットへ同じ角度で回転操作を施した場合で最大３．４°と実施例１より大きくなった。仮想レンズを介して、実施例１と同じ角度分解能で補正を施した場合でも最大１．８°程度までしか広がり角度は減少しなかった。 As shown in Table 4, in the optical system of the comparative example, the radiation angle range in the xy plane direction is about 159 ° at the maximum, and the radiation angle range in the xz plane direction is 50 °, which is slightly narrower than that in the first embodiment. It became. The spread of the emitted beam was 3.4 ° at maximum when each beamlet was rotated at the same angle, which was larger than that of Example 1. Even when the correction was performed with the same angular resolution as in Example 1 through the virtual lens, the spreading angle decreased only up to about 1.8 °.

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係る光放射装置の構成を示す図である。第２実施形態においては、第１実施形態における光学要素１５に代えて、１枚以上の鏡を含む光学要素を用いている。その他の構成は第１実施形態と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。<Second Embodiment>
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a light emitting device according to a second embodiment. In the second embodiment, instead of the optical element 15 in the first embodiment, an optical element including one or more mirrors is used. Other configurations are the same as in the first embodiment, and the same reference numerals are used for the same members.

第２実施形態に係る光放射装置においても、第１実施形態と同様に、光源１１からの出射光Ｌ２０はコリメート光学系１３でコリメート光とされ、平面ミラー１４で反射されて空間光変調器２０へ入射する。さらに、空間光変調器２０から出射される変調光（図３に例示する変調光Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３）は、光学要素としての凸面鏡１６と凹面鏡１７でそれぞれ反射されて透明層３２へ入射する。この変調光は、透明層３２の表面３３に入射する際に屈折し、反射面３１で反射した後に表面３３から出射する際にも屈折する。 In the light emitting device according to the second embodiment, as in the first embodiment, the light L20 emitted from the light source 11 is converted into collimated light by the collimating optical system 13, reflected by the plane mirror 14, and is reflected by the spatial light modulator 20. It is incident on. Further, the modulated light (modulated light L21, L22, L23 illustrated in FIG. 3) emitted from the spatial light modulator 20 is reflected by the convex mirror 16 and the concave mirror 17 as optical elements, respectively, and is incident on the transparent layer 32. This modulated light is refracted when it is incident on the surface 33 of the transparent layer 32, and is also refracted when it is emitted from the surface 33 after being reflected by the reflecting surface 31.

空間光変調器２０と反射体３０の透明層３２とを結ぶ光路上には、例えば次の（Ａ）、（Ｂ）のような、１枚以上の鏡を含む光学要素が配置されている。この光学要素による作用・効果は第１実施形態における光学要素と同様である。
（Ａ）空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上に配置された、１枚以上の凹面鏡と１枚以上の凸面鏡の球面鏡との組み合わせからなる光学要素：
この光学要素における、１枚以の凹面鏡と１枚以上の凸面鏡の球面鏡については、それぞれの光軸が空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上にあることが好ましい。図３に示す例では、反射体３０側に配置された１枚の凹面鏡１７と、空間光変調器２０側に配置された１枚の凸面鏡１６とを組み合わせた場合の構成を示している。この構成によれば、空間光変調器２０から透明層３２までの光路長を変えることなく、空間光変調器２０と反射体３０の距離を短くすることができるため、光放射装置のサイズを小さく抑えることが可能となる。Optical elements including one or more mirrors, such as the following (A) and (B), are arranged on the optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32 of the reflector 30. The action / effect of this optical element is the same as that of the optical element in the first embodiment.
(A) An optical element composed of a combination of one or more concave mirrors and one or more convex mirror spherical mirrors arranged on an optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32:
For the spherical mirrors of one or more concave mirrors and one or more convex mirrors in this optical element, it is preferable that their respective optical axes are on the optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32. The example shown in FIG. 3 shows a configuration in which one concave mirror 17 arranged on the reflector 30 side and one convex mirror 16 arranged on the spatial light modulator 20 side are combined. According to this configuration, the distance between the spatial light modulator 20 and the reflector 30 can be shortened without changing the optical path length from the spatial light modulator 20 to the transparent layer 32, so that the size of the light emitting device can be reduced. It becomes possible to suppress it.

（Ｂ）空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上に配置された、球面レンズと球面鏡の組み合わせからなる光学要素：
この光学要素における球面レンズと球面鏡は、その焦点距離の正負が互いに異なるような形状とされている。この光学要素の、球面レンズと球面鏡の組み合わせについては、それぞれの光軸が空間光変調器２０と透明層３２を結ぶ光路上にあることが好ましい。
なお、その他の作用、効果、変形例は第１実施形態と同様である。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的又は本発明の思想の範囲内において改良又は変更が可能である。(B) An optical element composed of a combination of a spherical lens and a spherical mirror arranged on an optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32:
The spherical lens and the spherical mirror in this optical element are shaped so that the positive and negative of the focal lengths are different from each other. Regarding the combination of the spherical lens and the spherical mirror of this optical element, it is preferable that each optical axis is on the optical path connecting the spatial light modulator 20 and the transparent layer 32.
The other actions, effects, and modifications are the same as those in the first embodiment.
Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be improved or modified within the purpose of improvement or the idea of the present invention.

以上のように、本発明に係る光放射装置は、コストを抑えた簡便な構成において、高い信頼性を確保しつつ、広い角度範囲に精度良く光を放射することができる点で有用である。 As described above, the light emitting device according to the present invention is useful in that it can emit light accurately over a wide angle range while ensuring high reliability in a simple configuration with reduced cost.

１１光源
１２変調光制御部
１３コリメート光学系
１４平面ミラー
１５光学要素
１６凸面鏡（光学要素）
１７凹面鏡（光学要素）
２０空間光変調器（空間光変調ユニット）
２１平面
３０反射体
３１反射面
３２透明層
３３表面
４１受光部
４２物体情報検知部
Ｌ１０、Ｌ２０出射光
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３変調光
Ｓ対象物11 Light source 12 Modulated light control unit 13 Collimated optical system 14 Planar mirror 15 Optical element 16 Convex mirror (optical element)
17 Concave mirror (optical element)
20 Spatial Light Modulator (Spatial Light Modulation Unit)
21 Plane 30 Reflector 31 Reflector 32 Transparent layer 33 Surface 41 Light receiving part 42 Object information detection part L10, L20 Emission light L11, L12, L13, L21, L22, L23 Modulated light S Object

Claims

コヒーレント光を出射するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光源から入射した光を変調し、変調光を所定の方向へ出射する空間光変調ユニットと、
球面の少なくとも一部である反射面を有する反射体と
を備えた光放射装置であって、
前記反射体には、前記反射面を覆う透明層が積層され、
前記透明層の表面が球面の少なくとも一部で構成され、
前記空間光変調ユニットから前記透明層へ入射した光が前記反射面で反射されて外部へ放射されることを特徴とする光放射装置。A coherent light source that emits coherent light,
A spatial light modulation unit that modulates the light incident from the coherent light source and emits the modulated light in a predetermined direction.
A light emitting device including a reflector having a reflecting surface that is at least a part of a spherical surface.
A transparent layer covering the reflective surface is laminated on the reflector.
The surface of the transparent layer is composed of at least a part of a spherical surface.
A light emitting device, characterized in that light incident on the transparent layer from the spatial light modulation unit is reflected by the reflecting surface and radiated to the outside.

前記反射面を構成する球面と、前記透明層の表面を構成する球面は、それぞれの中心位置が互いに実質的に同一である請求項１に記載の光放射装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein the spherical surface forming the reflecting surface and the spherical surface forming the surface of the transparent layer have substantially the same center positions.

前記空間光変調ユニットと前記透明層を結ぶ光路上に、１枚以上の凹レンズ、１枚以上の凸レンズ、又は、これらの組み合わせからなる光学要素が配置され、前記凹レンズの凹面と前記凸レンズの凸面はそれぞれ球面である請求項１又は請求項２に記載の光放射装置。 An optical element composed of one or more concave lenses, one or more convex lenses, or a combination thereof is arranged on an optical path connecting the spatial light modulation unit and the transparent layer, and the concave surface of the concave lens and the convex surface of the convex lens are arranged. The light emitting device according to claim 1 or 2, respectively, which is spherical.

前記空間光変調ユニットと前記透明層を結ぶ光路上に、１枚以上のメニスカスレンズが配置され、前記メニスカスレンズは、凸面と凹面の両方が球面である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光放射装置。 One or more of claims 1 to 3 in which one or more meniscus lenses are arranged on an optical path connecting the spatial light modulation unit and the transparent layer, and the meniscus lens has both convex and concave surfaces spherical. The light emitter described in the section.

前記空間光変調ユニットと前記透明層を結ぶ光路上に、１枚以上の凹面鏡と１枚以上の凸面鏡の球面鏡との組み合わせからなる光学要素が配置されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光放射装置。 Any of claims 1 to 4, wherein an optical element composed of a combination of one or more concave mirrors and one or more convex mirrors is arranged on an optical path connecting the spatial light modulation unit and the transparent layer. The light emitting device according to item 1.

前記空間光変調ユニットと前記透明層を結ぶ光路上に、球面レンズと球面鏡の組み合わせからなる光学要素が配置され、前記球面レンズと前記球面鏡の焦点距離の正負が互いに異なる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光放射装置。 Claims 1 to 5 in which an optical element composed of a combination of a spherical lens and a spherical mirror is arranged on an optical path connecting the spatial light modulation unit and the transparent layer, and the positive and negative focal lengths of the spherical lens and the spherical mirror are different from each other. The light emitting device according to any one of the above items.

前記空間光変調ユニットからの出射光を調整することによって、前記光放射装置からの放射光が等しい距離かつ異なる角度へ投映されたときの投影面積の差を低減させる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光放射装置。 Claims 1 to 6 reduce the difference in projected area when the synchrotron radiation from the synchrotron radiation device is projected at the same distance and at different angles by adjusting the light emitted from the spatial light modulation unit. The light emitting device according to any one item.

前記空間光変調ユニットは、液晶層を有する、液晶パネル又はＬＣＯＳである請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光放射装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the spatial light modulation unit is a liquid crystal panel or LCOS having a liquid crystal layer.

前記空間光変調ユニットは、複数の可動鏡を含む微小電気機械システムである請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光放射装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the spatial light modulation unit is a microelectromechanical system including a plurality of movable mirrors.

請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光放射装置を備え、前記反射面からの反射光が対象物に照射される物体情報検知装置であって、
前記対象物からの反射光を受光する受光部と、
前記受光部における受光結果に基づいて、前記対象物の物体情報を検知する物体情報検知部とを備えることを特徴とする物体情報検知装置。An object information detection device comprising the light emitting device according to any one of claims 1 to 9, wherein the object is irradiated with the reflected light from the reflecting surface.
A light receiving unit that receives the reflected light from the object and
An object information detection device including an object information detection unit that detects object information of the object based on a light reception result in the light receiving unit.