特開 2023-91293 光走査装置、光電センサおよび測距装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023091293

(43)【公開日】2023-06-30

(54)【発明の名称】光走査装置、光電センサおよび測距装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20230623BHJP

   G01S 17/931 20200101ALI20230623BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 A

G01S17/931

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021205962

(22)【出願日】2021-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000242600

【氏名又は名称】北陽電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】弁理士法人ブライタス

(72)【発明者】

【氏名】西村 健太郎

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AC02

5J084BA03

5J084BA07

5J084BB22

5J084BB28

5J084DA01

5J084DA09

5J084EA07

(57)【要約】

【課題】物体検出のためのレーザ光を広い範囲に走査させる技術を提供する。
【解決手段】光源装置２から照射されたレーザ光を、光偏向器３で反射させて出射する光走査装置１であって、光偏向器３は、回転軸周りに配置され、光源装置２側に凸となるように回転軸に対して傾斜した複数の反射面と、回転軸周りに複数の反射面を回転させる回転駆動部と、を有している。光源装置２は、複数のレーザ光を同一位置から異なる方向へ照射し、かつ、複数の反射面のうち異なる反射面に対してレーザ光を照射する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源装置から照射されたレーザ光を、光偏向器で反射させて出射する光走査装置であって、
前記光偏向器は、
回転軸周りに配置され、前記光源装置側に凸となるように前記回転軸に対して傾斜した複数の反射面と、
前記回転軸周りに前記複数の反射面を回転させる回転駆動部と、
を有し、
前記光源装置は、
複数のレーザ光を同一位置から異なる方向へ照射し、かつ、前記複数の反射面のうち異なる反射面に対してレーザ光を照射する、
光走査装置。

【請求項2】

前記光偏向器は、前記複数の反射面を側面とする正角錐形状または正角錐台形状のミラー、を有する、
請求項１に記載の光走査装置。

【請求項3】

前記ミラーは四角錐形状である、
請求項２に記載の光走査装置。

【請求項4】

前記光源装置は、発光面の同一位置から、前記発光面の法線を中心に線対称となる２つの照射方向にレーザ光を照射するフォトニック結晶レーザを含む、
請求項１から請求項３の何れか一つに記載の光走査装置。

【請求項5】

前記光源装置は、複数の前記フォトニック結晶レーザを含み、前記複数の反射面それぞれに対して、レーザ光を照射する、
請求項４に記載の光走査装置。

【請求項6】

前記光源装置は前記回転軸上に配置されている、
請求項１から請求項５の何れか一つに記載の光走査装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６の何れか一つに記載の光走査装置と、
前記光走査装置から出射されたレーザ光が物体で反射した反射光を受光する受光部と、
を備え、
前記受光部は、
前記光源装置を挟んで前記反射面と反対側に配置され、前記反射光が前記反射面で反射した光を集光する一つの受光レンズと、
前記受光レンズによって集光された光を受光する受光素子と、
を有する、光電センサ。

【請求項8】

請求項７に記載の光電センサを備え、
前記受光部が受光した光を用いて、前記物体までの距離を検出する、測距装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光走査装置、光電センサおよび測距装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、工場等の施設において自走する移動体が種々存在する。この移動体は、例えば周囲の物体の有無、または、物体までの距離を検出する物体検出装置を備えている。物体検出装置は、レーザ光を物体検出エリアへ照射し、反射してきた光を受光することで、そのエリア内での物体の有無、または、物体までの距離を検出する（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に開示された物体検出装置は、光源と、光源から射出された光を偏向する光偏向器とを備えている。光偏向器は、回転軸周りに回転し、回転軸に対して傾斜した複数の反射面を有している。そして、物体検出装置は、回転軸を中心として複数の反射面を回転させつつ、一の反射面に対して回転軸に平行な方向から光を入射する。これにより、光の進行方向は、回転軸に直交する平面内において変化するようになる。つまり、物体検出装置は、この平面内における物体検出が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６３６２０２７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された物体検出装置のように、光を反射させる反射面を回転させることで、光を一定の範囲に走査させることが可能となる。しかしながら、移動体をより安全に自走させるためには、移動体の略全周にわたり光を走査して、より広い範囲で物体を検出できることが望まれる。特許文献１に開示された物体検出装置では、一方向（例えば、移動体の前方）のみしか、物体検出を行えない。

【0006】

そこで、本発明の目的の一つは、物体検出のためのレーザ光を広い範囲に走査させる光走査装置、光電センサおよび測距装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）上記目的を達成するため、本発明の一側面における光走査装置は、光源装置から照射されたレーザ光を、光偏向器で反射させて出射する光走査装置であって、光偏向器は、回転軸周りに配置され、光源装置側に凸となるように回転軸に対して傾斜した複数の反射面と、回転軸周りに複数の反射面を回転させる回転駆動部と、を有し、光源装置は、複数のレーザ光を同一位置から異なる方向へ照射し、かつ、複数の反射面のうち異なる反射面に対してレーザ光を照射する、ことを特徴とする。

【0008】

この構成によると、回転軸周りに配置された複数の反射面のうち異なる反射面にレーザ光を照射することで、異なる方向へレーザ光を走査させることができる。つまり、物体検出のためのレーザ光を広い範囲に走査させることできる。

【0009】

（２）上記（１）の光走査装置において、光偏向器は、複数の反射面を側面とする正角錐形状または正角錐台形状のミラー、を有する、ことを特徴とする。

【0010】

この構成によると、複数の反射面それぞれは、回転軸に対して同じ角度で傾斜した状態となる。したがって、複数の反射面が回転に応じて入れ替わっても、光走査装置から出射される光を同一の軌跡で走査させることができる。

【0011】

（３）上記（２）の光走査装置において、ミラーは四角錐形状である、ことを特徴とする。

【0012】

この構成によると、光源装置から４つのレーザ光をミラーの各側面に照射することで、回転軸を中心に３６０°方向へレーザ光を照射させることができる。

【0013】

（４）上記（１）から（３）の何れか一つの光走査装置において、光源装置は、発光面の同一位置から、発光面の法線を中心に線対称となる２つの照射方向にレーザ光を照射するフォトニック結晶レーザを含む、ことを特徴とする。

【0014】

この構成によると、一のフォトニック結晶レーザで、２つのレーザ光を同一位置から照射する際、レーザ光の照射方向の調整を自在に行い得る。このため、複数の光源を用いる場合と比べて、レーザ光の照射を制御する制御装置が複雑となることを回避できる。

【0015】

（５）上記（４）の光走査装置において、光源装置は、複数の前記フォトニック結晶レーザを含み、複数の反射面それぞれに対して、レーザ光を照射する、ことを特徴とする。

【0016】

この構成によると、少なくとも４つのレーザ光を同一位置から照射することができる。

【0017】

（６）上記（１）～（５）の何れか一つの光走査装置において、光源装置は回転軸上に配置されている、ことを特徴とする。

【0018】

この構成によると、レーザ光が反射面で反射するときの反射方向が調整し易くなる。

【0019】

（７）本発明の一側面における光電センサは、上記（１）～（６）の何れか一つの光走査装置と、光走査装置から出射されたレーザ光が物体で反射した反射光を受光する受光部と、を備え、受光部は、光源装置を挟んで反射面と反対側に配置され、反射光が反射面で反射した光を集光する一つの受光レンズと、受光レンズによって集光された光を受光する受光素子と、を有する、ことを特徴とする。

【0020】

この構成によると、広い範囲にレーザ光を走査させることができる。

【0021】

（８）本発明の一側面における測距装置は、上記（７）の光電センサを備え、受光部が受光した反射光を用いて、物体までの距離を検出する、ことを特徴とする。

【0022】

この構成によると、広い範囲にレーザ光を走査させて、広い範囲で物体までの距離を含めて物体検出を行える。

【発明の効果】

【0023】

この構成によると、広い範囲にレーザ光を走査させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、実施形態の測距装置を備えた移動体を側方から視た図である。

【図2】図２は、移動体を上方から視た図である。

【図3】図３は、光走査装置を側方から視た図である。

【図4】図４は、光走査装置を上方から視た図である。

【図5】図５は、光源装置を説明するための図である。

【図6】図６は、光源装置からミラーへ照射したレーザ光の光芒を示す図である。

【図7】図７は、レーザ光が照射されたミラーを光源装置側から視た図である。

【図8】図８は、測定光の軌跡を示す図である。

【図9】図９は、水平方向に対する測定光の角度を説明するための図である。

【図10】図１０は、光走査装置が走査させたレーザ光の軌跡をグラフ化した図である。

【図11】図１１は、光電センサを説明するための図である。

【図12】図１２は、受光素子が設けられた基板の平面図である。

【図13】図１３は、別の構成の光源装置を説明するための図である。

【図14】図１４は、図１３に示す光源装置からレーザ光が照射されたミラーの平面図である。

【図15】図１５は、図１３に示す光源装置を備えた光走査装置が走査した測定光の軌跡をグラフ化した図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

［測距装置］
図１は、本実施形態の測距装置１０を備えた移動体１００を側方から視た図である。図２は、移動体１００を上方から視た図である。

【0026】

移動体１００は、例えば工場、ビルなどの施設内を走行する車両である。移動体１００は、屋内外を問わず自走する車両であってもよいし、人によって操作されて動く車両であってもよい。また、移動体１００は自動車であってもよい。図１および図２に示す矢印Ａは、移動体１００の進行方向である。

【0027】

移動体１００は測距装置１０を備えている。測距装置１０は、図１の斜線領域１１０に示すように、移動体１００の前方の下方に向けてレーザ光を照射して、走査させる。また、測距装置１０は、図２の斜線領域１１１に示すように、移動体１００の側方、より詳しくは、側方の下方に向けてもレーザ光を照射して、走査させる。そして、例えば、測距装置１０は、照射したレーザ光が移動体１００の周囲にある物体１０１で反射した反射光を受光することで、物体１０１までの測距を行う。すなわち、測距装置１０は、搭載される移動体１００の周囲の物体を検知する装置として機能する。

【0028】

測距装置１０は、搭載される移動体１００の前方および側方にレーザ光を走査させるために、水平方向における３６０°方向にレーザ光を走査させる光走査装置を備えている。

【0029】

なお、図１および図２では、移動体１００の前方および側方の下方にレーザ光が照射され、走査される状態を示しているが、測距装置１０を移動体１００の中央に配置して、移動体１００の後方の下方にも、レーザ光が照射され、走査されるようにしてもよい。また、測距装置１０は、移動体１００の走行面に対して平行な方向、または、上方に向けてレーザ光を照射することもできる。これに関しては、図９を参照して後述する。

【0030】

［光走査装置］
以下、本実施形態の光走査装置の構成について説明する。

【0031】

図３および図４は、本実施形態の光走査装置１の構成を説明するための図である。図３は、光走査装置１を側方から視た図である。図４は、光走査装置１を上方から視た図である。

【0032】

光走査装置１は光源装置２と光偏向器３とを備えている。光走査装置１は、光源装置２から照射したレーザ光を、光偏向器３で反射させて、レーザ光を出射する装置である。

【0033】

光偏向器３は、ミラー３１と、回転駆動部３２とを備えている。ミラー３１は四角錐形状である。ミラー３１の４つの側面３１Ａ、側面３１Ｂ、側面３１Ｃおよび側面３１Ｄそれぞれは、光源装置２からのレーザ光、および、物体からの反射光を反射する反射面となっている。ミラー３１の底面は開口していてもよいし、閉じられていてもよい。

【0034】

以下の説明では、四角錐の頂点から四角錐の底面に下した垂線を通る軸を、回転軸Ｐ１と言う。本実施形態では、光走査装置１は、回転軸Ｐ１が鉛直方向と一致し、ミラー３１の頂点が上方、ミラー３１の底面が下方となるように、ミラー３１を支持している。

【0035】

なお、ミラー３１は四角錐形状に限らず、三角錐または五角錐などの正角錐形状であってもよい。また、ミラー３１は正角錐台形状に限らず、頂点側が切削された正四角錐台形状であってもよい。ミラー３１が正角錐台形状である場合、回転軸Ｐ１は、正角錐台の天面中心から底面に下した垂線を通る軸となる。さらに、光偏向器３は、正角錐台形状または正四角錐台形状のミラー３１に代えて、回転軸周りに配置され、光源装置２が位置する側である上側に錐状体の頂点が向く凸となるように回転軸に対して傾斜した複数の反射面を備えた他の構成であってもよい。

【0036】

回転駆動部３２はミラー３１を回転軸Ｐ１周りに回転させる。回転駆動部３２の構成としては、特に限定されないが、例えば、上記した特許文献１（特許第６３６２０２７号）に記載された構成が挙げられる。回転駆動部３２は、光源装置２がミラー３１にレーザ光を照射している間、ミラー３１を回転させる。回転駆動部３２は、ミラー３１を含む回転構造体の回転角度を検出する回転位置検出手段を備える。回転駆動部３２は、図示しない筐体に取り付けられる。

【0037】

図５は光源装置２を説明するための図である。図５は、レーザ光を照射する側から視た光源装置２の斜視図である。

【0038】

光源装置２は、６つのフォトニック結晶レーザ２１、フォトニック結晶レーザ２２、フォトニック結晶レーザ２３、フォトニック結晶レーザ２４、フォトニック結晶レーザ２５、およびフォトニック結晶レーザ２６を有し、それらを配列させた構成である。

【0039】

フォトニック結晶レーザ２１は、発光面の同一位置から、発光面の法線Ｐ２を中心に線対称となる２つのレーザ光２Ａおよびレーザ光２Ｂを照射する。フォトニック結晶レーザ２１は、レーザ光２Ａ、２Ｂの照射方向の調整が可能な構成である。具体的には、レーザ光２Ａ、２Ｂの照射方向は、法線Ｐ２を中心とした径方向、および、法線Ｐ２を中心とした周方向に沿って変更される。

【0040】

なお、レーザ光２Ａ、２Ｂの照射方向の調整は、フォトニック結晶レーザ２１の製造時に行われる。つまり、フォトニック結晶レーザ２１の製造後では、レーザ光２Ａ、２Ｂの照射方向の調整はできない。

【0041】

フォトニック結晶レーザ２２～２６それぞれは、フォトニック結晶レーザ２１と同じ構成であり、２つのレーザ光を照射する。つまり、光源装置２は、計１２のレーザ光を照射する。フォトニック結晶レーザ２１～２６それぞれにおいて、照射される２つのレーザ光は、発光面の同一位置から照射される。各フォトニック結晶レーザ２１～２６は同一平面上に配列されている。このため、厳密に言えば、フォトニック結晶レーザ２１～２６それぞれが照射する２つのレーザ光は、異なる位置から照射される。しかしながら、フォトニック結晶レーザ２１～２６の大きさは約２００μｍ×２００μｍと微小である。このため、フォトニック結晶レーザ２１～２６から照射される１２のレーザ光は、すべて同一位置から照射されるとみなすことができる。

【0042】

また、フォトニック結晶レーザ２１～２６は、それぞれのレーザ光の照射方向が異なるように構成されている。つまり、光源装置２からは、計１２のレーザ光が照射されるが、１２のレーザ光それぞれの照射方向は異なっている。具体的には、フォトニック結晶レーザ２１～２６それぞれは、発光面と平行な平面に対してレーザ光を照射した場合、平面上の各レーザ光の照射位置が、同一円周上に位置し、かつ、等間隔となるように、構成されている。つまり、この例では、計１２のレーザ光それぞれは、法線Ｐ２に対する傾斜角度が同じで、法線Ｐ２を中心に、３０°ずつ回転した方向に照射されるようになっている。

【0043】

なお、フォトニック結晶レーザ２１～２６の具体的な構成は、例えば、特開２０１３－２１１５４２号公報、または、特開２０１８－１５５６２８号公報などに記載されている。

【0044】

光源装置２は、図３および図４に示すように、回転軸Ｐ１の延長線上であって、ミラー３１の上方に配置されている。また、光源装置２は、各フォトニック結晶レーザ２１～２６の発光面がミラー３１側となり、その発光面の法線が、回転軸Ｐ１の軸方向となるように、配置されている。なお、図示しないが、光源装置２は、基板によって支持され、基板は図示しない筐体に取り付けられている。また、光源装置２は、回転軸Ｐ１からずれた位置に配置されてもよい。

【0045】

図６は、光源装置２からミラー３１へ照射したレーザ光の光芒を示す図である。

【0046】

ミラー３１は、光源装置２からレーザ光が照射されている間、回転するようになっているが、図６では、ミラー３１は静止した状態を示している。また、図６の破線は、光源装置２から照射されるレーザ光の光芒を示す。図６の黒丸は、ミラー３１におけるレーザ光の反射位置（照射位置）を示す。なお、図６では、ミラー３１の反射したレーザ光の図示は省略している。

【0047】

上記したように、光源装置２は、ミラー３１の回転軸Ｐ１上に位置するように配置されている。また、光源装置２から照射される１２のレーザ光は、同一位置から照射されるとみなすことができる。このため、光源装置２からミラー３１へ照射される１２のレーザ光は、回転軸Ｐ１上の同じ位置から照射されるとみなすことができる。

【0048】

図７は、レーザ光が照射されたミラー３１を光源装置２側から視た図である。図７において、各側面３１Ａ～３１Ｄ上の黒丸はレーザ光の反射位置を示している。

【0049】

光源装置２が回転軸Ｐ１上に配置されることで、一のフォトニック結晶レーザから照射される２つのレーザ光は、回転軸Ｐ１を中心に線対称となるように照射される。つまり、図７に示すように、回転軸Ｐ１に沿って光源装置２からミラー３１を視た場合、一のフォトニック結晶レーザから照射される２つのレーザ光の反射位置は、ミラー３１の頂点（回転軸Ｐ１）を中心に点対称の位置となる。

【0050】

また、ミラー３１の各側面３１Ａ～３１Ｄには、少なくとも１つ（図７では３つ）のレーザ光が照射される。このため、光走査装置１は、回転軸Ｐ１を中心に３６０°方向に向けてレーザ光を照射することができる。

【0051】

さらに、ミラー３１は、その側面３１Ａ～３１Ｄが回転軸Ｐ１に対して傾斜し、回転軸Ｐ１を中心に回転する。このため、ミラー３１における一のレーザ光の反射位置は、ミラー３１の回転と共に変化し、その反射位置の軌跡は、図７の破線のようになる。レーザ光のミラー３１への照射角度は変化するため、ミラー３１で反射したレーザ光の軌跡は、直線状とならず、曲線状となる。

【0052】

図８は、レーザ光の軌跡を示す図である。回転駆動部３２の回転位置検出手段により検出された回転角度に基づいてレーザ光の照射方向を算出することで、図８に示すレーザ光の軌跡が判別できる。なお、図８では、１２のレーザ光のうち、一部のレーザ光についてのみ示している。

【0053】

回転軸Ｐ１を鉛直方向に沿って光走査装置１を配置した場合、図８に示すように、光走査装置１から出射された一のレーザ光の軌跡は、水平方向からの傾斜角θ_１から傾斜角θ_２の範囲内において、湾曲状となる。上記のように、レーザ光をミラー３１の全側面３１Ａ～３１Ｄに照射することで、光走査装置１は、回転軸Ｐ１を中心とした３６０°方向で、かつ、水平方向からの傾斜角θ_１から傾斜角θ_２の範囲内に向けて、レーザ光を走査させることが可能となる。つまり、光走査装置１は、ミラー３１を一方向に回転させると、レーザ光を二次元走査できる。

【0054】

傾斜角θ_１、θ_２は、法線Ｐ２（図５参照）に対するレーザ光２Ａ、２Ｂの傾斜角度、および、回転軸Ｐ１に対するミラー３１の側面３１Ａ～３１Ｄの傾斜角度によって変更される。

【0055】

図９は、水平方向に対するレーザ光の角度を説明するための図である。図９では、回転軸Ｐ１を示す一点鎖線以外の破線は、レーザ光の光芒を示している。この例では、光走査装置１は、回転軸Ｐ１に対して２５°傾斜したレーザ光を照射するものとする。

【0056】

（１）に示すように、側面の傾斜角が２５°のミラー３１にレーザ光を照射した場合、レーザ光は、水平方向に対して＋１５°傾斜した方向に反射する。（２）に示すように、側面の傾斜角が３５°のミラー３１にレーザ光を照射した場合、レーザ光は、水平方向に対して－５°傾斜した方向に反射する。（３）に示すように、側面の傾斜角が４５°のミラー３１にレーザ光を照射した場合、レーザ光は、水平方向に対して－２５°傾斜した方向に反射する。（４）に示すように、側面の傾斜角が５５°のミラー３１にレーザ光を照射した場合、レーザ光は、水平方向に対して－４５°傾斜した方向に反射する。

【0057】

このように、光源装置２が照射するレーザ光の照射方向が一定の場合、ミラー３１の側面の傾斜角度を変更することで、ミラー３１でのレーザ光の反射方向を変更することができる。

【0058】

なお、同様に、ミラー３１の側面の傾斜角度を一定にして、レーザ光の照射方向を変えることで、ミラー３１でのレーザ光の反射方向を変更することもできる。これにより、上述したように、測距装置１０は、移動体１００の走行面に対して平行な方向、または、上方に向けてレーザ光を照射することができる。

【0059】

図１０は、光走査装置１が走査させたレーザ光の軌跡をグラフ化した図である。

【0060】

図１０の横軸は水平角度を示し、縦軸は垂直角度を示す。水平角度とは、光走査装置１の回転軸Ｐ１を中心とした回転角度である。垂直角度とは、水平方向に対して傾斜している角度である。図１０に示すように、光走査装置１は、回転軸Ｐ１を中心とした３６０°方向で、かつ、水平方向からの傾斜角θ_１から傾斜角θ_２の範囲内に向けて、レーザ光を走査させることできる。つまり、光走査装置１を備える測距装置１０を移動体１００に搭載することで、図２に示すように、移動体１００の周囲に測距用のレーザ光を走査させることができる。

【0061】

本実施形態の光走査装置１は、照射したレーザ光を走査させるために、光源装置２からは常に一定方向にレーザ光を照射して、ミラー３１を回転している。仮に、複数のレーザ光を周方向に回転させる場合、配線等の関係により、レーザ光を照射するために電力を、光源装置２へ非接触で供給する必要がある。しかしながら、本実施形態では、光源装置２および回転駆動部３２が図示しない筐体に取り付けられて、ミラー３１のみを回転させているので、光源装置２は非接触給電の構成を備える必要がない。

【0062】

なお、各フォトニック結晶レーザ２１～２６それぞれは、同時に２つのレーザ光を照射する構成であるが、光源装置２は、各フォトニック結晶レーザ２１～２６それぞれから照射する２つのレーザ光を、同時に照射してもよいし、時間差を設けて照射してもよい。例えば、フォトニック結晶レーザ２１が２つのレーザ光を照射するタイミングと、フォトニック結晶レーザ２２が２つのレーザ光を照射するタイミングとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0063】

［光電センサ］
次に、測距装置１０が備える光電センサについて説明する。光電センサは、上記の光走査装置１と、光走査装置１が走査した光が物体（図１の物体１０１）で反射した反射光を受光する受光部と、を備える。

【0064】

図１１は、光電センサ５０を説明するための図である。

【0065】

光電センサ５０は、光走査装置１と、光走査装置１が走査した測定光が物体で反射した反射光を受光する受光部と、を備えている。光走査装置１は上記した構成である。なお、光走査装置１の光源装置２は、投光基板２０により支持されている。

【0066】

受光部は、受光レンズ４０と、複数の受光素子４１とを有している。

【0067】

受光レンズ４０は、回転軸Ｐ１の延長線上であって、光源装置２を挟んでミラー３１と反対側に配置される。受光レンズ４０は、物体で反射した反射光がミラー３１で反射した光（以下、ミラー反射光と言う）を集光する。なお、受光レンズ４０は、回転軸Ｐ１の延長線上であって、光源装置２と同一の位置に配置されても良い。この場合、受光レンズ４０の中心部に切り欠きを設け、その切り欠き部に光源装置２を配置しても良い。回転軸Ｐ１上で光源装置２と受光レンズ４０の距離が近いほど、受光レンズの口径を小さくすることができる。

【0068】

物体で反射した反射光はミラー３１の各側面３１Ａ～３１Ｄで反射する。このときの反射方向は、光源装置２が照射するレーザ光の照射方向によって決まる。本実施形態では、ミラー３１は回転軸Ｐ１周りに回転するものの、レーザ光は常に同じ方向から照射されるため、反射光がミラー３１で反射する方向は、光源装置２の近傍方向となる。このため、受光レンズ４０を回転軸Ｐ１上で、光源装置２近傍に配置することで、ミラー３１の各側面３１Ａ～３１Ｄで反射した光は、受光レンズ４０へと入射されるようになる。なお、本実施形態では、光源装置２は１２のレーザ光を照射するため、受光レンズ４０には、１２のレーザ光それぞれに対応するミラー反射光が入射される。

【0069】

受光素子４１は、受光レンズ４０の焦点位置に配置され、受光レンズ４０が集光したミラー反射光を受光する。受光素子４１は、回転軸Ｐ１の軸方向において、受光レンズ４０を挟んで光源装置２と反対側に配置される基板に設けられる。受光素子４１は、光源装置２が照射するレーザ光の数と同じ数が配置される。本実施形態では、図１２に示すように、１２の受光素子４１が配置される。

【0070】

図１２は、受光素子４１が設けられた基板４１Ａの平面図である。本実施形態では、受光レンズ４０は、その焦点位置が同一円周上となるように設定されている。したがって、１２個の受光素子４１は、同一円周上に配置される。受光素子４１は、図示しない筐体に取り付けることができる。光電センサ５０は、ミラー３１のみを回転させているので、受光素子４１に関しても非接触給電の構成を備える必要がない。

【0071】

以上のように構成される光電センサ５０を備える測距装置１０は、光電センサ５０の受光素子４１が受光した受光量から、物体までの距離を検出する。上記のように、レーザ光を出射する光走査装置１は、回転軸Ｐ１を中心に、略３６０°周囲にレーザ光を走査するため、測距装置１０は、自装置の全方位において、存在する物体までの距離を検出することができる。

【0072】

なお、本実施形態では、測距装置１０は、ミラー３１の回転軸Ｐ１を鉛直方向に一致させた状態で、レーザ光を走査させるようにしているが、回転軸Ｐ１を鉛直方向に対して傾斜させた状態で、レーザ光を走査させるようにしてもよい。この場合、光源装置２が照射するレーザ光の照射方向、および、ミラー３１の側面の傾斜角度を変更することなく、移動体１００からレーザ光を走査させたい方向を調整することができる。

【0073】

（変形例）
上記の実施形態では、光源装置２の６つのフォトニック結晶レーザ２１～２６それぞれが照射する２つのレーザ光の法線方向に対する傾斜角度（図５参照）は、いずれも同じとしている。しかしながら、光源装置２は、フォトニック結晶レーザによって異なった傾斜角で２つのレーザ光が照射されるようにしてもよい。

【0074】

図１３は、別の構成の光源装置２を説明するための図である。この例では、光源装置２は、４つのフォトニック結晶レーザ２１～２４が配列された構成である。例えば、フォトニック結晶レーザ２１、２２は、法線Ｐ２に対して傾斜角θ_３で傾斜したレーザ光２Ａ、２Ｂを照射し、フォトニック結晶レーザ２３、２４は、法線Ｐ３に対して傾斜角θ_４（＜θ_３）で傾斜したレーザ光２Ｃ、２Ｄが照射されるように構成されている。そして、フォトニック結晶レーザ２１、２３は、法線Ｐ２、Ｐ３を一致させた場合に、法線Ｐ２、Ｐ３を中心として、同じ径方向にレーザ光が照射されるように構成されている。また、フォトニック結晶レーザ２２、２４は、フォトニック結晶レーザ２１、２３が照射する２つのレーザ光と、法線Ｐ２周りに９０°周方向に回転した方向に、２つのレーザ光が照射されるように構成されている。

【0075】

図１４は、図１３に示す光源装置２からレーザ光が照射されたミラー３１の平面図である。図１４に示すように、ミラー３１の一の側面には、その側面の高さ方向において異なる位置に２つのレーザ光が照射されるようになる。そして、ミラー３１を回転軸Ｐ１周りに回転させると、ミラー３１におけるレーザ光の軌跡は、図中の破線のようになる。

【0076】

図１５は、図１３に示す光源装置２を備えた光走査装置１が走査した測定光の軌跡をグラフ化した図である。

【0077】

図１５では、図１０と同様、横軸は水平角度を示し、縦軸は垂直角度を示す。この例では、図１０と比べると、光走査装置１は、垂直角度がより広い範囲でレーザ光を走査させることできる。なお、光源装置２が備えるフォトニック結晶レーザの数を増やすことで、図１５において、レーザ光が照射されない水平方向における位置にも、レーザ光を走査させることができる。

【0078】

また、上記の実施形態では、光源装置２は、２つのレーザ光を同時に照射するフォトニック結晶レーザを備えた構成としているが、これに限定されない。例えば、光源装置２は、光照射パターンの制御が可能な回折光学素子（ＤＯＥ）を用いた構成であってもよい。また、光源装置２は、個別制御可能な４個のレーザダイオードからなるレーザバーと、モジュールに内蔵された制御回路で構成された４チャンネルレーザであってもよい。さらに、光源装置２は、複数のレーザダイオードを略同一位置に配置させた構成であってもよい。これらの場合であっても、光源装置２は、略同一位置から複数方向にレーザ光を照射することができる。

【符号の説明】

【0079】

１ ：光走査装置
２ ：光源装置
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ：レーザ光
３ ：光偏向器
１０ ：測距装置
２０ ：投光基板
２１、２２、２３、２４、２５、２６：フォトニック結晶レーザ
３１ ：ミラー
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ：側面
３２ ：回転駆動部
４０ ：受光レンズ
４１ ：受光素子
４１Ａ ：基板
５０ ：光電センサ
１００ ：移動体
１０１ ：物体
１１０ ：斜線領域
１１１ ：斜線領域

【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14】

【図15】