レーザレーダ装置
【課題】回動可能な偏向部をレーザ光投射時及び反射光検出時に兼用するレーザレーダ装置において、投光時のレーザ光の経路と受光時の反射光の経路を適切に確保することができ、且つ投光時のノイズ光の発生を効果的に抑制し得る構成を提供する。
【解決手段】レーザレーダ装置１は、レーザ光Ｌ１の投光経路上且つ反射光Ｌ２の受光経路上においてミラー３０が設けられている。このミラー３０には、凹面鏡４１にて偏向された反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて反射する第１反射部３１と、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を凹面鏡４１に向けて反射する第２反射部３２とが形成され、第１反射部３１の第１反射面３１ａと第２反射部３２の第２反射面３２ａは、傾斜状態又は湾曲状態が異なるように構成されている。
【解決手段】レーザレーダ装置１は、レーザ光Ｌ１の投光経路上且つ反射光Ｌ２の受光経路上においてミラー３０が設けられている。このミラー３０には、凹面鏡４１にて偏向された反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて反射する第１反射部３１と、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を凹面鏡４１に向けて反射する第２反射部３２とが形成され、第１反射部３１の第１反射面３１ａと第２反射部３２の第２反射面３２ａは、傾斜状態又は湾曲状態が異なるように構成されている。
【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】
従来より、レーザ光を用いて検出物体までの距離や方位を検出する技術が提供されている。例えば、特許文献１のレーザレーダ装置は、レーザダイオード（１０）から照射されたレーザ光の走査（空間側に向けた反射）と、空間に存在する検出物体からの反射光の集光（フォトダイオード（２０）に向けた反射）を共通の凹面鏡（４１）によって行っており、装置構成の簡素化、小型化等に有利な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２１８３６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、上記のように回動可能な偏向部（特許文献１では凹面鏡（４１））をレーザ光投射時及び反射光検出時に兼用する構成では、投光時のレーザ光が受光時の反射光の経路に入り込まないように技術的に担保する必要がある。なぜなら、投光時のレーザ光が何らかの形で反射光の経路に入り込んでしまうと、その光（ノイズ光）が光検出手段によって検出されてしまい、本来検出されるべき反射光（装置外の空間に存在する検出物体からの反射光）を正確に検出できなくなる虞があるからである。
【０００５】
このため、特許文献１のレーザレーダ装置では、レーザダイオード（１０）からのレーザ光の光軸上にミラー（３０）を設け、レーザダイオード（１０）で発生したレーザ光については、ミラー（３０）に形成された貫通路（３２）を通過させて凹面鏡（４１）に入射させている。一方、検出物体で反射して凹面鏡（４１）に集められる反射光については、この凹面鏡（４１）によってミラー（３０）側に反射させ、この光を更にミラー（３０）で反射させてフォトダイオード（２０）に導いている。このような構成を採用すれば、レーザダイオード（１０）からのレーザ光はミラー（３０）を通過して上方から下方へ進み、他方、凹面鏡（４１）から上方に進む反射光は、ミラー（３０）で反射して水平方向に進むことになるため、投光経路と受光経路を別々の向きに確保することができ、投光されたレーザ光が反射光の経路に入り込むことを極力抑えることができる。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のように、レーザダイオード（１０）からのレーザ光がミラー（３０）内の貫通路（３２）を通過する構成の場合、レーザ光が貫通路（３２）を通過する際に生じる回折現象や、レーザ光の一部が貫通路（３２）を通過する際に当該貫通路（３２）内の内壁や開口端部で反射する現象が生じ、これらの光がノイズ光となって反射経路に入り込んでしまうことがあるという問題がある。
【０００７】
特に、特許文献１のように凹面鏡（４１）からの反射光をミラー（３０）によって反射させる構成の場合、反射領域を極力確保するためにミラー（３０）に形成する貫通路（３２）の径をできるだけ小さくしたいという事情がある。他方、レーザダイオード（１０）から照射されて貫通路（３２）を通過しようとするレーザ光は、何ら措置を講じないと少なからず拡散が生じるため、これらの事情により、レーザ光の一部が貫通路（３２）内でより反射しやすくなることが懸念される。そして、このような反射の問題は、レーザ光の拡散が広がる貫通路（３２）の出口側ほどより深刻となるため、特に貫通路（３２）の出口側（開口端部付近）でレーザ光の一部が反射して生じるノイズ光の問題が顕著となっていた。
【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、回動可能な偏向部をレーザ光投射時及び反射光検出時に兼用するレーザレーダ装置において、投光時のレーザ光の経路と受光時の反射光の経路を適切に確保することができ、且つ投光時のノイズ光の発生を効果的に抑制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】
請求項１の発明は、レーザレーダ装置に係るものであって、レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段が前記レーザ光を発生させたときに、当該レーザ光が検出物体にて反射して生じる反射光を検出する光検出手段と、所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向部を備えるとともに、当該偏向部により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ空間側からの前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、前記回動偏向手段の前記偏向部を回転駆動する駆動手段と、前記偏向部にて偏向された前記反射光を前記光検出手段に向けて反射する第１反射面を備えた第１反射部と、前記第１反射面とは傾斜状態又は湾曲状態が異なる第２反射面を備え、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を前記第２反射面によって前記偏向部に向けて反射する第２反射部とを備えた反射部材と備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザレーダ装置において、前記第２反射部が、凹状に形成された前記第２反射面によって前記レーザ光を反射させつつ集光する凹面鏡からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のレーザレーダ装置において、前記第１反射部の前記第１反射面が、前記中心軸の方向に対して所定角度をなす平坦面からなり、前記第２反射部が、前記反射部材において前記第１反射面から窪んで形成されており、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光が前記第２反射部に入射する入射光と、当該入射光が前記第２反射部で反射した出射光とのなす角度が鋭角となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明では、レーザ光発生手段からのレーザ光の経路上且つ検出物体からの反射光の経路上に反射部材が設けられている。そして、この反射部材には、偏向部にて偏向された反射光を光検出手段に向けて反射する第１反射面を備えた第１反射部と、第１反射面とは傾斜状態又は湾曲状態が異なる第２反射面を備え、レーザ光発生手段からのレーザ光を第２反射面によって偏向部に向けて反射する第２反射部とが設けられている。
この構成によれば、回動可能な偏向部をレーザ光投射時及び反射光検出時に兼用して装置構成の小型化及び部品点数の削減を図りつつ、投光時のレーザ光の経路と受光時の反射光の経路を適切に確保することができるようになる。特に、反射部材では、レーザ光発生手段からのレーザ光を第２反射部によって反射させて偏向部に導いているため、反射部材を貫通させて偏向部に導く構成と比較すると、投光時に反射部材で回折や意図しない誤反射が生じにくく、このような不具合に起因するノイズ光の発生を効果的に抑制することができる。
【００１３】
請求項２の発明では、第２反射部が、凹状に形成された第２反射面によってレーザ光を反射させつつ集光する凹面鏡によって構成されている。この構成によれば、第２反射部（凹面鏡）によってレーザ光を偏向部に向けて反射する際にレーザ光を集光することができるため、より遠方の検出物体を精度高く検出し易くなる。また、レーザ光発生手段からのレーザ光を第２反射部によって反射させる際にレーザ光の広がりを抑えて絞ることができるため、それほど第２反射部の領域を広く確保しなくても反射後のレーザ光が第２反射部付近の他部分（例えば、第２反射部に隣接する領域等）に干渉し難くなる。従って、第２反射部の領域を抑え易く、ひいては、検出物体からの反射光を受ける領域をより広く確保し易い構成となる。
【００１４】
請求項３の発明では、反射部材において第２反射部が第１反射面から窪んで形成されており、レーザ光発生手段からのレーザ光が第２反射部に入射する入射光と、当該入射光が第２反射部で反射した出射光とのなす角度が鋭角となっている。
この構成では、反射部材の内部を利用して第２反射部を構成することができるため、第１反射面よりも外側に突起などを設けずに済み、第２反射部付近のコンパクト化を図ることができる。一方、このように反射部材の内部でレーザ光を反射させる場合、その反射する光が窪みの端部等に当り易くなることが懸念されるが、本発明では、レーザ光が第２反射部に入射する入射光と、第２反射部で反射した出射光とのなす角度が鋭角となるようにレーザ光の出射方向及び第２反射部の形状を設定しているため、窪みの内部において入射光に対する出射光の広がりが抑えられる。つまり、入射光に対して出射光があまり横向きに逃げないため、出射光が窪みの端部等に照射されにくくなり、その結果、出射光が窪みの端部等に反射することに起因する誤検出を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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（Ａ）は、図１のレーザレーダ装置においてミラー付近を拡大して示す拡大図であり、図２（Ｂ）は、図１のレーザレーダ装置で用いられるミラーを下方側から見た構成を概略的に示す概略図である。
【図３】図３は、図１の一部（ミラー付近）を拡大して示す拡大図である。
【図４】図４は、第２反射部による反射及び集光の様子を説明する説明図である。
【図５】図５（Ａ）は、第１実施形態のミラーを変形した変形例１を概略的に示す概略断面図であり、図５（Ｂ）は、ミラーの変形例２を概略的に示す概略断面図であり、図５（Ｃ）は、ミラーの変形例３を概略的に示す概略断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、第１実施形態のミラーを変形した変形例４を概略的に示す概略断面図であり、図６（Ｂ）は、ミラーの変形例５を概略的に示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[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り、この図１では、第１実施形態に係るレーザレーダ装置１を凹面鏡４１の回転中心軸４２ａに沿って切断した所定切断面（具体的には、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１の照射方向に沿った切断面であって且つ中心軸４２ａの方向に沿った切断面）を概略的に示している。なお、以下の説明では、透過板の断面については白抜きで示すこととする。
【００１７】
図１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、装置外の走査エリアに存在する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。
【００１８】
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７０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（図示略）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２０に至るまでの反射光を符号Ｌ２にて概念的に示している。また、図４等では、レーザダイオード１０から検出物体（図示略）に至るまでのレーザ光Ｌ１のうち、レーザダイオード１０からミラー３０までのレーザ光（ミラー３０に入射する入射光）を符号Ｌ１ａで示し、ミラー３０から凹面鏡４１までのレーザ光（ミラー３０から出射する出射光）を符号Ｌ１ｂで示し、凹面鏡４１からケース外の空間に照射されるレーザ光を符号Ｌ１ｃで示している。
【００１９】
フォトダイオード２０は、「光検出手段」の一例に相当するものであり、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が装置外に存在する検出物体（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内のものが凹面鏡４１に受けられる構成となっており、図１では、符号Ｌ２ａ，Ｌ２ｂで示す２つのライン付近を境界としてこのラインＬ２ａ，Ｌ２ｂ間の領域（上下方向における凹面鏡４１の配置領域）の反射光Ｌ２が凹面鏡４１によって反射されるようになっている。
【００２０】
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で発生して拡散しようとするレーザ光Ｌ１を集光し略平行光に変換している。
【００２１】
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、「反射部材」の一例に相当するものであり、レーザ光Ｌ１の光軸に対し所定角度（例えば４５°）で傾斜してなる第１反射面３１ａを備えた第１反射部３１と、この第１反射面３１ａとは傾斜が異なる第２反射面３２ａを備えた第２反射部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を第２反射部３２によって反射させる一方、装置外の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）を第２反射部３２によってフォトダイオード２０に向けて反射させるように機能している。なお、ミラー３０の具体的構成については後に詳述する。
【００２２】
また、ミラー３０で反射したレーザ光Ｌ１の光軸上には、回動反射機構４０が設けられている。回動反射機構４０は、「回動偏向手段」の一例に相当するものであり、回動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を回動可能に支持する図示しない軸受とを備えている。そして、凹面鏡４１によりレーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を装置外の空間に向けて反射させ、且つ、この凹面鏡４１により装置外の検出物体からの反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて反射させるように機能している。
【００２３】
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で反射したレーザ光Ｌ１の光軸上に配置される凹状の反射面４１ａを備えている。凹面鏡４１の反射面４１ａは、例えば放物面として構成されており、水平方向に沿って平行に入射する所定領域の反射光を上方に向けて反射させつつ集光し、集光される反射光Ｌ２の焦点位置が中心軸４２ａ上になるように形状が調整されている。なお、実際には、凹面鏡４１で集光された光がミラー３０の第１反射部３１によって横方向に反射され、フォトダイオード２０の受光面付近が焦点となっている。
【００２４】
また、凹面鏡４１は、上下方向に延びる中心軸４２ａを中心として回転可能に配設されている。凹面鏡４１の回転中心となる中心軸４２ａの方向は、ミラー３０で反射して当該凹面鏡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。
【００２５】
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）に対して略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の入射角度が常に約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。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。
【００２６】
さらに、レーザレーダ装置１には、回動反射機構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。なお、モータ５０の具体的構成としては、例えば直流モータ、交流モータ、ステップモータなど様々なモータを使用できる。
【００２７】
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公知の様々なセンサを使用できる。
【００２８】
このように構成されるレーザレーダ装置１では、凹面鏡４１の回転角度（所定の基準回転位置（例えば、ロータリエンコーダが原点を示す位置）からの回転角度）が定まれば装置からのレーザ光Ｌ１の投射方向が特定される。従って、レーザレーダ装置１が所望の傾斜状態（例えば、レーザ光Ｌ１の走査方向が常に鉛直方向と直交する方向となるような状態等）で設置されていれば、フォトダイオード２０が検出物体からの反射光を受光したときの凹面鏡４１の回転角度を回転角度センサ５２によって検出することで、検出物体の方位を正確に検出できる。
【００２９】
また、レーザダイオード１０にてレーザ光Ｌ１（パルスレーザ光）が発生してからフォトダイオード２０によって当該レーザ光Ｌ１に対応する反射光Ｌ２が検出されるまでの時間Ｔを検出すれば、この時間Ｔと光速とに基づいて、レーザ光Ｌ１の発生から反射光Ｌ２受光までの光経路の長さを算出することができ、レーザレーダ装置１の所定基準位置（例えば位置Ｐ１）から検出物体までの距離も正確に求めることができる。つまり、レーザレーダ装置１から検出物体までの距離及び方位をいずれも正確に検出することができる。
【００３０】
また、本実施形態に係るレーザレーダ装置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、回動反射機構４０、モータ５０等がケース３の内部に収容され、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４と透過板５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４は、上壁部４ａ及び下壁部４ｂが上下に対向して配置され、周壁部４ｃが上方側の外周壁として構成されており、周壁部４ｃと下壁部４ｂの間が窓部４ｅとして導光可能に開放されている。窓部４ｅは、主ケース部４において光の出入りを可能とするように開放した部分であり、ケース３の下方側且つ凹面鏡４１の周囲において周方向略全周に亘って形成され、且つ上下方向所定領域を開放する構成で設けられている。そしてこの開放形態の窓部４ｅを閉塞するように透明の樹脂板、ガラス板などからなる透過板５が配置されている。
【００３１】
（ミラーの構成）
次に、本実施形態の特徴の一つであるミラーについて説明する。
図２（Ａ）は、図１のレーザレーダ装置においてミラー付近を拡大して示す拡大図であり、図２（Ｂ）は、図１のレーザレーダ装置で用いられるミラーを下方側から見た構成を概略的に示す概略図である。また、図３は、図１の一部（ミラー付近）を拡大して示す拡大図である。図４は、第２反射部による反射及び集光の様子を説明する説明図である。
【００３２】
図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ミラー３０は、全体として板状に構成されており、平坦な第１反射面３１ａを備えた第１反射部３１と、湾曲した第２反射面３２ａを備えた第２反射部３２とを有している。
【００３３】
第１反射部３１は、図１に示すように、凹面鏡４１で反射（偏向）された反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて反射する部分であり、中心軸４２ａと所定の角度（例えば４５°）をなす第１反射面３１ａを備えている。
【００３４】
第１反射面３１ａは全体として平面状に構成されており、図２（Ｂ）のように、第２反射部３２の周囲を取り囲むように配置されている。本実施形態で用いられる凹面鏡４１は、焦点位置が中心軸４２ａ上となるように反射光Ｌ２を上方側に反射させつつ集光しており、第１反射部３１は、このような反射光Ｌ２を第１反射面３１ａによって中心軸４２ａと直交する所定方向に反射させている。
【００３５】
第２反射部３２は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１反射部３１の中央部付近からミラー３０の厚さ方向に窪んだ形態で凹状に構成されている。そして、第１反射部３１の第１反射面３１ａよりも奥まった位置（ミラー３０の板厚方向内部側）に、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を凹面鏡４１に向けて反射する第２反射面３２ａが形成されている。
【００３６】
図３に示すように、第２反射面３２ａは、凹状且つ湾曲面に形成されており、レーザ光Ｌ１が入射する位置Ｐ２の傾斜状態及び湾曲状態が第１反射面３１ａとは異なっている。具体的には、第１反射面３１ａが平坦であるのに対し第２反射面３２ａが湾曲して構成されており、更に、第２反射面３２ａは、入射光Ｌａ１の入射中心位置Ｐ２’に接する仮想面Ａ１と中心軸４２ａとのなす角度が例えば５０°程度となるように構成され、第１反射面３１ａと中心軸４２ａとのなす角度（４５°程度）よりも大きくなっている。
【００３７】
更に、第２反射面３２ａは放物面として構成されており、第２反射部３２は、この第２反射面３２ａ（放物面）によってレーザ光Ｌ１を反射させつつ集光する凹面鏡として機能している。このように第２反射部３２によって出射光Ｌ１ｂが集光されるようになっているため、図４のように、装置外の空間においてある程度遠い位置まで拡散しないようになっており、より遠距離の物体検出が可能となっている。
【００３８】
また、図３のように出射光Ｌ１ｂが集光されるため、図３の一点鎖線Ｌ１ｂ’のように平行に出射される場合、或いはＬ１ｂ’よりもやや拡散して出射される場合と比較して出射光Ｌ１ｂと第１反射部３１に形成された窪みの下端部３３ａとの幅Ｗをより大きく確保することができ、出射光Ｌ１ｂの一部が第２反射部３２以外の他部分に干渉することに起因するノイズ光の発生を効果的に抑えることができる。
【００３９】
また、本実施形態で用いられるミラー３０は、第２反射部３２が第１反射面３１ａから窪んで形成され、第２反射面３２ａが第１反射面３１ａから奥まった位置に配置されることで、第２反射面３２ａにおけるレーザ光Ｌ１の入射位置Ｐ２が第２反射部３２に形成された窪みの中となっている。更に、レーザダイオード１０からのレーザ光が第２反射部３２に入射する入射光Ｌ１ａと、当該入射光Ｌ１ａが第２反射部３２で反射した出射光Ｌ１ｂとのなす角度θが鋭角となっており、入射光Ｌ１ａに対して出射光Ｌ１ｂが広がりすぎないようになっている。
【００４０】
また、第２反射部３２は、上端部３２ｂ側において第２反射面３２ａが第１反射面３１ａの位置まで連続しており、第２反射面３２ａと第１反射面３１ａとのなす角度が鈍角となっている。従って、レーザダイオード１０からの入射光Ｌ１ａが上端部３２ｂに干渉し難くなっている。
【００４１】
逆に、下端部３３ａ側は、第２反射面３２ａが第１反射面３１ａの位置まで続いておらず、第２反射面３２ａの下端部３２ｃから立ち上がるように窪みの下端をなす壁部３３が形成されている。この壁部３３は、壁面が第１反射面３１ａと直交するように形成されており、このように立ち上がる壁部３３が形成されているため、第２反射面３２ａが破線Ｂ１のように下方側まで連続する構成と比較して、第１反射面３１ａの領域をより広く確保できるようになっている。
【００４２】
（第１実施形態の主な効果）
本実施形態に係るレーザレーダ装置１では、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）からのレーザ光Ｌ１の経路上且つ検出物体からの反射光Ｌ２の経路上にミラー３０が設けられている。そして、このミラー３０には、凹面鏡４１（偏向部）にて偏向された反射光Ｌ２をフォトダイオード２０（光検出手段）に向けて反射する第１反射面３１ａを備えた第１反射部３１と、第１反射面３１ａとは傾斜状態又は湾曲状態が異なる第２反射面３２ａを備え、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）からのレーザ光Ｌ１を第２反射面３２ａによって凹面鏡４１（偏向部）に向けて反射する第２反射部３２とが設けられている。
この構成によれば、回動可能な凹面鏡４１（偏向部）をレーザ光投射時及び反射光検出時に兼用して装置構成の小型化及び部品点数の削減を図りつつ、投光時のレーザ光Ｌ１の経路と受光時の反射光Ｌ２の経路を適切に確保することができるようになる。特に、ミラー３０では、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を第２反射部３２によって反射させて凹面鏡４１に導いているため、ミラー３０を貫通させて凹面鏡に導く構成と比較すると、投光時にミラー３０で回折や意図しない誤反射が生じにくく、このような不具合に起因するノイズ光の発生を効果的に抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、第２反射部３２が、凹状に形成された第２反射面３２ａによってレーザ光Ｌ１を反射させつつ集光する凹面鏡によって構成されている。この構成によれば、第２反射部３２（第２の凹面鏡）によってレーザ光を凹面鏡４１（第１の凹面鏡）に向けて反射する際にレーザ光を集光することができるため、より遠方の検出物体を精度高く検出し易くなる。また、レーザダイオード１９からのレーザ光Ｌ１を第２反射部３２によって反射させる際にレーザ光の広がりを抑えて絞ることができるため、それほど第２反射部３２の領域を広く確保しなくても反射後のレーザ光（出射光Ｌ１ｂ）が第２反射部３２付近の他部分（例えば、第２反射部３２に隣接する領域等）に干渉し難くなる。従って、第２反射部３２の領域を抑え易く、ひいては、検出物体からの反射光Ｌ２を受ける領域をより広く確保し易い構成となる。
【００４４】
また、本実施形態では、ミラー３０において第２反射部３２が第１反射面３１ａから窪んで形成されており、レーザダイオード１０からのレーザ光が第２反射部３２に入射する入射光Ｌ１ａと、当該入射光Ｌ１ａが第２反射部３２で反射した出射光Ｌ１ｂとのなす角度θが鋭角となっている。
この構成では、ミラー３０の内部を利用して第２反射部３２を構成することができるため、第１反射面３１ａよりも外側に突起などを設けずに済み、第２反射部３２付近のコンパクト化を図ることができる。一方、このようにミラー３０の内部でレーザ光Ｌ１を反射させる場合、その反射する光が窪みの端部等に当り易くなることが懸念されるが、本発明では、レーザ光が第２反射部３２に入射する入射光Ｌ１ａと、第２反射部３２で反射した出射光Ｌ１ｂとのなす角度θが鋭角となるようにレーザ光Ｌ１の出射方向及び第２反射部３２の形状を設定しているため、窪みの内部において入射光Ｌ１ａに対する出射光Ｌ１ｂの広がりが抑えられる。つまり、入射光Ｌ１ａに対して出射光Ｌ１ｂがあまり横向きに逃げないため、出射光Ｌ１ｂが窪みの端部等に照射されにくくなり、その結果、出射光Ｌ１ｂが窪みの端部等に反射することに起因する誤検出を効果的に防止することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、凹面鏡４１の上方にミラー３０が配置され、このミラー３０の側方にフォトダイオード２０が配置されており、水平方向においてフォトダイオード２０が配置された側と同じ側にレーザダイオード１０が配置されている。そして、フォトダイオード２０と凹面鏡４１の間の領域を利用して、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ１を斜め上方に向けて出射している。従って、上下方向においてレーザダイオード１０をミラー３０の上端部と凹面鏡４１の上端部の間の領域Ｃ１に配置できるようになり、上下方向に嵩張らない構成となる（例えば、ケース３の上壁部４ａを一点鎖線Ｆの位置まで下げても十分配置スペースが確保できる。
【００４６】
また、位置Ｐ２とフォトダイオード２０の受光位置を通る方向（所定の横方向）において、フォトダイオード２０の端部とミラー３０の端部の間の領域Ｃ２にレーザダイオード１０を配置することができるため、当該横方向にも嵩張らない構成となる。
【００４７】
［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。
【００４８】
上記実施形態では、第２反射部の第２反射面が湾曲面として構成される例を示したが、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、第２反射面が平坦面として構成されていてもよい。図５（Ａ）のミラー２３０は、第１実施形態のミラー３０において第２反射部２３２の反射面を平坦にした構成であり、それ以外は第１実施形態と同様である。例えば第１反射部２３１は第１実施形態の第１反射部３１と同様であり、壁部２３３は、第１実施形態の壁部３３と同様である。
【００４９】
図５（Ｂ）のミラー３３０は、図５（Ａ）と同様に第２反射部３３２の反射面を平坦にしており、第１実施形態と同様の第１反射部３３１を有している。一方、第２反射部３３２の下端部から平坦な外面を有するテーパ部３３３が形成されており、テーパ部３３３の外面と第１反射部３３１の反射面とのなす角度が鈍角となっている。
【００５０】
図５（Ｃ）のミラー４３０は、図５（Ａ）と同様に第２反射部４３２の反射面を平坦にしており、第１実施形態と同様の第１反射部４３１を有している。一方、第２反射部４３２の下端部から、平坦な外面を有するテーパ部４３３が形成されており、テーパ部４３３の外面と第１反射部４３１の反射面とのなす角度が鈍角となっている。また、第２反射部４３２の上端部から立ち上がる壁部４３４が形成されており、この壁部４３４の外面と第１反射部４３１の反射面とのなす角度が鋭角となっている。
【００５１】
図５（Ｂ）（Ｃ）のようなテーパ部を設けた構成では、出射光Ｌ１ｂが窪みの端部に干渉し難く、出射光Ｌ１ｂの一部が窪みの端部で反射することに起因するノイズ光をより一層低減することができる。また、図５（Ａ）〜（Ｂ）のように平坦な第２反射面を構成すると加工性の面で有利となる。
【００５２】
また、第１実施形態のミラーに代えて図６（Ａ）(Ｂ)のようなミラーを設けてもよい。図６（Ａ）のミラー５３０では、第１反射部が上方側の第１反射部５３１ａと下方側の第１反射部５３１ｂとに分かれており、これら反射部の反射面が平行となるように、段差状に配置されている。また、上方側の第１反射部５３１ａの反射面とのなす角度が鈍角となるような平坦な反射面（第２反射面）を有する第２反射部５３２が設けられ、この第２反射部５３２の反射面とのなす角度が鈍角となるように下方側の第１反射部５３１の反射面が配されている。このようにすると、より一層加工が容易となる。
【００５３】
また、図６（Ｂ）に示すミラー６３０のように、単純な半球面をなす反射面(第２反射面)を備えた第２反射部６３２を形成してもよい。なお、ミラー６３０の第１反射部６３１は第１実施形態と同様に平坦な反射面（第１反射面）を有している。この構成も加工性の面で有利となる。
【符号の説明】
【００５４】
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（光検出手段）
３０…ミラー（反射部材）
３１…第１反射部
３１ａ…第１反射面
３２…第２反射部
３２ａ…第２反射面
４０…回動反射機構（回動偏向手段）
４１…凹面鏡（偏向部）
４２ａ…中心軸
５０…モータ（駆動手段）
Ｌ１…レーザ光
Ｌ２…検出物体からの反射光
【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】
従来より、レーザ光を用いて検出物体までの距離や方位を検出する技術が提供されている。例えば、特許文献１のレーザレーダ装置は、レーザダイオード（１０）から照射されたレーザ光の走査（空間側に向けた反射）と、空間に存在する検出物体からの反射光の集光（フォトダイオード（２０）に向けた反射）を共通の凹面鏡（４１）によって行っており、装置構成の簡素化、小型化等に有利な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２１８３６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、上記のように回動可能な偏向部（特許文献１では凹面鏡（４１））をレーザ光投射時及び反射光検出時に兼用する構成では、投光時のレーザ光が受光時の反射光の経路に入り込まないように技術的に担保する必要がある。なぜなら、投光時のレーザ光が何らかの形で反射光の経路に入り込んでしまうと、その光（ノイズ光）が光検出手段によって検出されてしまい、本来検出されるべき反射光（装置外の空間に存在する検出物体からの反射光）を正確に検出できなくなる虞があるからである。
【０００５】
このため、特許文献１のレーザレーダ装置では、レーザダイオード（１０）からのレーザ光の光軸上にミラー（３０）を設け、レーザダイオード（１０）で発生したレーザ光については、ミラー（３０）に形成された貫通路（３２）を通過させて凹面鏡（４１）に入射させている。一方、検出物体で反射して凹面鏡（４１）に集められる反射光については、この凹面鏡（４１）によってミラー（３０）側に反射させ、この光を更にミラー（３０）で反射させてフォトダイオード（２０）に導いている。このような構成を採用すれば、レーザダイオード（１０）からのレーザ光はミラー（３０）を通過して上方から下方へ進み、他方、凹面鏡（４１）から上方に進む反射光は、ミラー（３０）で反射して水平方向に進むことになるため、投光経路と受光経路を別々の向きに確保することができ、投光されたレーザ光が反射光の経路に入り込むことを極力抑えることができる。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のように、レーザダイオード（１０）からのレーザ光がミラー（３０）内の貫通路（３２）を通過する構成の場合、レーザ光が貫通路（３２）を通過する際に生じる回折現象や、レーザ光の一部が貫通路（３２）を通過する際に当該貫通路（３２）内の内壁や開口端部で反射する現象が生じ、これらの光がノイズ光となって反射経路に入り込んでしまうことがあるという問題がある。
【０００７】
特に、特許文献１のように凹面鏡（４１）からの反射光をミラー（３０）によって反射させる構成の場合、反射領域を極力確保するためにミラー（３０）に形成する貫通路（３２）の径をできるだけ小さくしたいという事情がある。他方、レーザダイオード（１０）から照射されて貫通路（３２）を通過しようとするレーザ光は、何ら措置を講じないと少なからず拡散が生じるため、これらの事情により、レーザ光の一部が貫通路（３２）内でより反射しやすくなることが懸念される。そして、このような反射の問題は、レーザ光の拡散が広がる貫通路（３２）の出口側ほどより深刻となるため、特に貫通路（３２）の出口側（開口端部付近）でレーザ光の一部が反射して生じるノイズ光の問題が顕著となっていた。
【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、回動可能な偏向部をレーザ光投射時及び反射光検出時に兼用するレーザレーダ装置において、投光時のレーザ光の経路と受光時の反射光の経路を適切に確保することができ、且つ投光時のノイズ光の発生を効果的に抑制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】
請求項１の発明は、レーザレーダ装置に係るものであって、レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段が前記レーザ光を発生させたときに、当該レーザ光が検出物体にて反射して生じる反射光を検出する光検出手段と、所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向部を備えるとともに、当該偏向部により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ空間側からの前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、前記回動偏向手段の前記偏向部を回転駆動する駆動手段と、前記偏向部にて偏向された前記反射光を前記光検出手段に向けて反射する第１反射面を備えた第１反射部と、前記第１反射面とは傾斜状態又は湾曲状態が異なる第２反射面を備え、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を前記第２反射面によって前記偏向部に向けて反射する第２反射部とを備えた反射部材と備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザレーダ装置において、前記第２反射部が、凹状に形成された前記第２反射面によって前記レーザ光を反射させつつ集光する凹面鏡からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のレーザレーダ装置において、前記第１反射部の前記第１反射面が、前記中心軸の方向に対して所定角度をなす平坦面からなり、前記第２反射部が、前記反射部材において前記第１反射面から窪んで形成されており、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光が前記第２反射部に入射する入射光と、当該入射光が前記第２反射部で反射した出射光とのなす角度が鋭角となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明では、レーザ光発生手段からのレーザ光の経路上且つ検出物体からの反射光の経路上に反射部材が設けられている。そして、この反射部材には、偏向部にて偏向された反射光を光検出手段に向けて反射する第１反射面を備えた第１反射部と、第１反射面とは傾斜状態又は湾曲状態が異なる第２反射面を備え、レーザ光発生手段からのレーザ光を第２反射面によって偏向部に向けて反射する第２反射部とが設けられている。
この構成によれば、回動可能な偏向部をレーザ光投射時及び反射光検出時に兼用して装置構成の小型化及び部品点数の削減を図りつつ、投光時のレーザ光の経路と受光時の反射光の経路を適切に確保することができるようになる。特に、反射部材では、レーザ光発生手段からのレーザ光を第２反射部によって反射させて偏向部に導いているため、反射部材を貫通させて偏向部に導く構成と比較すると、投光時に反射部材で回折や意図しない誤反射が生じにくく、このような不具合に起因するノイズ光の発生を効果的に抑制することができる。
【００１３】
請求項２の発明では、第２反射部が、凹状に形成された第２反射面によってレーザ光を反射させつつ集光する凹面鏡によって構成されている。この構成によれば、第２反射部（凹面鏡）によってレーザ光を偏向部に向けて反射する際にレーザ光を集光することができるため、より遠方の検出物体を精度高く検出し易くなる。また、レーザ光発生手段からのレーザ光を第２反射部によって反射させる際にレーザ光の広がりを抑えて絞ることができるため、それほど第２反射部の領域を広く確保しなくても反射後のレーザ光が第２反射部付近の他部分（例えば、第２反射部に隣接する領域等）に干渉し難くなる。従って、第２反射部の領域を抑え易く、ひいては、検出物体からの反射光を受ける領域をより広く確保し易い構成となる。
【００１４】
請求項３の発明では、反射部材において第２反射部が第１反射面から窪んで形成されており、レーザ光発生手段からのレーザ光が第２反射部に入射する入射光と、当該入射光が第２反射部で反射した出射光とのなす角度が鋭角となっている。
この構成では、反射部材の内部を利用して第２反射部を構成することができるため、第１反射面よりも外側に突起などを設けずに済み、第２反射部付近のコンパクト化を図ることができる。一方、このように反射部材の内部でレーザ光を反射させる場合、その反射する光が窪みの端部等に当り易くなることが懸念されるが、本発明では、レーザ光が第２反射部に入射する入射光と、第２反射部で反射した出射光とのなす角度が鋭角となるようにレーザ光の出射方向及び第２反射部の形状を設定しているため、窪みの内部において入射光に対する出射光の広がりが抑えられる。つまり、入射光に対して出射光があまり横向きに逃げないため、出射光が窪みの端部等に照射されにくくなり、その結果、出射光が窪みの端部等に反射することに起因する誤検出を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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（Ａ）は、図１のレーザレーダ装置においてミラー付近を拡大して示す拡大図であり、図２（Ｂ）は、図１のレーザレーダ装置で用いられるミラーを下方側から見た構成を概略的に示す概略図である。
【図３】図３は、図１の一部（ミラー付近）を拡大して示す拡大図である。
【図４】図４は、第２反射部による反射及び集光の様子を説明する説明図である。
【図５】図５（Ａ）は、第１実施形態のミラーを変形した変形例１を概略的に示す概略断面図であり、図５（Ｂ）は、ミラーの変形例２を概略的に示す概略断面図であり、図５（Ｃ）は、ミラーの変形例３を概略的に示す概略断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、第１実施形態のミラーを変形した変形例４を概略的に示す概略断面図であり、図６（Ｂ）は、ミラーの変形例５を概略的に示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[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り、この図１では、第１実施形態に係るレーザレーダ装置１を凹面鏡４１の回転中心軸４２ａに沿って切断した所定切断面（具体的には、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１の照射方向に沿った切断面であって且つ中心軸４２ａの方向に沿った切断面）を概略的に示している。なお、以下の説明では、透過板の断面については白抜きで示すこととする。
【００１７】
図１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、装置外の走査エリアに存在する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。
【００１８】
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７０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（図示略）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２０に至るまでの反射光を符号Ｌ２にて概念的に示している。また、図４等では、レーザダイオード１０から検出物体（図示略）に至るまでのレーザ光Ｌ１のうち、レーザダイオード１０からミラー３０までのレーザ光（ミラー３０に入射する入射光）を符号Ｌ１ａで示し、ミラー３０から凹面鏡４１までのレーザ光（ミラー３０から出射する出射光）を符号Ｌ１ｂで示し、凹面鏡４１からケース外の空間に照射されるレーザ光を符号Ｌ１ｃで示している。
【００１９】
フォトダイオード２０は、「光検出手段」の一例に相当するものであり、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が装置外に存在する検出物体（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内のものが凹面鏡４１に受けられる構成となっており、図１では、符号Ｌ２ａ，Ｌ２ｂで示す２つのライン付近を境界としてこのラインＬ２ａ，Ｌ２ｂ間の領域（上下方向における凹面鏡４１の配置領域）の反射光Ｌ２が凹面鏡４１によって反射されるようになっている。
【００２０】
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で発生して拡散しようとするレーザ光Ｌ１を集光し略平行光に変換している。
【００２１】
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、「反射部材」の一例に相当するものであり、レーザ光Ｌ１の光軸に対し所定角度（例えば４５°）で傾斜してなる第１反射面３１ａを備えた第１反射部３１と、この第１反射面３１ａとは傾斜が異なる第２反射面３２ａを備えた第２反射部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を第２反射部３２によって反射させる一方、装置外の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）を第２反射部３２によってフォトダイオード２０に向けて反射させるように機能している。なお、ミラー３０の具体的構成については後に詳述する。
【００２２】
また、ミラー３０で反射したレーザ光Ｌ１の光軸上には、回動反射機構４０が設けられている。回動反射機構４０は、「回動偏向手段」の一例に相当するものであり、回動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を回動可能に支持する図示しない軸受とを備えている。そして、凹面鏡４１によりレーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を装置外の空間に向けて反射させ、且つ、この凹面鏡４１により装置外の検出物体からの反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて反射させるように機能している。
【００２３】
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で反射したレーザ光Ｌ１の光軸上に配置される凹状の反射面４１ａを備えている。凹面鏡４１の反射面４１ａは、例えば放物面として構成されており、水平方向に沿って平行に入射する所定領域の反射光を上方に向けて反射させつつ集光し、集光される反射光Ｌ２の焦点位置が中心軸４２ａ上になるように形状が調整されている。なお、実際には、凹面鏡４１で集光された光がミラー３０の第１反射部３１によって横方向に反射され、フォトダイオード２０の受光面付近が焦点となっている。
【００２４】
また、凹面鏡４１は、上下方向に延びる中心軸４２ａを中心として回転可能に配設されている。凹面鏡４１の回転中心となる中心軸４２ａの方向は、ミラー３０で反射して当該凹面鏡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。
【００２５】
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）に対して略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の入射角度が常に約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。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。
【００２６】
さらに、レーザレーダ装置１には、回動反射機構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。なお、モータ５０の具体的構成としては、例えば直流モータ、交流モータ、ステップモータなど様々なモータを使用できる。
【００２７】
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公知の様々なセンサを使用できる。
【００２８】
このように構成されるレーザレーダ装置１では、凹面鏡４１の回転角度（所定の基準回転位置（例えば、ロータリエンコーダが原点を示す位置）からの回転角度）が定まれば装置からのレーザ光Ｌ１の投射方向が特定される。従って、レーザレーダ装置１が所望の傾斜状態（例えば、レーザ光Ｌ１の走査方向が常に鉛直方向と直交する方向となるような状態等）で設置されていれば、フォトダイオード２０が検出物体からの反射光を受光したときの凹面鏡４１の回転角度を回転角度センサ５２によって検出することで、検出物体の方位を正確に検出できる。
【００２９】
また、レーザダイオード１０にてレーザ光Ｌ１（パルスレーザ光）が発生してからフォトダイオード２０によって当該レーザ光Ｌ１に対応する反射光Ｌ２が検出されるまでの時間Ｔを検出すれば、この時間Ｔと光速とに基づいて、レーザ光Ｌ１の発生から反射光Ｌ２受光までの光経路の長さを算出することができ、レーザレーダ装置１の所定基準位置（例えば位置Ｐ１）から検出物体までの距離も正確に求めることができる。つまり、レーザレーダ装置１から検出物体までの距離及び方位をいずれも正確に検出することができる。
【００３０】
また、本実施形態に係るレーザレーダ装置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、回動反射機構４０、モータ５０等がケース３の内部に収容され、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４と透過板５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４は、上壁部４ａ及び下壁部４ｂが上下に対向して配置され、周壁部４ｃが上方側の外周壁として構成されており、周壁部４ｃと下壁部４ｂの間が窓部４ｅとして導光可能に開放されている。窓部４ｅは、主ケース部４において光の出入りを可能とするように開放した部分であり、ケース３の下方側且つ凹面鏡４１の周囲において周方向略全周に亘って形成され、且つ上下方向所定領域を開放する構成で設けられている。そしてこの開放形態の窓部４ｅを閉塞するように透明の樹脂板、ガラス板などからなる透過板５が配置されている。
【００３１】
（ミラーの構成）
次に、本実施形態の特徴の一つであるミラーについて説明する。
図２（Ａ）は、図１のレーザレーダ装置においてミラー付近を拡大して示す拡大図であり、図２（Ｂ）は、図１のレーザレーダ装置で用いられるミラーを下方側から見た構成を概略的に示す概略図である。また、図３は、図１の一部（ミラー付近）を拡大して示す拡大図である。図４は、第２反射部による反射及び集光の様子を説明する説明図である。
【００３２】
図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ミラー３０は、全体として板状に構成されており、平坦な第１反射面３１ａを備えた第１反射部３１と、湾曲した第２反射面３２ａを備えた第２反射部３２とを有している。
【００３３】
第１反射部３１は、図１に示すように、凹面鏡４１で反射（偏向）された反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて反射する部分であり、中心軸４２ａと所定の角度（例えば４５°）をなす第１反射面３１ａを備えている。
【００３４】
第１反射面３１ａは全体として平面状に構成されており、図２（Ｂ）のように、第２反射部３２の周囲を取り囲むように配置されている。本実施形態で用いられる凹面鏡４１は、焦点位置が中心軸４２ａ上となるように反射光Ｌ２を上方側に反射させつつ集光しており、第１反射部３１は、このような反射光Ｌ２を第１反射面３１ａによって中心軸４２ａと直交する所定方向に反射させている。
【００３５】
第２反射部３２は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１反射部３１の中央部付近からミラー３０の厚さ方向に窪んだ形態で凹状に構成されている。そして、第１反射部３１の第１反射面３１ａよりも奥まった位置（ミラー３０の板厚方向内部側）に、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を凹面鏡４１に向けて反射する第２反射面３２ａが形成されている。
【００３６】
図３に示すように、第２反射面３２ａは、凹状且つ湾曲面に形成されており、レーザ光Ｌ１が入射する位置Ｐ２の傾斜状態及び湾曲状態が第１反射面３１ａとは異なっている。具体的には、第１反射面３１ａが平坦であるのに対し第２反射面３２ａが湾曲して構成されており、更に、第２反射面３２ａは、入射光Ｌａ１の入射中心位置Ｐ２’に接する仮想面Ａ１と中心軸４２ａとのなす角度が例えば５０°程度となるように構成され、第１反射面３１ａと中心軸４２ａとのなす角度（４５°程度）よりも大きくなっている。
【００３７】
更に、第２反射面３２ａは放物面として構成されており、第２反射部３２は、この第２反射面３２ａ（放物面）によってレーザ光Ｌ１を反射させつつ集光する凹面鏡として機能している。このように第２反射部３２によって出射光Ｌ１ｂが集光されるようになっているため、図４のように、装置外の空間においてある程度遠い位置まで拡散しないようになっており、より遠距離の物体検出が可能となっている。
【００３８】
また、図３のように出射光Ｌ１ｂが集光されるため、図３の一点鎖線Ｌ１ｂ’のように平行に出射される場合、或いはＬ１ｂ’よりもやや拡散して出射される場合と比較して出射光Ｌ１ｂと第１反射部３１に形成された窪みの下端部３３ａとの幅Ｗをより大きく確保することができ、出射光Ｌ１ｂの一部が第２反射部３２以外の他部分に干渉することに起因するノイズ光の発生を効果的に抑えることができる。
【００３９】
また、本実施形態で用いられるミラー３０は、第２反射部３２が第１反射面３１ａから窪んで形成され、第２反射面３２ａが第１反射面３１ａから奥まった位置に配置されることで、第２反射面３２ａにおけるレーザ光Ｌ１の入射位置Ｐ２が第２反射部３２に形成された窪みの中となっている。更に、レーザダイオード１０からのレーザ光が第２反射部３２に入射する入射光Ｌ１ａと、当該入射光Ｌ１ａが第２反射部３２で反射した出射光Ｌ１ｂとのなす角度θが鋭角となっており、入射光Ｌ１ａに対して出射光Ｌ１ｂが広がりすぎないようになっている。
【００４０】
また、第２反射部３２は、上端部３２ｂ側において第２反射面３２ａが第１反射面３１ａの位置まで連続しており、第２反射面３２ａと第１反射面３１ａとのなす角度が鈍角となっている。従って、レーザダイオード１０からの入射光Ｌ１ａが上端部３２ｂに干渉し難くなっている。
【００４１】
逆に、下端部３３ａ側は、第２反射面３２ａが第１反射面３１ａの位置まで続いておらず、第２反射面３２ａの下端部３２ｃから立ち上がるように窪みの下端をなす壁部３３が形成されている。この壁部３３は、壁面が第１反射面３１ａと直交するように形成されており、このように立ち上がる壁部３３が形成されているため、第２反射面３２ａが破線Ｂ１のように下方側まで連続する構成と比較して、第１反射面３１ａの領域をより広く確保できるようになっている。
【００４２】
（第１実施形態の主な効果）
本実施形態に係るレーザレーダ装置１では、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）からのレーザ光Ｌ１の経路上且つ検出物体からの反射光Ｌ２の経路上にミラー３０が設けられている。そして、このミラー３０には、凹面鏡４１（偏向部）にて偏向された反射光Ｌ２をフォトダイオード２０（光検出手段）に向けて反射する第１反射面３１ａを備えた第１反射部３１と、第１反射面３１ａとは傾斜状態又は湾曲状態が異なる第２反射面３２ａを備え、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）からのレーザ光Ｌ１を第２反射面３２ａによって凹面鏡４１（偏向部）に向けて反射する第２反射部３２とが設けられている。
この構成によれば、回動可能な凹面鏡４１（偏向部）をレーザ光投射時及び反射光検出時に兼用して装置構成の小型化及び部品点数の削減を図りつつ、投光時のレーザ光Ｌ１の経路と受光時の反射光Ｌ２の経路を適切に確保することができるようになる。特に、ミラー３０では、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を第２反射部３２によって反射させて凹面鏡４１に導いているため、ミラー３０を貫通させて凹面鏡に導く構成と比較すると、投光時にミラー３０で回折や意図しない誤反射が生じにくく、このような不具合に起因するノイズ光の発生を効果的に抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、第２反射部３２が、凹状に形成された第２反射面３２ａによってレーザ光Ｌ１を反射させつつ集光する凹面鏡によって構成されている。この構成によれば、第２反射部３２（第２の凹面鏡）によってレーザ光を凹面鏡４１（第１の凹面鏡）に向けて反射する際にレーザ光を集光することができるため、より遠方の検出物体を精度高く検出し易くなる。また、レーザダイオード１９からのレーザ光Ｌ１を第２反射部３２によって反射させる際にレーザ光の広がりを抑えて絞ることができるため、それほど第２反射部３２の領域を広く確保しなくても反射後のレーザ光（出射光Ｌ１ｂ）が第２反射部３２付近の他部分（例えば、第２反射部３２に隣接する領域等）に干渉し難くなる。従って、第２反射部３２の領域を抑え易く、ひいては、検出物体からの反射光Ｌ２を受ける領域をより広く確保し易い構成となる。
【００４４】
また、本実施形態では、ミラー３０において第２反射部３２が第１反射面３１ａから窪んで形成されており、レーザダイオード１０からのレーザ光が第２反射部３２に入射する入射光Ｌ１ａと、当該入射光Ｌ１ａが第２反射部３２で反射した出射光Ｌ１ｂとのなす角度θが鋭角となっている。
この構成では、ミラー３０の内部を利用して第２反射部３２を構成することができるため、第１反射面３１ａよりも外側に突起などを設けずに済み、第２反射部３２付近のコンパクト化を図ることができる。一方、このようにミラー３０の内部でレーザ光Ｌ１を反射させる場合、その反射する光が窪みの端部等に当り易くなることが懸念されるが、本発明では、レーザ光が第２反射部３２に入射する入射光Ｌ１ａと、第２反射部３２で反射した出射光Ｌ１ｂとのなす角度θが鋭角となるようにレーザ光Ｌ１の出射方向及び第２反射部３２の形状を設定しているため、窪みの内部において入射光Ｌ１ａに対する出射光Ｌ１ｂの広がりが抑えられる。つまり、入射光Ｌ１ａに対して出射光Ｌ１ｂがあまり横向きに逃げないため、出射光Ｌ１ｂが窪みの端部等に照射されにくくなり、その結果、出射光Ｌ１ｂが窪みの端部等に反射することに起因する誤検出を効果的に防止することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、凹面鏡４１の上方にミラー３０が配置され、このミラー３０の側方にフォトダイオード２０が配置されており、水平方向においてフォトダイオード２０が配置された側と同じ側にレーザダイオード１０が配置されている。そして、フォトダイオード２０と凹面鏡４１の間の領域を利用して、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ１を斜め上方に向けて出射している。従って、上下方向においてレーザダイオード１０をミラー３０の上端部と凹面鏡４１の上端部の間の領域Ｃ１に配置できるようになり、上下方向に嵩張らない構成となる（例えば、ケース３の上壁部４ａを一点鎖線Ｆの位置まで下げても十分配置スペースが確保できる。
【００４６】
また、位置Ｐ２とフォトダイオード２０の受光位置を通る方向（所定の横方向）において、フォトダイオード２０の端部とミラー３０の端部の間の領域Ｃ２にレーザダイオード１０を配置することができるため、当該横方向にも嵩張らない構成となる。
【００４７】
［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。
【００４８】
上記実施形態では、第２反射部の第２反射面が湾曲面として構成される例を示したが、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、第２反射面が平坦面として構成されていてもよい。図５（Ａ）のミラー２３０は、第１実施形態のミラー３０において第２反射部２３２の反射面を平坦にした構成であり、それ以外は第１実施形態と同様である。例えば第１反射部２３１は第１実施形態の第１反射部３１と同様であり、壁部２３３は、第１実施形態の壁部３３と同様である。
【００４９】
図５（Ｂ）のミラー３３０は、図５（Ａ）と同様に第２反射部３３２の反射面を平坦にしており、第１実施形態と同様の第１反射部３３１を有している。一方、第２反射部３３２の下端部から平坦な外面を有するテーパ部３３３が形成されており、テーパ部３３３の外面と第１反射部３３１の反射面とのなす角度が鈍角となっている。
【００５０】
図５（Ｃ）のミラー４３０は、図５（Ａ）と同様に第２反射部４３２の反射面を平坦にしており、第１実施形態と同様の第１反射部４３１を有している。一方、第２反射部４３２の下端部から、平坦な外面を有するテーパ部４３３が形成されており、テーパ部４３３の外面と第１反射部４３１の反射面とのなす角度が鈍角となっている。また、第２反射部４３２の上端部から立ち上がる壁部４３４が形成されており、この壁部４３４の外面と第１反射部４３１の反射面とのなす角度が鋭角となっている。
【００５１】
図５（Ｂ）（Ｃ）のようなテーパ部を設けた構成では、出射光Ｌ１ｂが窪みの端部に干渉し難く、出射光Ｌ１ｂの一部が窪みの端部で反射することに起因するノイズ光をより一層低減することができる。また、図５（Ａ）〜（Ｂ）のように平坦な第２反射面を構成すると加工性の面で有利となる。
【００５２】
また、第１実施形態のミラーに代えて図６（Ａ）(Ｂ)のようなミラーを設けてもよい。図６（Ａ）のミラー５３０では、第１反射部が上方側の第１反射部５３１ａと下方側の第１反射部５３１ｂとに分かれており、これら反射部の反射面が平行となるように、段差状に配置されている。また、上方側の第１反射部５３１ａの反射面とのなす角度が鈍角となるような平坦な反射面（第２反射面）を有する第２反射部５３２が設けられ、この第２反射部５３２の反射面とのなす角度が鈍角となるように下方側の第１反射部５３１の反射面が配されている。このようにすると、より一層加工が容易となる。
【００５３】
また、図６（Ｂ）に示すミラー６３０のように、単純な半球面をなす反射面(第２反射面)を備えた第２反射部６３２を形成してもよい。なお、ミラー６３０の第１反射部６３１は第１実施形態と同様に平坦な反射面（第１反射面）を有している。この構成も加工性の面で有利となる。
【符号の説明】
【００５４】
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（光検出手段）
３０…ミラー（反射部材）
３１…第１反射部
３１ａ…第１反射面
３２…第２反射部
３２ａ…第２反射面
４０…回動反射機構（回動偏向手段）
４１…凹面鏡（偏向部）
４２ａ…中心軸
５０…モータ（駆動手段）
Ｌ１…レーザ光
Ｌ２…検出物体からの反射光
【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、
前記レーザ光発生手段が前記レーザ光を発生させたときに、当該レーザ光が検出物体にて反射して生じる反射光を検出する光検出手段と、
所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向部を備えるとともに、当該偏向部により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ空間側からの前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
前記回動偏向手段の前記偏向部を回転駆動する駆動手段と、
前記偏向部にて偏向された前記反射光を前記光検出手段に向けて反射する第１反射面を備えた第１反射部と、前記第１反射面とは傾斜状態又は湾曲状態が異なる第２反射面を備え、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を前記第２反射面によって前記偏向部に向けて反射する第２反射部と、を備えた反射部材と、
を有することを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記第２反射部は、凹状に形成された前記第２反射面によって前記レーザ光を反射させつつ集光する凹面鏡からな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】
前記第２反射部は、前記反射部材において前記第１反射面から窪んで形成されており、
前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光が前記第２反射部に入射する入射光と、当該入射光が前記第２反射部で反射した出射光とのなす角度が鋭角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１】
レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段が前記レーザ光を発生させたときに、当該レーザ光が検出物体にて反射して生じる反射光を検出する光検出手段と、
所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向部を備えるとともに、当該偏向部により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ空間側からの前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
前記回動偏向手段の前記偏向部を回転駆動する駆動手段と、
前記偏向部にて偏向された前記反射光を前記光検出手段に向けて反射する第１反射面を備えた第１反射部と、前記第１反射面とは傾斜状態又は湾曲状態が異なる第２反射面を備え、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を前記第２反射面によって前記偏向部に向けて反射する第２反射部と、を備えた反射部材と、
を有することを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記第２反射部は、凹状に形成された前記第２反射面によって前記レーザ光を反射させつつ集光する凹面鏡からな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】
前記第２反射部は、前記反射部材において前記第１反射面から窪んで形成されており、
前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光が前記第２反射部に入射する入射光と、当該入射光が前記第２反射部で反射した出射光とのなす角度が鋭角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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−６８１７７（Ｐ２０１２−６８１７７Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１４６４３（Ｐ２０１０−２１４６４３）
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【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４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【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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