ビーム照射装置およびレーザレーダ
【課題】目標領域に対するレーザ光の照射精度を高く維持しながら、制御回路の処理負担を軽減できるビーム照射装置およびレーザレーダを提供する。
【解決手段】スキャン制御部１ａは、Ｔｉｌｔ方向におけるミラー制御の半分の頻度で、Ｐａｎ方向におけるミラー制御を行う。また、スキャン制御部１ａは、ＰＳＤ３０８上に設定された目標軌道上のＱｎ、Ｑｎ＋１、…に対応する位置にサーボ用レーザ光の実測位置が到達したことに応じて、レーザ光源４０１をパルス状に発光させる。これにより、走査用レーザ光は、サーボ用レーザ光の実測位置がＱｎ’、Ｑｎ＋１’、…に到達したタイミングで、目標領域に照射される。こうすると、Ｐａｎ方向におけるミラー制御をラフに行いながら、略一定振り角毎に、走査用レーザ光を目標領域に照射できる。
【解決手段】スキャン制御部１ａは、Ｔｉｌｔ方向におけるミラー制御の半分の頻度で、Ｐａｎ方向におけるミラー制御を行う。また、スキャン制御部１ａは、ＰＳＤ３０８上に設定された目標軌道上のＱｎ、Ｑｎ＋１、…に対応する位置にサーボ用レーザ光の実測位置が到達したことに応じて、レーザ光源４０１をパルス状に発光させる。これにより、走査用レーザ光は、サーボ用レーザ光の実測位置がＱｎ’、Ｑｎ＋１’、…に到達したタイミングで、目標領域に照射される。こうすると、Ｐａｎ方向におけるミラー制御をラフに行いながら、略一定振り角毎に、走査用レーザ光を目標領域に照射できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域にレーザ光を照射するビーム照射装置に関し、特に、目標領域にレーザ光を照射したときの反射光をもとに、目標領域内における障害物の有無や障害物までの距離を検出する、いわゆるレーザレーダに搭載されるビーム照射装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行時の安全性を高めるために、走行方向前方にレーザ光を照射し、その反射光の状態から、目標領域内における障害物の有無や障害物までの距離を検出するレーザレーダが、家庭用乗用車等に搭載されている。一般に、レーザレーダは、レーザ光を目標領域内でスキャンさせ、各スキャン位置における反射光の有無から、各スキャン位置における障害物の有無を検出し、さらに、各スキャン位置におけるレーザ光の照射タイミングから反射光の受光タイミングまでの所要時間をもとに、そのスキャン位置における障害物までの距離を検出するものである。
【０００３】
これまで、レーザ光のスキャン機構として、ポリゴンミラーを用いるスキャン機構や、走査用レンズを二次元駆動するレンズ駆動タイプのスキャン機構（たとえば、特許文献１参照）が知られている。この他、ミラーによってレーザ光を走査させるミラー回動タイプのスキャン機構も知られている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
この種のレーザレーダでは、スキャン開始時からの経過時間をもとに、レーザ光源の駆動制御が行われる。たとえば、スキャン開始時から一定時間間隔毎に、目標領域に向かってレーザ光がパルス発光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８３９８８号公報
【特許文献２】特開２００１−２９０１００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザ光を目標領域内において適正にスキャンさせるためには、スキャン機構を制御する回路の演算量ないし演算頻度を高める必要がある。他方、スキャン機構をラフに制御することで、制御回路の処理負担を軽減できるが、こうすると、レーザ光が目標領域内において適正にスキャンされなくなる。この場合、上記の如くスキャン開始時からの経過時間に基づいてレーザ光を発光させると、パルス発光されたレーザ光の照射位置が所期の位置からずれてしまい、目標領域に対するレーザ光の照射精度が低下する惧れがある。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、目標領域に対するレーザ光の照射精度を高く維持しながら、制御回路の処理負担を軽減できるビーム照射装置およびレーザレーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、目標領域においてレーザ光を走査させるアクチュエータの制御のために用いる光検出器の出力を、レーザ光源の駆動制御にも用いることで、目標領域に対するレーザ光の照射精度を高く維持しながら、アクチュエータ制御回路の処理負担を効果的に軽減するものである。
【０００９】
本発明の第１の態様は、ビーム照射装置に関する。第１の態様に係るビーム照射装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、目標領域において前記レーザ光を走査させるアクチュエータと、サーボ光を発するとともに前記アクチュエータの駆動に伴って前記サーボ光の進行方向を変化させるサーボ光学系と、前記サーボ光を受光して受光位置に応じた信号を出力する光検出器と、前記光検出器から出力される信号に基づいて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、前記光検出器から出力される信号に基づいて前記レーザ光源を制御するレーザ制御部とを備える。ここで、前記レーザ制御部は、前記サーボ光の前記受光位置が予め決められた目標位置に到達したことに応じて、前記レーザ光源をパルス状に発光させる。
【００１０】
第１の態様に係るビーム照射装置によれば、光検出器からの出力に基づいてレーザ光源の制御が行われる。よって、アクチュエータに対する制御をラフに行っても、目標領域に対するレーザ光の照射精度を高く維持することができる。
【００１１】
第１の態様に係るビーム照射装置において、前記アクチュエータは、前記レーザ光の進行方向を変化させる光学素子を、前記目標領域における前記レーザ光の走査方向に対応する第１の方向に駆動する第１の駆動部と、前記目標領域上の走査軌道に対する前記レーザ光の位置ずれを補正する第２の方向に前記光学素子を駆動する第２の駆動部とを備える構成とされ得る。このとき、前記アクチュエータ制御部は、前記第１の駆動部に対する制御の精度を前記第２の駆動部に対する制御の精度よりも低下させる構成とされ得る。
【００１２】
この場合、前記アクチュエータ制御部は、前記第１の駆動部に対する制御の頻度を前記第２の駆動部に対する制御の頻度よりも低下させるよう構成され得る。また、前記光学素子はミラーにより構成することができ、前記第１の駆動部は、前記ミラーを第１の回動軸で回動させ、また、前記第２の駆動部は、前記第１の回動軸に垂直な第２の回動軸で前記ミラーを回動させる構成とされ得る。
【００１３】
さらに、第１の態様に係るビーム照射装置において、前記レーザ制御部は、一連の前記目標位置をテーブルとして記憶する記憶部を備え、前記サーボ光の受光位置が前記テーブル上の前記目標位置に到達したことに応じて、順次、前記レーザ光源をパルス状に発光させる構成とされ得る。このようにテーブルを用いてレーザ光源の発光タイミングを制御するようにすると、アクチュエータ制御部による処理を簡素化することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、レーザレーダに関する。本態様に係るレーザレーダは、上記第１の態様に係るビーム照射装置と、前記目標領域内において反射された前記レーザ光を受光する反射光検出器と、前記反射光検出器から出力される信号に基づいて前記目標領域における障害物の状況を検出する障害物検出部とを備える。
【００１５】
第２の態様に係るレーザレーダによれば、上記第１の態様に係るビーム照射装置と同様の効果を奏することができる。すなわち、目標領域に対するレーザ光の照射精度を高く維持しながら、制御回路の処理負担を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のとおり、本発明によれば、目標領域に対するレーザ光の照射精度を高く維持しながら、制御回路の処理負担を軽減できるビーム照射装置およびレーザレーダを提供することができる。
【００１７】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態に係るミラーアクチュエータの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係るビーム照射装置の光学系を示す図である。
【図３】実施の形態に係るビーム照射装置の光学系を示す図である。
【図４】実施の形態に係るＰＳＤの構成を示す図である。
【図５】実施の形態に係る位置検出信号の生成方法を説明する図である。
【図６】実施の形態に係るレーザレーダの回路構成を示す図である。
【図７】実施の形態に係るレーザ光の出力レベルを示す図である。
【図８】実施の形態に係るＰＳＤの出力する位置情報を示す図である。
【図９】実施の形態に係るスキャン制御を説明する図である。
【図１０】実施の形態に係るレーザ光が適正にスキャンされることを示す図である。
【図１１】実施の形態に係るパルス発光位置を説明する図である。
【図１２】実施の形態に係る他のスキャン制御を説明する図である。
【図１３】実施の形態に係るパルス発光位置を説明する図である。
【図１４】実施の形態に係るパルス発光位置が調整されることを説明する図である。
【図１５】実施の形態に係る光検出器の変更例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に、本実施の形態に係るミラーアクチュエータ１００の構成を示す。なお、同図（ａ）はミラーアクチュエータ１００の分解斜視図、同図（ｂ）はアセンブル状態にあるミラーアクチュエータ１００の斜視図である。
【００２０】
同図（ａ）において、１１０は、ミラーホルダである。ミラーホルダ１１０には、端部に抜け止めを有する支軸１１１と、端部に受け部１１２ａを有する支軸１１２が形成されている。受け部１１２ａには透明体２００の厚みと略同じ寸法の凹部が配され、この凹部に透明体２００の上部が装着される。さらに、ミラーホルダ１１０の前面には平板状のミラー１１３が装着されており、背面にはコイル１１４が装着されている。なお、コイル１１４は、方形状に巻回されている。
【００２１】
支軸１１２には、上記の如く、受け部１１２ａを介して平行平板状の透明体２００が装着される。ここで、透明体２００は、２つの平面がミラー１１３の鏡面に平行となるようにして支軸１１２に装着される。
【００２２】
１２０は、ミラーホルダ１１０を支軸１１１、１１２を軸として回動可能に支持する可動枠である。可動枠１２０には、ミラーホルダ１１０を収容するための開口１２１が形成されており、また、ミラーホルダ１１０の支軸１１１、１１２と係合する溝１２２、１２３が形成されている。さらに、可動枠１２０の側面には、端部に抜け止めを有する支軸１２４、１２５が形成され、背面には、コイル１２６が装着されている。コイル１２６は、方形状に巻回されている。
【００２３】
１３０は、支軸１２４、１２５を軸として可動枠１２０を回動可能に支持する固定枠である。固定枠１３０には、可動枠１２０を収容するための凹部１３１が形成され、また、可動枠１２０の支軸１２４、１２５と係合する溝１３２、１３３が形成されている。さらに、固定枠１３０の内面には、コイル１１４に磁界を印加するマグネット１３４と、コイル１２６に磁界を印加するマグネット１３５が装着されている。なお、溝１３２、１３３は、それぞれ固定枠１３０の前面から上下２つのマグネット１３５間の隙間内まで延びている。
【００２４】
１４０は、ミラーホルダ１１０の支軸１１１、１１２が可動枠１２０の溝１２２、１２３から脱落しないよう、支軸１１１、１１２を前方から押さえる押さえ板である。また、１４１は、可動枠１２０の支軸１２４、１２５が固定枠１３０の溝１３２、１３３から脱落しないよう、支軸１２４、１２５を前方から押さえる押さえ板である。
【００２５】
ミラーアクチュエータ１００をアセンブルする際には、ミラーホルダ１１０の支軸１１１、１１２を可動枠１２０の溝１２２、１２３に係合させ、さらに、支軸１１１、１１２の前面を押さえるようにして、押さえ板１４０を可動枠１２０の前面に装着する。これにより、ミラーホルダ１１０が、可動枠１２０によって、回動可能に支持される。
【００２６】
このようにしてミラーホルダ１１０を可動枠１２０に装着した後、可動枠１２０の支軸１２４、１２５を固定枠１３０の溝１３２、１３３に係合させ、さらに、支軸１３２、１３３の前面を押さえるようにして、押さえ板１４１を固定枠１３０の前面に装着する。これにより、可動枠１２０が、回動可能に固定枠１３０に装着され、ミラーアクチュエータ１００のアセンブルが完了する。
【００２７】
ミラーホルダ１１０が可動枠１２０に対し支軸１１１、１１２を軸として回動すると、これに伴ってミラー１１３が回動する。また、可動枠１２０が固定枠１３０に対し支軸１２４、１２５を軸として回動すると、これに伴ってミラーホルダ１１０が回動し、ミラーホルダ１１０と一体的にミラー１１３が回動する。このように、ミラーホルダ１１０は、互いに直交する支軸１１１、１１２と支軸１２４、１２５によって、二次元方向に回動可能に支持され、ミラーホルダ１１０の回動に伴って、ミラー１１３が二次元方向に回動する。このとき、支軸１１２に装着された透明体２００も、ミラー１１３の回動に伴って回動する。
【００２８】
なお、同図（ｂ）に示すアセンブル状態において、２つのマグネット１３４は、コイル１１４に電流を印加することにより、ミラーホルダ１１０に支軸１１１、１１２を軸とする回動力が生じるよう配置および極性が調整されている。したがって、コイル１１４に電流を印加すると、コイル１１４に生じる電磁駆動力によって、ミラーホルダ１１０が、支軸１１１、１１２を軸として回動する。
【００２９】
また、同図（ｂ）に示すアセンブル状態において、２つのマグネット１３５は、コイル１２６に電流を印加することにより、可動枠１２０に支軸１２４、１２５を軸とする回動力が生じるよう配置および極性が調整されている。したがって、コイル１２６に電流を印加すると、コイル１２６に生じる電磁駆動力によって、可動枠１２０が、支軸１２４、１２５を軸として回動し、これに伴って、透明体２００が回動する。
【００３０】
図２は、ミラーアクチュエータ１００が装着された状態の光学系の構成を示す図である。
【００３１】
図２において、５００は、光学系を支持するベースである。ベース５００には、ミラーアクチュエータ１００の設置位置に開口５０３ａが形成され、この開口に透明体２００が挿入されるようにして、ミラーアクチュエータ１００がベース５００上に装着されている。
【００３２】
ベース５００の上面には、ミラー１１３にレーザ光を導くための光学系４００が装着されている。この光学系４００は、レーザ光源４０１と、ビーム整形用のレンズ４０２、４０３からなっている。レーザ光源４０１は、ベース５００の上面に配されたレーザ光源用の基板４０１ａに装着されている。
【００３３】
レーザ光源４０１から出射されたレーザ光（以下、「走査用レーザ光」という）は、レンズ４０２、４０３によって、それぞれ、水平方向および鉛直方向の収束作用を受ける。レンズ４０２、４０３は、目標領域（たとえば、ビーム照射装置のビーム出射口から前方１００ｍ程度の位置に設定される）におけるビーム形状が、所定の大きさ（たとえば、縦２ｍ、横１ｍ程度の大きさ）になるよう設計されている。
【００３４】
レンズ４０２は、鉛直方向にレンズ効果があるシリンドリカルレンズであり、レンズ４０３は、走査用レーザ光を略平行光とするための非球面レンズである。レーザ光源から出射されたビームは、鉛直方向と水平方向で広がり角が異なる。１つ目のレンズ４０２は、鉛直方向と水平方向におけるレーザ光の広がり角の比率を変える。２つ目のレンズ４０３は、出射ビームの広がり角(鉛直方向と水平方向の両方）の倍率を変える。
【００３５】
レンズ４０２、４０３を透過した走査用レーザ光は、ミラーアクチュエータ１００のミラー１１３に入射し、ミラー１１３によって目標領域に向かって反射される。ミラーアクチュエータ１００によってミラー１１３が二次元駆動されることにより、走査用レーザ光が目標領域内において二次元方向にスキャンされる。
【００３６】
ミラーアクチュエータ１００は、ミラー１１３が中立位置にあるときに、レンズ４０３からの走査用レーザ光がミラー１１３のミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するよう配置されている。なお、「中立位置」とは、ミラー面が鉛直方向に対し平行で、且つ、走査用レーザ光がミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するときのミラー１１３の位置をいう。
【００３７】
ベース５００の下面には、回路基板３００が配されている。さらに、ベース５００の裏面と側面にも回路基板３０１、３０２が配されている。
【００３８】
図３（ａ）は、ベース５００を裏面側から見たときの一部平面図である。同図（ａ）には、ベース５００の裏側のうちミラーアクチュエータ１００が装着された位置の近傍が示されている。
【００３９】
図示の如く、ベース５００の裏側周縁には、壁５０１、５０２が形成されており、壁５０１、５０２よりも中央側は、壁５０１、５０２よりも一段低い平面５０３となっている。壁５０１には、半導体レーザ３０３を装着するための開口が形成されている。この開口に半導体レーザ３０３を挿入するようにして、半導体レーザ３０３が装着された回路基板３０１が壁５０１の外側面に装着されている。他方、壁５０２の近傍には、ＰＳＤ３０８が装着された回路基板３０２が装着されている。
【００４０】
ベース５００裏側の平面５０３には、取り付け具３０７によって集光レンズ３０４と、アパーチャ３０５と、ＮＤ（ニュートラルデンシティ）フィルタ３０６が装着されている。さらに、この平面５０３には開口５０３ａが形成されており、この開口５０３ａを介して、ミラーアクチュエータ１００に装着された透明体２００がベース５００の裏側に突出している。ここで、透明体２００は、ミラーアクチュエータ１００のミラー１１３が中立位置にあるときに、２つの平面が、鉛直方向に平行で、且つ、半導体レーザ３０３の出射光軸に対し４５度傾くように位置づけられる。
【００４１】
半導体レーザ３０３から出射されたレーザ光（以下、「サーボ用レーザ光」という）は、集光レンズ３０４を透過した後、アパーチャ３０５によってビーム径が絞られ、さらにＮＤフィルタ３０６によって減光される。その後、サーボ用レーザ光は、透明体２００に入射され、透明体２００によって屈折作用を受ける。しかる後、透明体２００を透過したサーボ用レーザ光は、ＰＳＤ３０８によって受光され、ＰＳＤ３０８から、受光位置に応じた位置検出信号が出力される。
【００４２】
図３（ｂ）は、透明体２００の回動位置がＰＳＤ３０８によって検出されることを模式的に示す図である。なお、同図（ｂ）では、便宜上、同図（ａ）の透明体２００、半導体レーザ３０３、ＰＳＤ３０８のみが図示されている。
【００４３】
サーボ用レーザ光は、レーザ光軸に対し傾いて配置された透明体２００によって屈折され、光検出器３０８に受光される。ここで、透明体２００が破線矢印のように回動すると、サーボ用レーザ光の光路が図中の点線のように変化し、光検出器３０８上におけるサーボ用レーザ光の受光位置が変化する。これにより、光検出器３０８にて検出されるサーボ用レーザ光の受光位置によって、透明体２００の回動位置を検出することができる。
【００４４】
図４（ａ）は、ＰＳＤ３０８の構成を示す図（側断面図）、図４（ｂ）はＰＳＤ３０８の受光面を示す図である。
【００４５】
図４（ａ）を参照して、ＰＳＤ３０８は、Ｎ型高抵抗シリコン基板の表面に、受光面と抵抗層を兼ねたＰ型抵抗層を形成した構造となっている。抵抗層表面には、同図（ｂ）の横方向における光電流を出力するための電極Ｘ１、Ｘ２と、縦方向における光電流を出力するための電極Ｙ１、Ｙ２（同図（ａ）では図示省略）が形成されている。また、裏面側には共通電極が形成されている。
【００４６】
受光面にレーザ光が照射されると、照射位置に光量に比例した電荷が発生する。この電荷は光電流として抵抗層に到達し、各電極までの距離に逆比例して分割されて、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される。ここで、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流は、レーザ光の照射位置から各電極までの距離に逆比例して分割された大きさを有している。よって、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流値をもとに、受光面上における光の照射位置を検出することができる。
【００４７】
たとえば、図５（ａ）の位置Ｐにサーボ用レーザ光が照射されたとする。この場合、受光面のセンターを基準点とする位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）は、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流量をそれぞれＩｘ１、Ｉｘ２、Ｉｙ１、Ｉｙ２、Ｘ方向およびＹ方向における電極間の距離をＬｘ、Ｌｙとすると、たとえば、以下の式によって算出される。
【００４８】
【数１】
【００４９】
図５（ｂ）は、この算出式を実現する演算回路の構成を示す図である。電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流信号Ｉｘ１、Ｉｘ２、Ｉｙ１、Ｉｙ２は、アンプ２１、２２、２３、２４によって増幅される。そして、加算回路２５、２７によって、それぞれ、（Ｉｘ２ ＋ Ｉｘ１）、（Ｉｙ２ ＋ Ｉｙ１）の演算が行われ、また、減算回路２６、２８によって、それぞれ、（Ｉｘ２ − Ｉｘ１）と（Ｉｙ２ − Ｉｙ１）の演算が行われる。さらに、除算回路２９、３０によって、それぞれ、式（１）および式（２）の左辺の除算が行われ、この除算回路２９、３０から、サーボ用レーザ光の受光位置ＰにおけるＸ方向位置（２ｘ／Ｌｘ）とＹ方向位置（２ｙ／Ｌｙ）を示す位置検出信号が出力される。
【００５０】
図６は、本実施例に係るレーザレーダの構成を示す図である。図示の如く、レーザレーダは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）制御回路１と、Ｄ／Ａ変換回路２と、レーザ駆動回路３と、アクチュエータ駆動回路４と、走査光学系５と、サーボ光学系６と、Ｉ／Ｖ変換回路７と、ＰＳＤ信号処理回路８と、Ａ／Ｄ変換回路９と、受光光学系１０と、Ｉ／Ｖ変換回路１１と、ＰＤ（Photo Detector）信号処理回路１２と、Ａ／Ｄ変換回路１３を備えている。
【００５１】
なお、走査光学系５は図２で示した光学系を備え、サーボ光学系６は図３（ａ）で示した光学系を備える。走査光学系５には、便宜上、レーザ光源４０１と、ミラーアクチュエータ１００と、ミラー１１３のみ示されている。また、サーボ光学系６には、便宜上、半導体レーザ３０３と、透明体２００と、ＰＳＤ３０８のみ示されている。
【００５２】
ＤＳＰ制御回路１は、レーザ駆動回路３およびアクチュエータ駆動回路４を駆動制御するためのデジタル信号をＤ／Ａ変換回路２に出力する。また、Ａ／Ｄ変換回路１３から入力されるデジタル信号をもとに、走査領域内に含まれる障害物の位置と障害物までの距離を検出する。
【００５３】
また、ＤＳＰ制御回路１は、クロック生成部（図示せず）と、スキャン制御部１ａと、距離測定部１ｂを有する。クロック生成部は、高周波のクロックを出力する。
【００５４】
スキャン制御部１ａは、ミラーアクチュエータ１００を制御するための制御信号を生成し、これを、Ｄ／Ａ変換回路２を介してアクチュエータ駆動回路４に供給する。これにより、走査用レーザ光が走査領域において二次元方向にスキャンされる。なお、ミラーアクチュエータ１００が制御される手順については、追って図８を参照して説明する。
【００５５】
また、スキャン制御部１ａは、後述の如く、Ａ／Ｄ変換回路９から入力される受光信号に基づいて、Ｄ／Ａ変換回路２を介してレーザ駆動回路３を駆動し、レーザ光源４０１および半導体レーザ３０３の出力を制御する。
【００５６】
距離測定部１ｂは、後述の如く、Ａ／Ｄ変換回路１３から入力される受光信号とクロックに基づき、障害物までの距離を測定する。
【００５７】
Ｄ／Ａ変換回路２は、ＤＳＰ制御回路１から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換してレーザ駆動回路３およびアクチュエータ駆動回路４に出力する。レーザ駆動回路３は、Ｄ／Ａ変換回路２から入力された制御信号に応じて、走査光学系５内のレーザ光源４０１と、サーボ光学系６内の半導体レーザ３０３を駆動する。アクチュエータ駆動回路４は、Ｄ／Ａ変換回路２から入力された制御信号に応じて、走査光学系５内のミラーアクチュエータ１００を駆動する。
【００５８】
走査光学系５において、レーザ光源４０１から出射された走査用レーザ光は、ミラーアクチュエータ１００に支持されたミラー１１３に入射される。ミラー１１３は、上記の如く、２軸を軸として回動可能にミラーアクチュエータ１００によって支持されている。また、ミラー１１３は、受光した走査用レーザ光を走査領域へと反射する。
【００５９】
サーボ光学系６において、半導体レーザ３０３から出射されたサーボ用レーザ光は、上記の如く、透明体２００によって屈折された後、ＰＳＤ３０８の受光面に入射される。これにより、サーボ用レーザ光の受光位置に応じた電流信号（図５（ａ）中の電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流信号）が、Ｉ／Ｖ変換回路７に入力される。
【００６０】
Ｉ／Ｖ変換回路７は、入力された電流信号を電圧信号に変換し、ＰＳＤ信号処理回路８に出力する。ＰＳＤ信号処理回路８は、図５を用いて説明した演算に基づき、入力された電圧信号からサーボ用レーザ光の受光位置を表す信号を生成し、これをＡ／Ｄ変換回路９に出力する。なお、図５（ｂ）では、電流値をもとに演算がなされているが、図６の構成では、各電極からの電流値が電圧値に変換され、変換後の電圧値をもとに、同様の演算処理にて受光位置を表す信号が生成される。Ａ／Ｄ変換回路９は、入力された電圧信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ制御回路１内のスキャン制御部１ａに出力する。
【００６１】
受光光学系１０は、集光レンズ４１０とＰＤ４１１を有する。集光レンズ４１０は、走査領域内の障害物によって反射された走査用レーザ光を集光し、ＰＤ４１１へと導く。ＰＤ４１１は、集光レンズ４１０によって集光されたレーザ光を受光し、受光量に応じた大きさの電流信号をＩ／Ｖ変換回路１１に出力する。
【００６２】
Ｉ／Ｖ変換回路１１は、入力された電流信号を電圧信号に変換し、ＰＤ信号処理回路１２に出力する。ＰＤ信号処理回路１２は、Ｉ／Ｖ変換回路１１から入力された電圧信号を増幅およびノイズ除去し、Ａ／Ｄ変換回路１３に出力する。Ａ／Ｄ変換回路１３は、入力された信号をデジタル信号に変換して距離測定部１ｂに出力する。
【００６３】
次に、走査領域内の障害物までの距離の測定手順について説明する。
【００６４】
スキャン制御部１ａは、走査用レーザ光がスキャンされるときに、半導体レーザ３０３（サーボ用レーザ）をパワーレベルＰｗｂにて常時発光させるための信号を、Ｄ／Ａ変換回路２を介してレーザ駆動回路３に出力する。このとき、同時に、所定のタイミングにて、レーザ光源４０１（走査用レーザ）の出力が一定時間だけパルス状に変化される。すなわち、スキャン制御部１ａは、レーザ光源４０１の出力レベルが所定のタイミングでゼロからレベルＰｗａに立ち上げるための信号を、Ｄ／Ａ変換回路２を介してレーザ駆動回路２０３に出力する。レベルＰｗａは、障害物検出および距離検出を円滑に行い得るレベルに設定される。
【００６５】
図７（ａ）を参照して、レーザ光源４０１の出力は、所定のタイミングにて、パルス状にゼロからレベルＰｗａに立ち上げられる。これにより、走査用レーザ光は、走査領域内をスキャンしながら、所定のタイミングにてパルス状に発光される。また、同図（ｂ）を参照して、半導体レーザ３０３の出力レベルは、レーザ光源４０１のパルス発光のタイミングに対応するか否かに関わらず、レベルＰｗｂに維持される。
【００６６】
図６に戻って、距離測定部１ｂは、Ａ／Ｄ変換回路１３から入力されたデジタル信号をもとに反射光の受光タイミングを検出し、この受光タイミングと、スキャン制御部１ａから入力される走査用レーザ光のパルス発光のタイミングにより、スキャン位置における障害物までの距離を検出する。
【００６７】
具体的には、各スキャン位置において出力されるパルス発光のタイミングから、その反射光の受光タイミングまで、ＤＳＰ制御回路１内のクロック発生部から出力されるクロック数Ｎをカウントする。そして、カウントしたクロック数Ｎをもとに、当該スキャン位置における障害物の有無と障害物までの距離Ｌを検出する。たとえば、クロックの周期をＴとして、Ｌ＝Ｃ（光速）×Ｔ×Ｎ／２を演算することにより障害物までの距離を検出する。なお、予め決められた時間内に反射光を受光できない場合、当該スキャン位置には障害物が存在しないとされる。
【００６８】
次に、ミラーアクチュエータ１００の制御手順について説明する。なお、本実施の形態では、ミラー１１３が中立位置から水平方向に回動すると、サーボ用レーザ光が、図５（ａ）の受光面の中央から同図Ｘ軸方向（電極Ｘ１、Ｘ２が並ぶ方向）に移動するよう、ＰＳＤ３０８が配置されている。
【００６９】
図８（ａ）は、走査用レーザ光のスキャン時に参照される軌道テーブルを示す図である。軌道テーブルには、走査領域内を走査用レーザ光が適正に走査したときのサーボ用レーザ光の軌道が規定されている。すなわち、走査動作中の各クロックタイミング（ＣＬ１、ＣＬ２、…）におけるＰＳＤ３０８上のサーボ用レーザ光の適正受光位置（以下、「適正値」という）（Ｐ１、Ｐ２、…）が保持されている。ここで、適正値（Ｐ１、Ｐ２、…）は、走査用レーザ光が一定の角速度で水平に走査するときのサーボ光の挙動を表すように規定されている。軌道テーブルは、ＤＳＰ制御回路１内に配されるメモリ（図６には図示せず）によって保持されている。また、クロックタイミングは、ＤＳＰ制御回路１内のクロック発生部から出力されるクロックを分周することによって生成される。
【００７０】
同図（ｂ）は、軌道テーブルに従ってサーボを掛けながら走査用レーザ光を走査させたときの、各クロックタイミングにおけるＰＳＤ３０８上のサーボ用レーザ光の受光位置の実測値（Ｐ１’、Ｐ２’、…）を示す図である。
【００７１】
図９は、軌道テーブルに基づくミラーアクチュエータ１００のサーボ制御を説明する図である。
【００７２】
Ｐｎは、軌道テーブルにおいてクロックタイミングＣＬｎに対応付けられたサーボ用レーザ光の適正値を表している。また、Ｐｎ’は、クロックタイミングＣＬｎにおけるサーボ用レーザ光の受光位置の実測値を表している。また、ΔＸｎおよびΔＹｎは、それぞれ、Ｐｎ’のＰｎに対する図５（ａ）のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置ずれを表している。また、ＩｐｎおよびＩｔｎは、クロックタイミングＣＬｎから次のクロックタイミングＣＬｎ＋１までの区間において、それぞれ、ミラーアクチュエータ１００をＰａｎ方向（水平方向）およびＴｉｌｔ方向（鉛直方向）に駆動させる電流値を表している。Ｐａｎ方向およびＴｉｌｔ方向の電流値の電流が、それぞれ、図１のコイル１１４およびコイル１２６に印加される。なお、同図では、クロックタイミングＣＬｎ〜ＣＬｎ＋２の期間について図示されている。
【００７３】
図６も併せて参照して、スキャン制御部１ａは、クロックタイミングＣＬｎにおいて、Ａ／Ｄ変換回路９から入力されるサーボ用レーザ光の受光位置の実測値Ｐｎ’と、軌道テーブルにて規定された適正値Ｐｎとを比較する。これにより、Ｐｎ’が、Ｐｎに対して、図５（ａ）のＸ軸方向およびＹ軸方向に、それぞれ、ΔＸｎおよびΔＹｎずれていると判断される。
【００７４】
続いて、スキャン制御部１ａは、位置ずれΔＸｎおよびΔＹｎがゼロに収束するよう、次のクロックタイミングＣＬｎ＋１においてアクチュエータ駆動回路４に印加するための電流値Ｉｐｎ＋１、Ｉｔｎ＋１を次のクロックタイミングＣＬｎ＋１までの期間に算出する。すなわち、スキャン制御部１ａは、サーボ用レーザ光の受光位置の実測値が、軌道テーブルにて規定される軌道に引き込まれるよう、次のクロックタイミングＣＬｎ＋１において、ミラーアクチュエータ１００のＰａｎ方向のコイル１１４に電流値Ｉｐｎ＋１を、Ｔｉｌｔ方向のコイル１２６に電流値Ｉｔｎ＋１を印加する。なお、このような電流値の調整制御には、例えば、ＰＩＤ制御が用いられる。
【００７５】
こうすると、続くクロックタイミングＣＬｎ＋２における実測値の位置ずれΔＸｎ＋２およびΔＹｎ＋２は、クロックタイミングＣＬｎ＋１に比べ改善される。さらに、クロックタイミングＣＬ＋２においても、同様に、クロックタイミングＣＬｎ＋１における実測値Ｐｎ＋１’と適正値Ｐｎ＋１とのずれに基づいてミラーアクチュエータ１００が制御されると、これに続くクロックタイミングにおける実測値の位置ずれは、さらに改善される。
【００７６】
このように、サーボ用レーザ光に基づくミラーアクチュエータ１００の駆動制御（以下、「スキャン制御」という）が行われると、走査用レーザ光は、走査領域内を順次適正にスキャンするよう制御される。
【００７７】
なお、クロックタイミングの間隔を短くして、Ｐａｎ方向の電流値とＴｉｌｔ方向の電流値を細かく調整する程、走査用レーザ光のスキャン精度が高まる。すなわち、かかる調整を細かく行う程、走査用レーザ光は、走査領域内を水平方向にずれなく所定の角速度でスキャンするようになる。その一方、かかる調整を細かくする程、これら電流値を演算するスキャン制御部１ａの処理負担が増加する。
【００７８】
図１０は、ミラーアクチュエータ１００が適正に（理想的に）スキャン制御されるときの走査用レーザ光の走査状態を示す図である。同図（ａ）は、走査用レーザ光によってスキャンされる走査領域の斜視図である。同図（ｂ）および（ｃ）は、走査用レーザ光がスキャンされるときのＰａｎ方向およびＴｉｌｔ方向における走査用レーザ光の振り角の変化を示す図である。同図（ｄ）は、走査領域と目標領域の関係を示す図である。
【００７９】
同図（ａ）を参照して、走査領域は、Ｐａｎ方向に２Ｈ（ｄｅｇ）の角度幅を有し、Ｔｉｌｔ方向に２Ｖ（ｄｅｇ）の角度幅を有する。すなわち、Ｐａｎ方向およびＴｉｌｔ方向の走査幅の中心を０（ｄｅｇ）とすると、走査用レーザ光によるスキャン位置は、Ｐａｎ方向に−Ｈ（ｄｅｇ）からＨ（ｄｅｇ）まで、Ｔｉｌｔ方向に−Ｖ（ｄｅｇ）からＶ（ｄｅｇ）まで変化する。また、走査領域は、Ｔｉｌｔ方向に走査区間Ａ、Ｂ、Ｃに分割されており、走査用レーザ光は走査区間Ａ、Ｂ、Ｃの順にＰａｎ方向にスキャンする。
【００８０】
同図（ｂ）を参照して、走査用レーザ光のＰａｎ方向の角速度は、各走査区間において一定となっている。また、同図（ｃ）を参照して、走査用レーザ光のＴｉｌｔ方向の角度は、各走査区間において一定となっている。
【００８１】
同図（ｄ）を参照して、目標領域は、Ｐａｎ方向にＨ０（ｄｅｇ）の幅を有し、Ｔｉｌｔ方向にＶ０（ｄｅｇ）の幅を有する。また、目標領域は、走査が必要とされる範囲を覆うように設定されている。走査領域は、目標領域内に収まるよう設定され、走査対象の位置に応じて目標領域内で自由に設定される。このように、走査領域が目標領域の一部として設定されれば、１回の走査における所要時間および所要演算量が、必要最低限に抑制され得る。
【００８２】
なお、図８（ａ）に示す軌道テーブルは、走査区間Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに対して個別に準備されている。各軌道テーブルは、目標領域の中央に走査領域が割り当てられているときのものである。走査領域が目標領域の中央から変位すると、それに応じて各軌道テーブルにおける適正位置（Ｐ１、Ｐ２、…）が修正され、修正後の軌道テーブルをもとに、上述のスキャン制御が行われる。
【００８３】
図１１（ａ）は、走査用レーザ光が図１０で示したように適正に（理想的に）スキャンされたときの、時間と走査用レーザ光のＰａｎ方向の振り角との関係を示す図である。同図の横軸は経過時間であり、縦軸は、走査区間ＡないしＣの何れかの区間において、走査開始位置（水平方向の左端）を０（ｄｅｇ）としたときの走査用レーザ光のＰａｎ方向の振り角である。
【００８４】
この場合、図示の如く、Ｐａｎ方向の振り角は時間とともに線形に変化する。よって、走査用レーザ光を一定の周期Ｔでパルス発光させると、一定角度毎に、走査用レーザ光が走査領域に照射される。同図（ｂ）は、このように一定周期で走査用レーザ光をパルス発光させたときの、走査領域内における走査用レーザ光の照射角度位置（以下、「スキャン位置」という）を示す図である。図中、スキャン位置は縦長四角形で示されている。
【００８５】
このように、ミラーアクチュエータ１００が適正に（理想的に）制御され、これにより、走査領域内において走査用レーザ光が適正に（理想的に）走査されている場合には、一定周期で走査用レーザ光をパルス発光させることにより、等角度間隔で、走査用レーザ光を走査領域に照射することができる。しかし、このようにミラーアクチュエータ１００を適正に（理想的に）制御するには、各走査区間において、Ｐａｎ方向のスキャン位置が一定の速度で移動し、且つＴｉｌｔ方向のスキャン位置が一定となるよう、ミラーアクチュエータ１００におけるＰａｎ方向およびＴｉｌｔ方向の制御を厳密に行う必要がある。具体的には、上記の如く、スキャン制御が行われるクロックタイミングの時間間隔が短く設定される必要がある。
【００８６】
しかしながら、クロックタイミングの時間間隔が短くなれば、Ｐａｎ方向およびＴｉｌｔ方向のコイルに印加する電流値の演算頻度を高める必要があり、また、かかる演算を行うに必要な時間を短縮する必要がある。このため、スキャン制御部１ａの処理負担が増大するという問題が生じる。
【００８７】
図１２は、図９に比べて、Ｐａｎ方向のスキャン制御の頻度を半分に削減した場合の電流値の設定状態を示す図である。
【００８８】
図示の如く、クロックタイミングＣＬｎでＰａｎ方向のコイル１１１に電流値Ｉｐｎが印加された後、クロックタイミングＣＬｎ＋１ではＰａｎ方向の電流値調整が行われず、Ｐａｎ方向のコイル１１１には電流値Ｉｐｎが印加されたままとなっている。すなわち、クロックタイミングＣＬｎ＋１では、サーボ用レーザ光の受光位置の実測値Ｐｎ’と適正値Ｐｎの差分ΔＸｎに基づく電流値Ｉｐｎ＋１の設定が行われない。ここでは、かかる差分ΔＸｎを用いて、クロックタイミングＣＬｎ＋２における電流値Ｉｐｎ＋２が設定される。
【００８９】
こうすると、Ｐａｎ方向のスキャン制御におけるスキャン制御部１ａの演算処理負担を軽減させ得る。しかしながら、このようにＰａｎ方向のスキャン制御を削減すると、実測値Ｐｎ＋２’のＰａｎ方向の位置は、クロックタイミングＣＬｎ＋１においてＰａｎ方向の電流値調整が行われる場合に比べ、適正値Ｐｎ＋２から離れることとなる。なお、Ｔｉｌｔ方向の電流値調整は、図９の場合と同様、クロックタイミングごとに行われているため、サーボ用レーザ光のＴｉｌｔ方向の位置ずれは図９の場合と同程度に抑制されることとなる。
【００９０】
図１３（ａ）は、図１２に示したようなスキャン制御が行われた場合の、時間と走査用レーザ光のＰａｎ方向の振り角との関係を模式的に示す図である。この場合、図示の如く、Ｐａｎ方向の振り角は時間とともに線形に変化しないため、走査用レーザ光を一定の周期Ｔでパルス発光させると、同図（ｂ）に示す如く、走査用レーザ光は、Ｐａｎ方向に不均等な状態で、走査領域に照射される。
【００９１】
このように、Ｐａｎ方向のスキャン制御の頻度を削減すれば、Ｐａｎ方向のスキャン位置が等間隔にならない。このため、このように一定周期で走査用レーザ光をパルス発光させると、走査用レーザ光が照射されない隙間領域が走査領域内に生じ、レーザレーダの検出精度が低下するという問題が生じる。
【００９２】
そこで、本実施の形態では、かかる問題を解消するために、走査用レーザ光のパルス発光タイミングを、ＰＳＤ３０８による位置検出に基づいて制御するようにしている。
【００９３】
図１４（ａ）は、走査用レーザ光のパルス発光タイミングを図１２の最上段および中段のタイミングチャートに重ねて示した図である。同図中、Ｑｎ、Ｑｎ＋１、Ｑｎ＋２、Ｑｎ＋３、Ｑｎ＋４は、ＰＳＤ３０８上に設定された目標軌道上において、走査用レーザ光をパルス発光させる目標位置を表している。ここで、目標位置Ｑｎ、Ｑｎ＋１、Ｑｎ＋２、Ｑｎ＋３、Ｑｎ＋４は、走査用レーザ光のパルス発光が水平方向において一定角度毎に行われるよう設定されている。同図（ａ）の例では、走査用レーザ光の発光間隔が、図８（ａ）に示す軌道テーブルのクロックタイミングの間隔の半分に設定されている。Ｑｎ’、Ｑｎ＋１’、Ｑｎ＋２’、Ｑｎ＋３’、Ｑｎ＋４’は、実際にパルス発光が行われた発光位置を表している。
【００９４】
パルス発光のための目標位置は、同図（ｃ）に示す発光テーブルに規定されている。発光テーブルには、目標位置として、ＰＳＤ受光面上のＸ軸方向（図５（ａ）参照）の位置のみが記述されている。この発光テーブルは、ＤＳＰ制御回路１内に配されるメモリ（図６には図示せず）によって保持されている。
【００９５】
なお、発光テーブルは、図１０（ａ）に示す走査区間Ａ、Ｂ、Ｃについてそれぞれ個別にテーブルが準備されている。発光テーブルは、走査領域が目標領域の中央にある場合のものである。発光テーブルは、走査領域が目標領域の中央からＰａｎ方向に変位すると、この変位に応じて修正され、修正後の発光テーブルに基づいて走査用レーザ光のパルス発光が制御される。
【００９６】
図１４（ａ）を参照して、ＰＳＤ受光面上におけるサーボ用レーザ光の照射位置は、上記スキャン制御により、Ｐｎ’→Ｑｎ’→Ｑｎ＋１’→Ｐｎ＋１’→Ｑｎ＋２’→Ｑｎ＋３’→Ｐｎ＋２’→Ｑｎ＋４’と移行する。このとき、スキャン制御部１ａは、ＰＳＤ３０８からの出力信号をもとに、サーボ用レーザ光のＸ軸方向の位置を随時モニタし、サーボ用レーザ光のＸ軸方向の位置が、Ｑｎ、Ｑｎ＋１、Ｑｎ＋２、Ｑｎ＋３、Ｑｎ＋４になったタイミングで走査用レーザ光をパルス発光させる。これにより、走査用レーザ光は、サーボ用レーザ光が実軌道上のＱｎ’、Ｑｎ＋１’、Ｑｎ＋２’、Ｑｎ＋３’、Ｑｎ＋４’になったタイミングでパルス発光される。
【００９７】
かかる発光制御により、走査用レーザ光は、水平方向における一定振り角毎に、パルス発光される。同図（ｂ）は、図１３の模式図上に、走査用レーザ光の発光タイミングを重ねて表したものである。同図を参照して、本実施の形態による走査用レーザ光の発光制御によれば、走査用レーザ光のＰａｎ方向の振り角が２Ｈ／ｋだけ変化する毎に、走査用レーザ光がパルス発光される。ここで、ｋは、図１４（ｃ）の発光テーブルに記述された目標位置の個数に対応する。
【００９８】
このようにパルス発光されれば、図１２に示す如くＰａｎ方向のスキャン制御がラフに行われた場合でも、走査用レーザ光は水平方向に一定振り角毎にパルス発光され、走査領域内における発光位置は図１１（ｂ）と略同じとなる。
【００９９】
以上、本実施の形態によれば、Ｐａｎ方向におけるミラーアクチュエータの制御をラフに行った場合にも、一定の振り角毎に走査用レーザ光のパルス発光が行われるため、スキャン制御部の処理負担を軽減しながらも、走査領域における走査用レーザ光の照射精度を高く維持することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態では、Ｐａｎ方向におけるミラーアクチュエータの制御のみをラフに行い、Ｔｉｌｔ方向における制御は厳密な状態に維持した。これは、走査用レーザ光のＴｉｌｔ方向のずれは、走査用レーザ光の発光タイミングを調整することによっては補償できないためである。よって、上記実施の形態のように、Ｐａｎ方向における制御のみをラフに行い、Ｔｉｌｔ方向におけるミラーアクチュエータの制御は、スキャン制御部１ａにおける処理負担が大きくとも、厳密に行うのが望ましい。
【０１０１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【０１０２】
たとえば、上記実施の形態では、サーボ用レーザ光の光源として半導体レーザを用いたが、これに替えて、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることもできる。
【０１０３】
また、上記実施例では、ミラー１１３を駆動することによってレーザ光を目標領域内で走査させたが、ミラー１１３の替わりにレンズを用い、レンズを二次元駆動することによってレーザ光を目標領域内で走査させるようにすることもできる。この場合、たとえば、レンズホルダにサーボ用レーザ光を発光する光源を配置すれば良い。あるいは、レンズを透過した後のレーザ光の一部をビームスプリッタによって分岐させ、分岐したレーザ光をサーボ用レーザ光としてＰＳＤで受光するようにすることができる。ただし、この場合には、サーボ用レーザ光がＰＳＤに常時導かれるよう、レーザ光源を微弱発光させ、目標領域への照射タイミングで、レーザ光源の出射パワーをパルス状に高める等の構成が必要である。
【０１０４】
また、上記実施の形態では、透明体２００を用いてサーボ用レーザ光の進行方向を変化させるようにしたが、透明体に替えてサーボ用のミラーをミラーアクチュエータ１００の支軸１１２に装着し、かかるサーボ用のミラーによってサーボ用レーザ光を反射させることによりサーボ用レーザ光の進行方向を変化させるようにしても良い。この他、ミラーホルダ１１０、支軸１１１または支軸１１２にサーボ用レーザ光を発光する光源を配置するようにしても良い。
【０１０５】
また、上記実施例では、Ｐａｎ方向のスキャン制御が、クロックタイミング２周期毎に行われるようにしたが、走査用レーザ光が適正に行われる範囲において、Ｐａｎ方向のスキャン制御の頻度は、適宜変更され得る。なお、ミラーアクチュエータ１００に対するＰａｎ方向の駆動制御は、予め決められた駆動信号をコイル１１４に印加する等、ＰＳＤ３０８からの信号を参照することなく行うようにすることもできる。
【０１０６】
さらに、上記実施の形態では、走査用レーザ光の発光間隔が、軌道テーブルのクロックタイミングの間隔の半分に設定されるよう、発光テーブルを構成したが、走査用レーザ光の発光間隔は、これに限定されるものではなく、クロックタイミングの間隔と同じ間隔等、他の間隔に適宜設定可能である。
【０１０７】
なお、上記実施の形態では、サーボ用レーザ光を受光する光検出器としてＰＳＤ３０８を用いたが、これに替えて、４分割センサを用いることもできる。
【０１０８】
図１５は、サーボ用レーザ光を受光する光検出器として４分割センサ３１０を用いる場合の構成を示す図である。サーボ用レーザ光は、ミラー１１３が中立位置にあるときに、４分割センサ３１０の中央位置に照射される。また、ビームスポットのＸ方向位置とＹ方向位置は、図示の如く、各センサからの出力信号をＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４とすると、たとえば次式から求められる。
【０１０９】
【数２】
【０１１０】
図１５には、この算出式を実現する演算回路の構成が併せて示されている。各センサから出力される信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、アンプ３１、３２、３３、３４によって増幅される。そして、加算回路３５、３６、３７、３８によって、それぞれ、（Ｓ１＋Ｓ２）、（Ｓ３＋Ｓ４）、（Ｓ１＋Ｓ４）、（Ｓ２＋Ｓ３）の演算が行われ、また、減算回路３９、４０によって、それぞれ、（Ｓ１＋Ｓ２）−（Ｓ３＋Ｓ４）と（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）の演算が行われる。さらに、加算回路４１によって、（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）の演算が行われる。そして、除算回路４２、４３によって、それぞれ、式（３）および式（４）の左辺の除算が行われ、この除算回路４２、４３から、Ｘ方向およびＹ方向におけるサーボ用レーザ光の受光位置を示す位置検出信号が出力される。
【０１１１】
なお、この場合も、図６の構成においては、各センサからの信号（電流値）が電圧値に変換され、変換後の電圧値をもとに、同様の演算処理にて受光位置を表す信号が生成される。
【０１１２】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１ａ … スキャン制御部（アクチュエータ制御部、レーザ制御部）
１ｂ … 距離測定部（障害物検出部）
１００ … ミラーアクチュエータ（アクチュエータ）
１１０ … ミラーホルダ（第１の駆動部）
１１１、１１２ … 支軸（第１の駆動部、第１の回動軸）
１１３ … ミラー（光学素子）
１１４ … コイル（第１の駆動部）
１２０ … 可動枠（第２の駆動部）
１２４、１２５ … 支軸（第２の駆動部、第２の回動軸）
１２６ … コイル（第２の駆動部）
１３４ … マグネット（第１の駆動部）
１３５ … マグネット（第２の駆動部）
２００ … 透明体（サーボ光学系）
３０３ … 半導体レーザ（サーボ光学系）
３０８ … ＰＳＤ（光検出器）
３１０ … ４分割センサ（光検出器）
４１１ … ＰＤ（反射光検出器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域にレーザ光を照射するビーム照射装置に関し、特に、目標領域にレーザ光を照射したときの反射光をもとに、目標領域内における障害物の有無や障害物までの距離を検出する、いわゆるレーザレーダに搭載されるビーム照射装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行時の安全性を高めるために、走行方向前方にレーザ光を照射し、その反射光の状態から、目標領域内における障害物の有無や障害物までの距離を検出するレーザレーダが、家庭用乗用車等に搭載されている。一般に、レーザレーダは、レーザ光を目標領域内でスキャンさせ、各スキャン位置における反射光の有無から、各スキャン位置における障害物の有無を検出し、さらに、各スキャン位置におけるレーザ光の照射タイミングから反射光の受光タイミングまでの所要時間をもとに、そのスキャン位置における障害物までの距離を検出するものである。
【０００３】
これまで、レーザ光のスキャン機構として、ポリゴンミラーを用いるスキャン機構や、走査用レンズを二次元駆動するレンズ駆動タイプのスキャン機構（たとえば、特許文献１参照）が知られている。この他、ミラーによってレーザ光を走査させるミラー回動タイプのスキャン機構も知られている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
この種のレーザレーダでは、スキャン開始時からの経過時間をもとに、レーザ光源の駆動制御が行われる。たとえば、スキャン開始時から一定時間間隔毎に、目標領域に向かってレーザ光がパルス発光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８３９８８号公報
【特許文献２】特開２００１−２９０１００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザ光を目標領域内において適正にスキャンさせるためには、スキャン機構を制御する回路の演算量ないし演算頻度を高める必要がある。他方、スキャン機構をラフに制御することで、制御回路の処理負担を軽減できるが、こうすると、レーザ光が目標領域内において適正にスキャンされなくなる。この場合、上記の如くスキャン開始時からの経過時間に基づいてレーザ光を発光させると、パルス発光されたレーザ光の照射位置が所期の位置からずれてしまい、目標領域に対するレーザ光の照射精度が低下する惧れがある。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、目標領域に対するレーザ光の照射精度を高く維持しながら、制御回路の処理負担を軽減できるビーム照射装置およびレーザレーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、目標領域においてレーザ光を走査させるアクチュエータの制御のために用いる光検出器の出力を、レーザ光源の駆動制御にも用いることで、目標領域に対するレーザ光の照射精度を高く維持しながら、アクチュエータ制御回路の処理負担を効果的に軽減するものである。
【０００９】
本発明の第１の態様は、ビーム照射装置に関する。第１の態様に係るビーム照射装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、目標領域において前記レーザ光を走査させるアクチュエータと、サーボ光を発するとともに前記アクチュエータの駆動に伴って前記サーボ光の進行方向を変化させるサーボ光学系と、前記サーボ光を受光して受光位置に応じた信号を出力する光検出器と、前記光検出器から出力される信号に基づいて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、前記光検出器から出力される信号に基づいて前記レーザ光源を制御するレーザ制御部とを備える。ここで、前記レーザ制御部は、前記サーボ光の前記受光位置が予め決められた目標位置に到達したことに応じて、前記レーザ光源をパルス状に発光させる。
【００１０】
第１の態様に係るビーム照射装置によれば、光検出器からの出力に基づいてレーザ光源の制御が行われる。よって、アクチュエータに対する制御をラフに行っても、目標領域に対するレーザ光の照射精度を高く維持することができる。
【００１１】
第１の態様に係るビーム照射装置において、前記アクチュエータは、前記レーザ光の進行方向を変化させる光学素子を、前記目標領域における前記レーザ光の走査方向に対応する第１の方向に駆動する第１の駆動部と、前記目標領域上の走査軌道に対する前記レーザ光の位置ずれを補正する第２の方向に前記光学素子を駆動する第２の駆動部とを備える構成とされ得る。このとき、前記アクチュエータ制御部は、前記第１の駆動部に対する制御の精度を前記第２の駆動部に対する制御の精度よりも低下させる構成とされ得る。
【００１２】
この場合、前記アクチュエータ制御部は、前記第１の駆動部に対する制御の頻度を前記第２の駆動部に対する制御の頻度よりも低下させるよう構成され得る。また、前記光学素子はミラーにより構成することができ、前記第１の駆動部は、前記ミラーを第１の回動軸で回動させ、また、前記第２の駆動部は、前記第１の回動軸に垂直な第２の回動軸で前記ミラーを回動させる構成とされ得る。
【００１３】
さらに、第１の態様に係るビーム照射装置において、前記レーザ制御部は、一連の前記目標位置をテーブルとして記憶する記憶部を備え、前記サーボ光の受光位置が前記テーブル上の前記目標位置に到達したことに応じて、順次、前記レーザ光源をパルス状に発光させる構成とされ得る。このようにテーブルを用いてレーザ光源の発光タイミングを制御するようにすると、アクチュエータ制御部による処理を簡素化することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、レーザレーダに関する。本態様に係るレーザレーダは、上記第１の態様に係るビーム照射装置と、前記目標領域内において反射された前記レーザ光を受光する反射光検出器と、前記反射光検出器から出力される信号に基づいて前記目標領域における障害物の状況を検出する障害物検出部とを備える。
【００１５】
第２の態様に係るレーザレーダによれば、上記第１の態様に係るビーム照射装置と同様の効果を奏することができる。すなわち、目標領域に対するレーザ光の照射精度を高く維持しながら、制御回路の処理負担を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のとおり、本発明によれば、目標領域に対するレーザ光の照射精度を高く維持しながら、制御回路の処理負担を軽減できるビーム照射装置およびレーザレーダを提供することができる。
【００１７】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態に係るミラーアクチュエータの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係るビーム照射装置の光学系を示す図である。
【図３】実施の形態に係るビーム照射装置の光学系を示す図である。
【図４】実施の形態に係るＰＳＤの構成を示す図である。
【図５】実施の形態に係る位置検出信号の生成方法を説明する図である。
【図６】実施の形態に係るレーザレーダの回路構成を示す図である。
【図７】実施の形態に係るレーザ光の出力レベルを示す図である。
【図８】実施の形態に係るＰＳＤの出力する位置情報を示す図である。
【図９】実施の形態に係るスキャン制御を説明する図である。
【図１０】実施の形態に係るレーザ光が適正にスキャンされることを示す図である。
【図１１】実施の形態に係るパルス発光位置を説明する図である。
【図１２】実施の形態に係る他のスキャン制御を説明する図である。
【図１３】実施の形態に係るパルス発光位置を説明する図である。
【図１４】実施の形態に係るパルス発光位置が調整されることを説明する図である。
【図１５】実施の形態に係る光検出器の変更例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に、本実施の形態に係るミラーアクチュエータ１００の構成を示す。なお、同図（ａ）はミラーアクチュエータ１００の分解斜視図、同図（ｂ）はアセンブル状態にあるミラーアクチュエータ１００の斜視図である。
【００２０】
同図（ａ）において、１１０は、ミラーホルダである。ミラーホルダ１１０には、端部に抜け止めを有する支軸１１１と、端部に受け部１１２ａを有する支軸１１２が形成されている。受け部１１２ａには透明体２００の厚みと略同じ寸法の凹部が配され、この凹部に透明体２００の上部が装着される。さらに、ミラーホルダ１１０の前面には平板状のミラー１１３が装着されており、背面にはコイル１１４が装着されている。なお、コイル１１４は、方形状に巻回されている。
【００２１】
支軸１１２には、上記の如く、受け部１１２ａを介して平行平板状の透明体２００が装着される。ここで、透明体２００は、２つの平面がミラー１１３の鏡面に平行となるようにして支軸１１２に装着される。
【００２２】
１２０は、ミラーホルダ１１０を支軸１１１、１１２を軸として回動可能に支持する可動枠である。可動枠１２０には、ミラーホルダ１１０を収容するための開口１２１が形成されており、また、ミラーホルダ１１０の支軸１１１、１１２と係合する溝１２２、１２３が形成されている。さらに、可動枠１２０の側面には、端部に抜け止めを有する支軸１２４、１２５が形成され、背面には、コイル１２６が装着されている。コイル１２６は、方形状に巻回されている。
【００２３】
１３０は、支軸１２４、１２５を軸として可動枠１２０を回動可能に支持する固定枠である。固定枠１３０には、可動枠１２０を収容するための凹部１３１が形成され、また、可動枠１２０の支軸１２４、１２５と係合する溝１３２、１３３が形成されている。さらに、固定枠１３０の内面には、コイル１１４に磁界を印加するマグネット１３４と、コイル１２６に磁界を印加するマグネット１３５が装着されている。なお、溝１３２、１３３は、それぞれ固定枠１３０の前面から上下２つのマグネット１３５間の隙間内まで延びている。
【００２４】
１４０は、ミラーホルダ１１０の支軸１１１、１１２が可動枠１２０の溝１２２、１２３から脱落しないよう、支軸１１１、１１２を前方から押さえる押さえ板である。また、１４１は、可動枠１２０の支軸１２４、１２５が固定枠１３０の溝１３２、１３３から脱落しないよう、支軸１２４、１２５を前方から押さえる押さえ板である。
【００２５】
ミラーアクチュエータ１００をアセンブルする際には、ミラーホルダ１１０の支軸１１１、１１２を可動枠１２０の溝１２２、１２３に係合させ、さらに、支軸１１１、１１２の前面を押さえるようにして、押さえ板１４０を可動枠１２０の前面に装着する。これにより、ミラーホルダ１１０が、可動枠１２０によって、回動可能に支持される。
【００２６】
このようにしてミラーホルダ１１０を可動枠１２０に装着した後、可動枠１２０の支軸１２４、１２５を固定枠１３０の溝１３２、１３３に係合させ、さらに、支軸１３２、１３３の前面を押さえるようにして、押さえ板１４１を固定枠１３０の前面に装着する。これにより、可動枠１２０が、回動可能に固定枠１３０に装着され、ミラーアクチュエータ１００のアセンブルが完了する。
【００２７】
ミラーホルダ１１０が可動枠１２０に対し支軸１１１、１１２を軸として回動すると、これに伴ってミラー１１３が回動する。また、可動枠１２０が固定枠１３０に対し支軸１２４、１２５を軸として回動すると、これに伴ってミラーホルダ１１０が回動し、ミラーホルダ１１０と一体的にミラー１１３が回動する。このように、ミラーホルダ１１０は、互いに直交する支軸１１１、１１２と支軸１２４、１２５によって、二次元方向に回動可能に支持され、ミラーホルダ１１０の回動に伴って、ミラー１１３が二次元方向に回動する。このとき、支軸１１２に装着された透明体２００も、ミラー１１３の回動に伴って回動する。
【００２８】
なお、同図（ｂ）に示すアセンブル状態において、２つのマグネット１３４は、コイル１１４に電流を印加することにより、ミラーホルダ１１０に支軸１１１、１１２を軸とする回動力が生じるよう配置および極性が調整されている。したがって、コイル１１４に電流を印加すると、コイル１１４に生じる電磁駆動力によって、ミラーホルダ１１０が、支軸１１１、１１２を軸として回動する。
【００２９】
また、同図（ｂ）に示すアセンブル状態において、２つのマグネット１３５は、コイル１２６に電流を印加することにより、可動枠１２０に支軸１２４、１２５を軸とする回動力が生じるよう配置および極性が調整されている。したがって、コイル１２６に電流を印加すると、コイル１２６に生じる電磁駆動力によって、可動枠１２０が、支軸１２４、１２５を軸として回動し、これに伴って、透明体２００が回動する。
【００３０】
図２は、ミラーアクチュエータ１００が装着された状態の光学系の構成を示す図である。
【００３１】
図２において、５００は、光学系を支持するベースである。ベース５００には、ミラーアクチュエータ１００の設置位置に開口５０３ａが形成され、この開口に透明体２００が挿入されるようにして、ミラーアクチュエータ１００がベース５００上に装着されている。
【００３２】
ベース５００の上面には、ミラー１１３にレーザ光を導くための光学系４００が装着されている。この光学系４００は、レーザ光源４０１と、ビーム整形用のレンズ４０２、４０３からなっている。レーザ光源４０１は、ベース５００の上面に配されたレーザ光源用の基板４０１ａに装着されている。
【００３３】
レーザ光源４０１から出射されたレーザ光（以下、「走査用レーザ光」という）は、レンズ４０２、４０３によって、それぞれ、水平方向および鉛直方向の収束作用を受ける。レンズ４０２、４０３は、目標領域（たとえば、ビーム照射装置のビーム出射口から前方１００ｍ程度の位置に設定される）におけるビーム形状が、所定の大きさ（たとえば、縦２ｍ、横１ｍ程度の大きさ）になるよう設計されている。
【００３４】
レンズ４０２は、鉛直方向にレンズ効果があるシリンドリカルレンズであり、レンズ４０３は、走査用レーザ光を略平行光とするための非球面レンズである。レーザ光源から出射されたビームは、鉛直方向と水平方向で広がり角が異なる。１つ目のレンズ４０２は、鉛直方向と水平方向におけるレーザ光の広がり角の比率を変える。２つ目のレンズ４０３は、出射ビームの広がり角(鉛直方向と水平方向の両方）の倍率を変える。
【００３５】
レンズ４０２、４０３を透過した走査用レーザ光は、ミラーアクチュエータ１００のミラー１１３に入射し、ミラー１１３によって目標領域に向かって反射される。ミラーアクチュエータ１００によってミラー１１３が二次元駆動されることにより、走査用レーザ光が目標領域内において二次元方向にスキャンされる。
【００３６】
ミラーアクチュエータ１００は、ミラー１１３が中立位置にあるときに、レンズ４０３からの走査用レーザ光がミラー１１３のミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するよう配置されている。なお、「中立位置」とは、ミラー面が鉛直方向に対し平行で、且つ、走査用レーザ光がミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するときのミラー１１３の位置をいう。
【００３７】
ベース５００の下面には、回路基板３００が配されている。さらに、ベース５００の裏面と側面にも回路基板３０１、３０２が配されている。
【００３８】
図３（ａ）は、ベース５００を裏面側から見たときの一部平面図である。同図（ａ）には、ベース５００の裏側のうちミラーアクチュエータ１００が装着された位置の近傍が示されている。
【００３９】
図示の如く、ベース５００の裏側周縁には、壁５０１、５０２が形成されており、壁５０１、５０２よりも中央側は、壁５０１、５０２よりも一段低い平面５０３となっている。壁５０１には、半導体レーザ３０３を装着するための開口が形成されている。この開口に半導体レーザ３０３を挿入するようにして、半導体レーザ３０３が装着された回路基板３０１が壁５０１の外側面に装着されている。他方、壁５０２の近傍には、ＰＳＤ３０８が装着された回路基板３０２が装着されている。
【００４０】
ベース５００裏側の平面５０３には、取り付け具３０７によって集光レンズ３０４と、アパーチャ３０５と、ＮＤ（ニュートラルデンシティ）フィルタ３０６が装着されている。さらに、この平面５０３には開口５０３ａが形成されており、この開口５０３ａを介して、ミラーアクチュエータ１００に装着された透明体２００がベース５００の裏側に突出している。ここで、透明体２００は、ミラーアクチュエータ１００のミラー１１３が中立位置にあるときに、２つの平面が、鉛直方向に平行で、且つ、半導体レーザ３０３の出射光軸に対し４５度傾くように位置づけられる。
【００４１】
半導体レーザ３０３から出射されたレーザ光（以下、「サーボ用レーザ光」という）は、集光レンズ３０４を透過した後、アパーチャ３０５によってビーム径が絞られ、さらにＮＤフィルタ３０６によって減光される。その後、サーボ用レーザ光は、透明体２００に入射され、透明体２００によって屈折作用を受ける。しかる後、透明体２００を透過したサーボ用レーザ光は、ＰＳＤ３０８によって受光され、ＰＳＤ３０８から、受光位置に応じた位置検出信号が出力される。
【００４２】
図３（ｂ）は、透明体２００の回動位置がＰＳＤ３０８によって検出されることを模式的に示す図である。なお、同図（ｂ）では、便宜上、同図（ａ）の透明体２００、半導体レーザ３０３、ＰＳＤ３０８のみが図示されている。
【００４３】
サーボ用レーザ光は、レーザ光軸に対し傾いて配置された透明体２００によって屈折され、光検出器３０８に受光される。ここで、透明体２００が破線矢印のように回動すると、サーボ用レーザ光の光路が図中の点線のように変化し、光検出器３０８上におけるサーボ用レーザ光の受光位置が変化する。これにより、光検出器３０８にて検出されるサーボ用レーザ光の受光位置によって、透明体２００の回動位置を検出することができる。
【００４４】
図４（ａ）は、ＰＳＤ３０８の構成を示す図（側断面図）、図４（ｂ）はＰＳＤ３０８の受光面を示す図である。
【００４５】
図４（ａ）を参照して、ＰＳＤ３０８は、Ｎ型高抵抗シリコン基板の表面に、受光面と抵抗層を兼ねたＰ型抵抗層を形成した構造となっている。抵抗層表面には、同図（ｂ）の横方向における光電流を出力するための電極Ｘ１、Ｘ２と、縦方向における光電流を出力するための電極Ｙ１、Ｙ２（同図（ａ）では図示省略）が形成されている。また、裏面側には共通電極が形成されている。
【００４６】
受光面にレーザ光が照射されると、照射位置に光量に比例した電荷が発生する。この電荷は光電流として抵抗層に到達し、各電極までの距離に逆比例して分割されて、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される。ここで、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流は、レーザ光の照射位置から各電極までの距離に逆比例して分割された大きさを有している。よって、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流値をもとに、受光面上における光の照射位置を検出することができる。
【００４７】
たとえば、図５（ａ）の位置Ｐにサーボ用レーザ光が照射されたとする。この場合、受光面のセンターを基準点とする位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）は、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流量をそれぞれＩｘ１、Ｉｘ２、Ｉｙ１、Ｉｙ２、Ｘ方向およびＹ方向における電極間の距離をＬｘ、Ｌｙとすると、たとえば、以下の式によって算出される。
【００４８】
【数１】
【００４９】
図５（ｂ）は、この算出式を実現する演算回路の構成を示す図である。電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流信号Ｉｘ１、Ｉｘ２、Ｉｙ１、Ｉｙ２は、アンプ２１、２２、２３、２４によって増幅される。そして、加算回路２５、２７によって、それぞれ、（Ｉｘ２ ＋ Ｉｘ１）、（Ｉｙ２ ＋ Ｉｙ１）の演算が行われ、また、減算回路２６、２８によって、それぞれ、（Ｉｘ２ − Ｉｘ１）と（Ｉｙ２ − Ｉｙ１）の演算が行われる。さらに、除算回路２９、３０によって、それぞれ、式（１）および式（２）の左辺の除算が行われ、この除算回路２９、３０から、サーボ用レーザ光の受光位置ＰにおけるＸ方向位置（２ｘ／Ｌｘ）とＹ方向位置（２ｙ／Ｌｙ）を示す位置検出信号が出力される。
【００５０】
図６は、本実施例に係るレーザレーダの構成を示す図である。図示の如く、レーザレーダは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）制御回路１と、Ｄ／Ａ変換回路２と、レーザ駆動回路３と、アクチュエータ駆動回路４と、走査光学系５と、サーボ光学系６と、Ｉ／Ｖ変換回路７と、ＰＳＤ信号処理回路８と、Ａ／Ｄ変換回路９と、受光光学系１０と、Ｉ／Ｖ変換回路１１と、ＰＤ（Photo Detector）信号処理回路１２と、Ａ／Ｄ変換回路１３を備えている。
【００５１】
なお、走査光学系５は図２で示した光学系を備え、サーボ光学系６は図３（ａ）で示した光学系を備える。走査光学系５には、便宜上、レーザ光源４０１と、ミラーアクチュエータ１００と、ミラー１１３のみ示されている。また、サーボ光学系６には、便宜上、半導体レーザ３０３と、透明体２００と、ＰＳＤ３０８のみ示されている。
【００５２】
ＤＳＰ制御回路１は、レーザ駆動回路３およびアクチュエータ駆動回路４を駆動制御するためのデジタル信号をＤ／Ａ変換回路２に出力する。また、Ａ／Ｄ変換回路１３から入力されるデジタル信号をもとに、走査領域内に含まれる障害物の位置と障害物までの距離を検出する。
【００５３】
また、ＤＳＰ制御回路１は、クロック生成部（図示せず）と、スキャン制御部１ａと、距離測定部１ｂを有する。クロック生成部は、高周波のクロックを出力する。
【００５４】
スキャン制御部１ａは、ミラーアクチュエータ１００を制御するための制御信号を生成し、これを、Ｄ／Ａ変換回路２を介してアクチュエータ駆動回路４に供給する。これにより、走査用レーザ光が走査領域において二次元方向にスキャンされる。なお、ミラーアクチュエータ１００が制御される手順については、追って図８を参照して説明する。
【００５５】
また、スキャン制御部１ａは、後述の如く、Ａ／Ｄ変換回路９から入力される受光信号に基づいて、Ｄ／Ａ変換回路２を介してレーザ駆動回路３を駆動し、レーザ光源４０１および半導体レーザ３０３の出力を制御する。
【００５６】
距離測定部１ｂは、後述の如く、Ａ／Ｄ変換回路１３から入力される受光信号とクロックに基づき、障害物までの距離を測定する。
【００５７】
Ｄ／Ａ変換回路２は、ＤＳＰ制御回路１から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換してレーザ駆動回路３およびアクチュエータ駆動回路４に出力する。レーザ駆動回路３は、Ｄ／Ａ変換回路２から入力された制御信号に応じて、走査光学系５内のレーザ光源４０１と、サーボ光学系６内の半導体レーザ３０３を駆動する。アクチュエータ駆動回路４は、Ｄ／Ａ変換回路２から入力された制御信号に応じて、走査光学系５内のミラーアクチュエータ１００を駆動する。
【００５８】
走査光学系５において、レーザ光源４０１から出射された走査用レーザ光は、ミラーアクチュエータ１００に支持されたミラー１１３に入射される。ミラー１１３は、上記の如く、２軸を軸として回動可能にミラーアクチュエータ１００によって支持されている。また、ミラー１１３は、受光した走査用レーザ光を走査領域へと反射する。
【００５９】
サーボ光学系６において、半導体レーザ３０３から出射されたサーボ用レーザ光は、上記の如く、透明体２００によって屈折された後、ＰＳＤ３０８の受光面に入射される。これにより、サーボ用レーザ光の受光位置に応じた電流信号（図５（ａ）中の電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流信号）が、Ｉ／Ｖ変換回路７に入力される。
【００６０】
Ｉ／Ｖ変換回路７は、入力された電流信号を電圧信号に変換し、ＰＳＤ信号処理回路８に出力する。ＰＳＤ信号処理回路８は、図５を用いて説明した演算に基づき、入力された電圧信号からサーボ用レーザ光の受光位置を表す信号を生成し、これをＡ／Ｄ変換回路９に出力する。なお、図５（ｂ）では、電流値をもとに演算がなされているが、図６の構成では、各電極からの電流値が電圧値に変換され、変換後の電圧値をもとに、同様の演算処理にて受光位置を表す信号が生成される。Ａ／Ｄ変換回路９は、入力された電圧信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ制御回路１内のスキャン制御部１ａに出力する。
【００６１】
受光光学系１０は、集光レンズ４１０とＰＤ４１１を有する。集光レンズ４１０は、走査領域内の障害物によって反射された走査用レーザ光を集光し、ＰＤ４１１へと導く。ＰＤ４１１は、集光レンズ４１０によって集光されたレーザ光を受光し、受光量に応じた大きさの電流信号をＩ／Ｖ変換回路１１に出力する。
【００６２】
Ｉ／Ｖ変換回路１１は、入力された電流信号を電圧信号に変換し、ＰＤ信号処理回路１２に出力する。ＰＤ信号処理回路１２は、Ｉ／Ｖ変換回路１１から入力された電圧信号を増幅およびノイズ除去し、Ａ／Ｄ変換回路１３に出力する。Ａ／Ｄ変換回路１３は、入力された信号をデジタル信号に変換して距離測定部１ｂに出力する。
【００６３】
次に、走査領域内の障害物までの距離の測定手順について説明する。
【００６４】
スキャン制御部１ａは、走査用レーザ光がスキャンされるときに、半導体レーザ３０３（サーボ用レーザ）をパワーレベルＰｗｂにて常時発光させるための信号を、Ｄ／Ａ変換回路２を介してレーザ駆動回路３に出力する。このとき、同時に、所定のタイミングにて、レーザ光源４０１（走査用レーザ）の出力が一定時間だけパルス状に変化される。すなわち、スキャン制御部１ａは、レーザ光源４０１の出力レベルが所定のタイミングでゼロからレベルＰｗａに立ち上げるための信号を、Ｄ／Ａ変換回路２を介してレーザ駆動回路２０３に出力する。レベルＰｗａは、障害物検出および距離検出を円滑に行い得るレベルに設定される。
【００６５】
図７（ａ）を参照して、レーザ光源４０１の出力は、所定のタイミングにて、パルス状にゼロからレベルＰｗａに立ち上げられる。これにより、走査用レーザ光は、走査領域内をスキャンしながら、所定のタイミングにてパルス状に発光される。また、同図（ｂ）を参照して、半導体レーザ３０３の出力レベルは、レーザ光源４０１のパルス発光のタイミングに対応するか否かに関わらず、レベルＰｗｂに維持される。
【００６６】
図６に戻って、距離測定部１ｂは、Ａ／Ｄ変換回路１３から入力されたデジタル信号をもとに反射光の受光タイミングを検出し、この受光タイミングと、スキャン制御部１ａから入力される走査用レーザ光のパルス発光のタイミングにより、スキャン位置における障害物までの距離を検出する。
【００６７】
具体的には、各スキャン位置において出力されるパルス発光のタイミングから、その反射光の受光タイミングまで、ＤＳＰ制御回路１内のクロック発生部から出力されるクロック数Ｎをカウントする。そして、カウントしたクロック数Ｎをもとに、当該スキャン位置における障害物の有無と障害物までの距離Ｌを検出する。たとえば、クロックの周期をＴとして、Ｌ＝Ｃ（光速）×Ｔ×Ｎ／２を演算することにより障害物までの距離を検出する。なお、予め決められた時間内に反射光を受光できない場合、当該スキャン位置には障害物が存在しないとされる。
【００６８】
次に、ミラーアクチュエータ１００の制御手順について説明する。なお、本実施の形態では、ミラー１１３が中立位置から水平方向に回動すると、サーボ用レーザ光が、図５（ａ）の受光面の中央から同図Ｘ軸方向（電極Ｘ１、Ｘ２が並ぶ方向）に移動するよう、ＰＳＤ３０８が配置されている。
【００６９】
図８（ａ）は、走査用レーザ光のスキャン時に参照される軌道テーブルを示す図である。軌道テーブルには、走査領域内を走査用レーザ光が適正に走査したときのサーボ用レーザ光の軌道が規定されている。すなわち、走査動作中の各クロックタイミング（ＣＬ１、ＣＬ２、…）におけるＰＳＤ３０８上のサーボ用レーザ光の適正受光位置（以下、「適正値」という）（Ｐ１、Ｐ２、…）が保持されている。ここで、適正値（Ｐ１、Ｐ２、…）は、走査用レーザ光が一定の角速度で水平に走査するときのサーボ光の挙動を表すように規定されている。軌道テーブルは、ＤＳＰ制御回路１内に配されるメモリ（図６には図示せず）によって保持されている。また、クロックタイミングは、ＤＳＰ制御回路１内のクロック発生部から出力されるクロックを分周することによって生成される。
【００７０】
同図（ｂ）は、軌道テーブルに従ってサーボを掛けながら走査用レーザ光を走査させたときの、各クロックタイミングにおけるＰＳＤ３０８上のサーボ用レーザ光の受光位置の実測値（Ｐ１’、Ｐ２’、…）を示す図である。
【００７１】
図９は、軌道テーブルに基づくミラーアクチュエータ１００のサーボ制御を説明する図である。
【００７２】
Ｐｎは、軌道テーブルにおいてクロックタイミングＣＬｎに対応付けられたサーボ用レーザ光の適正値を表している。また、Ｐｎ’は、クロックタイミングＣＬｎにおけるサーボ用レーザ光の受光位置の実測値を表している。また、ΔＸｎおよびΔＹｎは、それぞれ、Ｐｎ’のＰｎに対する図５（ａ）のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置ずれを表している。また、ＩｐｎおよびＩｔｎは、クロックタイミングＣＬｎから次のクロックタイミングＣＬｎ＋１までの区間において、それぞれ、ミラーアクチュエータ１００をＰａｎ方向（水平方向）およびＴｉｌｔ方向（鉛直方向）に駆動させる電流値を表している。Ｐａｎ方向およびＴｉｌｔ方向の電流値の電流が、それぞれ、図１のコイル１１４およびコイル１２６に印加される。なお、同図では、クロックタイミングＣＬｎ〜ＣＬｎ＋２の期間について図示されている。
【００７３】
図６も併せて参照して、スキャン制御部１ａは、クロックタイミングＣＬｎにおいて、Ａ／Ｄ変換回路９から入力されるサーボ用レーザ光の受光位置の実測値Ｐｎ’と、軌道テーブルにて規定された適正値Ｐｎとを比較する。これにより、Ｐｎ’が、Ｐｎに対して、図５（ａ）のＸ軸方向およびＹ軸方向に、それぞれ、ΔＸｎおよびΔＹｎずれていると判断される。
【００７４】
続いて、スキャン制御部１ａは、位置ずれΔＸｎおよびΔＹｎがゼロに収束するよう、次のクロックタイミングＣＬｎ＋１においてアクチュエータ駆動回路４に印加するための電流値Ｉｐｎ＋１、Ｉｔｎ＋１を次のクロックタイミングＣＬｎ＋１までの期間に算出する。すなわち、スキャン制御部１ａは、サーボ用レーザ光の受光位置の実測値が、軌道テーブルにて規定される軌道に引き込まれるよう、次のクロックタイミングＣＬｎ＋１において、ミラーアクチュエータ１００のＰａｎ方向のコイル１１４に電流値Ｉｐｎ＋１を、Ｔｉｌｔ方向のコイル１２６に電流値Ｉｔｎ＋１を印加する。なお、このような電流値の調整制御には、例えば、ＰＩＤ制御が用いられる。
【００７５】
こうすると、続くクロックタイミングＣＬｎ＋２における実測値の位置ずれΔＸｎ＋２およびΔＹｎ＋２は、クロックタイミングＣＬｎ＋１に比べ改善される。さらに、クロックタイミングＣＬ＋２においても、同様に、クロックタイミングＣＬｎ＋１における実測値Ｐｎ＋１’と適正値Ｐｎ＋１とのずれに基づいてミラーアクチュエータ１００が制御されると、これに続くクロックタイミングにおける実測値の位置ずれは、さらに改善される。
【００７６】
このように、サーボ用レーザ光に基づくミラーアクチュエータ１００の駆動制御（以下、「スキャン制御」という）が行われると、走査用レーザ光は、走査領域内を順次適正にスキャンするよう制御される。
【００７７】
なお、クロックタイミングの間隔を短くして、Ｐａｎ方向の電流値とＴｉｌｔ方向の電流値を細かく調整する程、走査用レーザ光のスキャン精度が高まる。すなわち、かかる調整を細かく行う程、走査用レーザ光は、走査領域内を水平方向にずれなく所定の角速度でスキャンするようになる。その一方、かかる調整を細かくする程、これら電流値を演算するスキャン制御部１ａの処理負担が増加する。
【００７８】
図１０は、ミラーアクチュエータ１００が適正に（理想的に）スキャン制御されるときの走査用レーザ光の走査状態を示す図である。同図（ａ）は、走査用レーザ光によってスキャンされる走査領域の斜視図である。同図（ｂ）および（ｃ）は、走査用レーザ光がスキャンされるときのＰａｎ方向およびＴｉｌｔ方向における走査用レーザ光の振り角の変化を示す図である。同図（ｄ）は、走査領域と目標領域の関係を示す図である。
【００７９】
同図（ａ）を参照して、走査領域は、Ｐａｎ方向に２Ｈ（ｄｅｇ）の角度幅を有し、Ｔｉｌｔ方向に２Ｖ（ｄｅｇ）の角度幅を有する。すなわち、Ｐａｎ方向およびＴｉｌｔ方向の走査幅の中心を０（ｄｅｇ）とすると、走査用レーザ光によるスキャン位置は、Ｐａｎ方向に−Ｈ（ｄｅｇ）からＨ（ｄｅｇ）まで、Ｔｉｌｔ方向に−Ｖ（ｄｅｇ）からＶ（ｄｅｇ）まで変化する。また、走査領域は、Ｔｉｌｔ方向に走査区間Ａ、Ｂ、Ｃに分割されており、走査用レーザ光は走査区間Ａ、Ｂ、Ｃの順にＰａｎ方向にスキャンする。
【００８０】
同図（ｂ）を参照して、走査用レーザ光のＰａｎ方向の角速度は、各走査区間において一定となっている。また、同図（ｃ）を参照して、走査用レーザ光のＴｉｌｔ方向の角度は、各走査区間において一定となっている。
【００８１】
同図（ｄ）を参照して、目標領域は、Ｐａｎ方向にＨ０（ｄｅｇ）の幅を有し、Ｔｉｌｔ方向にＶ０（ｄｅｇ）の幅を有する。また、目標領域は、走査が必要とされる範囲を覆うように設定されている。走査領域は、目標領域内に収まるよう設定され、走査対象の位置に応じて目標領域内で自由に設定される。このように、走査領域が目標領域の一部として設定されれば、１回の走査における所要時間および所要演算量が、必要最低限に抑制され得る。
【００８２】
なお、図８（ａ）に示す軌道テーブルは、走査区間Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに対して個別に準備されている。各軌道テーブルは、目標領域の中央に走査領域が割り当てられているときのものである。走査領域が目標領域の中央から変位すると、それに応じて各軌道テーブルにおける適正位置（Ｐ１、Ｐ２、…）が修正され、修正後の軌道テーブルをもとに、上述のスキャン制御が行われる。
【００８３】
図１１（ａ）は、走査用レーザ光が図１０で示したように適正に（理想的に）スキャンされたときの、時間と走査用レーザ光のＰａｎ方向の振り角との関係を示す図である。同図の横軸は経過時間であり、縦軸は、走査区間ＡないしＣの何れかの区間において、走査開始位置（水平方向の左端）を０（ｄｅｇ）としたときの走査用レーザ光のＰａｎ方向の振り角である。
【００８４】
この場合、図示の如く、Ｐａｎ方向の振り角は時間とともに線形に変化する。よって、走査用レーザ光を一定の周期Ｔでパルス発光させると、一定角度毎に、走査用レーザ光が走査領域に照射される。同図（ｂ）は、このように一定周期で走査用レーザ光をパルス発光させたときの、走査領域内における走査用レーザ光の照射角度位置（以下、「スキャン位置」という）を示す図である。図中、スキャン位置は縦長四角形で示されている。
【００８５】
このように、ミラーアクチュエータ１００が適正に（理想的に）制御され、これにより、走査領域内において走査用レーザ光が適正に（理想的に）走査されている場合には、一定周期で走査用レーザ光をパルス発光させることにより、等角度間隔で、走査用レーザ光を走査領域に照射することができる。しかし、このようにミラーアクチュエータ１００を適正に（理想的に）制御するには、各走査区間において、Ｐａｎ方向のスキャン位置が一定の速度で移動し、且つＴｉｌｔ方向のスキャン位置が一定となるよう、ミラーアクチュエータ１００におけるＰａｎ方向およびＴｉｌｔ方向の制御を厳密に行う必要がある。具体的には、上記の如く、スキャン制御が行われるクロックタイミングの時間間隔が短く設定される必要がある。
【００８６】
しかしながら、クロックタイミングの時間間隔が短くなれば、Ｐａｎ方向およびＴｉｌｔ方向のコイルに印加する電流値の演算頻度を高める必要があり、また、かかる演算を行うに必要な時間を短縮する必要がある。このため、スキャン制御部１ａの処理負担が増大するという問題が生じる。
【００８７】
図１２は、図９に比べて、Ｐａｎ方向のスキャン制御の頻度を半分に削減した場合の電流値の設定状態を示す図である。
【００８８】
図示の如く、クロックタイミングＣＬｎでＰａｎ方向のコイル１１１に電流値Ｉｐｎが印加された後、クロックタイミングＣＬｎ＋１ではＰａｎ方向の電流値調整が行われず、Ｐａｎ方向のコイル１１１には電流値Ｉｐｎが印加されたままとなっている。すなわち、クロックタイミングＣＬｎ＋１では、サーボ用レーザ光の受光位置の実測値Ｐｎ’と適正値Ｐｎの差分ΔＸｎに基づく電流値Ｉｐｎ＋１の設定が行われない。ここでは、かかる差分ΔＸｎを用いて、クロックタイミングＣＬｎ＋２における電流値Ｉｐｎ＋２が設定される。
【００８９】
こうすると、Ｐａｎ方向のスキャン制御におけるスキャン制御部１ａの演算処理負担を軽減させ得る。しかしながら、このようにＰａｎ方向のスキャン制御を削減すると、実測値Ｐｎ＋２’のＰａｎ方向の位置は、クロックタイミングＣＬｎ＋１においてＰａｎ方向の電流値調整が行われる場合に比べ、適正値Ｐｎ＋２から離れることとなる。なお、Ｔｉｌｔ方向の電流値調整は、図９の場合と同様、クロックタイミングごとに行われているため、サーボ用レーザ光のＴｉｌｔ方向の位置ずれは図９の場合と同程度に抑制されることとなる。
【００９０】
図１３（ａ）は、図１２に示したようなスキャン制御が行われた場合の、時間と走査用レーザ光のＰａｎ方向の振り角との関係を模式的に示す図である。この場合、図示の如く、Ｐａｎ方向の振り角は時間とともに線形に変化しないため、走査用レーザ光を一定の周期Ｔでパルス発光させると、同図（ｂ）に示す如く、走査用レーザ光は、Ｐａｎ方向に不均等な状態で、走査領域に照射される。
【００９１】
このように、Ｐａｎ方向のスキャン制御の頻度を削減すれば、Ｐａｎ方向のスキャン位置が等間隔にならない。このため、このように一定周期で走査用レーザ光をパルス発光させると、走査用レーザ光が照射されない隙間領域が走査領域内に生じ、レーザレーダの検出精度が低下するという問題が生じる。
【００９２】
そこで、本実施の形態では、かかる問題を解消するために、走査用レーザ光のパルス発光タイミングを、ＰＳＤ３０８による位置検出に基づいて制御するようにしている。
【００９３】
図１４（ａ）は、走査用レーザ光のパルス発光タイミングを図１２の最上段および中段のタイミングチャートに重ねて示した図である。同図中、Ｑｎ、Ｑｎ＋１、Ｑｎ＋２、Ｑｎ＋３、Ｑｎ＋４は、ＰＳＤ３０８上に設定された目標軌道上において、走査用レーザ光をパルス発光させる目標位置を表している。ここで、目標位置Ｑｎ、Ｑｎ＋１、Ｑｎ＋２、Ｑｎ＋３、Ｑｎ＋４は、走査用レーザ光のパルス発光が水平方向において一定角度毎に行われるよう設定されている。同図（ａ）の例では、走査用レーザ光の発光間隔が、図８（ａ）に示す軌道テーブルのクロックタイミングの間隔の半分に設定されている。Ｑｎ’、Ｑｎ＋１’、Ｑｎ＋２’、Ｑｎ＋３’、Ｑｎ＋４’は、実際にパルス発光が行われた発光位置を表している。
【００９４】
パルス発光のための目標位置は、同図（ｃ）に示す発光テーブルに規定されている。発光テーブルには、目標位置として、ＰＳＤ受光面上のＸ軸方向（図５（ａ）参照）の位置のみが記述されている。この発光テーブルは、ＤＳＰ制御回路１内に配されるメモリ（図６には図示せず）によって保持されている。
【００９５】
なお、発光テーブルは、図１０（ａ）に示す走査区間Ａ、Ｂ、Ｃについてそれぞれ個別にテーブルが準備されている。発光テーブルは、走査領域が目標領域の中央にある場合のものである。発光テーブルは、走査領域が目標領域の中央からＰａｎ方向に変位すると、この変位に応じて修正され、修正後の発光テーブルに基づいて走査用レーザ光のパルス発光が制御される。
【００９６】
図１４（ａ）を参照して、ＰＳＤ受光面上におけるサーボ用レーザ光の照射位置は、上記スキャン制御により、Ｐｎ’→Ｑｎ’→Ｑｎ＋１’→Ｐｎ＋１’→Ｑｎ＋２’→Ｑｎ＋３’→Ｐｎ＋２’→Ｑｎ＋４’と移行する。このとき、スキャン制御部１ａは、ＰＳＤ３０８からの出力信号をもとに、サーボ用レーザ光のＸ軸方向の位置を随時モニタし、サーボ用レーザ光のＸ軸方向の位置が、Ｑｎ、Ｑｎ＋１、Ｑｎ＋２、Ｑｎ＋３、Ｑｎ＋４になったタイミングで走査用レーザ光をパルス発光させる。これにより、走査用レーザ光は、サーボ用レーザ光が実軌道上のＱｎ’、Ｑｎ＋１’、Ｑｎ＋２’、Ｑｎ＋３’、Ｑｎ＋４’になったタイミングでパルス発光される。
【００９７】
かかる発光制御により、走査用レーザ光は、水平方向における一定振り角毎に、パルス発光される。同図（ｂ）は、図１３の模式図上に、走査用レーザ光の発光タイミングを重ねて表したものである。同図を参照して、本実施の形態による走査用レーザ光の発光制御によれば、走査用レーザ光のＰａｎ方向の振り角が２Ｈ／ｋだけ変化する毎に、走査用レーザ光がパルス発光される。ここで、ｋは、図１４（ｃ）の発光テーブルに記述された目標位置の個数に対応する。
【００９８】
このようにパルス発光されれば、図１２に示す如くＰａｎ方向のスキャン制御がラフに行われた場合でも、走査用レーザ光は水平方向に一定振り角毎にパルス発光され、走査領域内における発光位置は図１１（ｂ）と略同じとなる。
【００９９】
以上、本実施の形態によれば、Ｐａｎ方向におけるミラーアクチュエータの制御をラフに行った場合にも、一定の振り角毎に走査用レーザ光のパルス発光が行われるため、スキャン制御部の処理負担を軽減しながらも、走査領域における走査用レーザ光の照射精度を高く維持することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態では、Ｐａｎ方向におけるミラーアクチュエータの制御のみをラフに行い、Ｔｉｌｔ方向における制御は厳密な状態に維持した。これは、走査用レーザ光のＴｉｌｔ方向のずれは、走査用レーザ光の発光タイミングを調整することによっては補償できないためである。よって、上記実施の形態のように、Ｐａｎ方向における制御のみをラフに行い、Ｔｉｌｔ方向におけるミラーアクチュエータの制御は、スキャン制御部１ａにおける処理負担が大きくとも、厳密に行うのが望ましい。
【０１０１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【０１０２】
たとえば、上記実施の形態では、サーボ用レーザ光の光源として半導体レーザを用いたが、これに替えて、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることもできる。
【０１０３】
また、上記実施例では、ミラー１１３を駆動することによってレーザ光を目標領域内で走査させたが、ミラー１１３の替わりにレンズを用い、レンズを二次元駆動することによってレーザ光を目標領域内で走査させるようにすることもできる。この場合、たとえば、レンズホルダにサーボ用レーザ光を発光する光源を配置すれば良い。あるいは、レンズを透過した後のレーザ光の一部をビームスプリッタによって分岐させ、分岐したレーザ光をサーボ用レーザ光としてＰＳＤで受光するようにすることができる。ただし、この場合には、サーボ用レーザ光がＰＳＤに常時導かれるよう、レーザ光源を微弱発光させ、目標領域への照射タイミングで、レーザ光源の出射パワーをパルス状に高める等の構成が必要である。
【０１０４】
また、上記実施の形態では、透明体２００を用いてサーボ用レーザ光の進行方向を変化させるようにしたが、透明体に替えてサーボ用のミラーをミラーアクチュエータ１００の支軸１１２に装着し、かかるサーボ用のミラーによってサーボ用レーザ光を反射させることによりサーボ用レーザ光の進行方向を変化させるようにしても良い。この他、ミラーホルダ１１０、支軸１１１または支軸１１２にサーボ用レーザ光を発光する光源を配置するようにしても良い。
【０１０５】
また、上記実施例では、Ｐａｎ方向のスキャン制御が、クロックタイミング２周期毎に行われるようにしたが、走査用レーザ光が適正に行われる範囲において、Ｐａｎ方向のスキャン制御の頻度は、適宜変更され得る。なお、ミラーアクチュエータ１００に対するＰａｎ方向の駆動制御は、予め決められた駆動信号をコイル１１４に印加する等、ＰＳＤ３０８からの信号を参照することなく行うようにすることもできる。
【０１０６】
さらに、上記実施の形態では、走査用レーザ光の発光間隔が、軌道テーブルのクロックタイミングの間隔の半分に設定されるよう、発光テーブルを構成したが、走査用レーザ光の発光間隔は、これに限定されるものではなく、クロックタイミングの間隔と同じ間隔等、他の間隔に適宜設定可能である。
【０１０７】
なお、上記実施の形態では、サーボ用レーザ光を受光する光検出器としてＰＳＤ３０８を用いたが、これに替えて、４分割センサを用いることもできる。
【０１０８】
図１５は、サーボ用レーザ光を受光する光検出器として４分割センサ３１０を用いる場合の構成を示す図である。サーボ用レーザ光は、ミラー１１３が中立位置にあるときに、４分割センサ３１０の中央位置に照射される。また、ビームスポットのＸ方向位置とＹ方向位置は、図示の如く、各センサからの出力信号をＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４とすると、たとえば次式から求められる。
【０１０９】
【数２】
【０１１０】
図１５には、この算出式を実現する演算回路の構成が併せて示されている。各センサから出力される信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、アンプ３１、３２、３３、３４によって増幅される。そして、加算回路３５、３６、３７、３８によって、それぞれ、（Ｓ１＋Ｓ２）、（Ｓ３＋Ｓ４）、（Ｓ１＋Ｓ４）、（Ｓ２＋Ｓ３）の演算が行われ、また、減算回路３９、４０によって、それぞれ、（Ｓ１＋Ｓ２）−（Ｓ３＋Ｓ４）と（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）の演算が行われる。さらに、加算回路４１によって、（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）の演算が行われる。そして、除算回路４２、４３によって、それぞれ、式（３）および式（４）の左辺の除算が行われ、この除算回路４２、４３から、Ｘ方向およびＹ方向におけるサーボ用レーザ光の受光位置を示す位置検出信号が出力される。
【０１１１】
なお、この場合も、図６の構成においては、各センサからの信号（電流値）が電圧値に変換され、変換後の電圧値をもとに、同様の演算処理にて受光位置を表す信号が生成される。
【０１１２】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１ａ … スキャン制御部（アクチュエータ制御部、レーザ制御部）
１ｂ … 距離測定部（障害物検出部）
１００ … ミラーアクチュエータ（アクチュエータ）
１１０ … ミラーホルダ（第１の駆動部）
１１１、１１２ … 支軸（第１の駆動部、第１の回動軸）
１１３ … ミラー（光学素子）
１１４ … コイル（第１の駆動部）
１２０ … 可動枠（第２の駆動部）
１２４、１２５ … 支軸（第２の駆動部、第２の回動軸）
１２６ … コイル（第２の駆動部）
１３４ … マグネット（第１の駆動部）
１３５ … マグネット（第２の駆動部）
２００ … 透明体（サーボ光学系）
３０３ … 半導体レーザ（サーボ光学系）
３０８ … ＰＳＤ（光検出器）
３１０ … ４分割センサ（光検出器）
４１１ … ＰＤ（反射光検出器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
目標領域において前記レーザ光を走査させるアクチュエータと、
サーボ光を発するとともに前記アクチュエータの駆動に伴って前記サーボ光の進行方向を変化させるサーボ光学系と、
前記サーボ光を受光して受光位置に応じた信号を出力する光検出器と、
前記光検出器から出力される信号に基づいて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、
前記光検出器から出力される信号に基づいて前記レーザ光源を制御するレーザ制御部と、を備え、
前記レーザ制御部は、前記サーボ光の前記受光位置が予め決められた目標位置に到達したことに応じて、前記レーザ光源をパルス状に発光させる、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載のビーム照射装置において、
前記アクチュエータは、前記レーザ光の進行方向を変化させる光学素子を、前記目標領域における前記レーザ光の走査方向に対応する第１の方向に駆動する第１の駆動部と、前記目標領域上の走査軌道に対する前記レーザ光の位置ずれを補正する第２の方向に前記光学素子を駆動する第２の駆動部とを備え、
前記アクチュエータ制御部は、前記第１の駆動部に対する制御の精度を前記第２の駆動部に対する制御の精度よりも低下させた、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項３】
請求項２に記載のビーム照射装置において、
前記アクチュエータ制御部は、前記第１の駆動部に対する制御の頻度を前記第２の駆動部に対する制御の頻度よりも低下させた、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のビーム照射装置において、
前記光学素子はミラーであり、
前記第１の駆動部は、前記ミラーを第１の回動軸で回動させ、
前記第２の駆動部は、前記第１の回動軸に垂直な第２の回動軸で前記ミラーを回動させる、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載のビーム照射装置において、
前記レーザ制御部は、一連の前記目標位置をテーブルとして記憶する記憶部を備え、前記サーボ光の受光位置が前記テーブル上の前記目標位置に到達したことに応じて、順次、前記レーザ光源をパルス状に発光させる、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載のビーム照射装置と、
前記目標領域内において反射された前記レーザ光を受光する反射光検出器と、
前記反射光検出器から出力される信号に基づいて前記目標領域における障害物の状況を検出する障害物検出部と、を備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
目標領域において前記レーザ光を走査させるアクチュエータと、
サーボ光を発するとともに前記アクチュエータの駆動に伴って前記サーボ光の進行方向を変化させるサーボ光学系と、
前記サーボ光を受光して受光位置に応じた信号を出力する光検出器と、
前記光検出器から出力される信号に基づいて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、
前記光検出器から出力される信号に基づいて前記レーザ光源を制御するレーザ制御部と、を備え、
前記レーザ制御部は、前記サーボ光の前記受光位置が予め決められた目標位置に到達したことに応じて、前記レーザ光源をパルス状に発光させる、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載のビーム照射装置において、
前記アクチュエータは、前記レーザ光の進行方向を変化させる光学素子を、前記目標領域における前記レーザ光の走査方向に対応する第１の方向に駆動する第１の駆動部と、前記目標領域上の走査軌道に対する前記レーザ光の位置ずれを補正する第２の方向に前記光学素子を駆動する第２の駆動部とを備え、
前記アクチュエータ制御部は、前記第１の駆動部に対する制御の精度を前記第２の駆動部に対する制御の精度よりも低下させた、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項３】
請求項２に記載のビーム照射装置において、
前記アクチュエータ制御部は、前記第１の駆動部に対する制御の頻度を前記第２の駆動部に対する制御の頻度よりも低下させた、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のビーム照射装置において、
前記光学素子はミラーであり、
前記第１の駆動部は、前記ミラーを第１の回動軸で回動させ、
前記第２の駆動部は、前記第１の回動軸に垂直な第２の回動軸で前記ミラーを回動させる、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載のビーム照射装置において、
前記レーザ制御部は、一連の前記目標位置をテーブルとして記憶する記憶部を備え、前記サーボ光の受光位置が前記テーブル上の前記目標位置に到達したことに応じて、順次、前記レーザ光源をパルス状に発光させる、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載のビーム照射装置と、
前記目標領域内において反射された前記レーザ光を受光する反射光検出器と、
前記反射光検出器から出力される信号に基づいて前記目標領域における障害物の状況を検出する障害物検出部と、を備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１７５８５６（Ｐ２０１０−１７５８５６Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８７３４（Ｐ２００９−１８７３４）
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０４４６４０７０）三洋オプテックデザイン株式会社 (315)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０４４６４０７０）三洋オプテックデザイン株式会社 (315)
【Ｆターム（参考）】
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