レーザレーダ装置
【課題】レーザ光の照射経路上のカバーで生じる内部反射光（外乱光）が受光センサに入り込むことをより確実に抑制することができ、外乱光に起因する誤検出を効果的に防止し得る構成を提供する。
【解決手段】レーザレーダ装置１では、受光面２０ａの前方側且つ下側寄りの位置を部分的に覆う構成で遮蔽部材７０が配置されている。この遮蔽部材７０には、受光面覆い部７７と、上下に並ぶ複数の凸状部７１とを備えており、いずれの凸状部７１も、中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る切断面において外形が三角形状となっており、隣接する凸状部間には窪み７９が形成されている。そして、窪み７９の上側に配置される凸状部下方面は、レーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から前方側に照射されるときに、当該レーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分又はガウス拡散成分を窪み７９の内壁に向けて反射するようになっている。
【解決手段】レーザレーダ装置１では、受光面２０ａの前方側且つ下側寄りの位置を部分的に覆う構成で遮蔽部材７０が配置されている。この遮蔽部材７０には、受光面覆い部７７と、上下に並ぶ複数の凸状部７１とを備えており、いずれの凸状部７１も、中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る切断面において外形が三角形状となっており、隣接する凸状部間には窪み７９が形成されている。そして、窪み７９の上側に配置される凸状部下方面は、レーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から前方側に照射されるときに、当該レーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分又はガウス拡散成分を窪み７９の内壁に向けて反射するようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、レーザ光を用いて物体を検出する技術として例えば特許文献１のような装置が提供されている。この特許文献１の装置では、レーザ光発生手段からのレーザ光の光軸上に光アイソレータが設けられており、光アイソレータでは、レーザ光発生手段からのレーザ光が透過し、検出物体からの反射光が受光センサ側に反射するようになっている。さらに、光アイソレータを透過したレーザ光の光軸上には、当該光軸方向の中心軸を中心として３６０°回転可能な凹面鏡が設けられており、この凹面鏡によってレーザ光を空間に向けて反射させると共に、物体からの反射光を受光センサに向けて反射させることで３６０°の水平走査を可能としている。そして、装置内に設けられた演算手段（物体位置算出手段）により、物体にレーザ光が照射されたときの凹面鏡の回転位置を特定すると共に当該レーザ光の受光までの時間を算出することで、その物体の方位や距離を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２００３５号公報
【特許文献２】特開平２００８−２１６２３８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記レーザレーダ装置では、偏向部（例えば凹面鏡等）から外部空間に照射されるレーザ光の照射経路上に防塵、防滴などを目的とするカバーが設けられたものが多く、一般的には、外部空間に向けて照射されるレーザ光が透過し得るように、光透過性のカバー（光透過性カバー）を配置している。しかしながら、このようにレーザ光の照射経路上にカバーが設けられると、偏向部から空間に照射されるレーザ光（即ち、カバー内を透過しようとするレーザ光）の一部がカバーの表面で反射してしまうため、その反射光（外乱光）が装置内に配された受光センサによって受光される可能性がある。このように外乱光が受光センサに受光されてしまうと、演算手段（物体位置算出手段）が、その検出された外乱光を物体からの反射光と誤認識し、外部空間で物体が検出されたものと誤判断してしまう懸念がある。
【０００５】
また、外部空間に照射されるレーザ光の一部が上記カバー（光透過性カバー）で鏡面反射してしまうと、この鏡面反射で生じる外乱光が受光センサで受光されたときに受光量が相当大きくなり、受光センサが飽和状態（最大の受光信号を発生させる受光量を超えた受光状態）に達してしまう虞がある。特に、上記レーザレーダ装置では、外部空間に存在する物体にレーザ光が照射されたときの拡散反射光を検出し得るように受光センサでの受光の感度をある程度高く設定する必要があるため、拡散反射光と比較して光量が格段に大きい鏡面反射光（外乱光）が受光されたときには、受光センサが飽和状態となる可能性が極めて大きくなる。そして、このように一旦受光の飽和が生じてしまうと、鏡面反射光（外乱光）が受光センサに入光しなくなってからもある程度の時間が経過するまで受光センサから大きな受光信号が出力され続け、飽和状態が継続（遅延）してしまうため、このような飽和状態が解除されるまでは、本来検出されるべき反射光を正確に検出できなくなる虞がある。例えば、カバー（光透過性カバー）の近くに物体が位置する場合、カバーで生じる鏡面反射光（外乱光）が受光されるタイミングと、物体からの正規の反射光が受光されるタイミングとが非常に近くなるため、何ら措置を講じないと、鏡面反射光（外乱光）の受光によって生じる受光信号（飽和信号）の遅延により、正規の反射光がかき消されてしまい、正規の反射光を判別できずに検出漏れが生じることになる。
【０００６】
また、カバー（光透過性カバー）で生じる鏡面反射光（外乱光）をノイズとして除去する方法も考えられるが、このような方法だけでは、上述のように鏡面反射光（外乱光）の受光タイミングと正規の反射光の受光タイミングとが近い場合（カバーの近くに検出物体が存在する場合等）など、外乱光の除去が難しい場合に対処できない。
【０００７】
以上のような理由により、レーザレーダ装置では、カバー（光透過性カバー）で生じる鏡面反射光（外乱光）が受光センサに受光されにくい構成が望まれている。
このような課題に対し、発明者は、外乱光が受光センサに受光されにくい構成として、外乱光の経路上に何らかの部材を配置し、外乱光の入光経路を遮断することを検討した。しかしながら、外乱光と正規の反射光との光量差が極めて大きいレーザレーダ装置の特性上、外乱光を遮断部材に単に一回当てただけでは、外乱光を無視できるレベル或いはノイズと判断可能なレベルにまで低減することができず、外乱光の影響を排除し難いことが判明した。この対策として、遮断部材を大きく構成したり、遮断部材に対し複雑かつ微細な表面加工を施すことも検討したが、遮断部材を大きく構成すると、本来的に検出されるべき反射光（検出物体からの反射光）の受光可能範囲を制限することになってしまう。また、複雑且つ微細な表面加工（シボ加工等）を施す場合、コストの高騰が避けられず、加工方法によっては外乱光の抑制が不十分となってしまう。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、レーザ光の照射経路上に光透過性のカバーを配置してなるレーザレーダ装置において、カバーで生じる内部反射光（外乱光）が受光センサに入り込むことをより確実に抑制することができ、外乱光に起因する誤検出を効果的に防止し得る構成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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、
レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、
所定の中心軸を中心として回転可能に構成された偏向部と、前記偏向部を回転駆動する駆動手段とを備え、前記偏向部を回転させつつ前記レーザ光発生手段にて発生した前記レーザ光を前記偏向部により外部空間に向けて偏向させる回転偏向手段と、
少なくとも前記回転偏向手段を収容する構成をなし、前記偏向部の周囲の少なくとも周方向一部分において前記レーザ光の走査経路上を前記レーザ光が透過可能な透過板によって閉塞してなるケースと、
前記偏向部により前記外部空間に向けて偏向された前記レーザ光が前記外部空間に存在する物体で反射し、前記物体からの反射光が前記透過板を介して前記ケース内に入り込んだときに、当該反射光を前記ケース内で集光しつつ偏向する導光手段と、
前記導光手段によって導かれ且つ集光された前記反射光を受光する受光センサと、
を備え、
前記中心軸に沿った方向を上下方向としたとき、前記偏向部から照射される前記レーザ光が前記透過板に入射する位置よりも上方側に前記受光センサが配置され、
前記透過板における前記レーザ光が入射する部分は、前記レーザ光の入射面が前記中心軸に対して傾斜し且つ上方側を向くように配置されており、
前記中心軸と直交する方向であって且つ前記受光センサの受光面の中心を通る方向を前後方向とし、前記受光センサにおける前記受光面が面する側を前側、前記受光面とは反対面側を後側としたとき、前記受光面の前方側且つ下方側には、前記偏向部からの前記レーザ光の一部が前記透過板で反射して生じる外乱光を遮蔽する遮蔽部材が配置され、
前記遮蔽部材には、
前記受光面の中心位置の前方側且つ下方側に配置される受光面覆い部と、
前記受光面覆い部から少なくとも前方側に凸となり且つ前記中心軸を通り且つ前記受光面の中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面において外形が三角形状となる凸状部と、
が設けられ、
複数の前記凸状部が上下に並んで配置されることで、隣接する凸状部間に窪みが形成されており、
前記窪みの上側に配置される凸状部下方面は、少なくとも前記レーザ光が前記偏向部から前方側に照射されるときに、前記レーザ光の一部が前記透過板で反射して生じる鏡面反射成分又はガウス拡散成分を当該窪みの内壁に向けて反射する構成をなしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、受光センサの受光面の前方側且つ下方側において、偏向部からのレーザ光の一部が透過板で反射して生じる外乱光を遮蔽する遮蔽部材が配置され、この遮蔽部材には、受光面の中心位置の前方側且つ下方側に配置される受光面覆い部と、複数の凸状部とが設けられている。これにより、受光面の上方側を正規の反射光の受光領域として利用可能とすることができる。一方、このように受光面を前側に向けると、前方側に照射されたレーザ光の一部が透過板で反射した場合に、当該反射位置（受光センサよりも前側且つ下方側の位置）からの外乱光が前方側且つ下方側から受光面に直接入り込んでしまうことが問題視されるが、上記のように受光面覆い部を配置すれば、まず、このような直接の外乱光をより確実に遮断することができる。
また、受光面覆い部を配置するだけでは、外乱光が当該受光面覆い部で反射して生じる光（二次的な外乱光）が他部材で反射して受光面に入り込んでしまう懸念があるため、本発明では、受光面覆い部から前方側に凸となる凸状部を複数配置することでこのような問題を解消している。
具体的には、複数の凸状部が上下に並んで配置され、いずれの凸状部も、中心軸（偏向部の回転中心）を通り且つ受光面の中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面において外形が三角形状となっており、隣接する凸状部間に窪みが形成されている。そして、窪みの上側に配置される凸状部下方面は、少なくともレーザ光が偏向部から前方側に照射されるときに、レーザ光の一部が透過板で反射して生じる鏡面反射成分又はガウス拡散成分を窪みの内壁に向けて反射する構成をなしている。
この構成では、前方側に照射されたレーザ光の一部が透過板で反射したときに、この反射で生じる外乱光（鏡面反射成分又はガウス拡散成分）を凸状部下方面で受けて低減させ、このように低減した光を更に窪み内壁で受けて低減させることができる。このように窪み内で外乱光の低減が複数回行われるため、外乱光のエネルギーをより確実に減衰させることができ、エネルギーの大きい外乱光が受光センサに受光されてしまうといった事態をより確実に防ぐことができる。特に、「窪み」は、後方側が受光面覆い部によって覆われ、上下が凸状部によって覆われた構成となっているため、減衰後の光が仮に窪み内から前方側に漏れたとしても遮蔽部材の後方側に配される受光面側には回り込みにくく、外乱光に起因する受光ノイズをより効果的に抑えることができる。
【００１１】
請求項２の発明において、窪みの上側に配置される凸状部下方面は、少なくともレーザ光が偏向部から前方側に照射されるときに、レーザ光の一部が透過板で反射して生じる鏡面反射成分を当該窪みの下側の凸状部上方面に向けて反射するように構成されている。また、その凸状部上方面は、凸状部下方面からの鏡面反射成分を再び当該凸状部下方面側に向けて反射するように構成されており、これにより凸状部下方面と凸状部上方面との間で鏡面反射成分の反射が繰り返されるようになっている。
この構成では、透過板で生じた鏡面反射成分を凸状部内壁面で反射させて窪み内に取り込み、この窪み内において上側に配置される内壁面（凸状部下方面）と下側に配置される内壁面（凸状部上方面）との間で反射を繰り返すことができる。従って、比較的エネルギーの大きい鏡面反射成分をより多く反射、低減させてより大きなエネルギー減衰作用を生じさせることができる。
【００１２】
請求項３の発明は、中心軸を通り且つ受光面の中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面において、レーザ光が当該切断面に沿って照射されるときの当該レーザ光の透過板内面への入射方向と、入射方向に対する透過板内面での正反射方向とのなす角度をθａとし、レーザ光が切断面に沿って照射されるときの当該レーザ光の方向と、凸状部下方面とのなす角度をθｂとしたとき、少なくともθｂ＜θａとなっている。
この構成では、レーザ光が仮想的な切断面（中心軸を通り且つ受光面の中心位置を通る仮想平面）に沿って前方に照射される場合に、少なくとも透過板から正反射して生じる鏡面反射成分を、凸状部下方面にて下方向きに反射させつつ窪み内に導くことができる。従って、透過板からの外乱光が凸状部下方面で反射するときに、この反射で生じる光が直接又は他部材を介して上方側に回り込んで受光されるといった事態をより確実に回避することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、上記切断面において、θａ＋θｂ＜９０°となっている。
この構成では、レーザ光が仮想的な切断面（中心軸を通り且つ受光面の中心位置を通る仮想平面）に沿って前方に照射される場合において、透過板から正反射して生じる鏡面反射成分が凸状部下方面にて反射するときに、当該鏡面反射成分の経路（即ち、透過板から凸状部下方面に向かう経路）よりも窪みの奥側（後方側）に近づくように反射光が生じることとなる。従って、外乱光が上方側から受光面側に回り込むことをより確実に抑えることができると共に、外乱光に含まれるより多くの成分が窪み内に入り込みやすくなり、外乱光を一層減衰させることが可能となる。
【００１４】
請求項５の発明では、上記切断面において、窪み内で互いに対向する凸状部下方面と凸状部上方面とのなす角度をθｃとしたとき、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっている。
この構成では、レーザ光が仮想的な切断面（中心軸を通り且つ受光面の中心位置を通る仮想平面）に沿って前方に照射される場合において、透過板から正反射して生じる鏡面反射成分が凸状部下方面にて反射するときに、当該鏡面反射成分の経路（即ち、透過板から凸状部下方面に向かう経路）よりも窪みの奥側（後方側）に近づくように反射光が生じ、且つ、当該反射光が凸状部上方面で反射するときにも更に窪みの奥側（後方側）に近づくように反射光が生じることとなる。これにより、上記外乱光をより窪みの奥側に入り込ませて複数回の内部反射によって確実に減衰させることができ、エネルギーの大きい光が窪みが窪みの外部に漏洩し難くなるため、ノイズ光を抑える効果が極めて高いものとなる。
【００１５】
請求項６の発明では、遮蔽部材には、受光面覆い部の下方側に連結されると共に当該受光面覆い部から後方側に延びる構成で、前記受光センサの下端部側をカバーする端部覆い部が設けられており、受光面覆い部の配置領域から端部覆い部の配置領域に亘って前方側から後方側への光の通過が遮断される構成をなしている。
この構成では、透過板で反射して生じる外乱光の内、受光面の前方側から入り込もうとする成分を複数の凸状部で抑制するという効果に加え、これら凸状部の下側且つ後方側から受光面に入り込もうとする成分をも遮断することができ、外乱光の遮断効果を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。
【図２】図２は、図１のレーザレーダ装置を水平方向に切断した断面を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、図１のレーザレーダ装置の一部を拡大して概略的に示す拡大図である。
【図４】図４は、図１のレーザレーダ装置に関し、透過板で反射して生じる外乱光と遮蔽部材との関係を説明する説明図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。
【図６】図６は、図５のレーザレーダ装置の一部を拡大して概略的に示す拡大図である。
【図７】図７は、図５のレーザレーダ装置に関し、透過板で反射して生じる外乱光と遮蔽部材との関係を説明する説明図である。
【図８】図８は、図１のレーザレーダ装置において、ガウス拡散を考慮して透過板や遮蔽部材の形状、配置等を定める場合について説明する説明図である。
【図９】図９は、本発明の対比例の問題点を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[第１実施形態]
以下、本発明のレーザレーダ装置を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
（全体構成）
まず、図１、図２を参照して第１実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成について説明する。
図１は、第１実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。図２は、図１のレーザレーダ装置を水平方向に切断した断面を概略的に示す断面図である。なお、図１では、フォトダイオードの受光面の中心位置と中心軸とを通るようにレーザレーダ装置を中心軸に沿って切断した切断面を概略的に示しており、図２は、図１のレーザレーダ装置において、透過板の上端部付近で水平方向に切断した切断面を概略的に示すものである。また、図３は、図１の一部を拡大して説明する説明図である。なお、以下の説明では、透明板の断面については白抜きで示すこととする。
【００１８】
図１、図２に示すように、レーザレーダ装置１は、レーザダイオード１０と、検出物体からの反射光Ｌ２を受光するフォトダイオード２０とを備え、検出物体までの距離や方位を検出する装置として構成されている。
【００１９】
レーザダイオード１０は、「レーザ光発生手段」の一例に相当するものであり、制御回路９０の制御により、図示しない駆動回路からパルス電流を受け、このパルス電流に応じたパルスレーザ光（レーザ光Ｌ１）を間欠的に出射している。なお、本実施形態では、レーザダイオード１０から検出物体に至るまでのレーザ光を符号Ｌ１にて概念的に示し、検出物体からフォトダイオードに至るまでの反射光を符号Ｌ２にて概念的に示している。
【００２０】
フォトダイオード２０は、例えばアバランシェフォトダイオード（avalanche photodiode）などによって構成されている。このフォトダイオード２０は、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ１が発生し、そのレーザ光Ｌ１が検出物体（図示略）にて反射したとき、その反射光Ｌ２を受光して電気信号に変換している。なお、検出物体からの反射光については所定領域のものが凹面鏡４１に取り込まれる構成となっており、図１では、符号Ｌ２で示す２つのライン（二点鎖線）間の領域の反射光が取り込まれる例を示している。
なお、、「受光センサ」の一例に相当するものであり、後述する導光手段によって集光されつつ導かれた反射光を受光するように機能する。
【００２１】
レーザダイオード１０から出射されるレーザ光Ｌ１の光軸上にはレンズ６０が設けられている。このレンズ６０は、コリメートレンズとして構成されるものであり、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を平行光に変換している。
【００２２】
レンズ６０を通過したレーザ光Ｌ１の光路付近には、ミラー３０が設けられている。このミラー３０は、レーザ光Ｌ１の光軸に対し所定角度で傾斜してなる反射面３０ａと、反射面３０ａと交差する方向の貫通路３２とを備えており、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を貫通路３２を介して通過させる一方、検出物体からの反射光Ｌ２（より詳しくは凹面鏡４１にて反射された反射光）をフォトダイオード２０に向けて反射させている。
【００２３】
また、ミラー３０を通過するレーザ光Ｌ１の光軸上には、回転反射装置４０が設けられている。回転反射装置４０は、「回転偏向手段」の一例に相当するものであり、中心軸４２ａを中心として回転可能に構成された凹面鏡４１と、この凹面鏡４１に連結された軸部４２と、この軸部４２を回転可能に支持する図示しない軸受と、凹面鏡４１を回転駆動するモータ５０とを備え、凹面鏡４１を回転させつつレーザダイオード１０にて発生した前記レーザ光Ｌを凹面鏡４１により外部空間に向けて偏向させるように機能している。
【００２４】
凹面鏡４１は、「偏向部」の一例に相当するものであり、ミラー３０を通過したレーザ光Ｌ１の光軸上に配置される凹状の反射面４１ａを備えると共に、中心軸４２ａ（所定の中心軸）を中心として回転可能とされており、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１をケース３外の空間に向けて偏向（反射）させ、且つケース３外の空間に存在する検出物体からの反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて偏向（反射）させる構成をなしている。
【００２５】
本実施形態では、凹面鏡４１、ミラー３０が「導光手段」の一例に相当し、凹面鏡４１により外部空間に向けて偏向されたレーザ光Ｌ１が外部空間に存在する物体で反射し、当該物体からの反射光が透過板８０を介してケース３の内部に入り込んだときに、当該反射光をケース３の内部で集光しつつ偏向するように機能している。
【００２６】
また、凹面鏡４１の回転中心となる中心軸４２ａの方向は、ミラー３０を通過して当該凹面鏡４１に入射するレーザ光Ｌ１の方向と略一致しており、レーザ光Ｌ１が凹面鏡４１に入射する入射位置Ｐ１が中心軸４２ａ上の位置とされている。また、本実施形態では、凹面鏡４１の反射面４１ａにおいて位置Ｐ１付近の部分が、垂直方向（反射面４１ａに入射するレーザ光Ｌ１の方向）に対して４５°の角度で傾斜しており、凹面鏡４１の反射面４１ａで反射したレーザ光Ｌ１が水平方向に照射されるようになっている。また、凹面鏡４１は入射するレーザ光Ｌ１の方向と一致した方向の中心軸４２ａを中心として回転するため、凹面鏡４１の回転位置に関係なくレーザ光Ｌ１の入射角度が常に４５°で維持され、位置Ｐ１からのレーザ光Ｌ１の向きは絶えず水平方向（中心軸４２ａと直交する方向）となるように構成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、中心軸４２ａの方向を垂直方向（上下方向、縦方向）としており、中心軸４２ａと直交する平面方向を水平方向としている。また、垂直方向（上下方向）と直交する方向であって且つフォトダイオード２０の受光面２０ａの中心を通る方向を前後方向としており、この前後方向において、フォトダイオード２０の受光面２０ａが向く側を前側、これとは反対側を後側としている。
【００２８】
さらに、レーザレーダ装置１には、回転反射装置４０を駆動するモータ５０が設けられている。このモータ５０は、「駆動手段」の一例に相当するものであり、軸部４２を回転させることで、軸部４２と連結された凹面鏡４１を回転駆動している。このモータ５０は、例えば公知の直流モータ或いは公知の交流モータによって構成されており、制御回路９０からの駆動指示があったときに、図示しないモータドライバによって駆動状態（例えば、回転タイミングや回転速度）が制御されるようになっており、このときに、予め定められた一定の回転速度で定常回転するようになっている。
【００２９】
このモータは、回転駆動軸が軸部４２と一体的に構成されており、軸部４２と凹面鏡４１とを、中心軸４２ａを回転中心として定常回転させるように構成されている。凹面鏡４１は、上述したように偏向面（反射面４１ａ）と中心軸４２ａとのなす角度θが一定角度（例えば４５°）となるように配置されており、モータ５０の駆動力を受けたときにこの角度θを一定角度で維持しつつ回転するようになっている。
【００３０】
また、本実施形態では、図１に示すように、モータ５０の軸部４２の回転角度位置（即ち凹面鏡４１の回転角度位置）を検出する回転角度センサ５２が設けられている。回転角度センサ５２は、ロータリーエンコーダなど、軸部４２の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用できる。
【００３１】
また、レーザレーダ装置１では、レーザダイオード１０、フォトダイオード２０、ミラー３０、レンズ６０、回転反射装置４０、モータ５０等がケース３内に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。このケース３は、主ケース部５と透過板８０とを備えており、全体として箱状に構成されている。主ケース部５は、上壁部５ａ及び下壁部５ｂが上下に対向して配置され、前壁部５ｃ及び後壁部５ｄが前後に対向して配置され、側壁部５ｅ、５ｆが左右に対向して配置されており、一部が導光可能に開放された箱状形態をなしている。
【００３２】
この主ケース部５は、凹面鏡４１の周囲に、レーザ光Ｌ１及び反射光Ｌ２の通過を可能とする窓部４が形成されている。この窓部４は、主ケース部５において光の出入りを可能とするように開口した部分であり、主ケース部５の前壁部５ｃから両側壁部５ｅ、５ｆに亘って溝状に形成されている。そしてこの開口形態の窓部を閉塞するように透過板８０が設けられている。
【００３３】
透過板８０は、例えば、透明の樹脂板、ガラス板などによって構成されており、図２に示すように凹面鏡４１の周囲のほぼ半周程度に亘り、レーザ光Ｌ１の走査経路上に配される窓部４を閉塞する構成で配置されている。この透過板８０は、凹面鏡４１からのレーザ光Ｌ１の走査経路上において周方向所定範囲に亘って配置されており、上記窓部４を閉塞すると共に凹面鏡４１から投射されたレーザ光Ｌ１を透過させる構成をなしている。
【００３４】
（遮蔽部材に関する構成）
次に、レーザレーダ装置１の特徴の一つである遮蔽部材、及びこれに関連する構成について説明する。
まず、フォトダイオード２０、透過板８０、及び遮蔽部材７０の配置関係について説明する。
本実施形態に係るレーザレーダ装置１では、中心軸４２ａの方向を上下方向としたとき、ケース３の内部領域において、凹面鏡４１から照射されるレーザ光Ｌ１が透過板８０に入射する位置（中心軸４２ａと直交し且つ位置Ｐ３を通る仮想平面の位置）よりも上方側の領域にフォトダイオード２０が配置されるようになっている。
【００３５】
そして、このようなフォトダイオード２０の前方側且つ下方側に、遮蔽部材７０が配置されている。この遮蔽部材７０は、受光面２０ａの前方側且つ受光面２０ａの下側寄りの位置を部分的に覆う構成となっており、位置Ｐ３側と受光面２０ａとの間の外乱光経路に介在するように受光面２０ａを遮蔽している。そして、外乱光（凹面鏡４１からのレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる外乱光）が受光面２０ａ側に入り込むことを遮断するように構成されている。
【００３６】
図１、図２に示すように、透過板８０は、凹面鏡４１から照射されるレーザ光Ｌ１の走査経路上に配置されており、図２に示すように、凹面鏡４１の周囲のほぼ半周程度に亘って凹面鏡４１を囲んでいる。本実施形態では、図２に示すように、３６０°回転し得る凹面鏡４１の全回転角度の内、レーザ光Ｌ１が位置Ｌａの方向に照射される時の回転角度から位置Ｌｂに照射される時の回転角度までの角度範囲が検出範囲となっており、凹面鏡４１がこの検出範囲にあるときに凹面鏡４１からのレーザ光Ｌ１が透過板８０の内面８０ａに入射するようになっている。
【００３７】
そして、この透過板８０は、中心軸４２ａを中心とした周方向のいずれの位置においても、レーザ光Ｌ１が入射する部分は、レーザ光Ｌ１の入射面が中心軸４２ａに対して傾斜し且つ上方側を向くように配置されている。即ち、周方向のいずれにおいても、レーザ光Ｌ１の入射位置が斜め上向きに傾斜している。
【００３８】
より具体的には、、中心軸４２ａ上の位置で切断した切断面は、透過板８０の周方向いずれの位置を通るように切断した場合でもその切断面における透過板８０の内面形状は図３のような一定形状となっている。そして、中心軸４２ａを通るいずれの向きの切断面でも、透過板８０の内面８０ａにおけるレーザ光Ｌ１が入射する位置（図３の場合はＰ３位置）の接線Ｌｃは、上下方向（即ち、中心軸４２ａの方向）に対する傾きが一定角度θｎとなっている（図４参照）。
【００３９】
また、本実施形態では、ミラー３０と凹面鏡４１とが所定の間隔をあけて配置されており、レーザ光Ｌ１が透過板８０の周方向いずれの位置に入射する場合でも、透過板８０からの外乱光の鏡面反射成分（正反射成分）がミラー３０と凹面鏡４１との間を通るように、透過板８０の形状（特に内面８０ａにおける傾斜角度）や配置、及び凹面鏡４１及びミラー３０の形状や配置が定められている。なお、図１、図３、図４では、レーザ光Ｌ１の一部が透過板８０の内面８０ａで反射した反射光（外乱光）の内、鏡面反射成分（正反射成分）を符号Ｌ３にて概念的に示している。
【００４０】
次に、遮蔽部材７０の構成について詳述する。
遮蔽部材７０は、レーザ光を透過しない材料（例えばＡＢＳ樹脂等の樹脂材料など）によって構成されており、受光面覆い部７７と、端部覆い部７８と、複数の凸状部７１とを備えている。
受光面覆い部７７は、図３のように、受光面２０ａの中心位置Ｐ２の前方側且つ下方側において、前方にレーザ光Ｌ１が照射されるときの外乱光発生位置（即ち、透過板８０におけるレーザ光Ｌ１の入射位置Ｐ３）と受光面２０ａとの間に介在するように配置されており、より具体的には、受光面２０ａ、集光レンズ６２、フィルタ６４よりも前方位置において、集光レンズ６２やフィルタ６４の下端部前方を覆う構成で配置されている。この受光面覆い部７７は、全体として略板状に構成され、上下方向に沿って配置されており、後述する複数の凸状部７１を連結するように機能している。
【００４１】
端部覆い部７８は、受光面覆い部７７の下方側に連結されると共に当該受光面覆い部７７から後方側に延びる構成で、フォトダイオード２０の下端部側をカバーしている。具体的には、図３のように、前方にレーザ光Ｌ１が照射されるときの外乱光発生位置（即ち、透過板８０におけるレーザ光Ｌ１の入射位置Ｐ３）と受光面２０ａの下端部との間の位置に介在するように、或いはこの位置よりも下方位置となるように配置され、図３の例では、フィルタ６４の下端部及び集光レンズ６２の下端部の下方位置において、これら下端部を下方側から覆うように配置されている。
【００４２】
このように受光面覆い部７７の下端部から後方側に連続する形態で端部覆い部７８が設けられているため、受光面覆い部７７の配置領域から端部覆い部７８の配置領域に亘って前方側から後方側への光の通過、及び下方側から上方側への光の通過が遮断されるようになっている。。
【００４３】
また、受光面覆い部７７から前方側に凸となるように複数の凸状部７１が配置されている。これら複数の凸状部７１は、上下に並んで配置されており、図４に示すように、隣接する凸状部間にはそれぞれ窪み７９が形成されている。
【００４４】
各凸状部７１は、いずれも前方側に凸状に構成され、図３、図４のような方向の切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置Ｐ２を通る平面に沿ってレーザレーダ装置１を切断した切断面）において外形が三角形状に構成されている。例えば、図４に示す２番目の凸状部７２は、上記切断面の外形において、上方側に配置される凸状部上方面７２ｂが水平方向（中心軸と直交する方向）に対して傾斜しており、下方側に配置される凸状部下方面７２ａも水平方向に対して傾斜している。そして、上記切断面の外形において、先細り状となるように（即ち、先端部となるにつれて幅が狭くなるように）構成されている。そして、上記切断面において、凸状部上方面７２ｂ、凸状部下方面７２ａ、凸状部上方面７２ｂ及び凸状部下方面７２ａの後端部を結んだ仮想線７２ｃによって囲まれる形状が三角形状となっている。なお、２番目の凸状部７２以外の他の凸状部も上記切断面の外形が同様の三角形状となっている。
【００４５】
そして、上記のように構成される複数の凸状部７１の凸状部間には、窪み７９が形成されている。各窪み７９は、上方側の内壁面が上方側の凸状部７１の凸状部下方面によって構成されており、下方側の内壁面が下方側の凸状部７１の凸状部上方面によって構成されている。
【００４６】
例えば、図４に示す窪み７９は、上方側の凸状部７１（２番目の凸状部７２）の凸状部下方面７２ａが上側の内壁面となっており、下方側の凸状部７１（３番目の凸状部７３）の凸状部上方面７３ｂが下側の内壁面として構成されている。そして、図３、図４のような方向の切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置Ｐ２を通る平面に沿ってレーザレーダ装置１を切断した切断面）における各窪み７９の内壁面の外形は、深い位置となるにつれて幅が狭くなるように構成されている。また、上記切断面において窪み７９の上方側の内壁面と下方側の内壁面とのなす角度は所定角度θｃとなっている。
【００４７】
そして、窪み７９の上方側に設けられる凸状部７１はレーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から前方側に照射されるときに、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）を当該凸状部７１の凸状部下方面によって当該窪み７９の内壁に向けて反射している。例えば、図４に示すように、レーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から上記切断面の方向に照射されるときに、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）が２番目の凸状部７２の凸状部下方面７２ａに入り込むようになっており、この凸状部下方面７２ａは、上記鏡面反射成分（正反射成分）を窪み７９の内壁に向けて反射している。これにより、透過板８０で生じた外乱光の鏡面反射成分が窪み７９内部で複数回減衰することになる。
【００４８】
より詳しくは、図３、図４のように凹面鏡４１からレーザ光Ｌ１が前方に照射されるときには、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）等が例えば２番目の凸状部７２の凸状部下方面７２ａに入り込むようになっており、この凸状部下方面７２ａは、この反射光（主として鏡面反射成分が凸状部下方面７２ａで反射した反射光）を当該凸状部下方面７２ａと共に窪み７９を構成する下側の凸状部上方面７３ｂに向けて反射している。また、その凸状部上方面７３ｂは、凸状部下方面７２ａからの鏡面反射成分等を再び当該凸状部下方面７２ａ側に向けて反射するように構成されており、これにより凸状部下方面７２ａと凸状部上方面７２ｂとの間で鏡面反射成分の反射が繰り返されるようになっている。
【００４９】
図４の例では、上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面）において、レーザ光Ｌ１が当該切断面の方向に照射されるときの当該レーザ光Ｌ１の透過板内面８０ａへの入射方向と、入射方向に対する透過板内面８０ａでの正反射方向とのなす角度をθａとし、レーザ光Ｌ１が切断面の方向に照射されるときの当該レーザ光Ｌ１の方向（符号Ｌｆの方向と平行な方向）と、凸状部下方面７２ａとのなす角度をθｂとしたとき、θｂ＜θａとなるように構成され、凸状部下方面７２ａで反射する鏡面反射成分がその反射位置Ｐ４よりも上方側に向かわないようになっている。より詳しくは、上記切断面においてθａ＋θｂ＜９０°となるように構成されており、凸状部下方面７２ａで反射した反射光（鏡面反射成分の反射光）が、当該鏡面反射成分が透過板８０から向かってきた方向（Ｌ３の方向）よりも下の方向に向かうようになっている。更には、上記切断面において、窪み７９内で互いに対向する凸状部下方面７２ａと凸状部上方面７３ｂとのなす角度をθｃとしたとき、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっている。図４に示すように、位置Ｐ３からの鏡面反射成分が位置Ｐ４で正反射した場合、この正反射光の方向と凸状部下方面７２ａとのなす角度θｄは、θａ＋θｂとなる。そして、その正反射光と凸状部上方面７３ｂとのなす角度θｅが９０°より大きければ、その正反射光が位置Ｐ５で反射したときの光が窪みの奥側に向かうようになる。そして、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°の関係であれば、θｅ＞９０°（即ち、１８０°−θｃ−θｄ＞９０°）を満たすことになるため、このような角度関係に設定することで、窪み７９内でより多くの内部反射が繰り返されることになる。
【００５０】
（第１実施形態の主な効果）
第１実施形態のレーザレーダ装置１では、フォトダイオード２０の受光面２０ａの前方側且つ下側側の位置に、凹面鏡４１からのレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる外乱光を遮蔽する遮蔽部材７０が配置されている。この遮蔽部材７０には、受光面２０ａの中心位置Ｐ２の前方側且つ下方側に配置される受光面覆い部７７と、複数の凸状部７１とが設けられている。これにより、受光面２０ａの上方側（少なくとも中心位置Ｐ２の前側）を正規の反射光の受光領域として利用可能とすることができる。
一方、このように受光面２０ａを前側に向けると、前方側に照射されたレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射した場合に、当該反射位置（フォトダイオード２０よりも前側且つ下方側の位置）からの外乱光が前方側且つ下方側から受光面２０ａに直接入り込んでしまうことが問題視される。しかしながら、上記のように受光面２０ａの中心位置Ｐ２の前方側且つ下方側に受光面覆い部７７を配置すれば、透過板８０におけるレーザ光Ｌ１の内部反射位置Ｐ３と受光面２０ａとの間の位置（特に直接の外乱光の経路として想定される受光面２０ａの前方側且つ下方側の位置）に受光面覆い部７７を介在させることができ、まず、このような直接の外乱光をより確実に遮断することができる。
また、受光面覆い部７７を配置するだけでは、外乱光が当該受光面覆い部７７で反射して生じる光（二次的な外乱光）が他部材で反射して受光面２０ａに入り込んでしまう懸念がある。例えば、図９のように、受光面２０ａの前側に単に板状の部材Ｔを配置すると、位置Ｐ３からの直接の外乱光を抑制することはできるが、部材Ｔで反射した光がミラー３０等で反射されてしまい、この光がフォトダイオード２０に入り込んでしまう懸念がある。本発明では、受光面覆い部７７から前方側に凸となる凸状部７１を複数配置することでこのような問題を解消している。
【００５１】
具体的には、複数の凸状部７１が上下に並んで配置され、いずれの凸状部７１も、中心軸４２ａ（偏向部の回転中心）を通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置１を切断した切断面において外形が三角形状となっており、隣接する凸状部間に窪み７９が形成されている。そして、窪み７９の上側に配置される凸状部下方面７２ａは、少なくともレーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から前方側に照射されるときに、レーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分又はガウス反射成分を窪み７９の内壁に向けて反射するように構成されている。
この構成では、前方側に照射されたレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射したときに、この反射で生じる外乱光（鏡面反射成分又はガウス拡散成分）を凸状部下方面７２ａで受けて低減させ、このように低減した光を更に窪み７９内壁で受けて低減させることができる。このように窪み７９内で外乱光の低減が複数回行われるため、外乱光のエネルギーをより確実に減衰させることができ、エネルギーの大きい外乱光がフォトダイオード２０に受光されてしまうといった事態をより確実に防ぐことができる。特に、「窪み７９」は、後方側が受光面覆い部７７によって覆われ、上下が凸状部７１によって覆われた構成となっているため、減衰後の光が仮に窪み７９内から前方側に漏れたとしても遮蔽部材７０の後方側に配される受光面２０ａ側には回り込みにくく、外乱光に起因する受光ノイズをより効果的に抑えることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、窪み７９の上側に配置される凸状部下方面７２ａは、少なくともレーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から前方側に照射されるときに、レーザ光Ｌ１の一部が透過板で反射して生じる鏡面反射成分を当該窪み７９の下側の凸状部上方面７３ｂに向けて反射するように構成されている。また、その凸状部上方面７３ｂは、凸状部下方面７２ａからの鏡面反射成分を再び当該凸状部下方面７２ａ側に向けて反射するように構成されており、これにより凸状部下方面７２ａと凸状部上方面７３ｂとの間で鏡面反射成分の反射が繰り返されるようになっている。
この構成では、透過板８０で生じた鏡面反射成分を凸状部内壁面で反射させて窪み７９内に取り込み、この窪み７９内において上側に配置される内壁面（凸状部下方面７２ａ）と下側に配置される内壁面（凸状部上方面７３ｂ）との間で反射を繰り返すことができる。従って、比較的エネルギーの大きい鏡面反射成分をより多く反射、低減させてより大きなエネルギー減衰作用を生じさせることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る仮想平面）において、図４に示すようなθａ、θｂを設定した場合に、少なくともθｂ＜θａとなっている。この構成では、レーザ光Ｌ１が上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る仮想平面）に沿って前方に照射される場合に、少なくとも透過板８０から正反射して生じる鏡面反射成分を、凸状部下方面７２ａにて下方向きに反射させつつ窪み７９内に導くことができる。従って、透過板８０からの外乱光が凸状部下方面７２ａで反射するときに、この反射で生じる光が直接又は他部材を介して上方側に回り込んで受光されるといった事態をより確実に回避することができる。
【００５４】
また、上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る仮想平面）において、θａ＋θｂ＜９０°となっている。この構成では、上記切断面に沿って前方に照射される場合において、透過板８０から正反射して生じる鏡面反射成分が凸状部下方面７２ａにて反射するときに、当該鏡面反射成分の経路（即ち、透過板８０から凸状部下方面７２ａに向かう経路）よりも窪み７９の奥側（後方側）に近づくように反射光が生じることとなる。従って、外乱光が上方側から受光面２０ａ側に回り込むことをより確実に抑えることができると共に、外乱光に含まれるより多くの成分が窪み７９内に入り込みやすくなり、外乱光を一層減衰させることが可能となる。
【００５５】
更に、上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る仮想平面）において、図４に示すようなθｃを設定した場合に、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっている。この構成では、レーザ光Ｌ１が上記切断面に沿って前方に照射される場合において、透過板８０から正反射して生じる鏡面反射成分が凸状部下方面７２ａにて反射するときに、当該鏡面反射成分の経路（即ち、透過板から凸状部下方面に向かう経路）よりも窪み７９の奥側（後方側）に近づくように反射光が生じ、且つ、当該反射光が凸状部上方面７３ｂで反射するときにも更に窪み７９の奥側（後方側）に近づくように反射光が生じることとなる。これにより、上記外乱光をより窪み７９の奥側に入り込ませて複数回の内部反射によって確実に減衰させることができ、エネルギーの大きい光が窪み７９が窪み７９の外部に漏洩し難くなるため、ノイズ光を抑える効果が極めて高いものとなる。
【００５６】
また、本実施形態では、遮蔽部材７０において端部覆い部７８が設けられ、この端部覆い部７８は、受光面覆い部７７の下方側に連結されると共に当該受光面覆い部７７から後方側に延びる構成で、フォトダイオード２０の下端部をカバーしている。そして、受光面覆い部７７の配置領域から端部覆い部７８の配置領域に亘って前方側から後方側への光の通過が遮断される構成をなしている。
この構成では、透過板８０で反射して生じる外乱光の内、受光面２０ａの前方側から入り込もうとする成分を複数の凸状部７１で抑制するという効果に加え、これら凸状部７１の下側且つ後方側から受光面２０ａに入り込もうとする成分をも遮断することができ、外乱光の遮断効果を一層高めることができる。
【００５７】
［第２実施形態]
次に第２実施形態について説明する。
図５は、第２実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。図６は、図５のレーザレーダ装置の一部を拡大して概略的に示す拡大図である。図７は、図５のレーザレーダ装置に関し、透過板で反射して生じる外乱光と遮蔽部材との関係を説明する説明図である。
【００５８】
なお、第２実施形態では、遮蔽部材における凸状部の構成のみが第１実施形態と異なり、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。よって第１実施形態と同様の部分については第１実施形態と同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５９】
図５、図６に示すように、本実施形態のレーザレーダ装置１で用いられる遮蔽部材２７０も、レーザ光を透過しない材料（例えばＡＢＳ樹脂等の樹脂材料など）によって構成されており、受光面覆い部７７と、端部覆い部７８と、複数の凸状部２７１とを備えている。なお、受光面覆い部７７と端部覆い部７８は第１実施形態と同様の構成、配置となっている。そして、受光面覆い部７７から前方側に凸となるように複数の凸状部２７１が配置されている。これら複数の凸状部２７１は、上下に並んで配置されており、図７に示すように、隣接する凸状部間にはそれぞれ窪み２７９が形成されている。
【００６０】
各凸状部２７１は、いずれも前方側に凸状に構成され、図６、図７のような方向の切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置Ｐ２を通る平面に沿ってレーザレーダ装置１を切断した切断面）において外形が三角形状に構成されている。例えば、図７に示す２番目の凸状部２７２は、上記切断面の外形において、上方側に配置される凸状部上方面２７２ｂが水平方向（中心軸と直交する方向）に対して傾斜しており、下方側に配置される凸状部下方面２７２ａは水平方向とほぼ平行に配置されている。そして、上記切断面の外形において、先細り状となるように（即ち、先端部となるにつれて幅が狭くなるように）構成されている。そして、上記切断面において、凸状部上方面２７２ｂ、凸状部下方面２７２ａ、凸状部上方面２７２ｂ及び凸状部下方面２７２ａの後端部を結んだ仮想線２７２ｃによって囲まれる形状が三角形状となっている。なお、２番目の凸状部２７２以外の他の凸状部も上記切断面における外形が同様の三角形状となっている。
【００６１】
そして、上記のように構成される複数の凸状部２７１の凸状部間には、窪み２７９が形成されている。例えば、図７に示す窪み２７９は、上方側の凸状部２７１（２番目の凸状部２７２）の凸状部下方面２７２ａが上側の内壁面となっており、下方側の凸状部２７１（３番目の凸状部２７３）の凸状部上方面２７３ｂが下側の内壁面として構成されている。そして、図６、図７のような方向の切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置Ｐ２を通る平面に沿ってレーザレーダ装置１を切断した切断面）における各窪み２７９の内壁面の外形は、深い位置となるにつれて幅が狭くなるように構成されている。また、上記切断面において窪み２７９の上方側の内壁面と下方側の内壁面とのなす角度は所定角度θｃとなっている。
【００６２】
そして、窪み２７９の上方側に設けられる凸状部２７１は、レーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から前方側に照射されるときに、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）を当該凸状部２７１の凸状部下方面によって当該窪み２７９の内壁に向けて反射している。例えば、図７に示すように、レーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から上記切断面の方向に照射されるときに、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）が２番目の凸状部２７２の凸状部下方面２７２ａに入り込むようになっており、この凸状部下方面２７２ａは、上記鏡面反射成分（正反射成分）Ｌ３を窪み２７９の内壁に向けて反射している。これにより、透過板８０で生じた外乱光の鏡面反射成分が窪み２７９内部で複数回減衰することになる。
【００６３】
より詳しくは、図６、図７のように凹面鏡４１からレーザ光Ｌ１が前方に照射されるときに、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）Ｌ３が例えば２番目の凸状部２７２の凸状部下方面２７２ａに入り込むようになっており、この凸状部下方面２７２ａは、この反射光（主として鏡面反射成分Ｌ３が凸状部下方面２７２ａで反射した反射光）を凸状部上方面２７３ｂ（凸状部下方面２７２ａと共に窪み２７９を構成する下側の内壁面）に向けて反射している。また、その凸状部上方面２７３ｂは、凸状部下方面２７２ａからの鏡面反射成分等を再び当該凸状部下方面２７２ａ側に向けて反射するように構成されており、これにより凸状部下方面２７２ａと凸状部上方面２７２ｂとの間で鏡面反射成分の反射が繰り返されるようになっている。
【００６４】
図７の例でも、上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面）において、レーザ光Ｌ１が当該切断面の方向に照射されるときの当該レーザ光Ｌ１の透過板内面８０ａへの入射方向と、入射方向に対する透過板内面８０ａでの正反射方向とのなす角度をθａとし、レーザ光Ｌ１が上記切断面の方向に照射されるときの当該レーザ光Ｌ１の方向と、凸状部下方面２７２ａとのなす角度をθｂとしたとき、θｂ＜θａとなるように構成され、凸状部下方面２７２ａで反射する鏡面反射成分がその反射位置Ｐ４よりも上方側に向かわないようになっている。より詳しくは、上記切断面においてθａ＋θｂ＜９０°となるように構成されており、凸状部下方面２７２ａで反射した反射光（鏡面反射成分Ｌ３の反射光）が、当該鏡面反射成分Ｌ３が透過板８０から向かってきた方向（Ｌ３の方向）よりも下の方向に向かうようになっている。更には、上記切断面において、窪み２７９内で互いに対向する凸状部下方面２７２ａと凸状部上方面２７３ｂとのなす角度をθｃとしたとき、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっている。従って、窪み２７９内でより多くの内部反射が繰り返されることになる。
【００６５】
［他の実施形態］
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６６】
図８は、図１のレーザレーダ装置において、ガウス拡散を考慮して透過板や遮蔽部材の形状、配置等を定める場合について説明する説明図である。なお、図８の構成は、基本的に第１実施形態と同様であり、θｂ、θｃの設定方法のみが第１実施形態と異なっている。第１実施形態では、レーザ光Ｌ１が透過板８０の内面８０ａで反射したときの正反射成分（鏡面反射成分）を主に考慮した場合を説明したが、位置Ｐ３で反射する光が正反射方向（レーザ光Ｌ１が正反射したときの方向）から上下に所定角度α拡がるような反射光（ガウス反射光）であってもよい。なお、図８の例では、図４と同様の切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面）において、当該切断面の方向に照射されたレーザ光Ｌ１が正反射したときの傾斜角度（レーザ光Ｌ１と正反射方向とのなす角度）がθａであり、ガウス反射光の上端側境界Ｌ３’とレーザ光Ｌ１とのなす角度をθ’（θ’＝θａ＋α）、ガウス反射光の下端側境界とレーザ光Ｌ１とのなす角度をθ”（θ”＝θａ−α）として示している。
このようなガウス反射光が発生する構成では、当該切断面の方向に照射されたレーザ光Ｌ１の方向（符号Ｌｆの方向と平行）と、凸状部下方面２７２ａとのなす角度をθｂとしたとき、θｂ＜θａ’となるように構成されることが望ましく、更に、上記切断面においてθａ’＋θｂ＜９０°となるように構成されることがより望ましい。更には、上記切断面において、窪み７９内で互いに対向する凸状部下方面７２ａと凸状部上方面７３ｂとのなす角度をθｃとしたとき、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっていることが望ましい。このようにすると、上方側に漏れやすい上方側の境界光Ｌ３’を窪み内に取り込んで内部反射を繰り返し易くなる。
【００６７】
上記実施形態では、「三角形状」の例として、図４、図７のような例を示したが、このような例に限られない。例えば、図４のような切断面において先端部が若干平坦な台形形状（略三角形状）となるような構成も本発明の「三角形状」に含まれる。或いは、凸状部下方面や凸状部上方面が上記切断面において直線状でない構成（凸状部下方面や凸状部上方面が若干湾曲した構成等）も本発明の「三角形状」に含まれる。要するに、上記切断面（中心軸４２ａを通り、受光面２０ａの中心位置Ｐ２を通る位置で切断した切断面）において先細り状となるように（即ち、先端部となるにつれて幅が狭くなるように）外形が構成され、外乱光（特に位置Ｐ３からの鏡面反射成分等）を凸状部下方面によって窪み内に導き得る構成であれば本発明の「三角形状」に含まれる。
【００６８】
上記実施形態では、遮蔽部材７０の表面構成について特に言及はしていないが、遮蔽部材７０の表面形状は、反射率が低い構成としてもよく、例えば、凸状部の表面や端部覆い部の下面を、黒色の反射面等としてもよい。
【００６９】
上記実施形態では、複数の凸状部７１、或いは複数の凸状部２７１において、受光面覆い部７７からの突出長さをほぼ同一としたが、例えば、上方側となるにつれて突出長さが長くなるように凸状部を配置してもよい。なお、この場合、いずれの凸状部もフォトダイオード２０の視野範囲に入らないようにする必要がある。
【符号の説明】
【００７０】
１…レーザレーダ装置
３…ケース
１０…レーザダイオード（レーザ光発生手段）
２０…フォトダイオード（受光センサ）
３０…ミラー（導光手段）
４０…回転反射装置（回転偏向手段）
４１…凹面鏡（偏向部、導光手段）
４２ａ…中心軸
５０…モータ（駆動手段）
７０…遮蔽部材
７１…凸状部
７２ａ，７３ａ…凸状部下方面
７２ｂ，７３ｂ…凸状部上方面
７７…受光面覆い部
７８…端部覆い部
７９…窪み
８０…透過板
８０ａ…透過板内面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、レーザ光を用いて物体を検出する技術として例えば特許文献１のような装置が提供されている。この特許文献１の装置では、レーザ光発生手段からのレーザ光の光軸上に光アイソレータが設けられており、光アイソレータでは、レーザ光発生手段からのレーザ光が透過し、検出物体からの反射光が受光センサ側に反射するようになっている。さらに、光アイソレータを透過したレーザ光の光軸上には、当該光軸方向の中心軸を中心として３６０°回転可能な凹面鏡が設けられており、この凹面鏡によってレーザ光を空間に向けて反射させると共に、物体からの反射光を受光センサに向けて反射させることで３６０°の水平走査を可能としている。そして、装置内に設けられた演算手段（物体位置算出手段）により、物体にレーザ光が照射されたときの凹面鏡の回転位置を特定すると共に当該レーザ光の受光までの時間を算出することで、その物体の方位や距離を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２００３５号公報
【特許文献２】特開平２００８−２１６２３８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記レーザレーダ装置では、偏向部（例えば凹面鏡等）から外部空間に照射されるレーザ光の照射経路上に防塵、防滴などを目的とするカバーが設けられたものが多く、一般的には、外部空間に向けて照射されるレーザ光が透過し得るように、光透過性のカバー（光透過性カバー）を配置している。しかしながら、このようにレーザ光の照射経路上にカバーが設けられると、偏向部から空間に照射されるレーザ光（即ち、カバー内を透過しようとするレーザ光）の一部がカバーの表面で反射してしまうため、その反射光（外乱光）が装置内に配された受光センサによって受光される可能性がある。このように外乱光が受光センサに受光されてしまうと、演算手段（物体位置算出手段）が、その検出された外乱光を物体からの反射光と誤認識し、外部空間で物体が検出されたものと誤判断してしまう懸念がある。
【０００５】
また、外部空間に照射されるレーザ光の一部が上記カバー（光透過性カバー）で鏡面反射してしまうと、この鏡面反射で生じる外乱光が受光センサで受光されたときに受光量が相当大きくなり、受光センサが飽和状態（最大の受光信号を発生させる受光量を超えた受光状態）に達してしまう虞がある。特に、上記レーザレーダ装置では、外部空間に存在する物体にレーザ光が照射されたときの拡散反射光を検出し得るように受光センサでの受光の感度をある程度高く設定する必要があるため、拡散反射光と比較して光量が格段に大きい鏡面反射光（外乱光）が受光されたときには、受光センサが飽和状態となる可能性が極めて大きくなる。そして、このように一旦受光の飽和が生じてしまうと、鏡面反射光（外乱光）が受光センサに入光しなくなってからもある程度の時間が経過するまで受光センサから大きな受光信号が出力され続け、飽和状態が継続（遅延）してしまうため、このような飽和状態が解除されるまでは、本来検出されるべき反射光を正確に検出できなくなる虞がある。例えば、カバー（光透過性カバー）の近くに物体が位置する場合、カバーで生じる鏡面反射光（外乱光）が受光されるタイミングと、物体からの正規の反射光が受光されるタイミングとが非常に近くなるため、何ら措置を講じないと、鏡面反射光（外乱光）の受光によって生じる受光信号（飽和信号）の遅延により、正規の反射光がかき消されてしまい、正規の反射光を判別できずに検出漏れが生じることになる。
【０００６】
また、カバー（光透過性カバー）で生じる鏡面反射光（外乱光）をノイズとして除去する方法も考えられるが、このような方法だけでは、上述のように鏡面反射光（外乱光）の受光タイミングと正規の反射光の受光タイミングとが近い場合（カバーの近くに検出物体が存在する場合等）など、外乱光の除去が難しい場合に対処できない。
【０００７】
以上のような理由により、レーザレーダ装置では、カバー（光透過性カバー）で生じる鏡面反射光（外乱光）が受光センサに受光されにくい構成が望まれている。
このような課題に対し、発明者は、外乱光が受光センサに受光されにくい構成として、外乱光の経路上に何らかの部材を配置し、外乱光の入光経路を遮断することを検討した。しかしながら、外乱光と正規の反射光との光量差が極めて大きいレーザレーダ装置の特性上、外乱光を遮断部材に単に一回当てただけでは、外乱光を無視できるレベル或いはノイズと判断可能なレベルにまで低減することができず、外乱光の影響を排除し難いことが判明した。この対策として、遮断部材を大きく構成したり、遮断部材に対し複雑かつ微細な表面加工を施すことも検討したが、遮断部材を大きく構成すると、本来的に検出されるべき反射光（検出物体からの反射光）の受光可能範囲を制限することになってしまう。また、複雑且つ微細な表面加工（シボ加工等）を施す場合、コストの高騰が避けられず、加工方法によっては外乱光の抑制が不十分となってしまう。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、レーザ光の照射経路上に光透過性のカバーを配置してなるレーザレーダ装置において、カバーで生じる内部反射光（外乱光）が受光センサに入り込むことをより確実に抑制することができ、外乱光に起因する誤検出を効果的に防止し得る構成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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、
レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、
所定の中心軸を中心として回転可能に構成された偏向部と、前記偏向部を回転駆動する駆動手段とを備え、前記偏向部を回転させつつ前記レーザ光発生手段にて発生した前記レーザ光を前記偏向部により外部空間に向けて偏向させる回転偏向手段と、
少なくとも前記回転偏向手段を収容する構成をなし、前記偏向部の周囲の少なくとも周方向一部分において前記レーザ光の走査経路上を前記レーザ光が透過可能な透過板によって閉塞してなるケースと、
前記偏向部により前記外部空間に向けて偏向された前記レーザ光が前記外部空間に存在する物体で反射し、前記物体からの反射光が前記透過板を介して前記ケース内に入り込んだときに、当該反射光を前記ケース内で集光しつつ偏向する導光手段と、
前記導光手段によって導かれ且つ集光された前記反射光を受光する受光センサと、
を備え、
前記中心軸に沿った方向を上下方向としたとき、前記偏向部から照射される前記レーザ光が前記透過板に入射する位置よりも上方側に前記受光センサが配置され、
前記透過板における前記レーザ光が入射する部分は、前記レーザ光の入射面が前記中心軸に対して傾斜し且つ上方側を向くように配置されており、
前記中心軸と直交する方向であって且つ前記受光センサの受光面の中心を通る方向を前後方向とし、前記受光センサにおける前記受光面が面する側を前側、前記受光面とは反対面側を後側としたとき、前記受光面の前方側且つ下方側には、前記偏向部からの前記レーザ光の一部が前記透過板で反射して生じる外乱光を遮蔽する遮蔽部材が配置され、
前記遮蔽部材には、
前記受光面の中心位置の前方側且つ下方側に配置される受光面覆い部と、
前記受光面覆い部から少なくとも前方側に凸となり且つ前記中心軸を通り且つ前記受光面の中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面において外形が三角形状となる凸状部と、
が設けられ、
複数の前記凸状部が上下に並んで配置されることで、隣接する凸状部間に窪みが形成されており、
前記窪みの上側に配置される凸状部下方面は、少なくとも前記レーザ光が前記偏向部から前方側に照射されるときに、前記レーザ光の一部が前記透過板で反射して生じる鏡面反射成分又はガウス拡散成分を当該窪みの内壁に向けて反射する構成をなしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、受光センサの受光面の前方側且つ下方側において、偏向部からのレーザ光の一部が透過板で反射して生じる外乱光を遮蔽する遮蔽部材が配置され、この遮蔽部材には、受光面の中心位置の前方側且つ下方側に配置される受光面覆い部と、複数の凸状部とが設けられている。これにより、受光面の上方側を正規の反射光の受光領域として利用可能とすることができる。一方、このように受光面を前側に向けると、前方側に照射されたレーザ光の一部が透過板で反射した場合に、当該反射位置（受光センサよりも前側且つ下方側の位置）からの外乱光が前方側且つ下方側から受光面に直接入り込んでしまうことが問題視されるが、上記のように受光面覆い部を配置すれば、まず、このような直接の外乱光をより確実に遮断することができる。
また、受光面覆い部を配置するだけでは、外乱光が当該受光面覆い部で反射して生じる光（二次的な外乱光）が他部材で反射して受光面に入り込んでしまう懸念があるため、本発明では、受光面覆い部から前方側に凸となる凸状部を複数配置することでこのような問題を解消している。
具体的には、複数の凸状部が上下に並んで配置され、いずれの凸状部も、中心軸（偏向部の回転中心）を通り且つ受光面の中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面において外形が三角形状となっており、隣接する凸状部間に窪みが形成されている。そして、窪みの上側に配置される凸状部下方面は、少なくともレーザ光が偏向部から前方側に照射されるときに、レーザ光の一部が透過板で反射して生じる鏡面反射成分又はガウス拡散成分を窪みの内壁に向けて反射する構成をなしている。
この構成では、前方側に照射されたレーザ光の一部が透過板で反射したときに、この反射で生じる外乱光（鏡面反射成分又はガウス拡散成分）を凸状部下方面で受けて低減させ、このように低減した光を更に窪み内壁で受けて低減させることができる。このように窪み内で外乱光の低減が複数回行われるため、外乱光のエネルギーをより確実に減衰させることができ、エネルギーの大きい外乱光が受光センサに受光されてしまうといった事態をより確実に防ぐことができる。特に、「窪み」は、後方側が受光面覆い部によって覆われ、上下が凸状部によって覆われた構成となっているため、減衰後の光が仮に窪み内から前方側に漏れたとしても遮蔽部材の後方側に配される受光面側には回り込みにくく、外乱光に起因する受光ノイズをより効果的に抑えることができる。
【００１１】
請求項２の発明において、窪みの上側に配置される凸状部下方面は、少なくともレーザ光が偏向部から前方側に照射されるときに、レーザ光の一部が透過板で反射して生じる鏡面反射成分を当該窪みの下側の凸状部上方面に向けて反射するように構成されている。また、その凸状部上方面は、凸状部下方面からの鏡面反射成分を再び当該凸状部下方面側に向けて反射するように構成されており、これにより凸状部下方面と凸状部上方面との間で鏡面反射成分の反射が繰り返されるようになっている。
この構成では、透過板で生じた鏡面反射成分を凸状部内壁面で反射させて窪み内に取り込み、この窪み内において上側に配置される内壁面（凸状部下方面）と下側に配置される内壁面（凸状部上方面）との間で反射を繰り返すことができる。従って、比較的エネルギーの大きい鏡面反射成分をより多く反射、低減させてより大きなエネルギー減衰作用を生じさせることができる。
【００１２】
請求項３の発明は、中心軸を通り且つ受光面の中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面において、レーザ光が当該切断面に沿って照射されるときの当該レーザ光の透過板内面への入射方向と、入射方向に対する透過板内面での正反射方向とのなす角度をθａとし、レーザ光が切断面に沿って照射されるときの当該レーザ光の方向と、凸状部下方面とのなす角度をθｂとしたとき、少なくともθｂ＜θａとなっている。
この構成では、レーザ光が仮想的な切断面（中心軸を通り且つ受光面の中心位置を通る仮想平面）に沿って前方に照射される場合に、少なくとも透過板から正反射して生じる鏡面反射成分を、凸状部下方面にて下方向きに反射させつつ窪み内に導くことができる。従って、透過板からの外乱光が凸状部下方面で反射するときに、この反射で生じる光が直接又は他部材を介して上方側に回り込んで受光されるといった事態をより確実に回避することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、上記切断面において、θａ＋θｂ＜９０°となっている。
この構成では、レーザ光が仮想的な切断面（中心軸を通り且つ受光面の中心位置を通る仮想平面）に沿って前方に照射される場合において、透過板から正反射して生じる鏡面反射成分が凸状部下方面にて反射するときに、当該鏡面反射成分の経路（即ち、透過板から凸状部下方面に向かう経路）よりも窪みの奥側（後方側）に近づくように反射光が生じることとなる。従って、外乱光が上方側から受光面側に回り込むことをより確実に抑えることができると共に、外乱光に含まれるより多くの成分が窪み内に入り込みやすくなり、外乱光を一層減衰させることが可能となる。
【００１４】
請求項５の発明では、上記切断面において、窪み内で互いに対向する凸状部下方面と凸状部上方面とのなす角度をθｃとしたとき、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっている。
この構成では、レーザ光が仮想的な切断面（中心軸を通り且つ受光面の中心位置を通る仮想平面）に沿って前方に照射される場合において、透過板から正反射して生じる鏡面反射成分が凸状部下方面にて反射するときに、当該鏡面反射成分の経路（即ち、透過板から凸状部下方面に向かう経路）よりも窪みの奥側（後方側）に近づくように反射光が生じ、且つ、当該反射光が凸状部上方面で反射するときにも更に窪みの奥側（後方側）に近づくように反射光が生じることとなる。これにより、上記外乱光をより窪みの奥側に入り込ませて複数回の内部反射によって確実に減衰させることができ、エネルギーの大きい光が窪みが窪みの外部に漏洩し難くなるため、ノイズ光を抑える効果が極めて高いものとなる。
【００１５】
請求項６の発明では、遮蔽部材には、受光面覆い部の下方側に連結されると共に当該受光面覆い部から後方側に延びる構成で、前記受光センサの下端部側をカバーする端部覆い部が設けられており、受光面覆い部の配置領域から端部覆い部の配置領域に亘って前方側から後方側への光の通過が遮断される構成をなしている。
この構成では、透過板で反射して生じる外乱光の内、受光面の前方側から入り込もうとする成分を複数の凸状部で抑制するという効果に加え、これら凸状部の下側且つ後方側から受光面に入り込もうとする成分をも遮断することができ、外乱光の遮断効果を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。
【図２】図２は、図１のレーザレーダ装置を水平方向に切断した断面を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、図１のレーザレーダ装置の一部を拡大して概略的に示す拡大図である。
【図４】図４は、図１のレーザレーダ装置に関し、透過板で反射して生じる外乱光と遮蔽部材との関係を説明する説明図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。
【図６】図６は、図５のレーザレーダ装置の一部を拡大して概略的に示す拡大図である。
【図７】図７は、図５のレーザレーダ装置に関し、透過板で反射して生じる外乱光と遮蔽部材との関係を説明する説明図である。
【図８】図８は、図１のレーザレーダ装置において、ガウス拡散を考慮して透過板や遮蔽部材の形状、配置等を定める場合について説明する説明図である。
【図９】図９は、本発明の対比例の問題点を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[第１実施形態]
以下、本発明のレーザレーダ装置を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
（全体構成）
まず、図１、図２を参照して第１実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成について説明する。
図１は、第１実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。図２は、図１のレーザレーダ装置を水平方向に切断した断面を概略的に示す断面図である。なお、図１では、フォトダイオードの受光面の中心位置と中心軸とを通るようにレーザレーダ装置を中心軸に沿って切断した切断面を概略的に示しており、図２は、図１のレーザレーダ装置において、透過板の上端部付近で水平方向に切断した切断面を概略的に示すものである。また、図３は、図１の一部を拡大して説明する説明図である。なお、以下の説明では、透明板の断面については白抜きで示すこととする。
【００１８】
図１、図２に示すように、レーザレーダ装置１は、レーザダイオード１０と、検出物体からの反射光Ｌ２を受光するフォトダイオード２０とを備え、検出物体までの距離や方位を検出する装置として構成されている。
【００１９】
レーザダイオード１０は、「レーザ光発生手段」の一例に相当するものであり、制御回路９０の制御により、図示しない駆動回路からパルス電流を受け、このパルス電流に応じたパルスレーザ光（レーザ光Ｌ１）を間欠的に出射している。なお、本実施形態では、レーザダイオード１０から検出物体に至るまでのレーザ光を符号Ｌ１にて概念的に示し、検出物体からフォトダイオードに至るまでの反射光を符号Ｌ２にて概念的に示している。
【００２０】
フォトダイオード２０は、例えばアバランシェフォトダイオード（avalanche photodiode）などによって構成されている。このフォトダイオード２０は、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ１が発生し、そのレーザ光Ｌ１が検出物体（図示略）にて反射したとき、その反射光Ｌ２を受光して電気信号に変換している。なお、検出物体からの反射光については所定領域のものが凹面鏡４１に取り込まれる構成となっており、図１では、符号Ｌ２で示す２つのライン（二点鎖線）間の領域の反射光が取り込まれる例を示している。
なお、、「受光センサ」の一例に相当するものであり、後述する導光手段によって集光されつつ導かれた反射光を受光するように機能する。
【００２１】
レーザダイオード１０から出射されるレーザ光Ｌ１の光軸上にはレンズ６０が設けられている。このレンズ６０は、コリメートレンズとして構成されるものであり、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を平行光に変換している。
【００２２】
レンズ６０を通過したレーザ光Ｌ１の光路付近には、ミラー３０が設けられている。このミラー３０は、レーザ光Ｌ１の光軸に対し所定角度で傾斜してなる反射面３０ａと、反射面３０ａと交差する方向の貫通路３２とを備えており、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を貫通路３２を介して通過させる一方、検出物体からの反射光Ｌ２（より詳しくは凹面鏡４１にて反射された反射光）をフォトダイオード２０に向けて反射させている。
【００２３】
また、ミラー３０を通過するレーザ光Ｌ１の光軸上には、回転反射装置４０が設けられている。回転反射装置４０は、「回転偏向手段」の一例に相当するものであり、中心軸４２ａを中心として回転可能に構成された凹面鏡４１と、この凹面鏡４１に連結された軸部４２と、この軸部４２を回転可能に支持する図示しない軸受と、凹面鏡４１を回転駆動するモータ５０とを備え、凹面鏡４１を回転させつつレーザダイオード１０にて発生した前記レーザ光Ｌを凹面鏡４１により外部空間に向けて偏向させるように機能している。
【００２４】
凹面鏡４１は、「偏向部」の一例に相当するものであり、ミラー３０を通過したレーザ光Ｌ１の光軸上に配置される凹状の反射面４１ａを備えると共に、中心軸４２ａ（所定の中心軸）を中心として回転可能とされており、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１をケース３外の空間に向けて偏向（反射）させ、且つケース３外の空間に存在する検出物体からの反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて偏向（反射）させる構成をなしている。
【００２５】
本実施形態では、凹面鏡４１、ミラー３０が「導光手段」の一例に相当し、凹面鏡４１により外部空間に向けて偏向されたレーザ光Ｌ１が外部空間に存在する物体で反射し、当該物体からの反射光が透過板８０を介してケース３の内部に入り込んだときに、当該反射光をケース３の内部で集光しつつ偏向するように機能している。
【００２６】
また、凹面鏡４１の回転中心となる中心軸４２ａの方向は、ミラー３０を通過して当該凹面鏡４１に入射するレーザ光Ｌ１の方向と略一致しており、レーザ光Ｌ１が凹面鏡４１に入射する入射位置Ｐ１が中心軸４２ａ上の位置とされている。また、本実施形態では、凹面鏡４１の反射面４１ａにおいて位置Ｐ１付近の部分が、垂直方向（反射面４１ａに入射するレーザ光Ｌ１の方向）に対して４５°の角度で傾斜しており、凹面鏡４１の反射面４１ａで反射したレーザ光Ｌ１が水平方向に照射されるようになっている。また、凹面鏡４１は入射するレーザ光Ｌ１の方向と一致した方向の中心軸４２ａを中心として回転するため、凹面鏡４１の回転位置に関係なくレーザ光Ｌ１の入射角度が常に４５°で維持され、位置Ｐ１からのレーザ光Ｌ１の向きは絶えず水平方向（中心軸４２ａと直交する方向）となるように構成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、中心軸４２ａの方向を垂直方向（上下方向、縦方向）としており、中心軸４２ａと直交する平面方向を水平方向としている。また、垂直方向（上下方向）と直交する方向であって且つフォトダイオード２０の受光面２０ａの中心を通る方向を前後方向としており、この前後方向において、フォトダイオード２０の受光面２０ａが向く側を前側、これとは反対側を後側としている。
【００２８】
さらに、レーザレーダ装置１には、回転反射装置４０を駆動するモータ５０が設けられている。このモータ５０は、「駆動手段」の一例に相当するものであり、軸部４２を回転させることで、軸部４２と連結された凹面鏡４１を回転駆動している。このモータ５０は、例えば公知の直流モータ或いは公知の交流モータによって構成されており、制御回路９０からの駆動指示があったときに、図示しないモータドライバによって駆動状態（例えば、回転タイミングや回転速度）が制御されるようになっており、このときに、予め定められた一定の回転速度で定常回転するようになっている。
【００２９】
このモータは、回転駆動軸が軸部４２と一体的に構成されており、軸部４２と凹面鏡４１とを、中心軸４２ａを回転中心として定常回転させるように構成されている。凹面鏡４１は、上述したように偏向面（反射面４１ａ）と中心軸４２ａとのなす角度θが一定角度（例えば４５°）となるように配置されており、モータ５０の駆動力を受けたときにこの角度θを一定角度で維持しつつ回転するようになっている。
【００３０】
また、本実施形態では、図１に示すように、モータ５０の軸部４２の回転角度位置（即ち凹面鏡４１の回転角度位置）を検出する回転角度センサ５２が設けられている。回転角度センサ５２は、ロータリーエンコーダなど、軸部４２の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用できる。
【００３１】
また、レーザレーダ装置１では、レーザダイオード１０、フォトダイオード２０、ミラー３０、レンズ６０、回転反射装置４０、モータ５０等がケース３内に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。このケース３は、主ケース部５と透過板８０とを備えており、全体として箱状に構成されている。主ケース部５は、上壁部５ａ及び下壁部５ｂが上下に対向して配置され、前壁部５ｃ及び後壁部５ｄが前後に対向して配置され、側壁部５ｅ、５ｆが左右に対向して配置されており、一部が導光可能に開放された箱状形態をなしている。
【００３２】
この主ケース部５は、凹面鏡４１の周囲に、レーザ光Ｌ１及び反射光Ｌ２の通過を可能とする窓部４が形成されている。この窓部４は、主ケース部５において光の出入りを可能とするように開口した部分であり、主ケース部５の前壁部５ｃから両側壁部５ｅ、５ｆに亘って溝状に形成されている。そしてこの開口形態の窓部を閉塞するように透過板８０が設けられている。
【００３３】
透過板８０は、例えば、透明の樹脂板、ガラス板などによって構成されており、図２に示すように凹面鏡４１の周囲のほぼ半周程度に亘り、レーザ光Ｌ１の走査経路上に配される窓部４を閉塞する構成で配置されている。この透過板８０は、凹面鏡４１からのレーザ光Ｌ１の走査経路上において周方向所定範囲に亘って配置されており、上記窓部４を閉塞すると共に凹面鏡４１から投射されたレーザ光Ｌ１を透過させる構成をなしている。
【００３４】
（遮蔽部材に関する構成）
次に、レーザレーダ装置１の特徴の一つである遮蔽部材、及びこれに関連する構成について説明する。
まず、フォトダイオード２０、透過板８０、及び遮蔽部材７０の配置関係について説明する。
本実施形態に係るレーザレーダ装置１では、中心軸４２ａの方向を上下方向としたとき、ケース３の内部領域において、凹面鏡４１から照射されるレーザ光Ｌ１が透過板８０に入射する位置（中心軸４２ａと直交し且つ位置Ｐ３を通る仮想平面の位置）よりも上方側の領域にフォトダイオード２０が配置されるようになっている。
【００３５】
そして、このようなフォトダイオード２０の前方側且つ下方側に、遮蔽部材７０が配置されている。この遮蔽部材７０は、受光面２０ａの前方側且つ受光面２０ａの下側寄りの位置を部分的に覆う構成となっており、位置Ｐ３側と受光面２０ａとの間の外乱光経路に介在するように受光面２０ａを遮蔽している。そして、外乱光（凹面鏡４１からのレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる外乱光）が受光面２０ａ側に入り込むことを遮断するように構成されている。
【００３６】
図１、図２に示すように、透過板８０は、凹面鏡４１から照射されるレーザ光Ｌ１の走査経路上に配置されており、図２に示すように、凹面鏡４１の周囲のほぼ半周程度に亘って凹面鏡４１を囲んでいる。本実施形態では、図２に示すように、３６０°回転し得る凹面鏡４１の全回転角度の内、レーザ光Ｌ１が位置Ｌａの方向に照射される時の回転角度から位置Ｌｂに照射される時の回転角度までの角度範囲が検出範囲となっており、凹面鏡４１がこの検出範囲にあるときに凹面鏡４１からのレーザ光Ｌ１が透過板８０の内面８０ａに入射するようになっている。
【００３７】
そして、この透過板８０は、中心軸４２ａを中心とした周方向のいずれの位置においても、レーザ光Ｌ１が入射する部分は、レーザ光Ｌ１の入射面が中心軸４２ａに対して傾斜し且つ上方側を向くように配置されている。即ち、周方向のいずれにおいても、レーザ光Ｌ１の入射位置が斜め上向きに傾斜している。
【００３８】
より具体的には、、中心軸４２ａ上の位置で切断した切断面は、透過板８０の周方向いずれの位置を通るように切断した場合でもその切断面における透過板８０の内面形状は図３のような一定形状となっている。そして、中心軸４２ａを通るいずれの向きの切断面でも、透過板８０の内面８０ａにおけるレーザ光Ｌ１が入射する位置（図３の場合はＰ３位置）の接線Ｌｃは、上下方向（即ち、中心軸４２ａの方向）に対する傾きが一定角度θｎとなっている（図４参照）。
【００３９】
また、本実施形態では、ミラー３０と凹面鏡４１とが所定の間隔をあけて配置されており、レーザ光Ｌ１が透過板８０の周方向いずれの位置に入射する場合でも、透過板８０からの外乱光の鏡面反射成分（正反射成分）がミラー３０と凹面鏡４１との間を通るように、透過板８０の形状（特に内面８０ａにおける傾斜角度）や配置、及び凹面鏡４１及びミラー３０の形状や配置が定められている。なお、図１、図３、図４では、レーザ光Ｌ１の一部が透過板８０の内面８０ａで反射した反射光（外乱光）の内、鏡面反射成分（正反射成分）を符号Ｌ３にて概念的に示している。
【００４０】
次に、遮蔽部材７０の構成について詳述する。
遮蔽部材７０は、レーザ光を透過しない材料（例えばＡＢＳ樹脂等の樹脂材料など）によって構成されており、受光面覆い部７７と、端部覆い部７８と、複数の凸状部７１とを備えている。
受光面覆い部７７は、図３のように、受光面２０ａの中心位置Ｐ２の前方側且つ下方側において、前方にレーザ光Ｌ１が照射されるときの外乱光発生位置（即ち、透過板８０におけるレーザ光Ｌ１の入射位置Ｐ３）と受光面２０ａとの間に介在するように配置されており、より具体的には、受光面２０ａ、集光レンズ６２、フィルタ６４よりも前方位置において、集光レンズ６２やフィルタ６４の下端部前方を覆う構成で配置されている。この受光面覆い部７７は、全体として略板状に構成され、上下方向に沿って配置されており、後述する複数の凸状部７１を連結するように機能している。
【００４１】
端部覆い部７８は、受光面覆い部７７の下方側に連結されると共に当該受光面覆い部７７から後方側に延びる構成で、フォトダイオード２０の下端部側をカバーしている。具体的には、図３のように、前方にレーザ光Ｌ１が照射されるときの外乱光発生位置（即ち、透過板８０におけるレーザ光Ｌ１の入射位置Ｐ３）と受光面２０ａの下端部との間の位置に介在するように、或いはこの位置よりも下方位置となるように配置され、図３の例では、フィルタ６４の下端部及び集光レンズ６２の下端部の下方位置において、これら下端部を下方側から覆うように配置されている。
【００４２】
このように受光面覆い部７７の下端部から後方側に連続する形態で端部覆い部７８が設けられているため、受光面覆い部７７の配置領域から端部覆い部７８の配置領域に亘って前方側から後方側への光の通過、及び下方側から上方側への光の通過が遮断されるようになっている。。
【００４３】
また、受光面覆い部７７から前方側に凸となるように複数の凸状部７１が配置されている。これら複数の凸状部７１は、上下に並んで配置されており、図４に示すように、隣接する凸状部間にはそれぞれ窪み７９が形成されている。
【００４４】
各凸状部７１は、いずれも前方側に凸状に構成され、図３、図４のような方向の切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置Ｐ２を通る平面に沿ってレーザレーダ装置１を切断した切断面）において外形が三角形状に構成されている。例えば、図４に示す２番目の凸状部７２は、上記切断面の外形において、上方側に配置される凸状部上方面７２ｂが水平方向（中心軸と直交する方向）に対して傾斜しており、下方側に配置される凸状部下方面７２ａも水平方向に対して傾斜している。そして、上記切断面の外形において、先細り状となるように（即ち、先端部となるにつれて幅が狭くなるように）構成されている。そして、上記切断面において、凸状部上方面７２ｂ、凸状部下方面７２ａ、凸状部上方面７２ｂ及び凸状部下方面７２ａの後端部を結んだ仮想線７２ｃによって囲まれる形状が三角形状となっている。なお、２番目の凸状部７２以外の他の凸状部も上記切断面の外形が同様の三角形状となっている。
【００４５】
そして、上記のように構成される複数の凸状部７１の凸状部間には、窪み７９が形成されている。各窪み７９は、上方側の内壁面が上方側の凸状部７１の凸状部下方面によって構成されており、下方側の内壁面が下方側の凸状部７１の凸状部上方面によって構成されている。
【００４６】
例えば、図４に示す窪み７９は、上方側の凸状部７１（２番目の凸状部７２）の凸状部下方面７２ａが上側の内壁面となっており、下方側の凸状部７１（３番目の凸状部７３）の凸状部上方面７３ｂが下側の内壁面として構成されている。そして、図３、図４のような方向の切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置Ｐ２を通る平面に沿ってレーザレーダ装置１を切断した切断面）における各窪み７９の内壁面の外形は、深い位置となるにつれて幅が狭くなるように構成されている。また、上記切断面において窪み７９の上方側の内壁面と下方側の内壁面とのなす角度は所定角度θｃとなっている。
【００４７】
そして、窪み７９の上方側に設けられる凸状部７１はレーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から前方側に照射されるときに、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）を当該凸状部７１の凸状部下方面によって当該窪み７９の内壁に向けて反射している。例えば、図４に示すように、レーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から上記切断面の方向に照射されるときに、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）が２番目の凸状部７２の凸状部下方面７２ａに入り込むようになっており、この凸状部下方面７２ａは、上記鏡面反射成分（正反射成分）を窪み７９の内壁に向けて反射している。これにより、透過板８０で生じた外乱光の鏡面反射成分が窪み７９内部で複数回減衰することになる。
【００４８】
より詳しくは、図３、図４のように凹面鏡４１からレーザ光Ｌ１が前方に照射されるときには、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）等が例えば２番目の凸状部７２の凸状部下方面７２ａに入り込むようになっており、この凸状部下方面７２ａは、この反射光（主として鏡面反射成分が凸状部下方面７２ａで反射した反射光）を当該凸状部下方面７２ａと共に窪み７９を構成する下側の凸状部上方面７３ｂに向けて反射している。また、その凸状部上方面７３ｂは、凸状部下方面７２ａからの鏡面反射成分等を再び当該凸状部下方面７２ａ側に向けて反射するように構成されており、これにより凸状部下方面７２ａと凸状部上方面７２ｂとの間で鏡面反射成分の反射が繰り返されるようになっている。
【００４９】
図４の例では、上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面）において、レーザ光Ｌ１が当該切断面の方向に照射されるときの当該レーザ光Ｌ１の透過板内面８０ａへの入射方向と、入射方向に対する透過板内面８０ａでの正反射方向とのなす角度をθａとし、レーザ光Ｌ１が切断面の方向に照射されるときの当該レーザ光Ｌ１の方向（符号Ｌｆの方向と平行な方向）と、凸状部下方面７２ａとのなす角度をθｂとしたとき、θｂ＜θａとなるように構成され、凸状部下方面７２ａで反射する鏡面反射成分がその反射位置Ｐ４よりも上方側に向かわないようになっている。より詳しくは、上記切断面においてθａ＋θｂ＜９０°となるように構成されており、凸状部下方面７２ａで反射した反射光（鏡面反射成分の反射光）が、当該鏡面反射成分が透過板８０から向かってきた方向（Ｌ３の方向）よりも下の方向に向かうようになっている。更には、上記切断面において、窪み７９内で互いに対向する凸状部下方面７２ａと凸状部上方面７３ｂとのなす角度をθｃとしたとき、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっている。図４に示すように、位置Ｐ３からの鏡面反射成分が位置Ｐ４で正反射した場合、この正反射光の方向と凸状部下方面７２ａとのなす角度θｄは、θａ＋θｂとなる。そして、その正反射光と凸状部上方面７３ｂとのなす角度θｅが９０°より大きければ、その正反射光が位置Ｐ５で反射したときの光が窪みの奥側に向かうようになる。そして、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°の関係であれば、θｅ＞９０°（即ち、１８０°−θｃ−θｄ＞９０°）を満たすことになるため、このような角度関係に設定することで、窪み７９内でより多くの内部反射が繰り返されることになる。
【００５０】
（第１実施形態の主な効果）
第１実施形態のレーザレーダ装置１では、フォトダイオード２０の受光面２０ａの前方側且つ下側側の位置に、凹面鏡４１からのレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる外乱光を遮蔽する遮蔽部材７０が配置されている。この遮蔽部材７０には、受光面２０ａの中心位置Ｐ２の前方側且つ下方側に配置される受光面覆い部７７と、複数の凸状部７１とが設けられている。これにより、受光面２０ａの上方側（少なくとも中心位置Ｐ２の前側）を正規の反射光の受光領域として利用可能とすることができる。
一方、このように受光面２０ａを前側に向けると、前方側に照射されたレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射した場合に、当該反射位置（フォトダイオード２０よりも前側且つ下方側の位置）からの外乱光が前方側且つ下方側から受光面２０ａに直接入り込んでしまうことが問題視される。しかしながら、上記のように受光面２０ａの中心位置Ｐ２の前方側且つ下方側に受光面覆い部７７を配置すれば、透過板８０におけるレーザ光Ｌ１の内部反射位置Ｐ３と受光面２０ａとの間の位置（特に直接の外乱光の経路として想定される受光面２０ａの前方側且つ下方側の位置）に受光面覆い部７７を介在させることができ、まず、このような直接の外乱光をより確実に遮断することができる。
また、受光面覆い部７７を配置するだけでは、外乱光が当該受光面覆い部７７で反射して生じる光（二次的な外乱光）が他部材で反射して受光面２０ａに入り込んでしまう懸念がある。例えば、図９のように、受光面２０ａの前側に単に板状の部材Ｔを配置すると、位置Ｐ３からの直接の外乱光を抑制することはできるが、部材Ｔで反射した光がミラー３０等で反射されてしまい、この光がフォトダイオード２０に入り込んでしまう懸念がある。本発明では、受光面覆い部７７から前方側に凸となる凸状部７１を複数配置することでこのような問題を解消している。
【００５１】
具体的には、複数の凸状部７１が上下に並んで配置され、いずれの凸状部７１も、中心軸４２ａ（偏向部の回転中心）を通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置１を切断した切断面において外形が三角形状となっており、隣接する凸状部間に窪み７９が形成されている。そして、窪み７９の上側に配置される凸状部下方面７２ａは、少なくともレーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から前方側に照射されるときに、レーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分又はガウス反射成分を窪み７９の内壁に向けて反射するように構成されている。
この構成では、前方側に照射されたレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射したときに、この反射で生じる外乱光（鏡面反射成分又はガウス拡散成分）を凸状部下方面７２ａで受けて低減させ、このように低減した光を更に窪み７９内壁で受けて低減させることができる。このように窪み７９内で外乱光の低減が複数回行われるため、外乱光のエネルギーをより確実に減衰させることができ、エネルギーの大きい外乱光がフォトダイオード２０に受光されてしまうといった事態をより確実に防ぐことができる。特に、「窪み７９」は、後方側が受光面覆い部７７によって覆われ、上下が凸状部７１によって覆われた構成となっているため、減衰後の光が仮に窪み７９内から前方側に漏れたとしても遮蔽部材７０の後方側に配される受光面２０ａ側には回り込みにくく、外乱光に起因する受光ノイズをより効果的に抑えることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、窪み７９の上側に配置される凸状部下方面７２ａは、少なくともレーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から前方側に照射されるときに、レーザ光Ｌ１の一部が透過板で反射して生じる鏡面反射成分を当該窪み７９の下側の凸状部上方面７３ｂに向けて反射するように構成されている。また、その凸状部上方面７３ｂは、凸状部下方面７２ａからの鏡面反射成分を再び当該凸状部下方面７２ａ側に向けて反射するように構成されており、これにより凸状部下方面７２ａと凸状部上方面７３ｂとの間で鏡面反射成分の反射が繰り返されるようになっている。
この構成では、透過板８０で生じた鏡面反射成分を凸状部内壁面で反射させて窪み７９内に取り込み、この窪み７９内において上側に配置される内壁面（凸状部下方面７２ａ）と下側に配置される内壁面（凸状部上方面７３ｂ）との間で反射を繰り返すことができる。従って、比較的エネルギーの大きい鏡面反射成分をより多く反射、低減させてより大きなエネルギー減衰作用を生じさせることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る仮想平面）において、図４に示すようなθａ、θｂを設定した場合に、少なくともθｂ＜θａとなっている。この構成では、レーザ光Ｌ１が上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る仮想平面）に沿って前方に照射される場合に、少なくとも透過板８０から正反射して生じる鏡面反射成分を、凸状部下方面７２ａにて下方向きに反射させつつ窪み７９内に導くことができる。従って、透過板８０からの外乱光が凸状部下方面７２ａで反射するときに、この反射で生じる光が直接又は他部材を介して上方側に回り込んで受光されるといった事態をより確実に回避することができる。
【００５４】
また、上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る仮想平面）において、θａ＋θｂ＜９０°となっている。この構成では、上記切断面に沿って前方に照射される場合において、透過板８０から正反射して生じる鏡面反射成分が凸状部下方面７２ａにて反射するときに、当該鏡面反射成分の経路（即ち、透過板８０から凸状部下方面７２ａに向かう経路）よりも窪み７９の奥側（後方側）に近づくように反射光が生じることとなる。従って、外乱光が上方側から受光面２０ａ側に回り込むことをより確実に抑えることができると共に、外乱光に含まれるより多くの成分が窪み７９内に入り込みやすくなり、外乱光を一層減衰させることが可能となる。
【００５５】
更に、上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る仮想平面）において、図４に示すようなθｃを設定した場合に、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっている。この構成では、レーザ光Ｌ１が上記切断面に沿って前方に照射される場合において、透過板８０から正反射して生じる鏡面反射成分が凸状部下方面７２ａにて反射するときに、当該鏡面反射成分の経路（即ち、透過板から凸状部下方面に向かう経路）よりも窪み７９の奥側（後方側）に近づくように反射光が生じ、且つ、当該反射光が凸状部上方面７３ｂで反射するときにも更に窪み７９の奥側（後方側）に近づくように反射光が生じることとなる。これにより、上記外乱光をより窪み７９の奥側に入り込ませて複数回の内部反射によって確実に減衰させることができ、エネルギーの大きい光が窪み７９が窪み７９の外部に漏洩し難くなるため、ノイズ光を抑える効果が極めて高いものとなる。
【００５６】
また、本実施形態では、遮蔽部材７０において端部覆い部７８が設けられ、この端部覆い部７８は、受光面覆い部７７の下方側に連結されると共に当該受光面覆い部７７から後方側に延びる構成で、フォトダイオード２０の下端部をカバーしている。そして、受光面覆い部７７の配置領域から端部覆い部７８の配置領域に亘って前方側から後方側への光の通過が遮断される構成をなしている。
この構成では、透過板８０で反射して生じる外乱光の内、受光面２０ａの前方側から入り込もうとする成分を複数の凸状部７１で抑制するという効果に加え、これら凸状部７１の下側且つ後方側から受光面２０ａに入り込もうとする成分をも遮断することができ、外乱光の遮断効果を一層高めることができる。
【００５７】
［第２実施形態]
次に第２実施形態について説明する。
図５は、第２実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。図６は、図５のレーザレーダ装置の一部を拡大して概略的に示す拡大図である。図７は、図５のレーザレーダ装置に関し、透過板で反射して生じる外乱光と遮蔽部材との関係を説明する説明図である。
【００５８】
なお、第２実施形態では、遮蔽部材における凸状部の構成のみが第１実施形態と異なり、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。よって第１実施形態と同様の部分については第１実施形態と同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５９】
図５、図６に示すように、本実施形態のレーザレーダ装置１で用いられる遮蔽部材２７０も、レーザ光を透過しない材料（例えばＡＢＳ樹脂等の樹脂材料など）によって構成されており、受光面覆い部７７と、端部覆い部７８と、複数の凸状部２７１とを備えている。なお、受光面覆い部７７と端部覆い部７８は第１実施形態と同様の構成、配置となっている。そして、受光面覆い部７７から前方側に凸となるように複数の凸状部２７１が配置されている。これら複数の凸状部２７１は、上下に並んで配置されており、図７に示すように、隣接する凸状部間にはそれぞれ窪み２７９が形成されている。
【００６０】
各凸状部２７１は、いずれも前方側に凸状に構成され、図６、図７のような方向の切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置Ｐ２を通る平面に沿ってレーザレーダ装置１を切断した切断面）において外形が三角形状に構成されている。例えば、図７に示す２番目の凸状部２７２は、上記切断面の外形において、上方側に配置される凸状部上方面２７２ｂが水平方向（中心軸と直交する方向）に対して傾斜しており、下方側に配置される凸状部下方面２７２ａは水平方向とほぼ平行に配置されている。そして、上記切断面の外形において、先細り状となるように（即ち、先端部となるにつれて幅が狭くなるように）構成されている。そして、上記切断面において、凸状部上方面２７２ｂ、凸状部下方面２７２ａ、凸状部上方面２７２ｂ及び凸状部下方面２７２ａの後端部を結んだ仮想線２７２ｃによって囲まれる形状が三角形状となっている。なお、２番目の凸状部２７２以外の他の凸状部も上記切断面における外形が同様の三角形状となっている。
【００６１】
そして、上記のように構成される複数の凸状部２７１の凸状部間には、窪み２７９が形成されている。例えば、図７に示す窪み２７９は、上方側の凸状部２７１（２番目の凸状部２７２）の凸状部下方面２７２ａが上側の内壁面となっており、下方側の凸状部２７１（３番目の凸状部２７３）の凸状部上方面２７３ｂが下側の内壁面として構成されている。そして、図６、図７のような方向の切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置Ｐ２を通る平面に沿ってレーザレーダ装置１を切断した切断面）における各窪み２７９の内壁面の外形は、深い位置となるにつれて幅が狭くなるように構成されている。また、上記切断面において窪み２７９の上方側の内壁面と下方側の内壁面とのなす角度は所定角度θｃとなっている。
【００６２】
そして、窪み２７９の上方側に設けられる凸状部２７１は、レーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から前方側に照射されるときに、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）を当該凸状部２７１の凸状部下方面によって当該窪み２７９の内壁に向けて反射している。例えば、図７に示すように、レーザ光Ｌ１が凹面鏡４１から上記切断面の方向に照射されるときに、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）が２番目の凸状部２７２の凸状部下方面２７２ａに入り込むようになっており、この凸状部下方面２７２ａは、上記鏡面反射成分（正反射成分）Ｌ３を窪み２７９の内壁に向けて反射している。これにより、透過板８０で生じた外乱光の鏡面反射成分が窪み２７９内部で複数回減衰することになる。
【００６３】
より詳しくは、図６、図７のように凹面鏡４１からレーザ光Ｌ１が前方に照射されるときに、このレーザ光Ｌ１の一部が透過板８０で反射して生じる鏡面反射成分（正反射成分）Ｌ３が例えば２番目の凸状部２７２の凸状部下方面２７２ａに入り込むようになっており、この凸状部下方面２７２ａは、この反射光（主として鏡面反射成分Ｌ３が凸状部下方面２７２ａで反射した反射光）を凸状部上方面２７３ｂ（凸状部下方面２７２ａと共に窪み２７９を構成する下側の内壁面）に向けて反射している。また、その凸状部上方面２７３ｂは、凸状部下方面２７２ａからの鏡面反射成分等を再び当該凸状部下方面２７２ａ側に向けて反射するように構成されており、これにより凸状部下方面２７２ａと凸状部上方面２７２ｂとの間で鏡面反射成分の反射が繰り返されるようになっている。
【００６４】
図７の例でも、上記切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面）において、レーザ光Ｌ１が当該切断面の方向に照射されるときの当該レーザ光Ｌ１の透過板内面８０ａへの入射方向と、入射方向に対する透過板内面８０ａでの正反射方向とのなす角度をθａとし、レーザ光Ｌ１が上記切断面の方向に照射されるときの当該レーザ光Ｌ１の方向と、凸状部下方面２７２ａとのなす角度をθｂとしたとき、θｂ＜θａとなるように構成され、凸状部下方面２７２ａで反射する鏡面反射成分がその反射位置Ｐ４よりも上方側に向かわないようになっている。より詳しくは、上記切断面においてθａ＋θｂ＜９０°となるように構成されており、凸状部下方面２７２ａで反射した反射光（鏡面反射成分Ｌ３の反射光）が、当該鏡面反射成分Ｌ３が透過板８０から向かってきた方向（Ｌ３の方向）よりも下の方向に向かうようになっている。更には、上記切断面において、窪み２７９内で互いに対向する凸状部下方面２７２ａと凸状部上方面２７３ｂとのなす角度をθｃとしたとき、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっている。従って、窪み２７９内でより多くの内部反射が繰り返されることになる。
【００６５】
［他の実施形態］
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６６】
図８は、図１のレーザレーダ装置において、ガウス拡散を考慮して透過板や遮蔽部材の形状、配置等を定める場合について説明する説明図である。なお、図８の構成は、基本的に第１実施形態と同様であり、θｂ、θｃの設定方法のみが第１実施形態と異なっている。第１実施形態では、レーザ光Ｌ１が透過板８０の内面８０ａで反射したときの正反射成分（鏡面反射成分）を主に考慮した場合を説明したが、位置Ｐ３で反射する光が正反射方向（レーザ光Ｌ１が正反射したときの方向）から上下に所定角度α拡がるような反射光（ガウス反射光）であってもよい。なお、図８の例では、図４と同様の切断面（中心軸４２ａを通り且つ受光面２０ａの中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面）において、当該切断面の方向に照射されたレーザ光Ｌ１が正反射したときの傾斜角度（レーザ光Ｌ１と正反射方向とのなす角度）がθａであり、ガウス反射光の上端側境界Ｌ３’とレーザ光Ｌ１とのなす角度をθ’（θ’＝θａ＋α）、ガウス反射光の下端側境界とレーザ光Ｌ１とのなす角度をθ”（θ”＝θａ−α）として示している。
このようなガウス反射光が発生する構成では、当該切断面の方向に照射されたレーザ光Ｌ１の方向（符号Ｌｆの方向と平行）と、凸状部下方面２７２ａとのなす角度をθｂとしたとき、θｂ＜θａ’となるように構成されることが望ましく、更に、上記切断面においてθａ’＋θｂ＜９０°となるように構成されることがより望ましい。更には、上記切断面において、窪み７９内で互いに対向する凸状部下方面７２ａと凸状部上方面７３ｂとのなす角度をθｃとしたとき、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっていることが望ましい。このようにすると、上方側に漏れやすい上方側の境界光Ｌ３’を窪み内に取り込んで内部反射を繰り返し易くなる。
【００６７】
上記実施形態では、「三角形状」の例として、図４、図７のような例を示したが、このような例に限られない。例えば、図４のような切断面において先端部が若干平坦な台形形状（略三角形状）となるような構成も本発明の「三角形状」に含まれる。或いは、凸状部下方面や凸状部上方面が上記切断面において直線状でない構成（凸状部下方面や凸状部上方面が若干湾曲した構成等）も本発明の「三角形状」に含まれる。要するに、上記切断面（中心軸４２ａを通り、受光面２０ａの中心位置Ｐ２を通る位置で切断した切断面）において先細り状となるように（即ち、先端部となるにつれて幅が狭くなるように）外形が構成され、外乱光（特に位置Ｐ３からの鏡面反射成分等）を凸状部下方面によって窪み内に導き得る構成であれば本発明の「三角形状」に含まれる。
【００６８】
上記実施形態では、遮蔽部材７０の表面構成について特に言及はしていないが、遮蔽部材７０の表面形状は、反射率が低い構成としてもよく、例えば、凸状部の表面や端部覆い部の下面を、黒色の反射面等としてもよい。
【００６９】
上記実施形態では、複数の凸状部７１、或いは複数の凸状部２７１において、受光面覆い部７７からの突出長さをほぼ同一としたが、例えば、上方側となるにつれて突出長さが長くなるように凸状部を配置してもよい。なお、この場合、いずれの凸状部もフォトダイオード２０の視野範囲に入らないようにする必要がある。
【符号の説明】
【００７０】
１…レーザレーダ装置
３…ケース
１０…レーザダイオード（レーザ光発生手段）
２０…フォトダイオード（受光センサ）
３０…ミラー（導光手段）
４０…回転反射装置（回転偏向手段）
４１…凹面鏡（偏向部、導光手段）
４２ａ…中心軸
５０…モータ（駆動手段）
７０…遮蔽部材
７１…凸状部
７２ａ，７３ａ…凸状部下方面
７２ｂ，７３ｂ…凸状部上方面
７７…受光面覆い部
７８…端部覆い部
７９…窪み
８０…透過板
８０ａ…透過板内面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、
所定の中心軸を中心として回転可能に構成された偏向部と、前記偏向部を回転駆動する駆動手段とを備え、前記偏向部を回転させつつ前記レーザ光発生手段にて発生した前記レーザ光を前記偏向部により外部空間に向けて偏向させる回転偏向手段と、
少なくとも前記回転偏向手段を収容する構成をなし、前記偏向部の周囲の少なくとも周方向一部分において前記レーザ光の走査経路上を前記レーザ光が透過可能な透過板によって閉塞してなるケースと、
前記偏向部により前記外部空間に向けて偏向された前記レーザ光が前記外部空間に存在する物体で反射し、前記物体からの反射光が前記透過板を介して前記ケース内に入り込んだときに、当該反射光を前記ケース内で集光しつつ偏向する導光手段と、
前記導光手段によって導かれ且つ集光された前記反射光を受光する受光センサと、
を備え、
前記中心軸に沿った方向を上下方向としたとき、前記偏向部から照射される前記レーザ光が前記透過板に入射する位置よりも上方側に前記受光センサが配置され、
前記透過板における前記レーザ光が入射する部分は、前記レーザ光の入射面が前記中心軸に対して傾斜し且つ上方側を向くように配置されており、
前記中心軸と直交する方向であって且つ前記受光センサの受光面の中心を通る方向を前後方向とし、前記受光センサにおける前記受光面が面する側を前側、前記受光面とは反対面側を後側としたとき、前記受光面の前方側且つ下方側には、前記偏向部からの前記レーザ光の一部が前記透過板で反射して生じる外乱光を遮蔽する遮蔽部材が配置され、
前記遮蔽部材には、
前記受光面の中心位置の前方側且つ下方側に配置される受光面覆い部と、
前記受光面覆い部から少なくとも前方側に凸となり且つ前記中心軸を通り且つ前記受光面の中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面において外形が三角形状となる凸状部と、
が設けられ、
複数の前記凸状部が上下に並んで配置されることで、隣接する凸状部間に窪みが形成されており、
前記窪みの上側に配置される凸状部下方面は、少なくとも前記レーザ光が前記偏向部から前方側に照射されるときに、前記レーザ光の一部が前記透過板で反射して生じる鏡面反射成分又はガウス拡散成分を当該窪みの内壁に向けて反射する構成をなしていることを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記窪みの上側に配置される前記凸状部下方面は、少なくとも前記レーザ光が前記偏向部から前方側に照射されるときに、前記レーザ光の一部が前記透過板で反射して生じる鏡面反射成分を当該窪みの下側に凸状部上方面に向けて反射し、
前記凸状部上方面が、前記凸状部下方面からの前記鏡面反射成分を再び当該凸状部下方面側に向けて反射することで、前記凸状部下方面と前記凸状部上方面との間で前記鏡面反射成分の反射が繰り返されることを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記中心軸を通り且つ前記受光面の中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した前記切断面において、
前記レーザ光が前記切断面に沿って照射されるときの当該レーザ光の前記透過板内面への入射方向と、前記入射方向に対する前記透過板内面での正反射方向とのなす角度をθａとし、前記レーザ光が前記切断面に沿って照射されるときの当該レーザ光の方向と、前記凸状部下方面とのなす角度をθｂとしたとき、少なくともθｂ＜θａとなっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記切断面において、θａ＋θｂ＜９０°となっていることを特徴とする請求項３に記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
前記切断面において、前記窪み内で互いに対向する前記凸状部下方面と前記凸状部上方面とのなす角度をθｃとしたとき、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっていることを特徴とする請求項４に記載のレーザレーダ装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材には、前記受光面覆い部の下方側に連結されると共に当該受光面覆い部から後方側に延びる構成で、前記受光センサの下端部側をカバーする端部覆い部が設けられており、前記受光面覆い部の配置領域から前記端部覆い部の配置領域に亘って前方側から後方側への光の通過が遮断される構成をなしていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１】
レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、
所定の中心軸を中心として回転可能に構成された偏向部と、前記偏向部を回転駆動する駆動手段とを備え、前記偏向部を回転させつつ前記レーザ光発生手段にて発生した前記レーザ光を前記偏向部により外部空間に向けて偏向させる回転偏向手段と、
少なくとも前記回転偏向手段を収容する構成をなし、前記偏向部の周囲の少なくとも周方向一部分において前記レーザ光の走査経路上を前記レーザ光が透過可能な透過板によって閉塞してなるケースと、
前記偏向部により前記外部空間に向けて偏向された前記レーザ光が前記外部空間に存在する物体で反射し、前記物体からの反射光が前記透過板を介して前記ケース内に入り込んだときに、当該反射光を前記ケース内で集光しつつ偏向する導光手段と、
前記導光手段によって導かれ且つ集光された前記反射光を受光する受光センサと、
を備え、
前記中心軸に沿った方向を上下方向としたとき、前記偏向部から照射される前記レーザ光が前記透過板に入射する位置よりも上方側に前記受光センサが配置され、
前記透過板における前記レーザ光が入射する部分は、前記レーザ光の入射面が前記中心軸に対して傾斜し且つ上方側を向くように配置されており、
前記中心軸と直交する方向であって且つ前記受光センサの受光面の中心を通る方向を前後方向とし、前記受光センサにおける前記受光面が面する側を前側、前記受光面とは反対面側を後側としたとき、前記受光面の前方側且つ下方側には、前記偏向部からの前記レーザ光の一部が前記透過板で反射して生じる外乱光を遮蔽する遮蔽部材が配置され、
前記遮蔽部材には、
前記受光面の中心位置の前方側且つ下方側に配置される受光面覆い部と、
前記受光面覆い部から少なくとも前方側に凸となり且つ前記中心軸を通り且つ前記受光面の中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した切断面において外形が三角形状となる凸状部と、
が設けられ、
複数の前記凸状部が上下に並んで配置されることで、隣接する凸状部間に窪みが形成されており、
前記窪みの上側に配置される凸状部下方面は、少なくとも前記レーザ光が前記偏向部から前方側に照射されるときに、前記レーザ光の一部が前記透過板で反射して生じる鏡面反射成分又はガウス拡散成分を当該窪みの内壁に向けて反射する構成をなしていることを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記窪みの上側に配置される前記凸状部下方面は、少なくとも前記レーザ光が前記偏向部から前方側に照射されるときに、前記レーザ光の一部が前記透過板で反射して生じる鏡面反射成分を当該窪みの下側に凸状部上方面に向けて反射し、
前記凸状部上方面が、前記凸状部下方面からの前記鏡面反射成分を再び当該凸状部下方面側に向けて反射することで、前記凸状部下方面と前記凸状部上方面との間で前記鏡面反射成分の反射が繰り返されることを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記中心軸を通り且つ前記受光面の中心位置を通る平面に沿って当該レーザレーダ装置を切断した前記切断面において、
前記レーザ光が前記切断面に沿って照射されるときの当該レーザ光の前記透過板内面への入射方向と、前記入射方向に対する前記透過板内面での正反射方向とのなす角度をθａとし、前記レーザ光が前記切断面に沿って照射されるときの当該レーザ光の方向と、前記凸状部下方面とのなす角度をθｂとしたとき、少なくともθｂ＜θａとなっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記切断面において、θａ＋θｂ＜９０°となっていることを特徴とする請求項３に記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
前記切断面において、前記窪み内で互いに対向する前記凸状部下方面と前記凸状部上方面とのなす角度をθｃとしたとき、θａ＋θｂ＋θｃ＜９０°となっていることを特徴とする請求項４に記載のレーザレーダ装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材には、前記受光面覆い部の下方側に連結されると共に当該受光面覆い部から後方側に延びる構成で、前記受光センサの下端部側をカバーする端部覆い部が設けられており、前記受光面覆い部の配置領域から前記端部覆い部の配置領域に亘って前方側から後方側への光の通過が遮断される構成をなしていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０８０５８（Ｐ２０１２−２０８０５８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５０８８（Ｐ２０１１−７５０８８）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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