光走査装置及びレーザレーダ装置
【課題】精度高く正確に走査光の走査量を測定することができるとともに、小型化が可能で、かつ安価な光走査装置、及びレーザレーダ装置を提供する。
【解決手段】 光学素子１と、ホルダ２と、ホルダ２を移動可能に支持する支持手段３，５と、ホルダ２を光学素子１の光軸に垂直な方向に移動させる駆動手段４，６と、光学素子１を透過する第１の波長の光を発光する第１発光素子１０、及び光学素子１を透過しない第２の波長の光を発光する第２発光素子１１からなる発光素子を備え、
ホルダ２に、第２の波長の光を透過しない構造体からなるパターン９が形成され、
第２の発光波長を感知するセンサ１２をさらに備え、
センサ１２は、反射された光を受光可能な位置に配置され、かつ第１発光素子１０と、第２発光素子１１と、センサ１２とが、相対的に固定された位置に配置されていることを特徴とする光走査装置、及びレーザレーダ装置。
【解決手段】 光学素子１と、ホルダ２と、ホルダ２を移動可能に支持する支持手段３，５と、ホルダ２を光学素子１の光軸に垂直な方向に移動させる駆動手段４，６と、光学素子１を透過する第１の波長の光を発光する第１発光素子１０、及び光学素子１を透過しない第２の波長の光を発光する第２発光素子１１からなる発光素子を備え、
ホルダ２に、第２の波長の光を透過しない構造体からなるパターン９が形成され、
第２の発光波長を感知するセンサ１２をさらに備え、
センサ１２は、反射された光を受光可能な位置に配置され、かつ第１発光素子１０と、第２発光素子１１と、センサ１２とが、相対的に固定された位置に配置されていることを特徴とする光走査装置、及びレーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を移動させることによりレーザ光をスキャンする光走査装置、及び該光走査装置を備えるレーザレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行中の車両の前方を監視して障害物の存在を運転者に警告する光線スキャン方式の車載レーダ装置が実用化されている。
レーダ装置は光走査装置を備え、例えば、光走査装置によりレーザ光等の光ビームを車両の周囲の所定の角度範囲の領域に走査して出射すると共に、出射した光ビームの反射波を受光し、光ビームの出射方向に存在する物体の位置や距離等を測距する。このようにレーダ装置により検知された先行車両や障害物の情報が運転者に告知され、さらに先行車両との車間距離を所定の距離に保つように自動的に車両の速度を制御するシステムが開発されている。
【０００３】
光ビームを走査して物体を検出する装置としては、例えば、任意の位置に光ビームを走査させるため、アクチュエータが光学素子（レンズ）を駆動する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の装置の模式図を図１６に示す。図１６において、走査用レンズ２２２を備えたレンズホルダ２３４を支持するばね２３３が撓むことにより、レンズホルダ２３４及び走査用レンズ２２２は移動する。図外のレーザダイオードより走査用レンズに光が入射し照射される。走査用レンズを移動することにより、照射される光を走査することができる。照射される光の走査量は走査用レンズの移動量によって決まることは明らかであり、正確な走査量の制御のためには、精度の高い走査用レンズの移動量の検知が重要になる。
【０００４】
走査用レンズの精度の高い制御を実現するための駆動系を備えた装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２の装置の模式図を図１７に示す。図１７において、発光ダイオード（ＬＥＤ）７６ａ，７６ｂは、開口に発光部分が露出する状態で基板７０のレンズホルダ側に固定され、照射された光はホルダ８５側に射出される。ホルダ８５には、発光ダイオード７６ａ、７６ｂに対応する位置にスリット８７ａ、８７ｂが設けられ、発光ダイオードからの光は、スリットを通り、レンズ１５６，１５５を経て、光の重心位置により出力電流が変化するポジションセンサ１５３ａ，１５３ｂに入射する。ポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂは基板５６に半田付けされ、図示しない制御基板に接続されている。
ポジションセンサ１５３ａは、１方向の位置を検出する１次元のセンサであり、Ｘ軸方向の動きを検出するため、内部の長方形状の検出素子は長手方向がＸ軸方向となるように取り付けられている。これによりポジションセンサ１５３ａの出力値より走査用レンズ２２のＸ軸方向の位置を検出することができる。同様に、ポジションセンサ１５３ｂは、Ｙ軸方向の動きを検出するため、内部の長方形状の検出素子は長手方向がＹ軸方向となるように取り付けられている。スリット８７ｂからの光は、レンズホルダ部組６０がエレベーション方向に移動するとＹ軸方向に移動し、ポジションセンサ１５３ｂで位置が検出される。ここで、レンズ１５６，１５５，１５８，１５７は、レンズホルダ部組６０の移動量に対してポジションセンサ上の移動量を縮小する役割を有し、これによりポジションセンサを小型化している。
【０００５】
このような小型化を実現するためのレイアウト性を高めたレーザレーダ装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特許文献３の装置の模式図を図３に示す。図３において、走査用レンズ３０７と受光用レンズ３０９を取り付けたレンズホルダ３０５は、変位用バネ３０２，３０４で支持されており、駆動用コイル３１１，３１４とマグネット３１３，３１６の間の磁力で変位する。走査光用のレーザダイオード３０６からの出射光は、走査用レンズ３０７により偏向され、対象物により反射した光は受光用レンズ３０９により偏向され、受光フォトダイオード３０８に入射する。この出射光と入射光より、対象物の方向や距離を算出する
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３の装置のように、光走査装置において光走査量を正確に検出するためには、レンズホルダ部に設置したスリットや、発光ダイオード、ポジショニングセンサなどの取り付けが必要となる。
また、発光ダイオードの光が走査光に混入しないように、また走査光がポジショニングセンサに入らないように、発光ダイオード、スリット、レンズ、及びポジショニングセンサを走査光学系から遮蔽するための構造が必要となる。このような構造を備えることにより、装置が大型化し、また高価になるという問題が生じる。同様に、そのような光走査装置を備えたレーザレーダ装置も、大型化し、高価なものになるという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、精度高く正確に走査光の走査量を測定することができるとともに、小型化が可能で、かつ安価な光走査装置、及び該光走査装置を備えたレーザレーダ装置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】
上記課題を解決するために、本発明に係る光走査装置は、
光学素子と、該光学素子を保持するホルダと、該ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動可能に支持する支持手段と、前記ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動させる駆動手段と、発光する波長が異なる複数の発光素子とを備え、
前記複数の発光素子のうち、一の発光素子からの光が前記光学素子を透過し、前記光学素子を移動させることにより、透過光を走査して照射する光走査装置であって、
前記複数の発光素子は、前記光学素子を透過する第１の波長の光を発光する第１発光素子、及び前記光学素子を透過しない第２の波長の光を発光する第２発光素子からなり、
前記ホルダの前記光学素子の出射面の反対側の面に、前記第２の波長の光を透過しない構造体からなるパターンが形成され、
前記第２の発光波長を感知するセンサをさらに備え、
前記センサは、前記第２発光素子から出射して前記光学素子及び前記ホルダで反射された光を受光可能な位置に配置され、かつ前記第１発光素子と、前記第２発光素子と、前記センサとが、相対的に固定された位置に配置されていることを特徴とする光走査装置である。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係るレーザレーダ装置は、
本発明の光走査装置と、該光走査装置の第１発光素子からの第１の発光波長を感知するセンサをさらに備え、
前記第１発光素子が、探査領域に対して探査波を送信する探査送信手段を、前記第１の発光波長を感知するセンサが、前記探査領域内に存在する障害物からの反射波を受信する探査受信手段をそれぞれ構成し、
前記探査送信手段により前記探査波を送信した時刻と、前記探査受信手段により前記反射波を受信した時刻との時間差に基づいて、前記障害物との相対的位置関係を検知することを特徴とするレーザレーダ装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光走査装置によれば、精度高く正確に走査光の走査量を測定することができるとともに、小型化が可能で、かつ安価な光走査装置を提供することができる。
また、本発明のレーザレーダ装置によれば、精度高く正確に走査光の走査量を測定することができるとともに、小型化が可能で、かつ安価なレーザレーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の光走査装置の第１の実施形態の例を示す正面図である。
【図２】図１に示した面の反対面を示す図である。
【図３】本発明の光走査装置の第１の実施形態の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の光走査装置の第１の実施形態における第１発光素子からの光の走査を説明する図である。
【図５】第１発光素子と、第２発光素子と、センサとの位置関係の例を示す断面の模式図である。
【図６】第２発光素子と、センサとの位置関係を説明する断面の模式図である。
【図７】第１発光素子と、第２発光素子と、センサとの位置関係の例を示す斜視図である。
【図８】本発明の光走査装置の第２の実施形態の例を示す正面図である。
【図９】図８に示した面の反対面を示す図である。
【図１０】本発明の光走査装置の第２の実施形態の例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の光走査装置の第３の実施形態の例を示す正面図である。
【図１２】本発明の光走査装置の第４の実施形態の例を示す正面図である。
【図１３】図１２に示した面の反対面を示す図である。
【図１４】光走査装置の第４の実施形態の例を示す斜視図である。
【図１５】レーザレーダ装置における発光素子とセンサとの位置関係の例を示す模式図である。
【図１６】従来例（特許文献１の装置）を示す模式図である。
【図１７】従来例（特許文献２の装置）を示す模式図である。
【図１８】従来例（特許文献３の装置）を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る光走査装置及びレーザレーダ装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１３】
本発明の光走査装置は、光学素子と、該光学素子を保持するホルダと、該ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動可能に支持する支持手段と、前記ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動させる駆動手段と、発光する波長が異なる複数の発光素子とを備え、前記複数の発光素子のうち、一の発光素子からの光が前記光学素子を透過し、前記光学素子を移動させることにより、透過光を走査して照射する。
前記複数の発光素子は、前記光学素子を透過する第１の波長の光を発光する第１発光素子、及び前記光学素子を透過しない第２の波長の光を発光する第２発光素子からなり、前記ホルダの前記光学素子の出射面の反対側の面に、前記第２の波長の光を透過しない構造体からなるパターンが形成され、前記第２の発光波長を感知するセンサをさらに備え、前記センサは、前記第２発光素子から出射して前記光学素子及び前記ホルダで反射された光を受光可能な位置に配置され、かつ前記第１発光素子と、前記第２発光素子と、前記センサとが、相対的に固定された位置に配置されている。
なお、前記構造体は、光学素子とホルダが一体成型された態様等においては、光学素子の出射面ではない面に構造体が形成されていることと同義である。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
本発明の光走査装置の第１の実施形態を図１〜７により説明する。
図１は、本実施形態の光走査装置の正面図である。
図１に示すように、光学素子１、光学素子１を保持するホルダ２を備え、ホルダ２を外枠８及び内枠７との間で光学素子１の光軸に垂直な方向に移動可能に支持する支持手段３，５としてのバネ、ホルダ２を光学素子１の光軸に垂直な方向に移動させる駆動手段４，６としての櫛歯型の静電アクチュエータを備える。
光学素子１としては、例えば、凸レンズ、凸型のフレネル形状レンズ等が挙げられる。本実施形態においては、片凸レンズの例として説明する。
ホルダ２は、駆動手段４により図中のＸ方向へ移動することができ、駆動手段６により図中のＹ方向に移動することができる。静電アクチュエータである駆動手段４，６に電圧を印加することにより、ホルダ２に保持された光学素子１をＸ方向及びＹ方向へ自在に遥動させることができる。
【００１５】
図２は、図１に示した面と反対側の面（裏面）の正面図である。
図２に示すように、ホルダ２の光学素子１の出射面の反対側の面に、前記第２の波長の光を透過しない構造体からなるパターン９が形成されている。
前記構造体の配置は適宜選択することができ、例えば、ホルダ２のパターン９が形成された領域の単位面積当たりの前記構造体の底面積の和が、位置により異なるように前記構造体を配置することができる。具体的には、図２に示すように、ホルダ２の中心部から外周部へ向けて、前記構造体の底面積を小さくし、外周部に近い領域が中心部よりも単位面積当たりの構造体の底面積の和が小さくなるように配置することができる。
【００１６】
本発明の光走査装置において、ホルダ２の少なくとも前記構造体が形成された領域の材質はシリコンであることが好ましい。また、第１の発光波長が１．１μｍ以上であり、第２の発光波長が１．１μｍ以下であることが好ましい。これにより、第１の発光波長の光は光学素子１を透過して移動する光学素子１により走査され、第２の発光波長の光源は光学素子１及びホルダ２で反射され、前記構造体との反射率の差による反射光の情報をセンサ１２で受信することが容易になる。
本実施形態において、光学素子１及びホルダ２の材質はシリコンであり、前記構造体の材質は酸化シリコンである。
第１発光素子からの第１の発光波長は１．５μｍ、第２発光素子からの第２の発光波長は０．９μｍである。
前記構造体の厚さｔは、その屈折率をｎ、第２の発光波長をλ、第２発光素子の光源とパターン９を形成しているホルダ２との角度をθとしたとき、2ntcosθ＝λ/２を満たす厚さとしている。
第１発光素子の光源としては、コリメートされたＬＤ光源を用いている。
【００１７】
図３は、図１及び２に示した光走査装置の俯瞰図であり、図４（Ａ）及び（Ｂ）は、第１発光素子からの第１の発光波長の光の走査関係を示した模式図である。
図４（Ａ）に示すように、第１発光素子１０のＬＤ光源からの出射光２０ａが、光学素子１の中心付近に入射する場合、透過光２０ｂは、そのまま直進する。一方、図４（Ｂ）に示すように、ホルダ２とともに光学素子１が移動し、ＬＤからの出射光２０ａが光学素子１の中心から外れた外周付近に入射する場合には、透過光２０ｂは偏向される。このように、ホルダ２とともに光学素子１を移動させることにより、光の走査を行うことができる。
【００１８】
図５は、第１発光素子１０と、第２発光素子１１と、センサ１２との位置関係の例を示す断面の模式図である。図８はその斜視図である。
本実施形態において、第２の発光波長の波長領域に感度を持ち、第２発光素子１１からの第２の発光波長を感知するセンサ１２として、第２の発光波長の光強度を検出するＰＤ（フォトダイオード）を用いている。このＰＤは、特定の領域の光量だけを測定できるようにした光学系を搭載している。
【００１９】
図７は、第２発光素子１１とセンサ１２（ＰＤ）との位置関係を示す図である。
第２発光素子１１の光源としては、広い範囲を照明できるようにしたＬＥＤ光源を用いている。ＬＥＤからの出射光１９ａは、ホルダ２の複数の構造体からなるパターン９が形成された領域付近を照明する。
センサ１２は、第２発光素子１１から出射して光学素子１及びホルダ２で反射された光１９ｂを受光可能な位置に固定して配置され、パターン９が形成された領域付近の限定された領域からの反射光１９ｂの光量を測定する。そのため、光学素子１及びホルダ２が移動すると、センサ１２の測定対象となる領域が変化し、反射する対象の構造体が変化する。前述のように、前記構造体は、前記構造体の底面積の和が、位置により異なるように配置されているため、照射する位置により反射光１９ｂの強度も変化する。このため、センサ１２により反射光量の変化を測定することで、ホルダ２の位置の変化を検出することができる。
【００２０】
ホルダ２の位置を検出することにより、ホルダ２に保持された光学素子１の位置を推定することができるので、走査量読取装置を備えることにより、光学素子１を透過して照射される第１の発光波長の光の走査量を算出することができる。
すなわち、前記走査量読取装置は、第２の発光波長を感知するセンサ１２で受光した信号により、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係を算出し、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係から、光学素子１と第１発光素子１０との位置関係を算出して、前記照射光の走査量を算出することができる。
【００２１】
さらに、前記走査量読取装置の出力値から、駆動手段４，６の駆動量を算出し、該駆動量に基づき、前記照射光の走査量を制御することができる。すなわち、算出された照射光の走査量をもとに、ホルダ２とともに光学素子１を移動させる駆動手段であるアクチュエータに印加する電圧を変えることにより、第１の発光波長の光の走査量を正確に制御することができる。
【００２２】
上述のように、本実施形態によれば、光学素子１を移動させることにより第１発光素子からの透過光を走査して照射する際に、照射光の走査量を容易に検出でき、また容易に制御することができる。
【００２３】
〔第２の実施形態〕
本発明の光走査装置の第２の実施形態を図８〜１０により説明する。
図８は、本実施形態の光走査装置の正面図であり、図１０はその斜視図である。
図８に示すように、光学素子１として片凸レンズ、光学素子１を保持するホルダ２を備えている。また、ホルダ２がＸ方向及びＹ方向に揺動できるように、外枠８との間を移動可能に支持する支持手段３，５としてのバネを備えている。
また、ホルダ２には、永久磁石１３が取り付けられており、外枠８の外部には電磁石１４，１５が取り付けられている。電磁石に電流を流すことにより、レンズ１が保持されたホルダ２をＸ、Ｙ方向に自在に遥動させることができる。
【００２４】
図９は、図８に示した面と反対側の面（裏面）の正面図である。
図９に示すように、ホルダ２の光学素子１が形成されている面と反対の面には、複数の構造体からなるパターン１６が形成されている。
パターン１６は、ホルダ２の位置によって異なる形状の前記構造体が配置されている。
第２の発光波長を感知するセンサ１２として、形状の情報を取得できるＣＣＤなどの撮像素子を用いることにより、パターン１６を読み取ることにより、移動したホルダ２の位置を検出することができる。
【００２５】
検出されたホルダ２の移動量に基づき、上述の実施形態１と同様に、前記走査量読取装置は、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係を算出し、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係から、光学素子１と第１発光素子１０との位置関係を算出して、前記照射光の走査量を算出することができる。
【００２６】
さらに、前記走査量読取装置の出力値から、算出された照射光の走査量をもとに、ホルダ２とともに光学素子１を移動させる駆動手段である電磁石に流す電流量を変えることにより、第１の発光波長の光の走査量を正確に制御することができる。
【００２７】
上述のように本実施形態によれば、センサ１２で前記構造体の形状を読み取ることにより容易に照射光の走査量を容易に検出することができ、また容易に照射光の走査量を制御することができる。
【００２８】
〔第３の実施形態〕
本発明の光走査装置の第３の実施形態を図１１により説明する。
図１１は、本実施形態の光走査装置の光学素子１の出射面の反対の面の正面図である。
本実施形態は、駆動手段４，６として、第１の実施形態と同様の静電櫛歯型のアクチュエータを使用した光走査装置である。
本実施形態において、ホルダ２に形成されたパターンは、ホルダ２の移動方向に、同じ形状の構造体が繰り返し配置されている。すなわち、図に示す内枠７のＸ方向に沿って、等間隔に同一形状の構造体１７が整列して配置されている。また、外枠８のＹ方向に沿って、同じく等間隔に同一形状の構造体１８が整列して配置されている。
【００２９】
第２の発光波長を感知するセンサ１２としては、実施形態１で用いたセンサよりも狭い範囲の光量を測定可能に調整されたＰＤを、Ｘ方向の構造体１７及びＹ方向の構造体１８を各々測定できるように複数搭載する。これにより、静電櫛歯アクチュエータ４，６に電圧を印加してレンズをＸ方向及びＹ方向に遥動させたとき、ホルダ２の移動に伴って、センサ１２には構造体１７，１８の繰り返しによる明暗が測定されるため、移動したホルダ２の位置を検出することができる。
【００３０】
検出されたホルダ２の移動量に基づき、上述の実施形態１と同様に、前記走査量読取装置は、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係を算出し、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係から、光学素子１と第１発光素子１０との位置関係を算出して、前記照射光の走査量を算出することができる。
【００３１】
さらに、前記走査量読取装置の出力値から、駆動手段４，６の駆動量を算出し、該駆動量に基づき、前記照射光の走査量を制御することができる。すなわち、算出された照射光の走査量をもとに、ホルダ２とともに光学素子１を移動させる駆動手段であるアクチュエータに印加する電圧を変えることにより、第１の発光波長の光の走査量を正確に制御することができる。
【００３２】
上述のように本実施形態によれば、センサ１２の光量が構造体１７，１８の繰り返しのピッチで強弱を繰り返す変化をするので、強弱をカウントすることにより、ホルダ２の移動量が容易に計測でき、実施形態１と同様に、照射光の走査量を容易に検出でき、また容易に制御することができる。
【００３３】
〔第４の実施形態：レーザレーダ装置〕
本発明の光走査装置の第４の実施形態として、レーザレーダ装置に用いられる態様を図１２〜１５により説明する。
本発明のレーザレーダ装置は、本発明の光走査装置と、該光走査装置の第１発光素子１０ａからの第１の発光波長を感知するセンサ１０ｂをさらに備え、第１発光素子１０ａが、探査領域に対して探査波を送信する探査送信手段を、第１の発光波長を感知するセンサ１０ｂが、前記探査領域内に存在する障害物からの反射波を受信する探査受信手段をそれぞれ構成し、前記探査送信手段により前記探査波を送信した時刻と、前記探査受信手段により前記反射波を受信した時刻との時間差に基づいて、前記障害物との相対的位置関係を検知する。
【００３４】
また、本発明のレーザレーダ装置は、光学素子１を複数備え、前記探査送信手段を構成する第１光学素子１ａ、及び探査受信手段を構成する第２光学素子１ｂがホルダ２に保持されてなり、前記構造体からなるパターン９が、ホルダ２の第１光学素子１ａが保持された領域の出射面の反対側の面に形成されている。
【００３５】
本実施形態の光走査装置において、駆動手段は、第１の実施形態と同様に静電櫛歯型のアクチュエータを使用している。
第１の発光波長の光源である第１発光素子１０ａは、レーザレーダ装置の投光用の光源として用いる。さらにレーザレーダ装置の受光用のセンサ１０ｂとしては、第１の発光波長の波長領域に感度を持ち、第１の発光波長を感知するセンサであるＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）等が用いられる。
【００３６】
前記探査送信手段として、第１の発光波長の投光用の光源の集光と偏向のための第１光学素子１ａ、及び探査受信手段として、第１発光波長の光のセンサ１０ｂの受光のための第２光学素子１ｂがホルダ２に保持されている。
【００３７】
図１５に、第１の発光波長の光源１０ａ、第２の発光波長の光源１１、第１の発光波長の光を感知するセンサ１０ｂ、第２の発光波長の光を感知するセンサ１２の構成を示している。実施形態１と同様に、センサ１２としてＰＤが、第２発光素子１１から出射して反射された光を受光可能な位置に固定して配置されている。
ホルダ２の第１光学素子１ａが保持された領域の出射面の反対側の面に形成された構造体からなるパターン９が第２の発光波長の光源１１で照射され、レーザレーダを走査するためレンズ１ａ及び１ｂが搭載されたホルダ２が遥動すると、その反射光の変化をセンサ１２で受光することにより、レーザレーダの走査量を検出することができる。
【００３８】
上述のように、本実施形態によれば、簡易で小型かつ安価な構造の光走査装置で光の走査ができ、簡易な構成で探査波送信用の送信用光学素子と探査波受信用の受信用光学素子を同時に走査できるようになる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 光学素子
２ ホルダ
３，５ 支持手段
４，６ 駆動手段
７ 内枠
８ 外枠
９ パターン
１０ 第１発光素子
１１ 第２発光素子
１２ センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４０】
【特許文献１】特開２００２−１６２４６９号公報
【特許文献２】特開２００８−２８１８７１号公報
【特許文献３】特開２００３−１７７３４８号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を移動させることによりレーザ光をスキャンする光走査装置、及び該光走査装置を備えるレーザレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行中の車両の前方を監視して障害物の存在を運転者に警告する光線スキャン方式の車載レーダ装置が実用化されている。
レーダ装置は光走査装置を備え、例えば、光走査装置によりレーザ光等の光ビームを車両の周囲の所定の角度範囲の領域に走査して出射すると共に、出射した光ビームの反射波を受光し、光ビームの出射方向に存在する物体の位置や距離等を測距する。このようにレーダ装置により検知された先行車両や障害物の情報が運転者に告知され、さらに先行車両との車間距離を所定の距離に保つように自動的に車両の速度を制御するシステムが開発されている。
【０００３】
光ビームを走査して物体を検出する装置としては、例えば、任意の位置に光ビームを走査させるため、アクチュエータが光学素子（レンズ）を駆動する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の装置の模式図を図１６に示す。図１６において、走査用レンズ２２２を備えたレンズホルダ２３４を支持するばね２３３が撓むことにより、レンズホルダ２３４及び走査用レンズ２２２は移動する。図外のレーザダイオードより走査用レンズに光が入射し照射される。走査用レンズを移動することにより、照射される光を走査することができる。照射される光の走査量は走査用レンズの移動量によって決まることは明らかであり、正確な走査量の制御のためには、精度の高い走査用レンズの移動量の検知が重要になる。
【０００４】
走査用レンズの精度の高い制御を実現するための駆動系を備えた装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２の装置の模式図を図１７に示す。図１７において、発光ダイオード（ＬＥＤ）７６ａ，７６ｂは、開口に発光部分が露出する状態で基板７０のレンズホルダ側に固定され、照射された光はホルダ８５側に射出される。ホルダ８５には、発光ダイオード７６ａ、７６ｂに対応する位置にスリット８７ａ、８７ｂが設けられ、発光ダイオードからの光は、スリットを通り、レンズ１５６，１５５を経て、光の重心位置により出力電流が変化するポジションセンサ１５３ａ，１５３ｂに入射する。ポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂは基板５６に半田付けされ、図示しない制御基板に接続されている。
ポジションセンサ１５３ａは、１方向の位置を検出する１次元のセンサであり、Ｘ軸方向の動きを検出するため、内部の長方形状の検出素子は長手方向がＸ軸方向となるように取り付けられている。これによりポジションセンサ１５３ａの出力値より走査用レンズ２２のＸ軸方向の位置を検出することができる。同様に、ポジションセンサ１５３ｂは、Ｙ軸方向の動きを検出するため、内部の長方形状の検出素子は長手方向がＹ軸方向となるように取り付けられている。スリット８７ｂからの光は、レンズホルダ部組６０がエレベーション方向に移動するとＹ軸方向に移動し、ポジションセンサ１５３ｂで位置が検出される。ここで、レンズ１５６，１５５，１５８，１５７は、レンズホルダ部組６０の移動量に対してポジションセンサ上の移動量を縮小する役割を有し、これによりポジションセンサを小型化している。
【０００５】
このような小型化を実現するためのレイアウト性を高めたレーザレーダ装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特許文献３の装置の模式図を図３に示す。図３において、走査用レンズ３０７と受光用レンズ３０９を取り付けたレンズホルダ３０５は、変位用バネ３０２，３０４で支持されており、駆動用コイル３１１，３１４とマグネット３１３，３１６の間の磁力で変位する。走査光用のレーザダイオード３０６からの出射光は、走査用レンズ３０７により偏向され、対象物により反射した光は受光用レンズ３０９により偏向され、受光フォトダイオード３０８に入射する。この出射光と入射光より、対象物の方向や距離を算出する
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３の装置のように、光走査装置において光走査量を正確に検出するためには、レンズホルダ部に設置したスリットや、発光ダイオード、ポジショニングセンサなどの取り付けが必要となる。
また、発光ダイオードの光が走査光に混入しないように、また走査光がポジショニングセンサに入らないように、発光ダイオード、スリット、レンズ、及びポジショニングセンサを走査光学系から遮蔽するための構造が必要となる。このような構造を備えることにより、装置が大型化し、また高価になるという問題が生じる。同様に、そのような光走査装置を備えたレーザレーダ装置も、大型化し、高価なものになるという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、精度高く正確に走査光の走査量を測定することができるとともに、小型化が可能で、かつ安価な光走査装置、及び該光走査装置を備えたレーザレーダ装置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】
上記課題を解決するために、本発明に係る光走査装置は、
光学素子と、該光学素子を保持するホルダと、該ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動可能に支持する支持手段と、前記ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動させる駆動手段と、発光する波長が異なる複数の発光素子とを備え、
前記複数の発光素子のうち、一の発光素子からの光が前記光学素子を透過し、前記光学素子を移動させることにより、透過光を走査して照射する光走査装置であって、
前記複数の発光素子は、前記光学素子を透過する第１の波長の光を発光する第１発光素子、及び前記光学素子を透過しない第２の波長の光を発光する第２発光素子からなり、
前記ホルダの前記光学素子の出射面の反対側の面に、前記第２の波長の光を透過しない構造体からなるパターンが形成され、
前記第２の発光波長を感知するセンサをさらに備え、
前記センサは、前記第２発光素子から出射して前記光学素子及び前記ホルダで反射された光を受光可能な位置に配置され、かつ前記第１発光素子と、前記第２発光素子と、前記センサとが、相対的に固定された位置に配置されていることを特徴とする光走査装置である。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係るレーザレーダ装置は、
本発明の光走査装置と、該光走査装置の第１発光素子からの第１の発光波長を感知するセンサをさらに備え、
前記第１発光素子が、探査領域に対して探査波を送信する探査送信手段を、前記第１の発光波長を感知するセンサが、前記探査領域内に存在する障害物からの反射波を受信する探査受信手段をそれぞれ構成し、
前記探査送信手段により前記探査波を送信した時刻と、前記探査受信手段により前記反射波を受信した時刻との時間差に基づいて、前記障害物との相対的位置関係を検知することを特徴とするレーザレーダ装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光走査装置によれば、精度高く正確に走査光の走査量を測定することができるとともに、小型化が可能で、かつ安価な光走査装置を提供することができる。
また、本発明のレーザレーダ装置によれば、精度高く正確に走査光の走査量を測定することができるとともに、小型化が可能で、かつ安価なレーザレーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の光走査装置の第１の実施形態の例を示す正面図である。
【図２】図１に示した面の反対面を示す図である。
【図３】本発明の光走査装置の第１の実施形態の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の光走査装置の第１の実施形態における第１発光素子からの光の走査を説明する図である。
【図５】第１発光素子と、第２発光素子と、センサとの位置関係の例を示す断面の模式図である。
【図６】第２発光素子と、センサとの位置関係を説明する断面の模式図である。
【図７】第１発光素子と、第２発光素子と、センサとの位置関係の例を示す斜視図である。
【図８】本発明の光走査装置の第２の実施形態の例を示す正面図である。
【図９】図８に示した面の反対面を示す図である。
【図１０】本発明の光走査装置の第２の実施形態の例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の光走査装置の第３の実施形態の例を示す正面図である。
【図１２】本発明の光走査装置の第４の実施形態の例を示す正面図である。
【図１３】図１２に示した面の反対面を示す図である。
【図１４】光走査装置の第４の実施形態の例を示す斜視図である。
【図１５】レーザレーダ装置における発光素子とセンサとの位置関係の例を示す模式図である。
【図１６】従来例（特許文献１の装置）を示す模式図である。
【図１７】従来例（特許文献２の装置）を示す模式図である。
【図１８】従来例（特許文献３の装置）を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る光走査装置及びレーザレーダ装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１３】
本発明の光走査装置は、光学素子と、該光学素子を保持するホルダと、該ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動可能に支持する支持手段と、前記ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動させる駆動手段と、発光する波長が異なる複数の発光素子とを備え、前記複数の発光素子のうち、一の発光素子からの光が前記光学素子を透過し、前記光学素子を移動させることにより、透過光を走査して照射する。
前記複数の発光素子は、前記光学素子を透過する第１の波長の光を発光する第１発光素子、及び前記光学素子を透過しない第２の波長の光を発光する第２発光素子からなり、前記ホルダの前記光学素子の出射面の反対側の面に、前記第２の波長の光を透過しない構造体からなるパターンが形成され、前記第２の発光波長を感知するセンサをさらに備え、前記センサは、前記第２発光素子から出射して前記光学素子及び前記ホルダで反射された光を受光可能な位置に配置され、かつ前記第１発光素子と、前記第２発光素子と、前記センサとが、相対的に固定された位置に配置されている。
なお、前記構造体は、光学素子とホルダが一体成型された態様等においては、光学素子の出射面ではない面に構造体が形成されていることと同義である。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
本発明の光走査装置の第１の実施形態を図１〜７により説明する。
図１は、本実施形態の光走査装置の正面図である。
図１に示すように、光学素子１、光学素子１を保持するホルダ２を備え、ホルダ２を外枠８及び内枠７との間で光学素子１の光軸に垂直な方向に移動可能に支持する支持手段３，５としてのバネ、ホルダ２を光学素子１の光軸に垂直な方向に移動させる駆動手段４，６としての櫛歯型の静電アクチュエータを備える。
光学素子１としては、例えば、凸レンズ、凸型のフレネル形状レンズ等が挙げられる。本実施形態においては、片凸レンズの例として説明する。
ホルダ２は、駆動手段４により図中のＸ方向へ移動することができ、駆動手段６により図中のＹ方向に移動することができる。静電アクチュエータである駆動手段４，６に電圧を印加することにより、ホルダ２に保持された光学素子１をＸ方向及びＹ方向へ自在に遥動させることができる。
【００１５】
図２は、図１に示した面と反対側の面（裏面）の正面図である。
図２に示すように、ホルダ２の光学素子１の出射面の反対側の面に、前記第２の波長の光を透過しない構造体からなるパターン９が形成されている。
前記構造体の配置は適宜選択することができ、例えば、ホルダ２のパターン９が形成された領域の単位面積当たりの前記構造体の底面積の和が、位置により異なるように前記構造体を配置することができる。具体的には、図２に示すように、ホルダ２の中心部から外周部へ向けて、前記構造体の底面積を小さくし、外周部に近い領域が中心部よりも単位面積当たりの構造体の底面積の和が小さくなるように配置することができる。
【００１６】
本発明の光走査装置において、ホルダ２の少なくとも前記構造体が形成された領域の材質はシリコンであることが好ましい。また、第１の発光波長が１．１μｍ以上であり、第２の発光波長が１．１μｍ以下であることが好ましい。これにより、第１の発光波長の光は光学素子１を透過して移動する光学素子１により走査され、第２の発光波長の光源は光学素子１及びホルダ２で反射され、前記構造体との反射率の差による反射光の情報をセンサ１２で受信することが容易になる。
本実施形態において、光学素子１及びホルダ２の材質はシリコンであり、前記構造体の材質は酸化シリコンである。
第１発光素子からの第１の発光波長は１．５μｍ、第２発光素子からの第２の発光波長は０．９μｍである。
前記構造体の厚さｔは、その屈折率をｎ、第２の発光波長をλ、第２発光素子の光源とパターン９を形成しているホルダ２との角度をθとしたとき、2ntcosθ＝λ/２を満たす厚さとしている。
第１発光素子の光源としては、コリメートされたＬＤ光源を用いている。
【００１７】
図３は、図１及び２に示した光走査装置の俯瞰図であり、図４（Ａ）及び（Ｂ）は、第１発光素子からの第１の発光波長の光の走査関係を示した模式図である。
図４（Ａ）に示すように、第１発光素子１０のＬＤ光源からの出射光２０ａが、光学素子１の中心付近に入射する場合、透過光２０ｂは、そのまま直進する。一方、図４（Ｂ）に示すように、ホルダ２とともに光学素子１が移動し、ＬＤからの出射光２０ａが光学素子１の中心から外れた外周付近に入射する場合には、透過光２０ｂは偏向される。このように、ホルダ２とともに光学素子１を移動させることにより、光の走査を行うことができる。
【００１８】
図５は、第１発光素子１０と、第２発光素子１１と、センサ１２との位置関係の例を示す断面の模式図である。図８はその斜視図である。
本実施形態において、第２の発光波長の波長領域に感度を持ち、第２発光素子１１からの第２の発光波長を感知するセンサ１２として、第２の発光波長の光強度を検出するＰＤ（フォトダイオード）を用いている。このＰＤは、特定の領域の光量だけを測定できるようにした光学系を搭載している。
【００１９】
図７は、第２発光素子１１とセンサ１２（ＰＤ）との位置関係を示す図である。
第２発光素子１１の光源としては、広い範囲を照明できるようにしたＬＥＤ光源を用いている。ＬＥＤからの出射光１９ａは、ホルダ２の複数の構造体からなるパターン９が形成された領域付近を照明する。
センサ１２は、第２発光素子１１から出射して光学素子１及びホルダ２で反射された光１９ｂを受光可能な位置に固定して配置され、パターン９が形成された領域付近の限定された領域からの反射光１９ｂの光量を測定する。そのため、光学素子１及びホルダ２が移動すると、センサ１２の測定対象となる領域が変化し、反射する対象の構造体が変化する。前述のように、前記構造体は、前記構造体の底面積の和が、位置により異なるように配置されているため、照射する位置により反射光１９ｂの強度も変化する。このため、センサ１２により反射光量の変化を測定することで、ホルダ２の位置の変化を検出することができる。
【００２０】
ホルダ２の位置を検出することにより、ホルダ２に保持された光学素子１の位置を推定することができるので、走査量読取装置を備えることにより、光学素子１を透過して照射される第１の発光波長の光の走査量を算出することができる。
すなわち、前記走査量読取装置は、第２の発光波長を感知するセンサ１２で受光した信号により、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係を算出し、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係から、光学素子１と第１発光素子１０との位置関係を算出して、前記照射光の走査量を算出することができる。
【００２１】
さらに、前記走査量読取装置の出力値から、駆動手段４，６の駆動量を算出し、該駆動量に基づき、前記照射光の走査量を制御することができる。すなわち、算出された照射光の走査量をもとに、ホルダ２とともに光学素子１を移動させる駆動手段であるアクチュエータに印加する電圧を変えることにより、第１の発光波長の光の走査量を正確に制御することができる。
【００２２】
上述のように、本実施形態によれば、光学素子１を移動させることにより第１発光素子からの透過光を走査して照射する際に、照射光の走査量を容易に検出でき、また容易に制御することができる。
【００２３】
〔第２の実施形態〕
本発明の光走査装置の第２の実施形態を図８〜１０により説明する。
図８は、本実施形態の光走査装置の正面図であり、図１０はその斜視図である。
図８に示すように、光学素子１として片凸レンズ、光学素子１を保持するホルダ２を備えている。また、ホルダ２がＸ方向及びＹ方向に揺動できるように、外枠８との間を移動可能に支持する支持手段３，５としてのバネを備えている。
また、ホルダ２には、永久磁石１３が取り付けられており、外枠８の外部には電磁石１４，１５が取り付けられている。電磁石に電流を流すことにより、レンズ１が保持されたホルダ２をＸ、Ｙ方向に自在に遥動させることができる。
【００２４】
図９は、図８に示した面と反対側の面（裏面）の正面図である。
図９に示すように、ホルダ２の光学素子１が形成されている面と反対の面には、複数の構造体からなるパターン１６が形成されている。
パターン１６は、ホルダ２の位置によって異なる形状の前記構造体が配置されている。
第２の発光波長を感知するセンサ１２として、形状の情報を取得できるＣＣＤなどの撮像素子を用いることにより、パターン１６を読み取ることにより、移動したホルダ２の位置を検出することができる。
【００２５】
検出されたホルダ２の移動量に基づき、上述の実施形態１と同様に、前記走査量読取装置は、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係を算出し、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係から、光学素子１と第１発光素子１０との位置関係を算出して、前記照射光の走査量を算出することができる。
【００２６】
さらに、前記走査量読取装置の出力値から、算出された照射光の走査量をもとに、ホルダ２とともに光学素子１を移動させる駆動手段である電磁石に流す電流量を変えることにより、第１の発光波長の光の走査量を正確に制御することができる。
【００２７】
上述のように本実施形態によれば、センサ１２で前記構造体の形状を読み取ることにより容易に照射光の走査量を容易に検出することができ、また容易に照射光の走査量を制御することができる。
【００２８】
〔第３の実施形態〕
本発明の光走査装置の第３の実施形態を図１１により説明する。
図１１は、本実施形態の光走査装置の光学素子１の出射面の反対の面の正面図である。
本実施形態は、駆動手段４，６として、第１の実施形態と同様の静電櫛歯型のアクチュエータを使用した光走査装置である。
本実施形態において、ホルダ２に形成されたパターンは、ホルダ２の移動方向に、同じ形状の構造体が繰り返し配置されている。すなわち、図に示す内枠７のＸ方向に沿って、等間隔に同一形状の構造体１７が整列して配置されている。また、外枠８のＹ方向に沿って、同じく等間隔に同一形状の構造体１８が整列して配置されている。
【００２９】
第２の発光波長を感知するセンサ１２としては、実施形態１で用いたセンサよりも狭い範囲の光量を測定可能に調整されたＰＤを、Ｘ方向の構造体１７及びＹ方向の構造体１８を各々測定できるように複数搭載する。これにより、静電櫛歯アクチュエータ４，６に電圧を印加してレンズをＸ方向及びＹ方向に遥動させたとき、ホルダ２の移動に伴って、センサ１２には構造体１７，１８の繰り返しによる明暗が測定されるため、移動したホルダ２の位置を検出することができる。
【００３０】
検出されたホルダ２の移動量に基づき、上述の実施形態１と同様に、前記走査量読取装置は、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係を算出し、第２の発光波長を感知するセンサ１２と第２発光素子１１との位置関係から、光学素子１と第１発光素子１０との位置関係を算出して、前記照射光の走査量を算出することができる。
【００３１】
さらに、前記走査量読取装置の出力値から、駆動手段４，６の駆動量を算出し、該駆動量に基づき、前記照射光の走査量を制御することができる。すなわち、算出された照射光の走査量をもとに、ホルダ２とともに光学素子１を移動させる駆動手段であるアクチュエータに印加する電圧を変えることにより、第１の発光波長の光の走査量を正確に制御することができる。
【００３２】
上述のように本実施形態によれば、センサ１２の光量が構造体１７，１８の繰り返しのピッチで強弱を繰り返す変化をするので、強弱をカウントすることにより、ホルダ２の移動量が容易に計測でき、実施形態１と同様に、照射光の走査量を容易に検出でき、また容易に制御することができる。
【００３３】
〔第４の実施形態：レーザレーダ装置〕
本発明の光走査装置の第４の実施形態として、レーザレーダ装置に用いられる態様を図１２〜１５により説明する。
本発明のレーザレーダ装置は、本発明の光走査装置と、該光走査装置の第１発光素子１０ａからの第１の発光波長を感知するセンサ１０ｂをさらに備え、第１発光素子１０ａが、探査領域に対して探査波を送信する探査送信手段を、第１の発光波長を感知するセンサ１０ｂが、前記探査領域内に存在する障害物からの反射波を受信する探査受信手段をそれぞれ構成し、前記探査送信手段により前記探査波を送信した時刻と、前記探査受信手段により前記反射波を受信した時刻との時間差に基づいて、前記障害物との相対的位置関係を検知する。
【００３４】
また、本発明のレーザレーダ装置は、光学素子１を複数備え、前記探査送信手段を構成する第１光学素子１ａ、及び探査受信手段を構成する第２光学素子１ｂがホルダ２に保持されてなり、前記構造体からなるパターン９が、ホルダ２の第１光学素子１ａが保持された領域の出射面の反対側の面に形成されている。
【００３５】
本実施形態の光走査装置において、駆動手段は、第１の実施形態と同様に静電櫛歯型のアクチュエータを使用している。
第１の発光波長の光源である第１発光素子１０ａは、レーザレーダ装置の投光用の光源として用いる。さらにレーザレーダ装置の受光用のセンサ１０ｂとしては、第１の発光波長の波長領域に感度を持ち、第１の発光波長を感知するセンサであるＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）等が用いられる。
【００３６】
前記探査送信手段として、第１の発光波長の投光用の光源の集光と偏向のための第１光学素子１ａ、及び探査受信手段として、第１発光波長の光のセンサ１０ｂの受光のための第２光学素子１ｂがホルダ２に保持されている。
【００３７】
図１５に、第１の発光波長の光源１０ａ、第２の発光波長の光源１１、第１の発光波長の光を感知するセンサ１０ｂ、第２の発光波長の光を感知するセンサ１２の構成を示している。実施形態１と同様に、センサ１２としてＰＤが、第２発光素子１１から出射して反射された光を受光可能な位置に固定して配置されている。
ホルダ２の第１光学素子１ａが保持された領域の出射面の反対側の面に形成された構造体からなるパターン９が第２の発光波長の光源１１で照射され、レーザレーダを走査するためレンズ１ａ及び１ｂが搭載されたホルダ２が遥動すると、その反射光の変化をセンサ１２で受光することにより、レーザレーダの走査量を検出することができる。
【００３８】
上述のように、本実施形態によれば、簡易で小型かつ安価な構造の光走査装置で光の走査ができ、簡易な構成で探査波送信用の送信用光学素子と探査波受信用の受信用光学素子を同時に走査できるようになる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 光学素子
２ ホルダ
３，５ 支持手段
４，６ 駆動手段
７ 内枠
８ 外枠
９ パターン
１０ 第１発光素子
１１ 第２発光素子
１２ センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４０】
【特許文献１】特開２００２−１６２４６９号公報
【特許文献２】特開２００８−２８１８７１号公報
【特許文献３】特開２００３−１７７３４８号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子と、該光学素子を保持するホルダと、該ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動可能に支持する支持手段と、前記ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動させる駆動手段と、発光する波長が異なる複数の発光素子とを備え、
前記複数の発光素子のうち、一の発光素子からの光が前記光学素子を透過し、前記光学素子を移動させることにより、透過光を走査して照射する光走査装置であって、
前記複数の発光素子は、前記光学素子を透過する第１の波長の光を発光する第１発光素子、及び前記光学素子を透過しない第２の波長の光を発光する第２発光素子からなり、
前記ホルダの前記光学素子の出射面の反対側の面に、前記第２の波長の光を透過しない構造体からなるパターンが形成され、
前記第２の発光波長を感知するセンサをさらに備え、
前記センサは、前記第２発光素子から出射して前記光学素子及び前記ホルダで反射された光を受光可能な位置に配置され、かつ前記第１発光素子と、前記第２発光素子と、前記センサとが、相対的に固定された位置に配置されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光学素子を透過して照射される照射光の走査量を算出する走査量読取装置を備え、
前記走査量読取装置が、前記第２の発光波長を感知するセンサで受光した信号により、前記第２の発光波長を感知するセンサと前記第２発光素子との位置関係を算出し、前記第２の発光波長を感知するセンサと前記第２発光素子との位置関係から、前記光学素子と前記第１発光素子との位置関係を算出して、前記照射光の走査量を算出することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記走査量読取装置の出力値から前記駆動手段の駆動量を算出し、該駆動量に基づき、前記照射光の走査量を制御することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記パターンは、前記ホルダの該パターンが形成された領域の単位面積当たりの前記構造体の底面積の和が、位置により異なるように前記構造体が配置されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項５】
前記パターンは、前記ホルダの移動方向に、同じ形状の前記構造体が繰り返し配置されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
前記パターンは、前記ホルダの位置によって異なる形状の前記構造体が配置されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光学素子が、凸レンズまたは凸型のフレネル形状レンズであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光走査装置
【請求項８】
前記ホルダの少なくとも前記構造体が形成された領域の材質がシリコンであり、かつ
前記第１の発光波長が１．１μｍ以上であり、前記第２の発光波長が１．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の光走査装置と、該光走査装置の第１発光素子からの第１の発光波長を感知するセンサをさらに備え、
前記第１発光素子が、探査領域に対して探査波を送信する探査送信手段を、前記第１の発光波長を感知するセンサが、前記探査領域内に存在する障害物からの反射波を受信する探査受信手段をそれぞれ構成し、
前記探査送信手段により前記探査波を送信した時刻と、前記探査受信手段により前記反射波を受信した時刻との時間差に基づいて、前記障害物との相対的位置関係を検知することを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項１０】
前記光学素子を複数備え、
前記探査送信手段を構成する第１光学素子、及び探査受信手段を構成する第２光学素子が、前記ホルダに保持されてなり、
前記構造体からなるパターンが、前記ホルダの前記第１光学素子が保持された領域の出射面の反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のレーザレーダ装置。
【請求項１】
光学素子と、該光学素子を保持するホルダと、該ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動可能に支持する支持手段と、前記ホルダを前記光学素子の光軸に垂直な方向に移動させる駆動手段と、発光する波長が異なる複数の発光素子とを備え、
前記複数の発光素子のうち、一の発光素子からの光が前記光学素子を透過し、前記光学素子を移動させることにより、透過光を走査して照射する光走査装置であって、
前記複数の発光素子は、前記光学素子を透過する第１の波長の光を発光する第１発光素子、及び前記光学素子を透過しない第２の波長の光を発光する第２発光素子からなり、
前記ホルダの前記光学素子の出射面の反対側の面に、前記第２の波長の光を透過しない構造体からなるパターンが形成され、
前記第２の発光波長を感知するセンサをさらに備え、
前記センサは、前記第２発光素子から出射して前記光学素子及び前記ホルダで反射された光を受光可能な位置に配置され、かつ前記第１発光素子と、前記第２発光素子と、前記センサとが、相対的に固定された位置に配置されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光学素子を透過して照射される照射光の走査量を算出する走査量読取装置を備え、
前記走査量読取装置が、前記第２の発光波長を感知するセンサで受光した信号により、前記第２の発光波長を感知するセンサと前記第２発光素子との位置関係を算出し、前記第２の発光波長を感知するセンサと前記第２発光素子との位置関係から、前記光学素子と前記第１発光素子との位置関係を算出して、前記照射光の走査量を算出することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記走査量読取装置の出力値から前記駆動手段の駆動量を算出し、該駆動量に基づき、前記照射光の走査量を制御することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記パターンは、前記ホルダの該パターンが形成された領域の単位面積当たりの前記構造体の底面積の和が、位置により異なるように前記構造体が配置されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項５】
前記パターンは、前記ホルダの移動方向に、同じ形状の前記構造体が繰り返し配置されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
前記パターンは、前記ホルダの位置によって異なる形状の前記構造体が配置されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光学素子が、凸レンズまたは凸型のフレネル形状レンズであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光走査装置
【請求項８】
前記ホルダの少なくとも前記構造体が形成された領域の材質がシリコンであり、かつ
前記第１の発光波長が１．１μｍ以上であり、前記第２の発光波長が１．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の光走査装置と、該光走査装置の第１発光素子からの第１の発光波長を感知するセンサをさらに備え、
前記第１発光素子が、探査領域に対して探査波を送信する探査送信手段を、前記第１の発光波長を感知するセンサが、前記探査領域内に存在する障害物からの反射波を受信する探査受信手段をそれぞれ構成し、
前記探査送信手段により前記探査波を送信した時刻と、前記探査受信手段により前記反射波を受信した時刻との時間差に基づいて、前記障害物との相対的位置関係を検知することを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項１０】
前記光学素子を複数備え、
前記探査送信手段を構成する第１光学素子、及び探査受信手段を構成する第２光学素子が、前記ホルダに保持されてなり、
前記構造体からなるパターンが、前記ホルダの前記第１光学素子が保持された領域の出射面の反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のレーザレーダ装置。
【図２】
【図５】
【図１１】
【図１３】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図５】
【図１１】
【図１３】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−１０４７７１（Ｐ２０１３−１０４７７１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８４９８（Ｐ２０１１−２４８４９８）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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