特許 6989341 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】6989341

(24)【登録日】2021年12月6日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】レーザレーダ装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20211220BHJP

   G01S 7/484 20060101ALI20211220BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20211220BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/481 A

   G01S7/484

   G02B26/10 104Z

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-201634(P2017-201634)

(22)【出願日】2017年10月18日

(65)【公開番号】特開2019-74447(P2019-74447A)

(43)【公開日】2019年5月16日

【審査請求日】2020年9月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 貴夫

【審査官】 仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１０９６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−３４７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−３８８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−９７１８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／４８−７／５１

１７／００−１７／９５

Ｇ０２Ｂ ２６／１０−２６／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コヒーレント性を有する光を出力する光源と、
前記光源からの光を反射する搖動反射面を有し、該搖動反射面を、第１平面上の第１回転軸線の周りで搖動させることにより、反射光を第１角度範囲内で偏向させながら、該光源からの光を反射する偏向装置と、
該偏向装置からの光の偏向の角度範囲を前記第１角度範囲よりも大きく、かつ、前記第１平面と直交する第２平面上の別の軸線の周りの角度範囲であってほぼ３６０°である第２角度範囲に拡げる偏向範囲拡張手段とを備え、
前記偏向範囲拡張手段は、
前記偏向装置からの複数の偏向方向の光のうちの一部の偏向方向の光をそれぞれの反射方向に反射する複数の反射部と、
前記偏向装置からの複数の偏向方向の光のうちの前記一部以外の偏向方向の光をそれぞれの屈折方向に屈折させる複数の屈折部とを備えことを特徴とするレーザレーダ装置。

【請求項2】

前記偏向範囲拡張手段は、前記複数の反射部及び前記複数の屈折部を一列に配列して有する素子集合体からなることを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。

【請求項3】

前記素子集合体の配列中心側に前記複数の屈折部が配列され、該配列の両側に前記複数の反射部が配列されており、
各屈折部及び各反射部は、前記偏向装置からの対応する入射光のベクトルとその出射光のベクトルとが成す角が、前記配列の中心に近いものほど小さいことを特徴とする請求項２に記載のレーザレーダ装置。

【請求項4】

各反射部及び各屈折部は、前記偏向装置からの対応する入射光を、基準となる１つの直線に垂直な方向に出射するように構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザレーダ装置。

【請求項5】

各屈折部及び各反射部から出射される光の進路が基準となる１つの平面内に含まれるように、該進路の該平面に垂直な方向の位置を調整するプリズムを該屈折部毎又は該反射部毎に備えることを特徴とする請求項４に記載のレーザレーダ装置。

【請求項6】

隣接する前記屈折部又は前記反射部の間に光が当たらないように、前記偏向装置における搖動反射面の回転角度と前記光源からの光の出力を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザレーダ装置。

【請求項7】

前記光源と前記偏向装置の搖動反射面との間に配置されたビームスプリッタと、
前記偏向装置からの戻り光のうち、前記ビームスプリッタにより分割された部分を観察するための受光装置とを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１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、光源からのコヒーレント性を有する光を偏向する偏向装置を備えたレーザレーダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、スマートモビリティの実現への機運の高まりにより、特に自動運転技術への関心が高まっている。自動運転を実現するためには、周囲の交通環境を瞬時に正確に把握する必要がある。このため、周囲３６０°をスキャニングできるレーザレーダ装置の開発が活発化している。

【0003】

このようなレーザレーダ装置として、例えば、特許文献１には、装置の周囲において三次元的に物体を認識し得るレーザレーダ装置が開示されている。この装置では、複数の受光素子部が二次元的に配置された受光センサが、反射部によって導かれた反射光を受光領域において受光するようにしている。

【0004】

そして、レーザダイオードから外部空間に照射されるまでのレーザ光の投光経路には、凸状鏡が配置され、偏向部から外部空間に向かうレーザ光を拡がらせている。レーザ光は、モータにより回動される偏向部で偏向されて外部空間に照射される。外部空間からの反射光が偏向部に入射するときの入射の向きに対応させて、受光領域での反射光の入射位置が定められている。

【0005】

一方、ＭＥＭＳ(Micro-Electro-Mechanical Systems)ミラー（例えば、特許文献３参照）を用いてレーザ光を偏向させることにより該レーザ光で測定対象物を走査する装置が知られている。このような装置の１つとして、特許文献２には複数の光源を使って、広範囲をカバーするレーザ走査装置が開示されている。

【0006】

この装置は、レーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を走査する光走査部と、光走査部によって走査されたレーザ光が測定対象物に反射して戻ってきた反射光を検出する光検出部とを備える。レーザ光源から出射されたレーザ光は、光走査部に対して複数の方向から入射する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１３−０７２７７０号公報

【特許文献2】特開２０１５−０２５９０１号公報

【特許文献3】特開２０１３−００７７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

レーザレーダ装置を搭載しようとする対象物は、モビリティを向上させる乗用車を始めとした移動体である。このため、レーザレーダ装置には、構造が簡素で揺れや振動に強く、小型で低コストであることが求められる。

【0009】

しかしながら、特許文献１のレーザレーダ装置によれば、偏向部を回動させるためにモータを用いているので、重量とコストの両面で不利である。さらに、偏向部には曲面ミラーを用いているので、その曲率を正確に設定しないと、レーザ光が照射されるときのビーム形状が歪んでしまい、正確なスキャニングが不可能となる恐れがある。

【0010】

また、特許文献２のレーザ走査装置によれば、高価なレーザ光源を複数用いているので装置コストが増大する。また、ＭＥＭＳミラーの裏面も鏡面とする必要があるので、製造プロセスが増加し、製造コストが増大する恐れがある。

【0011】

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、小型で低コストでありながら良好な性能を有するレーザレーダ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

第１発明に係るレーザレーダ装置は、
コヒーレント性を有する光を出力する光源と、
前記光源からの光を反射する搖動反射面を有し、該搖動反射面を第１回転軸線の周りで搖動させることにより、反射光を第１角度範囲内で偏向させながら、該光源からの光を反射する偏向装置と、
該偏向装置からの光の偏向の角度範囲を前記第１角度範囲よりも大きい第２角度範囲に拡げる偏向範囲拡張手段とを備え、
前記偏向範囲拡張手段は、
前記偏向装置からの複数の偏向方向の光のうちの一部の偏向方向の光をそれぞれの反射方向に反射する複数の反射部と、
前記偏向装置からの複数の偏向方向の光のうちの前記一部以外の偏向方向の光をそれぞれの屈折方向に屈折させる複数の屈折部とを備えることを特徴とする。

【0013】

第１発明によれば、光源からの光が、偏向装置により第１角度範囲内で偏向され、さらに、偏向範囲拡張手段によってより大きい第２角度範囲で偏向されながら出力される。そして、偏向範囲拡張手段は、複数の反射部及び複数の屈折部により構成される。

【0014】

これにより、大きい角度範囲を十分な精度でスキャンすることができるレーザレーダ装置を、重量を増大させるモータ等の動力や、光学設計を複雑化させる曲面ミラーなどを使用することなく、小型かつ低コストで提供することができる。

【0015】

第２発明に係るレーザレーダ装置は、第１発明において、前記偏向範囲拡張手段は、前記複数の反射部及び前記複数の屈折部を一列に配列して有する素子集合体からなることを特徴とする。

【0016】

第２発明によれば、偏向拡張手段をコンパクトに構成できるので、レーザレーダ装置の小型化をより確実に達成することができる。

【0017】

第３発明に係るレーザレーダ装置は、第２発明において、
前記素子集合体の配列中心側に前記複数の屈折部が配列され、該配列の両側に前記複数の反射部が配列されており、
各屈折部及び各反射部は、前記偏向装置からの対応する入射光のベクトルとその出射光のベクトルとが成す角が、前記配列の中心に近いものほど小さいことを特徴とする。

【0018】

第３発明によれば、素子集合体から出射される光の偏向方向を、偏向装置からの光の偏向方向が変化する場合と同様に、不規則ではなく連続的に変化させることができる。

【0019】

第４発明に係るレーザレーダ装置は、第１〜第３のいずれかの発明において、各反射部及び各屈折部は、前記偏向装置からの対応する入射光を、基準となる１つの直線に垂直な方向に出射するように構成されることを特徴とする。

【0020】

第４発明によれば、該１つの直線に垂直なほぼ同一平面に含まれる範囲に、スキャン用の光を照射することができる。

【0021】

第５発明に係るレーザレーダ装置は、第４発明において、各屈折部及び各反射部から出射される光の進路が基準となる１つの平面内に含まれるように、該進路の該平面に垂直な方向の位置を調整するプリズムを該屈折部毎又は該反射部毎に備えることを特徴とする。

【0022】

第５発明によれば、第１回転軸線に垂直な同一平面に含まれる範囲に、スキャン用の光を照射することができる。

【0023】

第６発明に係るレーザレーダ装置は、第１〜第５発明において、隣接する前記屈折部又は前記反射部の間に光が当たらないように、前記偏向装置における搖動反射面の回転角度と前記光源からの光の出力を制御する制御部を備えることを特徴とする。

【0024】

第６発明によれば、隣接する屈折部又は反射部の間に当たる光によってレーザレーダ装置による光の照射及びこれに基づく情報の収集に不都合が生じるのを防止することができる。

【0025】

第７発明に係るレーザレーダ装置は、第１〜第６のいずれかの発明において、
前記光源と前記偏向装置の搖動反射面との間に配置されたビームスプリッタと、
前記偏向装置からの戻り光のうち、前記ビームスプリッタにより分割された部分を観察するための受光装置とを備えることを特徴とする。

【0026】

第７発明によれば、レーザレーダ装置から外部に射出され、外部の物体で反射されて戻ってきた戻り光をビームスプリッタで分割し、受光装置で観察することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態に係るレーザレーダ装置の主要部を示す斜視図である。

【図2】図１のレーザレーダ装置の平面図である。

【図3】図１のレーザレーダ装置の側面図である。

【図4】図１のレーザレーダ装置の素子集合体を構成する各反射部及び屈折部における光の進路を示す図である。

【図5】図１のレーザレーダ装置の素子集合体を構成する他の反射部における光の進路を示す図である。

【図6】図１のレーザレーダ装置にプリズム群を設けた様子を示す斜視図である。

【図7】図６中のプリズム群を構成する１つのプリズムにより光の進路が調整される様子を示す図である。

【図8】図６中のプリズム群を構成する他の１つのプリズムにより光の進路が調整される様子を示す図である。

【図9】図１のレーザレーダ装置に使用される偏向装置の斜視図である。

【図10】図１のレーザレーダ装置の構成を示すブロック図である。

【図11】図１のレーザレーダ装置の光源から出力される光の波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態のレーザレーダ装置の主要部を示す斜視図であり、図２はその平面図、図３はその側面図である。これらの図に示すように、このレーザレーダ装置１は、コヒーレント性を有する光を出力する光源２と、光源２からの光を偏向させながら反射する偏向装置３と、偏向装置３からの光の偏向の角度範囲を拡げる偏向範囲拡張手段としての素子集合体４とを備える。

【0029】

光源２は、コヒーレント性を有する光としてレーザ光を出力するものである。レーザ光の波長としては、例えば、７５０ナノメートル〜１．５マイクロメートルの範囲の波長が、レーザレーダ装置１の使用目的に応じて選択される。なお、上記波長に限定されるものではない。

【0030】

偏向装置３は、光源２からの光が入射する搖動反射面５を有する。偏向装置３は、搖動反射面５をその法線に垂直な第１回転軸線６の周りで搖動させることにより、光源２からの光を第１角度α（図３参照）の範囲内で偏向させながら搖動反射面５で反射する。

【0031】

なお、以下の説明では、図１〜図３で示されるような右手系のＸＹＺ軸直交座標系が用いられる。Ｘ軸は、第１回転軸線６に平行である。Ｙ軸及びＺ軸は、光源２から素子集合体４までの光路を含む面に平行である。Ｙ軸の正方向は、ほぼ搖動反射面５から光源２又は素子集合体４に向かう方向となっている。

【0032】

図４は、素子集合体４を構成する各反射部Ａ〜Ｆ及び屈折部Ｇ〜Ｍにおける光の進路を示す図であり、図５は、素子集合体４を構成する各反射部Ｎ〜Ｓにおける光の進路を示す図である。各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓは、偏向装置３からの各偏向方向の光のうちの一部の偏向方向の光をそれぞれに対応する方向に反射する。各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓの反射面は、ガラス面に蒸着したアルミなどの蒸着膜により形成される。

【0033】

屈折部Ｇ〜Ｍは、偏向装置３からの各偏向方向の光のうちの前記一部の偏向方向以外の偏向方向の光をそれぞれに対応する方向に屈折させる。各屈折部Ｇ〜Ｍは、入射面と出射面を有する屈折光学素子で構成され、入射面に入射するとき及び出射面から出射するときに、スネルの法則に従い、光を屈折させる。

【0034】

素子集合体４は、Ｚ軸の正方向又は負方向に上記の１９個の反射部Ａ〜Ｆ、屈折部Ｇ〜Ｍ及び反射部Ｎ〜Ｓをこの順で配置して構成される。素子集合体４は、偏向装置３が搖動反射面５を搖動させて上述の回転角度αの範囲内で偏向させながら光源２からの光を反射する場合、この反射光によって、反射部Ａ〜Ｆ、屈折部Ｇ〜Ｍ及び反射部Ｎ〜Ｓが順次往復して照射されるように配置される。

【0035】

屈折部Ｇ〜Ｍのうちの真ん中に配置される屈折部Ｊは、Ｚ軸方向に見て、光源２からの光が直進するように構成される。すなわち、該光の屈折部Ｊに対する入射面及び出射面はＺ軸方向に見て、該光に対して直交するように構成される。Ｚ軸方向に見た場合の光源２からの入射光のベクトルａに対する出射光のベクトルｂが成す角度を偏向角度θとすれば、屈折部Ｊの偏向角度θはゼロである。

【0036】

屈折部Ｊの両側の屈折部Ｉ及びＫは、偏向角度θが単位偏向角度θｍ（＝３６０／１９≒１８．９４７）°となるように、光源２からの光をそれぞれＸ軸の正方向及び負方向に偏向する。同様に、中心の屈折部Ｊから両方向に向かってｎ番目に位置する屈折部又は反射部は、偏向角度θが単位偏向角度θｍのｎ倍となるように、それぞれＸ軸の正方向及び負方向に偏向する。

【0037】

したがって、各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜Ｍの偏向角度θは、これらの配列の中心に近いものほど小さく、中心から遠いものほど大きい。反射部Ａ及びＳでは、偏向角度θがθｍ×９≒１７０．５°となる。これにより、素子集合体４は、偏向装置３からの光の偏向の角度範囲を、第１角度範囲αよりも大きい第２角度範囲であるほぼ３６０°に拡げる機能を有する。

【0038】

図３に示すように、各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜Ｍは、偏向装置３からの対応する入射光を、基準となる１つの直線に垂直な方向に出射するように構成される。基準となる１つの直線は、本実施形態ではＺ軸に平行な直線である。

【0039】

すなわち、各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓの反射面のＺ軸に対する傾きは、偏向装置３からの対応する偏向方向の光が該反射面によってＺ軸に垂直な方向に反射されるように設定される。なお、図３では、反射部Ａ、Ｓ及び屈折部Ｊについて、反射又は屈折する光の光路が示されている。

【0040】

各屈折部Ｇ〜Ｍの入射面及び出射面のＺ軸に対する傾きは、偏向装置３からの対応する偏向方向の光が該入射面及び該出射面によってＺ軸に垂直な方向に屈折するように設定される。各屈折部Ｇ〜Ｍの出射面がＺ軸に平行であるとすれば、それぞれの入射面が入射光をＺ軸に垂直な方向に偏向させるように、その入射面のＺ軸に対する傾きが設定される。

【0041】

光源２と偏向装置３の搖動反射面５との間には、ビームスプリッタ１１が配置される。また、レーザレーダ装置１の外部からの戻り光のうち、ビームスプリッタ１１により分割された部分を観察するための受光装置１２が設けられる。

【0042】

図３に示すように、光源２、ビームスプリッタ１１及び受光装置１２は、光源２からの光が素子集合体４の下側から偏向装置３の搖動反射面５に入射し、また、その戻り光を観察できるように、素子集合体４よりもＺ軸の負方向に配置される。ＹＺ平面で見て、光源２からの光とＹ軸とが成す角は、例えば５〜１５°程度である。

【0043】

図６は、レーザレーダ装置１にプリズム群１４を設けた様子を示す。同図に示すように、素子集合体４の周りには、素子集合体４の各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜Ｍから装置外部に出力される光の進路１３を、各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜Ｍ毎に調整するプリズム群１４が設けられる。この調整は、各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜Ｍからの各光の進路１３が、Ｚ軸に垂直な基準となる１つの平面ＰＬ内に含まれるように行われる。

【0044】

プリズム群１４を構成する各プリズム１５は、図７や図８のように、対応する反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ又は屈折部Ｇ〜Ｍからの光の進路１３のＺ軸方向における必要な調整量ｄｚに応じて、その形状、寸法、配置、姿勢が選択される。進路１３の調整量ｄｚは、該進路１３に対応する反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ又は屈折部Ｇ〜Ｍ毎に異なる。

【0045】

具体的には、例えば、図３における屈折部Ｊからの光の進路１３を含む平面を上述の基準となる１つの平面ＰＬとすれば、他の屈折部Ｇ〜Ｉ、Ｋ〜Ｌ及び反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓについて、それぞれの調整量ｄｚを調整するためのプリズム１５が設けられる。この場合、屈折部Ｊについては、進路１３が平面ＰＬに含まれるので、プリズム１５は不要である。

【0046】

屈折部Ｇ〜Ｉ、Ｋ〜Ｌ、反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓのうち、Ｚ軸方向において屈折部Ｊを中心として対称な位置にあるもの同士については、調整量ｄｚが同じ大きさで符号が異なるだけであるため、プリズム１５として同様の形状及び寸法のものを、姿勢だけを変えて用いることができる。

【0047】

図９は、偏向装置３の斜視図である。同図に示すように、偏向装置３は、搖動反射面５を有するミラー部１６と、ミラー部１６を支持する第１支持部１７と、一端がミラー部１６に、他端が第１支持部１７にそれぞれ連結された第１圧電アクチュエータ１８ａ、１８ｂを備える。第１圧電アクチュエータ１８ａ、１８ｂを圧電駆動することによりミラー部１６を第１支持部１７に対して第２回転軸線２０の周りに回転させることができる。

【0048】

また、偏向装置３は、第１支持部１７を支持する第２支持部１９と、一端が第１支持部１７に、他端が第２支持部１９にそれぞれ連結された第２圧電アクチュエータ２１とを備える。第２圧電アクチュエータ２１を圧電駆動することにより第１支持部１７を第２支持部１９に対して第1回転軸線６の周りに揺動させることができる。

【0049】

偏向装置３は、第1回転軸線６がＸ軸と平行となり、かつ光源２からの光を反射して素子集合体４の各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜Ｍに入射するように配置される。

【0050】

この偏向装置３は、上述の特許文献３に記載されたものと同様のものであるが、偏向装置３としては、これに限らず、第1回転軸線６の周りに搖動反射面５を回転させる機能を有するものであれば、他のＭＥＭＳミラーなどを用いてもよい。

【0051】

図１０は、レーザレーダ装置１の各部を示すブロック図である。同図に示すように、レーザレーダ装置１は、さらに、光源２を駆動する光源駆動回路２２、偏向装置３を駆動する偏向装置駆動回路２３、受光装置１２から受光データを検出値として取り込む検出回路２４、及びこれらを制御する制御部２５を備える。

【0052】

制御部２５は、光源駆動回路２２及び偏向装置駆動回路２３を同期して制御することにより、光源２及び偏向装置３を同期して駆動し、図１１に示すようなパルス状の光を、素子集合体４に照射する。

【0053】

図１１において、破線で示した部分は、各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜Ｍの継ぎ目部分に時間的又は位置的に相当する部分であり、この部分では、光源２から光が出力されない。これにより、素子集合体４の各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜Ｍの継ぎ目部分に光源２からの光が当たるのを回避している。

【0054】

なお、図１１の各パルスの幅は、搖動反射面５からの光が素子集合体４を走査する速度に反比例する。そして、この走査速度は搖動反射面５の回転角度に応じて変動するので、この回転角度に応じてパルス幅が調整される。例えば、操作速度が遅い回転角度のときには、パルス幅が長くなるように制御される。

【0055】

制御部２５は、このようなパルス光を、パルス毎に、順次素子集合体４の各反射部Ａ〜Ｆ、屈折部Ｇ〜Ｍ及びＮ〜Ｓに入射させる。これにより、パルス光が、ほぼ３６０°の全周囲のスキャン範囲にわたって順次照射される。

【0056】

制御部２５は、照射したパルス光の検出対象物２７からの戻り光に基づいて、検出回路２４により、検出対象物２７に関する検出処理を偏向装置３の駆動と同期して行う。このとき、光源２の点灯時と消灯時における検出回路２４による検出データの差分を検出することにより、ノイズの原因となる環境光をフィルタリングして検出を行うことができる。

【0057】

制御部２５は、このようにして検出した検出対象物２７に関する情報とそのときの偏向装置３における搖動反射面５の回転角度とに基づいて、スキャン範囲におけるどの角度方向に検出対象物２７が存在するのかを把握することができる。このとき、搖動反射面５の回転角度とスキャン範囲における角度方向とを対応付けたマッピング情報が参照される。

【0058】

以上のように、本実施形態によれば、１つの光源２からの光を偏向装置３により第１角度αの範囲内で偏向させながら出力し、この光を素子集合体４の反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜Ｍによって、さらに大きい角度範囲で偏向するようにしている。これにより、第１角度αの範囲内で偏向されながら偏向装置３から出力される光によって、より大きい第２角度範囲であるほぼ３６０°の全周囲にわたってスキャンすることができる。

【0059】

したがって、装置の重量を増大させるモータ等の動力や、光学設計を複雑化させる曲面ミラーを使用していないので、小型で低コストでありながら良好な性能を有するレーザレーダ装置１を提供することができる。

【0060】

また、複数の反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び複数の屈折部Ｇ〜Ｍを一列に配列して結合し、又は一体的に形成した素子集合体４を採用したことにより、偏向拡張手段をコンパクトに構成できるので、レーザレーダ装置１の小型化をより確実に達成することができる。

【0061】

また、図４に示すように、各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び各屈折部Ｇ〜Ｍは、偏向装置３からの対応する入射光のベクトルａとその出射光のベクトルｂとが成す角θが、反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜Ｍの配列の中心に近いものほど小さい。このため、素子集合体４からの光の偏向方向を、偏向装置３からの光の偏向方向が変化する場合と同様に、連続的に変化させることができる。

【0062】

また、各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び各屈折部Ｇ〜Ｍは、偏向装置３からの対応する入射光を、基準となる１つの直線に垂直な方向に出射するように構成したので、該１つの直線に垂直な同一平面にほぼ含まれる範囲に、スキャン用の光を照射することができる。

【0063】

また、各屈折部Ｇ〜Ｍ及び各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓから出射される光の進路が基準となる１つの平面ＰＬ内に含まれるように、該進路の該平面に垂直な方向の位置を調整するプリズム１５を該屈折部Ｇ〜Ｍ毎又は該反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ毎に備えるので、平面ＰＬに沿ってスキャンを行うことができる。

【0064】

また、隣接する屈折部Ｇ〜Ｍ、又は反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓの間に光が当たらないように、偏向装置３における搖動反射面５の回転角度と光源２からの光の出力を制御するようにしたので、レーザレーダ装置１による光の照射及びこれに基づく情報の収集に不都合が生じるのを防止することができる。

【0065】

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、屈折部Ｇ〜Ｍ及び反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓの数は、上述の例に限定されることはない。この数を増大させることにより、レーザレーダ装置１による対象物検出の分解能を向上させることができる。

【0066】

また、屈折部Ｇ〜Ｍ及び反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜ＳのＺ軸方向の寸法を長くして、レーザレーダ装置１による観測領域をＺ軸の方向に拡張し、三次元レーザレーダを実現するようにしてもよい。

【0067】

この場合、Ｚ軸に平行な軸線の周りの３６０°のスキャン範囲に加え、搖動反射面５からの光が各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜Ｍを通過する毎に、Ｘ軸に平行な第１回転軸線６の周りについても、各反射部Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ及び屈折部Ｇ〜ＭのＺ軸方向の寸法に対応する範囲が、順次スキャンされることになる。

【符号の説明】

【0068】

１…レーザレーダ装置、２…光源、３…偏向装置、４…素子集合体、５…搖動反射面、６…第１回転軸線、１１…ビームスプリッタ、１２…受光装置、１３…進路、１４…プリズム群、１５…プリズム、１６…ミラー部、１７…第１支持部、１８ａ、１８ｂ…第１圧電アクチュエータ、１９…第２支持部、２０…第２回転軸線、２１…第２圧電アクチュエータ、２２…光源駆動回路、２３…偏向装置駆動回路、２４…検出回路、２５…制御部、２７…検出対象物、Ａ〜Ｆ、Ｎ〜Ｓ…反射部、Ｇ〜Ｍ…屈折部、ＰＬ…平面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】