特開 2024-122637 光源、受発光装置及び計測装置

(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】P2024122637

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】光源、受発光装置及び計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20240902BHJP

   G01S 7/497 20060101ALI20240902BHJP

   H01S 3/10 20060101ALI20240902BHJP

   H01S 5/06 20060101ALI20240902BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20240902BHJP

   H01S 3/00 20060101ALN20240902BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 A

G01S7/497

H01S3/10 D

H01S5/06

H01S5/40

H01S3/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030297

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100122183

【弁理士】

【氏名又は名称】小澤 一郎

(72)【発明者】

【氏名】小野田 幸央

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 義朗

(72)【発明者】

【氏名】谷川 健太朗

【テーマコード（参考）】

5F172

5F173

5J084

【Ｆターム（参考）】

5F172AF03

5F172AF06

5F172AM08

5F172EE15

5F172EE20

5F172NN23

5F172ZZ04

5F173MA04

5F173MA10

5F173MC30

5F173ME44

5F173MF04

5F173MF10

5F173MF23

5F173MF40

5F173SE01

5F173SF17

5F173SF42

5F173SF62

5J084AA05

5J084AA10

5J084AD01

5J084BA03

5J084BA20

5J084BA36

5J084BA38

5J084BA48

5J084BB04

5J084BB28

5J084BB31

5J084BB40

5J084DA01

5J084DA09

5J084EA12

(57)【要約】

【課題】温度変化による光源の光出力の低下を抑制する新たな技術を提供する。
【解決手段】光源１０は、ピーク波長が近赤外線の範囲に含まれるシード光を発するシードレーザ１２と、希土類元素がドープされ、シード光が通過する光ファイバ１４と、希土類元素を励起させる、ジャンクション温度Ｔにおけるピーク波長がλ１の第１の励起光を発する第１の励起レーザ１６と、希土類元素を励起させる、ジャンクション温度Ｔにおけるピーク波長がλ２（λ２＜λ１）の第２の励起光を発する第２の励起レーザ１８と、第１の励起レーザ１６及び第２の励起レーザ１８の駆動を制御する制御装置２０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピーク波長が近赤外線の範囲に含まれるシード光を発するシードレーザと、
希土類元素がドープされ、前記シード光が通過する光ファイバと、
前記希土類元素を励起させる、ジャンクション温度Ｔにおけるピーク波長がλ１の第１の励起光を発する第１の励起レーザと、
前記希土類元素を励起させる、ジャンクション温度Ｔにおけるピーク波長がλ２（λ２＜λ１）の第２の励起光を発する第２の励起レーザと、
前記第１の励起レーザ及び前記第２の励起レーザの駆動を制御する制御装置と、
を備える光源。

【請求項2】

前記第１の励起レーザ及び前記第２の励起レーザのジャンクション温度を検出する検出装置を更に備え、
前記制御装置は、前記検出装置によって検出されたジャンクション温度に応じて前記第１の励起レーザ及び前記第２の励起レーザの駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の光源。

【請求項3】

前記シードレーザは、波長が１５５０ｎｍの光を含むシード光を発することを特徴とする請求項２に記載の光源。

【請求項4】

前記光ファイバは、希土類元素としてイッテルビウム及びエルビウムの少なくとも一方がドープされていることを特徴とする請求項２に記載の光源。

【請求項5】

前記希土類元素はエルビウムであり、
前記第１の励起レーザは、ジャンクション温度２５℃におけるピーク波長λ１’が９８０ｎｍ±１０ｎｍの第１の励起光を発し、
前記第２の励起レーザは、ジャンクション温度２５℃におけるピーク波長λ２’が９６０ｎｍ±１０ｎｍの第２の励起光を発することを特徴とする請求項４に記載の光源。

【請求項6】

前記制御装置は、
前記第１の励起レーザのジャンクション温度がＴ１（Ｔ１は５０℃～７０℃の範囲の任意の値）以上である場合、前記第１の励起レーザの駆動を停止し、前記第２の励起レーザを駆動し、
前記第２の励起レーザのジャンクション温度が前記Ｔ１未満である場合、前記第２の励起レーザの駆動を停止し、前記第１の励起レーザを駆動することを特徴とする請求項２に記載の光源。

【請求項7】

前記制御装置は、
前記第１の励起レーザのジャンクション温度がＴ１（Ｔ１は５０℃～７０℃の範囲の任意の温度）未満からＴ１以上に上昇した場合、それまで駆動していた第１の励起レーザの駆動を停止し、それまで駆動が停止していた第２の励起レーザを駆動し、
前記第２の励起レーザのジャンクション温度がＴ２（Ｔ２は前記Ｔ１より低い任意の温度）より高い温度からＴ２以下に下降した場合、それまで駆動していた第２の励起レーザの駆動を停止し、それまで駆動が停止していた第１の励起レーザを駆動することを特徴とする請求項２に記載の光源。

【請求項8】

前記検出装置は、
前記第１の励起レーザのジャンクション温度を検出する第１の検出装置と、
前記第２の励起レーザのジャンクション温度を検出する第２の検出装置と、
を有することを特徴とする請求項７に記載の光源。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源と、
対象物で反射された前記光源が発した光を受光する受光部と、
を備える受発光装置。

【請求項10】

請求項９に記載の受発光装置と、
前記光源が発した光が対象物で反射されて前記受光部で検出されるまでの時間に基づいて前記受発光装置と前記対象物との距離を算出する演算部と、
を備える計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源に関し、例えば、車両周囲の状況を検出する装置に用いられる光源に関する。

【背景技術】

【0002】

車両の周囲の状況を検出する種々の装置が考案されている。このような装置の一つとして、LiDAR（Light Detection And Ranging）が知られている。LiDARは、レーザ光を照射し、物体に当たって跳ね返ってくるまでの時間を計測し、物体までの距離や方向を測定する。また、LiDARの光源としてファイバーレーザを備えた物体検出装置が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０２２－５１０６９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前述のファイバーレーザは、動作波長が約１５５０ｎｍの電流変調されたレーザダイオードに続いて、単段または多段のエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）またはエルビウムイッテルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＹＤＦＡ）を含むモジュールである。ファイバ増幅器においては、励起レーザから出射された励起光が、希土類元素であるエルビウム（Ｅｒ）やイッテルビウム（Ｙｂ）がドープされたファイバへ入射することで、ドープ元素が励起され反転分布がつくられる。この状態で、動作波長が約１５５０ｎｍのレーザダイオードが発するシード光が前述のファイバへ入射すると、励起状態の希土類元素が誘導放出されシード光が増幅される。

【0005】

しかしながら、励起レーザチップが発する励起光のピーク波長は温度依存性があるため、チップの温度変化によって励起光のピーク波長がシフトする。一方、ドープ元素での光の吸収特性も吸収する励起光の波長に大きく依存する。そのため、レーザチップの温度変化によって励起光のピーク波長がドープ元素の吸収スペクトルのピーク波長からずれると、ドープ元素の励起効率が低下し、ファイバーレーザ全体としての光出力が大幅に低下する。

【0006】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、温度変化による光源の光出力の低下を抑制する新たな技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の光源は、ピーク波長が近赤外線の範囲に含まれるシード光を発するシードレーザと、希土類元素がドープされ、シード光が通過する光ファイバと、希土類元素を励起させる、ジャンクション温度Ｔにおけるピーク波長がλ１の第１の励起光を発する第１の励起レーザと、希土類元素を励起させる、ジャンクション温度Ｔにおけるピーク波長がλ２（λ２＜λ１）の第２の励起光を発する第２の励起レーザと、第１の励起レーザ及び第２の励起レーザの駆動を制御する制御装置と、を備える。

【0008】

この態様によると、ジャンクション温度Ｔにおけるピーク波長が異なる２つの励起レーザを使い分けることで、温度変化による光源の光出力の低下を抑制できる。

【0009】

第１の励起レーザ及び第２の励起レーザのジャンクション温度を検出する検出装置を更に備えてもよい。制御装置は、検出装置によって検出されたジャンクション温度に応じて第１の励起レーザ及び第２の励起レーザの駆動を制御してもよい。これにより、光源の光出力の温度依存性を抑制できる。

【0010】

シードレーザは、波長が１５５０ｎｍの光を含むシード光を発してもよい。これにより、目に安全で太陽光のノイズの影響が少ない光源を実現できる。

【0011】

光ファイバは、希土類元素としてイッテルビウム及びエルビウムの少なくとも一方がドープされていてもよい。

【0012】

希土類元素はエルビウムであり、第１の励起レーザは、ジャンクション温度２５℃におけるピーク波長λ１’が９８０ｎｍ±１０ｎｍの第１の励起光を発し、第２の励起レーザは、ジャンクション温度２５℃におけるピーク波長λ２’が９６０ｎｍ±１０ｎｍの第２の励起光を発してもよい。これにより、広い温度範囲で光ファイバにドープされた希土類元素を励起できる。

【0013】

制御装置は、第１の励起レーザのジャンクション温度がＴ１（Ｔ１は５０℃～７０℃の範囲の任意の値）以上である場合、第１の励起レーザの駆動を停止し、第２の励起レーザを駆動し、第２の励起レーザのジャンクション温度がＴ１未満である場合、第２の励起レーザの駆動を停止し、第１の励起レーザを駆動してもよい。これにより、ジャンクション温度がＴ１以上か否かで２つの励起レーザの駆動を切り替えられる。

【0014】

制御装置は、第１の励起レーザのジャンクション温度がＴ１（Ｔ１は５０℃～７０℃の範囲の任意の温度）未満からＴ１以上に上昇した場合、それまで駆動していた第１の励起レーザの駆動を停止し、それまで駆動が停止していた第２の励起レーザを駆動し、第２の励起レーザのジャンクション温度がＴ２（Ｔ２はＴ１より低い任意の温度）より高い温度からＴ２以下に下降した場合、それまで駆動していた第２の励起レーザの駆動を停止し、それまで駆動が停止していた第１の励起レーザを駆動してもよい。これにより、温度変化による２つの励起レーザの駆動の切り替えの発生頻度を抑制できる。

【0015】

検出装置は、第１の励起レーザのジャンクション温度を検出する第１の検出装置と、第２の励起レーザのジャンクション温度を検出する第２の検出装置と、を有してもよい。

【0016】

本発明の別の態様は受発光装置である。この受発光装置は、光源と、対象物で反射された光源が発した光を受光する受光部と、を備える。

【0017】

本発明の更に別の態様は計測装置である。この計測装置は、受発光装置と、光源が発した光が対象物で反射されて受光部で検出されるまでの時間に基づいて受発光装置と対象物との距離を算出する演算部と、を備える。

【0018】

以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を製造方法、灯具や照明などの装置、発光モジュール、光源などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、温度変化による光源の光出力の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施の形態に係る光源の概略構成を示す模式図である。

【図2】Ｅｒの吸収特性のグラフを示す図である。

【図3】本実施の形態に係る計測装置の概略構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0022】

（光源）
図１は、本実施の形態に係る光源の概略構成を示す模式図である。光源１０は、ピーク波長が近赤外線の範囲に含まれるシード光を発するシードレーザ１２と、希土類元素がドープされ、シード光が通過する光ファイバ１４と、希土類元素を励起させる、ジャンクション温度Ｔｊにおけるピーク波長がλ１の第１の励起光を発する第１の励起レーザ１６と、希土類元素を励起させる、ジャンクション温度Ｔｊにおけるピーク波長がλ２（λ２＜λ１）の第２の励起光を発する第２の励起レーザ１８と、第１の励起レーザ１６及び第２の励起レーザ１８の駆動を制御する制御装置２０と、を備える。

【0023】

以下、より具体的な例を参照に光源を詳述する。光源１０は、不図示のプリント回路基板上に、シードレーザ１２、第１の励起レーザ１６及び第２の励起レーザ１８が実装されている。また、光源１０は更に、シードレーザ１２、第１の励起レーザ１６及び第２の励起レーザ１８を点灯制御する回路（特にシードレーザ１２の点灯周波数を制御するパルスジェネレータ２２）、並びに、シードレーザ１２、第１の励起レーザ１６及び第２の励起レーザ１８の給電機能も含めた制御装置２０が実装されている。なお、パルスジェネレータ２２は、光源１０に含まれている場合だけでなく、光源１０の外部に配置されていてもよい。そして、シードレーザ１２、第１の励起レーザ１６及び第２の励起レーザ１８は、外部に配置されているパルスジェネレータ２２から信号のみを受信してもよい。

【0024】

シードレーザ１２は、希土類がドープされていない通常の光ファイバと結合し、アイソレータ２４を介してカプラ２３に光学的に結合されている。また、第１の励起レーザ１６及び第２の励起レーザ１８も希土類がドープされていない通常の光ファイバと結合し、カプラ２３に光学的に結合している。

【0025】

カプラ２３は、光ファイバ１４と結合し、シードレーザ１２、第１の励起レーザ１６及び第２の励起レーザ１８がそれぞれ発するレーザ光が光ファイバ１４に入射できるように設置されている。光ファイバ１４の他端は、希土類がドープされていない通常の光ファイバ１４と結合され、その通常の光ファイバ１４の終端にはコリメータレンズが結合してある。

【0026】

なお、光ファイバ１４の長さはレーザの増幅率を考慮し適宜設定できる。具体的には、光ファイバ１４の長さは約５ｍである。このように長い光ファイバ１４をコンパクトに収納するために、光ファイバ１４は、図１に示すように、１回又は複数回環状に巻き回された状態で収納される。サーミスタ２６は、第１の励起レーザ１６の周辺に配置されており、サーミスタ２８は、第２の励起レーザ１８の周辺に配置されており、第１の励起レーザ１６及び第２の励起レーザ１８の温度が測定できればよい。そして、プリント回路基板及び光ファイバ１４が金属ケース内に収納され、コリメータレンズが金属ケース外に配置され、全体が光源１０として機能する。

【0027】

シードレーザ１２は、パルスジェネレータ２２が接続されている。本実施の形態に係るシードレーザ１２は、波長が１５５０ｎｍの赤外光を含むシード光を発する。このような波長のシード光は、波長が９００ｎｍの赤外光と比較して、目に安全で太陽光のノイズの影響が少ない。

【0028】

具体的には、９００ｎｍの赤外光の目の安全性に関して許容される出力が１．０２×１０^－３Ｗであるのに対して、１５５０ｎｍの赤外光の目の安全性に関して許容される出力が４×１０^－２Ｗであり、約４０倍の出力が可能となる。その結果、より遠方まで光が届くように光源を高出力化できる。また、太陽光のノイズの影響も、９００ｎｍ近傍の太陽光の放射強度に対して１５５０ｎｍ近傍の太陽光の放射強度は約１／３であり、波長が１５５０ｎｍの赤外光を含むシード光を発するシードレーザ１２は、太陽光のノイズの影響が少ない。

【0029】

しかしながら、波長が１５５０ｎｍの赤外光を発する半導体レーザは、９００ｎｍの赤外光を発する半導体レーザと比較して、出力が低く、チップサイズも大きく、コストも高価である。そのため、波長が１５５０ｎｍの赤外光を発する半導体レーザをシードレーザとして利用し、光増幅器として希土類元素がドープされた光ファイバを組み合わせることで、高出力化が可能なファイバーレーザを実現できる。本実施の形態に係る光ファイバ１４は、希土類元素としてイッテルビウム（Ｙｂ）及びエルビウム（Ｅｒ）の少なくとも一方がドープされている。

【0030】

ファイバーレーザの動作原理は、第１の励起レーザ１６や第２の励起レーザ１８から出射した励起光を、光を合波するカプラ２３を介して、希土類元素（Ｅｒ元素）がドープされている光ファイバ１４へ入射させ、Ｅｒ元素を基底状態から励起状態へ光励起する（反転分布キャリアを作る）。その状態で、シードレーザ１２のシード光をアイソレータ２４を通過させてから光ファイバ１４に入射させ、励起状態のＥｒ元素を誘導放出させることでシード光が増幅され、光源１０全体としての高出力化が実現できる。

【0031】

図２は、Ｅｒの吸収特性のグラフを示す図である。図２に示すように、Ｅｒは波長が９８０ｎｍの光に対する吸収断面積（１．４×１０^－２５［ｍ^２］）が最も大きく、波長が１０００ｎｍの光に対する吸収断面積（０．２１×１０^－２５［ｍ^２］）の約５倍である。一方、本実施の形態に係る各励起レーザのピーク波長の温度依存性は約０．２５ｎｍ／℃である。仮に、励起レーザのチップ温度が２５℃から１２５℃に変化した場合、励起レーザのピーク波長は長波長側に約２５ｎｍシフトすることになる。その結果、Ｅｒで吸収される光の割合は１／５以下となり、光ファイバ１４での増幅が十分図られなくなる。

【0032】

そこで、本願発明者らは、励起レーザのチップ温度が変化することを考慮して、ジャンクション温度Ｔｊにおけるピーク波長が異なる第１の励起レーザ１６及び第２の励起レーザ１８を使い分けることで、温度変化による光源の光出力の低下を抑制できることに想到した。本実施の形態に係る第１の励起レーザ１６のピーク波長λ１とジャンクション温度Ｔｊとの関係、及び、第２の励起レーザ１８のピーク波長λ２とジャンクション温度Ｔｊとの関係を表１に示す。

【0033】

【表1】

【0034】

表１に示すように、第１の励起レーザ１６は、２５℃の場合にＥｒの吸収特性が最も高い９８０ｎｍ近傍にピーク波長λ１を有するレーザ光（励起光）を発する。一方、第２の励起レーザ１８は、２５℃の場合に９６０ｎｍ近傍にピーク波長λ２を有するレーザ光（励起光）を発するが、６０～１２５℃の範囲の所定のジャンクション温度Ｔｊの場合にＥｒの吸収特性が最も高い９８０ｎｍ近傍にピーク波長λ２を有するレーザ光を発する。

【0035】

また、第１の励起レーザ１６は、－４０～６０℃の範囲で、ピーク波長λ１が９６９～９８９ｎｍの範囲のレーザ光を発し、第２の励起レーザ１８は、６０～１２５℃の範囲で、ピーク波長λ２が９６９～９８５ｎｍの範囲のレーザ光を発する。したがって、本実施の形態に係る光源１０は、発光特性の異なる複数の励起レーザを使い分けることで、ジャンクション温度Ｔｊが－４０～１２５℃の範囲で、ピーク波長が９６９～９８５ｎｍの範囲のレーザ光を発することできる。その結果、各励起レーザの温度変化による光源１０の光出力の低下を抑制できる。

【0036】

なお、第１の励起レーザ１６は、ジャンクション温度２５℃におけるピーク波長が９８０ｎｍ±１０ｎｍの範囲の励起光を発してもよい。また、第２の励起レーザ１８は、ジャンクション温度２５℃におけるピーク波長が９６０ｎｍ±１０ｎｍの励起光を発してもよい。これにより、広い温度範囲で光ファイバ１４にドープされた希土類元素を励起できる。

【0037】

光源１０は、第１の励起レーザ１６の近傍に配置され、第１の励起レーザのジャンクション温度Ｔｊ１を検出する第１の検出装置としてのサーミスタ２６と、第２の励起レーザ１８の近傍に配置され、第１の励起レーザのジャンクション温度Ｔｊ２を検出する第２の検出装置としてのサーミスタ２８と、を備えている。なお、複数の励起レーザのジャンクション温度がほぼ同じであれば、兼用のサーミスタを１つ設けてもよい。制御装置２０は、サーミスタ２６やサーミスタ２８によって検出された各ジャンクション温度に応じて第１の励起レーザ１６及び第２の励起レーザ１８の駆動を制御する。これにより、光源１０の光出力の温度依存性を抑制できる。

【0038】

なお、ジャンクション温度は、サーミスタ設置位置の温度と、そこからレーザのジャンクションまでの熱が流れる経路の熱抵抗と、を使い算出される。そのため、ジャンクション温度をサーミスタ設置位置の温度を通じて監視できる。

【0039】

制御装置２０は、サーミスタ２６で検出した値に基づいて算出した第１の励起レーザ１６のジャンクション温度がＴ１（Ｔ１は５０℃～７０℃の範囲の任意の値）以上である場合、第１の励起レーザ１６の駆動を停止し、第２の励起レーザ１８を駆動する。また、制御装置２０は、サーミスタ２８で検出した値に基づいて算出した第２の励起レーザ１８のジャンクション温度がＴ１未満である場合、第２の励起レーザ１８の駆動を停止し、第１の励起レーザ１６を駆動する。これにより、ジャンクション温度がＴ１以上か否かで２つの励起レーザの駆動を切り替えられる。

【0040】

他の制御方法として、制御装置２０は、サーミスタ２６で検出した値に基づいて算出した第１の励起レーザ１６のジャンクション温度がＴ１（Ｔ１は５０℃～７０℃の範囲の任意の温度）未満からＴ１以上に上昇した場合、それまで駆動していた第１の励起レーザ１６の駆動を停止し、それまで駆動が停止していた第２の励起レーザ１８を駆動してもよい。また、制御装置２０は、サーミスタ２８で検出した値に基づいて算出した第２の励起レーザ１８のジャンクション温度がＴ２（Ｔ２はＴ１より低い任意の温度）より高い温度からＴ２以下に下降した場合、それまで駆動していた第２の励起レーザ１８の駆動を停止し、それまで駆動が停止していた第１の励起レーザ１６を駆動してもよい。これにより、温度変化による２つの励起レーザの駆動の切替えの発生頻度を抑制できる。

【0041】

（測距装置）
次に、前述の光源１０の用途の一例として計測装置について説明する。本実施の形態に係る計測装置は、光を偏向して走査を実現する光偏向デバイスとしてのＬｉＤＡＲであり、対象物との距離を算出できる測距装置である。図３は、本実施の形態に係る計測装置の概略構成を示す模式図である。

【0042】

図３に示す計測装置３０は、筐体３１の内部に、投光部３２と、スキャン部３４と、受光部３６とを備える。スキャン部３４は、ミラーモジュール３８と、遮光板４０と、モータ４２とを有する。ミラーモジュール３８は、光を反射する一対の偏向ミラーが両面に取り付けられた平板状の部材である。ミラーモジュール３８は、回転中心がモータ４２の回転軸Ｒに沿って固定されており、モータ４２の駆動に従って回転する。なお、スキャン部は、回転タイプのミラーモジュール３８だけでなく、揺動や振動するタイプの機構であってもよい。

【0043】

遮光板４０は、ミラーモジュール３８の上下方向の中心付近に、ミラーモジュール３８と一体、かつ、板面が回転運動の回転軸Ｒと直交するように設けられた円形かつ板状の部材である。遮光板４０には、光の透過を阻止する材料が用いられる。

【0044】

以下、ミラーモジュール３８のうち、遮光板４０より上側の反射部位を投光偏向部４０ａ、遮光板４０より下側の反射部位を受光偏向部４０ｂという。また、ミラーモジュール３８の反射面は、受光偏向部４０ｂの方が投光偏向部４０ａより幅広に形成され、受光偏向部４０ｂは、遮光板４０の直径と等しい幅に、投光偏向部４０ａは、その半分程度の幅に設定されている。

【0045】

投光部３２は、発光モジュール４４を備える。発光モジュール４４は、前述の光源１０とレンズ４６とが対向して配置されている。レンズ４６は、光源１０から発せられるレーザ光のビーム幅を絞るレンズである。発光モジュール４４は、当該発光モジュール４４から出力されるレーザ光Ｌが、直接、投光偏向部４０ａに入射されるように配置されている。

【0046】

受光部３６は、受光素子４８と、受光レンズ５０と、折り返しミラー５２とを備えている。受光素子４８は、複数のフォトダイオードがアレイ状に配置されたものである。受光レンズ５０は、受光偏向部４０ｂで反射されたレーザ光を絞るレンズである。折り返しミラー５２は、レーザ光の進行方向を変化させるミラーである。受光素子４８は、折り返しミラー５２の下部に配置される。

【0047】

折り返しミラー５２は、受光偏向部４０ｂから、受光レンズ５０を介して入射する光が受光素子４８に到達するように、光の経路を下方に略９０°屈曲させるように配置されている。受光レンズ５０は、受光偏向部４０ｂと折り返しミラー５２との間に配置される。受光レンズ５０は、受光素子４８に入射する光ビームのビーム径が、フォトダイオードの素子幅程度となるように絞る。

【0048】

本実施の形態に係る計測装置３０は、筐体３１の内部空間において、スキャン部３４の遮光板４０により、投光部３２が設置される上側の投光用空間１０１と、受光部３６が設置される下側の受光用空間１０２とに区分けされている。

【0049】

投光用空間１０１に配置されている発光モジュール４４から出射したレーザ光Ｌは、投光偏向部４０ａに入射する。投光偏向部４０ａに入射したレーザ光Ｌは、ミラーモジュール３８の回転角度に応じた方向に向けて反射し、図３の紙面から手前の方向に出射される。ミラーモジュール３８を介してレーザ光Ｌが照射される範囲が走査範囲である。

【0050】

ミラーモジュール３８の回転位置に応じた所定方向（即ち、投光偏向部４０ａからの光の出射方向）に位置する物体（対象物）で反射したレーザ光Ｌ’は、受光偏向部４０ｂで反射し、受光レンズ５０及び折り返しミラー５２を介して受光素子４８で受光される。

【0051】

そして、発光モジュール４４から出射したレーザ光Ｌが物体で反射し、反射光（レーザ光Ｌ'）として受光素子４８に到達するまでの時間や、ミラーモジュール３８の回転位置の情報に基づいて、計測回路にて演算することで物体までの距離や方向が算出される。

【0052】

このように、本実施の形態に係る受発光装置は、光源１０と、対象物で反射された光源１０が発したレーザ光を受光する受光部３６、を備える。また、本実施の形態に係る計測装置は、前述の受発光装置と、光源１０が発した光が対象物で反射されて受光部３６で検出されるまでの時間に基づいて受発光装置と対象物との距離を算出する演算部と、を備える。演算部は、ＣＰＵ、ＩＣ、メモリ、トランジスタやダイオードといった能動素子、コイルや抵抗、コンデンサといった受動素子を組み合わせて構成されている。

【0053】

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

【符号の説明】

【0054】

１０ 光源、 １２ シードレーザ、 １４ 光ファイバ、 １６ 第１の励起レーザ、 １８ 第２の励起レーザ、 ２０ 制御装置、 ２６ サーミスタ、 ２８ サーミスタ、 ３０ 計測装置、 ３２ 投光部、 ３４ スキャン部、 ３６ 受光部、 ３８ ミラーモジュール。

【図1】

【図2】

【図3】