ビーム照射装置
【課題】目標領域内におけるスキャン動作を精度よく行い得るビーム照射装置を提供する。
【解決手段】制御処理部２０２は、ミラーアアクチュエータ１００を第１基準位置と第２基準位置の近傍域で２次元的に駆動させ、これら基準位置を検出した時のＰＳＤ１０６の出力値（座標データ）を記憶する。温度変化や経年変化等の影響でＰＳＤの状態が初期状態から変化すると、図８（ｂ）に示す如く、記憶された座標データ（第１基準点Ｒ１´、第２基準点Ｒ２´）は、初期状態において設定した座標データ（第１基準点Ｒ１、第２基準点Ｒ２）からずれるようになる。制御処理部２０２は、これら２つの基準点におけるズレ量ΔＰ１、ΔＰ２とズレ量ΔＱ１、ΔＱ２に基づいて目標値テーブル２０２ａのデータ校正を行い、校正した目標値テーブルを用いてサーボ動作を行う。
【解決手段】制御処理部２０２は、ミラーアアクチュエータ１００を第１基準位置と第２基準位置の近傍域で２次元的に駆動させ、これら基準位置を検出した時のＰＳＤ１０６の出力値（座標データ）を記憶する。温度変化や経年変化等の影響でＰＳＤの状態が初期状態から変化すると、図８（ｂ）に示す如く、記憶された座標データ（第１基準点Ｒ１´、第２基準点Ｒ２´）は、初期状態において設定した座標データ（第１基準点Ｒ１、第２基準点Ｒ２）からずれるようになる。制御処理部２０２は、これら２つの基準点におけるズレ量ΔＰ１、ΔＰ２とズレ量ΔＱ１、ΔＱ２に基づいて目標値テーブル２０２ａのデータ校正を行い、校正した目標値テーブルを用いてサーボ動作を行う。
【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ザ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と、走査用レンズを２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、以下の特許文献１参照）が知られている。
【０００４】
また、これらスキャン機構とは異なる新たなスキャン機構として、出願人は、先に特願２００６−１２１７６２号を出願し、ミラー回動タイプのスキャン機構を提案している。このスキャン機構では、ミラーが２軸駆動可能に支持され、コイルとマグネット間の電磁駆動力によって、ミラーが各駆動軸を軸として回動される。レーザ光は、ミラーに斜め方向から入射され、その反射光が目標領域に向けて照射される。ミラーが各駆動軸を軸として２次元駆動されることにより、レーザ光が、目標領域内において、２次元方向に走査される。
【０００５】
レーザレーダの検出精度を高めるには、レーザ光を目標領域内において適正にスキャンさせる必要がある。このため、ビーム照射装置では、レーザ光のスキャン位置を所期の軌道に沿わせるためのサーボ動作が必要となる。上記ミラー回動方式のスキャン機構では、目標領域におけるレーザ光のスキャン位置がミラーの回動位置に一対一に対応する。よって、レーザ光のスキャン位置はミラーの回動位置を検出することによって検出可能である。ここで、ミラーの回動位置は、たとえば、ミラーに伴って回動する別部材の回動位置を検出することにより検出することができる。
【０００６】
図１４は、ミラーの回動位置を検出するための構成例を示す図である。同図（ａ）は、別部材として平行平板状の透明体を用いる場合の構成例、同図（ｂ）は、別部材としてミラーを用いる場合の構成例である。
【０００７】
同図（ａ）において、６０１は半導体レーザ、６０２は透明体、６０３は光検出器（ＰＳＤ：Position Sensing Device）である。半導体レーザ６０１から出射されたレーザ光（サーボ光）は、レーザ光軸に対し傾いて配置された透明体６０２によって屈折され、光検出器６０３に受光される。ここで、透明体６０２が矢印のように回動すると、サーボ光の光路が図中の点線のように変化し、光検出器６０３上におけるサーボ光の受光位置が変化する。よって、光検出器６０３にて検出されるサーボ光の受光位置によって、透明体６０２の回動位置を検出することができる。
【０００８】
同図（ｂ）において、６１１は半導体レーザ、６１２はミラー、６１３は光検出器（ＰＳＤ）である。半導体レーザ６１１から出射されたレーザ光（サーボ光）は、レーザ光軸に対し傾いて配置されたミラー６１２によって反射され、光検出器６１３に受光される。ここで、ミラー６１２が矢印のように回動すると、サーボ光の光路が図中の点線のように変化し、光検出器６１３上におけるサーボ光の受光位置が変化する。よって、光検出器６１３にて検出されるサーボ光の受光位置によって、ミラー６１２の回動位置を検出することができる。
【０００９】
この他、目標領域内におけるレーザ光の走査位置の検出は、目標領域に向かうレーザ光の一部をビームスプリッタ等によって分岐させ、分岐された光（サーボ光）を光検出器にて受光するようにして行うこともできる。
【特許文献１】特開平１１−８３９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、光検出器（ＰＳＤ）からの出力値は、温度変化や経年変化の影響を受ける。すなわち、サーボ光がＰＳＤ受光面上の同じ位置に照射されても、光検出器の温度が異なることによって、出力値がばらつく惧れがある。また、機器の使用期間が長くなると、出力値がずれてくる惧れがある。このように、同じ照射位置における光検出器の出力値がばらついてしまうと、これら出力値を用いて正確なサーボ動作を行うことができなくなる惧れがある。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、レーザ光による目標領域内でのスキャン動作を精度よく行うことできるビーム照射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明に係るビーム照射装置は、走査レーザ光を２次元方向に走査させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御部と、前記アクチュエータの駆動に伴ってサーボ光の進行方向を変化させるサーボ光変位部と、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受光位置検出器と、前記走査レーザ光が目標領域内を適正に走査するときの前記受光位置検出器上における前記サーボ光の理想軌道に関する軌道情報を記憶する軌道情報記憶部と、前記アクチュエータが予め設定された特定位置に位置づけられたときの前記受光位置検出器上における前記サーボ光の基準受光位置に関する参照情報を記憶する基準位置記憶部と、前記アクチュエータが前記特定位置にあることを検出する特定位置検出部と、前記特定位置検出部によって前記アクチュエータが前記特定位置にあることが検出されたときの前記受光位置検出器からの出力信号と前記基準位置記憶部に記憶された前記参照情報に基づいて前記軌道情報を現状に適合するよう校正する軌道情報校正部とを備え、前記駆動制御部は、前記受光位置検出器からの出力信号と前記軌道情報校正部にて校正された前記軌道情報に基づいて前記走査レーザ光が前記目標領域内を走査するよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載のビーム照射装置において、前記特定位置検出部は、第１の特定位置および第２の特定位置を検出し、前記第１の特定位置および第２の特定位置は、前記アクチュエータがこれら特定位置にあるときの前記受光位置検出器上における前記サーボ用レーザ光の受光位置が前記受光位置検出器の受光面上においてほぼ対角の位置となるよう設定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２に記載のビーム照射装置において、前記特定位置検出部は、位置検出光を発光する位置検出用光源と、前記アクチュエータの駆動に伴って前記位置検出光の進行方向を変化させる検出光変位部と、前記アクチュエータが前記第１の特定位置にあるときに前記位置検出光を受光する第１の受光器と、前記アクチュエータが前記第２の特定位置にあるときに前記位置検出光を受光する第２の受光器とを含むことを特徴とする。
【００１５】
ここで、特定位置検出部は、例えば、第１および第２の受光器における位置検出光の受光量が最大となる位置を特定位置として検出する。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項３に記載のビーム照射装置において、前記走査レーザ光を出射する光源を前記位置検出用光源として兼用するとともに前記第１受光器および第２受光器の前段に光強度を減衰させるフィルタを配したことを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のビーム照射装置において、前記受光位置検出器の温度を検出する温度検出部を備え、前記駆動制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が予め設定された温度になったときに前記アクチュエータを前記特定位置の近傍範囲において駆動させ、前記軌道情報校正部は、当該近傍範囲における前記アクチュエータの駆動に応じて前記軌道情報の校正を行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のビーム照射装置において、前記駆動制御部は、当該ビーム照射装置を搭載する移動体の速度情報を参照し、前記移動体が移動状態にあるときは前記走査レーザ光が前記目標領域内を走査するよう前記アクチュエータを制御し、前記移動体が停止状態にあるときに前記アクチュエータを前記特定位置の近傍範囲において駆動させ、前記軌道情報校正部は、当該近傍範囲における前記アクチュエータの駆動に応じて前記軌道情報の校正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、アクチュエータが特定位置にあるときの受光位置検出器からの出力信号と基準位置記憶部に記憶された参照情報とに基づいて、軌道情報記憶部内の軌道情報が現状に適合するよう校正される。ここで、参照情報は、たとえば、サーボ光に理想軌道を設定するときと等価の条件にてアクチュエータが特定位置に位置づけられたときに、受光位置検出器から出力される信号に基づくものとされる。したがって、この参照情報と、実動作の際にアクチュエータを特定位置に位置づけたときに受光位置検出器から実際に出力される信号とを比較して、軌道情報記憶部内の軌道情報を実動作時に適合するよう校正すれば、校正後の軌道情報を用いてアクチュエータを制御することにより、走査レーザ光を目標領域内において適正に走査させることができる。よって、温度変化や経年変化等によって受光位置検出器からの出力信号が理想軌道設定時のものから変化しても、精度の高いサーボ動作を実現することができ、走査レーザ光による目標領域内でのスキャン動作を精度よく行うことができる。
【００２０】
また、請求項２の発明によれば、受光位置検出器の受光面上のほぼ対角となる２つの受光位置において出力信号の変化を検出することができるので、検出する点をできる限り少なくしてセンサなどの部品が増加するのを抑えつつ、受光面上の場所の違いによる出力値の変化のバラツキを考慮した軌道情報の校正を行うことができる。
【００２１】
さらに、請求項３の発明によれば、アクチュエータと非接触状態で位置検出を行うことができ、アクチュエータに余計な負荷がかかるのを防止できる。
【００２２】
さらに、請求項４の発明によれば、走査用光源を、位置検出用光源として兼用できるので、構成の簡素化を図ることができる。
【００２３】
さらに、請求項５の発明によれば、受光位置検出器からの出力信号に影響が出るような温度になったときに軌道情報の校正が行われるので、温度変化によるサーボ動作の精度劣化を防止できる。また、出力信号に影響が出るような温度にならなければ軌道情報の校正を行わないので、目標領域内でのスキャン動作が軌道情報の校正のために頻繁に中断されるようなことがない。
【００２４】
さらに、目標領域内でのスキャン動作は、目標領域内での障害物を検出するために行われるものであり、この障害物の検出は、ビーム照射装置を搭載する移動体が移動状態のときに特に必要となる。請求項６の発明によれば、移動体が停止している時に軌道情報の校正が行われるので、移動体が動いている時に障害物の検出動作が中断されるようなことがなく、安全性が確保される。
【００２５】
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、以下の実施の形態は、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何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、レーザレーダに本発明を適用したものである。本実施の形態では、レーザ光が水平方向からミラーに入射される。ミラーを水平方向および垂直方向に回動させることにより、レーザ光が目標領域において２次元方向に走査される。
【００２７】
図１に、本実施の形態に係るミラーアクチュエータの構成を示す。同図（ａ）はアクチュエータの分解斜視図、同図（ｂ）はアセンブル状態にあるアクチュエータの斜視図である。
【００２８】
同図（ａ）において、１０は、ミラーホルダである。ミラーホルダ１０には、端部に抜け止めを有する支軸１１、１２が形成されている。また、ミラーホルダ１０の前面には平板状のミラー１３が装着されており、背面にはコイル１４が装着されている。なお、コイル１４は、方形状に巻回されている。ミラーホルダ１０の支軸１２には、反射面がミラー１３の反射面と平行となるようにして、平板状のミラー１５が装着されている。ミラー１５は、ミラー１３の反射面と同じ側の面に反射面１５ａを有し、反射面１５ａと反対側の面に反射面１５ｂを有している。
【００２９】
２０は、ミラーホルダ１０を支軸１１、１２を軸として回動可能に支持する可動枠である。可動枠２０には、ミラーホルダ１０を収容するための開口２１が形成されており、また、ミラーホルダ１０の支軸１１、１２と係合する溝２２、２３が形成されている。さらに、可動枠２０の側面には、端部に抜け止めを有する支軸２４、２５が形成され、背面には、コイル２６が装着されている。コイル２６は、方形状に巻回されている。
【００３０】
３０は、可動枠２０を支軸２４、２５を軸として回動可能に支持する固定枠である。固定枠３０には、可動枠２０を収容するための凹部３１が形成され、また、可動枠２０の支軸２４、２５と係合する溝３２、３３が形成されている。さらに、固定枠３０の内面には、コイル１４に磁界を印加するマグネット３４と、コイル２６に磁界を印加するマグネット３５が装着されている。なお、溝３２、３３は、それぞれ固定枠３０の前面から上下２つのマグネット３５間の隙間内まで延びている。
【００３１】
４０は、可動枠２０の支軸２４、２５が溝３２、３３から脱落しないよう、支軸２４、２５を前方から押さえる押さえ板である。なお、ミラーホルダ１０の支軸１１、１２を可動枠２０の溝２２、２３から脱落しないよう規制する押さえ板は、図示省略されている。
【００３２】
アクチュエータをアセンブルする際には、ミラーホルダ１０の支軸１１、１２を可動枠２０の溝２２、２３に係合させ、さらに、支軸１１、１２の前面を押さえるようにして、押さえ板（図示せず）を可動枠２０の前面に装着する。これにより、ミラーホルダ１０が、可動枠２０によって、回動可能に支持される。
【００３３】
このようにしてミラーホルダ１０を可動枠２０に装着した後、可動枠２０の支軸２４、２５を固定枠３０の溝３２、３３に係合させ、さらに、支軸３２、３３の前面を押さえるようにして、押さえ板４０をマグネット３５の前面に装着する。これにより、可動枠２０が、回動可能に固定枠３０に装着され、アクチュエータのアセンブルが完了する。
【００３４】
ミラーホルダ１０が可動枠２０に対し支軸１１、１２を軸として回動すると、これに伴ってミラー１３、１５が回動する。また、可動枠２０が固定枠３０に対し支軸２４、２５を軸として回動すると、これに伴ってミラーホルダ１０が回動し、ミラーホルダ１０と一体的にミラー１３、１５が回動する。このように、ミラーホルダ１０は、互いに直交する支軸１１、１２と支軸２４、２５によって、２次元方向に回動可能に支持され、ミラーホルダ１０の回動に伴って、ミラー１３、１５が２次元方向に回動する。
【００３５】
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３４は、コイル１４に電流を印加することにより、ミラーホルダ１０に支軸１１、１２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１４に電流を印加すると、コイル１４に生じる電磁駆動力によって、ミラーホルダ１０が、支軸１１、１２を軸として回動する。
【００３６】
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３５は、コイル２６に電流を印加することにより、可動枠２０に支軸２４、２５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２６に電流を印加すると、コイル２６に生じる電磁駆動力によって、可動枠２０が、支軸２４、２５を軸として回動する。
【００３７】
このように、コイル１４とコイル２６に電流を印加することにより、ミラーホルダ１０と可動枠２０がそれぞれ支軸１１、１２と支軸２４、２５を軸として回動する。これにより、ミラー１３、１５が、ミラーホルダ１０と一体となって、２次元方向に回動する。
【００３８】
図２に、本実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す。なお、同図では、目標値テーブル２０２ａのデータ校正のための構成（後述）が省略されている。
【００３９】
図示のように、レーザレーダは、ビーム照射ヘッド２０１と、制御処理部２０２と、アクチュエータ駆動部２０３と、レーザ駆動部２０４と、を備えている。
【００４０】
ビーム照射ヘッド２０１は、前方空間に設定された走査領域においてレーザ光を走査させる。図示のように、ビーム照射ヘッド２０１は、ミラーアクチュエータ１００の他に、半導体レーザ１０１と、コリメートレンズ１０２と、収差板１０３と、半導体レーザ１０４と、集光レンズ１０５と、ＰＳＤ１０６と、受光レンズ１０７と、ＰＤ（Photo Detector）１０８を備えている。
【００４１】
走査用の半導体レーザ１０１は、図２のＸ軸方向にレーザ光（以下、「走査用レーザ光」という）を出射する。出射された走査用レーザ光は、コリメートレンズ１０２によって平行光に変換され、さらに、収差板１０３によって光学的に調整された後、ミラーアクチュエータ１００に支持された平板状のミラー１３に入射される。
【００４２】
ミラー１３に入射された走査用レーザ光は、ミラー１３によって反射され、目標領域へ向かう。ミラーアクチュエータ１００によってミラー１３が２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２次元方向（図２のＸ−Ｙ平面方向）にスキャンされる。なお、収差板１０３は、目標領域における走査用レーザ光の形状を調整するためのものである。収差板１０３に替えて、２枚のシリンドリカルレンズを組み合わせて配置しても良い。
【００４３】
サーボ用の半導体レーザ１０４は、図２のＸ軸方向であって走査用レーザ光と反対方向にレーザ光（以下、「サーボ用レーザ光」という）を出射する。出射されたサーボ用レーザ光は、ミラー１５の反射面１５ｂによって反射された後、集光レンズ１０５によってＰＳＤ１０６の受光面上に集光される。集光レンズ１０７は目標領域からの反射光をＰＤ１０８上に集光する。ＰＤ１０８は、受光強度に応じた信号を制御処理部２０２に出力する。
【００４４】
図３（ａ）は、ＰＳＤ１０６の構成を示す図（側断面図）、図３（ｂ）はＰＳＤ１０６の受光面を示す図である。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、ＰＳＤ１０６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】
受光面にサーボ用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、サーボ用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２次元的に検出することができる。
【００４７】
ＰＳＤ１０６上におけるサーボ用レーザ光の照射位置は、ミラー１５の傾斜状態に応じて変位する。他方、ミラー１５はミラー１３と一体的に回動するため、ミラー１３の回動位置とミラー１５の回動位置は一対一に対応する。したがって、ミラー１５で反射されたサーボ用レーザ光のＰＳＤ１０６受光面上における照射位置は、ミラー１５の回動位置、すなわち、目標領域内における走査用レーザ光のスキャン位置に対応することとなる。
【００４８】
図４（ａ）は、目標領域における走査用レーザ光の走査状態を模式的に示す図、図４（ｂ）は、ＰＳＤ受光面上におけるサーボ用レーザ光の走査状態を模式的に示す図である。
【００４９】
図４（ａ）に示すように、走査用レーザ光は、目標領域内において、まず、最上段のライン（走査ライン１）に沿って水平方向（Ｘ軸方向）にスキャンされる。そして、このラインのスキャンが終わると、鉛直方向（Ｙ軸方向に）に一段下のライン（走査ライン２）が水平方向にスキャンされる。このスキャン動作が、予め設定された複数段（同図では５段）に亘って繰り返される。最下段のライン（走査ライン５）に対する走査が終了すると、最上段（走査ライン１）に戻り、同様の走査が繰り返される。
【００５０】
このように走査用レーザ光が走査されると、これに伴って、サーボ用レーザ光がＰＳＤ１０６受光面上を走査する。すなわち、図４（ｂ）に示すように、サーボ用レーザ光は、ＰＳＤ１０６の受光面上において、走査用レーザ光のスキャン軌道に対応するスキャン軌道を描く。図中、点線矢印が、同図（ａ）の各走査ラインに対応するサーボ用レーザ光のスキャン軌道である。
【００５１】
図２に戻り、制御処理部２０２には、ＰＳＤ１０６から走査用レーザ光のスキャン位置に係る電流信号が入力される。制御処理部２０２は、ＰＳＤ１０６からの電流信号に基づいて、走査用レーザが目標領域内で適正なスキャン軌道（図４（ａ）参照）を通るように、ミラーアクチュエータ１００を駆動制御する。この制御に用いるために、制御処理部２０２内には、目標値テーブル２０２ａが配備されている。
【００５２】
目標値テーブル２０２ａには、図４（ｂ）に示す理想軌道上の予め決められた位置（サンプル点）にサーボ用レーザ光が位置づけられたときのＰＳＤ１０６の出力値に基づくデータ（ＰＳＤ受光面上におけるサンプル点の座標データ）が記憶されている。図５はサーボ用レーザ光の走査軌跡とサンプル点の関係を模式的に示す図である。図中、実線矢印は、走査用レーザ光が目標領域内を適正に走査するとき（図４（ａ）参照）の、ＰＳＤ１０６受光面上におけるサーボ用レーザ光の理想軌道を示している。これらの座標データは、走査用レーザ光を目標領域内でスキャンするときの目標値となるものであり、予め検証等を行うことにより取得される。
【００５３】
制御処理部２０２は、走査用レーザ光によるスキャン動作時、ＰＳＤ１０６からの電流信号に基づいて、ＰＳＤ受光面上のスキャン軌道が目標値テーブル２０２ａ内の座標データ（目標値）により規定される軌道に引き込まれるよう、アクチュエータ駆動部２０３に制御信号を出力する。アクチュエータ駆動部２０３は、この制御信号に基づいて、ミラーアクチュエータ１００を駆動する。かかるサーボ動作によって、走査用レーザ光が目標領域内において適正な軌道でスキャンされる。
【００５４】
また、制御処理部２０２は、レーザ駆動部２０４に対し、半導体レーザ１０１、１０４を駆動するための制御信号を出力する。レーザ駆動部２０４は、この制御信号に基づいて、半導体レーザ１０１、１０４を駆動する。
【００５５】
制御処理部２０２は、走査用レーザ光のスキャン動作時、ＰＳＤ受光面上におけるサーボ用レーザ光の収束位置を監視する。そして、この収束位置が、障害物検出および距離検出を行うための位置（以下、「測距位置」という）として予め設定され位置に到達すると、このタイミングにて、半導体レーザ１０１の出力を一定期間だけ高パワーとする制御信号を、レーザ駆動部２０４に出力する。これにより、各測距位置において、半導体レーザ１０１からパルス状の高パワーのレーザ光（以下、「パルスレーザ光」という）が出射される。
【００５６】
このパルスレーザ光が障害物で反射され、ＰＤ１０８により受光されると、これに基づく電気信号が制御処理部２０２に入力される。これにより、制御処理部２０２は、障害物が存在することを検出する。また、制御処理部２０２は、パルスレーザ光の出射タイミングとＰＤ１０８による受光タイミングとに基づいて、障害物までの距離を測定する。
【００５７】
ところで、ＰＳＤ１０６からの出力値は、温度変化や経年変化の影響を受け易い。すなわち、サーボ用レーザ光がＰＳＤ受光面上の同じ位置に収束しても、ＰＳＤ１０６の温度が異なることによって、出力値がばらつく惧れがある。また、機器の使用期間が長くなると、同じ温度条件であっても、ＰＳＤ１０６からの出力値が初期動作時の値からずれてくる惧れがある。これらの要因により、同じ収束位置におけるＰＳＤ１０６の出力値が、目標値テーブル２０２ａの座標データを取得したときと実際のスキャン動作時とで異なることが想定され得る。しかし、こうなると、ＰＳＤ１０６の出力値と目標値テーブル２０２ａの座標データとを用いたサーボ動作が適正に行われなくなってしまう。
【００５８】
そこで、本実施の形態では、温度変化や経年変化等によってＰＳＤ１０６の出力値にズレが生じた可能性がある場合に、目標値テーブル２０２ａの座標データを現状に合うよう校正し、校正後の目標値テーブル２０２ａを用いてサーボ動作を行うようにしている。
【００５９】
図６は、レーザレーダにおける、目標値テーブル２０２ａのデータ校正を行うための構成を示す図である。なお、同図では、前述の目標領域をスキャンするための構成が省略されている。
【００６０】
ビーム照射ヘッド２０１には、上述した構成のほか、温度検出器１０９と、校正用の半導体レーザ１１０と、第１の受光器１１１と、第２の受光器１１２が備えられている。
【００６１】
温度検出器１０９はＰＳＤ１０６の近傍に配されている。この温度検出器１０９によって、ＰＳＤ１０６の周辺温度を検出することにより、ＰＳＤ１０６、特にその受光面の温度が間接的に検出される。温度検出器１０９による検出信号は、制御処理部２０２に入力される。
【００６２】
第１、第２の受光器１１１、１１２は、それぞれ、前記ミラーアクチュエータ１００に設定された座標データ校正用の２つの基準位置（第１基準位置、第２基準位置）を検出するためのものである。第１、第２の受光器１１１、１１２は、ミラー１５の反射面１５ａに対し、図６のＺ軸方向に所定距離を有して配置されている。また、第１、第２の受光器１１１、１１２は、図７に示すように、図６のＺ軸方向からミラーアクチュエータ１００を見たときに、ミラー１５を挟んで対角の位置に配置されている。第１、第２の受光器１１１、１１２は、乗用車の走行時の振動などで容易に動いてしまわないよう、ビーム照射ヘッド２０１の筐体（図示せず）などにネジ止め、ＵＶ接着などによって強固に固定されている。第１、第２の受光器１１１、１１２は、受光面にて受光される光の強さに応じた電気信号を出力する。この電気信号は、制御処理部２０２に入力される。
【００６３】
目標値テーブル２０２ａ設定時の状態（以下、「初期状態」という）のもとで、アクチュエータ１００が第１基準位置に駆動されると、サーボ用レーザ光は、図８（ａ）に示す第１基準点Ｒ１の位置に照射され、また、アクチュエータ１００が第２基準位置に駆動されると、サーボ用レーザ光は、図８（ａ）に示す第２基準点Ｒ２の位置に照射される。第１基準点Ｒ１と第２基準点Ｒ２は、ＰＳＤ１０６の受光面上のほぼ矩形のスキャン領域に対し、ほぼ対角の位置となる。目標値テーブル２０２ａには、上記スキャン制御のための座標データの他に、第１基準点Ｒ１および第２基準点Ｒ２に対応する座標データが記憶されている。
【００６４】
図６に戻り、半導体レーザ１１０は、レーザ駆動部２０４により駆動される。半導体レーザ１１０からは、図６のＺ軸方向であって、サーボ用レーザ光の出射方向と反対方向にレーザ光（以下、「位置検出用レーザ光」という）が出射される。出射された位置検出用レーザ光は、ミラー１５の反射面１５ａによって反射される。
【００６５】
ミラーアクチュエータ１００が第１基準位置に来ると、反射面１５ａにて反射された位置検出用レーザ光は第１の受光器１１１に入射し、第１の受光器１１１における受光量が最大となる。また、ミラーアクチュエータ１００が第２基準位置に来ると、反射面１５ａにて反射された位置検出用レーザ光は第２の受光器１１２に入射し、第２の受光器１１２における受光量が最大となる。すなわち、第１、第２の位置検出器１１１、１１２の受光量が最大になることを検出することで、ミラーアクチュエータ１００（ミラー１３およびミラー１５）の第１基準位置、第２基準位置がそれぞれ検出される。
【００６６】
座標データの校正時には、制御処理部２０２は、半導体レーザ１０４、１１０を駆動させるとともに、ミラーアアクチュエータ１００を第１基準位置の近傍域で２次元的に駆動させる。これにより、ＰＳＤ１０６の受光面上では、第１基準点Ｒ１の近傍域でサーボ用レーザ光がスキャンされる。制御処理部２０２は、このスキャン動作中に第１の受光器１１１で受光量が最大となったときのＰＳＤ１０６の出力値（座標データ）を記憶する。
【００６７】
次に、制御処理部２０２は、第２基準位置の近傍域でミラーアクチュエータ１００を駆動させ、同様に、サーボ用レーザ光を第２基準点Ｒ２の近傍でスキャンさせる。そして、このスキャン動作中に第２の受光器１１２で受光量が最大となったときのＰＳＤ１０６の出力値（座標データ）を記憶する。
【００６８】
実動作時におけるＰＳＤ１０６の状態が初期状態と同じであれば、このようにして校正動作時に記憶された２つの座標データは、第１基準点Ｒ１、第２基準点Ｒ２の座標データと等しくなる。よって、この場合、制御処理部２０２は、目標値テーブル２０２ａの座標データの校正を行わない。
【００６９】
一方、温度変化や経年変化等の影響を受けることにより、ＰＳＤ１０６の状態が初期状態から変化した場合には、校正動作時に記憶された２つの座標データは、第１基準点Ｒ１、第２基準点Ｒ２の座標データと異なるものとなる。つまり、校正時に記憶された２つの座標データに対応する座標点を、それぞれ、第１基準点Ｒ１´および第２基準点Ｒ２´とすると、図８（ｂ）に示すように、第１基準点Ｒ１´および第２基準点Ｒ２´は、第１基準点Ｒ１、第２基準点Ｒ２からずれるものとなる。この場合、制御処理部２０２は、以下と等価な処理を行うことによって目標値テーブル２０２ａを校正し、校正後の目標値テーブルを用いてサーボ動作を行う。
【００７０】
すなわち、第１基準点Ｒ１´と第１基準点Ｒ１との間の水平方向のズレ量ΔＰ１と鉛直方向のズレ量ΔＱ１を算出するとともに、第２基準点Ｒ２´と第１基準点Ｒ２との間の水平方向のズレ量ΔＰ２と鉛直方向のズレ量ΔＱ２を算出する。次に、水平方向のズレ量の平均値（ΔＰ１＋ΔＰ２）／２、および鉛直方向のズレ量の平均値（ΔＱ１＋ΔＱ２）／２を求め、これらを補正値として目標値テーブル２０２ａの各座標データに加算して新たな目標値テーブル２０２ａを生成する。そして、生成後の目標値テーブル２０２ａを用いてサーボ動作を行う。
【００７１】
このように、温度変化や経年変化等に合わせて目標値テーブル２０２ａ内の座標データを校正し、校正後の目標値テーブルをサーボ動作に用いることにより、温度変化や経年変化等によらず、精度の高いサーボ動作を行うことができる。
【００７２】
本実施の形態において、目標値テーブル２０２ａの校正動作は、図９に示すフローチャートに従って行われ得る。なお、以下の動作は、制御処理部２０２における処理制御のもとで行われる。
【００７３】
レーザレーダにおいて障害物の検出動作が開始されると、まず、上記図８（ｂ）を参照して説明した如くして、目標値テーブル２０２ａのデータ校正が行われる（Ｓ１）。かかるデータ校正が終了すると、目標領域内における走査用レーザ光のスキャン動作が開始される（Ｓ２）。このスキャン動作は、Ｓ１において校正された目標値テーブルを用いて行われる。
【００７４】
スキャン動作中、温度検出器１０９からの検出信号をもとにＰＳＤ１０６の温度が監視される。すなわち、温度検出器１０９により検出された温度が、スキャン動作開始時の温度から、予め設定された温度Ｔ（たとえば、５０℃、６０℃、７０℃、…）を超えたか否かが判断される（Ｓ３）。検出温度が設定温度Ｔを超えていなければ（Ｓ３：ＮＯ）、他の要因（電源ＯＦＦ等）によってスキャン動作が終了されない限り（Ｓ５：ＮＯ）、スキャン動作が継続される。
【００７５】
一方、温度検出器１０９における検出温度が設定温度Ｔ（たとえば、５０℃）を超えたと判断されると（Ｓ３：ＹＥＳ）、スキャン動作が停止され（Ｓ４）、再び目標値テーブルのデータ校正が行われる（Ｓ１）。データ校正が終了すると、校正後の目標値テーブルをもとに、スキャン動作が再開される（Ｓ２）。
【００７６】
その後、引き続きＰＳＤ１０６の温度が監視される。そして、温度検出器１０９の検出温度が次の設定温度Ｔ（たとえば、６０℃）を超えたか否かが判断される（Ｓ３）。検出温度が次の設定温度Ｔを超えたと判断されると（Ｓ３：ＹＥＳ）、上記と同様に、スキャン動作が停止され（Ｓ４）、目標値テーブルのデータ校正が行われ（Ｓ１）、校正後の目標値テーブルをもとに、スキャン動作が再開される（Ｓ２）。
【００７７】
スキャン動作中に、スキャン動作を終了すべき他の要因が生じると（Ｓ５：ＹＥＳ）、スキャン動作が停止され、障害物の検出動作が終了する。
【００７８】
以上、上記実施の形態では、ＰＳＤ１０６の出力値が、温度変化や経年変化などによって変化する状況となった場合に、ミラーアクチュエータ１００のサーボ動作に利用される目標値テーブル２０２ａの座標データを、ＰＳＤ１０６の出力値の変化に応じて校正するようにしたので、精度の高いサーボ動作を行うことができる。これにより、走査用レーザ光による目標領域内でのスキャン動作を精度よく行うことできる。
【００７９】
さらに、ミラーアクチュエータ１００の第１基準位置および第２基準位置を、半導体レーザ１１０（半導体レーザ１０１）と第１、第２の受光器１１１、１１２を用いて検出するようにしているので、ミラーアクチュエータ１００と非接触状態で検出を行うことができ、ミラーアクチュエータ１００に余計な負荷がかかるのを防止できる。
【００８０】
さらに、本実施の形態では、障害物の検出動作が起動される度に、データ校正を行うようにしているので、経年変化によるスキャン動作の精度劣化を一層防止できる。
【００８１】
さらに、本実施の形態では、温度検出器１０９による検出温度が、ＳＤ１０６の出力値が影響を受けるような温度になった場合にデータ校正を行う構成としたので、的確なタイミングでデータ校正を行うことができる。よって、温度変化によるスキャン動作の精度劣化を防止しつつ、障害物検出のために行われるスキャン動作がデータ校正のために頻繁に中断されることを防止でき、安全性を確保することができる。
【００８２】
なお、ＰＳＤ１０６における出力変動は、受光面上の全ての位置において一様ではなく、通常、位置毎に変動の仕方が相違する可能性が高い。よって、目標値テーブル２０２ａの校正は、かかる変動のばらつきを考慮して、なるべく多くの基準点を受光面上に設定し、各基準点における変動値（図８（ｂ）のΔＰ１、ΔＱ１およびΔＰ２、ΔＱ２）の平均値等をもとに行うのが望ましいとも考えられる。しかし、多数の基準点を受光面上に設定すると、それに応じてアクチュエータ１００の基準位置も増加し、その結果、各基準点を検出するための光検出器の配置数も増加する。このため、受光面上に設定する基準点をあまり多くすると、部品点数が増加し、構成の複雑化とコストの上昇を招くこととなる。
【００８３】
これに対し、本実施の形態では、ＰＳＤ１０６の受光面上の対角となる２つの位置に第１基準点Ｒ１と第２基準点Ｒ２を設定し、これら基準点において出力値の変化を検出するようにしたので、検出点をできる限り少なくして光検出器などの部品が増加するのを抑えつつ、受光面上の位置による出力値の変化のバラツキを考慮した校正処理を行うことができる。
【００８４】
なお、本実施の形態のレーザレーダは、たとえば、乗用車等の移動体に搭載することができる。
【００８５】
図１０は、乗用車にレーザレーダを搭載した場合の構成を示す図である。制御処理部２０２には、乗用車側に備えられたキー位置検出器３０１および速度検出器３０２から検出信号が入力される。キー位置検出器３０１は、エンジンを始動するためのイグニッションキーがエンジンを始動する位置にあるか否か検出するものである。イグニッションキーがエンジンを始動する位置に来れば、エンジンが始動したと判断できる。速度検出器３０２は乗用車の速度を検出するものである。
【００８６】
図１１は、レーザレーダが乗用車に搭載された場合における校正動作の一例を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、制御処理部２０２における処理制御のもとで行われる。
【００８７】
キー位置検出器３０１からの入力に基づいて、乗用車のエンジンが始動したか否かが判断される（Ｓ１１）。エンジンが始動したと判断されると、障害物の検出動作が開始される。
【００８８】
まず、上記図８（ｂ）を参照して説明した如くして、目標値テーブル２０２ａのデータ校正が行われる（Ｓ１２）。かかるデータ校正が終了すると、スキャン動作が開始される（Ｓ１３）。このスキャン動作は、Ｓ１２において校正された目標値テーブルを用いて行われる。
【００８９】
次に、温度検出器１０９により検出された温度が、スキャン動作開始時の温度から、予め設定された温度Ｔ（たとえば、５０℃、６０℃、７０℃、…）を超えたか否かが判断される（Ｓ１４）。そして、検出温度が設定温度Ｔ（たとえば、５０℃）を超えたと判断されると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、速度検出器３０２からの入力に基づいて、乗用車の速度が停止したか否かが判断される（Ｓ１５）。乗用車が走行していれば（Ｓ１５：ＮＯ）、目標値テーブル２０２ａのデータ校正が行われずにそのまま待機される。
【００９０】
乗用車が信号待ちで一時停止するなどして乗用車が停止すると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、スキャン動作が停止され（Ｓ１６）、目標値テーブル２０２ａのデータ校正が再び行われる（Ｓ１２）。データ校正が終了すると、校正後の目標値テーブルをもとに、スキャン動作が再開される（Ｓ１３）。
【００９１】
その後、引き続きＰＳＤ１０６の温度が監視される。そして、温度検出器１０９の検出温度が、次の設定温度Ｔ（たとえば、６０℃）を超えたと判断されると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、上記と同様に、速度停止（Ｓ１５：ＹＥＳ）を待って、スキャン動作が停止され（Ｓ１６）、データ校正が行われる（Ｓ１２）。
【００９２】
スキャン動作の間、キー位置検出器３０１からの入力に基づいて、エンジンが停止されたか否かが判断される（Ｓ１７）。エンジンが停止したと判断されると（Ｓ１７：ＹＥＳ）、スキャン動作が停止され、障害物の検出動作が終了される。
【００９３】
このように、図１１のフローチャートでは、エンジンを始動する度、すなわち、障害物の検出動作を起動する度に目標値テーブルのデータ校正が行われるので、経年変化によるサーボ動作の精度劣化を防止できる。
【００９４】
また、図１１のフローチャートでは、ＰＳＤ１０６の出力値が影響を受けるような温度になるとデータ校正が行われるので、温度変化によるサーボ動作の精度劣化を防止できる。
【００９５】
さらに、図１１のフローチャートでは、速度停止がなされなければデータ校正が行われないので、乗用車の走行中に、校正動作によって障害物検出のためのスキャン動作が中断されるようなことがなく、安全性が確保される。
【００９６】
次に、ビーム照射ヘッド２０１の変更例につき、図１２を参照して説明する。この変更例では、図１２（ａ）に示すように、ミラーアクチュエータ１００において、ミラー１５に変えて、屈折素子５０が設けられている。この屈折素子５０は、例えば、アクリルやガラスでできている。集光レンズ１０５およびＰＳＤ１０６は、この屈折素子５０を挟んで、半導体レーザ１０４の反対側に配置されている。
【００９７】
半導体レーザ１０４から出射されたサーボ用レーザ光は、屈折素子５０に入射され、同図（ａ）に示すように、屈折素子５０の屈折作用を受ける。その後、屈折素子５０を通過したサーボ用レーザ光は、集光レンズ１０５を介してＰＳＤ１０６に受光される。このとき、屈折素子５０が回動すると、屈折作用によってＰＳＤ１０６への照射位置が変位する。
【００９８】
また、この変更例においては、同図（ｂ）に示すように、校正用の半導体レーザとして、走査用の半導体レーザ１０１が兼用される。この場合、第１の受光器１１１および第２の受光器１１２は、図１３に示すように、図１２（ｂ）のＺ軸方向からミラーアクチュエータ１００を見たときに、ミラー１３を挟んで対角の位置に配置される。ここで、第１の受光器１１１および第２の受光器１１２は、障害物検出の際に走査用レーザ光を目標領域内で走査しても、走査用レーザ光を遮ることのない位置に配されている。
【００９９】
半導体レーザ１０１は、図６における校正用の半導体レーザ１１０に比べて出射パワーがかなり大きい。このような高パワーのレーザ光が第１、第２の受光器１１１、１１２にそのまま入射されてしまうと、第１、第２の受光器１１１、１１２が破損してしまう惧れがある。そこで、第１、第２の受光器１１１、１１２における受光面の前には、それぞれ、レーザ光を減衰させるフィルタ１１３、１１４が配されている。こうして、校正動作の際には、半導体レーザ１０１からのレーザ光が位置検出用レーザ光として利用される。当然ながら、校正動作時における半導体レーザ１０１の出射パワーは、目標領域を走査する際の出射パワーに対し可能な限り低く抑えるのが望ましい。
【０１００】
このように、走査用の半導体レーザ１０１を、校正用の半導体レーザ１１０として兼用できるようにすれば、構成の簡素化を図ることができる。
【０１０１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態によって制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記以外に種々の変更が可能である。
【０１０２】
例えば、上記実施の形態では、目標値テーブル２０２ａのデータ校正に利用する第１基準点Ｒ１と第２基準点Ｒ２を、図８（ａ）に示す如く、障害物検出動作時におけるサーボ用レーザ光の軌道領域外に設定したが、これら基準点をサーボ用レーザ光の軌道領域内に設定するようにしてもよい。但し、上記図１２に示す変更例では、障害物検出の際に走査用レーザ光を遮ることのない位置に第１、第２の受光器１１１、１１２を配置する必要があり、これに応じて、ＰＳＤ受光面上における基準点を設定する必要がある。この理由から、この変更例においては、第１基準点Ｒ１と第２基準点Ｒ２は、必然的に、サーボ用レーザ光の軌道領域外に設定されることとなる。
【０１０３】
また、上記実施の形態では、ミラーアクチュエータ１００の第１基準位置および第２基準位置を、校正用の半導体レーザ１１０（または、半導体レーザ１０１を兼用）と第１、第２の受光器１１１、１１２を用いて検出するようにしたが、たとえば、マイクロスイッチによる非接触式の検出スイッチなど、他の検出器によってこれら基準位置を検出するようにしてもよい。
【０１０４】
さらに、上記図１１の構成例では、キー位置検出器３０１からの信号によりエンジンの始動を判断し、速度検出器３０２からの信号により速度停止を判断する構成としたが、その他、例えば、乗用車側の制御部からエンジン始動の情報、速度停止の情報をもらうような構成としてもよい。
【０１０５】
さらに、上記図１１の構成例では、乗用車のエンジンの始動を検出してデータ校正を行う構成としているが、検出動作を起動するタイミングでデータ校正を行うように校正してよく、例えば、レーザレーダ自身に電源が投入されたタイミングでデータ校正を行う構成とすることも可能である。
【０１０６】
さらに、上記実施の形態では、温度検出器１０９によって、ＰＳＤ１０６の周辺温度を検出することで、ＰＳＤ１０６の温度を間接的に検出するようにしている。これは、上記実施の形態においては、ＰＳＤ１０６に温度検出器１０９を直接取り付けて直接的に温度を検出することが難しいためである。しかし、可能であれば、ＰＳＤ１０６に温度検出器１０９を直接取り付けて、直接的に温度を検出するようにしてもよく、また、被接触式の温度検出器を用いて直接的に温度を検出するようにしてもよい。ＰＳＤ１０６の温度を検出する方法としては、その他、種々の方法が取られ得る。
【０１０７】
さらに、上記実施の形態は、車載用のレーザレーダに本発明を適用したものであったが、本発明は、たとえば、大気中のエアロゾル計測用など、他の用途のレーザレーダに適用することも可能である。また、上記実施の形態では、サーボやデータ校正に用いるレーザ光を出射する光源として半導体レーザを用いたが、これに代えて、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等、他の光源を用いることもできる。
【０１０８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【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
【図２】実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図
【図３】実施の形態に係るＰＳＤの構成を示す図
【図４】実施の形態に係るレーザレーダにおいて、目標領域における走査用レーザ光の走査状態およびＰＳＤ受光面上におけるサーボ用レーザ光の走査状態を示す図
【図５】実施の形態に係るレーザレーダにおいて、サーボ用レーザ光の走査奇跡とサンプル点の関係を模式的に示す図
【図６】実施の形態に係るレーザレーダにおける、目標値テーブルのデータ校正を行うための構成を示す図
【図７】実施の形態に係る第１、第２の受光器の配置を示す図
【図８】実施の形態に係る目標値テーブルのデータ校正について説明するための図
【図９】実施の形態に係るレーザレーダにおける、目標値テーブルの校正動作のタイミングの一例を示すフローチャート
【図１０】実施の形態に係るレーザレーダを乗用車に搭載した場合におけるレーザレーダに関連する構成を示す図
【図１１】実施の形態に係るレーザレーダが乗用車に搭載された場合における校正動作のタイミングの一例を示すフローチャート
【図１２】実施の形態に係るビーム照射ヘッドの変形例を示す図
【図１３】実施の形態に係るビーム照射ヘッドの変形例における第１、第２の受光器の配置を示す図
【図１４】光屈折素子およびミラーを用いた位置検出方法を説明する図
【符号の説明】
【０１１０】
１３ ミラー（検出光変位部）
１５ ミラー（サーボ光変位部、検出光変位部）
５０ 屈折素子（サーボ光変位部）
１００ ミラーアクチュエータ（アクチュエータ）
１０１ 半導体レーザ（光源）
１０６ ＰＳＤ（受光位置検出器）
１０９ 温度検出器（温度検出部）
１１０ 半導体レーザ（位置検出用光源）
１１１ 第１の受光器
１１２ 第２の受光器
１１３ フィルタ
１１４ フィルタ
２０２ 制御処理部（駆動制御部、軌道情報校正部）
２０２ａ 目標値テーブル（軌道情報記憶部、基準位置記憶）
【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ザ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と、走査用レンズを２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、以下の特許文献１参照）が知られている。
【０００４】
また、これらスキャン機構とは異なる新たなスキャン機構として、出願人は、先に特願２００６−１２１７６２号を出願し、ミラー回動タイプのスキャン機構を提案している。このスキャン機構では、ミラーが２軸駆動可能に支持され、コイルとマグネット間の電磁駆動力によって、ミラーが各駆動軸を軸として回動される。レーザ光は、ミラーに斜め方向から入射され、その反射光が目標領域に向けて照射される。ミラーが各駆動軸を軸として２次元駆動されることにより、レーザ光が、目標領域内において、２次元方向に走査される。
【０００５】
レーザレーダの検出精度を高めるには、レーザ光を目標領域内において適正にスキャンさせる必要がある。このため、ビーム照射装置では、レーザ光のスキャン位置を所期の軌道に沿わせるためのサーボ動作が必要となる。上記ミラー回動方式のスキャン機構では、目標領域におけるレーザ光のスキャン位置がミラーの回動位置に一対一に対応する。よって、レーザ光のスキャン位置はミラーの回動位置を検出することによって検出可能である。ここで、ミラーの回動位置は、たとえば、ミラーに伴って回動する別部材の回動位置を検出することにより検出することができる。
【０００６】
図１４は、ミラーの回動位置を検出するための構成例を示す図である。同図（ａ）は、別部材として平行平板状の透明体を用いる場合の構成例、同図（ｂ）は、別部材としてミラーを用いる場合の構成例である。
【０００７】
同図（ａ）において、６０１は半導体レーザ、６０２は透明体、６０３は光検出器（ＰＳＤ：Position Sensing Device）である。半導体レーザ６０１から出射されたレーザ光（サーボ光）は、レーザ光軸に対し傾いて配置された透明体６０２によって屈折され、光検出器６０３に受光される。ここで、透明体６０２が矢印のように回動すると、サーボ光の光路が図中の点線のように変化し、光検出器６０３上におけるサーボ光の受光位置が変化する。よって、光検出器６０３にて検出されるサーボ光の受光位置によって、透明体６０２の回動位置を検出することができる。
【０００８】
同図（ｂ）において、６１１は半導体レーザ、６１２はミラー、６１３は光検出器（ＰＳＤ）である。半導体レーザ６１１から出射されたレーザ光（サーボ光）は、レーザ光軸に対し傾いて配置されたミラー６１２によって反射され、光検出器６１３に受光される。ここで、ミラー６１２が矢印のように回動すると、サーボ光の光路が図中の点線のように変化し、光検出器６１３上におけるサーボ光の受光位置が変化する。よって、光検出器６１３にて検出されるサーボ光の受光位置によって、ミラー６１２の回動位置を検出することができる。
【０００９】
この他、目標領域内におけるレーザ光の走査位置の検出は、目標領域に向かうレーザ光の一部をビームスプリッタ等によって分岐させ、分岐された光（サーボ光）を光検出器にて受光するようにして行うこともできる。
【特許文献１】特開平１１−８３９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、光検出器（ＰＳＤ）からの出力値は、温度変化や経年変化の影響を受ける。すなわち、サーボ光がＰＳＤ受光面上の同じ位置に照射されても、光検出器の温度が異なることによって、出力値がばらつく惧れがある。また、機器の使用期間が長くなると、出力値がずれてくる惧れがある。このように、同じ照射位置における光検出器の出力値がばらついてしまうと、これら出力値を用いて正確なサーボ動作を行うことができなくなる惧れがある。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、レーザ光による目標領域内でのスキャン動作を精度よく行うことできるビーム照射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明に係るビーム照射装置は、走査レーザ光を２次元方向に走査させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御部と、前記アクチュエータの駆動に伴ってサーボ光の進行方向を変化させるサーボ光変位部と、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受光位置検出器と、前記走査レーザ光が目標領域内を適正に走査するときの前記受光位置検出器上における前記サーボ光の理想軌道に関する軌道情報を記憶する軌道情報記憶部と、前記アクチュエータが予め設定された特定位置に位置づけられたときの前記受光位置検出器上における前記サーボ光の基準受光位置に関する参照情報を記憶する基準位置記憶部と、前記アクチュエータが前記特定位置にあることを検出する特定位置検出部と、前記特定位置検出部によって前記アクチュエータが前記特定位置にあることが検出されたときの前記受光位置検出器からの出力信号と前記基準位置記憶部に記憶された前記参照情報に基づいて前記軌道情報を現状に適合するよう校正する軌道情報校正部とを備え、前記駆動制御部は、前記受光位置検出器からの出力信号と前記軌道情報校正部にて校正された前記軌道情報に基づいて前記走査レーザ光が前記目標領域内を走査するよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載のビーム照射装置において、前記特定位置検出部は、第１の特定位置および第２の特定位置を検出し、前記第１の特定位置および第２の特定位置は、前記アクチュエータがこれら特定位置にあるときの前記受光位置検出器上における前記サーボ用レーザ光の受光位置が前記受光位置検出器の受光面上においてほぼ対角の位置となるよう設定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２に記載のビーム照射装置において、前記特定位置検出部は、位置検出光を発光する位置検出用光源と、前記アクチュエータの駆動に伴って前記位置検出光の進行方向を変化させる検出光変位部と、前記アクチュエータが前記第１の特定位置にあるときに前記位置検出光を受光する第１の受光器と、前記アクチュエータが前記第２の特定位置にあるときに前記位置検出光を受光する第２の受光器とを含むことを特徴とする。
【００１５】
ここで、特定位置検出部は、例えば、第１および第２の受光器における位置検出光の受光量が最大となる位置を特定位置として検出する。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項３に記載のビーム照射装置において、前記走査レーザ光を出射する光源を前記位置検出用光源として兼用するとともに前記第１受光器および第２受光器の前段に光強度を減衰させるフィルタを配したことを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のビーム照射装置において、前記受光位置検出器の温度を検出する温度検出部を備え、前記駆動制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が予め設定された温度になったときに前記アクチュエータを前記特定位置の近傍範囲において駆動させ、前記軌道情報校正部は、当該近傍範囲における前記アクチュエータの駆動に応じて前記軌道情報の校正を行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のビーム照射装置において、前記駆動制御部は、当該ビーム照射装置を搭載する移動体の速度情報を参照し、前記移動体が移動状態にあるときは前記走査レーザ光が前記目標領域内を走査するよう前記アクチュエータを制御し、前記移動体が停止状態にあるときに前記アクチュエータを前記特定位置の近傍範囲において駆動させ、前記軌道情報校正部は、当該近傍範囲における前記アクチュエータの駆動に応じて前記軌道情報の校正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、アクチュエータが特定位置にあるときの受光位置検出器からの出力信号と基準位置記憶部に記憶された参照情報とに基づいて、軌道情報記憶部内の軌道情報が現状に適合するよう校正される。ここで、参照情報は、たとえば、サーボ光に理想軌道を設定するときと等価の条件にてアクチュエータが特定位置に位置づけられたときに、受光位置検出器から出力される信号に基づくものとされる。したがって、この参照情報と、実動作の際にアクチュエータを特定位置に位置づけたときに受光位置検出器から実際に出力される信号とを比較して、軌道情報記憶部内の軌道情報を実動作時に適合するよう校正すれば、校正後の軌道情報を用いてアクチュエータを制御することにより、走査レーザ光を目標領域内において適正に走査させることができる。よって、温度変化や経年変化等によって受光位置検出器からの出力信号が理想軌道設定時のものから変化しても、精度の高いサーボ動作を実現することができ、走査レーザ光による目標領域内でのスキャン動作を精度よく行うことができる。
【００２０】
また、請求項２の発明によれば、受光位置検出器の受光面上のほぼ対角となる２つの受光位置において出力信号の変化を検出することができるので、検出する点をできる限り少なくしてセンサなどの部品が増加するのを抑えつつ、受光面上の場所の違いによる出力値の変化のバラツキを考慮した軌道情報の校正を行うことができる。
【００２１】
さらに、請求項３の発明によれば、アクチュエータと非接触状態で位置検出を行うことができ、アクチュエータに余計な負荷がかかるのを防止できる。
【００２２】
さらに、請求項４の発明によれば、走査用光源を、位置検出用光源として兼用できるので、構成の簡素化を図ることができる。
【００２３】
さらに、請求項５の発明によれば、受光位置検出器からの出力信号に影響が出るような温度になったときに軌道情報の校正が行われるので、温度変化によるサーボ動作の精度劣化を防止できる。また、出力信号に影響が出るような温度にならなければ軌道情報の校正を行わないので、目標領域内でのスキャン動作が軌道情報の校正のために頻繁に中断されるようなことがない。
【００２４】
さらに、目標領域内でのスキャン動作は、目標領域内での障害物を検出するために行われるものであり、この障害物の検出は、ビーム照射装置を搭載する移動体が移動状態のときに特に必要となる。請求項６の発明によれば、移動体が停止している時に軌道情報の校正が行われるので、移動体が動いている時に障害物の検出動作が中断されるようなことがなく、安全性が確保される。
【００２５】
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、以下の実施の形態は、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何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、レーザレーダに本発明を適用したものである。本実施の形態では、レーザ光が水平方向からミラーに入射される。ミラーを水平方向および垂直方向に回動させることにより、レーザ光が目標領域において２次元方向に走査される。
【００２７】
図１に、本実施の形態に係るミラーアクチュエータの構成を示す。同図（ａ）はアクチュエータの分解斜視図、同図（ｂ）はアセンブル状態にあるアクチュエータの斜視図である。
【００２８】
同図（ａ）において、１０は、ミラーホルダである。ミラーホルダ１０には、端部に抜け止めを有する支軸１１、１２が形成されている。また、ミラーホルダ１０の前面には平板状のミラー１３が装着されており、背面にはコイル１４が装着されている。なお、コイル１４は、方形状に巻回されている。ミラーホルダ１０の支軸１２には、反射面がミラー１３の反射面と平行となるようにして、平板状のミラー１５が装着されている。ミラー１５は、ミラー１３の反射面と同じ側の面に反射面１５ａを有し、反射面１５ａと反対側の面に反射面１５ｂを有している。
【００２９】
２０は、ミラーホルダ１０を支軸１１、１２を軸として回動可能に支持する可動枠である。可動枠２０には、ミラーホルダ１０を収容するための開口２１が形成されており、また、ミラーホルダ１０の支軸１１、１２と係合する溝２２、２３が形成されている。さらに、可動枠２０の側面には、端部に抜け止めを有する支軸２４、２５が形成され、背面には、コイル２６が装着されている。コイル２６は、方形状に巻回されている。
【００３０】
３０は、可動枠２０を支軸２４、２５を軸として回動可能に支持する固定枠である。固定枠３０には、可動枠２０を収容するための凹部３１が形成され、また、可動枠２０の支軸２４、２５と係合する溝３２、３３が形成されている。さらに、固定枠３０の内面には、コイル１４に磁界を印加するマグネット３４と、コイル２６に磁界を印加するマグネット３５が装着されている。なお、溝３２、３３は、それぞれ固定枠３０の前面から上下２つのマグネット３５間の隙間内まで延びている。
【００３１】
４０は、可動枠２０の支軸２４、２５が溝３２、３３から脱落しないよう、支軸２４、２５を前方から押さえる押さえ板である。なお、ミラーホルダ１０の支軸１１、１２を可動枠２０の溝２２、２３から脱落しないよう規制する押さえ板は、図示省略されている。
【００３２】
アクチュエータをアセンブルする際には、ミラーホルダ１０の支軸１１、１２を可動枠２０の溝２２、２３に係合させ、さらに、支軸１１、１２の前面を押さえるようにして、押さえ板（図示せず）を可動枠２０の前面に装着する。これにより、ミラーホルダ１０が、可動枠２０によって、回動可能に支持される。
【００３３】
このようにしてミラーホルダ１０を可動枠２０に装着した後、可動枠２０の支軸２４、２５を固定枠３０の溝３２、３３に係合させ、さらに、支軸３２、３３の前面を押さえるようにして、押さえ板４０をマグネット３５の前面に装着する。これにより、可動枠２０が、回動可能に固定枠３０に装着され、アクチュエータのアセンブルが完了する。
【００３４】
ミラーホルダ１０が可動枠２０に対し支軸１１、１２を軸として回動すると、これに伴ってミラー１３、１５が回動する。また、可動枠２０が固定枠３０に対し支軸２４、２５を軸として回動すると、これに伴ってミラーホルダ１０が回動し、ミラーホルダ１０と一体的にミラー１３、１５が回動する。このように、ミラーホルダ１０は、互いに直交する支軸１１、１２と支軸２４、２５によって、２次元方向に回動可能に支持され、ミラーホルダ１０の回動に伴って、ミラー１３、１５が２次元方向に回動する。
【００３５】
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３４は、コイル１４に電流を印加することにより、ミラーホルダ１０に支軸１１、１２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１４に電流を印加すると、コイル１４に生じる電磁駆動力によって、ミラーホルダ１０が、支軸１１、１２を軸として回動する。
【００３６】
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３５は、コイル２６に電流を印加することにより、可動枠２０に支軸２４、２５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２６に電流を印加すると、コイル２６に生じる電磁駆動力によって、可動枠２０が、支軸２４、２５を軸として回動する。
【００３７】
このように、コイル１４とコイル２６に電流を印加することにより、ミラーホルダ１０と可動枠２０がそれぞれ支軸１１、１２と支軸２４、２５を軸として回動する。これにより、ミラー１３、１５が、ミラーホルダ１０と一体となって、２次元方向に回動する。
【００３８】
図２に、本実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す。なお、同図では、目標値テーブル２０２ａのデータ校正のための構成（後述）が省略されている。
【００３９】
図示のように、レーザレーダは、ビーム照射ヘッド２０１と、制御処理部２０２と、アクチュエータ駆動部２０３と、レーザ駆動部２０４と、を備えている。
【００４０】
ビーム照射ヘッド２０１は、前方空間に設定された走査領域においてレーザ光を走査させる。図示のように、ビーム照射ヘッド２０１は、ミラーアクチュエータ１００の他に、半導体レーザ１０１と、コリメートレンズ１０２と、収差板１０３と、半導体レーザ１０４と、集光レンズ１０５と、ＰＳＤ１０６と、受光レンズ１０７と、ＰＤ（Photo Detector）１０８を備えている。
【００４１】
走査用の半導体レーザ１０１は、図２のＸ軸方向にレーザ光（以下、「走査用レーザ光」という）を出射する。出射された走査用レーザ光は、コリメートレンズ１０２によって平行光に変換され、さらに、収差板１０３によって光学的に調整された後、ミラーアクチュエータ１００に支持された平板状のミラー１３に入射される。
【００４２】
ミラー１３に入射された走査用レーザ光は、ミラー１３によって反射され、目標領域へ向かう。ミラーアクチュエータ１００によってミラー１３が２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２次元方向（図２のＸ−Ｙ平面方向）にスキャンされる。なお、収差板１０３は、目標領域における走査用レーザ光の形状を調整するためのものである。収差板１０３に替えて、２枚のシリンドリカルレンズを組み合わせて配置しても良い。
【００４３】
サーボ用の半導体レーザ１０４は、図２のＸ軸方向であって走査用レーザ光と反対方向にレーザ光（以下、「サーボ用レーザ光」という）を出射する。出射されたサーボ用レーザ光は、ミラー１５の反射面１５ｂによって反射された後、集光レンズ１０５によってＰＳＤ１０６の受光面上に集光される。集光レンズ１０７は目標領域からの反射光をＰＤ１０８上に集光する。ＰＤ１０８は、受光強度に応じた信号を制御処理部２０２に出力する。
【００４４】
図３（ａ）は、ＰＳＤ１０６の構成を示す図（側断面図）、図３（ｂ）はＰＳＤ１０６の受光面を示す図である。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、ＰＳＤ１０６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】
受光面にサーボ用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、サーボ用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２次元的に検出することができる。
【００４７】
ＰＳＤ１０６上におけるサーボ用レーザ光の照射位置は、ミラー１５の傾斜状態に応じて変位する。他方、ミラー１５はミラー１３と一体的に回動するため、ミラー１３の回動位置とミラー１５の回動位置は一対一に対応する。したがって、ミラー１５で反射されたサーボ用レーザ光のＰＳＤ１０６受光面上における照射位置は、ミラー１５の回動位置、すなわち、目標領域内における走査用レーザ光のスキャン位置に対応することとなる。
【００４８】
図４（ａ）は、目標領域における走査用レーザ光の走査状態を模式的に示す図、図４（ｂ）は、ＰＳＤ受光面上におけるサーボ用レーザ光の走査状態を模式的に示す図である。
【００４９】
図４（ａ）に示すように、走査用レーザ光は、目標領域内において、まず、最上段のライン（走査ライン１）に沿って水平方向（Ｘ軸方向）にスキャンされる。そして、このラインのスキャンが終わると、鉛直方向（Ｙ軸方向に）に一段下のライン（走査ライン２）が水平方向にスキャンされる。このスキャン動作が、予め設定された複数段（同図では５段）に亘って繰り返される。最下段のライン（走査ライン５）に対する走査が終了すると、最上段（走査ライン１）に戻り、同様の走査が繰り返される。
【００５０】
このように走査用レーザ光が走査されると、これに伴って、サーボ用レーザ光がＰＳＤ１０６受光面上を走査する。すなわち、図４（ｂ）に示すように、サーボ用レーザ光は、ＰＳＤ１０６の受光面上において、走査用レーザ光のスキャン軌道に対応するスキャン軌道を描く。図中、点線矢印が、同図（ａ）の各走査ラインに対応するサーボ用レーザ光のスキャン軌道である。
【００５１】
図２に戻り、制御処理部２０２には、ＰＳＤ１０６から走査用レーザ光のスキャン位置に係る電流信号が入力される。制御処理部２０２は、ＰＳＤ１０６からの電流信号に基づいて、走査用レーザが目標領域内で適正なスキャン軌道（図４（ａ）参照）を通るように、ミラーアクチュエータ１００を駆動制御する。この制御に用いるために、制御処理部２０２内には、目標値テーブル２０２ａが配備されている。
【００５２】
目標値テーブル２０２ａには、図４（ｂ）に示す理想軌道上の予め決められた位置（サンプル点）にサーボ用レーザ光が位置づけられたときのＰＳＤ１０６の出力値に基づくデータ（ＰＳＤ受光面上におけるサンプル点の座標データ）が記憶されている。図５はサーボ用レーザ光の走査軌跡とサンプル点の関係を模式的に示す図である。図中、実線矢印は、走査用レーザ光が目標領域内を適正に走査するとき（図４（ａ）参照）の、ＰＳＤ１０６受光面上におけるサーボ用レーザ光の理想軌道を示している。これらの座標データは、走査用レーザ光を目標領域内でスキャンするときの目標値となるものであり、予め検証等を行うことにより取得される。
【００５３】
制御処理部２０２は、走査用レーザ光によるスキャン動作時、ＰＳＤ１０６からの電流信号に基づいて、ＰＳＤ受光面上のスキャン軌道が目標値テーブル２０２ａ内の座標データ（目標値）により規定される軌道に引き込まれるよう、アクチュエータ駆動部２０３に制御信号を出力する。アクチュエータ駆動部２０３は、この制御信号に基づいて、ミラーアクチュエータ１００を駆動する。かかるサーボ動作によって、走査用レーザ光が目標領域内において適正な軌道でスキャンされる。
【００５４】
また、制御処理部２０２は、レーザ駆動部２０４に対し、半導体レーザ１０１、１０４を駆動するための制御信号を出力する。レーザ駆動部２０４は、この制御信号に基づいて、半導体レーザ１０１、１０４を駆動する。
【００５５】
制御処理部２０２は、走査用レーザ光のスキャン動作時、ＰＳＤ受光面上におけるサーボ用レーザ光の収束位置を監視する。そして、この収束位置が、障害物検出および距離検出を行うための位置（以下、「測距位置」という）として予め設定され位置に到達すると、このタイミングにて、半導体レーザ１０１の出力を一定期間だけ高パワーとする制御信号を、レーザ駆動部２０４に出力する。これにより、各測距位置において、半導体レーザ１０１からパルス状の高パワーのレーザ光（以下、「パルスレーザ光」という）が出射される。
【００５６】
このパルスレーザ光が障害物で反射され、ＰＤ１０８により受光されると、これに基づく電気信号が制御処理部２０２に入力される。これにより、制御処理部２０２は、障害物が存在することを検出する。また、制御処理部２０２は、パルスレーザ光の出射タイミングとＰＤ１０８による受光タイミングとに基づいて、障害物までの距離を測定する。
【００５７】
ところで、ＰＳＤ１０６からの出力値は、温度変化や経年変化の影響を受け易い。すなわち、サーボ用レーザ光がＰＳＤ受光面上の同じ位置に収束しても、ＰＳＤ１０６の温度が異なることによって、出力値がばらつく惧れがある。また、機器の使用期間が長くなると、同じ温度条件であっても、ＰＳＤ１０６からの出力値が初期動作時の値からずれてくる惧れがある。これらの要因により、同じ収束位置におけるＰＳＤ１０６の出力値が、目標値テーブル２０２ａの座標データを取得したときと実際のスキャン動作時とで異なることが想定され得る。しかし、こうなると、ＰＳＤ１０６の出力値と目標値テーブル２０２ａの座標データとを用いたサーボ動作が適正に行われなくなってしまう。
【００５８】
そこで、本実施の形態では、温度変化や経年変化等によってＰＳＤ１０６の出力値にズレが生じた可能性がある場合に、目標値テーブル２０２ａの座標データを現状に合うよう校正し、校正後の目標値テーブル２０２ａを用いてサーボ動作を行うようにしている。
【００５９】
図６は、レーザレーダにおける、目標値テーブル２０２ａのデータ校正を行うための構成を示す図である。なお、同図では、前述の目標領域をスキャンするための構成が省略されている。
【００６０】
ビーム照射ヘッド２０１には、上述した構成のほか、温度検出器１０９と、校正用の半導体レーザ１１０と、第１の受光器１１１と、第２の受光器１１２が備えられている。
【００６１】
温度検出器１０９はＰＳＤ１０６の近傍に配されている。この温度検出器１０９によって、ＰＳＤ１０６の周辺温度を検出することにより、ＰＳＤ１０６、特にその受光面の温度が間接的に検出される。温度検出器１０９による検出信号は、制御処理部２０２に入力される。
【００６２】
第１、第２の受光器１１１、１１２は、それぞれ、前記ミラーアクチュエータ１００に設定された座標データ校正用の２つの基準位置（第１基準位置、第２基準位置）を検出するためのものである。第１、第２の受光器１１１、１１２は、ミラー１５の反射面１５ａに対し、図６のＺ軸方向に所定距離を有して配置されている。また、第１、第２の受光器１１１、１１２は、図７に示すように、図６のＺ軸方向からミラーアクチュエータ１００を見たときに、ミラー１５を挟んで対角の位置に配置されている。第１、第２の受光器１１１、１１２は、乗用車の走行時の振動などで容易に動いてしまわないよう、ビーム照射ヘッド２０１の筐体（図示せず）などにネジ止め、ＵＶ接着などによって強固に固定されている。第１、第２の受光器１１１、１１２は、受光面にて受光される光の強さに応じた電気信号を出力する。この電気信号は、制御処理部２０２に入力される。
【００６３】
目標値テーブル２０２ａ設定時の状態（以下、「初期状態」という）のもとで、アクチュエータ１００が第１基準位置に駆動されると、サーボ用レーザ光は、図８（ａ）に示す第１基準点Ｒ１の位置に照射され、また、アクチュエータ１００が第２基準位置に駆動されると、サーボ用レーザ光は、図８（ａ）に示す第２基準点Ｒ２の位置に照射される。第１基準点Ｒ１と第２基準点Ｒ２は、ＰＳＤ１０６の受光面上のほぼ矩形のスキャン領域に対し、ほぼ対角の位置となる。目標値テーブル２０２ａには、上記スキャン制御のための座標データの他に、第１基準点Ｒ１および第２基準点Ｒ２に対応する座標データが記憶されている。
【００６４】
図６に戻り、半導体レーザ１１０は、レーザ駆動部２０４により駆動される。半導体レーザ１１０からは、図６のＺ軸方向であって、サーボ用レーザ光の出射方向と反対方向にレーザ光（以下、「位置検出用レーザ光」という）が出射される。出射された位置検出用レーザ光は、ミラー１５の反射面１５ａによって反射される。
【００６５】
ミラーアクチュエータ１００が第１基準位置に来ると、反射面１５ａにて反射された位置検出用レーザ光は第１の受光器１１１に入射し、第１の受光器１１１における受光量が最大となる。また、ミラーアクチュエータ１００が第２基準位置に来ると、反射面１５ａにて反射された位置検出用レーザ光は第２の受光器１１２に入射し、第２の受光器１１２における受光量が最大となる。すなわち、第１、第２の位置検出器１１１、１１２の受光量が最大になることを検出することで、ミラーアクチュエータ１００（ミラー１３およびミラー１５）の第１基準位置、第２基準位置がそれぞれ検出される。
【００６６】
座標データの校正時には、制御処理部２０２は、半導体レーザ１０４、１１０を駆動させるとともに、ミラーアアクチュエータ１００を第１基準位置の近傍域で２次元的に駆動させる。これにより、ＰＳＤ１０６の受光面上では、第１基準点Ｒ１の近傍域でサーボ用レーザ光がスキャンされる。制御処理部２０２は、このスキャン動作中に第１の受光器１１１で受光量が最大となったときのＰＳＤ１０６の出力値（座標データ）を記憶する。
【００６７】
次に、制御処理部２０２は、第２基準位置の近傍域でミラーアクチュエータ１００を駆動させ、同様に、サーボ用レーザ光を第２基準点Ｒ２の近傍でスキャンさせる。そして、このスキャン動作中に第２の受光器１１２で受光量が最大となったときのＰＳＤ１０６の出力値（座標データ）を記憶する。
【００６８】
実動作時におけるＰＳＤ１０６の状態が初期状態と同じであれば、このようにして校正動作時に記憶された２つの座標データは、第１基準点Ｒ１、第２基準点Ｒ２の座標データと等しくなる。よって、この場合、制御処理部２０２は、目標値テーブル２０２ａの座標データの校正を行わない。
【００６９】
一方、温度変化や経年変化等の影響を受けることにより、ＰＳＤ１０６の状態が初期状態から変化した場合には、校正動作時に記憶された２つの座標データは、第１基準点Ｒ１、第２基準点Ｒ２の座標データと異なるものとなる。つまり、校正時に記憶された２つの座標データに対応する座標点を、それぞれ、第１基準点Ｒ１´および第２基準点Ｒ２´とすると、図８（ｂ）に示すように、第１基準点Ｒ１´および第２基準点Ｒ２´は、第１基準点Ｒ１、第２基準点Ｒ２からずれるものとなる。この場合、制御処理部２０２は、以下と等価な処理を行うことによって目標値テーブル２０２ａを校正し、校正後の目標値テーブルを用いてサーボ動作を行う。
【００７０】
すなわち、第１基準点Ｒ１´と第１基準点Ｒ１との間の水平方向のズレ量ΔＰ１と鉛直方向のズレ量ΔＱ１を算出するとともに、第２基準点Ｒ２´と第１基準点Ｒ２との間の水平方向のズレ量ΔＰ２と鉛直方向のズレ量ΔＱ２を算出する。次に、水平方向のズレ量の平均値（ΔＰ１＋ΔＰ２）／２、および鉛直方向のズレ量の平均値（ΔＱ１＋ΔＱ２）／２を求め、これらを補正値として目標値テーブル２０２ａの各座標データに加算して新たな目標値テーブル２０２ａを生成する。そして、生成後の目標値テーブル２０２ａを用いてサーボ動作を行う。
【００７１】
このように、温度変化や経年変化等に合わせて目標値テーブル２０２ａ内の座標データを校正し、校正後の目標値テーブルをサーボ動作に用いることにより、温度変化や経年変化等によらず、精度の高いサーボ動作を行うことができる。
【００７２】
本実施の形態において、目標値テーブル２０２ａの校正動作は、図９に示すフローチャートに従って行われ得る。なお、以下の動作は、制御処理部２０２における処理制御のもとで行われる。
【００７３】
レーザレーダにおいて障害物の検出動作が開始されると、まず、上記図８（ｂ）を参照して説明した如くして、目標値テーブル２０２ａのデータ校正が行われる（Ｓ１）。かかるデータ校正が終了すると、目標領域内における走査用レーザ光のスキャン動作が開始される（Ｓ２）。このスキャン動作は、Ｓ１において校正された目標値テーブルを用いて行われる。
【００７４】
スキャン動作中、温度検出器１０９からの検出信号をもとにＰＳＤ１０６の温度が監視される。すなわち、温度検出器１０９により検出された温度が、スキャン動作開始時の温度から、予め設定された温度Ｔ（たとえば、５０℃、６０℃、７０℃、…）を超えたか否かが判断される（Ｓ３）。検出温度が設定温度Ｔを超えていなければ（Ｓ３：ＮＯ）、他の要因（電源ＯＦＦ等）によってスキャン動作が終了されない限り（Ｓ５：ＮＯ）、スキャン動作が継続される。
【００７５】
一方、温度検出器１０９における検出温度が設定温度Ｔ（たとえば、５０℃）を超えたと判断されると（Ｓ３：ＹＥＳ）、スキャン動作が停止され（Ｓ４）、再び目標値テーブルのデータ校正が行われる（Ｓ１）。データ校正が終了すると、校正後の目標値テーブルをもとに、スキャン動作が再開される（Ｓ２）。
【００７６】
その後、引き続きＰＳＤ１０６の温度が監視される。そして、温度検出器１０９の検出温度が次の設定温度Ｔ（たとえば、６０℃）を超えたか否かが判断される（Ｓ３）。検出温度が次の設定温度Ｔを超えたと判断されると（Ｓ３：ＹＥＳ）、上記と同様に、スキャン動作が停止され（Ｓ４）、目標値テーブルのデータ校正が行われ（Ｓ１）、校正後の目標値テーブルをもとに、スキャン動作が再開される（Ｓ２）。
【００７７】
スキャン動作中に、スキャン動作を終了すべき他の要因が生じると（Ｓ５：ＹＥＳ）、スキャン動作が停止され、障害物の検出動作が終了する。
【００７８】
以上、上記実施の形態では、ＰＳＤ１０６の出力値が、温度変化や経年変化などによって変化する状況となった場合に、ミラーアクチュエータ１００のサーボ動作に利用される目標値テーブル２０２ａの座標データを、ＰＳＤ１０６の出力値の変化に応じて校正するようにしたので、精度の高いサーボ動作を行うことができる。これにより、走査用レーザ光による目標領域内でのスキャン動作を精度よく行うことできる。
【００７９】
さらに、ミラーアクチュエータ１００の第１基準位置および第２基準位置を、半導体レーザ１１０（半導体レーザ１０１）と第１、第２の受光器１１１、１１２を用いて検出するようにしているので、ミラーアクチュエータ１００と非接触状態で検出を行うことができ、ミラーアクチュエータ１００に余計な負荷がかかるのを防止できる。
【００８０】
さらに、本実施の形態では、障害物の検出動作が起動される度に、データ校正を行うようにしているので、経年変化によるスキャン動作の精度劣化を一層防止できる。
【００８１】
さらに、本実施の形態では、温度検出器１０９による検出温度が、ＳＤ１０６の出力値が影響を受けるような温度になった場合にデータ校正を行う構成としたので、的確なタイミングでデータ校正を行うことができる。よって、温度変化によるスキャン動作の精度劣化を防止しつつ、障害物検出のために行われるスキャン動作がデータ校正のために頻繁に中断されることを防止でき、安全性を確保することができる。
【００８２】
なお、ＰＳＤ１０６における出力変動は、受光面上の全ての位置において一様ではなく、通常、位置毎に変動の仕方が相違する可能性が高い。よって、目標値テーブル２０２ａの校正は、かかる変動のばらつきを考慮して、なるべく多くの基準点を受光面上に設定し、各基準点における変動値（図８（ｂ）のΔＰ１、ΔＱ１およびΔＰ２、ΔＱ２）の平均値等をもとに行うのが望ましいとも考えられる。しかし、多数の基準点を受光面上に設定すると、それに応じてアクチュエータ１００の基準位置も増加し、その結果、各基準点を検出するための光検出器の配置数も増加する。このため、受光面上に設定する基準点をあまり多くすると、部品点数が増加し、構成の複雑化とコストの上昇を招くこととなる。
【００８３】
これに対し、本実施の形態では、ＰＳＤ１０６の受光面上の対角となる２つの位置に第１基準点Ｒ１と第２基準点Ｒ２を設定し、これら基準点において出力値の変化を検出するようにしたので、検出点をできる限り少なくして光検出器などの部品が増加するのを抑えつつ、受光面上の位置による出力値の変化のバラツキを考慮した校正処理を行うことができる。
【００８４】
なお、本実施の形態のレーザレーダは、たとえば、乗用車等の移動体に搭載することができる。
【００８５】
図１０は、乗用車にレーザレーダを搭載した場合の構成を示す図である。制御処理部２０２には、乗用車側に備えられたキー位置検出器３０１および速度検出器３０２から検出信号が入力される。キー位置検出器３０１は、エンジンを始動するためのイグニッションキーがエンジンを始動する位置にあるか否か検出するものである。イグニッションキーがエンジンを始動する位置に来れば、エンジンが始動したと判断できる。速度検出器３０２は乗用車の速度を検出するものである。
【００８６】
図１１は、レーザレーダが乗用車に搭載された場合における校正動作の一例を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、制御処理部２０２における処理制御のもとで行われる。
【００８７】
キー位置検出器３０１からの入力に基づいて、乗用車のエンジンが始動したか否かが判断される（Ｓ１１）。エンジンが始動したと判断されると、障害物の検出動作が開始される。
【００８８】
まず、上記図８（ｂ）を参照して説明した如くして、目標値テーブル２０２ａのデータ校正が行われる（Ｓ１２）。かかるデータ校正が終了すると、スキャン動作が開始される（Ｓ１３）。このスキャン動作は、Ｓ１２において校正された目標値テーブルを用いて行われる。
【００８９】
次に、温度検出器１０９により検出された温度が、スキャン動作開始時の温度から、予め設定された温度Ｔ（たとえば、５０℃、６０℃、７０℃、…）を超えたか否かが判断される（Ｓ１４）。そして、検出温度が設定温度Ｔ（たとえば、５０℃）を超えたと判断されると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、速度検出器３０２からの入力に基づいて、乗用車の速度が停止したか否かが判断される（Ｓ１５）。乗用車が走行していれば（Ｓ１５：ＮＯ）、目標値テーブル２０２ａのデータ校正が行われずにそのまま待機される。
【００９０】
乗用車が信号待ちで一時停止するなどして乗用車が停止すると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、スキャン動作が停止され（Ｓ１６）、目標値テーブル２０２ａのデータ校正が再び行われる（Ｓ１２）。データ校正が終了すると、校正後の目標値テーブルをもとに、スキャン動作が再開される（Ｓ１３）。
【００９１】
その後、引き続きＰＳＤ１０６の温度が監視される。そして、温度検出器１０９の検出温度が、次の設定温度Ｔ（たとえば、６０℃）を超えたと判断されると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、上記と同様に、速度停止（Ｓ１５：ＹＥＳ）を待って、スキャン動作が停止され（Ｓ１６）、データ校正が行われる（Ｓ１２）。
【００９２】
スキャン動作の間、キー位置検出器３０１からの入力に基づいて、エンジンが停止されたか否かが判断される（Ｓ１７）。エンジンが停止したと判断されると（Ｓ１７：ＹＥＳ）、スキャン動作が停止され、障害物の検出動作が終了される。
【００９３】
このように、図１１のフローチャートでは、エンジンを始動する度、すなわち、障害物の検出動作を起動する度に目標値テーブルのデータ校正が行われるので、経年変化によるサーボ動作の精度劣化を防止できる。
【００９４】
また、図１１のフローチャートでは、ＰＳＤ１０６の出力値が影響を受けるような温度になるとデータ校正が行われるので、温度変化によるサーボ動作の精度劣化を防止できる。
【００９５】
さらに、図１１のフローチャートでは、速度停止がなされなければデータ校正が行われないので、乗用車の走行中に、校正動作によって障害物検出のためのスキャン動作が中断されるようなことがなく、安全性が確保される。
【００９６】
次に、ビーム照射ヘッド２０１の変更例につき、図１２を参照して説明する。この変更例では、図１２（ａ）に示すように、ミラーアクチュエータ１００において、ミラー１５に変えて、屈折素子５０が設けられている。この屈折素子５０は、例えば、アクリルやガラスでできている。集光レンズ１０５およびＰＳＤ１０６は、この屈折素子５０を挟んで、半導体レーザ１０４の反対側に配置されている。
【００９７】
半導体レーザ１０４から出射されたサーボ用レーザ光は、屈折素子５０に入射され、同図（ａ）に示すように、屈折素子５０の屈折作用を受ける。その後、屈折素子５０を通過したサーボ用レーザ光は、集光レンズ１０５を介してＰＳＤ１０６に受光される。このとき、屈折素子５０が回動すると、屈折作用によってＰＳＤ１０６への照射位置が変位する。
【００９８】
また、この変更例においては、同図（ｂ）に示すように、校正用の半導体レーザとして、走査用の半導体レーザ１０１が兼用される。この場合、第１の受光器１１１および第２の受光器１１２は、図１３に示すように、図１２（ｂ）のＺ軸方向からミラーアクチュエータ１００を見たときに、ミラー１３を挟んで対角の位置に配置される。ここで、第１の受光器１１１および第２の受光器１１２は、障害物検出の際に走査用レーザ光を目標領域内で走査しても、走査用レーザ光を遮ることのない位置に配されている。
【００９９】
半導体レーザ１０１は、図６における校正用の半導体レーザ１１０に比べて出射パワーがかなり大きい。このような高パワーのレーザ光が第１、第２の受光器１１１、１１２にそのまま入射されてしまうと、第１、第２の受光器１１１、１１２が破損してしまう惧れがある。そこで、第１、第２の受光器１１１、１１２における受光面の前には、それぞれ、レーザ光を減衰させるフィルタ１１３、１１４が配されている。こうして、校正動作の際には、半導体レーザ１０１からのレーザ光が位置検出用レーザ光として利用される。当然ながら、校正動作時における半導体レーザ１０１の出射パワーは、目標領域を走査する際の出射パワーに対し可能な限り低く抑えるのが望ましい。
【０１００】
このように、走査用の半導体レーザ１０１を、校正用の半導体レーザ１１０として兼用できるようにすれば、構成の簡素化を図ることができる。
【０１０１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態によって制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記以外に種々の変更が可能である。
【０１０２】
例えば、上記実施の形態では、目標値テーブル２０２ａのデータ校正に利用する第１基準点Ｒ１と第２基準点Ｒ２を、図８（ａ）に示す如く、障害物検出動作時におけるサーボ用レーザ光の軌道領域外に設定したが、これら基準点をサーボ用レーザ光の軌道領域内に設定するようにしてもよい。但し、上記図１２に示す変更例では、障害物検出の際に走査用レーザ光を遮ることのない位置に第１、第２の受光器１１１、１１２を配置する必要があり、これに応じて、ＰＳＤ受光面上における基準点を設定する必要がある。この理由から、この変更例においては、第１基準点Ｒ１と第２基準点Ｒ２は、必然的に、サーボ用レーザ光の軌道領域外に設定されることとなる。
【０１０３】
また、上記実施の形態では、ミラーアクチュエータ１００の第１基準位置および第２基準位置を、校正用の半導体レーザ１１０（または、半導体レーザ１０１を兼用）と第１、第２の受光器１１１、１１２を用いて検出するようにしたが、たとえば、マイクロスイッチによる非接触式の検出スイッチなど、他の検出器によってこれら基準位置を検出するようにしてもよい。
【０１０４】
さらに、上記図１１の構成例では、キー位置検出器３０１からの信号によりエンジンの始動を判断し、速度検出器３０２からの信号により速度停止を判断する構成としたが、その他、例えば、乗用車側の制御部からエンジン始動の情報、速度停止の情報をもらうような構成としてもよい。
【０１０５】
さらに、上記図１１の構成例では、乗用車のエンジンの始動を検出してデータ校正を行う構成としているが、検出動作を起動するタイミングでデータ校正を行うように校正してよく、例えば、レーザレーダ自身に電源が投入されたタイミングでデータ校正を行う構成とすることも可能である。
【０１０６】
さらに、上記実施の形態では、温度検出器１０９によって、ＰＳＤ１０６の周辺温度を検出することで、ＰＳＤ１０６の温度を間接的に検出するようにしている。これは、上記実施の形態においては、ＰＳＤ１０６に温度検出器１０９を直接取り付けて直接的に温度を検出することが難しいためである。しかし、可能であれば、ＰＳＤ１０６に温度検出器１０９を直接取り付けて、直接的に温度を検出するようにしてもよく、また、被接触式の温度検出器を用いて直接的に温度を検出するようにしてもよい。ＰＳＤ１０６の温度を検出する方法としては、その他、種々の方法が取られ得る。
【０１０７】
さらに、上記実施の形態は、車載用のレーザレーダに本発明を適用したものであったが、本発明は、たとえば、大気中のエアロゾル計測用など、他の用途のレーザレーダに適用することも可能である。また、上記実施の形態では、サーボやデータ校正に用いるレーザ光を出射する光源として半導体レーザを用いたが、これに代えて、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等、他の光源を用いることもできる。
【０１０８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【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
【図２】実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図
【図３】実施の形態に係るＰＳＤの構成を示す図
【図４】実施の形態に係るレーザレーダにおいて、目標領域における走査用レーザ光の走査状態およびＰＳＤ受光面上におけるサーボ用レーザ光の走査状態を示す図
【図５】実施の形態に係るレーザレーダにおいて、サーボ用レーザ光の走査奇跡とサンプル点の関係を模式的に示す図
【図６】実施の形態に係るレーザレーダにおける、目標値テーブルのデータ校正を行うための構成を示す図
【図７】実施の形態に係る第１、第２の受光器の配置を示す図
【図８】実施の形態に係る目標値テーブルのデータ校正について説明するための図
【図９】実施の形態に係るレーザレーダにおける、目標値テーブルの校正動作のタイミングの一例を示すフローチャート
【図１０】実施の形態に係るレーザレーダを乗用車に搭載した場合におけるレーザレーダに関連する構成を示す図
【図１１】実施の形態に係るレーザレーダが乗用車に搭載された場合における校正動作のタイミングの一例を示すフローチャート
【図１２】実施の形態に係るビーム照射ヘッドの変形例を示す図
【図１３】実施の形態に係るビーム照射ヘッドの変形例における第１、第２の受光器の配置を示す図
【図１４】光屈折素子およびミラーを用いた位置検出方法を説明する図
【符号の説明】
【０１１０】
１３ ミラー（検出光変位部）
１５ ミラー（サーボ光変位部、検出光変位部）
５０ 屈折素子（サーボ光変位部）
１００ ミラーアクチュエータ（アクチュエータ）
１０１ 半導体レーザ（光源）
１０６ ＰＳＤ（受光位置検出器）
１０９ 温度検出器（温度検出部）
１１０ 半導体レーザ（位置検出用光源）
１１１ 第１の受光器
１１２ 第２の受光器
１１３ フィルタ
１１４ フィルタ
２０２ 制御処理部（駆動制御部、軌道情報校正部）
２０２ａ 目標値テーブル（軌道情報記憶部、基準位置記憶）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査レーザ光を２次元方向に走査させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御部と、
前記アクチュエータの駆動に伴ってサーボ光の進行方向を変化させるサーボ光変位部と、
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受光位置検出器と、
前記走査レーザ光が目標領域内を適正に走査するときの前記受光位置検出器上における前記サーボ光の理想軌道に関する軌道情報を記憶する軌道情報記憶部と、
前記アクチュエータが予め設定された特定位置に位置づけられたときの前記受光位置検出器上における前記サーボ光の基準受光位置に関する参照情報を記憶する基準位置記憶部と、
前記アクチュエータが前記特定位置にあることを検出する特定位置検出部と、
前記特定位置検出部によって前記アクチュエータが前記特定位置にあることが検出されたときの前記受光位置検出器からの出力信号と前記基準位置記憶部に記憶された前記参照情報に基づいて前記軌道情報を現状に適合するよう校正する軌道情報校正部とを備え、
前記駆動制御部は、前記受光位置検出器からの出力信号と前記軌道情報校正部にて校正された前記軌道情報に基づいて前記走査レーザ光が前記目標領域内を走査するよう前記アクチュエータを制御する、
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、
前記特定位置検出部は、第１の特定位置および第２の特定位置を検出し、
前記第１の特定位置および第２の特定位置は、前記アクチュエータがこれら特定位置にあるときの前記受光位置検出器上における前記サーボ用レーザ光の受光位置が前記受光位置検出器の受光面上においてほぼ対角の位置となるよう設定されている、
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、
前記特定位置検出部は、
位置検出光を発光する位置検出用光源と、
前記アクチュエータの駆動に伴って前記位置検出光の進行方向を変化させる検出光変位部と、
前記アクチュエータが前記第１の特定位置にあるときに前記位置検出光を受光する第１の受光器と、
前記アクチュエータが前記第２の特定位置にあるときに前記位置検出光を受光する第２の受光器とを含む、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項４】
請求項３に記載のビーム照射装置において、
前記走査レーザ光を出射する光源を前記位置検出用光源として兼用するとともに前記第１受光器および第２受光器の前段に光強度を減衰させるフィルタを配した、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のビーム照射装置において、
前記受光位置検出器の温度を検出する温度検出部を備え、
前記駆動制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が予め設定された温度になったときに前記アクチュエータを前記特定位置の近傍範囲において駆動させ、
前記軌道情報校正部は、当該近傍範囲における前記アクチュエータの駆動に応じて前記軌道情報の校正を行う、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のビーム照射装置において、
前記駆動制御部は、当該ビーム照射装置を搭載する移動体の速度情報を参照し、前記移動体が移動状態にあるときは前記走査レーザ光が前記目標領域内を走査するよう前記アクチュエータを制御し、前記移動体が停止状態にあるときに前記アクチュエータを前記特定位置の近傍範囲において駆動させ、
前記軌道情報校正部は、当該近傍範囲における前記アクチュエータの駆動に応じて前記軌道情報の校正を行う、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項１】
走査レーザ光を２次元方向に走査させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御部と、
前記アクチュエータの駆動に伴ってサーボ光の進行方向を変化させるサーボ光変位部と、
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受光位置検出器と、
前記走査レーザ光が目標領域内を適正に走査するときの前記受光位置検出器上における前記サーボ光の理想軌道に関する軌道情報を記憶する軌道情報記憶部と、
前記アクチュエータが予め設定された特定位置に位置づけられたときの前記受光位置検出器上における前記サーボ光の基準受光位置に関する参照情報を記憶する基準位置記憶部と、
前記アクチュエータが前記特定位置にあることを検出する特定位置検出部と、
前記特定位置検出部によって前記アクチュエータが前記特定位置にあることが検出されたときの前記受光位置検出器からの出力信号と前記基準位置記憶部に記憶された前記参照情報に基づいて前記軌道情報を現状に適合するよう校正する軌道情報校正部とを備え、
前記駆動制御部は、前記受光位置検出器からの出力信号と前記軌道情報校正部にて校正された前記軌道情報に基づいて前記走査レーザ光が前記目標領域内を走査するよう前記アクチュエータを制御する、
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、
前記特定位置検出部は、第１の特定位置および第２の特定位置を検出し、
前記第１の特定位置および第２の特定位置は、前記アクチュエータがこれら特定位置にあるときの前記受光位置検出器上における前記サーボ用レーザ光の受光位置が前記受光位置検出器の受光面上においてほぼ対角の位置となるよう設定されている、
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、
前記特定位置検出部は、
位置検出光を発光する位置検出用光源と、
前記アクチュエータの駆動に伴って前記位置検出光の進行方向を変化させる検出光変位部と、
前記アクチュエータが前記第１の特定位置にあるときに前記位置検出光を受光する第１の受光器と、
前記アクチュエータが前記第２の特定位置にあるときに前記位置検出光を受光する第２の受光器とを含む、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項４】
請求項３に記載のビーム照射装置において、
前記走査レーザ光を出射する光源を前記位置検出用光源として兼用するとともに前記第１受光器および第２受光器の前段に光強度を減衰させるフィルタを配した、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のビーム照射装置において、
前記受光位置検出器の温度を検出する温度検出部を備え、
前記駆動制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が予め設定された温度になったときに前記アクチュエータを前記特定位置の近傍範囲において駆動させ、
前記軌道情報校正部は、当該近傍範囲における前記アクチュエータの駆動に応じて前記軌道情報の校正を行う、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のビーム照射装置において、
前記駆動制御部は、当該ビーム照射装置を搭載する移動体の速度情報を参照し、前記移動体が移動状態にあるときは前記走査レーザ光が前記目標領域内を走査するよう前記アクチュエータを制御し、前記移動体が停止状態にあるときに前記アクチュエータを前記特定位置の近傍範囲において駆動させ、
前記軌道情報校正部は、当該近傍範囲における前記アクチュエータの駆動に応じて前記軌道情報の校正を行う、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−１２８０１４（Ｐ２００９−１２８０１４Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９９７１３（Ｐ２００７−２９９７１３）
【出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【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２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【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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