特許 5861532 レーザレーダ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5861532

(24)【登録日】2016年1月8日

(45)【発行日】2016年2月16日

(54)【発明の名称】レーザレーダ装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/89 20060101AFI20160202BHJP

【ＦＩ】

   G01S17/89

【請求項の数】5

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-71893(P2012-71893)

(22)【出願日】2012年3月27日

(65)【公開番号】特開2013-205094(P2013-205094A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年9月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】501428545

【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ

(74)【代理人】

【識別番号】100095795

【弁理士】

【氏名又は名称】田下 明人

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀幸

【審査官】 目黒 大地

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０９８１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６９００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０９８０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４９６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０３５７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３８３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２７８７１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ７／４８−７／５１

１７／００−１７／９５

Ｇ０１Ｃ１／００−１５／１４

Ｇ０１Ｂ１１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、
少なくとも前記レーザ光発生手段を収容するケースと、
所定の中心軸を中心として回転可能に構成された偏向部と、前記偏向部を回転駆動する駆動手段とを備え、前記偏向部を回転させつつ前記レーザ光発生手段にて発生したレーザ光を前記偏向部により前記ケース外の外部空間に向けて偏向させ、前記外部空間に存在する物体に前記レーザ光を照射して当該物体で反射光を生じさせる回転偏向手段と、
前記中心軸と平行な方向を上下方向としたとき、前記偏向部を介して前記外部空間に照射されるレーザ光の前記上下方向の向きを変更する照射方向変更手段と、
前記外部空間で生じた前記反射光を受光するための受光手段と、
前記偏向部の周囲に配置されると共に前記偏向部との上下の相対的位置関係に応じて前記外部空間において前記受光手段で受光可能となる視野方向を定めるように構成され、前記視野方向にある前記反射光を、前記偏向部を介して前記受光手段へ導くレンズ部材と、
前記レンズ部材又は前記偏向部を上下に移動させ、前記レンズ部材及び前記偏向部の上下の相対的位置関係を変更することで、前記受光手段で受光可能となる前記視野方向を、前記照射方向変更手段で設定されたレーザ光の向きに対応させて上下に変更する視野方向変更手段と、
前記受光手段による受光結果に基づいて前記物体の位置を検出する検出手段と、
を有することを特徴とするレーザレーダ装置。

【請求項2】

前記視野方向変更手段は、前記偏向部の回転中心となる軸の向きを前記上下方向に維持しつつ前記回転偏向手段を上下に移動させる上下動手段と、前記照射方向変更手段によるレーザ光の向きの変更に応じて、前記回転偏向手段の上下方向の位置をその変更されるレーザ光の向きに対応する位置とするように前記上下動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。

【請求項3】

少なくとも前記回転偏向手段及び前記レンズ部材を収容する構成をなし、前記偏向部の周囲において当該偏向部からのレーザ光を通過させる開口部が形成されてなるケースと、
前記偏向部の周囲において前記開口部を閉塞する構成で前記ケースに固定されるレーザ光透過板と、
を備え、
前記レンズ部材は、前記レーザ光透過板とは別部材として構成され前記ケース内において前記偏向部の周囲且つ前記レーザ光透過板の内側の位置に配置されており、
前記視野方向変更手段は、前記レンズ部材を上下に移動させる上下動手段と、前記照射方向変更手段によるレーザ光の向きの変更に応じて、前記レンズ部材の上下方向の位置をその変更されるレーザ光の向きに対応する位置とするように前記上下動手段の駆動を制御する駆動制御手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。

【請求項4】

前記偏向部の全回転角度範囲の内、所定の回転角度範囲を検出範囲とし、前記所定の回転角度範囲外を非検出範囲とするように検出エリアを設定する設定手段を備え、
前記照射方向変更手段は、前記偏向部の回転位置が前記非検出範囲にあるタイミングでレーザ光の向きを切り替える動作を行い、
前記視野方向変更手段は、前記偏向部の回転位置が前記非検出範囲にあるタイミングで前記視野方向を変更する動作を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。

【請求項5】

前記照射方向変更手段は、前記偏向部が１周回転する時間以上の時間間隔をあけて定められる動作タイミング毎に前記外部空間に照射されるレーザ光の向きを変更し、
前記視野方向変更手段は、それら動作タイミング毎に前記レンズ部材又は前記偏向部を移動させ、変更されるレーザ光の向きに合わせて前記視野方向を切り替えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

レーザ光を用いて物体を検出する技術として、例えば特許文献１のような装置が提供されている。この特許文献１の装置では、レーザ光発生手段からのレーザ光の光軸上に、レーザ光を透過させ、かつ検出物体からの反射光を検出手段に向けて反射する光アイソレータを設けている。さらに、光アイソレータを透過するレーザ光の光軸上において当該光軸方向の中心軸を中心として回動する凹面鏡を設け、この凹面鏡によってレーザ光を空間に向けて反射させると共に、検出物体からの反射光を光アイソレータに向けて反射させることで３６０°の水平走査を可能としている。

【0003】

特許文献１の技術では、凹面鏡の回動により３６０°の水平走査を可能とし、検出領域（レーザ光による走査がなされる領域）を装置の周囲全体に拡大しているが、検出領域が平面に限定されてしまうという問題がある。即ち、凹面鏡から空間に向けて反射されたレーザ光は所定平面（走査平面）内で走査がなされるため、その走査平面から外れた領域については検出不能となる。従って、走査平面から外れた検出物体は検出することができず、また、走査平面内に検出物体が存在する場合であってもその検出物体を立体的に把握することはできなかった。

【0004】

このような問題を解消し、三次元的な物体認識を可能とする技術として、特許文献２のような技術が提供されている。例えば、特許文献２の三次元測距装置では、所定の回転軸線（Ｐ１）を中心として回転する回転体（８）を備えた二次元測距装置（１００）と、この二次元測距装置（１００）を第一軸心（Ｐ１）と斜交する第二軸心（Ｐ２）周りに回転駆動する第二回転機構（２０）とが設けられている。そして、第二回転機構２０には、第二軸心（Ｐ２）と直交する第三軸心（Ｐ３）周りに揺動支持する第一ブラケット（２２）と、第一軸心（Ｐ１）上の所定位置にフリージョイント機構（２４）を介して連結された回転アーム（２４）とが設けられ、回転アーム（２４）を駆動機構（２８）によって回転駆動することにより、第一軸心（Ｐ１）のロール角度（α）及びピッチ角度（β）を変化させ、これにより、二次元測距装置（１００）全体を揺動させてレーザ走査を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許２７８９７４１号公報

【特許文献2】特開２００８−１３４１６３公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献２のような技術によりレーザ走査を行えば、水平方向に限定されていたレーザ走査範囲を高さ方向に広げることができ、三次元的な物体認識が可能となるため、用途や利便性を格段に高めることができる。しかしながら、このように高さ方向の走査の自由度が高まると、特許文献１のような水平走査ではあまり問題とならなかった新たな課題が生じることになる。

【0007】

例えば、特許文献１のような水平走査タイプのものでは、反射光が発生する位置（即ち、物体にレーザ光が照射される位置）が水平走査エリア上に限定されるため、外部空間における視野範囲（受光センサによって受光可能となる範囲）は、水平走査エリア上で生じる反射光を検出できる程度であればよい。従って、一般的には、視野範囲はそれほど広く設定する必要が無いため、水平方向から外れた方向の外乱光（太陽光等）がそれほど問題とはなりにくかった。

【0008】

これに対し、特許文献２のようにレーザ走査を行う場合、走査範囲が高さ方向に広がることになるため、これに合わせて受光可能となる視野範囲を広げる必要が生じる。例えば、水平方向の走査だけでなく、これよりも高い方向にもレーザ光を走査し得るように構成する場合、水平走査時に物体から戻ってくる反射光だけでなく、最大の高さ方向での走査時に物体から戻ってくる反射光をも受光できるようにするには、受光センサで受光可能となる高さ方向の角度幅をある程度広く設定し、外部空間での視野範囲（受光センサで受光可能となる範囲）を広げておく必要がある。しかしながら、このように単に視野範囲を広げてしまうと、レーザ走査に応じて物体から返ってくる正規の反射光以外に、レーザ走査とは関係ない方向からの外乱光が取り込まれる可能性が高くなり、正規の反射光と外乱光とが区別できなくなってしまう虞がある。

【0009】

特にレーザレーダ装置を屋外に配置して三次元的に物体認識を行おうとした場合、低い方向（例えば水平方向やそれよりも低い方向など）にレーザ光を照射するときであっても、太陽光（特に、光量が大きくレーザ光と同波長或いは近似波長の成分を有する光）が外乱光として入り込んでしまい、正確な物体検出が阻害される可能性が大きくなる。また、このような問題は、レーザレーダ装置を屋外に配置する場合に限られるものではなく、上方側或いは下方側に外乱光を生じさせる何らかの要素が存在する場合（例えば、レーザレーダ装置の設置位置の上方側に外乱光となりうる照明光源などが存在する場合等）には同様の問題が生じる可能性がある。

【0010】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、レーザ光の照射方向を高さ方向に変化させて三次元的な物体認識を行い得るレーザレーダ装置において、レーザ光の照射方向から外れた方向から入り込もうとする外乱光の影響を効果的に抑制し得る構成を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、
少なくとも前記レーザ光発生手段を収容するケースと、
所定の中心軸を中心として回転可能に構成された偏向部と、前記偏向部を回転駆動する駆動手段とを備え、前記偏向部を回転させつつ前記レーザ光発生手段にて発生したレーザ光を前記偏向部により前記ケース外の外部空間に向けて偏向させ、前記外部空間に存在する物体に前記レーザ光を照射して当該物体で反射光を生じさせる回転偏向手段と、
前記中心軸と平行な方向を上下方向としたとき、前記偏向部を介して前記外部空間に照射されるレーザ光の前記上下方向の向きを変更する照射方向変更手段と、
前記外部空間で生じた前記反射光を受光するための受光手段と、
前記偏向部の周囲に配置されると共に前記偏向部との上下の相対的位置関係に応じて前記外部空間において前記受光手段で受光可能となる視野方向を定めるように構成され、前記視野方向にある前記反射光を、前記偏向部を介して前記受光手段へ導くレンズ部材と、
前記レンズ部材又は前記偏向部を上下に移動させ、前記レンズ部材及び前記偏向部の上下の相対的位置関係を変更することで、前記受光手段で受光可能となる前記視野方向を、前記照射方向変更手段で設定されたレーザ光の向きに対応させて上下に変更する視野方向変更手段と、
前記受光手段による受光結果に基づいて前記物体の位置を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

請求項１の発明では、偏向部の周囲にレンズ部材が配置され、このレンズ部材と偏向部との上下の相対的位置関係に応じて視野方向（受光手段で受光可能となる視野の方向）が定められるようになっている。更に、視野方向変更手段が設けられ、この視野方向変更手段は、レンズ部材又は偏向部を上下に移動させ、レンズ部材及び偏向部の上下の相対的位置関係を変更することで、照射方向変更手段で設定されたレーザ光の向きに対応させて視野方向を上下に変更するようになっている。
この構成では、受光手段で受光可能となる視野の向き（視野方向）と、ケース外の外部空間に照射されるレーザ光の向きとが対応するように制御されるため、レーザ光の向きとは関係の無い方向からの外乱光が受光手段に受光されにくくなり、このような外乱光の影響をより確実に抑えることができる。例えば、水平方向や斜め下方向にレーザ光が照射されるときにその照射方向とは関係の無い上方側の光（例えば太陽光などの強い光）が受光センサに入り込むといったことを抑えることができる。また、上方側の外乱光に限られるものではなく、例えば、水平方向や斜め上方向にレーザ光が照射されるときに下側からの光（例えば、水たまりや雪などに太陽光が照射されたときの照り返し等）が受光センサに入り込むことを抑えることができる。そして、このように外乱光が入り込むことを防ぐことで、外乱光に起因する物体検出の誤判断（例えば、物体が存在しないのに外乱光の影響によって物体検出がなされたと誤判断する場合等）、或いは外乱光に起因する検出漏れ（例えば、物体から正規の反射光が生じているのに、この反射光が外乱光にかき消されてしまう場合等）などをより確実に防止することができ、物体検出の精度を高めることができる。

【0013】

請求項２の発明では、視野方向変更手段が、偏向部の回転中心となる軸の向きを上下方向に維持しつつ回転偏向手段を上下に移動させる上下動手段と、照射方向変更手段によるレーザ光の向きの変更に応じて、回転偏向手段の上下方向の位置をその変更されるレーザ光の向きに対応する位置とするように上下動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、を有している。
この構成では、回転中心付近に集約された回転偏向手段を上下動させることでレーザ光の照射方向と視野方向とを合わせることができるため、嵩張る構成のものを上下動させるような構成と比較すると、相対移動を実現するための部材保持構造や駆動構成をコンパクト化しやすくなり、装置全体の小型化に有利となる。

【0014】

請求項３の発明は、少なくとも回転偏向手段及びレンズ部材を収容する構成をなし、偏向部の周囲において当該偏向部からのレーザ光を通過させる開口部が形成されてなるケースと、偏向部の周囲において開口部を閉塞する構成でケースに固定されるレーザ光透過板と、を備えており、レンズ部材が、レーザ光透過板とは別部材として構成されケース内において偏向部の周囲且つレーザ光透過板の内側の位置に配置されている。そして、視野方向変更手段は、レンズ部材を上下に移動させる上下動手段と、照射方向変更手段によるレーザ光の向きの変更に応じて、レンズ部材の上下方向の位置をその変更されるレーザ光の向きに対応する位置とするように上下動手段の駆動を制御する駆動制御手段とを有している。
この構成よれば、静止体（レンズ部材）を駆動させることで相対移動（偏向部に対してレンズ部材を相対的に上方又は下方に移動させる動作）を実現できる。このため、回転偏向手段のような常時動作する物体を上下動させて視野方向を変更する構成と比較して、偏向部（回転体）の上下の位置や回転軸の方向を正確に保ちやすく、一定の回転状態で安定させやすくなる。

【0015】

請求項４の発明では、偏向部の全回転角度範囲の内、所定の回転角度範囲を検出範囲とし、所定の回転角度範囲外を非検出範囲とするように検出エリアを設定する設定手段が設けられている。そして、照射方向変更手段は、偏向部の回転位置が非検出範囲にあるタイミングでレーザ光の向きを切り替える動作を行い、視野方向変更手段は、偏向部の回転位置が非検出範囲にあるタイミングで視野方向を変更する動作を行うようになっている。
この構成によれば、偏向部の回転角度が非検出範囲にある期間を利用し、物体検出動作への影響が少ないタイミングで視野方向を効率的に切り替えることができる。

【0016】

請求項５の発明では、照射方向変更手段は、偏向部が１周回転する時間以上の時間間隔をあけて定められる動作タイミング毎に外部空間に照射されるレーザ光の向きを変更し、視野方向変更手段は、それら動作タイミング毎にレンズ部材又は偏向部を移動させ、変更されるレーザ光の向きに合わせて視野方向を切り替えるように構成されている。
この構成では、偏向部が１周する間に視野方向の切り替え制御が何回も繰り返されないため、切り替え制御に伴う電気的、機械的負荷を確実に低減することができる。例えば、偏向部が１周する間に視野方向を複数回切り替える方法を用いた場合、偏向部の周期の数分の一、或いは数十分の一で視野方向を切り替える必要があり、このような高速駆動は技術的に困難性を伴うが、上記構成によればこのような問題が生じ難い。
また、上記構成によれば、偏向部の高速化も図りやすくなる。例えば、１周の間に視野方向を複数回切り替える方法では、偏向部の回転周期を視野方向の切り替え間隔の何倍、或いは何十倍にする必要があるため、偏向部の高速化が難しくなる。これに対し、上記構成では、視野方向の切り替え間隔を偏向部の回転周期以上に長く設定することができるため、視野方向を高速に切り替え可能な場合は勿論のこと、それほど切り替え間隔が短くない場合であっても偏向部の高速化に対応し易くなる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザレーダ装置の概略断面図である。

【図2】図２は、図１での視野方向とは異なる視野方向に切り替えた様子を説明する説明図である。

【図3】図３は、図１のレーザレーダ装置における視野方向切替処理の流れを例示するフローチャートである。

【図4】図４（Ａ）は、図１のレーザレーダ装置において、レーザ光の照射の向きが第１方向に設定されているときの視野方向を概念的に説明する説明図であり、図４（Ｂ）は、レーザ光の照射の向きが第２方向に設定されているときの視野方向を概念的に説明する説明図である。

【図5】図５（Ａ）は、従来の視野範囲設定方法を説明する説明図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の方法を用いた場合の検出結果の例を説明する説明図である。

【図6】図６は、本発明の第２実施形態に係るレーザレーダ装置の概略断面図である。

【図7】図７は、図６での視野方向とは異なる視野方向に切り替えた様子を説明する説明図である。

【図8】図８は、本発明の第３実施形態に係るレーザレーダ装置の概略断面図である。

【図9】図９は、図８での視野方向とは異なる視野方向に切り替えた様子を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

[第１実施形態]
以下、本発明を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
（レーザレーダ装置の全体構成）
まず、図１等を参照し、第１実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成について概説する。図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザレーダ装置の概略断面図である。図１では照射されるレーザ光Ｌ１を実線で示しており、この実線のレーザ光から向きが変更されたレーザ光を一点鎖線にて仮想的に示している。なお、図面では、空間に照射されるレーザ光Ｌ１のうち、水平方向に照射されるレーザ光を符号Ｌ１１で示しており、斜め上方向に照射されるレーザ光を符号Ｌ１２で示している。また、物体で反射して返ってくる反射光Ｌ２のうち、水平方向に入り込んでくる反射光を符号Ｌ２１で示しており、斜め上から入り込んでくる反射光を符号Ｌ２２で示している。

【0019】

図１に示すように、レーザレーダ装置１は、レーザ光Ｌ１を発生させるレーザダイオード１０と、検出物体からの反射光Ｌ２を受光するフォトダイオード２０とを備え、検出物体までの距離や方位を検出する装置として構成されている。

【0020】

レーザダイオード１０は、「レーザ光発生手段」の一例に相当するものであり、例えば公知のレーザダイオードによって構成されている。このレーザダイオード１０は、図示しない駆動回路からパルス電流の供給を受け、このパルス電流に応じてパルスレーザ光（レーザ光Ｌ１）を所定間隔おきに間欠的に投光するものである。

【0021】

なお、レーザダイオード１０から照射されるレーザ光Ｌ１の光軸上には図示しないレンズが設けられており、このレンズは、例えばコリメートレンズとして構成され、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を略平行光に変換する機能を有している。

【0022】

フォトダイオード２０は、受光手段の一例に相当するものであり、外部空間で生じた反射光Ｌ２を受光可能とされている。このフォトダイオード２０は、例えば、アバランシェフォトダイオード等の公知のフォトダイオードで構成されており、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ１が発生したときに、このレーザ光Ｌ１が外部空間に存在する物体で反射した反射光Ｌ２を受光し、電気信号に変換する構成をなしている。なお、検出物体からの反射光Ｌ２については、後述する光学系で設定された視野範囲のものが取り込まれる構成となっており、図１の例では、レーザ光Ｌ１が実線（レーザ光Ｌ１１）で示す経路を通過する場合には、例えば符号Ｌ２で示す２つのライン間（Ｌ２１，Ｌ２１）の領域を通る反射光が取り込まれるようになっている。

【0023】

レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１の光路上には、揺動ミラー３１が配置されている。この揺動ミラー３１は、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を回転偏向装置４０に向けて反射する構成をなし、且つ揺動可能に構成されている。この揺動ミラー３１は、偏向部４１に対するレーザ光の入射方向を相対的に変化させることで、偏向部４１からの反射の向きを変化させ、空間に照射されるレーザ光Ｌ１と水平面（鉛直方向と直交する仮想平面）とのなす角度（即ち、上下方向の向き）を変更するように機能している。

【0024】

また、この揺動ミラー３１を、多自由度をもって駆動するミラー駆動部が設けられている。このようにミラーを多自由度をもって駆動する技術はガルバノミラー等の分野において公知であるので詳細は省略するが、ミラー駆動部については、例えば、揺動ミラー３１をジンバル、ピボット軸受等で支持することにより、二方向へ回転運動させる構成とすることができる。

【0025】

図１の例では、回転偏向装置４０の中心軸４２ａの方向をＹ軸方向とし、このＹ軸方向と直交する所定方向（図１では、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１の出射方向）をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向として説明している。このような定義において、反射面３１ａとＸＹ平面とのなす角をα、反射面３１ａとＹＺ平面とのなす角をβ、反射面３１ａとＸＺ平面とのなす角をγとした場合、アクチュエータ３６は、これらα、β、γを変更し得るように構成されており、後述する制御部７０がアクチュエータ３６を制御して、α、β、γの値を調整することにより、揺動ミラー３１からのレーザ光Ｌ１の向き、及びレーザ光Ｌ１が偏向部４１に入射するときの入射方向が定まり、これにより空間に照射されるレーザ光Ｌ１と水平面（鉛直方向と直交する仮想平面）とのなす角度が決定されるようになっている。

【0026】

なお、本実施形態では、制御部７０、揺動ミラー３１、及びアクチュエータ３６が「照射方向変更手段」の一例に相当し、中心軸４２ａと平行な方向を上下方向としたとき、偏向部４１を介して外部空間に照射されるレーザ光Ｌ１の上下方向の向きを変更するように機能する。

【0027】

揺動ミラー３１で反射したレーザ光Ｌ１の光軸上には、回転偏向装置４０が設けられている。この回転偏向装置４０は、「回転偏向手段」の一例に相当するものであり、中心軸４２ａを中心として回転可能に構成された偏向部４１と、偏向部４１を回転駆動するモータ５０（駆動手段）とを備え、偏向部４１を回転させつつレーザダイオード１０（レーザ光発生手段）にて発生したレーザ光Ｌ１を偏向部４１により当該レーザレーダ装置１の装置外の外部空間に向けて偏向させ、外部空間に存在する物体にレーザ光Ｌ１を照射して当該物体で反射光を生じさせるように機能する。

【0028】

回転偏向装置４０は、主として、偏向部４１、軸部４２、モータ５０、回転角度センサ５２によって構成されている。偏向部４１は、平坦な反射面４１ａを備えたミラーとして構成されており、反射面４１ａが斜め上方を向き且つこの反射面４１ａが入射するレーザ光Ｌ１に対して傾斜するように配されている。軸部４２は、偏向部４１に固定されると共に図示しない軸受によって回転可能に支持されており、モータ５０の駆動力を受けて中心軸４２ａを中心として回転するように構成されている。

【0029】

モータ５０は、「駆動手段」の一例に相当するものであり、例えば公知の直流モータ或いは公知の交流モータによって構成されている。そして、制御部７０からの駆動指示があったときに、図示しないモータドライバによって駆動状態（例えば、回転タイミングや回転速度）が制御されるようになっており、このときに、予め定められた一定の回転速度で定常回転するようになっている。このモータは、回転駆動軸が軸部４２と一体的に構成されており、軸部４２と偏向部４１とを、中心軸４２ａを回転中心として定常回転させるように構成されている。偏向部４１は、偏向面（反射面４１ａ）と中心軸４２ａとのなす角度θが一定角度（例えば４５°）となるように配置されており、モータ５０の駆動力を受けたときにこの角度θを一定角度で維持しつつ回転するようになっている。

【0030】

また、本実施形態では、図１に示すように、モータ５０の軸部４２の回転角度位置（即ち偏向部４１の回転角度位置）を検出する回転角度センサ５２が設けられている。回転角度センサ５２は、ロータリーエンコーダなど、軸部４２の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用できる。

【0031】

また、偏向部４１の周囲には、偏向部４１を取り囲むようにレンズ部材６２が環状且つ筒状に配されている。このレンズ部材６２は、後述するレーザ光透過板５とは別部材として構成されケース３の内部において偏向部４１の周囲且つレーザ光透過板５の内側の位置に配置されており、装置外から装置中心（中心軸４２ａの位置）に向けて入り込んできた反射光Ｌ２を偏向部４１側に向かうにつれて徐々に集光させる集光レンズとして機能している。

【0032】

このレンズ部材６２は、例えば中心軸４２ａを通る切断面で切断した外形が外側に向けて凸となる蒲鉾形状をなしており、中心軸４２ａを通るどの方向の切断面でも同様の外形となるように構成されている。即ち、中心軸４２ａを通るどの方向の切断面でも図１のような外形形状をなしている。また、中心軸４２ａを通るどの方向の切断面でもレンズの光軸が水平方向（中心軸４２ａと直交する方向）となっており且つ各切断面での光軸の高さ（レンズ下端からの高さ）が一定となっている。このレンズ部材６２は、偏向部４１との上下の相対的位置関係に応じて視野方向（外部空間においてフォトダイオード２０（受光手段）で受光可能となる視野の方向）を定めるように構成され、物体からの反射光がこの視野方向にある場合に当該反射光を集光しつつ偏向部４１を介してフォトダイオード２０へ導くように機能する。例えば、レンズ部材６２の上記光軸が位置Ｐ１とほぼ同じ高さのときには、図１、図４（Ａ）のように視野方向が水平方向に沿って設定される。また、レンズ部材６２の上記光軸が位置Ｐ１よりも高いときには、図２、図４（Ｂ）のように視野方向が斜め上向きに設定される。また、レンズ部材６２の上記光軸が位置Ｐ１よりも低いときには、視野方向が斜め下向きに設定される。

【0033】

更に、本実施形態のレーザレーダ装置１には、レンズ部材６２の位置を変更し得る１又は複数のレンズ駆動部８０が設けられている。このレンズ駆動部８０は、筒状に構成されたレンズ部材６２を上下に移動させる上下動手段に相当するものであり、例えばリニアアクチュエータ等によって構成され、制御部７０から出力される信号に応じて動作する構成をなしており、移動対象となるレンズ部材６２を、例えば、所定の中間位置（図１に示す第１位置）、この第１位置のときよりも上方となる上方位置（図２に示す第２位置）、第１位置よりも下方となる下方位置（第３位置）などに切り替え可能とされている。なお、リニアアクチュエータとしては、公知の様々な種類のものを用いることができ、周知のリニアモータ、リニア振動アクチュエータ、リニア電磁ソレノイドなどを好適に用いることができる。また、ここでは３段階に切り替え得る構成を例示したが、４段階以上の多段階に切り替え得る構成であってもよい。

【0034】

制御部７０は、ＣＰＵを備えたマイクロコンピュータなどの１又は複数の制御回路によって構成されており、上述したレーザダイオード１０の投光動作やモータ５０の回転動作、レンズ駆動部８０の駆動動作などを制御するように構成されている。また、フォトダイオード２０や回転角度センサ５２に接続されており、これらからの信号を取得可能に構成されている。また、制御部７０には、ＲＯＭ、ＲＡＭ，不揮発性メモリなどのメモリ７２が接続されており、制御部７０は、このメモリ７２内の情報の読み出しやメモリに対する書き込みが可能となっている。

【0035】

また、本実施形態では、レーザダイオード１０、フォトダイオード２０、レンズ６０、回転偏向装置４０、モータ５０等がケース３内に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。ケース３は、光遮光性を有する有色（例えば、黒等の暗色）のものであり、ケース３における偏向部４１の周囲には、当該偏向部４１を取り囲むようにレーザ光Ｌ１及び反射光Ｌ２の通過を可能とする開口部（導光部）４が形成されている。開口部４は、この開口部４に入光するレーザ光Ｌ１の光軸を中心とした環状形態で、ほぼ３６０°に亘って構成されており、この開口部４を閉塞する形態でガラス板等からなるレーザ光透過板５が配され、防塵が図られている。

【0036】

（物体検出動作）
次に、レーザレーダ装置１で行われる物体の検出処理（監視処理）について基本的な動作を説明する。
図１に示すレーザレーダ装置１では、モータ５０からの駆動力により偏向部４１が一定速度で回転するようになっており、このような回転時に、レーザダイオード１０に対してパルス電流が供給されると、このパルス電流のタイミング及びパルス幅に応じた時間間隔のパルスレーザ光（レーザ光Ｌ１）がレーザダイオード１０から出力される。このレーザ光Ｌ１は、ある程度の広がり角をもった拡散光として投光され、レンズ（図示略）を通過することで平行光に変換される。このレンズ（図示略）を通過したレーザ光Ｌ１は、揺動ミラー３１で反射した後、ミラー３０の貫通孔３０ａを通過し、偏向部４１で更に反射して空間に向けて照射される。

【0037】

このように偏向部４１から照射されたレーザ光Ｌ１が、外部空間に存在する物体（検出物体）に当たったときには、この検出物体で反射して装置側に戻ってくる反射光の一部（反射光Ｌ２参照）がレーザ光透過板５を介してケース内に入り込み、レンズ部材（集光レンズ）６２で集光されつつ偏向部４１に入射することになる。偏向部４１は、この反射光Ｌ２をフォトダイオード２０側へ誘導（反射）し、その誘導された反射光Ｌ２はミラー３０で反射してフォトダイオード２０に入射する。そして、フォトダイオード２０は、このような反射光Ｌ２を受光したとき、その受光した反射光Ｌ２の強度に応じた電気信号（例えば受光した反射光Ｌ２に応じた電圧値）を出力する。

【0038】

制御部７０は、レーザダイオード１０に対するパルス信号の送信タイミングとフォトダイオード２０からの受光信号が出力されるタイミングとに基づいて、レーザ光Ｌ１の投光から受光までの時間Ｔ（即ち、レーザダイオード１０がパルスレーザ光Ｌ１を出力してからフォトダイオード２０が当該パルスレーザ光に応じた反射光Ｌ２を受光するまでの時間）を測定しており、更に、制御部７０は、この時間Ｔと、既知の光速Ｃとに基づいて、装置内の基準位置（例えば位置Ｐ１）から検出物体までの距離Ｌを算出している。

【0039】

更に、制御部７０は、アクチュエータ３６の変位量を制御しているため、上記パルスレーザ光Ｌ１が照射されるときの揺動ミラー３１の変位（揺動ミラー３１の反射面３１ａとＸＹ平面とのなす角α、反射面３１ａとＹＺ平面とのなす角β、反射面３１ａとＸＺ平面とのなす角γ）を把握でき、且つ、パルスレーザ光Ｌ１が照射されるときの回転角度センサ５２からの出力値（即ち、パルスレーザ光Ｌ１が照射されるタイミングにおける偏向部４１の基準角度からの回転変位θ）をも把握できるようになっている。このように、揺動ミラー３１の反射面３１ａとＸＹ平面とのなす角α、反射面３１ａとＹＺ平面とのなす角β、反射面３１ａとＸＺ平面とのなす角γが定まり、偏向部４１の回転変位θが定まると、偏向部４１からレーザ光Ｌ１が向かう方向が一の方位に定まるため、制御部７０は、パルスレーザ光Ｌ１の出力時におけるこれら値（α、β、γ、θ）と上記の算出距離Ｌとに基づいて、検出物体の方位を正確に検出できる。なお、制御部７０は、「検出手段」の一例に相当し、フォトダイオード２０（受光手段）による受光結果に基づいて物体の位置を検出するように機能する。

【0040】

（視野方向の制御）
次に、視野範囲の制御について説明する。
図３は、図１のレーザレーダ装置における視野範囲切替処理の流れを例示するフローチャートである。
図３に示すように、レーザレーダ装置１では、検出処理の開始に伴い、水平面に対するレーザ光Ｌ１の傾斜角度（レーザ光Ｌ１の水平面に対する傾き）を切り替える処理を行う（Ｓ１）。なお、図３の開始処理直後に行われるＳ１の処理では、水平面に対するレーザ光Ｌ１の傾斜角度を例えばデフォルトの角度（図１に示す実線の方向等）に設定する。

【0041】

Ｓ１の処理の後には、Ｓ１で設定された傾斜角度に対応する視野範囲に切り替える処理を行う（Ｓ２）。例えば、レーザ光の方向が水平向きの第１方向（図１のレーザ光Ｌ１１の方向）に設定されている場合には、レンズ駆動部８０によってレンズ部材６２を図１のように配置し、フォトダイオード２０での視野方向を水平方向に沿った第１の視野方向ＡＲ１（図４（Ａ）参照）に設定する。このとき、フォトダイオード２０では、設定された視野方向ＡＲ１から返ってくる反射光Ｌ２１を選択的に受光することになる。

【0042】

Ｓ１、Ｓ２の処理の後には、それら処理にて設定された傾斜角度及び視野方向で検出処理を行う（Ｓ３）。この例では、Ｓ１、Ｓ２で設定された傾斜角度及び視野方向にて一定の角度範囲の検出処理を行っており、Ｓ２の切り替えが終了した後、例えば偏向部４１が所定の回転基準角度（０°）となった時などを起点（回転起点）として当該偏向部４１が一定の角度範囲（例えば１８０°の角度範囲）変位するまで検出エリア内でレーザ走査を行い、上述の方法で検出エリア内の物体を検出している。なお、この検出処理が行われている間にフォトダイオード２０が検出エリア内の物体からの反射光を受光したときには、上述の方法でこの物体の位置及び高さを算出する（Ｓ３）。

【0043】

このような検出処理は、Ｓ２の処理の後、偏向部４１が一定角度（例えば１８０°）回転するまで継続し、偏向部４１が上記回転起点から一定角度範囲分だけ回転していない段階ではＳ４にてＮｏに進むことになり、Ｓ３の検出処理を繰り返すことになる。一方、偏向部４１において上記回転起点から一定角度範囲分（例えば１８０°）の回転が行われたときには、Ｓ４にてＹｅｓに進み、Ｓ１、Ｓ２に戻って傾斜角度の設定処理及び視野方向の切り替え処理を行う。

【0044】

なお、Ｓ３において一定の角度範囲でレーザ走査がなされたか否かの判断をする方法としては、例えば、Ｓ２の後の上記開始起点から所定回数のパルス出力が行われたか否かに基づいて判断する方法を用いることができる。或いは、Ｓ１で走査を開始するときには、当該開始時の偏向部４１の回転位置（基準角度に対する回転角度）を図示しないメモリ等に記録しておき、この記録内容に基づいて、偏向部４１が一定範囲回転したか否かを判断してもよい。

【0045】

Ｓ４にてＹｅｓに進み、Ｓ１、Ｓ２に戻って処理を行う場合、水平面に対するレーザ光Ｌ１の傾斜角度を、直近のＳ３の処理で設定されていた角度から切り替える。例えば、Ｓ１を行う前の直近のＳ３の処理において、水平面に対するレーザ光Ｌ１の傾斜角度が図１のような角度（図１、図４（Ａ）のレーザ光Ｌ１１の角度）に設定されていた場合、このＳ１の処理では、水平面に対するレーザ光Ｌ１の傾斜角度を、例えば図２のように斜め上向きの所定角度（図２、図４（Ｂ）のレーザ光Ｌ１２の角度）に切り替える。そして、その直後のＳ２の処理では、レンズ駆動部８０を動作させ、図２のように切り替えられたレーザ光の傾斜角度に対応するように視野方向を斜め上向きに切り替える（図４（Ｂ）も参照）。このとき、フォトダイオード２０では、設定された視野方向ＡＲ２から返ってくる反射光Ｌ２２（即ち、装置に対して斜め上から入り込んでくる反射光）を選択的に受光することになる。このように視野方向を切り替えた後には、再び、一定の角度範囲内で物体の検出処理を行うことになる（Ｓ３、Ｓ４）。

【0046】

なお、Ｓ１で切り替えるレーザ光の照射方向及び視野方向は図１、図２のような方向に限られない。例えば、レーザ光Ｌ１の方向が斜め下向きの第３方向に切り替えられてもよく、この場合、レンズ駆動部８０によってレンズ部材６２を図１のときよりも下位置に移動させ、フォトダイオード２０での視野方向も斜め下向きの方向（第３方向）に設定すればよい。

【0047】

本実施形態では、制御部７０及びレンズ駆動部８０が「視野方向切替手段」の一例に相当しており、レンズ部材６２を上下に移動させ、レンズ部材６２及び偏向部４１の上下の相対的位置関係を変更することで、フォトダイオード２０（受光手段）で受光可能となる視野方向を、照射方向変更手段で設定されたレーザ光Ｌ１の向きに対応させて上下に変更するように機能する。また、制御部７０は「駆動制御手段」の一例に相当し、上述の照射方向変更手段によるレーザ光Ｌ１の向きの変更に応じて、レンズ部材６２の上下方向の位置をその変更されるレーザ光Ｌ１の向きに対応する位置とするようにレンズ駆動部８０（上下動手段）の駆動を制御する。

【0048】

（第１実施形態の主な効果）
本実施形態に係るレーザレーダ装置１では、偏向部４１の周囲にレンズ部材６２が配置され、このレンズ部材６２と偏向部４１との上下の相対的位置関係に応じて視野方向（フォトダイオード２０で受光可能となる視野の方向）が定められるようになっている。更に、視野方向変更手段により、レンズ部材６２を上下に移動させ、レンズ部材６２及び偏向部４１の上下の相対的位置関係を変更することで、視野方向を図１のような水平方向、或いは図２のような斜め上方向といった具合にレーザ光Ｌ１の向きに対応させて上下に変更している。
この構成では、フォトダイオード２０で受光可能となる視野の向き（視野方向）と、外部空間に照射されるレーザ光Ｌ１の向きとが対応するように制御される。即ち、レーザ光Ｌ１が斜め上向きに照射されるときには視野方向もその向きに対応して斜め上向きになり、レーザ光Ｌ１が水平向きに照射されるときには視野方向もその向きに対応して水平向きになっている。また、レーザ光Ｌ１が斜め下向きに照射されるときには視野方向もその向きに対応して斜め下向きになる。この構成によれば、レーザ光Ｌ１の向きとは関係の無い方向からの外乱光がフォトダイオード２０に受光されにくくなり、このような外乱光の影響をより確実に抑えることができる。

【0049】

従来では、レーザ光の向きを上方側や下方側に変更可能として三次元的に物体認識を行う場合、図５（Ａ）のように視野範囲ＡＲ’をある程度広く設定し、斜め上方に照射されたときでも、斜め下方に照射されたときでもフォトダイオード２０’で反射光を受光できるようにする必要があった。しかしながら、図５（Ａ）のように屋外を検出エリアとして物体検出を行う場合、視野範囲が図５（ａ）の符号ＡＲ’のように広いと、水平方向付近にレーザ光を照射して物体Ｗａ、Ｗｂからの反射光を検出しようとしたときに、これら物体Ｗａ、Ｗｂからの正規の反射光だけでなくエネルギーの大きい太陽光も受光してしまうことになり、図５（Ｂ）のように、特に遠距離の物体からの光量の小さい反射光が太陽光にかき消されてしまうことになる（図５（Ｂ）では、太陽光の成分Ｓ３によって物体Ｗｂからの受光成分Ｓ２’がかき消されてしまっている）。本発明はこのような従来の問題を効果的に解消しており、例えば水平方向や斜め下方向にレーザ光を照射する場合に、太陽光が入り込みやすい上方側を視野範囲とせず、検出に必要な方向付近に絞って視野方向を設定できるため、太陽光等の受光を抑制することができ、このような外乱光に起因する検出漏れや誤検出を効果的に防ぐことができる。

【0050】

また、本実施形態では、静止体（レンズ部材６２）を上下に駆動させることで相対移動（偏向部４１に対してレンズ部材６２を相対的に上方又は下方に移動させる動作）を実現できる。このため、回転偏向装置４０のような常時動作する物体を上下動させて視野方向を変更する構成と比較して、偏向部４１（回転体）の上下の位置や回転軸（中心軸４２ａ）の方向を正確に保ちやすく、一定の回転状態で安定させやすくなる。

【0051】

また、本実施形態では、例えば、偏向部４１が１周回転する間の全回転角度範囲の内、所定の回転角度範囲を検出範囲とし、この所定の回転角度範囲外を非検出範囲とするように検出エリアを設定している。例えば、偏向部４１が所定の回転基準位置（０°の回転角度）から１８０°回転するまでの角度範囲を検出範囲としており、偏向部４１の回転角度が１８０°を超えて３６０°に到達するまでの角度範囲を非検出範囲としている。そして、照射方向変更手段に相当する制御部７０、揺動ミラー３１、アクチュエータ３６は、偏向部４１の回転位置が上記非検出範囲にあるタイミングでレーザ光の向きを切り替える動作を行っている。そして、視野方向変更手段に相当する制御部７０及びレンズ駆動部８０は、偏向部４１の回転位置が上記非検出範囲にあるタイミングで視野方向を変更する動作を行っている。この構成によれば、偏向部４１の回転角度が非検出範囲にある期間を利用し、物体検出動作への影響が少ないタイミングで視野方向を効率的に切り替えることができる。

【0052】

また、照射方向変更手段に相当する制御部７０、揺動ミラー３１、アクチュエータ３６は、偏向部４１が１周回転する時間以上の時間間隔をあけて定められる動作タイミング毎に外部空間に照射されるレーザ光Ｌ１の向きを変更している。例えば、偏向部４１の各周回ごと、或いは複数周おきの各非検出範囲においてレーザ光Ｌ１の向きを変更している。そして、視野方向変更手段に相当する制御部７０及びレンズ駆動部８０は、それら動作タイミング毎（即ち、レーザ光Ｌ１の向きが切り替えられる動作タイミング毎）にレンズ部材６２を移動させ、変更されるレーザ光Ｌ１の向きに合わせて視野方向を切り替えている。
この構成では、偏向部４１が１周する間に視野方向の切り替え制御が何回も繰り返されないため、切り替え制御に伴う電気的、機械的負荷を確実に低減することができる。例えば、偏向部４１が１周する間に視野方向を複数回切り替える方法を用いた場合、偏向部４１の周期の数分の一、或いは数十分の一で視野方向を切り替える必要があり、このような高速駆動は技術的に困難性を伴うが、上記構成によればこのような問題が生じ難い。
また、上記構成によれば、偏向部４１の高速化も図りやすくなる。例えば、１周の間に視野方向を複数回切り替える方法では、偏向部４１の回転周期を視野方向の切り替え間隔の何倍、或いは何十倍にする必要があるため、偏向部４１の高速化が難しくなる。これに対し、上記構成では、視野方向の切り替え間隔を偏向部４１の回転周期以上に長く設定することができるため、視野方向を高速に切り替え可能な場合は勿論のこと、それほど切り替え間隔が短くない場合であっても偏向部４１の高速化に対応し易くなる。

【0053】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係るレーザレーダ装置の概略断面図である。図７は、図６での視野方向とは異なる視野方向に切り替えた様子を説明する説明図である。この第２実施形態に係るレーザレーダ装置１は、レンズ部材６２が所定位置に固定されており、偏向部４１が上下動し得るようになっている点が第１実施形態と異なり、これ以外の点については、第１実施形態と同様である。例えば、ケース３、レーザ光透過板５、レーザダイオード１０、フォトダイオード２０、揺動ミラー３１、アクチュエータ３６、ミラー３０、メモリ７２については、第１実施形態と同一の配置、構成、機能となっている。また、回転偏向装置４０は、上下動可能に構成されている点が第１実施形態と異なるが、構成自体は第１実施形態と同様である。また、制御部７０は、レンズ駆動部８０を制御する代わりに機構駆動部２５０を制御している点が異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。また、物体検出方法についても第１実施形態と同様であり、図３のような切替制御についても第１実施形態と同様である。

【0054】

第２実施形態でも、偏向部４１の周囲において偏向部４１を取り囲むようにレンズ部材６２が環状且つ筒状に配されている。このレンズ部材６２も、レーザ光透過板５とは別部材として構成されケース３の内部において偏向部４１の周囲且つレーザ光透過板５の内側の位置に配置されており、装置外から装置中心（中心軸４２ａの位置）に向けて入り込んできた反射光Ｌ２を偏向部４１側に向かうにつれて徐々に集光させる集光レンズとして機能している。このレンズ部材６２は、例えば中心軸４２ａを通る切断面で切断した外形が外側に向けて凸となる蒲鉾形状をなしており、中心軸４２ａを通るどの方向の切断面でも同様の外形となるように構成されている。即ち、中心軸４２ａを通るどの方向の切断面でも図６のような外形形状をなしている。また、中心軸４２ａを通るどの方向の切断面でもレンズの光軸が水平方向（中心軸４２ａと直交する方向）となっており且つ各切断面での光軸の高さ（上下方向の位置）が一定となっている。このレンズ部材６２は、偏向部４１との上下の相対的位置関係に応じて視野方向（外部空間においてフォトダイオード２０（受光手段）で受光可能となる視野の方向）を定めるように構成され、物体からの反射光がこの視野方向にある場合に当該反射光を集光しつつ偏向部４１を介してフォトダイオード２０へ導くように機能する。例えば、レンズ部材６２の上記光軸が位置Ｐ１とほぼ同じ高さのときには、図６のように視野方向が水平方向に沿って設定される。また、レンズ部材６２の上記光軸が位置Ｐ１よりも高いときには、図７のように視野方向が斜め上向きに設定される。また、レンズ部材６２の上記光軸が位置Ｐ１よりも低いときには、視野方向が斜め下向きに設定される。

【0055】

本実施形態のレーザレーダ装置１には、回転偏向装置４０を上下に移動させることで偏向部４１の高さを変更し得る機構駆動部２５０が設けられている。この機構駆動部２５０は、偏向部４１を上下に移動させる上下動手段に相当するものであり、例えばリニアアクチュエータ等によって構成され、制御部７０から出力される信号に応じて動作する構成をなしており、移動対象となる偏向部４１を、例えば、所定の中間位置（図６に示す第１位置）、この第１位置のときよりも下方となる下方位置（図７に示す第２位置）、第１位置よりも上方となる上方位置（第３位置）などに切り替え可能とされている。なお、リニアアクチュエータとしては、公知の様々な種類のものを用いることができ、周知のリニアモータ、リニア振動アクチュエータ、リニア電磁ソレノイドなどを好適に用いることができる。また、ここでは３段階に切り替え得る構成を例示したが、４段階以上の多段階に切り替え得る構成であってもよい。

【0056】

そして、このレーザレーダ装置１でも、フォトダイオード２０で受光可能となる視野の向き（視野方向）と、外部空間に照射されるレーザ光Ｌ１の向きとが対応するように制御される。即ち、図７のようにレーザ光Ｌ１が斜め上向きに照射されるときには機構駆動部２５０の駆動制御（即ち偏向部４１の上下位置制御）により視野方向もその向きに対応して斜め上向きになり、図６のようにレーザ光Ｌ１が水平向きに照射されるときには視野方向もその向きに対応して水平向きになる。また、レーザ光Ｌ１が斜め下向きに照射されるときには視野方向もその向きに対応して斜め下向きになる。

【0057】

本実施形態でも、レーザ光Ｌ１の向きの変更方法は第１実施形態と同様であり、制御部７０、揺動ミラー３１、アクチュエータ３６が照射方向変更手段の一例に相当する。また、制御部７０及び機構駆動部２５０が視野方向変更手段の一例に相当する。更に、機構駆動部２５０が上下動手段の一例に相当し、偏向部４１の回転中心となる軸の向き（即ち、中心軸４２ａの向き）を上下方向に維持しつつ回転偏向装置４０を上下に移動させるように機能する。また、制御部７０は、駆動制御手段の一例に相当し、照射方向変更手段によるレーザ光Ｌ１の向きの変更に応じて、回転偏向装置４０の上下方向の位置をその変更されるレーザ光Ｌ１の向きに対応する位置とするように上下動手段の駆動を制御する。

【0058】

そして、このような第２実施形態の構成でも、第１実施形態と同様の効果を奏する。また、第２実施形態の構成では、回転中心付近に集約された回転偏向装置４０を上下動させることでレーザ光Ｌ１の照射方向と視野方向とを合わせることができるため、嵩張る構成のものを上下動させるような構成と比較すると、相対移動を実現するための部材保持構造や駆動構成をコンパクト化しやすくなり、装置全体の小型化に有利となる。

【0059】

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係るレーザレーダ装置の概略断面図である。また、図９は、図８での視野方向とは異なる視野方向に切り替えた様子を説明する説明図である。第３実施形態では、レンズ部材６２をレーザ光透過板の一部として兼用している点が第２実施形態と異なり、それ以外は第２実施形態と同様である。即ち、レーザ光透過板、レンズ部材以外の構成は、第２実施形態と同様あり、レーザ光透過板、レンズ部材以外の構成については第２実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0060】

この第３実施形態のレーザレーダ装置１では、レンズ部材３６２が偏向部４１の周囲において開口部４を閉塞する構成でケース３に固定されている。なお、ケース３の構成、開口部４の構成は第１、第２実施形態と同様である。このレンズ部材３６２も基本的には第２実施形態のレンズ部材６２と同様の構成となっており、偏向部４１の周囲において偏向部４１を取り囲むように環状且つ筒状に配されている。そして、装置外から装置中心（中心軸４２ａの位置）に向けて入り込んできた反射光Ｌ２を偏向部４１側に向かうにつれて徐々に集光させる集光レンズとして機能している。このレンズ部材３６２も、例えば中心軸４２ａを通る切断面で切断した外形が外側に向けて凸となる蒲鉾形状をなしており、中心軸４２ａを通るどの方向の切断面でも同様の外形となるように構成されている。即ち、中心軸４２ａを通るどの方向の切断面でも図８のような外形形状をなしている。また、中心軸４２ａを通るどの方向の切断面でもレンズの光軸が水平方向（中心軸４２ａと直交する方向）或いは水平方向に近い方向となっており且つ各切断面での光軸の高さ（上下方向の位置）が一定となっている。

【0061】

そして、このレンズ部材３６２は、偏向部４１との上下の相対的位置関係に応じて視野方向（外部空間においてフォトダイオード２０（受光手段）で受光可能となる視野の方向）を定めるように構成され、物体からの反射光がこの視野方向にある場合に当該反射光を集光しつつ偏向部４１を介してフォトダイオード２０へ導くように機能する。例えば、レンズ部材３６２の上記光軸が位置Ｐ１とほぼ同じ高さのときには、図８のように視野方向が水平方向に沿って設定される。また、レンズ部材３６２の上記光軸が位置Ｐ１よりも高いときには、図９のように視野方向が斜め上向きに設定される。また、レンズ部材３６２の上記光軸が位置Ｐ１よりも低いときには、視野方向が斜め下向きに設定される。

【0062】

そして、このレーザレーダ装置１でも、フォトダイオード２０で受光可能となる視野の向き（視野方向）と、外部空間に照射されるレーザ光Ｌ１の向きとが対応するように制御される。即ち、図９のようにレーザ光Ｌ１が斜め上向きに照射されるときには機構駆動部２５０の駆動制御（即ち偏向部４１の上下位置制御）により偏向部４１が下方側に移動し、斜め上向きのレーザ光Ｌ１（レーザ光Ｌ１２）の向きに対応して視野方向も斜め上向きになり、図８のようにレーザ光Ｌ１が水平向きに照射されるときには、水平向きのレーザ光Ｌ１（レーザ光Ｌ１１）の向きに対応して視野方向も水平向きになる。また、レーザ光Ｌ１が斜め下向きに照射されるときには視野方向もその向きに対応して斜め下向きになる。

【0063】

このような本実施形態の構成でも第１、第２実施形態と同様の効果を奏する。また、開口部４を閉塞する部材としてレンズ部材３６２を兼用することができるため、別途レーザ光透過板等を用意する構成と比較して部品数の低減を図ることができる。これにより、装置構成の簡素化、コンパクト化を図りやすくなる。

【0064】

［他の実施形態］
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0065】

上記実施形態では、装置を基準とするレーザ光の上下の向き（水平面とのなす角度）を３段階に切り替え得る構成を例示したが、４段階以上の多段階に切り替え得る構成としてもよい。

【0066】

上記実施形態では、レーザ光の向きを水平方向だけでなく高さ方向に変化させ得るレーザレーダ装置を例示したが、このように走査する方法は上記の例に限られず、例えば、偏向部を変位させる方法や、ケース全体を変位させる方法など、公知の様々な方法を用いることができる。

【符号の説明】

【0067】

１…レーザレーダ装置
３…ケース
５…レーザ光透過板
１０…レーザダイオード（レーザ光発生手段）
２０…フォトダイオード（受光手段）
３１…揺動ミラー（照射方向変更手段）
３６…アクチュエータ（照射方向変更手段）
４０…回転偏向装置（回転偏向手段）
４１…偏向部
４２ａ…中心軸
５０…モータ（駆動手段）
６２…レンズ部材
７０…制御部（照射方向変更手段、視野方向変更手段、検出手段、駆動制御手段、設定手段）
８０…レンズ駆動部（視野方向変更手段、上下動手段）
２５０…機構駆動部（視野方向変更手段、上下動手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】