車載レーザーレーダ用光学モジュール及その組み付け方法
【課題】信頼性が高く、且つ高精度で小型化に寄与した車載レーザーレーダ用光学モジュールを提供する。
【解決手段】レーザー光を出射する半導体レーザー３、半導体レーザー３から出射されたレーザービームを成形するレーザー光学系１０２ｂ、及び半導体レーザー３並びにレーザー光学系１０２ｂを保持する入射光学系保持部材１０２ａを備えた入射光学系ユニット１０２と、光偏向素子２０、入射光学系ユニット１０２から導光したレーザービームを回折して偏向するための電圧を光偏向素子２０に供給する電極板ばね２２、及び光偏向素子２０並びに電極板ばね２２を保持する光偏向素子保持部材１０１ａを備えた光偏向素子ユニット１０１と、光偏向素子ユニット１０１から出射された偏向レーザー光を成形する出射光学系１０３ｂ、及び出射光学系１０３ｂを保持する出射光学系保持部材１０３ａを備えた出射光学系ユニット１０３と、を備えている。
【解決手段】レーザー光を出射する半導体レーザー３、半導体レーザー３から出射されたレーザービームを成形するレーザー光学系１０２ｂ、及び半導体レーザー３並びにレーザー光学系１０２ｂを保持する入射光学系保持部材１０２ａを備えた入射光学系ユニット１０２と、光偏向素子２０、入射光学系ユニット１０２から導光したレーザービームを回折して偏向するための電圧を光偏向素子２０に供給する電極板ばね２２、及び光偏向素子２０並びに電極板ばね２２を保持する光偏向素子保持部材１０１ａを備えた光偏向素子ユニット１０１と、光偏向素子ユニット１０１から出射された偏向レーザー光を成形する出射光学系１０３ｂ、及び出射光学系１０３ｂを保持する出射光学系保持部材１０３ａを備えた出射光学系ユニット１０３と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載レーザーレーダ用光学モジュールに関し、特に、光導波路型の光偏向器を用いた車載レーザーレーダ用光学モジュールの発光部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両用レーダ装置は、車両による追突事故や人身事故を防止するために、障害となる周囲の対象物を認識する装置として一部の車両に搭載され始めている。この装置では、電波やビーム光などのレーダ波を前方に照射し、対象物からのレーダ波の反射を利用して、自動車などの車両と対象物との距離や、車両と対象物との角度等を検出する。尚、車両用レーダ装置の主要な技術であるビームを偏向させて対象物を認識する光偏向器として、ポリゴンミラーなどの機械式偏向器や、電気光学素子などの非機械式光偏向器が考えられる。
例えば、特許文献１には、光源レーザーもしくは発散レンズに可動機構を設けて対象物を走査することが開示されている。また、特許文献２には、半導体レーザーを保持する第１の基板と光学系を保持する第２の基板によりモジュールを構成する場合に、第１の基板のネジ穴に接着剤を介在させて、第２の基板をネジにより固定する構成について開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の車両用レーダ装置の光偏向器として実用化されているものは、ポリゴンミラーや可動レンズを用いた機械式光偏向器であり、機械式光偏向器は、機械的な可動部分を持つため高速化や集積化などが困難であるといった課題がある。
また、特許文献１に開示されている従来技術は、発散レンズが巨大となり、また可動機構の領域を確保するために、装置のサイズが増大するといった問題がある。これを解決して装置を更に小型化するために、非機械式光偏向器搭載の車両用レーダ装置の実用化が期待されている。例えば、光導波路を用いた非機械式光偏向器において、対象物を認識するために十分な偏向角度（約３０°）が得られている。しかし、光導波路型の場合、高効率な光結合を実現するためのモジュール組み付けや、導波路形状に合わせたビーム形成が容易でないという課題がある。
また、特許文献２に開示されている組み付け手段で得られる組み付け精度では、車両用レーダ装置に必要な出力特性を得ることができないといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、導波路を用いた非機械式光偏向器を車両用レーダ装置へ搭載するために、入射ビームと光導波路の高効率な光結合を実現できる高精度な組み付け方法を実現して、信頼性が高く、且つ高精度で小型化に寄与した車載レーザーレーダ用光学モジュール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】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、電気光学効果を持つ材料で形成された光偏向素子を用いた車載レーザーレーダ用光学モジュールの発光部であって、レーザー光を出射するレーザー光源、該レーザー光源から出射されたレーザービームを成形するレーザー光学系、及び前記レーザー光源並びに前記レーザー光学系を保持する入射光学系保持部材を備えた入射光学系ユニットと、前記光偏向素子、前記入射光学系ユニットから導光したレーザービームを回折して偏向するための電圧を前記光偏向素子に供給する電極ピン、及び前記光偏向素子並びに前記電極ピンを保持する光偏向素子保持部材を備えた光偏向素子ユニットと、前記光偏向素子ユニットから出射された偏向レーザー光を成形する出射光学系、及び該出射光学系を保持する出射光学系保持部材を備えた出射光学系ユニットと、を備え、前記光偏向素子ユニットは、前記光偏向素子保持部材の前記レーザー光入射面と前記光偏向素子の光導波路とが直交する位置に固定され、前記光偏向素子保持部材の入射側面又は出射側面の何れか一方を基準面として、前記入射側面に前記入射光学系ユニットを組み付け、前記出射側面に前記出射光学系ユニットを組み付けたことを特徴とする。
本発明のモジュールは３つのユニットから構成されている。即ち、入射光学系ユニット、光偏向素子ユニット、及び出射光学系ユニットである。本発明のモジュールで大切なことは、ビーム形状の調整とコリメートである。また、組み立ての精度を高めるためには、接着剤等を極力使用せず、ねじにより組み立てることが重要である。そこで本発明では、３つのユニットの中心ユニットである光偏向素子ユニットの保持部材に剛性を持たせ、組みつけによる歪を低減し、且つ組み立て精度を高めたものである。これにより、モジュール全体の組み立て精度を高め、且つ小型化に寄与することができる。
【０００５】
請求項２は、前記入射光学系保持部材、前記光偏向素子保持部材、及び前記出射光学系保持部材は、夫々共通の部材を持たない独立した構成であることを特徴とする。
３つのユニットは、それらを組み付けることで１つのモジュールを構成する。また、モジュールを一体で構成した場合、組み付ける手間は省けるが、型が大型化して型代が高くなり、モジュール全体のコストを高くしてしまう。また、各ユニットに変更が発生した場合、一体で構成すると全体の型を作り直さなければならなくなる。そこで本発明では、各保持部材を独立にして、組み立てることで１つのモジュールを構成するようにした。これにより、型変更に柔軟に対応することができる。
【０００６】
請求項３は、前記入射光学系保持部材は、単独でビーム形状の調整及びコリメートを行うことが可能であることを特徴とする。
入射光学系の保持部材に光源ホルダと光学系を組み付けた後、ビーム形状の調整とコリメートを行う必要がある。光学系のレンズは接着剤によりレンズホルダに取り付けるため、この時点で光軸のずれとビーム形状を確認しておく。これにより、調整済みの入射光学系ユニットであれば、どの光偏向素子ユニットにも取り付けることができる。
【０００７】
請求項４は、前記光偏向素子保持部材の前記入射側面及び出射側面に、夫々前記入射光学系保持部材、及び前記出射光学系保持部材を組みつけてから外部からネジで固定した構成としたことを特徴とする。
光偏向素子保持部材へ入射光学系保持部材、及び出射光学系保持部材を組付ける場合、ジグにより夫々位置決めされてからネジで固定する。このとき、ネジは入射光学系保持部材、及び出射光学系保持部材の外部からネジ止めされる。これにより、作業性が高まり、製造効率が向上し、且つ位置決め精度を高くすることができる。
【０００８】
請求項５は、前記光偏向素子と前記光偏向素子保持部材は、電気的に導通しないように構成されていることを特徴とする。
光偏向素子保持部材は、剛性を持たせるために金属により構成する。また、光偏向素子には、光を偏向するために外から磁界を印加する必要があり、そのための電源も必要となる。従って、金属に固定する光偏向素子を電気的に絶縁する構成が必要となる。これにより、金属の光偏向素子保持部材内に電気的に動作する部品を収納することができる。
【０００９】
請求項６は、前記レーザー光源が半導体レーザーにより構成されていることを特徴とする。
半導体レーザーは出力パワーは少ないが、低消費電力で、且つ小型に構成することができる。
【００１０】
請求項７は、前記入射光学系ユニットが前記半導体レーザーを固定する光源ホルダ、及び前記レーザービームを前記光偏向素子保持部材の入射側面に結合させる結合レンズホルダを備え、前記光偏向素子ユニットが前記光偏向素子、及び前記電極ピンを組付ける台座を備え、前記出射光学系ユニットがレンズを組付けるレンズホルダを備えた請求項１乃至６の何れか一項に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュールの組み付け方法であって、前記光源ホルダに前記半導体レーザーを組み付けるレーザー組付工程と、前記入射光学系保持部材に前記レーザー光学系を組み付ける光学系組付工程と、該光学系組付工程が完了した前記入射光学系保持部材に前記レーザー組付工程が完了した前記光源ホルダを組付ける光源ホルダ組付工程と、該光源ホルダ組付工程が完了した前記入射光学系保持部材に前記結合レンズホルダを組付けるレンズホルダ組付工程と、を含む入射光学系ユニット組付工程と、前記台座に前記光偏向素子を組付ける光偏向素子組付工程と、該台座に前記電極ピンを組付ける電極ピン組付工程と、前記台座の位置を調整する調整工程と、該調整工程が完了した台座を前記光偏向素子保持部材に固定する台座固定工程と、を含む光偏向素子ユニット組付工程と、前記レンズホルダへレンズを組付けるレンズ組付工程と、該レンズ組付工程が完了したレンズホルダを前記出射光学系保持部材に組付けるレンズホルダ組付工程と、を含む出射光学系ユニット組付工程と、を含み、前記光偏向素子ユニット組付工程が完了した前記光偏向素子保持部材の入射側面又は出射側面の何れか一方を基準面として、前記入射側面に前記入射光学系ユニット組付工程が完了した前記入射光学系ユニットを組み付け、前記出射側面に前記出射光学系ユニット組付工程が完了した前記出射光学系ユニットを組み付けたことを特徴とする。
本発明は請求項１と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光導波路型の光偏向器を用いた車載レーザーレーダ用光学モジュールの組み付けを、高温高圧環境に弱い接着剤を用いずにネジ止めのみの組付けで行うことにより、高精度の組付けを実現することができる。
また、光偏向器を保持する部材を組付け基準とした簡易な組み付け構成とすることにより、装置を小型にすることができ、且つコストの高い部品や製作が困難な部品を使用せずに、モジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る車載レーザーレーダ用光学モジュールの発光部を示した概略図である。
【図２】半導体レーザーを光源ホルダに組み付ける方法を示した図である。
【図３】入射光学系保持部材に入射光学系を組み付ける方法を示した図である。
【図４】光源ホルダと入射光学系保持部材を組み付ける方法を示した図である。
【図５】（ａ）は入射光学系保持部材に結合レンズホルダを組み付ける方法を示した図であり、（ｂ）は結合レンズホルダの図である。
【図６】入射光学系保持部材と光偏向素子保持部材を組み付ける方法を示した図である。
【図７】光偏向素子ユニットと出射光学系保持部材の組み付ける方法を示した図である。
【図８】本発明の車載レーザーレーダ用光学モジュールの光のルートを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係る車載レーザーレーダ用光学モジュール（以下、単に光学モジュールと呼ぶ）の発光部を示した概略図である。本発明の光学モジュール１００は、電気光学効果を持つ材料で形成された光偏向素子２０を用いた光学モジュール１００の発光部であって、レーザー光を出射する半導体レーザー（レーザー光源）３、半導体レーザー３から出射されたレーザービームを成形するレーザー光学系１０２ｂ（図３参照）、及び半導体レーザー３並びにレーザー光学系１０２ｂを保持する入射光学系保持部材１０２ａを備えた入射光学系ユニット１０２と、光偏向素子２０、入射光学系ユニット１０２から導光したレーザービームを回折して偏向するための電圧を光偏向素子２０に供給する電極板ばね２２、及び光偏向素子２０並びに電極板ばね２２を保持する光偏向素子保持部材１０１ａを備えた光偏向素子ユニット１０１と、光偏向素子ユニット１０１から出射された偏向レーザー光を成形する出射光学系１０３ｂ（図７参照）、及び出射光学系１０３ｂを保持する出射光学系保持部材１０３ａを備えた出射光学系ユニット１０３と、を備え、光偏向素子ユニット１０１は、光偏向素子保持部材１０１ａのレーザー光入射面と光偏向素子２０の光導波路とが直交する位置に固定され、光偏向素子保持部材１０１ａの入射側面１０１ｂ又は出射側面１０１ｃの何れか一方を基準面として、入射側面１０１ｂに入射光学系ユニット１０２を組み付け、出射側面１０１ｃに出射光学系ユニット１０３を組み付けた。
【００１５】
図１に示す光学モジュール１００では、光偏向素子保持部材１０１ａに入射光学系保持部材１０２ａと出射光学系保持部材１０３ａがネジ止めによって外側から組み付けられる。通常ネジで組み付けを行った場合、数μｍレベルの位置精度を出すことは困難である。従って、高い位置精度を必要とする光学素子のうち、一方を固定し、もう一方をネジで固定することで、相対的な位置ずれが生じにくくなるような組み付け構成にする。このことを、光偏向素子保持部材１０１ａと入射光学系保持部材１０２ａ、そして光偏向素子保持部材１０１ａと出射光学系保持部材１０３ａに適用させる。また部材強度は部材の重さや大きさに制約されるが、組付け時に光偏向素子保持部材１０１ａはジグなどで固定してあり、位置調整で動かすことがないため、重さや大きさがある程度許容される。従って、部材強度も必要に応じて十分に大きな値に設計できる。部材強度の指標として、側面のたわみ強度などを試算してみると、例えば、光偏向素子保持部材１０１ａを材質真鍮で幅６０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、高さ２５ｍｍのサイズに設計した場合に、別部材を光偏向素子保持部材１０１ａに１００Ｎの荷重で押し当てて組み付けたときのたわみ量は、２．５μｍ以下となるように設計を行う。
【００１６】
以上のとおり、本実施形態の光学モジュール１００は３つのユニットから構成されている。即ち、入射光学系ユニット１０２、光偏向素子ユニット１０１、及び出射光学系ユニット１０３である。本実施形態の光学モジュール１００で大切なことは、ビーム形状の調整とコリメートである。また、組み立ての精度を高めるためには、接着剤等を極力使用せず、ネジにより組み立てることが重要である。そこで本実施形態では、３つのユニットの中心ユニットである光偏向素子保持部材１０１ａに剛性を持たせ、組みつけによる歪を低減し、且つ組み立て精度を高めたものである。これにより、モジュール全体の組み立て精度を高め、且つ小型化に寄与することができる。
【００１７】
また、入射光学系保持部材１０２ａ、光偏向素子保持部材１０１ａ、及び出射光学系保持部材１０３ａが共通の部材を持たず夫々独立した部材で構成されている。つまり、３つのユニットは、それらを組み付けることで１つの光学モジュール１００を構成する。もし、光学モジュール１００を一体で構成した場合、組み付ける手間は省けるが、型が大型化して型代が高くなり、モジュール全体のコストを高くしてしまう。また、各ユニットに変更が発生した場合、一体で構成すると全体の型を作り直さなければならなくなる。そこで本実施形態では、各保持部材を独立にして組み立てることで、１つのモジュールを構成するようにした。これにより、型変更に柔軟に対応することができる。
また、光偏向素子２０と光偏向素子保持部材１０１ａは、電気的に導通しないように構成されている。即ち、光偏向素子保持部材１０１ａは、剛性を持たせるために金属により構成する。また、光偏向素子２０には、光を偏向するために外から磁界を印加する必要があり、そのための電源も必要となる。従って、金属に固定する光偏向素子２０を電気的に絶縁する構成が必要となるため、例えば、光偏向素子２０と光偏向素子保持部材１０１ａの間に絶縁部材を挟む構成が考えられる。
【００１８】
図２は半導体レーザーを光源ホルダに組み付ける方法を示した図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。
手順１：ジグ１の凹部１ａにレーザー光源ホルダ（以下、単に光源ホルダと呼ぶ）２をはめ込んで固定する。
手順２：光源ホルダ２に半導体レーザー３をはめ込み、微少量の接着剤で仮止めする（接着剤の量を増やすと温度特性が悪くなるので最低限の量にする）。
手順３：カシメ用ジグ４を光源ホルダ２にはめ込み、ハンマー等でカシメ用ジグ４を軽く叩き、半導体レーザー３を光源ホルダ２に固定する。又は、図示しない押さえ板を用いて半導体レーザー３を光源ホルダ２に組み付けることもできる。この工程で半導体レーザー３は光源ホルダ２にカシメ状態で固定される。
【００１９】
図３は入射光学系保持部材に入射光学系を組み付ける方法を示した図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。例として円筒レンズと半球レンズを組み合わせてビーム成型を行った場合の組み付け手順例を示す。
手順１：レンズホルダ８へ円筒レンズ９、半球レンズ１０の順に挿入し接着する。
手順２：円筒レンズ９、及び半球レンズ１０が接着されたレンズホルダ８を入射光学系保持部材１０２ａにはめ込む。これにより入射光学系１０２ｂの組みつけが完了する。
【００２０】
図４は光源ホルダと入射光学系保持部材を組み付ける方法を示した図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。
手順１：位置調整ジグ６を用意する。
手順２：光源ホルダ２のピン穴５を位置調整ジグ６のピン７にはめ込む。
手順３：入射光学系保持部材１０２ａに図２で組付けた光源ホルダ２をネジＡによりネジ止めする。尚、半導体レーザー３の偏光方向のオフセットを合わせるため、ＹＺ方向を位置調整ジグ６に備えられた図示しない手動ステージで、角度をゴニオステージで位置調整をしたあと組み付ける。
手順４：偏芯ピン１１でＸ方向の位置調整をした後、上部よりネジ１１ｂで固定する。
手順５：非球面レンズ１２を入射光学系保持部材１０２ａの出射窓１０２ｃに挿入して接着剤で組み付け、光軸ずれとビーム形状の確認を行う。
【００２１】
図５（ａ）は入射光学系保持部材に結合レンズホルダを組み付ける方法を示した図であり、図５（ｂ）は結合レンズホルダの図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。
手順１：図５（ｂ）に示すとおり結合レンズホルダ１３にレンズ１３ａを挿入し接着する。
手順２：結合レンズホルダ１３のピン溝１４（図５（ｂ）参照）に位置調整ジグ１５のピン１６をはめ込む。
手順３：結合レンズホルダ１３の位置はＹＺ方向を位置調整ジグ１５に備えた図示しない手動ステージで調整し、レンズ１３ａを通過するビームのパワーが最大になるように位置調整を行う。
手順４：入射光学系保持部材１０２ａに結合レンズホルダ１３をネジＢでネジ止めする。
【００２２】
図６は入射光学系保持部材と光偏向素子保持部材を組み付ける方法を示した図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。
手順１：光偏向素子保持部材１０１ａを土台１８に固定する（ネジＣで２箇所ネジ止めする）。
手順２：光偏向素子台座１９（金属）に光偏向素子２０をばねピン２１で組み付ける（３箇所）。
手順３：電圧印加のための電極板ばね２２を光偏向素子台座１９にネジ止めする（２箇所）。
手順４：光偏向素子台座１９の位置調整については、ＸＹ方向を手動ステージ２３で、Ｚ方向を手動ステージ２４で行う。
手順５：光偏向素子台座１９を光偏向素子保持部材１０１ａにネジ止めする。
手順６：光偏向素子保持部材１０１ａの入射側面１０１ｂに入射光学系ユニット１０２をネジにより固定する。
【００２３】
図７は光偏向素子ユニットと出射光学系保持部材の組み付ける方法を示した図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。例として平凸レンズと非球面レンズを組み合わせてビーム成型を行った場合の組み付け手順例を示す。
手順１：レンズホルダ２５へ平凸レンズ２６、非球面レンズ２７の順にレンズを挿入する。これにより出射光学系１０３ｂの組みつけが完了する。
手順２：レンズホルダ２５を出射光学系保持部材１０３ａに組み付けする。出射光学系保持部材１０３ａにレンズホルダ２５と長ネジ２８をはめ込んだ状態で、出射光学系保持部材１０３ａと位置調整ジグ２９を連結する。
手順３：出射光学系部材１０３ａを光偏向素子保持部材１０１ａの出射側面１０１ｃに組み付ける。そして、ＹＺ方向を位置調整ジグ２９に備えた図示しない手動ステージで、Ｘ方向を偏芯ピン３０で位置調整後、出射光学系保持部材１０３ａと光偏向素子保持部材１０１ａを長ネジ２８でネジ止めして、レンズホルダ２５は上部からネジＤで固定する。
【００２４】
図８は本発明の光学モジュールの光のルートを説明する図である。入射光学系ユニット１０２のレーザー光源ホルダ２に組みつけられた半導体レーザー３から出射したレーザー光Ｌは、レンズホルダ８に組みつけられた半球レンズ１０、円筒レンズ９を介して非球面レンズ１２により平行光にされて、結合レンズホルダ１３に実装された結合レンズ１３ａで光偏向素子ユニット１０１内の光偏向素子２０の導波路に結合される。そして、電極板ばね２２の電圧でレーザー光Ｌは偏向されて、出射光学系ユニット１０３のレンズホルダ２５に組みつけられた平凸レンズ２６、非球面レンズ２７を介して外部に出射される。
【符号の説明】
【００２５】
１ ジグ、１ａ 凹部、２ レーザー光源ホルダ、３ 半導体レーザー、４ カシメ用ジグ、５ ピン穴、６ 位置調整ジグ、７ ピン、８ レンズホルダ、９ 円筒レンズ、１０ 半球レンズ、１１ 偏芯ピン、１２ 非球面レンズ、１３ 結合レンズホルダ、１３ａ 結合レンズ、１４ ピン溝、１５ 位置調整ジグ、１６ ピン、１８ 土台、１９ 光偏向素子台座、２０ 光偏向素子、２１ ばねピン、２２ 電極板ばね、２３ 手動ステージ、２４ 手動ステージ、２５ レンズホルダ、２６ 平凸レンズ、２７ 非球面レンズ、２８ 長ネジ、２９ 位置調整ジグ、３０ 偏芯ピン、１００ 車載レーザーレーダ用光学モジュール、１０１ 光偏向素子ユニット、１０１ａ 光偏向素子保持部材、１０２ 入射光学系ユニット、１０２ａ 入射光学系保持部材、１０３ 出射光学系ユニット、１０３ａ 出射光学系保持部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００６−０１０８９３公報
【特許文献２】特開平０９−０５４２３３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載レーザーレーダ用光学モジュールに関し、特に、光導波路型の光偏向器を用いた車載レーザーレーダ用光学モジュールの発光部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両用レーダ装置は、車両による追突事故や人身事故を防止するために、障害となる周囲の対象物を認識する装置として一部の車両に搭載され始めている。この装置では、電波やビーム光などのレーダ波を前方に照射し、対象物からのレーダ波の反射を利用して、自動車などの車両と対象物との距離や、車両と対象物との角度等を検出する。尚、車両用レーダ装置の主要な技術であるビームを偏向させて対象物を認識する光偏向器として、ポリゴンミラーなどの機械式偏向器や、電気光学素子などの非機械式光偏向器が考えられる。
例えば、特許文献１には、光源レーザーもしくは発散レンズに可動機構を設けて対象物を走査することが開示されている。また、特許文献２には、半導体レーザーを保持する第１の基板と光学系を保持する第２の基板によりモジュールを構成する場合に、第１の基板のネジ穴に接着剤を介在させて、第２の基板をネジにより固定する構成について開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の車両用レーダ装置の光偏向器として実用化されているものは、ポリゴンミラーや可動レンズを用いた機械式光偏向器であり、機械式光偏向器は、機械的な可動部分を持つため高速化や集積化などが困難であるといった課題がある。
また、特許文献１に開示されている従来技術は、発散レンズが巨大となり、また可動機構の領域を確保するために、装置のサイズが増大するといった問題がある。これを解決して装置を更に小型化するために、非機械式光偏向器搭載の車両用レーダ装置の実用化が期待されている。例えば、光導波路を用いた非機械式光偏向器において、対象物を認識するために十分な偏向角度（約３０°）が得られている。しかし、光導波路型の場合、高効率な光結合を実現するためのモジュール組み付けや、導波路形状に合わせたビーム形成が容易でないという課題がある。
また、特許文献２に開示されている組み付け手段で得られる組み付け精度では、車両用レーダ装置に必要な出力特性を得ることができないといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、導波路を用いた非機械式光偏向器を車両用レーダ装置へ搭載するために、入射ビームと光導波路の高効率な光結合を実現できる高精度な組み付け方法を実現して、信頼性が高く、且つ高精度で小型化に寄与した車載レーザーレーダ用光学モジュール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】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、電気光学効果を持つ材料で形成された光偏向素子を用いた車載レーザーレーダ用光学モジュールの発光部であって、レーザー光を出射するレーザー光源、該レーザー光源から出射されたレーザービームを成形するレーザー光学系、及び前記レーザー光源並びに前記レーザー光学系を保持する入射光学系保持部材を備えた入射光学系ユニットと、前記光偏向素子、前記入射光学系ユニットから導光したレーザービームを回折して偏向するための電圧を前記光偏向素子に供給する電極ピン、及び前記光偏向素子並びに前記電極ピンを保持する光偏向素子保持部材を備えた光偏向素子ユニットと、前記光偏向素子ユニットから出射された偏向レーザー光を成形する出射光学系、及び該出射光学系を保持する出射光学系保持部材を備えた出射光学系ユニットと、を備え、前記光偏向素子ユニットは、前記光偏向素子保持部材の前記レーザー光入射面と前記光偏向素子の光導波路とが直交する位置に固定され、前記光偏向素子保持部材の入射側面又は出射側面の何れか一方を基準面として、前記入射側面に前記入射光学系ユニットを組み付け、前記出射側面に前記出射光学系ユニットを組み付けたことを特徴とする。
本発明のモジュールは３つのユニットから構成されている。即ち、入射光学系ユニット、光偏向素子ユニット、及び出射光学系ユニットである。本発明のモジュールで大切なことは、ビーム形状の調整とコリメートである。また、組み立ての精度を高めるためには、接着剤等を極力使用せず、ねじにより組み立てることが重要である。そこで本発明では、３つのユニットの中心ユニットである光偏向素子ユニットの保持部材に剛性を持たせ、組みつけによる歪を低減し、且つ組み立て精度を高めたものである。これにより、モジュール全体の組み立て精度を高め、且つ小型化に寄与することができる。
【０００５】
請求項２は、前記入射光学系保持部材、前記光偏向素子保持部材、及び前記出射光学系保持部材は、夫々共通の部材を持たない独立した構成であることを特徴とする。
３つのユニットは、それらを組み付けることで１つのモジュールを構成する。また、モジュールを一体で構成した場合、組み付ける手間は省けるが、型が大型化して型代が高くなり、モジュール全体のコストを高くしてしまう。また、各ユニットに変更が発生した場合、一体で構成すると全体の型を作り直さなければならなくなる。そこで本発明では、各保持部材を独立にして、組み立てることで１つのモジュールを構成するようにした。これにより、型変更に柔軟に対応することができる。
【０００６】
請求項３は、前記入射光学系保持部材は、単独でビーム形状の調整及びコリメートを行うことが可能であることを特徴とする。
入射光学系の保持部材に光源ホルダと光学系を組み付けた後、ビーム形状の調整とコリメートを行う必要がある。光学系のレンズは接着剤によりレンズホルダに取り付けるため、この時点で光軸のずれとビーム形状を確認しておく。これにより、調整済みの入射光学系ユニットであれば、どの光偏向素子ユニットにも取り付けることができる。
【０００７】
請求項４は、前記光偏向素子保持部材の前記入射側面及び出射側面に、夫々前記入射光学系保持部材、及び前記出射光学系保持部材を組みつけてから外部からネジで固定した構成としたことを特徴とする。
光偏向素子保持部材へ入射光学系保持部材、及び出射光学系保持部材を組付ける場合、ジグにより夫々位置決めされてからネジで固定する。このとき、ネジは入射光学系保持部材、及び出射光学系保持部材の外部からネジ止めされる。これにより、作業性が高まり、製造効率が向上し、且つ位置決め精度を高くすることができる。
【０００８】
請求項５は、前記光偏向素子と前記光偏向素子保持部材は、電気的に導通しないように構成されていることを特徴とする。
光偏向素子保持部材は、剛性を持たせるために金属により構成する。また、光偏向素子には、光を偏向するために外から磁界を印加する必要があり、そのための電源も必要となる。従って、金属に固定する光偏向素子を電気的に絶縁する構成が必要となる。これにより、金属の光偏向素子保持部材内に電気的に動作する部品を収納することができる。
【０００９】
請求項６は、前記レーザー光源が半導体レーザーにより構成されていることを特徴とする。
半導体レーザーは出力パワーは少ないが、低消費電力で、且つ小型に構成することができる。
【００１０】
請求項７は、前記入射光学系ユニットが前記半導体レーザーを固定する光源ホルダ、及び前記レーザービームを前記光偏向素子保持部材の入射側面に結合させる結合レンズホルダを備え、前記光偏向素子ユニットが前記光偏向素子、及び前記電極ピンを組付ける台座を備え、前記出射光学系ユニットがレンズを組付けるレンズホルダを備えた請求項１乃至６の何れか一項に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュールの組み付け方法であって、前記光源ホルダに前記半導体レーザーを組み付けるレーザー組付工程と、前記入射光学系保持部材に前記レーザー光学系を組み付ける光学系組付工程と、該光学系組付工程が完了した前記入射光学系保持部材に前記レーザー組付工程が完了した前記光源ホルダを組付ける光源ホルダ組付工程と、該光源ホルダ組付工程が完了した前記入射光学系保持部材に前記結合レンズホルダを組付けるレンズホルダ組付工程と、を含む入射光学系ユニット組付工程と、前記台座に前記光偏向素子を組付ける光偏向素子組付工程と、該台座に前記電極ピンを組付ける電極ピン組付工程と、前記台座の位置を調整する調整工程と、該調整工程が完了した台座を前記光偏向素子保持部材に固定する台座固定工程と、を含む光偏向素子ユニット組付工程と、前記レンズホルダへレンズを組付けるレンズ組付工程と、該レンズ組付工程が完了したレンズホルダを前記出射光学系保持部材に組付けるレンズホルダ組付工程と、を含む出射光学系ユニット組付工程と、を含み、前記光偏向素子ユニット組付工程が完了した前記光偏向素子保持部材の入射側面又は出射側面の何れか一方を基準面として、前記入射側面に前記入射光学系ユニット組付工程が完了した前記入射光学系ユニットを組み付け、前記出射側面に前記出射光学系ユニット組付工程が完了した前記出射光学系ユニットを組み付けたことを特徴とする。
本発明は請求項１と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光導波路型の光偏向器を用いた車載レーザーレーダ用光学モジュールの組み付けを、高温高圧環境に弱い接着剤を用いずにネジ止めのみの組付けで行うことにより、高精度の組付けを実現することができる。
また、光偏向器を保持する部材を組付け基準とした簡易な組み付け構成とすることにより、装置を小型にすることができ、且つコストの高い部品や製作が困難な部品を使用せずに、モジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る車載レーザーレーダ用光学モジュールの発光部を示した概略図である。
【図２】半導体レーザーを光源ホルダに組み付ける方法を示した図である。
【図３】入射光学系保持部材に入射光学系を組み付ける方法を示した図である。
【図４】光源ホルダと入射光学系保持部材を組み付ける方法を示した図である。
【図５】（ａ）は入射光学系保持部材に結合レンズホルダを組み付ける方法を示した図であり、（ｂ）は結合レンズホルダの図である。
【図６】入射光学系保持部材と光偏向素子保持部材を組み付ける方法を示した図である。
【図７】光偏向素子ユニットと出射光学系保持部材の組み付ける方法を示した図である。
【図８】本発明の車載レーザーレーダ用光学モジュールの光のルートを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係る車載レーザーレーダ用光学モジュール（以下、単に光学モジュールと呼ぶ）の発光部を示した概略図である。本発明の光学モジュール１００は、電気光学効果を持つ材料で形成された光偏向素子２０を用いた光学モジュール１００の発光部であって、レーザー光を出射する半導体レーザー（レーザー光源）３、半導体レーザー３から出射されたレーザービームを成形するレーザー光学系１０２ｂ（図３参照）、及び半導体レーザー３並びにレーザー光学系１０２ｂを保持する入射光学系保持部材１０２ａを備えた入射光学系ユニット１０２と、光偏向素子２０、入射光学系ユニット１０２から導光したレーザービームを回折して偏向するための電圧を光偏向素子２０に供給する電極板ばね２２、及び光偏向素子２０並びに電極板ばね２２を保持する光偏向素子保持部材１０１ａを備えた光偏向素子ユニット１０１と、光偏向素子ユニット１０１から出射された偏向レーザー光を成形する出射光学系１０３ｂ（図７参照）、及び出射光学系１０３ｂを保持する出射光学系保持部材１０３ａを備えた出射光学系ユニット１０３と、を備え、光偏向素子ユニット１０１は、光偏向素子保持部材１０１ａのレーザー光入射面と光偏向素子２０の光導波路とが直交する位置に固定され、光偏向素子保持部材１０１ａの入射側面１０１ｂ又は出射側面１０１ｃの何れか一方を基準面として、入射側面１０１ｂに入射光学系ユニット１０２を組み付け、出射側面１０１ｃに出射光学系ユニット１０３を組み付けた。
【００１５】
図１に示す光学モジュール１００では、光偏向素子保持部材１０１ａに入射光学系保持部材１０２ａと出射光学系保持部材１０３ａがネジ止めによって外側から組み付けられる。通常ネジで組み付けを行った場合、数μｍレベルの位置精度を出すことは困難である。従って、高い位置精度を必要とする光学素子のうち、一方を固定し、もう一方をネジで固定することで、相対的な位置ずれが生じにくくなるような組み付け構成にする。このことを、光偏向素子保持部材１０１ａと入射光学系保持部材１０２ａ、そして光偏向素子保持部材１０１ａと出射光学系保持部材１０３ａに適用させる。また部材強度は部材の重さや大きさに制約されるが、組付け時に光偏向素子保持部材１０１ａはジグなどで固定してあり、位置調整で動かすことがないため、重さや大きさがある程度許容される。従って、部材強度も必要に応じて十分に大きな値に設計できる。部材強度の指標として、側面のたわみ強度などを試算してみると、例えば、光偏向素子保持部材１０１ａを材質真鍮で幅６０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、高さ２５ｍｍのサイズに設計した場合に、別部材を光偏向素子保持部材１０１ａに１００Ｎの荷重で押し当てて組み付けたときのたわみ量は、２．５μｍ以下となるように設計を行う。
【００１６】
以上のとおり、本実施形態の光学モジュール１００は３つのユニットから構成されている。即ち、入射光学系ユニット１０２、光偏向素子ユニット１０１、及び出射光学系ユニット１０３である。本実施形態の光学モジュール１００で大切なことは、ビーム形状の調整とコリメートである。また、組み立ての精度を高めるためには、接着剤等を極力使用せず、ネジにより組み立てることが重要である。そこで本実施形態では、３つのユニットの中心ユニットである光偏向素子保持部材１０１ａに剛性を持たせ、組みつけによる歪を低減し、且つ組み立て精度を高めたものである。これにより、モジュール全体の組み立て精度を高め、且つ小型化に寄与することができる。
【００１７】
また、入射光学系保持部材１０２ａ、光偏向素子保持部材１０１ａ、及び出射光学系保持部材１０３ａが共通の部材を持たず夫々独立した部材で構成されている。つまり、３つのユニットは、それらを組み付けることで１つの光学モジュール１００を構成する。もし、光学モジュール１００を一体で構成した場合、組み付ける手間は省けるが、型が大型化して型代が高くなり、モジュール全体のコストを高くしてしまう。また、各ユニットに変更が発生した場合、一体で構成すると全体の型を作り直さなければならなくなる。そこで本実施形態では、各保持部材を独立にして組み立てることで、１つのモジュールを構成するようにした。これにより、型変更に柔軟に対応することができる。
また、光偏向素子２０と光偏向素子保持部材１０１ａは、電気的に導通しないように構成されている。即ち、光偏向素子保持部材１０１ａは、剛性を持たせるために金属により構成する。また、光偏向素子２０には、光を偏向するために外から磁界を印加する必要があり、そのための電源も必要となる。従って、金属に固定する光偏向素子２０を電気的に絶縁する構成が必要となるため、例えば、光偏向素子２０と光偏向素子保持部材１０１ａの間に絶縁部材を挟む構成が考えられる。
【００１８】
図２は半導体レーザーを光源ホルダに組み付ける方法を示した図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。
手順１：ジグ１の凹部１ａにレーザー光源ホルダ（以下、単に光源ホルダと呼ぶ）２をはめ込んで固定する。
手順２：光源ホルダ２に半導体レーザー３をはめ込み、微少量の接着剤で仮止めする（接着剤の量を増やすと温度特性が悪くなるので最低限の量にする）。
手順３：カシメ用ジグ４を光源ホルダ２にはめ込み、ハンマー等でカシメ用ジグ４を軽く叩き、半導体レーザー３を光源ホルダ２に固定する。又は、図示しない押さえ板を用いて半導体レーザー３を光源ホルダ２に組み付けることもできる。この工程で半導体レーザー３は光源ホルダ２にカシメ状態で固定される。
【００１９】
図３は入射光学系保持部材に入射光学系を組み付ける方法を示した図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。例として円筒レンズと半球レンズを組み合わせてビーム成型を行った場合の組み付け手順例を示す。
手順１：レンズホルダ８へ円筒レンズ９、半球レンズ１０の順に挿入し接着する。
手順２：円筒レンズ９、及び半球レンズ１０が接着されたレンズホルダ８を入射光学系保持部材１０２ａにはめ込む。これにより入射光学系１０２ｂの組みつけが完了する。
【００２０】
図４は光源ホルダと入射光学系保持部材を組み付ける方法を示した図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。
手順１：位置調整ジグ６を用意する。
手順２：光源ホルダ２のピン穴５を位置調整ジグ６のピン７にはめ込む。
手順３：入射光学系保持部材１０２ａに図２で組付けた光源ホルダ２をネジＡによりネジ止めする。尚、半導体レーザー３の偏光方向のオフセットを合わせるため、ＹＺ方向を位置調整ジグ６に備えられた図示しない手動ステージで、角度をゴニオステージで位置調整をしたあと組み付ける。
手順４：偏芯ピン１１でＸ方向の位置調整をした後、上部よりネジ１１ｂで固定する。
手順５：非球面レンズ１２を入射光学系保持部材１０２ａの出射窓１０２ｃに挿入して接着剤で組み付け、光軸ずれとビーム形状の確認を行う。
【００２１】
図５（ａ）は入射光学系保持部材に結合レンズホルダを組み付ける方法を示した図であり、図５（ｂ）は結合レンズホルダの図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。
手順１：図５（ｂ）に示すとおり結合レンズホルダ１３にレンズ１３ａを挿入し接着する。
手順２：結合レンズホルダ１３のピン溝１４（図５（ｂ）参照）に位置調整ジグ１５のピン１６をはめ込む。
手順３：結合レンズホルダ１３の位置はＹＺ方向を位置調整ジグ１５に備えた図示しない手動ステージで調整し、レンズ１３ａを通過するビームのパワーが最大になるように位置調整を行う。
手順４：入射光学系保持部材１０２ａに結合レンズホルダ１３をネジＢでネジ止めする。
【００２２】
図６は入射光学系保持部材と光偏向素子保持部材を組み付ける方法を示した図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。
手順１：光偏向素子保持部材１０１ａを土台１８に固定する（ネジＣで２箇所ネジ止めする）。
手順２：光偏向素子台座１９（金属）に光偏向素子２０をばねピン２１で組み付ける（３箇所）。
手順３：電圧印加のための電極板ばね２２を光偏向素子台座１９にネジ止めする（２箇所）。
手順４：光偏向素子台座１９の位置調整については、ＸＹ方向を手動ステージ２３で、Ｚ方向を手動ステージ２４で行う。
手順５：光偏向素子台座１９を光偏向素子保持部材１０１ａにネジ止めする。
手順６：光偏向素子保持部材１０１ａの入射側面１０１ｂに入射光学系ユニット１０２をネジにより固定する。
【００２３】
図７は光偏向素子ユニットと出射光学系保持部材の組み付ける方法を示した図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。以下、組付け手順に従って説明する。例として平凸レンズと非球面レンズを組み合わせてビーム成型を行った場合の組み付け手順例を示す。
手順１：レンズホルダ２５へ平凸レンズ２６、非球面レンズ２７の順にレンズを挿入する。これにより出射光学系１０３ｂの組みつけが完了する。
手順２：レンズホルダ２５を出射光学系保持部材１０３ａに組み付けする。出射光学系保持部材１０３ａにレンズホルダ２５と長ネジ２８をはめ込んだ状態で、出射光学系保持部材１０３ａと位置調整ジグ２９を連結する。
手順３：出射光学系部材１０３ａを光偏向素子保持部材１０１ａの出射側面１０１ｃに組み付ける。そして、ＹＺ方向を位置調整ジグ２９に備えた図示しない手動ステージで、Ｘ方向を偏芯ピン３０で位置調整後、出射光学系保持部材１０３ａと光偏向素子保持部材１０１ａを長ネジ２８でネジ止めして、レンズホルダ２５は上部からネジＤで固定する。
【００２４】
図８は本発明の光学モジュールの光のルートを説明する図である。入射光学系ユニット１０２のレーザー光源ホルダ２に組みつけられた半導体レーザー３から出射したレーザー光Ｌは、レンズホルダ８に組みつけられた半球レンズ１０、円筒レンズ９を介して非球面レンズ１２により平行光にされて、結合レンズホルダ１３に実装された結合レンズ１３ａで光偏向素子ユニット１０１内の光偏向素子２０の導波路に結合される。そして、電極板ばね２２の電圧でレーザー光Ｌは偏向されて、出射光学系ユニット１０３のレンズホルダ２５に組みつけられた平凸レンズ２６、非球面レンズ２７を介して外部に出射される。
【符号の説明】
【００２５】
１ ジグ、１ａ 凹部、２ レーザー光源ホルダ、３ 半導体レーザー、４ カシメ用ジグ、５ ピン穴、６ 位置調整ジグ、７ ピン、８ レンズホルダ、９ 円筒レンズ、１０ 半球レンズ、１１ 偏芯ピン、１２ 非球面レンズ、１３ 結合レンズホルダ、１３ａ 結合レンズ、１４ ピン溝、１５ 位置調整ジグ、１６ ピン、１８ 土台、１９ 光偏向素子台座、２０ 光偏向素子、２１ ばねピン、２２ 電極板ばね、２３ 手動ステージ、２４ 手動ステージ、２５ レンズホルダ、２６ 平凸レンズ、２７ 非球面レンズ、２８ 長ネジ、２９ 位置調整ジグ、３０ 偏芯ピン、１００ 車載レーザーレーダ用光学モジュール、１０１ 光偏向素子ユニット、１０１ａ 光偏向素子保持部材、１０２ 入射光学系ユニット、１０２ａ 入射光学系保持部材、１０３ 出射光学系ユニット、１０３ａ 出射光学系保持部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００６−０１０８９３公報
【特許文献２】特開平０９−０５４２３３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を持つ材料で形成された光偏向素子を用いた車載レーザーレーダ用光学モジュールの発光部であって、
レーザー光を出射するレーザー光源、該レーザー光源から出射されたレーザービームを成形するレーザー光学系、及び前記レーザー光源並びに前記レーザー光学系を保持する入射光学系保持部材を備えた入射光学系ユニットと、
前記光偏向素子、前記入射光学系ユニットから導光したレーザービームを回折して偏向するための電圧を前記光偏向素子に供給する電極ピン、及び前記光偏向素子並びに前記電極ピンを保持する光偏向素子保持部材を備えた光偏向素子ユニットと、
前記光偏向素子ユニットから出射された偏向レーザー光を成形する出射光学系、及び該出射光学系を保持する出射光学系保持部材を備えた出射光学系ユニットと、
を備え、
前記光偏向素子ユニットは、前記光偏向素子保持部材の前記レーザー光入射面と前記光偏向素子の光導波路とが直交する位置に固定され、前記光偏向素子保持部材の入射側面又は出射側面の何れか一方を基準面として、前記入射側面に前記入射光学系ユニットを組み付け、前記出射側面に前記出射光学系ユニットを組み付けたことを特徴とする車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項２】
前記入射光学系保持部材、前記光偏向素子保持部材、及び前記出射光学系保持部材は、夫々共通の部材を持たない独立した構成であることを特徴とする請求項１に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項３】
前記入射光学系保持部材は、単独でビーム形状の調整及びコリメートを行うことが可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項４】
前記光偏向素子保持部材の前記入射側面及び出射側面に、夫々前記入射光学系保持部材、及び前記出射光学系保持部材を組みつけてから外部からネジで固定した構成としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項５】
前記光偏向素子と前記光偏向素子保持部材は、電気的に導通しないように構成されていることを特徴とする請求項１、２又は４に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項６】
前記レーザー光源が半導体レーザーにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項７】
前記入射光学系ユニットが前記半導体レーザーを固定する光源ホルダ、及び前記レーザービームを前記光偏向素子保持部材の入射側面に結合させる結合レンズホルダを備え、前記光偏向素子ユニットが前記光偏向素子、及び前記電極ピンを組付ける台座を備え、前記出射光学系ユニットがレンズを組付けるレンズホルダを備えた請求項１乃至６の何れか一項に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュールの組み付け方法であって、
前記光源ホルダに前記半導体レーザーを組み付けるレーザー組付工程と、前記入射光学系保持部材に前記レーザー光学系を組み付ける光学系組付工程と、該光学系組付工程が完了した前記入射光学系保持部材に前記レーザー組付工程が完了した前記光源ホルダを組付ける光源ホルダ組付工程と、該光源ホルダ組付工程が完了した前記入射光学系保持部材に前記結合レンズホルダを組付けるレンズホルダ組付工程と、を含む入射光学系ユニット組付工程と、
前記台座に前記光偏向素子を組付ける光偏向素子組付工程と、該台座に前記電極ピンを組付ける電極ピン組付工程と、前記台座の位置を調整する調整工程と、該調整工程が完了した台座を前記光偏向素子保持部材に固定する台座固定工程と、を含む光偏向素子ユニット組付工程と、
前記レンズホルダへレンズを組付けるレンズ組付工程と、該レンズ組付工程が完了したレンズホルダを前記出射光学系保持部材に組付けるレンズホルダ組付工程と、を含む出射光学系ユニット組付工程と、を含み、
前記光偏向素子ユニット組付工程が完了した前記光偏向素子保持部材の入射側面又は出射側面の何れか一方を基準面として、前記入射側面に前記入射光学系ユニット組付工程が完了した前記入射光学系ユニットを組み付け、前記出射側面に前記出射光学系ユニット組付工程が完了した前記出射光学系ユニットを組み付けたことを特徴とする車載レーザーレーダ用光学モジュールの組み付け方法。
【請求項１】
電気光学効果を持つ材料で形成された光偏向素子を用いた車載レーザーレーダ用光学モジュールの発光部であって、
レーザー光を出射するレーザー光源、該レーザー光源から出射されたレーザービームを成形するレーザー光学系、及び前記レーザー光源並びに前記レーザー光学系を保持する入射光学系保持部材を備えた入射光学系ユニットと、
前記光偏向素子、前記入射光学系ユニットから導光したレーザービームを回折して偏向するための電圧を前記光偏向素子に供給する電極ピン、及び前記光偏向素子並びに前記電極ピンを保持する光偏向素子保持部材を備えた光偏向素子ユニットと、
前記光偏向素子ユニットから出射された偏向レーザー光を成形する出射光学系、及び該出射光学系を保持する出射光学系保持部材を備えた出射光学系ユニットと、
を備え、
前記光偏向素子ユニットは、前記光偏向素子保持部材の前記レーザー光入射面と前記光偏向素子の光導波路とが直交する位置に固定され、前記光偏向素子保持部材の入射側面又は出射側面の何れか一方を基準面として、前記入射側面に前記入射光学系ユニットを組み付け、前記出射側面に前記出射光学系ユニットを組み付けたことを特徴とする車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項２】
前記入射光学系保持部材、前記光偏向素子保持部材、及び前記出射光学系保持部材は、夫々共通の部材を持たない独立した構成であることを特徴とする請求項１に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項３】
前記入射光学系保持部材は、単独でビーム形状の調整及びコリメートを行うことが可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項４】
前記光偏向素子保持部材の前記入射側面及び出射側面に、夫々前記入射光学系保持部材、及び前記出射光学系保持部材を組みつけてから外部からネジで固定した構成としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項５】
前記光偏向素子と前記光偏向素子保持部材は、電気的に導通しないように構成されていることを特徴とする請求項１、２又は４に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項６】
前記レーザー光源が半導体レーザーにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュール。
【請求項７】
前記入射光学系ユニットが前記半導体レーザーを固定する光源ホルダ、及び前記レーザービームを前記光偏向素子保持部材の入射側面に結合させる結合レンズホルダを備え、前記光偏向素子ユニットが前記光偏向素子、及び前記電極ピンを組付ける台座を備え、前記出射光学系ユニットがレンズを組付けるレンズホルダを備えた請求項１乃至６の何れか一項に記載の車載レーザーレーダ用光学モジュールの組み付け方法であって、
前記光源ホルダに前記半導体レーザーを組み付けるレーザー組付工程と、前記入射光学系保持部材に前記レーザー光学系を組み付ける光学系組付工程と、該光学系組付工程が完了した前記入射光学系保持部材に前記レーザー組付工程が完了した前記光源ホルダを組付ける光源ホルダ組付工程と、該光源ホルダ組付工程が完了した前記入射光学系保持部材に前記結合レンズホルダを組付けるレンズホルダ組付工程と、を含む入射光学系ユニット組付工程と、
前記台座に前記光偏向素子を組付ける光偏向素子組付工程と、該台座に前記電極ピンを組付ける電極ピン組付工程と、前記台座の位置を調整する調整工程と、該調整工程が完了した台座を前記光偏向素子保持部材に固定する台座固定工程と、を含む光偏向素子ユニット組付工程と、
前記レンズホルダへレンズを組付けるレンズ組付工程と、該レンズ組付工程が完了したレンズホルダを前記出射光学系保持部材に組付けるレンズホルダ組付工程と、を含む出射光学系ユニット組付工程と、を含み、
前記光偏向素子ユニット組付工程が完了した前記光偏向素子保持部材の入射側面又は出射側面の何れか一方を基準面として、前記入射側面に前記入射光学系ユニット組付工程が完了した前記入射光学系ユニットを組み付け、前記出射側面に前記出射光学系ユニット組付工程が完了した前記出射光学系ユニットを組み付けたことを特徴とする車載レーザーレーダ用光学モジュールの組み付け方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９４２５４（Ｐ２０１２−１９４２５４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６６５０（Ｐ２０１１−５６６５０）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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