レーザレーダ
【課題】簡素な構成の光検出器により目標領域からの反射光を適正に受光することができるレーザレーダを提供する。
【解決手段】レーザレーダ１は、レーザ光源２１と、ピンホール２３ａを有するピンホール板２３と、ピンホール２３ａを通過したレーザ光を目標領域において走査させるミラーアクチュエータ２５と、目標領域により反射され、さらに、ピンホール板２３のミラー面２３ｂによって反射されたレーザ光を受光する光検出器３３とを備える。ピンホール板２３は、レーザ光の光軸に対して傾くように配置され、レーザ光源２１側と反対側の面がミラー面２３ｂとなっている。ミラー６９が回動しても、光検出器３３に対する反射光の入射位置は変化しないため、単一受光面の小さな光検出器３３により、反射光を適正に受光することができる。
【解決手段】レーザレーダ１は、レーザ光源２１と、ピンホール２３ａを有するピンホール板２３と、ピンホール２３ａを通過したレーザ光を目標領域において走査させるミラーアクチュエータ２５と、目標領域により反射され、さらに、ピンホール板２３のミラー面２３ｂによって反射されたレーザ光を受光する光検出器３３とを備える。ピンホール板２３は、レーザ光の光軸に対して傾くように配置され、レーザ光源２１側と反対側の面がミラー面２３ｂとなっている。ミラー６９が回動しても、光検出器３３に対する反射光の入射位置は変化しないため、単一受光面の小さな光検出器３３により、反射光を適正に受光することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域にレーザ光を照射したときの反射光をもとに目標領域の状況を検出するレーザレーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行時の安全性を高めるために、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する。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、各スキャン位置における障害物までの距離が検出される。
【０００３】
目標領域からの反射光を受光する受光光学系は、通常、レーザ光を目標領域に照射するための投射光学系から離れた位置に配置される（特許文献１）。目標領域からの反射光は、受光光学系内の光検出器によって受光される。光検出器からは、受光光量に応じた大きさの信号が出力される。この信号が所定の閾値を超えると、当該スキャン位置に障害物が存在すると判定される。また、この信号が前記閾値を超えたタイミングが反射光の受光タイミングとされて、上記のように、当該スキャン位置における障害物までの距離が計測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように受光光学系が投射光学系から離れた位置に配置されると、目標領域におけるレーザ光の走査位置に応じて、光検出器上における反射光の受光位置が変化する。このため、この構成では、反射光の移動範囲をカバーするために、大きな受光面を有する光検出器が必要になる。
【０００６】
この場合、受光面が複数の領域に分割された光検出器が用いられ得る。この構成では、レーザ光の走査位置に対応する分割領域からの検出信号のみが、障害物の検出のために用いられる。こうすると、目標領域からの反射光以外の光（迷光）が受光面上の他の分割領域に入射しても、当該迷光による誤検出を抑制できる。しかし、この構成では、光検出器の各分割領域に、個別に、増幅回路等の回路部を配置する必要があり、回路規模の増大を招くこととなってしまう。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、簡素な構成の光検出器により目標領域からの反射光を適正に受光することができるレーザレーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の主たる局面に係るレーザレーダは、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が通過するための第１の孔が形成されるとともに、前記レーザ光の光軸に対して傾くように配置され、前記レーザ光源側と反対側の面が反射面である反射板と、前記孔を通過した前記レーザ光を目標領域において走査させる光走査部と、前記目標領域により反射され、さらに、前記反射板によって反射された前記レーザ
光を受光する光検出器と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡素な構成の光検出器により目標領域からの反射光を適正に受光することができるレーザレーダを提供することができる。
【００１０】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係るミラーアクチュエータの構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図４】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図５】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図６】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図７】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図８】実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図である。
【図９】実施の形態に係るサーボ光学系の構成および作用を説明する図である。
【図１０】実施の形態に係るレーザレーダの光学系を示す図である。
【図１１】実施の形態に係るレーザ光の走査と反射光の入射位置の変化を説明する図である。
【図１２】実施の形態に係るレーザレーダの回路構成を示す図である。
【図１３】変更例に係るレーザレーダの構成と光学系を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、実施の形態に係るレーザレーダ１の構成を模式的に示す図である。同図（ａ）は、レーザレーダ１の内部を上面から透視した図、同図（ｂ）は、投射／受光窓５０を装着する前のレーザレーダ１の正面図である。
【００１４】
同図（ａ）を参照して、レーザレーダ１は、筐体１０と、投射光学系２０と、受光光学系３０と、回路ユニット４０と、投射／受光窓５０を備える。
【００１５】
筐体１０は、一辺の一部が斜めに傾いた立方体形状をしており、内部に、投射光学系２０と、受光光学系３０と、回路ユニット４０とを収容する。同図（ｂ）に示す如く、筐体１０の正面には、開口１１が形成され、開口１１の周囲には、投射／受光窓５０を嵌め込むための凹部１２が形成されている。投射／受光窓５０は、その周囲を凹部１２に嵌め込んで接着固定することにより、筐体１０の正面に装着される。
【００１６】
投射光学系２０は、レーザ光源２１と、集光レンズ２２と、ピンホール板２３と、ビーム整形レンズ２４と、ミラーアクチュエータ２５とを備える。
【００１７】
受光光学系３０は、受光レンズ３１と、フィルタ３２と、光検出器３３とを備える。なお、ピンホール板２３と、ビーム整形レンズ２４と、ミラーアクチュエータ２５は、受光光学系３０の一部として共用される。
【００１８】
レーザ光源２１は、波長９００ｎｍ程度のレーザ光を出射する。
【００１９】
集光レンズ２２は、レーザ光源２１から出射されたレーザ光（以下、「出射レーザ光」という。）をピンホール板２３のピンホール２３ａの位置に収束させる。
【００２０】
ピンホール板２３は、ビーム整形レンズ２４側の面がミラー面２３ｂとなっており、中央にピンホール２３ａが形成されている。図示の如く、ピンホール板２３は、レーザ光源２１の光軸に対してＸ−Ｚ平面の面内方向に４５度傾くように配置されている。ピンホール板２３のミラー面２３ｂは、目標領域からの反射光を光検出器３３に向かって反射させる。ピンホール２３ａは、集光レンズ２２により収束された出射レーザ光を通過させる。
【００２１】
ピンホール２３ａのサイズを小さくすることで、ピンホール板２３のミラー面２３ｂによる目標領域からの反射光の受光光量を大きくできる。さらに、ピンホール２３ａは、集光レンズ２２と組み合わせて、スペイシャルフィルタ（空間フィルタ）として機能する。
【００２２】
具体的には、出射レーザ光のうち、所期の角度成分と異なる角度成分の光や、所期の周波数帯と異なる周波数帯の光は、集光レンズ２２により、ピンホール２３ａの位置に収束されない。このため、これらのノイズ成分光は、ピンホール２３ａの位置において、ピントが合わずにぼやけた状態となる。これにより、出射レーザ光のうち、これらのノイズ成分光は、大半がピンホール板２３によって遮光され、所期の角度成分と周波数帯を持つレーザ光のみが、ピンホール２３ａを通過する。すなわち、集光レンズ２２とピンホール２３ａとを組み合わせることにより、レーザ光源２１自体のノイズ成分光や、空気中の微小粒子等によって発生する不所望な角度成分ないし周波数成分のノイズ成分光（空間ノイズ）を除去することができる。
【００２３】
このように、出射レーザ光からノイズ成分が除去されることにより、目標領域におけるレーザ光のビームプロファイルを高めることができ、障害物の検出精度を高めることができる。なお、かかるノイズ成分の除去効果は、ピンホール２３ａのサイズを小さくするほど顕著となる。
【００２４】
ビーム整形レンズ２４は、出射レーザ光が、目標領域において所定の形状となるよう、出射レーザ光を収束させる。たとえば、目標領域（本実施の形態では、ビーム照射装置のビーム出射口から前方１００ｍ程度の位置に設定される）におけるビーム形状が、縦２ｍ、横０．２ｍ程度の楕円形状となるように、ビーム整形レンズ２４が設計される。
【００２５】
なお、目標領域からの出射レーザ光の反射光（以下、単に「反射光」という。）は、ビーム整形レンズ２４に対して、略平行光の状態で入射する。このため、この反射光は、ピンホール２３ａの位置よりも集光レンズ２２側の位置に収束される。出射レーザ光と反射光の収束位置と光路の関係は、追って、図１０を参照して説明する。
【００２６】
ミラーアクチュエータ２５は、ビーム整形レンズ２４を透過した出射レーザ光と目標領域からの反射光が入射するミラー６９と、このミラー６９を２つの軸の周りに回動させるための機構とを備える。ミラー６９が回動することにより、目標領域において出射レーザ光が走査される。さらに、目標領域からの反射光は、出射レーザ光が目標領域へと向かう光路を逆行して、ミラー６９に入射する。ミラー６９に入射した反射光は、ミラー６９により反射され、出射レーザ光の光路を逆行し、ビーム整形レンズ２４を介してピンホール板２３のミラー面２３ｂに入射する。かかる反射光の挙動は、ミラー６９がどのような回動位置にあっても同じである。すなわち、ミラー６９がどのような回動位置にあっても、目標領域からの反射光は、出射レーザ光の光路を逆行し、ビーム整形レンズ２４を介してピンホール板２３のミラー面２３ｂに入射する。ミラー６９の回転による出射レーザ光と反射光の関係は、追って、図１１を参照して説明する。
【００２７】
受光レンズ３１は、目標領域から反射された光を集光する。
【００２８】
フィルタ３２は、誘電体多層膜で構成されており、出射レーザ光の波長帯域の光のみを透過するバンドパスフィルタである。フィルタ３２は、反射光の入射角に応じて誘電体多層膜の膜厚が調整されている。
【００２９】
光検出器３３は、ＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）またはＰＩＮフォトダイオードからなり、受光光量に応じた大きさの電気信号を回路ユニット４０に出力する。光検出器３３の受光面は、複数の領域に分割されておらず、単一の受光面からなっている。また、光検出器３３の受光面は、迷光の影響を抑えるため、縦横の幅が狭く構成されている（例えば１ｍｍ前後）。
【００３０】
回路ユニット４０は、ＣＰＵやメモリ等を備え、レーザ光源２１およびミラーアクチュエータ２５を制御する。また、回路ユニット４０は、光検出器３３からの信号に基づいて、目標領域における障害物の有無および障害物までの距離を測定する。具体的には、目標領域における所定の走査位置において、レーザ光源２１からレーザ光が出射される。このときに光検出器３３から信号が出力されると、この走査位置に障害物が存在することが検出される。また、この走査位置においてレーザ光が出射されたタイミングと、光検出器３３から信号が出力されたタイミングの時間差から、この障害物までの距離が測定される。回路ユニット４０の構成は、追って図１２を参照して説明する。
【００３１】
投射／受光窓５０は、均一な厚みを有する透明な平板からなっている。投射／受光窓５０は、透明性の高い材料からなり、また、入射面と出射面に反射防止膜（ＡＲコート）が付されている。また、投射／受光窓５０は、投射／受光窓５０により反射された出射レーザ光が、ピンホール板２３から投射／受光窓５０までの光路を逆行して光検出器３３に迷光として入射することを防ぐため、出射レーザ光の光軸に対して所定角度だけＸ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面の面内方向に傾けられている。なお、投射／受光窓５０の傾きは、ミラーアクチュエータ２５が回動した場合においても、投射／受光窓５０により反射された出射レーザ光が、光路を逆行して光検出器３３に入射しない角度に設定されている。
【００３２】
図２は、本実施の形態に係るミラーアクチュエータ２５の分解斜視図を示す図である。
【００３３】
ミラーアクチュエータ２５は、ミラーユニット６０と、マグネットユニット７０と、サーボユニット８０を備えている。
【００３４】
図３（ａ）を参照して、ミラーユニット６０は、ミラーユニットフレーム６１と、パンコイル装着板６２、６３と、サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂ、６５と、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄと、支軸６７と、ＬＥＤ６８と、ミラー６９とを備えている。
【００３５】
ミラーユニットフレーム６１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。ミラーユニットフレーム６１には、左右の側面にそれぞれ２つのチルトコイル装着部６１ａが設けられている。各側面のチルトコイル装着部６１ａは、各側面の中心から上下方向に対称な位置に配置されている。これら４つのチルトコイル装着部６１ａには、それぞれ、チルトコイル６１ｂが巻回され固着される。
【００３６】
また、ミラーユニットフレーム６１には、左右に並ぶ軸孔６１ｃと、上下に並ぶ溝６１ｅが形成されている。軸孔６１ｃは、左右の側面の中心位置に配置され、溝６１ｅは上下の側面の中心位置まで延びている。軸孔６１ｃには、それぞれ、左右から軸受け６１ｄが
取り付けられる。
【００３７】
ミラーユニットフレーム６１の底面は、櫛歯状となっており、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つのワイヤー孔６１ｆと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つのワイヤー孔６１ｇと、後述するサスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃを通すための３つのワイヤー孔６１ｈと、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆを通すための３つのワイヤー孔６１ｉが形成されている。なお、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉは、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを斜め後方向に傾けて固定するために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。これにより、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを、ミラー６９から離れる方向に曲線状に張ることができる。
【００３８】
パンコイル装着板６２には、２つのパンコイル装着部６２ａと、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つのワイヤー孔６２ｃと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つのワイヤー孔６２ｄと、支軸６７を通すための軸孔６２ｅが設けられている。ワイヤー孔６２ｃは、ワイヤー孔６１ｆと上下方向に直線状に並ぶように形成されており、ワイヤー孔６２ｄは、ワイヤー孔６１ｇと上下方向に直線状に並ぶように形成されている。２つのパンコイル装着部６２ａには、それぞれ、２つのパンコイル６２ｂが巻回され固着される。また、パンコイル装着板６３には、２つのパンコイル装着部６３ａと支軸６７を通すための軸孔６３ｃが設けられている。パンコイル装着部６３ａには、２つのパンコイル６３ｂが巻回され固着される。
【００３９】
サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂには、それぞれ、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つの端子穴６４ｃと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つの端子穴６４ｄが形成されている（図３（ｂ）参照）。端子穴６４ｃ、６４ｄの位置において、後述のように、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線が、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄに半田等で電気的に接続される。サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂは、２つの端子穴６４ｃ、６４ｄとワイヤー孔６２ｃ、６２ｄが整合するように、パンコイル装着板６２に接着して固定される。
【００４０】
サスペンションワイヤー固定基板６５には、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つの端子穴６５ａと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つの端子穴６５ｂと、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃを通すための３つの端子穴６５ｃと、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆ（図２参照）を通すため３つの端子穴６５ｄが形成されている。なお、３つの端子穴６５ｃ、６５ｄは、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉと同様に、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを曲線状に張るために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。
【００４１】
図３（ｃ）を参照して、サスペンションワイヤー固定基板６５には、２つの端子穴６５ａと３つの端子穴６５ｃのうちの２つとを電気的に接続する回路パターンＰ１、Ｐ２が形成されている。また、サスペンションワイヤー固定基板６５には、２つの端子穴６５ｂと３つの端子穴６５ｄのうちの２つとを電気的に接続する回路パターンＰ３、Ｐ４が形成されている。これらの端子穴と、各端子穴に通されたサスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄおよびサスペンションワイヤー７６ａ、７６ｂ、７６ｄ、７６ｅとを半田付けすることにより、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄと、サスペンションワイヤー７６ａ、７６ｂ、７６ｄ、７６ｅとが、上記回路パターンを介して、電気的に接続される。３つの端子穴６５ｃの残り一つと、３つの端子穴６５ｄの残り一つの位置において、後述のように、左右のチルトコイル６１ｂと、サスペンションワイヤー７６ｃ、７６ｆとが、半田等で電気的に接続される。
【００４２】
図３（ａ）に戻り、サスペンションワイヤー固定基板６５は、端子穴６５ａとワイヤー孔６１ｆ、端子穴６５ｂとワイヤー孔６１ｇ、端子穴６５ｃとワイヤー孔６１ｈ、および、端子穴６５ｄとワイヤー孔６１ｉが、それぞれ互いに整合するように、ミラーユニットフレーム６１に接着して固定される。
【００４３】
サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、りん青銅、ベリリウム銅等からなり、導電性に優れ、ばね性を有する。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、断面が円形状となっている。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、互いに同じ形状および特性を持ち、パンコイル６２ｂ、６３ｂとＬＥＤ６８への電流供給と、ミラー６９のＰａｎ方向の回動時において、安定した負荷を与えるために利用される。
【００４４】
支軸６７には、ＬＥＤ基板固定アーム６８ｂを挿入するための孔６７ａと、パンコイル６３ｂとＬＥＤ６８を電気的に接続する導線を通すための孔６７ｂ、６７ｃと、ミラー６９を嵌め込むための段部６７ｄが形成されている。また、支軸６７内は、パンコイル６３ｂとＬＥＤ６８を電気的に接続する導線を通すため、空洞となっている。なお、支軸６７は、後述するように、ミラー６９をＰａｎ方向に回動させる回転軸として利用される。
【００４５】
ＬＥＤ６８は、拡散タイプ（広指向タイプ）であり、広い範囲に光を拡散させることができる。ＬＥＤ６８からの拡散光は、後述するように、走査用のレーザ光の目標領域内での走査位置を検出するために利用される。ＬＥＤ６８は、ＬＥＤ基板６８ａに取り付けられている。ＬＥＤ基板６８ａは、ＬＥＤ基板固定アーム６８ｂに接着された後、支軸６７の孔６７ａに取り付けられる。
【００４６】
ミラーユニット６０の組立時には、支軸６７にミラー６９が嵌め込まれた後、支軸６７の両端の軸に軸受け６７ｅ、ポリスライダーワッシャ６７ｆが取り付けられる。そして、この状態で、２つの軸受け６７ｅが、ミラーユニットフレーム６１に形成された溝６１ｅに嵌め込まれる。さらに、上下からパンコイル装着板６２の軸孔６２ｅとパンコイル装着板６３の軸孔６３ｃが、支軸６７に通され、支軸６７に接着固定される。
【００４７】
その後、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂが、サスペンションワイヤー固定基板６４ａの２つの端子穴６４ｃと、２つのワイヤー孔６２ｃと、２つのワイヤー孔６１ｆを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ａに通される。同様に、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄが、サスペンションワイヤー固定基板６４ｂの２つの端子穴６４ｄと、２つのワイヤー孔６２ｄと、２つのワイヤー孔６１ｇを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ｂに通される。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、それぞれ、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線とともにサスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂ、６５に半田付けられる。
【００４８】
これにより、図２に示すように、ミラーユニット６０の組立が完了する。この状態で、ミラー６９は、支軸６７の周りにＰａｎ方向に回動可能となる。なお、サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂは、ミラー６９のＰａｎ方向の回動に伴って、Ｐａｎ方向に回動する。組み立てられたミラーユニット６０は、マグネットユニットフレーム７１の開口に収容される。
【００４９】
図２に戻り、マグネットユニット７０は、マグネットユニットフレーム７１と、８つのパンマグネット７２と、８つのチルトマグネット７３と、２つの支軸７４と、サスペンションワイヤー固定基板７５と、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆと、保護カバー７７とを備えている。
【００５０】
マグネットユニットフレーム７１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。マグネットユニットフレーム７１の左右の側面の中央には、支軸７４を通すための軸孔７１ａと、支軸７４を固定するためのネジ穴７１ｂが形成されている。マグネットユニットフレーム７１の上面には、サスペンションワイヤー固定基板７５を固定するための２つのネジ穴７１ｃが形成されている。また、マグネットユニットフレーム７１の上下の内側面の前端には、マグネットユニットフレーム７１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、保護カバー７７を固定するためのネジ穴７１ｄが形成されている。さらに、マグネットユニットフレーム７１の上下の内側面の後端には、マグネットユニットフレーム７１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、サーボユニットフレーム８１を固定するためのネジ穴７１ｅが形成されている。
【００５１】
図４は、マグネットユニットフレーム７１を後側から見た斜視図である。図４を参照して、８つのパンマグネット７２がマグネットユニットフレーム７１の上下の内側面に取り付けられる。さらに、８つのチルトマグネット７３がマグネットユニットフレーム７１の左右の内側面に取り付けられる。
【００５２】
図２に戻り、２つの支軸７４には、それぞれ、２つのネジ孔７４ｂが形成されている。２つの支軸７４は、ポリスライダーワッシャ７４ａが取り付けられた状態で、マグネットユニットフレーム７１に形成された軸孔７１ａを介して、ミラーユニットフレーム６１の軸受け６１ｄに嵌め込まれる。この状態で、２つのネジ孔７４ｂを介して２つのネジ７４ｃがマグネットユニットフレーム７１の２つのネジ穴７１ｂに螺着される。これにより、２つの支軸７４がマグネットユニットフレーム７１に固着される。なお、支軸７４は、後述するように、ミラー６９をＴｉｌｔ方向に回動させる回転軸として利用される。
【００５３】
サスペンションワイヤー固定基板７５には、２つのネジ孔７５ａと、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを通すための３つの端子穴７５ｃ、７５ｄが形成されている。なお、３つの端子穴７５ｃ、７５ｄは、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを曲線状に張るために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。サスペンションワイヤー固定基板７５には、端子穴７５ｃ、７５ｄに信号を供給するための回路パターンが形成されている。
【００５４】
サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、りん青銅、ベリリウム銅等からなり、導電性に優れ、ばね性を有する。サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、断面が円形状となっている。サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、互いに同じ形状および特性を持ち、チルトコイル６１ｂとパンコイル６２ｂ、６３ｂとＬＥＤ６８への電流供給と、ミラー６９のＴｉｌｔ方向の回動時において、安定した負荷を与えるために利用される。
【００５５】
マグネットユニット７０の組立時には、サスペンションワイヤー固定基板７５が、マグネットユニットフレーム７１の上面に取り付けられる。この状態で、２つのネジ孔７５ａを介して、２つのネジ７５ｂを２つのネジ穴７１ｃに螺着する。これにより、サスペンションワイヤー固定基板７５がマグネットユニットフレーム７１に固着される。
【００５６】
その後、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃが、サスペンションワイヤー固定基板７５の３つの端子穴７５ｃと、ミラーユニットフレーム６１の３つのワイヤー孔６１ｈを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ｃ（図３（ａ）参照）に通される。同様に、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆが、サスペンションワイヤー固定基板７５の３つの端子穴７５ｄと、ミラーユニットフレーム６１の３つのワイヤー孔６１ｉを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の３つの端子穴６５ｄ（図３（ａ）参照）に通される。
【００５７】
しかる後、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、それぞれ、チルトコイル６１ｂと、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線とともに、サスペンションワイヤー固定基板６５、７５に半田付けられる。なお、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、ミラー６９から離れる方向に曲線状に張られる。すなわち、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの上端部は、端子穴７５ｃ、７５ｄから離れるに従って後ろ方向に傾くように端子穴７５ｃ、７５ｄに固定される。また、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの下端部は、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉおよび端子穴６５ｂ、６５ｃから離れるに従って後ろ方向に傾くようにワイヤー孔６１ｈ、６１ｉおよび端子穴６５ｂ、６５ｃ固定される。これにより、図５に示す構成体が完成する。この状態で、ミラーユニットフレーム６１は、支軸７４の周りにＴｉｌｔ方向に回動可能となる。なお、サスペンションワイヤー固定基板６５は、ミラーユニットフレーム６１のＴｉｌｔ方向の回動に伴って、Ｔｉｌｔ方向に回動する。
【００５８】
図５は、ミラーユニット６０がマグネットユニット７０に取り付けられた状態の構成体の斜視図である。図５（ａ）は、この構成体を図２の前方向から見た斜視図であり、図５（ｂ）は、この構成体を図２の後方向から見た斜視図である。
【００５９】
図５（ｂ）を参照して、サスペンションワイヤー６６ａの両端は、それぞれ、２つの端子穴６４ｃの内側の１つと、２つの端子穴６５ａの内側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー６６ｃの両端は、２つの端子穴６４ｄの内側の１つと、２つの端子穴６５ｂの内側の１つに接続されている。
【００６０】
サスペンションワイヤー６６ｂの両端は、２つの端子穴６４ｃの外側の１つと、２つの端子穴６５ａの外側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー６６ｄの両端は、２つの端子穴６４ｄの外側の１つと、２つの端子穴６５ｂの外側の１つに接続されている。
【００６１】
サスペンションワイヤー７６ａの両端は、３つの端子穴７５ｃの内側の１つと、３つの端子穴６５ｃの内側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｄの両端は、３つの端子穴７５ｄの内側の１つと、３つの端子穴６５ｄの内側の１つに接続されている。
【００６２】
サスペンションワイヤー７６ｂの両端は、３つの端子穴７５ｃの中央の１つと、３つの端子穴６５ｃの中央の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｅの両端は、３つの端子穴７５ｄの中央の１つと、３つの端子穴６５ｄの中央の１つに接続されている。
【００６３】
サスペンションワイヤー７６ｃの両端は、３つの端子穴７５ｃの外側の１つと、３つの端子穴６５ｃの外側の１つと接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｆの両端は、３つの端子穴７５ｄの外側の１つと、３つの端子穴６５ｄの外側の１つに接続されている。
【００６４】
なお、図５（ａ）において、７５ｅは、端子である。端子７５ｅを介して、ミラー６９をＰａｎ方向とチルト方向に駆動するための駆動信号と、ＬＥＤ６８を点灯するための駆動信号が供給される。各端子７５ｅは、それぞれ、端子穴７５ｃ、７５ｄの何れかと、サスペンションワイヤー固定基板７５上の回路パターンを介して接続されている。
【００６５】
図２に戻り、サーボユニット８０は、サーボユニットフレーム８１と、ピンホール取り付け金具８２と、ピンホール板８３と、ＰＳＤ基板８４と、ＰＳＤ８５とを備えている。
【００６６】
サーボユニットフレーム８１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。サーボユニットフレーム８１の左右の側面には、ピンホール取り付け金具８２を固定するための２つのネジ孔８１ａが形成されている。また、サーボユニットフレーム８１の上下の内側面の前端には、サーボユニットフレーム８１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、それぞれ、ネジ孔８１ｃが形成されている。さらに、サーボユニットフレーム８１の左右の内側面の後端には、サーボユニットフレーム８１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、それぞれ、ネジ穴８１ｅが形成されている。
【００６７】
ピンホール取り付け金具８２の左右の側面には、２つのネジ穴８２ａが形成されている。また、ピンホール取り付け金具８２の背面には、ピンホール板８３を固定するための２つのネジ穴８２ｂと、ＬＥＤ６８から出射されたサーボ光をピンホール８３ａを介してＰＳＤ８５に導くための開口８２ｃが形成されている。
【００６８】
ピンホール板８３には、ピンホール８３ａと、２つのネジ孔８３ｂが形成されている。ピンホール８３ａは、ＬＥＤ６８から出射された拡散光のうち、一部の光を通過させる。
【００６９】
ＰＳＤ基板８４には、ＰＳＤ基板８４をサーボユニットフレーム８１に固定するための４つのネジ孔８４ａが形成されている。ＰＳＤ基板８４には、ＰＳＤ８５が装着されている。ＰＳＤ８５は、サーボ光の受光位置に応じた信号を出力する。
【００７０】
サーボユニット８０の組立時には、ピンホール板８３が、ピンホール取り付け金具８２の背面に当てられる。この状態で、２つのネジ孔８３ｂを介して２つのネジ８３ｃを２つのネジ穴８２ｂに螺着する。これにより、ピンホール板８３がピンホール取り付け金具８２に固着される。
【００７１】
次に、ピンホール取り付け金具８２が、サーボユニットフレーム８１内に収容される。この状態で、４つのネジ孔８１ａと４つのネジ穴８２ａとが合わされ、左右から４つのネジ８１ｂをそれぞれネジ孔８１ａとネジ穴８２ａに螺着する。これにより、ピンホール取り付け金具８２が、サーボユニットフレーム８１に固着される。
【００７２】
さらに、ＰＳＤ基板８４が、サーボユニットフレーム８１の背部に当てられる。この状態で、４つのネジ孔８４ａを介して４つのネジ８４ｂを４つのネジ穴８１ｅに螺着する。これにより、ＰＳＤ基板８４が、サーボユニットフレーム８１に固着される。こうして、図６に示すサーボユニット８０が完成する。図６（ａ）は、組み立てられたサーボユニット８０を前方から見た斜視図、図６（ｂ）は、組み立てられたサーボユニット８０を後方から見た斜視図である。
【００７３】
こうしてサーボユニット８０が組み立てられた後、サーボユニット８０が、図５に示す構成体の背部に当てられる。この状態で、サーボユニットフレーム８１の４つのネジ孔８１ｃを介して、後方から４つのネジ８１ｄをマグネットユニットフレーム７１の４つのネジ穴７１ｅに螺着する。これにより、サーボユニット８０が図５に示す構成体に固着される。こうして、図７に示すように、ミラーアクチュエータ２５の組立が完了する。図７（ａ）は、ミラーアクチュエータ２５を前方から見た斜視図、図７（ｂ）は、ミラーアクチュエータ２５を後方から見た斜視図である。
【００７４】
図７に示すアセンブル状態において、８つのパンマグネット７２（図４参照）は、パンコイル６２ｂ、６３ｂ（図３（ａ）参照）に電流を印加することにより、パンコイル装着板６２、６３に支軸６７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、パンコイル６２ｂ、６３ｂに電流を印加すると、パンコイル６２ｂ、６３ｂに生じる電磁駆動力によってパンコイル装着板６２、６３とともに支軸６７が回動し、これにより、ミラー６９が、支軸６７を軸として回動する。支軸６７を軸とするミラー６９の回動方向をＰａｎ方向という。なお、パンコイル６２ｂ、６３ｂへの電流の印加を中止すると、ミラー６９は、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄのばね性により、回動前の位置に戻される。
【００７５】
図７に示すアセンブル状態において、８つのチルトマグネット７３（図４参照）は、チルトコイル６１ｂ（図３（ａ）参照）に電流を印加することにより、ミラーユニットフレーム６１に支軸７４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、チルトコイル６１ｂに電流を印加すると、チルトコイル６１ｂに生じる電磁駆動力によって、ミラーユニットフレーム６１が、支軸７４を軸として回動し、ミラーユニットフレーム６１と一体的にミラー６９が回動する。支軸７４を軸とするミラー６９の回動方向をＴｉｌｔ方向という。なお、チルトコイル６１ｂへの電流の印加を中止すると、ミラーユニットフレーム６１は、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆのばね性により、回動前の位置に戻される。
【００７６】
なお、上記のようにミラーアクチュエータ２５を構成することにより、大きなミラー６９を高レスポンスで駆動することができる。このため、目標領域からの反射光を、大きなミラー６９で受光できるようになる。
【００７７】
図８は、ミラーアクチュエータ２５が装着された状態の光学系の構成を示す図である。
【００７８】
図８において、５００は、光学系を支持するベースである。
【００７９】
ベース５００の上面には、レーザ光源２１と、集光レンズ２２と、ピンホール板２３と、ビーム整形レンズ２４と、ミラーアクチュエータ２５と、受光レンズ３１と、フィルタ３２と、光検出器３３が配置されている。レーザ光源２１は、ベース５００の上面に配されたレーザ光源用の回路基板２１ａに装着されている。また、光検出器３３は、ベース５００の上面に配された光検出器３３用の回路基板３３ａに装着されている。
【００８０】
レーザ光源２１から出射されたレーザ光は、集光レンズ２２により、ピンホール板２３のピンホール２３ａの位置に収束される。ピンホール２３ａを透過した出射レーザ光は、ビーム整形レンズ２４によって水平方向および鉛直方向の収束作用を受け、目標領域において所定の形状に整形される。ビーム整形レンズ２４を透過した出射レーザ光は、ミラーアクチュエータ２５のミラー６９に入射し、ミラー６９によって目標領域に向かって反射される。ミラーアクチュエータ２５によってミラー６９が駆動されることにより、出射レーザ光が目標領域内においてスキャンされる。
【００８１】
ミラーアクチュエータ２５は、中立位置にあるときに、ビーム整形レンズ２４からの走査レーザ光がミラー６９のミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するよう配置されている。なお、「中立位置」とは、ミラー面が鉛直方向に対し平行で、且つ、走査レーザ光がミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するときのミラー６９の位置をいう。
【００８２】
ベース５００の上面には、回路基板２１ａ、３３ａの他、ミラーアクチュエータ２５の背後に、ミラーアクチュエータ２５のチルトコイル６１ｂ、パンコイル６２ｂ、６３ｂに駆動信号を供給するための回路基板（図示せず）が配置されている。これら回路基板は、図１（ａ）の回路ユニット４０に含まれる。
【００８３】
図９（ａ）は、ミラー６９の位置を検出するためのサーボ光学系を説明する図である。同図は、図８の光学系をベース５００の上面側から見たときの模式図である。同図には、ミラーアクチュエータ２５の一部断面図とレーザ光源２１のみが示されている。
【００８４】
上述の如く、ミラーアクチュエータ２５には、ＬＥＤ６８と、ピンホール取り付け金具８２と、ピンホール板８３と、ＰＳＤ基板８４と、ＰＳＤ８５が配されている。
【００８５】
ＬＥＤ６８、ＰＳＤ８５およびピンホール８３ａは、ミラーアクチュエータ２５のミラー６９が上記中立位置にあるときに、ＬＥＤ６８がピンホール板８３のピンホール８３ａとＰＳＤ８５の中心に向き合うように配置されている。すなわち、ミラー６９が中立位置にあるとき、ＬＥＤ６８から出射されピンホール８３ａを通るサーボ光が、ＰＳＤ８５の中心に垂直に入射するよう、ピンホール板８３およびＰＳＤ８５が配置されている。また、ピンホール板８３は、ＬＥＤ６８とＰＳＤ８５の中間位置よりもＰＳＤ８５に近い位置に配置されている。
【００８６】
ここで、ＬＥＤ６８から拡散するように発せられたサーボ光は、その一部が、ピンホール８３ａを通過し、ＰＳＤ８５によって受光される。ピンホール８３ａ以外の領域に入射されたサーボ光は、ピンホール板８３によって遮光される。ＰＳＤ８５は、サーボ光の受光位置に応じた電流信号を出力する。
【００８７】
たとえば、図９（ｂ）のようにミラー６９が破線で示す中立位置から矢印方向に回動すると、ＬＥＤ６８の拡散光（サーボ光）のうちピンホール８３ａを通る光の光路は、ＬＰ１からＬＰ２へと変位する。その結果、ＰＳＤ８５上におけるサーボ光の照射位置が変化し、ＰＳＤ８５から出力される位置検出信号が変化する。この場合、ＬＥＤ６８からのサーボ光の発光位置と、ＰＳＤ８５の受光面上におけるサーボ光の入射位置は一対一に対応する。したがって、ＰＳＤ８５にて検出されるサーボ光の入射位置によって、ミラー６９の位置を検出することができ、結果、目標領域における走査レーザ光の走査位置を検出することができる。
【００８８】
図１０は、レーザレーダ１の内部を上面側から見たときの一部平面図である。同図には、出射レーザ光が実線の矢印で示され、目標領域からの反射光が点線の矢印で示されている。
【００８９】
図１０を参照して、レーザ光源２１から出射されるレーザ光は、集光レンズ２２によって、ピンホール板２３のピンホール２３ａの位置に収束される。その後、出射レーザ光は、ビーム整形レンズ２４を透過した後、ミラー６９によって反射され、筺体１０内から目標領域に出射される。
【００９０】
筺体１０から出射される出射レーザ光は、拡散光である。すなわち、出射レーザ光は、拡散光の状態で、ビーム整形レンズ２４から出射される。これに対し、目標領域で反射され筺体１０に入射する反射光は、遠方にある目標領域の障害物（例えば数１０ｍ）によって反射された光であるため、略平行光となる。よって、反射光は、略平行光の状態で、ビーム整形レンズ２４に入射する。
【００９１】
なお、図１０には、便宜上、ミラー６９における出射レーザ光と反射光の入射領域が同じであるように示されているが、実際は、出射レーザ光の入射領域よりも反射光の入射領域の方が数段広くなっている。このため、ビーム整形レンズ２４における反射光の入射領域は、ビーム整形レンズ２４における出射レーザ光の通過領域よりも、かなり広くなっている。
【００９２】
このように、反射光は、出射レーザ光の通過領域よりも広い領域において、略平行光の状態で、ビーム整形レンズ２４に入射する。このため、反射光は、ビーム整形レンズ２４によって、ピンホール２３ａよりもビーム整形レンズ２４から遠い位置に収束され、ミラー面２３ｂには、大きく広がった状態で入射する。これにより、反射光は、大半がピンホール板２３のミラー面２３ｂによって反射される。ピンホール板２３のミラー面２３ｂによって反射された目標領域からの反射光は、受光レンズ３１によって、集光された後、フィルタ３２を介して、光検出器３３に入射する。これにより、目標領域からの反射光を検出することができる。
【００９３】
図１１は、ミラー６９の回動位置と出射レ―ザ光と反射光の光路の関係を説明する図である。図１１（ａ）は、出射レーザ光の光路を示す図、図１１（ｂ）は、反射光の光路を示す図である。
【００９４】
図１１（ａ）を参照して、レーザ光源２１から出射された出射レーザ光は、集光レンズ２２、ピンホール２３ａ、ビーム整形レンズ２４、ミラー６９を介して、投射／受光窓５０より目標領域に照射される。ここで、ミラー６９が破線の位置から矢印のように回動すると、出射レーザ光の光路が図中の点線から実線のように変化し、出射レーザ光の進行方向が変化する。これにより、出射レーザ光が目標領域内においてスキャンされる。
【００９５】
図１１（ｂ）を参照して、目標領域からの反射光は、投射／受光窓５０を透過し、ミラー６９、ビーム整形レンズ２４、ピンホール板２３のミラー面２３ｂ、受光レンズ３１、フィルタ３２を介して光検出器３３に入射される。なお、フィルタ３２は、形状がなるべく小さくなるように、受光レンズ３１と光検出器３３の間の光検出器３３よりの位置に配置されている。ここで、図１１（ａ）と同様に、ミラー６９が破線の位置から矢印のように回動すると、出射レーザ光の進行方向の変化に伴い、目標領域からの反射光の光路は、図中の点線から実線のように変化する。このとき、ミラー６９は、実線の位置にあるため、目標領域からの反射光は、ミラー６９によって、ミラー６９の回動前と同じ方向に反射される。すなわち、反射光は、出射レーザ光がピンホール板２３からミラー６９へと向かう光路を逆行する。したがって、ミラー６９が回動しても、ミラー６９からピンホール板２３までの反射光の光路は変わらない。このため、ミラー６９が回動しても、光検出器３３に対する反射光の入射位置は変化しないこととなる。
【００９６】
なお、仮に、たとえば、ミラー６９が、図１０（ｂ）の実線の位置にあるときに、目標領域からの反射光以外の迷光が、同図Ｚ軸負方向に沿って投射／受光窓５０に入射したとする。この場合、この迷光は、投射／受光窓５０を透過してミラー６９に入射するが、ミラー６９が実線の位置にあるため、同図のＸ軸負方向には進まない。このため、この迷光は、光検出器３３へは照射されず、よって、光検出器３３からの出力に、この迷光によるノイズは重畳されない。この効果は、光検出器３３の受光面を小さくするほど顕著となる。
【００９７】
このように、図１１の構成では、ミラー６９が回動しても、光検出器３３に対する反射光の入射位置は変化しないため、単一受光面の小さな光検出器３３により、反射光を適正に受光することができる。また、光検出器３３の受光面を小さくすることにより、迷光が光検出器３３に入射することを抑制でき、光検出器３３からの検出信号の精度を高めることができる。
【００９８】
図１２は、レーザレーダ１の回路構成を示す図である。なお、同図には、便宜上、投射光学系２０および受光光学系３０の主要な構成が併せて示されている。図示の如く、レーザレーダ１は、ＰＤ信号処理回路１０１と、スキャンＬＤ駆動回路１０２と、アクチュエータ駆動回路１０３と、サーボＬＥＤ駆動回路１０４と、ＰＳＤ信号処理回路１０５と、
ＤＳＰ１０６を備えている。これらの回路は、図１の回路ユニット４０に含まれている。
【００９９】
ＰＤ信号処理回路１０１は、光検出器３３の受光光量に応じた電圧信号を増幅およびデジタル化してＤＳＰ１０６に供給する。
【０１００】
スキャンＬＤ駆動回路１０２は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、レーザ光源２１に駆動信号を供給する。具体的には、目標領域にレーザ光を照射するタイミングで、パルス状の駆動信号（電流信号）がレーザ光源２１に供給される。
【０１０１】
ＰＳＤ信号処理回路１０５は、ＰＳＤ８５からの出力信号をもとに求めた位置検出信号をＤＳＰ１０６に出力する。サーボＬＥＤ駆動回路１０４は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、ＬＥＤ６８に駆動信号を供給する。アクチュエータ駆動回路１０３は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、ミラーアクチュエータ２５を駆動する。具体的には、目標領域においてレーザ光を所定の軌道に沿って走査させるための駆動信号がミラーアクチュエータ２５に供給される。
【０１０２】
ＤＳＰ１０６は、ＰＳＤ信号処理回路１０５から入力された位置検出信号をもとに、目標領域におけるレーザ光の走査位置を検出し、ミラーアクチュエータ２５の駆動制御や、レーザ光源２１の駆動制御等を実行する。また、ＤＳＰ１０６は、ＰＤ信号処理回路１０１から入力される電圧信号に基づいて、目標領域内のレーザ光照射位置に障害物が存在するかを判定し、同時に、レーザ光源２１から出力されるレーザ光の照射タイミングと、光検出器３３にて受光される目標領域からの反射光の受光タイミングの間の時間差をもとに、障害物までの距離を測定する。
【０１０３】
以上、本実施の形態によれば、出射レーザ光を走査させるためのミラーアクチュエータ２５を、受光光学系３０にも共用することで、光検出器３３に対する反射光の入射位置を一定にすることができる。したがって、単一受光面の小さな光検出器３３を用いることができ、この光検出器３３により、反射光を精度よく検出することができる。よって、レーザレーダのコスト削減、小型化を図ることができる。
【０１０４】
また、本実施の形態では、投射光学系２０において、ピンホール板２３の前段に集光レンズ２２を配することで、ピンホール２３ａを小さくすることができ、結果、ミラー面２３ｂにより反射される反射光の光量を大きくすることができる。このため、光検出器３３による反射光の受光光量を大きくすることができ、精度よく目標領域の障害物を検出することができる。
【０１０５】
さらに、本実施の形態では、集光レンズ２２とピンホール板２３からなるスペイシャルフィルタ（空間フィルタ）によって、出射レ―ザ光に含まれる空間ノイズが除去されるため、目標領域における出射レーザ光のビームプロファイルを高めることができ、障害物の検出精度を向上させることができる。
【０１０６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【０１０７】
たとえば、光検出器３３の前段に、上記実施の形態における集光レンズ２２とピンホール板２３との組合せと同様のスペイシャルフィルタを配置しても良い。
【０１０８】
出射レーザ光の発光強度（例えば、数１０Ｗ程度）は、非常に大きいため、出射レーザ光の一部が、筺体１０内で反射または回折され、迷光となって光検出器３３に入射すると、光検出器３３の検出信号に大きな影響を与える惧れがある。さらに、筺体１０外からの
迷光（例えば、対向車両のライト等）が、光検出器３３に直接入射するような場合も、光検出器３３の検出信号に影響を与える惧れがある。
【０１０９】
かかる問題は、光検出器３３の前段に、スペイシャルフィルタの構成を配置することにより抑制できる。
【０１１０】
図１３は、受光光学系内に集光レンズとピンホール板を配置した場合のレーザレーダ１の内部を上面側から見た時の一部平面図である。
【０１１１】
投射光学系１２０は、レーザ光源２１と、ビーム整形レンズ１２１と、ピンホール板１２２と、ミラーアクチュエータ２５とを備える。
【０１１２】
受光光学系１３０は、ミラーアクチュエータ２５と、ピンホール板１２２と、集光レンズ１３１と、フィルタ１３２と、ピンホール箱１３３と、受光レンズ１３４と、光検出器１３５とを備える。ミラーアクチュエータ２５と、ピンホール板１２２は、投射光学系１２０のものと同一である。
【０１１３】
レーザ光源２１と、ミラーアクチュエータ２５は、上記実施の形態と同様に構成されている。なお、本変更例では、レーザ光源２１から出射される出射レーザ光を収束させずに、ピンホール１２２ａを通過させる。このため、ピンホール１２２ａは上記実施の形態のピンホール２３ａよりも大きくなり、また、レーザ光源２１とピンホール板１２２は、互いに近づいて設置される。
【０１１４】
ビーム整形レンズ１２１は、上記実施の形態と同様に、出射レーザ光が、目標領域において、所定の形状となるよう、出射レーザ光を収束させる。
【０１１５】
ピンホール板１２２は、ミラー６９側の面がミラー面１２２ｂとなっており、中央にピンホール１２２ａが形成されている。ピンホール１２２ａは、出射レーザ光が通過できるように、出射レーザ光のビーム径よりも大きい孔で形成されている。ピンホール板１２２のミラー面１２２ｂは、目標領域からの反射光を光検出器１３５に向かって反射させる。ピンホール１２２ａは、レーザ光源２１により出射された出射レーザ光を通過させる。
【０１１６】
集光レンズ１３１は、反射光をピンホール箱１３３のピンホール１３３ａの位置に収束させる。
【０１１７】
フィルタ１３２は、誘電体多層膜で構成されており、出射レーザ光の波長帯域の光のみを透過するバンドパスフィルタである。フィルタ１３２は、反射光の入射角に応じて誘電体多層膜の膜厚が調整されている。フィルタ１３２は、ピンホール箱１３３のピンホール１３３ａに覆うように配置されている。
【０１１８】
ピンホール箱１３３は、表面が遮光性のある素材であり、受光レンズ１３４と光検出器１３５を囲むように配置される。ピンホール箱１３３の一つの側面には、中央にピンホール１３３ａが形成されている。ピンホール箱１３３の外側面は、ピンホール１３３ａ以外の位置に入射する光を遮光する。ピンホール１３３ａは、集光レンズ１３１により、収束された反射光を通過させる。ピンホール１３３ａは、集光レンズ１３１と組み合わせて、スペイシャルフィルタ（空間フィルタ）として機能し、反射光の空間ノイズを除去する。
【０１１９】
受光レンズ１３４は、ピンホール１３３ａを通過し、発散する反射光を光検出器１３５の位置に集光する。
【０１２０】
光検出器１３５は、上記実施の形態同様、反射光を受光し、受光光量に応じた大きさの電気信号を出力する。
【０１２１】
レーザ光源２１から出射されるレーザ光は、ビーム整形レンズ１２１を透過した後、ピンホール板１２２に形成されたピンホール１２２ａを通過する。ピンホール板１２２のピンホール１２２ａを通過した出射レーザ光は、ミラー６９によって反射され、筺体１０内から目標領域に出射される。
【０１２２】
上記実施の形態同様、筺体１０から出射される出射レーザ光は、拡散光であり、筺体１０に入射する反射光は、略平行光である。そのため、反射光は、大きく広がった状態で、ピンホール板１２２のミラー面１２２ｂに入射し、大半が、ピンホール板１２２のミラー面１２２ｂによって反射される。ピンホール板１２２のミラー面１２２ｂによって反射された目標領域からの反射光は、集光レンズ１３１によってピンホール１３３ａの位置に収束される。反射光は、フィルタ１３２、ピンホール１３３ａを通過した後、受光レンズ１３４によって、集光されて光検出器１３５に入射する。これにより、上記実施の形態同様、目標領域からの反射光を検出することができる。
【０１２３】
本変更例においても、上記実施の形態同様、単一受光面の小さな光検出器１３５により、反射光を精度よく検出することができる。加えて、本変更例によれば、集光レンズ１３１とピンホール１３３ａからなるスペイシャルフィルタが配置されたため、光検出器１３５に迷光が入射するのを抑制することができる。
【０１２４】
また、本変更例では、ピンホール箱１３３が、光検出器１３５を囲むように配置されるため、ピンホール１３３ａを通る光以外の迷光を遮光することができる。
【０１２５】
また、本変更例では、ピンホール１３３ａの傍に、フィルタ１３２が配置されているため、筺体１０外からの出射レーザ光の周波数以外の迷光（例えば、対向車のライト等）を効果的に除去することができる。本変更例では、反射光がピンホール１３３ａの大きさに収束されるため、フィルタ１３２をピンホール１３３ａの傍に配置することで、フィルタ１３２を小さくすることができる。
【０１２６】
なお、上記実施の形態の集光レンズ２２とピンホール板２３との組み合わせを、本変更例の投射光学系に配置してもよい。
【０１２７】
また、本変更例では、フィルタ１３２を、ピンホール２３ａを覆うように配置したが、集光レンズ１３１の前段（図１３の点線位置）に配置してもよいし、あるいは、光検出器１３５の直前に配置してもよい。フィルタ１３２を図１３の点線位置に配置した場合、フィルタ１３２は、ピンホール２３ａの傍に配置した場合に比べ、サイズが大きくなる。しかし、フィルタ１３２に入射する反射光は、略平行光となるため、誘電体多層膜の膜厚の設計が簡素なフィルタ１３２を用いることができる。
【０１２８】
また、本変更例では、ピンホール１３３ａを通過し、発散する反射光を集光するために、受光レンズ１３４を用いたが、受光レンズ１３４を用いず、光検出器１３５をピンホール１３３ａに近づけて配置しても良い。
【０１２９】
さらに、上記実施の形態では、２つの軸の周りにミラーが回転するミラーアクチュエータの構成例を示したが、本発明は、上記以外の構成のミラーアクチュエータや、レンズを駆動してレーザ光を走査するタイプのアクチュエータ、あるいは、ポリゴンミラーを用いたアクチュエータにも適用可能である。
【０１３０】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１ … レーザレーダ
２２ … 集光レンズ（第１のレンズ）
２３ … ピンホール板（反射板）
２３ａ… ピンホール（第１の孔）
２３ｂ… ミラー面（反射面）
２５ … ミラーアクチュエータ（光走査部）
３３ … 光検出器
１３１ … 集光レンズ（第２のレンズ）
１３２ … フィルタ（バンドパスフィルタ）
１３３ … ピンホール箱（板状部）
１３３ａ… ピンホール（第２の孔）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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の状況を検出するレーザレーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行時の安全性を高めるために、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する。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、各スキャン位置における障害物までの距離が検出される。
【０００３】
目標領域からの反射光を受光する受光光学系は、通常、レーザ光を目標領域に照射するための投射光学系から離れた位置に配置される（特許文献１）。目標領域からの反射光は、受光光学系内の光検出器によって受光される。光検出器からは、受光光量に応じた大きさの信号が出力される。この信号が所定の閾値を超えると、当該スキャン位置に障害物が存在すると判定される。また、この信号が前記閾値を超えたタイミングが反射光の受光タイミングとされて、上記のように、当該スキャン位置における障害物までの距離が計測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように受光光学系が投射光学系から離れた位置に配置されると、目標領域におけるレーザ光の走査位置に応じて、光検出器上における反射光の受光位置が変化する。このため、この構成では、反射光の移動範囲をカバーするために、大きな受光面を有する光検出器が必要になる。
【０００６】
この場合、受光面が複数の領域に分割された光検出器が用いられ得る。この構成では、レーザ光の走査位置に対応する分割領域からの検出信号のみが、障害物の検出のために用いられる。こうすると、目標領域からの反射光以外の光（迷光）が受光面上の他の分割領域に入射しても、当該迷光による誤検出を抑制できる。しかし、この構成では、光検出器の各分割領域に、個別に、増幅回路等の回路部を配置する必要があり、回路規模の増大を招くこととなってしまう。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、簡素な構成の光検出器により目標領域からの反射光を適正に受光することができるレーザレーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の主たる局面に係るレーザレーダは、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が通過するための第１の孔が形成されるとともに、前記レーザ光の光軸に対して傾くように配置され、前記レーザ光源側と反対側の面が反射面である反射板と、前記孔を通過した前記レーザ光を目標領域において走査させる光走査部と、前記目標領域により反射され、さらに、前記反射板によって反射された前記レーザ
光を受光する光検出器と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡素な構成の光検出器により目標領域からの反射光を適正に受光することができるレーザレーダを提供することができる。
【００１０】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係るミラーアクチュエータの構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図４】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図５】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図６】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図７】実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。
【図８】実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図である。
【図９】実施の形態に係るサーボ光学系の構成および作用を説明する図である。
【図１０】実施の形態に係るレーザレーダの光学系を示す図である。
【図１１】実施の形態に係るレーザ光の走査と反射光の入射位置の変化を説明する図である。
【図１２】実施の形態に係るレーザレーダの回路構成を示す図である。
【図１３】変更例に係るレーザレーダの構成と光学系を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、実施の形態に係るレーザレーダ１の構成を模式的に示す図である。同図（ａ）は、レーザレーダ１の内部を上面から透視した図、同図（ｂ）は、投射／受光窓５０を装着する前のレーザレーダ１の正面図である。
【００１４】
同図（ａ）を参照して、レーザレーダ１は、筐体１０と、投射光学系２０と、受光光学系３０と、回路ユニット４０と、投射／受光窓５０を備える。
【００１５】
筐体１０は、一辺の一部が斜めに傾いた立方体形状をしており、内部に、投射光学系２０と、受光光学系３０と、回路ユニット４０とを収容する。同図（ｂ）に示す如く、筐体１０の正面には、開口１１が形成され、開口１１の周囲には、投射／受光窓５０を嵌め込むための凹部１２が形成されている。投射／受光窓５０は、その周囲を凹部１２に嵌め込んで接着固定することにより、筐体１０の正面に装着される。
【００１６】
投射光学系２０は、レーザ光源２１と、集光レンズ２２と、ピンホール板２３と、ビーム整形レンズ２４と、ミラーアクチュエータ２５とを備える。
【００１７】
受光光学系３０は、受光レンズ３１と、フィルタ３２と、光検出器３３とを備える。なお、ピンホール板２３と、ビーム整形レンズ２４と、ミラーアクチュエータ２５は、受光光学系３０の一部として共用される。
【００１８】
レーザ光源２１は、波長９００ｎｍ程度のレーザ光を出射する。
【００１９】
集光レンズ２２は、レーザ光源２１から出射されたレーザ光（以下、「出射レーザ光」という。）をピンホール板２３のピンホール２３ａの位置に収束させる。
【００２０】
ピンホール板２３は、ビーム整形レンズ２４側の面がミラー面２３ｂとなっており、中央にピンホール２３ａが形成されている。図示の如く、ピンホール板２３は、レーザ光源２１の光軸に対してＸ−Ｚ平面の面内方向に４５度傾くように配置されている。ピンホール板２３のミラー面２３ｂは、目標領域からの反射光を光検出器３３に向かって反射させる。ピンホール２３ａは、集光レンズ２２により収束された出射レーザ光を通過させる。
【００２１】
ピンホール２３ａのサイズを小さくすることで、ピンホール板２３のミラー面２３ｂによる目標領域からの反射光の受光光量を大きくできる。さらに、ピンホール２３ａは、集光レンズ２２と組み合わせて、スペイシャルフィルタ（空間フィルタ）として機能する。
【００２２】
具体的には、出射レーザ光のうち、所期の角度成分と異なる角度成分の光や、所期の周波数帯と異なる周波数帯の光は、集光レンズ２２により、ピンホール２３ａの位置に収束されない。このため、これらのノイズ成分光は、ピンホール２３ａの位置において、ピントが合わずにぼやけた状態となる。これにより、出射レーザ光のうち、これらのノイズ成分光は、大半がピンホール板２３によって遮光され、所期の角度成分と周波数帯を持つレーザ光のみが、ピンホール２３ａを通過する。すなわち、集光レンズ２２とピンホール２３ａとを組み合わせることにより、レーザ光源２１自体のノイズ成分光や、空気中の微小粒子等によって発生する不所望な角度成分ないし周波数成分のノイズ成分光（空間ノイズ）を除去することができる。
【００２３】
このように、出射レーザ光からノイズ成分が除去されることにより、目標領域におけるレーザ光のビームプロファイルを高めることができ、障害物の検出精度を高めることができる。なお、かかるノイズ成分の除去効果は、ピンホール２３ａのサイズを小さくするほど顕著となる。
【００２４】
ビーム整形レンズ２４は、出射レーザ光が、目標領域において所定の形状となるよう、出射レーザ光を収束させる。たとえば、目標領域（本実施の形態では、ビーム照射装置のビーム出射口から前方１００ｍ程度の位置に設定される）におけるビーム形状が、縦２ｍ、横０．２ｍ程度の楕円形状となるように、ビーム整形レンズ２４が設計される。
【００２５】
なお、目標領域からの出射レーザ光の反射光（以下、単に「反射光」という。）は、ビーム整形レンズ２４に対して、略平行光の状態で入射する。このため、この反射光は、ピンホール２３ａの位置よりも集光レンズ２２側の位置に収束される。出射レーザ光と反射光の収束位置と光路の関係は、追って、図１０を参照して説明する。
【００２６】
ミラーアクチュエータ２５は、ビーム整形レンズ２４を透過した出射レーザ光と目標領域からの反射光が入射するミラー６９と、このミラー６９を２つの軸の周りに回動させるための機構とを備える。ミラー６９が回動することにより、目標領域において出射レーザ光が走査される。さらに、目標領域からの反射光は、出射レーザ光が目標領域へと向かう光路を逆行して、ミラー６９に入射する。ミラー６９に入射した反射光は、ミラー６９により反射され、出射レーザ光の光路を逆行し、ビーム整形レンズ２４を介してピンホール板２３のミラー面２３ｂに入射する。かかる反射光の挙動は、ミラー６９がどのような回動位置にあっても同じである。すなわち、ミラー６９がどのような回動位置にあっても、目標領域からの反射光は、出射レーザ光の光路を逆行し、ビーム整形レンズ２４を介してピンホール板２３のミラー面２３ｂに入射する。ミラー６９の回転による出射レーザ光と反射光の関係は、追って、図１１を参照して説明する。
【００２７】
受光レンズ３１は、目標領域から反射された光を集光する。
【００２８】
フィルタ３２は、誘電体多層膜で構成されており、出射レーザ光の波長帯域の光のみを透過するバンドパスフィルタである。フィルタ３２は、反射光の入射角に応じて誘電体多層膜の膜厚が調整されている。
【００２９】
光検出器３３は、ＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）またはＰＩＮフォトダイオードからなり、受光光量に応じた大きさの電気信号を回路ユニット４０に出力する。光検出器３３の受光面は、複数の領域に分割されておらず、単一の受光面からなっている。また、光検出器３３の受光面は、迷光の影響を抑えるため、縦横の幅が狭く構成されている（例えば１ｍｍ前後）。
【００３０】
回路ユニット４０は、ＣＰＵやメモリ等を備え、レーザ光源２１およびミラーアクチュエータ２５を制御する。また、回路ユニット４０は、光検出器３３からの信号に基づいて、目標領域における障害物の有無および障害物までの距離を測定する。具体的には、目標領域における所定の走査位置において、レーザ光源２１からレーザ光が出射される。このときに光検出器３３から信号が出力されると、この走査位置に障害物が存在することが検出される。また、この走査位置においてレーザ光が出射されたタイミングと、光検出器３３から信号が出力されたタイミングの時間差から、この障害物までの距離が測定される。回路ユニット４０の構成は、追って図１２を参照して説明する。
【００３１】
投射／受光窓５０は、均一な厚みを有する透明な平板からなっている。投射／受光窓５０は、透明性の高い材料からなり、また、入射面と出射面に反射防止膜（ＡＲコート）が付されている。また、投射／受光窓５０は、投射／受光窓５０により反射された出射レーザ光が、ピンホール板２３から投射／受光窓５０までの光路を逆行して光検出器３３に迷光として入射することを防ぐため、出射レーザ光の光軸に対して所定角度だけＸ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面の面内方向に傾けられている。なお、投射／受光窓５０の傾きは、ミラーアクチュエータ２５が回動した場合においても、投射／受光窓５０により反射された出射レーザ光が、光路を逆行して光検出器３３に入射しない角度に設定されている。
【００３２】
図２は、本実施の形態に係るミラーアクチュエータ２５の分解斜視図を示す図である。
【００３３】
ミラーアクチュエータ２５は、ミラーユニット６０と、マグネットユニット７０と、サーボユニット８０を備えている。
【００３４】
図３（ａ）を参照して、ミラーユニット６０は、ミラーユニットフレーム６１と、パンコイル装着板６２、６３と、サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂ、６５と、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄと、支軸６７と、ＬＥＤ６８と、ミラー６９とを備えている。
【００３５】
ミラーユニットフレーム６１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。ミラーユニットフレーム６１には、左右の側面にそれぞれ２つのチルトコイル装着部６１ａが設けられている。各側面のチルトコイル装着部６１ａは、各側面の中心から上下方向に対称な位置に配置されている。これら４つのチルトコイル装着部６１ａには、それぞれ、チルトコイル６１ｂが巻回され固着される。
【００３６】
また、ミラーユニットフレーム６１には、左右に並ぶ軸孔６１ｃと、上下に並ぶ溝６１ｅが形成されている。軸孔６１ｃは、左右の側面の中心位置に配置され、溝６１ｅは上下の側面の中心位置まで延びている。軸孔６１ｃには、それぞれ、左右から軸受け６１ｄが
取り付けられる。
【００３７】
ミラーユニットフレーム６１の底面は、櫛歯状となっており、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つのワイヤー孔６１ｆと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つのワイヤー孔６１ｇと、後述するサスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃを通すための３つのワイヤー孔６１ｈと、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆを通すための３つのワイヤー孔６１ｉが形成されている。なお、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉは、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを斜め後方向に傾けて固定するために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。これにより、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを、ミラー６９から離れる方向に曲線状に張ることができる。
【００３８】
パンコイル装着板６２には、２つのパンコイル装着部６２ａと、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つのワイヤー孔６２ｃと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つのワイヤー孔６２ｄと、支軸６７を通すための軸孔６２ｅが設けられている。ワイヤー孔６２ｃは、ワイヤー孔６１ｆと上下方向に直線状に並ぶように形成されており、ワイヤー孔６２ｄは、ワイヤー孔６１ｇと上下方向に直線状に並ぶように形成されている。２つのパンコイル装着部６２ａには、それぞれ、２つのパンコイル６２ｂが巻回され固着される。また、パンコイル装着板６３には、２つのパンコイル装着部６３ａと支軸６７を通すための軸孔６３ｃが設けられている。パンコイル装着部６３ａには、２つのパンコイル６３ｂが巻回され固着される。
【００３９】
サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂには、それぞれ、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つの端子穴６４ｃと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つの端子穴６４ｄが形成されている（図３（ｂ）参照）。端子穴６４ｃ、６４ｄの位置において、後述のように、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線が、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄに半田等で電気的に接続される。サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂは、２つの端子穴６４ｃ、６４ｄとワイヤー孔６２ｃ、６２ｄが整合するように、パンコイル装着板６２に接着して固定される。
【００４０】
サスペンションワイヤー固定基板６５には、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つの端子穴６５ａと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つの端子穴６５ｂと、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃを通すための３つの端子穴６５ｃと、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆ（図２参照）を通すため３つの端子穴６５ｄが形成されている。なお、３つの端子穴６５ｃ、６５ｄは、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉと同様に、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを曲線状に張るために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。
【００４１】
図３（ｃ）を参照して、サスペンションワイヤー固定基板６５には、２つの端子穴６５ａと３つの端子穴６５ｃのうちの２つとを電気的に接続する回路パターンＰ１、Ｐ２が形成されている。また、サスペンションワイヤー固定基板６５には、２つの端子穴６５ｂと３つの端子穴６５ｄのうちの２つとを電気的に接続する回路パターンＰ３、Ｐ４が形成されている。これらの端子穴と、各端子穴に通されたサスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄおよびサスペンションワイヤー７６ａ、７６ｂ、７６ｄ、７６ｅとを半田付けすることにより、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄと、サスペンションワイヤー７６ａ、７６ｂ、７６ｄ、７６ｅとが、上記回路パターンを介して、電気的に接続される。３つの端子穴６５ｃの残り一つと、３つの端子穴６５ｄの残り一つの位置において、後述のように、左右のチルトコイル６１ｂと、サスペンションワイヤー７６ｃ、７６ｆとが、半田等で電気的に接続される。
【００４２】
図３（ａ）に戻り、サスペンションワイヤー固定基板６５は、端子穴６５ａとワイヤー孔６１ｆ、端子穴６５ｂとワイヤー孔６１ｇ、端子穴６５ｃとワイヤー孔６１ｈ、および、端子穴６５ｄとワイヤー孔６１ｉが、それぞれ互いに整合するように、ミラーユニットフレーム６１に接着して固定される。
【００４３】
サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、りん青銅、ベリリウム銅等からなり、導電性に優れ、ばね性を有する。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、断面が円形状となっている。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、互いに同じ形状および特性を持ち、パンコイル６２ｂ、６３ｂとＬＥＤ６８への電流供給と、ミラー６９のＰａｎ方向の回動時において、安定した負荷を与えるために利用される。
【００４４】
支軸６７には、ＬＥＤ基板固定アーム６８ｂを挿入するための孔６７ａと、パンコイル６３ｂとＬＥＤ６８を電気的に接続する導線を通すための孔６７ｂ、６７ｃと、ミラー６９を嵌め込むための段部６７ｄが形成されている。また、支軸６７内は、パンコイル６３ｂとＬＥＤ６８を電気的に接続する導線を通すため、空洞となっている。なお、支軸６７は、後述するように、ミラー６９をＰａｎ方向に回動させる回転軸として利用される。
【００４５】
ＬＥＤ６８は、拡散タイプ（広指向タイプ）であり、広い範囲に光を拡散させることができる。ＬＥＤ６８からの拡散光は、後述するように、走査用のレーザ光の目標領域内での走査位置を検出するために利用される。ＬＥＤ６８は、ＬＥＤ基板６８ａに取り付けられている。ＬＥＤ基板６８ａは、ＬＥＤ基板固定アーム６８ｂに接着された後、支軸６７の孔６７ａに取り付けられる。
【００４６】
ミラーユニット６０の組立時には、支軸６７にミラー６９が嵌め込まれた後、支軸６７の両端の軸に軸受け６７ｅ、ポリスライダーワッシャ６７ｆが取り付けられる。そして、この状態で、２つの軸受け６７ｅが、ミラーユニットフレーム６１に形成された溝６１ｅに嵌め込まれる。さらに、上下からパンコイル装着板６２の軸孔６２ｅとパンコイル装着板６３の軸孔６３ｃが、支軸６７に通され、支軸６７に接着固定される。
【００４７】
その後、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂが、サスペンションワイヤー固定基板６４ａの２つの端子穴６４ｃと、２つのワイヤー孔６２ｃと、２つのワイヤー孔６１ｆを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ａに通される。同様に、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄが、サスペンションワイヤー固定基板６４ｂの２つの端子穴６４ｄと、２つのワイヤー孔６２ｄと、２つのワイヤー孔６１ｇを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ｂに通される。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、それぞれ、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線とともにサスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂ、６５に半田付けられる。
【００４８】
これにより、図２に示すように、ミラーユニット６０の組立が完了する。この状態で、ミラー６９は、支軸６７の周りにＰａｎ方向に回動可能となる。なお、サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂは、ミラー６９のＰａｎ方向の回動に伴って、Ｐａｎ方向に回動する。組み立てられたミラーユニット６０は、マグネットユニットフレーム７１の開口に収容される。
【００４９】
図２に戻り、マグネットユニット７０は、マグネットユニットフレーム７１と、８つのパンマグネット７２と、８つのチルトマグネット７３と、２つの支軸７４と、サスペンションワイヤー固定基板７５と、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆと、保護カバー７７とを備えている。
【００５０】
マグネットユニットフレーム７１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。マグネットユニットフレーム７１の左右の側面の中央には、支軸７４を通すための軸孔７１ａと、支軸７４を固定するためのネジ穴７１ｂが形成されている。マグネットユニットフレーム７１の上面には、サスペンションワイヤー固定基板７５を固定するための２つのネジ穴７１ｃが形成されている。また、マグネットユニットフレーム７１の上下の内側面の前端には、マグネットユニットフレーム７１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、保護カバー７７を固定するためのネジ穴７１ｄが形成されている。さらに、マグネットユニットフレーム７１の上下の内側面の後端には、マグネットユニットフレーム７１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、サーボユニットフレーム８１を固定するためのネジ穴７１ｅが形成されている。
【００５１】
図４は、マグネットユニットフレーム７１を後側から見た斜視図である。図４を参照して、８つのパンマグネット７２がマグネットユニットフレーム７１の上下の内側面に取り付けられる。さらに、８つのチルトマグネット７３がマグネットユニットフレーム７１の左右の内側面に取り付けられる。
【００５２】
図２に戻り、２つの支軸７４には、それぞれ、２つのネジ孔７４ｂが形成されている。２つの支軸７４は、ポリスライダーワッシャ７４ａが取り付けられた状態で、マグネットユニットフレーム７１に形成された軸孔７１ａを介して、ミラーユニットフレーム６１の軸受け６１ｄに嵌め込まれる。この状態で、２つのネジ孔７４ｂを介して２つのネジ７４ｃがマグネットユニットフレーム７１の２つのネジ穴７１ｂに螺着される。これにより、２つの支軸７４がマグネットユニットフレーム７１に固着される。なお、支軸７４は、後述するように、ミラー６９をＴｉｌｔ方向に回動させる回転軸として利用される。
【００５３】
サスペンションワイヤー固定基板７５には、２つのネジ孔７５ａと、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを通すための３つの端子穴７５ｃ、７５ｄが形成されている。なお、３つの端子穴７５ｃ、７５ｄは、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを曲線状に張るために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。サスペンションワイヤー固定基板７５には、端子穴７５ｃ、７５ｄに信号を供給するための回路パターンが形成されている。
【００５４】
サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、りん青銅、ベリリウム銅等からなり、導電性に優れ、ばね性を有する。サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、断面が円形状となっている。サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、互いに同じ形状および特性を持ち、チルトコイル６１ｂとパンコイル６２ｂ、６３ｂとＬＥＤ６８への電流供給と、ミラー６９のＴｉｌｔ方向の回動時において、安定した負荷を与えるために利用される。
【００５５】
マグネットユニット７０の組立時には、サスペンションワイヤー固定基板７５が、マグネットユニットフレーム７１の上面に取り付けられる。この状態で、２つのネジ孔７５ａを介して、２つのネジ７５ｂを２つのネジ穴７１ｃに螺着する。これにより、サスペンションワイヤー固定基板７５がマグネットユニットフレーム７１に固着される。
【００５６】
その後、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃが、サスペンションワイヤー固定基板７５の３つの端子穴７５ｃと、ミラーユニットフレーム６１の３つのワイヤー孔６１ｈを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ｃ（図３（ａ）参照）に通される。同様に、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆが、サスペンションワイヤー固定基板７５の３つの端子穴７５ｄと、ミラーユニットフレーム６１の３つのワイヤー孔６１ｉを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の３つの端子穴６５ｄ（図３（ａ）参照）に通される。
【００５７】
しかる後、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、それぞれ、チルトコイル６１ｂと、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線とともに、サスペンションワイヤー固定基板６５、７５に半田付けられる。なお、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、ミラー６９から離れる方向に曲線状に張られる。すなわち、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの上端部は、端子穴７５ｃ、７５ｄから離れるに従って後ろ方向に傾くように端子穴７５ｃ、７５ｄに固定される。また、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの下端部は、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉおよび端子穴６５ｂ、６５ｃから離れるに従って後ろ方向に傾くようにワイヤー孔６１ｈ、６１ｉおよび端子穴６５ｂ、６５ｃ固定される。これにより、図５に示す構成体が完成する。この状態で、ミラーユニットフレーム６１は、支軸７４の周りにＴｉｌｔ方向に回動可能となる。なお、サスペンションワイヤー固定基板６５は、ミラーユニットフレーム６１のＴｉｌｔ方向の回動に伴って、Ｔｉｌｔ方向に回動する。
【００５８】
図５は、ミラーユニット６０がマグネットユニット７０に取り付けられた状態の構成体の斜視図である。図５（ａ）は、この構成体を図２の前方向から見た斜視図であり、図５（ｂ）は、この構成体を図２の後方向から見た斜視図である。
【００５９】
図５（ｂ）を参照して、サスペンションワイヤー６６ａの両端は、それぞれ、２つの端子穴６４ｃの内側の１つと、２つの端子穴６５ａの内側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー６６ｃの両端は、２つの端子穴６４ｄの内側の１つと、２つの端子穴６５ｂの内側の１つに接続されている。
【００６０】
サスペンションワイヤー６６ｂの両端は、２つの端子穴６４ｃの外側の１つと、２つの端子穴６５ａの外側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー６６ｄの両端は、２つの端子穴６４ｄの外側の１つと、２つの端子穴６５ｂの外側の１つに接続されている。
【００６１】
サスペンションワイヤー７６ａの両端は、３つの端子穴７５ｃの内側の１つと、３つの端子穴６５ｃの内側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｄの両端は、３つの端子穴７５ｄの内側の１つと、３つの端子穴６５ｄの内側の１つに接続されている。
【００６２】
サスペンションワイヤー７６ｂの両端は、３つの端子穴７５ｃの中央の１つと、３つの端子穴６５ｃの中央の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｅの両端は、３つの端子穴７５ｄの中央の１つと、３つの端子穴６５ｄの中央の１つに接続されている。
【００６３】
サスペンションワイヤー７６ｃの両端は、３つの端子穴７５ｃの外側の１つと、３つの端子穴６５ｃの外側の１つと接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｆの両端は、３つの端子穴７５ｄの外側の１つと、３つの端子穴６５ｄの外側の１つに接続されている。
【００６４】
なお、図５（ａ）において、７５ｅは、端子である。端子７５ｅを介して、ミラー６９をＰａｎ方向とチルト方向に駆動するための駆動信号と、ＬＥＤ６８を点灯するための駆動信号が供給される。各端子７５ｅは、それぞれ、端子穴７５ｃ、７５ｄの何れかと、サスペンションワイヤー固定基板７５上の回路パターンを介して接続されている。
【００６５】
図２に戻り、サーボユニット８０は、サーボユニットフレーム８１と、ピンホール取り付け金具８２と、ピンホール板８３と、ＰＳＤ基板８４と、ＰＳＤ８５とを備えている。
【００６６】
サーボユニットフレーム８１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。サーボユニットフレーム８１の左右の側面には、ピンホール取り付け金具８２を固定するための２つのネジ孔８１ａが形成されている。また、サーボユニットフレーム８１の上下の内側面の前端には、サーボユニットフレーム８１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、それぞれ、ネジ孔８１ｃが形成されている。さらに、サーボユニットフレーム８１の左右の内側面の後端には、サーボユニットフレーム８１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、それぞれ、ネジ穴８１ｅが形成されている。
【００６７】
ピンホール取り付け金具８２の左右の側面には、２つのネジ穴８２ａが形成されている。また、ピンホール取り付け金具８２の背面には、ピンホール板８３を固定するための２つのネジ穴８２ｂと、ＬＥＤ６８から出射されたサーボ光をピンホール８３ａを介してＰＳＤ８５に導くための開口８２ｃが形成されている。
【００６８】
ピンホール板８３には、ピンホール８３ａと、２つのネジ孔８３ｂが形成されている。ピンホール８３ａは、ＬＥＤ６８から出射された拡散光のうち、一部の光を通過させる。
【００６９】
ＰＳＤ基板８４には、ＰＳＤ基板８４をサーボユニットフレーム８１に固定するための４つのネジ孔８４ａが形成されている。ＰＳＤ基板８４には、ＰＳＤ８５が装着されている。ＰＳＤ８５は、サーボ光の受光位置に応じた信号を出力する。
【００７０】
サーボユニット８０の組立時には、ピンホール板８３が、ピンホール取り付け金具８２の背面に当てられる。この状態で、２つのネジ孔８３ｂを介して２つのネジ８３ｃを２つのネジ穴８２ｂに螺着する。これにより、ピンホール板８３がピンホール取り付け金具８２に固着される。
【００７１】
次に、ピンホール取り付け金具８２が、サーボユニットフレーム８１内に収容される。この状態で、４つのネジ孔８１ａと４つのネジ穴８２ａとが合わされ、左右から４つのネジ８１ｂをそれぞれネジ孔８１ａとネジ穴８２ａに螺着する。これにより、ピンホール取り付け金具８２が、サーボユニットフレーム８１に固着される。
【００７２】
さらに、ＰＳＤ基板８４が、サーボユニットフレーム８１の背部に当てられる。この状態で、４つのネジ孔８４ａを介して４つのネジ８４ｂを４つのネジ穴８１ｅに螺着する。これにより、ＰＳＤ基板８４が、サーボユニットフレーム８１に固着される。こうして、図６に示すサーボユニット８０が完成する。図６（ａ）は、組み立てられたサーボユニット８０を前方から見た斜視図、図６（ｂ）は、組み立てられたサーボユニット８０を後方から見た斜視図である。
【００７３】
こうしてサーボユニット８０が組み立てられた後、サーボユニット８０が、図５に示す構成体の背部に当てられる。この状態で、サーボユニットフレーム８１の４つのネジ孔８１ｃを介して、後方から４つのネジ８１ｄをマグネットユニットフレーム７１の４つのネジ穴７１ｅに螺着する。これにより、サーボユニット８０が図５に示す構成体に固着される。こうして、図７に示すように、ミラーアクチュエータ２５の組立が完了する。図７（ａ）は、ミラーアクチュエータ２５を前方から見た斜視図、図７（ｂ）は、ミラーアクチュエータ２５を後方から見た斜視図である。
【００７４】
図７に示すアセンブル状態において、８つのパンマグネット７２（図４参照）は、パンコイル６２ｂ、６３ｂ（図３（ａ）参照）に電流を印加することにより、パンコイル装着板６２、６３に支軸６７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、パンコイル６２ｂ、６３ｂに電流を印加すると、パンコイル６２ｂ、６３ｂに生じる電磁駆動力によってパンコイル装着板６２、６３とともに支軸６７が回動し、これにより、ミラー６９が、支軸６７を軸として回動する。支軸６７を軸とするミラー６９の回動方向をＰａｎ方向という。なお、パンコイル６２ｂ、６３ｂへの電流の印加を中止すると、ミラー６９は、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄのばね性により、回動前の位置に戻される。
【００７５】
図７に示すアセンブル状態において、８つのチルトマグネット７３（図４参照）は、チルトコイル６１ｂ（図３（ａ）参照）に電流を印加することにより、ミラーユニットフレーム６１に支軸７４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、チルトコイル６１ｂに電流を印加すると、チルトコイル６１ｂに生じる電磁駆動力によって、ミラーユニットフレーム６１が、支軸７４を軸として回動し、ミラーユニットフレーム６１と一体的にミラー６９が回動する。支軸７４を軸とするミラー６９の回動方向をＴｉｌｔ方向という。なお、チルトコイル６１ｂへの電流の印加を中止すると、ミラーユニットフレーム６１は、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆのばね性により、回動前の位置に戻される。
【００７６】
なお、上記のようにミラーアクチュエータ２５を構成することにより、大きなミラー６９を高レスポンスで駆動することができる。このため、目標領域からの反射光を、大きなミラー６９で受光できるようになる。
【００７７】
図８は、ミラーアクチュエータ２５が装着された状態の光学系の構成を示す図である。
【００７８】
図８において、５００は、光学系を支持するベースである。
【００７９】
ベース５００の上面には、レーザ光源２１と、集光レンズ２２と、ピンホール板２３と、ビーム整形レンズ２４と、ミラーアクチュエータ２５と、受光レンズ３１と、フィルタ３２と、光検出器３３が配置されている。レーザ光源２１は、ベース５００の上面に配されたレーザ光源用の回路基板２１ａに装着されている。また、光検出器３３は、ベース５００の上面に配された光検出器３３用の回路基板３３ａに装着されている。
【００８０】
レーザ光源２１から出射されたレーザ光は、集光レンズ２２により、ピンホール板２３のピンホール２３ａの位置に収束される。ピンホール２３ａを透過した出射レーザ光は、ビーム整形レンズ２４によって水平方向および鉛直方向の収束作用を受け、目標領域において所定の形状に整形される。ビーム整形レンズ２４を透過した出射レーザ光は、ミラーアクチュエータ２５のミラー６９に入射し、ミラー６９によって目標領域に向かって反射される。ミラーアクチュエータ２５によってミラー６９が駆動されることにより、出射レーザ光が目標領域内においてスキャンされる。
【００８１】
ミラーアクチュエータ２５は、中立位置にあるときに、ビーム整形レンズ２４からの走査レーザ光がミラー６９のミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するよう配置されている。なお、「中立位置」とは、ミラー面が鉛直方向に対し平行で、且つ、走査レーザ光がミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するときのミラー６９の位置をいう。
【００８２】
ベース５００の上面には、回路基板２１ａ、３３ａの他、ミラーアクチュエータ２５の背後に、ミラーアクチュエータ２５のチルトコイル６１ｂ、パンコイル６２ｂ、６３ｂに駆動信号を供給するための回路基板（図示せず）が配置されている。これら回路基板は、図１（ａ）の回路ユニット４０に含まれる。
【００８３】
図９（ａ）は、ミラー６９の位置を検出するためのサーボ光学系を説明する図である。同図は、図８の光学系をベース５００の上面側から見たときの模式図である。同図には、ミラーアクチュエータ２５の一部断面図とレーザ光源２１のみが示されている。
【００８４】
上述の如く、ミラーアクチュエータ２５には、ＬＥＤ６８と、ピンホール取り付け金具８２と、ピンホール板８３と、ＰＳＤ基板８４と、ＰＳＤ８５が配されている。
【００８５】
ＬＥＤ６８、ＰＳＤ８５およびピンホール８３ａは、ミラーアクチュエータ２５のミラー６９が上記中立位置にあるときに、ＬＥＤ６８がピンホール板８３のピンホール８３ａとＰＳＤ８５の中心に向き合うように配置されている。すなわち、ミラー６９が中立位置にあるとき、ＬＥＤ６８から出射されピンホール８３ａを通るサーボ光が、ＰＳＤ８５の中心に垂直に入射するよう、ピンホール板８３およびＰＳＤ８５が配置されている。また、ピンホール板８３は、ＬＥＤ６８とＰＳＤ８５の中間位置よりもＰＳＤ８５に近い位置に配置されている。
【００８６】
ここで、ＬＥＤ６８から拡散するように発せられたサーボ光は、その一部が、ピンホール８３ａを通過し、ＰＳＤ８５によって受光される。ピンホール８３ａ以外の領域に入射されたサーボ光は、ピンホール板８３によって遮光される。ＰＳＤ８５は、サーボ光の受光位置に応じた電流信号を出力する。
【００８７】
たとえば、図９（ｂ）のようにミラー６９が破線で示す中立位置から矢印方向に回動すると、ＬＥＤ６８の拡散光（サーボ光）のうちピンホール８３ａを通る光の光路は、ＬＰ１からＬＰ２へと変位する。その結果、ＰＳＤ８５上におけるサーボ光の照射位置が変化し、ＰＳＤ８５から出力される位置検出信号が変化する。この場合、ＬＥＤ６８からのサーボ光の発光位置と、ＰＳＤ８５の受光面上におけるサーボ光の入射位置は一対一に対応する。したがって、ＰＳＤ８５にて検出されるサーボ光の入射位置によって、ミラー６９の位置を検出することができ、結果、目標領域における走査レーザ光の走査位置を検出することができる。
【００８８】
図１０は、レーザレーダ１の内部を上面側から見たときの一部平面図である。同図には、出射レーザ光が実線の矢印で示され、目標領域からの反射光が点線の矢印で示されている。
【００８９】
図１０を参照して、レーザ光源２１から出射されるレーザ光は、集光レンズ２２によって、ピンホール板２３のピンホール２３ａの位置に収束される。その後、出射レーザ光は、ビーム整形レンズ２４を透過した後、ミラー６９によって反射され、筺体１０内から目標領域に出射される。
【００９０】
筺体１０から出射される出射レーザ光は、拡散光である。すなわち、出射レーザ光は、拡散光の状態で、ビーム整形レンズ２４から出射される。これに対し、目標領域で反射され筺体１０に入射する反射光は、遠方にある目標領域の障害物（例えば数１０ｍ）によって反射された光であるため、略平行光となる。よって、反射光は、略平行光の状態で、ビーム整形レンズ２４に入射する。
【００９１】
なお、図１０には、便宜上、ミラー６９における出射レーザ光と反射光の入射領域が同じであるように示されているが、実際は、出射レーザ光の入射領域よりも反射光の入射領域の方が数段広くなっている。このため、ビーム整形レンズ２４における反射光の入射領域は、ビーム整形レンズ２４における出射レーザ光の通過領域よりも、かなり広くなっている。
【００９２】
このように、反射光は、出射レーザ光の通過領域よりも広い領域において、略平行光の状態で、ビーム整形レンズ２４に入射する。このため、反射光は、ビーム整形レンズ２４によって、ピンホール２３ａよりもビーム整形レンズ２４から遠い位置に収束され、ミラー面２３ｂには、大きく広がった状態で入射する。これにより、反射光は、大半がピンホール板２３のミラー面２３ｂによって反射される。ピンホール板２３のミラー面２３ｂによって反射された目標領域からの反射光は、受光レンズ３１によって、集光された後、フィルタ３２を介して、光検出器３３に入射する。これにより、目標領域からの反射光を検出することができる。
【００９３】
図１１は、ミラー６９の回動位置と出射レ―ザ光と反射光の光路の関係を説明する図である。図１１（ａ）は、出射レーザ光の光路を示す図、図１１（ｂ）は、反射光の光路を示す図である。
【００９４】
図１１（ａ）を参照して、レーザ光源２１から出射された出射レーザ光は、集光レンズ２２、ピンホール２３ａ、ビーム整形レンズ２４、ミラー６９を介して、投射／受光窓５０より目標領域に照射される。ここで、ミラー６９が破線の位置から矢印のように回動すると、出射レーザ光の光路が図中の点線から実線のように変化し、出射レーザ光の進行方向が変化する。これにより、出射レーザ光が目標領域内においてスキャンされる。
【００９５】
図１１（ｂ）を参照して、目標領域からの反射光は、投射／受光窓５０を透過し、ミラー６９、ビーム整形レンズ２４、ピンホール板２３のミラー面２３ｂ、受光レンズ３１、フィルタ３２を介して光検出器３３に入射される。なお、フィルタ３２は、形状がなるべく小さくなるように、受光レンズ３１と光検出器３３の間の光検出器３３よりの位置に配置されている。ここで、図１１（ａ）と同様に、ミラー６９が破線の位置から矢印のように回動すると、出射レーザ光の進行方向の変化に伴い、目標領域からの反射光の光路は、図中の点線から実線のように変化する。このとき、ミラー６９は、実線の位置にあるため、目標領域からの反射光は、ミラー６９によって、ミラー６９の回動前と同じ方向に反射される。すなわち、反射光は、出射レーザ光がピンホール板２３からミラー６９へと向かう光路を逆行する。したがって、ミラー６９が回動しても、ミラー６９からピンホール板２３までの反射光の光路は変わらない。このため、ミラー６９が回動しても、光検出器３３に対する反射光の入射位置は変化しないこととなる。
【００９６】
なお、仮に、たとえば、ミラー６９が、図１０（ｂ）の実線の位置にあるときに、目標領域からの反射光以外の迷光が、同図Ｚ軸負方向に沿って投射／受光窓５０に入射したとする。この場合、この迷光は、投射／受光窓５０を透過してミラー６９に入射するが、ミラー６９が実線の位置にあるため、同図のＸ軸負方向には進まない。このため、この迷光は、光検出器３３へは照射されず、よって、光検出器３３からの出力に、この迷光によるノイズは重畳されない。この効果は、光検出器３３の受光面を小さくするほど顕著となる。
【００９７】
このように、図１１の構成では、ミラー６９が回動しても、光検出器３３に対する反射光の入射位置は変化しないため、単一受光面の小さな光検出器３３により、反射光を適正に受光することができる。また、光検出器３３の受光面を小さくすることにより、迷光が光検出器３３に入射することを抑制でき、光検出器３３からの検出信号の精度を高めることができる。
【００９８】
図１２は、レーザレーダ１の回路構成を示す図である。なお、同図には、便宜上、投射光学系２０および受光光学系３０の主要な構成が併せて示されている。図示の如く、レーザレーダ１は、ＰＤ信号処理回路１０１と、スキャンＬＤ駆動回路１０２と、アクチュエータ駆動回路１０３と、サーボＬＥＤ駆動回路１０４と、ＰＳＤ信号処理回路１０５と、
ＤＳＰ１０６を備えている。これらの回路は、図１の回路ユニット４０に含まれている。
【００９９】
ＰＤ信号処理回路１０１は、光検出器３３の受光光量に応じた電圧信号を増幅およびデジタル化してＤＳＰ１０６に供給する。
【０１００】
スキャンＬＤ駆動回路１０２は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、レーザ光源２１に駆動信号を供給する。具体的には、目標領域にレーザ光を照射するタイミングで、パルス状の駆動信号（電流信号）がレーザ光源２１に供給される。
【０１０１】
ＰＳＤ信号処理回路１０５は、ＰＳＤ８５からの出力信号をもとに求めた位置検出信号をＤＳＰ１０６に出力する。サーボＬＥＤ駆動回路１０４は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、ＬＥＤ６８に駆動信号を供給する。アクチュエータ駆動回路１０３は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、ミラーアクチュエータ２５を駆動する。具体的には、目標領域においてレーザ光を所定の軌道に沿って走査させるための駆動信号がミラーアクチュエータ２５に供給される。
【０１０２】
ＤＳＰ１０６は、ＰＳＤ信号処理回路１０５から入力された位置検出信号をもとに、目標領域におけるレーザ光の走査位置を検出し、ミラーアクチュエータ２５の駆動制御や、レーザ光源２１の駆動制御等を実行する。また、ＤＳＰ１０６は、ＰＤ信号処理回路１０１から入力される電圧信号に基づいて、目標領域内のレーザ光照射位置に障害物が存在するかを判定し、同時に、レーザ光源２１から出力されるレーザ光の照射タイミングと、光検出器３３にて受光される目標領域からの反射光の受光タイミングの間の時間差をもとに、障害物までの距離を測定する。
【０１０３】
以上、本実施の形態によれば、出射レーザ光を走査させるためのミラーアクチュエータ２５を、受光光学系３０にも共用することで、光検出器３３に対する反射光の入射位置を一定にすることができる。したがって、単一受光面の小さな光検出器３３を用いることができ、この光検出器３３により、反射光を精度よく検出することができる。よって、レーザレーダのコスト削減、小型化を図ることができる。
【０１０４】
また、本実施の形態では、投射光学系２０において、ピンホール板２３の前段に集光レンズ２２を配することで、ピンホール２３ａを小さくすることができ、結果、ミラー面２３ｂにより反射される反射光の光量を大きくすることができる。このため、光検出器３３による反射光の受光光量を大きくすることができ、精度よく目標領域の障害物を検出することができる。
【０１０５】
さらに、本実施の形態では、集光レンズ２２とピンホール板２３からなるスペイシャルフィルタ（空間フィルタ）によって、出射レ―ザ光に含まれる空間ノイズが除去されるため、目標領域における出射レーザ光のビームプロファイルを高めることができ、障害物の検出精度を向上させることができる。
【０１０６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【０１０７】
たとえば、光検出器３３の前段に、上記実施の形態における集光レンズ２２とピンホール板２３との組合せと同様のスペイシャルフィルタを配置しても良い。
【０１０８】
出射レーザ光の発光強度（例えば、数１０Ｗ程度）は、非常に大きいため、出射レーザ光の一部が、筺体１０内で反射または回折され、迷光となって光検出器３３に入射すると、光検出器３３の検出信号に大きな影響を与える惧れがある。さらに、筺体１０外からの
迷光（例えば、対向車両のライト等）が、光検出器３３に直接入射するような場合も、光検出器３３の検出信号に影響を与える惧れがある。
【０１０９】
かかる問題は、光検出器３３の前段に、スペイシャルフィルタの構成を配置することにより抑制できる。
【０１１０】
図１３は、受光光学系内に集光レンズとピンホール板を配置した場合のレーザレーダ１の内部を上面側から見た時の一部平面図である。
【０１１１】
投射光学系１２０は、レーザ光源２１と、ビーム整形レンズ１２１と、ピンホール板１２２と、ミラーアクチュエータ２５とを備える。
【０１１２】
受光光学系１３０は、ミラーアクチュエータ２５と、ピンホール板１２２と、集光レンズ１３１と、フィルタ１３２と、ピンホール箱１３３と、受光レンズ１３４と、光検出器１３５とを備える。ミラーアクチュエータ２５と、ピンホール板１２２は、投射光学系１２０のものと同一である。
【０１１３】
レーザ光源２１と、ミラーアクチュエータ２５は、上記実施の形態と同様に構成されている。なお、本変更例では、レーザ光源２１から出射される出射レーザ光を収束させずに、ピンホール１２２ａを通過させる。このため、ピンホール１２２ａは上記実施の形態のピンホール２３ａよりも大きくなり、また、レーザ光源２１とピンホール板１２２は、互いに近づいて設置される。
【０１１４】
ビーム整形レンズ１２１は、上記実施の形態と同様に、出射レーザ光が、目標領域において、所定の形状となるよう、出射レーザ光を収束させる。
【０１１５】
ピンホール板１２２は、ミラー６９側の面がミラー面１２２ｂとなっており、中央にピンホール１２２ａが形成されている。ピンホール１２２ａは、出射レーザ光が通過できるように、出射レーザ光のビーム径よりも大きい孔で形成されている。ピンホール板１２２のミラー面１２２ｂは、目標領域からの反射光を光検出器１３５に向かって反射させる。ピンホール１２２ａは、レーザ光源２１により出射された出射レーザ光を通過させる。
【０１１６】
集光レンズ１３１は、反射光をピンホール箱１３３のピンホール１３３ａの位置に収束させる。
【０１１７】
フィルタ１３２は、誘電体多層膜で構成されており、出射レーザ光の波長帯域の光のみを透過するバンドパスフィルタである。フィルタ１３２は、反射光の入射角に応じて誘電体多層膜の膜厚が調整されている。フィルタ１３２は、ピンホール箱１３３のピンホール１３３ａに覆うように配置されている。
【０１１８】
ピンホール箱１３３は、表面が遮光性のある素材であり、受光レンズ１３４と光検出器１３５を囲むように配置される。ピンホール箱１３３の一つの側面には、中央にピンホール１３３ａが形成されている。ピンホール箱１３３の外側面は、ピンホール１３３ａ以外の位置に入射する光を遮光する。ピンホール１３３ａは、集光レンズ１３１により、収束された反射光を通過させる。ピンホール１３３ａは、集光レンズ１３１と組み合わせて、スペイシャルフィルタ（空間フィルタ）として機能し、反射光の空間ノイズを除去する。
【０１１９】
受光レンズ１３４は、ピンホール１３３ａを通過し、発散する反射光を光検出器１３５の位置に集光する。
【０１２０】
光検出器１３５は、上記実施の形態同様、反射光を受光し、受光光量に応じた大きさの電気信号を出力する。
【０１２１】
レーザ光源２１から出射されるレーザ光は、ビーム整形レンズ１２１を透過した後、ピンホール板１２２に形成されたピンホール１２２ａを通過する。ピンホール板１２２のピンホール１２２ａを通過した出射レーザ光は、ミラー６９によって反射され、筺体１０内から目標領域に出射される。
【０１２２】
上記実施の形態同様、筺体１０から出射される出射レーザ光は、拡散光であり、筺体１０に入射する反射光は、略平行光である。そのため、反射光は、大きく広がった状態で、ピンホール板１２２のミラー面１２２ｂに入射し、大半が、ピンホール板１２２のミラー面１２２ｂによって反射される。ピンホール板１２２のミラー面１２２ｂによって反射された目標領域からの反射光は、集光レンズ１３１によってピンホール１３３ａの位置に収束される。反射光は、フィルタ１３２、ピンホール１３３ａを通過した後、受光レンズ１３４によって、集光されて光検出器１３５に入射する。これにより、上記実施の形態同様、目標領域からの反射光を検出することができる。
【０１２３】
本変更例においても、上記実施の形態同様、単一受光面の小さな光検出器１３５により、反射光を精度よく検出することができる。加えて、本変更例によれば、集光レンズ１３１とピンホール１３３ａからなるスペイシャルフィルタが配置されたため、光検出器１３５に迷光が入射するのを抑制することができる。
【０１２４】
また、本変更例では、ピンホール箱１３３が、光検出器１３５を囲むように配置されるため、ピンホール１３３ａを通る光以外の迷光を遮光することができる。
【０１２５】
また、本変更例では、ピンホール１３３ａの傍に、フィルタ１３２が配置されているため、筺体１０外からの出射レーザ光の周波数以外の迷光（例えば、対向車のライト等）を効果的に除去することができる。本変更例では、反射光がピンホール１３３ａの大きさに収束されるため、フィルタ１３２をピンホール１３３ａの傍に配置することで、フィルタ１３２を小さくすることができる。
【０１２６】
なお、上記実施の形態の集光レンズ２２とピンホール板２３との組み合わせを、本変更例の投射光学系に配置してもよい。
【０１２７】
また、本変更例では、フィルタ１３２を、ピンホール２３ａを覆うように配置したが、集光レンズ１３１の前段（図１３の点線位置）に配置してもよいし、あるいは、光検出器１３５の直前に配置してもよい。フィルタ１３２を図１３の点線位置に配置した場合、フィルタ１３２は、ピンホール２３ａの傍に配置した場合に比べ、サイズが大きくなる。しかし、フィルタ１３２に入射する反射光は、略平行光となるため、誘電体多層膜の膜厚の設計が簡素なフィルタ１３２を用いることができる。
【０１２８】
また、本変更例では、ピンホール１３３ａを通過し、発散する反射光を集光するために、受光レンズ１３４を用いたが、受光レンズ１３４を用いず、光検出器１３５をピンホール１３３ａに近づけて配置しても良い。
【０１２９】
さらに、上記実施の形態では、２つの軸の周りにミラーが回転するミラーアクチュエータの構成例を示したが、本発明は、上記以外の構成のミラーアクチュエータや、レンズを駆動してレーザ光を走査するタイプのアクチュエータ、あるいは、ポリゴンミラーを用いたアクチュエータにも適用可能である。
【０１３０】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１ … レーザレーダ
２２ … 集光レンズ（第１のレンズ）
２３ … ピンホール板（反射板）
２３ａ… ピンホール（第１の孔）
２３ｂ… ミラー面（反射面）
２５ … ミラーアクチュエータ（光走査部）
３３ … 光検出器
１３１ … 集光レンズ（第２のレンズ）
１３２ … フィルタ（バンドパスフィルタ）
１３３ … ピンホール箱（板状部）
１３３ａ… ピンホール（第２の孔）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が通過するための第１の孔が形成されるとともに、前記レーザ光の光軸に対して傾くように配置され、前記レーザ光源側と反対側の面が反射面である反射板と、
前記孔を通過した前記レーザ光を目標領域において走査させる光走査部と、
前記目標領域により反射され、さらに、前記反射板によって反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、を備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザレーダにおいて、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を収束させて前記第１の孔に入射させる第１のレンズをさらに備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレーザレーダにおいて、
前記光走査部を経由した前記レーザ光が入射する出射窓をさらに備え、
前記出射窓の前記光走査部側の面が、当該面に入射する前記レーザ光の光軸に対して傾けられている、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載のレーザレーダにおいて、
第２の孔を有するとともに、前記反射板と前記光検出器との間に配置された板状部材と、
前記目標領域により反射され、前記反射板によって反射された前記レーザ光を収束させて前記第２の孔に入射させる第２のレンズと、をさらに備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザレーダにおいて、
前記レーザ光の波長帯の光を抽出するためのバンドパスフィルタが、前記第２のレンズと前記光検出器との間であって、前記第２のレンズの入射するときよりも前記レーザ光の断面が小さくなる位置に配置される、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が通過するための第１の孔が形成されるとともに、前記レーザ光の光軸に対して傾くように配置され、前記レーザ光源側と反対側の面が反射面である反射板と、
前記孔を通過した前記レーザ光を目標領域において走査させる光走査部と、
前記目標領域により反射され、さらに、前記反射板によって反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、を備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザレーダにおいて、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を収束させて前記第１の孔に入射させる第１のレンズをさらに備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレーザレーダにおいて、
前記光走査部を経由した前記レーザ光が入射する出射窓をさらに備え、
前記出射窓の前記光走査部側の面が、当該面に入射する前記レーザ光の光軸に対して傾けられている、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載のレーザレーダにおいて、
第２の孔を有するとともに、前記反射板と前記光検出器との間に配置された板状部材と、
前記目標領域により反射され、前記反射板によって反射された前記レーザ光を収束させて前記第２の孔に入射させる第２のレンズと、をさらに備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザレーダにおいて、
前記レーザ光の波長帯の光を抽出するためのバンドパスフィルタが、前記第２のレンズと前記光検出器との間であって、前記第２のレンズの入射するときよりも前記レーザ光の断面が小さくなる位置に配置される、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１４１１９１（Ｐ２０１２−１４１１９１Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９３２０１（Ｐ２０１０−２９３２０１）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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