特開 2024-2549 検知装置、および、検知方法

(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】P2024002549

(43)【公開日】2024-01-11

(54)【発明の名称】検知装置、および、検知方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20231228BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20231228BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20231228BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 A

G01C3/06 120Q

G01C3/06 140

G02B26/08 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022101801

(22)【出願日】2022-06-24

(71)【出願人】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】蘆田 雄樹

(72)【発明者】

【氏名】橋本 佳三

【テーマコード（参考）】

2F112

2H141

5J084

【Ｆターム（参考）】

2F112AD01

2F112BA03

2F112CA12

2F112DA04

2F112DA06

2F112DA11

2F112DA15

2F112DA21

2F112DA25

2F112DA28

2F112EA05

2F112GA01

2F112GA03

2H141MA12

2H141MA27

2H141MB29

2H141MB62

2H141MC06

2H141MD04

2H141MD32

2H141ME01

2H141ME13

2H141ME24

2H141ME25

2H141MG10

2H141MZ03

2H141MZ24

5J084AA05

5J084AD01

5J084BA04

5J084BA36

5J084BA39

5J084BA49

5J084CA03

5J084CA09

5J084EA07

(57)【要約】

【課題】光による検知と測距を行うにあたって、測距距離をのばすことができる技術の提供。
【解決手段】検知装置１００は、走査領域Ａに光を送信する送信部と、走査領域Ａにある対象物で反射された光を受信する受信部と、を備える。送信部は、光を出射する光源１１と、光の位相を変調することによって該光を第１方向Ａｘに誘導して走査領域Ａを走査させる光誘導部１２と、走査領域Ａに投射される光が、第１方向Ａｘと交差する第２方向Ａｙに沿って複数のコリメートビームＣが隙間を設けつつ配列された変形ラインビームＬｄとなるように、光に成形を施す成形部１３と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走査領域に光を送信する送信部と、
前記走査領域にある対象物で反射された光を受信する受信部と、
を備え、
前記送信部が、
光を出射する光源と、
光の位相を変調することによって該光を第１方向に誘導して前記走査領域を走査させる光誘導部と、
前記走査領域に投射される光が、前記第１方向と交差する第２方向に沿って複数のコリメートビームが隙間を設けつつ配列された変形ラインビームとなるように、光に成形を施す成形部と、
を備える、検知装置。

【請求項2】

請求項１に記載の検知装置であって、
前記受信部が、
複数のフォトディテクタが前記第２方向に沿って配列された光検出部、
を備え、
前記コリメートビームの隙間が、前記フォトディテクタの隙間と対応するように構成されている、
検知装置。

【請求項3】

請求項２に記載の検知装置であって、
前記変形ラインビームにおいて隣り合うコリメートビームのそれぞれが、前記光検出部において隣り合うフォトディテクタのそれぞれに入射するように構成されている、
検知装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の検知装置であって、
前記成形部が、
凹凸構造によって回折格子パターンが形成された回折光学素子、
を備え、
前記回折格子パターンで光を回折させることによって光に成形を施す、
検知装置。

【請求項5】

請求項１から３のいずれかに記載の検知装置であって、
前記成形部が、
２次元に配列された複数の格子要素を有し、前記複数の格子要素の各々が駆動されることで回折格子パターンが形成される、２次元の空間位相変調素子、
を備え、
前記回折格子パターンで光を回折させることによって光に成形を施す、
検知装置。

【請求項6】

請求項５に記載の検知装置であって、
前記光誘導部と前記成形部との間で前記２次元の空間位相変調素子が共用されており、前記２次元の空間位相変調素子が、光を誘導するとともに該光に成形を施す、
検知装置。

【請求項7】

請求項５に記載の検知装置であって、
前記２次元の空間位相変調素子において、前記複数の格子要素によって形成される回折格子パターンを変更するパターン変更部、
を備える、検知装置。

【請求項8】

請求項７に記載の検知装置であって、
前記パターン変更部が、
前記走査領域に投射される前記変形ラインビームにおいて、前記第２方向の端にあるコリメートビームが１個以上消滅するように、前記回折格子パターンを変更する、
検知装置。

【請求項9】

請求項７に記載の検知装置であって、
前記パターン変更部が、
前記送信部が備えるレンズを通じて前記走査領域に投射される前記変形ラインビームにおいて、前記複数のコリメートビームが等間隔で配列されるように、前記レンズの収差を加味して前記回折格子パターンを補正する、
検知装置。

【請求項10】

走査領域に光を送信する送信工程と、
前記走査領域にある対象物で反射された光を受信する受信工程と、
を備え、
前記送信工程が、
光を出射する出射工程と、
光の位相を変調することによって該光を第１方向に誘導して前記走査領域を走査させる光誘導工程と、
前記光誘導工程の前、前記光誘導工程の後、あるいは、前記光誘導工程と並行して、前記走査領域に投射される光が、前記第１方向と交差する第２方向に沿って複数のコリメートビームが隙間を設けつつ配列された変形ラインビームとなるように、光に成形を施す成形工程と、
を備える、検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光による検知と測距を行う検知装置、および、検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光を用いた検知技術は様々に存在するが、その一つに、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging：光による検知と測距）技術がある（例えば、特許文献１）。ＬｉＤＡＲ技術では、例えば、物体などに向けて光を照射して、物体で反射されて戻ってきた光を検出し、光が跳ね返って戻ってくるまでにかかった時間に基づいて、物体までの距離などを算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１８４０６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＬｉＤＡＲ技術では、使用する光源のパワー（出力）が高いほど、物体に照射される光の強度、ひいては、反射されて戻ってくる反射光の強度が高くなるため、測定可能な距離（測距距離）が長くなる。ところが、自動車に搭載されるＬｉＤＡＲ装置などでは、目に対する安全性（アイセーフ）を担保する必要があるため、光源のパワーを無制限に高めることができない。このため、光源のパワーに制約がある中で、測距距離をできるだけのばすことが求められる。

【0005】

ここで、図１６に示されるように、ＬｉＤＡＲ装置では、周囲の領域に光を照射する方式として様々なものが存在し、光源のパワーが同じであっても、光を照射する方式によって測距距離が異なる。

【0006】

例えば、２次元的に広がる光を出射して、２次元に広がる領域に一括して光を照射する方式（２Ｄフラッシュ方式）Ｐ１は、光源から出射される光が２次元的に広げられて照射されるため、単位面積あたりに照射される光の強度（パワー密度）は低くなる。このため、比較的短い測距距離しか実現できない。その一方で、２Ｄフラッシュ方式Ｐ１は、２次元に広がる領域の全体に一瞬で光を照射することができるため、高いフレームレートが実現される。

【0007】

一方、コリメートビームを出射して、これを２方向に動かして２次元に広がる領域を走査することによって、該領域に光を照射する方式（２Ｄラスタースキャン方式）Ｐ２は、光源から出射される光が広げられることなく照射されるため、単位面積あたりに照射される光の強度は比較的高い。このため、比較的長い測距距離が実現される。その一方で、２Ｄラスタースキャン方式Ｐ２は、２次元に広がる領域の全体に光を照射するためにある程度以上の時間が必要となり、フレームレートを高めることが難しい。

【0008】

このように、測距距離はフレームレートとトレードオフの関係にあるため、測距距離をのばそうとするとフレームレートが低下するという問題が避けられない。その中で、１次元に広がる光（ラインビーム）Ｌｎを出射して、該ラインビームＬｎをその延在方向と交差する（例えば直交する）方向に動かして２次元に広がる領域を走査することによって、該領域に光を照射する方式（１Ｄラインスキャン方式）Ｐ３は、比較的長い測距距離と比較的高いフレームレートとを両立できる、バランスのとれた方式である。

【0009】

この１Ｄラインスキャン方式Ｐ３において、２Ｄラスタースキャン方式Ｐ２に対するフレームレートの優位性を維持しつつ（すなわち、フレームレートを犠牲にすることなく）、測距距離をさらにのばすことが求められている。

【0010】

本開示は、光による検知と測距を行うにあたって、測距距離をのばすことができる技術の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

第１の態様は、検知装置であって、走査領域に光を送信する送信部と、前記走査領域にある対象物で反射された光を受信する受信部と、を備え、前記送信部が、光を出射する光源と、光の位相を変調することによって該光を第１方向に誘導して前記走査領域を走査させる光誘導部と、前記走査領域に投射される光が、前記第１方向と交差する第２方向に沿って複数のコリメートビームが隙間を設けつつ配列された変形ラインビームとなるように、光に成形を施す成形部と、を備える。

【0012】

第２の態様は、第１の態様に係る検知装置であって、前記受信部が、複数のフォトディテクタが前記第２方向に沿って配列された光検出部、を備え、前記コリメートビームの隙間が、前記フォトディテクタの隙間と対応するように構成されている。

【0013】

第３の態様は、第２の態様に係る検知装置であって、前記変形ラインビームにおいて隣り合うコリメートビームのそれぞれが、前記光検出部において隣り合うフォトディテクタのそれぞれに入射するように構成されている。

【0014】

第４の態様は、第１から第３のいずれかの態様に係る検知装置であって、前記成形部が、凹凸構造によって回折格子パターンが形成された回折光学素子、を備え、前記回折格子パターンで光を回折させることによって光に成形を施す。

【0015】

第５の態様は、第１から第３のいずれかの態様に係る検知装置であって、前記成形部が、２次元に配列された複数の格子要素を有し、前記複数の格子要素の各々が駆動されることで回折格子パターンが形成される、２次元の空間位相変調素子、を備え、前記回折格子パターンで光を回折させることによって光に成形を施す。

【0016】

第６の態様は、第５の態様に係る検知装置であって、前記光誘導部と前記成形部との間で前記２次元の空間位相変調素子が共用されており、前記２次元の空間位相変調素子が、光を誘導するとともに該光に成形を施す。

【0017】

第７の態様は、第５または第６の態様に係る検知装置であって、前記２次元の空間位相変調素子において、前記複数の格子要素によって形成される回折格子パターンを変更するパターン変更部、を備える。

【0018】

第８の態様は、第７の態様に係る検知装置であって、前記パターン変更部が、前記走査領域に投射される前記変形ラインビームにおいて、前記第２方向の端にあるコリメートビームが１個以上消滅するように、前記回折格子パターンを変更する。

【0019】

第９の態様は、第７または第８の態様に係る検知装置であって、前記パターン変更部が、前記送信部が備えるレンズを通じて前記走査領域に投射される前記変形ラインビームにおいて、前記複数のコリメートビームが等間隔で配列されるように、前記レンズの収差を加味して前記回折格子パターンを補正する。

【0020】

第１０の態様は、検知方法であって、走査領域に光を送信する送信工程と、前記走査領域にある対象物で反射された光を受信する受信工程と、を備え、前記送信工程が、光を出射する出射工程と、光の位相を変調することによって該光を第１方向に誘導して前記走査領域を走査させる光誘導工程と、前記光誘導工程の前、前記光誘導工程の後、あるいは、前記光誘導工程と並行して、前記走査領域に投射される光が、前記第１方向と交差する第２方向に沿って複数のコリメートビームが隙間を設けつつ配列された変形ラインビームとなるように、光に成形を施す成形工程と、を備える。

【発明の効果】

【0021】

第１から第１０の態様によると、第１方向と交差する第２方向に沿って複数のコリメートビームが隙間を設けつつ配列された変形ラインビームが、第１方向に誘導されて走査領域を走査することで、２次元に広がる走査領域に光が照射される。変形ラインビームは、第２方向に沿って直線状に配列される不連続な部分（例えば線分）の集まりからなる領域に光を照射するものであるので、例えば、第２方向に沿って連続的に延在する線状の領域に光を照射する通常のラインビームと比べて、光が照射される部分における光の強度（パワー密度）が高い。したがって、変形ラインビームで走査領域を走査することで、通常のラインビームで走査領域を走査する場合に比べて、測距距離をのばすことができる。

【0022】

第２の態様によると、通常のラインビームにおいてフォトディテクタの隙間に入射していた光（すなわち、検出されることなく損失されていた光、換言すると、光検出部のフィルファクタ損失となっていた光）の少なくとも一部を間引くことで、走査領域に照射される光の強度を高めて、測距距離をのばしている。したがって、分解能の低下を抑制しつつ、測距距離をのばすことができる。

【0023】

第３の態様によると、変形ラインビームにおける複数のコリメートビームの隙間が、フォトディテクタを跨ぐものとはならないので、分解能の低下が十分に抑制される。その一方で、変形ラインビームが入射する複数のフォトディテクタの間に存在する隙間の全てについて、各隙間に入射していた光の少なくとも一部が間引かれることになるので、測距距離を十分にのばすことができる。つまり、分解能の低下を十分に抑制しつつ、測距距離を十分にのばすことができる。

【0024】

第４および第５の態様によると、光の回折現象を利用して、簡易に光を成形することができる。

【0025】

第６の態様によると、部品点数を減らして装置構成を単純化することができる。

【0026】

第７の態様によると、回折格子パターンを変更することによって、走査領域に投射される変形ラインビームにおけるコリメートビームの配列パターンを変更することができる。

【0027】

第８の態様によると、変形ラインビームにおいて、第２方向の端にあるコリメートビームが１個以上消滅されることで、変形ラインビームに含まれるコリメートビームの総数が減少し、残ったコリメートビームの強度を高めることができる。これによって、測距距離をさらにのばすことが可能となる。

【0028】

第９の態様によると、送信部が備えるレンズの収差を加味して回折格子パターンが補正されることで、レンズの収差のために、走査領域に投射される変形ラインビームにおいて、複数のコリメートビームの間隔が、コリメートビームの配列方向の端に近づくにつれて広がる（あるいは狭まる）、といった事態の発生が未然に回避される。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】第１実施形態に係る検知装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】検知装置を説明するための模式図である。

【図3】制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図4】グレーティングライトバルブの一部を模式的に示す平面図である。

【図5】グレーティングライトバルブを模式的に示す側面図である。

【図6】グレーティングライトバルブの動作を説明するための模式図である。

【図7】光誘導部による光ビームの誘導方向に沿って見た検知装置の光学系を模式的に示す図である。

【図8】変形ラインビームにおける複数のコリメートビームの配列方向に沿って見た検知装置の光学系を模式的に示す図である。

【図9】検知装置で行われる動作の流れを示す図である。

【図10】第１変形例に係る検知装置を説明するための模式図である。

【図11】平面ライトバルブの一部を模式的に示す平面図である。

【図12】第２変形例に係る検知装置を説明するための模式図である。

【図13】第３変形例に係る検知装置の動作の一例を説明するための模式図である。

【図14】第３変形例に係る検知装置の動作の一例を説明するための模式図である。

【図15】変形ラインビームにおけるコリメートビームの配列パターンの別の例を説明するための模式図である。

【図16】周囲の領域に光を照射する方式を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、添付の図面を参照しながら、実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本開示の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法または数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。

【0031】

相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」、「同軸」、など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。また、等しい状態であることを示す表現（例えば、「同一」、「等しい」、「均質」、など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。また、形状を示す表現（例えば、「円形状」、「四角形状」、「円筒形状」、など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲の形状を表すものとし、例えば凹凸または面取りなどを有していてもよい。また、構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、「有する」、といった各表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。また、「Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも一つ」という表現には、「Ａのみ」、「Ｂのみ」、「Ｃのみ」、「Ａ、ＢおよびＣのうち任意の２つ」、「Ａ、ＢおよびＣの全て」が含まれる。

【0032】

＜１．検知装置の概略構成＞
実施形態に係る検知装置１００の概略構成について、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、検知装置１００の概略構成を示すブロック図である。図２は、検知装置１００を説明するための模式図である。以下において参照する各図（特に、図２および後に参照する図１０、図１２、図１３、図１４）において、図に現れる要素は、説明のために簡略化され、誇張されて示されており、その配置や形状なども模式的なものである。また、一部の要素の図示は省略されている。

【0033】

検知装置１００は、光を用いた検知と測距を行う装置（いわゆる、ＬｉＤＡＲ装置）であり、検知装置１００の周囲の領域（走査領域）Ａに光（光ビーム）Ｌを送信する送信部１と、送信部１から走査領域Ａに送信されて走査領域Ａにある対象物Ａｔで反射された光ビームＬを受信する受信部２と、これら各部１，２を制御する制御部３と、を備える。

【0034】

（送信部１）
送信部１は、光源１１と、光誘導部１２と、成形部１３と、を備える。

【0035】

光源１１は、光ビームＬを出射する。具体的には例えば、光源１１は、半導体レーザを含んで構成される。また、光源１１から出射される光ビームＬは、具体的には例えば、短パルス（例えば、１～２ｎsec程度の短パルス）のレーザ光である。光ビームＬの波長は、例えば、ＬｉＤＡＲ装置において好適に用いられる波長（すなわち、水中を透過しやすい、太陽光の影響を受けにくい、人間の目に対する安全性が担保される、などといった要件を充足することができる波長）であることが好ましい。具体的には例えば、光ビームＬの波長は、８５０ｎｍ以上かつ１５５０ｎｍ以下であることが好ましく、特に、８５０ｎｍ、９０５ｎｍ、１０６４ｎｍ、１５５０ｎｍ、のいずれかの中心波長であることが好ましい。

【0036】

光誘導部１２は、ここに入射した光ビームＬを所定方向（以下「第１方向」ともいう）Ａｘに誘導して、走査領域Ａを走査させる。光誘導部１２は、具体的には例えば、位相変調型の空間光変調器の一種である空間位相変調素子１２１を含んで構成される。空間位相変調素子１２１は、複数の格子要素を有し、該複数の格子要素の各々を駆動する（具体的には、変位させる）ことで入射した光ビームＬの位相を変調して、該光ビームＬを誘導する。この実施形態では、空間位相変調素子１２１は、光位相アレイ（光フェーズドアレイ）の一種であるグレーティングライトバルブ（Grating Light Valve）５を用いて実現される。

【0037】

成形部１３は、走査領域Ａに投射される光が変形ラインビームＬｄとなるように、光ビームＬに成形を施す。ここで、「変形ラインビームＬｄ」とは、複数のコリメートビームＣが、隙間を設けつつ、所定方向（光誘導部１２による光ビームＬの誘導方向である第１方向Ａｘと交差する方向であり、以下「第２方向」ともいう）Ａｙに沿って、配列されてなるものである。このような変形ラインビームＬｄが走査領域Ａに照射されると、第２方向Ａｙに沿って直線状に配列される不連続な部分（例えば線分）の集まりからなる領域に光が照射されることになる。光ビームＬをこのような変形ラインビームＬｄに成形して走査領域Ａに照射することで、同じ光ビームＬを通常のラインビームＬｎ（すなわち、所定方向に沿って連続的に延在する線状の領域に光を照射する通常のラインビームＬｎ）（図１６）に成形して照射した場合と比べて、光が照射される部分における光の強度（パワー密度）を高めることが可能となる。

【0038】

成形部１３が光ビームＬに成形を施す態様は、どのようなものであってもよい。この実施形態では、成形部１３は、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）４を含んで構成される。回折光学素子４は、光の回折現象を利用して光に成形を施す光学素子であり、例えば、板状の基材の主面に刻設された微細な凹凸構造によって回折格子パターンが形成されたものである。回折光学素子４に入射した光ビームＬは、凹凸構造によって形成される回折格子パターンに応じて回折される（回折格子パターンに応じた位相分布を付与される）ことで、該回折格子パターンに応じた形状（成形パターン）に成形される。つまり、所望の成形パターンに応じて設計された回折格子パターンが設けられた回折光学素子４を用いることで、光ビームＬを該所望の成形パターンに成形することができる。

【0039】

走査領域Ａに投射される光が変形ラインビームＬｄとなるように光ビームＬに成形を施す回折光学素子４は、例えば次のようにして得ることができる。まず、走査領域Ａに投射されるべき変形ラインビームＬｄが決定される。すなわち、変形ラインビームＬｄにおけるコリメートビームＣの配列パターン（具体的には例えば、コリメートビームＣの個数、間隔（ピッチ）、ビーム径、プロファイル、など）が決定される。そして、該決定された変形ラインビームＬｄに基づいて、回折格子パターンが設計される。すなわち、走査領域Ａに投射される光が該決定された変形ラインビームＬｄとなるように光ビームＬに成形を施すことができる回折格子パターンが、例えばシミュレーションによって設計される。このようにして設計された回折格子パターンを、基材に刻設するなどして、回折光学素子４が得られる。こうして得られた回折光学素子４を用いることで、走査領域Ａに投射される光が所期の変形ラインビームＬｄとなるように、光ビームＬに成形を施すことができる。別の言い方をすると、走査領域Ａに投射される光が所期の変形ラインビームＬｄとなるような位相分布を、光ビームＬに付与することができる。

【0040】

（受信部２）
受信部２は、光検出部２１を備える。

【0041】

光検出部２１は、走査領域Ａに照射されてここにある対象物Ａｔで反射された変形ラインビームＬｄを、レンズ２０１などを通じて受光して、該受光した変形ラインビームＬｄを検出する。光検出部２１は、具体的には例えば、複数のフォトディテクタ（受光素子）２１１が１次元（１列）に配列された、いわゆる１次元フォトディテクタアレイを含んで構成される。一例として、光検出部２１は、フォトディテクタ２１１としてのＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）が一列に配列された、いわゆる、１次元アレイＳＰＡＤを含んで構成することができる。

【0042】

光検出部２１は、フォトディテクタ２１１の配列方向が、変形ラインビームＬｄにおける複数のコリメートビームＣの配列方向（第２方向）Ａｙに沿うように配置される。ここでは、変形ラインビームＬｄにおけるコリメートビームＣの隙間が、光検出部２１におけるフォトディテクタ２１１の隙間と対応するように、コリメートビームＣの配列パターンが規定される。具体的には、そのような配列パターンでコリメートビームＣが配列された変形ラインビームＬｄが得られるように、回折光学素子４に設けられる回折格子パターンが設計される。ここで、「コリメートビームＣの隙間とフォトディテクタ２１１の隙間とが対応する」とは、変形ラインビームＬｄが光検出部２１に入射する際に、コリメートビームＣの隙間の少なくとも一部が、フォトディテクタ２１１の隙間の少なくとも一部と一致することを意味する。つまり、この変形ラインビームＬｄでは、通常のラインビームＬｎにおいてフォトディテクタ２１１の隙間に入射していた光（すなわち、検出されることなく損失されていた光、換言すると、光検出部２１のフィルファクタ損失となっていた光）の少なくとも一部が間引かれて、隙間を構成する。

【0043】

特に、図２に示されるように、変形ラインビームＬｄにおいて隣り合うコリメートビームＣのそれぞれが、光検出部２１において隣り合うフォトディテクタ２１１のそれぞれに入射するように、コリメートビームＣの配列パターンが規定されることが好ましい。具体的には例えば、光検出部２１に入射する際の変形ラインビームＬｄにおけるコリメートビームＣの配列ピッチ（隣り合うコリメートビームＣの中心線の間隔）が、フォトディテクタ２１１の配列ピッチ（隣り合うフォトディテクタ２１１の中心線の間隔）と略一致するように、コリメートビームＣの配列パターンが規定されることが好ましい。さらに、変形ラインビームＬｄに含まれるコリメートビームＣの個数が、光検出部２１が備えるフォトディテクタ２１１の個数と同じとなるように（すなわち、光検出部２１が備える複数のフォトディテクタ２１１の全てにコリメートビームＣが入射するように）、コリメートビームＣの配列パターンが規定されることも好ましい。またさらに、光検出部２１に入射する際の変形ラインビームＬｄにおける各コリメートビームＣのビーム径が、各フォトディテクタ２１１の受光面の径と略一致するように、コリメートビームＣの配列パターンが規定されることも好ましい。

【0044】

（制御部３）
制御部３は、検知装置１００が備える各部１，２の動作を制御するとともに、各種の演算処理を行う要素であり、例えば、電気回路を有する一般的なコンピュータ、あるいは、マイクロコンピュータ、などによって構成される。

【0045】

制御部３は、具体的には例えば、図３に示されるように、データ処理を担う中央演算装置としてのＣＰＵ（Central Processor Unit）３１といったプロセッサ、あるいは、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)を備える。さらに、制御部３は、基本プログラムなどが格納されるＲＯＭ（Read Only Memory）３２、ＣＰＵ３１が所定の処理（データ処理）を行う際の作業領域として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）３３、フラッシュメモリ、ハードディスク装置、などの不揮発性記憶装置によって構成される記憶装置３４、これらを相互に接続するバスライン３５、などを含んで構成される。

【0046】

記憶装置３４には、制御部３が実行する処理を規定するプログラムＰが格納されており、ＣＰＵ３１がこのプログラムＰを実行することにより、制御部３がプログラムＰによって規定された処理を実行することができる。もっとも、制御部３が実行する処理の一部または全部が、専用の論理回路などのハードウェア（例えば、専用プロセッサ）によって実行されてもよい。記憶装置３４には、演算処理などに用いられる各種のデータも格納される。

【0047】

また、制御部３には、各種の情報を表示する表示部３６、および、オペレータからの入力操作を受け付ける入力部３７、などがさらに接続されてもよい。表示部３６として、液晶ディスプレイなどの各種のディスプレイ装置を用いることができる。また、入力部３７として、キーボード、マウス、タッチパネル、マイク、などを用いることができる。

【0048】

＜２．検知装置の構成＞
次に、検知装置１００の具体的な構成例について説明する。以下においては、まず、光誘導部１２が備える空間位相変調素子１２１であるグレーティングライトバルブ５の構成例について説明してから、空間位相変調素子１２１を含む検知装置１００の全体の構成例を説明する。

【0049】

＜２－１．グレーティングライトバルブ＞
グレーティングライトバルブ５について、図４～図６を参照しながら説明する。図４は、グレーティングライトバルブ５の一部を模式的に示す平面図である。図５は、グレーティングライトバルブ５を模式的に示す側面図である。図６は、グレーティングライトバルブ５の動作を説明するための図である。

【0050】

グレーティングライトバルブ５は、ベース部５１と、複数（例えば数千本程度）のリボン５２と、を備える。

【0051】

ベース部５１は、基板５１１と、電極（ベース電極）５１２とを備える。基板５１１は、板状の基材であり、例えばシリコン基板などを用いて構成される。一方、ベース電極５１２は、基板５１１に設けられる電極であり、例えば、基板５１１の上面（リボン５２が設けられる側の主面）に形成された金属膜によって、実現される。

【0052】

複数のリボン５２の各々は、グレーティングライトバルブ５において、格子要素としての役割を担う。複数のリボン５２は、基板５１１の一方の主面に、一列に配列されて設けられる。各リボン５２は、平面視にて細長い形状であり、長尺方向を配列方向と直交させるような向きで設けられる。なお、図４～図６においては、説明の便宜のために、複数のリボン５２の配列方向を「Ｇｘ」とし、各リボン５２の長尺方向を「Ｇｙ」とする座標系が示されている。

【0053】

各リボン５２は、可撓性を有しており、長尺方向の中央部において基板５１１との間に隙間を設けつつ、長尺方向の両端部において基板５１１の主面に接続される。また、各リボン５２は、その上面（基板５１１と対向する側の面と逆側の面）に設けられた、光ビームＬを正反射する反射面５２１を備える。反射面５２１は、例えば、リボン５２の上面に形成された金属（例えばアルミニウム）の薄膜によって実現される。さらに、各リボン５２は、電極（リボン電極）５２２を備える。リボン電極５２２は、例えば、反射面５２１を実現するための金属の薄膜によって実現される。いうまでもなく、反射面５２１を実現するための薄膜とは別に、リボン電極５２２を実現するための薄膜などが設けられてもよい。

【0054】

上記のとおり、各リボン５２は可撓性を有している。したがって、ベース電極５１２とリボン電極５２２との間に電位差が付与されると、静電気力によって、リボン５２が基板５１１に向けて撓み、基板５１１の法線方向に変位する（図５において一点鎖線で示す状態）。また、両電極５１２,５２２の間の電位差がなくなると、静電気力がなくなり、リボン５２は弾性復帰して、撓んでいない状態（図５において実線で示す状態）に戻る。両電極５１２,５２２の間には、制御部３からの信号に応じた電位差が付与され、各リボン５２は、付与された電位差に応じた量だけ、基板５１１に対して変位する。つまり、基板５１１に対するリボン５２の変位量ΔＧは、制御部３からの信号によって制御される。

【0055】

グレーティングライトバルブ５においては、複数のリボン５２の各々の変位量ΔＧが制御部３からの信号で制御されることによって、複数のリボン５２が様々なモード（パターン）を形成することができる。例えば、グレーティングライトバルブ５は、複数のリボン５２の変位量ΔＧが、等しくゼロであるようなパターンを形成することができる（第１モードＭ１）。このとき、グレーティングライトバルブ５は、鏡として機能し、グレーティングライトバルブ５に入射した光ビームＬは、鏡面反射される。また例えば、グレーティングライトバルブ５は、複数のリボン５２の変位量ΔＧがリボン５２の配列方向に沿って周期的に変化するブレーズパターンを形成することもできる（第２モードＭ２、第３モードＭ３）。いうまでもなく、グレーティングライトバルブ５では、第２モードＭ２および第３モードＭ３として図に例示される以外にも、任意のブレーズ周期（変位の周期）Ｂ、および、任意のブレーズ角度（鋸歯形状の傾斜面が基板５１１に対してなす角度）のブレーズパターンを形成することができる。複数のリボン５２が、配列方向に沿ってブレーズパターンを形成するとき、グレーティングライトバルブ５は、ブレーズド回折格子として機能する。すなわち、このときのグレーティングライトバルブ５は、ここに入射した光ビームＬの位相を変調して、該光ビームＬをブレーズ周期Ｂに応じた角度に反射する。したがって、複数のリボン５２が形成するブレーズパターンのブレーズ周期Ｂを次々に変化させる（ブレーズ周期Ｂを循環させる）ことで、グレーティングライトバルブ５から光ビームＬが反射される角度を次々に変化させることが可能となる。このようにして、光ビームＬが射出される方向を次々に変化させることによって、光ビームＬを誘導して走査領域Ａを走査させることができる。

【0056】

＜２－２．検知装置の全体構成＞
次に、検知装置１００の全体構成について、図７、図８を参照しながら説明する。図７は、第１方向Ａｘ（すなわち、光誘導部１２による光ビームＬの誘導方向）に沿って見た検知装置１００の光学系を模式的に示す図であり、図８は、第２方向Ａｙ（すなわち、変形ラインビームＬｄにおける複数のコリメートビームＣの配列方向）に沿って見た検知装置１００の光学系を模式的に示す図である。

【0057】

第１方向Ａｘに沿って見ると（図７）、光源１１から出射された光ビーム（測定光ビーム）Ｌは、シリンドリカルレンズ１０１によって、第２方向Ａｙについてコリメートされる。上記のとおり、光源１１から出射される光ビームＬは、例えば、短パルスのレーザ光である。

【0058】

続いて、光ビームＬは、レンズ１０２に入射し、該レンズ１０２によって、第２方向Ａｙについて空間位相変調素子１２１の中央に結像される。上記のとおり、空間位相変調素子１２１は、グレーティングライトバルブ５を用いて実現されており、グレーティングライトバルブ５は、リボン５２の配列方向Ｇｘが第１方向Ａｘと平行となり、各リボン５２の延在方向Ｇｙが第２方向Ａｙと平行となるように配置されている。したがって、光ビームＬは、レンズ１０２によって、各リボン５２の延在方向Ｇｙに集光されて、該延在方向Ｇｙの中央に結像される。各リボン５２の変位量ΔＧは、リボン５２の延在方向Ｇｙの中央領域において特に高い精度で制御されるところ、該中央領域に光ビームＬが入射するような構成とされることで、空間位相変調素子１２１から反射される光ビームＬの角度（走査角度）を十分に高い精度で制御することが可能となる。

【0059】

空間位相変調素子１２１で反射された光ビームＬは、レンズ１０３に入射し、該レンズ１０３によって第２方向Ａｙについてコリメートされた後に、回折光学素子４に入射する。回折光学素子４は、成形部１３としての役割を担うものであり、例えば、レンズ１０４の前側のフーリエ面に配置される。上記のとおり、回折光学素子４には、予め設計された回折格子パターン（すなわち、走査領域Ａに投射される光が所期の変形ラインビームＬｄとなるように光ビームＬに成形を施すことができる回折格子パターン）が設けられており、回折光学素子４に入射した光ビームＬは、該回折格子パターンに応じて回折されることで、走査領域Ａに投射される光が所期の変形ラインビームＬｄとなるような成形を施される。別の言い方をすると、該光ビームＬは、走査領域Ａに投射される光が所期の変形ラインビームＬｄとなるような位相分布を付与される。

【0060】

回折光学素子４で成形を施された光ビームＬは、レンズ１０４に入射し、該レンズ１０４によって第２方向Ａｙについて結像される。レンズ１０４によって光ビームＬが結像される結像点は、レンズ１０４と走査領域Ａとの間に規定される。そのため、光ビームＬは、第２方向Ａｙに広がりつつ、走査領域Ａに入射する。つまり、一群のレンズ１０３，１０４を含んで構成される投影光学系は、光ビームＬを第２方向Ａｙに広げるように成形して、走査領域Ａに照射する。上記のとおり、光ビームＬには、回折光学素子４によって成形が施されているため、レンズ１０５を通じて走査領域Ａに投射される光は、第２方向Ａｙに沿って複数のコリメートビームＣが隙間を設けつつ配列された変形ラインビームＬｄとなる。

【0061】

一方、第２方向Ａｙに沿って見ると（図８）、光源１１から出射された光ビームＬは、シリンドリカルレンズ１０１に入射するものの、シリンドリカルレンズ１０１は、第１方向Ａｘについてはパワーを有さない。したがって、光源１１から出射された光ビームＬは、シリンドリカルレンズ１０１によって第１方向Ａｘについて屈折されることなく進行する。

【0062】

続いて、光ビームＬは、レンズ１０２に入射し、該レンズ１０２によって第１方向Ａｘについてコリメートされてから空間位相変調素子１２１に入射する。つまり、光ビームＬは、空間位相変調素子１２１を実現するグレーティングライトバルブ５の各リボン５２の配列方向Ｇｘに沿って細長く延在する帯状の領域に、入射する。上記のとおり、グレーティングライトバルブ５では、制御部３からの信号で複数のリボン５２の各々の変位量ΔＧが制御されることによって、光ビームＬに対して位相変調が実行され、光ビームＬは、複数のリボン５２の変位態様（モード）に応じた角度（走査角度）で反射される。そして、光ビームＬが反射される角度が次々に変更されることで、光ビームＬが第１方向Ａｘに誘導される。図８では、２つの異なる角度へ反射された光ビームＬが併記されている。

【0063】

空間位相変調素子１２１で反射された光ビームＬは、レンズ１０３に入射し、該レンズ１０３によって第１方向Ａｘについて結像された後に、レンズ１０４によって第１方向Ａｘについてコリメートされる。つまり、一群のレンズ１０３，１０４を含んで構成される投影光学系は、空間位相変調素子１２１から射出された光ビームＬを、第１方向Ａｘに狭めるように成形して、走査領域Ａに照射する。

【0064】

以上のとおり、送信部１においては、光誘導部１２の空間位相変調素子１２１（具体的には、グレーティングライトバルブ５）が、ここに入射した光ビームＬを反射する角度を次々に変更することで、光ビームＬを第１方向Ａｘに誘導し、その一方で、成形部１３（具体的には、回折光学素子４）が、走査領域Ａに投射される光が、第２方向Ａｙに沿って複数のコリメートビームＣが配列された変形ラインビームＬｄとなるように、光ビームＬに成形を施す。したがって、第２方向Ａｙに沿って複数のコリメートビームＣが配列された変形ラインビームＬｄが、第１方向Ａｘに誘導されて走査領域Ａを走査することとなり、これによって、第１方向Ａｘおよび第２方向Ａｙから規定される２次元に広がる走査領域Ａに、光が照射される。走査領域Ａの大きさ、すなわち、検知装置１００の視野（ＦＯＶ）は、第２方向Ａｙについての変形ラインビームＬｄの全体の長さと、光誘導部１２による光ビームＬの誘導範囲（走査角度の範囲）とから規定される。

【0065】

上記のとおり、変形ラインビームＬｄは、通常のラインビームＬｎ（図１６）と比べて、光が照射される部分における光の強度が高い。したがって、変形ラインビームＬｄで走査領域Ａを走査することで、通常のラインビームＬｎで走査領域Ａを走査する場合に比べて、測距距離をのばすことができる。一方、変形ラインビームＬｄで走査領域Ａを走査する場合と、通常のラインビームＬｎで走査領域Ａを走査する場合とを比較したとき、光が誘導される速度が同じであればフレームレートは同じである。また、第２方向Ａｙについて両ラインビームＬｎ，Ｌｄの全体の長さが同じであれば、走査領域Ａの大きさも同じである。つまり、変形ラインビームＬｄで走査領域Ａを走査することで、フレームレートおよび視野（ＦＯＶ）を維持しつつ、測距距離をのばすことができる。

【0066】

引き続き、第２方向Ａｙに沿って見ると（図８）、走査領域Ａに照射されてここに存在する対象物Ａｔで反射された変形ラインビームＬｄは、レンズ（例えば、カメラレンズ）２０１などを通じて受信されて、光検出部２１に入射し、ここで検出される。

【0067】

一方、第１方向Ａｘに沿って見ると（図７）、上記のとおり、光検出部２１は、複数のフォトディテクタ２１１を備え、該複数のフォトディテクタ２１１の配列方向が、第２方向Ａｙに沿うように配置される。例えば、変形ラインビームＬｄにおいて隣り合うコリメートビームＣのそれぞれが、光検出部２１において隣り合うフォトディテクタ２１１のそれぞれに入射するように、コリメートビームＣの配列パターンが規定されている場合、走査領域Ａに照射され、ここにある対象物Ａｔで反射されて戻ってきた変形ラインビームＬｄにおける隣り合うコリメートビームＣのそれぞれが、隣り合うフォトディテクタ２１１のそれぞれに入射し、各フォトディテクタ２１１が各コリメートビームＣの強度を検出することになる。

【0068】

光検出部２１での検出結果は、制御部３に送信され、制御部３は、該検出結果を用いて各種の演算処理を行う。例えば、制御部３は、光検出部２１での検出結果に基づいて、走査領域Ａにある対象物Ａｔに関する各種の測定データ（例えば、対象物Ａｔまでの距離、対象物Ａｔの位置、など）を算出する。具体的には例えば、制御部３は、ＴｏＦ（Time of Flight）方式の測距技術を用いて、測定データを算出する。この場合、制御部３は、光源１１から短パルスのレーザ光が出射されてから、その反射光が光検出部２１で検出されるまでの時間（飛行時間）から、対象物Ａｔまでの距離を算出する。また例えば、制御部３は、対象物Ａｔで反射された変形ラインビームＬｄが走査領域Ａに投射されたときの走査角度（光誘導部１２による光ビームＬの誘導位置）に基づいて、第１方向Ａｘについての対象物Ａｔの位置を特定する。また例えば、制御部３は、対象物Ａｔで反射された変形ラインビームＬｄを検出したフォトディテクタ２１１の配列位置に基づいて、第２方向Ａｙについての対象物Ａｔの位置を特定する。

【0069】

＜３．効果＞
上記の実施形態に係る検知装置１００は、走査領域Ａに光（光ビーム）Ｌを送信する送信部１と、走査領域Ａにある対象物Ａｔで反射された光ビームＬを受信する受信部２と、を備える。そして、送信部１が、光ビームＬを出射する光源１１と、光ビームＬの位相を変調することによって該光ビームＬを第１方向Ａｘに誘導して走査領域Ａを走査させる光誘導部１２と、走査領域Ａに投射される光が、第１方向Ａｘと交差する第２方向Ａｙに沿って複数のコリメートビームＣが隙間を設けつつ配列された変形ラインビームＬｄとなるように、光ビームＬに成形を施す成形部１３と、を備える。

【0070】

この構成によると、第１方向Ａｘと交差する第２方向Ａｙに沿って複数のコリメートビームＣが隙間を設けつつ配列された（別の言い方をすると、複数のコリメートビームＣに分岐された）変形ラインビームＬｄが、第１方向Ａｘに誘導されて走査領域Ａを走査することで、２次元に広がる走査領域Ａに光が照射される。変形ラインビームＬｄは、第２方向Ａｙに沿って直線状に配列される不連続な部分（例えば線分）の集まりからなる領域に光を照射するものであるので、例えば、第２方向Ａｙに沿って連続的に延在する線状の領域に光を照射する通常のラインビームＬｎ（図１６）と比べて、光が照射される部分における光の強度（パワー密度）が高い（別の言い方をすると、光ビームＬの伝送効率が高い）。ひいては、光検出部２１で検出される光の強度（検出信号の強度）も高い。したがって、変形ラインビームＬｄで走査領域Ａを走査することで、通常のラインビームＬｎで走査領域Ａを走査する場合に比べて、測距距離をのばすことができる。

【0071】

変形ラインビームＬｄにおいて、コリメートビームＣに対する隙間の割合が大きくなるほど、走査領域Ａに照射される光の強度が高まり、測距距離が長くなる。その半面で、この割合が大きくなるほど、第２方向Ａｙについて分解能が低下する可能性が高まる。ここで、例えば自動車に搭載されるＬｉＤＡＲ装置などでは、運転視野に現れる物体の多くは水平方向に動くものであって、鉛直方向に動く物体はほとんど存在しないため、鉛直方向についてはそれほど高い分解能が求められない。別の言い方をすると、鉛直方向については、分解能の低下が許容される。したがって、第２方向Ａｙが、分解能の低下が許容される鉛直方向に相当するように検知装置１００を設置すれば、第２方向Ａｙについての分解能の低下は、実質的な問題にはならない場合が多い。

【0072】

また、上記の実施形態に係る検知装置１００では、受信部２が、複数のフォトディテクタ２１１が第２方向Ａｙに沿って配列された光検出部２１を備える。そして、コリメートビームＣの隙間が、フォトディテクタ２１１の隙間と対応するように構成されている。この構成によると、通常のラインビームＬｎにおいてフォトディテクタ２１１の隙間に入射していた光（すなわち、検出されることなく損失されていた光、換言すると、光検出部２１のフィルファクタ損失となっていた光）の少なくとも一部を間引くことで、走査領域Ａに照射される光の強度を高めて、測距距離をのばしている。したがって、分解能の低下を抑制しつつ、測距距離をのばすことができる。

【0073】

特に、変形ラインビームＬｄにおいて隣り合うコリメートビームＣのそれぞれが、光検出部２１において隣り合うフォトディテクタ２１１のそれぞれに入射するように構成すれば、変形ラインビームＬｄにおける複数のコリメートビームＣの隙間が、フォトディテクタ２１１を跨ぐものとはならないので、分解能の低下が十分に抑制される。その一方で、このように構成すれば、変形ラインビームＬｄが入射する複数のフォトディテクタ２１１の間に存在する隙間の全てについて、各隙間に入射していた光の少なくとも一部が間引かれることになるので、測距距離を十分にのばすことができる。つまり、隣り合うコリメートビームＣのそれぞれが、隣り合うフォトディテクタ２１１のそれぞれに入射するように構成することで、分解能の低下を十分に抑制しつつ、測距距離を十分にのばすことができる。

【0074】

また、上記の実施形態に係る検知装置１００は、成形部１３が、凹凸構造によって回折格子パターンが形成された回折光学素子４を備え、該回折格子パターンで光ビームＬを回折させることによって光ビームＬに成形を施す。この構成によると、光の回折現象を利用して、簡易に光ビームＬを成形することができる。

【0075】

また、上記の実施形態に係る検知装置１００において行われる検知方法は、図９に示されるように、走査領域Ａに光（光ビーム）Ｌを送信する送信工程Ｓ１（送信部１での動作工程）と、走査領域Ａにある対象物Ａｔで反射された光ビームＬを受信する受信工程Ｓ２（受信部２での動作工程）と、受信工程Ｓ２で取得された検出結果に基づく演算処理などを行う演算工程Ｓ３（制御部３での動作工程）と、が含まれる。そして、送信工程Ｓ１が、光源１１から光ビームＬを出射する出射工程Ｓ１１と、光源１１から出射された光ビームＬの位相を変調することによって該光ビームＬを第１方向Ａｘに誘導して走査領域Ａを走査させる光誘導工程Ｓ１２（光誘導部１２での動作工程）と、走査領域Ａに投射される光が、第１方向Ａｘと交差する第２方向Ａｙに沿って複数のコリメートビームＣが隙間を設けつつ配列された変形ラインビームＬｄとなるように、光ビームＬに成形を施す成形工程Ｓ１３（成形部１３での動作工程）と、を備える。また、受信工程Ｓ２が、走査領域Ａにある対象物Ａｔで反射された変形ラインビームＬｄを受光して、これを検出する光検出工程Ｓ２１（光検出部２１での動作工程）を備える。さらに、演算工程Ｓ３が、光検出工程Ｓ２１で取得された検出結果に基づいて、走査領域Ａにある対象物Ａｔに関する各種の測定データを算出する測定データ算出工程Ｓ３１（制御部３での動作工程）を備える。

【0076】

この検知方法によると、変形ラインビームＬｄで走査領域Ａを走査することで、通常のラインビームＬｎ（図１６）で走査領域Ａを走査する場合に比べて、測距距離をのばすことができる。なお、上記の実施形態においては、成形部１３（具体的には、回折光学素子４）が、光誘導部１２の空間位相変調素子１２１（具体的には、グレーティングライトバルブ５）の後段に配置されており（図７、図８）、成形工程Ｓ１３は光誘導工程Ｓ１２の後に行われていたが、後述する変形例のように、成形工程Ｓ１３は光誘導工程Ｓ１２と並行して行われてもよいし、成形工程Ｓ１３は光誘導工程Ｓ１２の前に行われてもよい。

【0077】

＜４．変形例＞
＜４－１．第１変形例＞
上記の実施形態に係る検知装置１００に係る成形部１３は、回折光学素子４を含んで構成されるものとしたが、成形部１３の構成はこれに限られるものではない。例えば、図１０に示される検知装置１００ａのように、成形部１３ａが、平面ライトバルブ（ＰＬＶ：Planar Light Valve）６を含んで構成されてもよい。具体的には例えば、上記の実施形態に係る検知装置１００の光学系（図７、図８）において、回折光学素子４が配置されていた位置に、回折光学素子４に代えて、平面ライトバルブ６を配置してもよい。

【0078】

平面ライトバルブ６は、グレーティングライトバルブ５と同様、空間位相変調素子の一種である。すなわち、平面ライトバルブ６は、複数の格子要素を有し、該複数の格子要素の各々を駆動する（具体的には、変位させる）ことで入射した光ビームＬの位相を変調する。ただし、グレーティングライトバルブ５が、格子要素であるリボン５２が１次元に配列された１次元の空間位相変調素子であるのに対し、平面ライトバルブ６は、格子要素である反射素子６２（後述する）が２次元に配列された２次元の空間位相変調素子である。

【0079】

平面ライトバルブ６について、図１１を参照しながら具体的に説明する。図１１は、平面ライトバルブ６の一部を模式的に示す平面図である。

【0080】

平面ライトバルブ６は、ベース部６１と、複数の反射素子６２と、を備える。

【0081】

ベース部６１は、基板６１１と、電極（ベース電極）（図示省略）とを備える。基板６１１は、板状の基材であり、例えばシリコン基板などを用いて構成される。一方、ベース電極は、基板６１１に設けられる電極であり、例えば、基板６１１の上面（反射素子６２が設けられる側の主面）に形成された金属膜によって、実現される。

【0082】

複数の反射素子６２の各々は、平面ライトバルブ６において、格子要素としての役割を担う。複数の反射素子６２は、基板６１１の一方の主面に、マトリクス状に配列されて設けられる。

【0083】

反射素子６２は、平面視にて矩形の平板状部材であり、その下面と基板６１１との間に、厚みが略均一な隙間を設けつつ、基板６１１上に支持される。反射素子６２の上面には、光ビームＬを正反射する反射面が設けられる。該反射面は、例えば、反射素子６２の上面に形成された金属（例えばアルミニウム）の薄膜によって実現される。各反射素子６２は、可撓性を有する支持体６２１によって、基板６１１との間に隙間を設けつつ、基板６１１の上方に支持される。支持体６２１は、具体的には例えば、平面視にて十字状の構造体であり、平面視における中央部分が、反射素子６２の下面（基板６１１と対向する側の面）と接続あるいは一体化される。また、支持体６２１は、平面視における中央部分から各端部に至る部分が、反射素子６２と基板６１１との間に架け渡されるようにして設けられる。さらに、支持体６２１は、例えば、金属（例えばアルミニウム）の薄膜で被覆されており、この薄膜が、反射素子６２に設けられた電極（反射素子電極）を構成する。

【0084】

上記のとおり、反射素子６２を支持する支持体６２１は、可撓性を有している。したがって、ベース電極と反射素子電極との間に電位差が付与されると、静電気力によって、支持体６２２１が基板６１１に向けて撓み、反射素子６２が基板６１１の法線方向に変位する。また、両電極の間の電位差がなくなると、静電気力がなくなり、支持体６２１は弾性復帰して撓んでいない状態に戻り、反射素子６２も元の位置に戻る。両電極の間には、制御部３からの信号に応じた電位差が付与され、各反射素子６２は、付与された電位差に応じた量だけ、基板６１１に対して、変位する。つまり、基板６１１に対する反射素子６２の変位量は、制御部３からの信号によって制御される。

【0085】

平面ライトバルブ６においては、複数の反射素子６２を駆動することによって（具体的には、各反射素子６２の変位量を、制御部３からの信号で制御することによって）、複数の反射素子６２に様々なモード（パターン）を形成させることができる。つまり、平面ライトバルブ６においては、各反射素子６２の変位量を制御部３からの信号で制御することによって、例えば上記の実施形態に係る回折光学素子４に形成されていた回折格子パターン（すなわち、基材の主面に刻設された微細な凹凸構造によって形成されていた回折格子パターン）と同様の回折格子パターンを、複数の反射素子６２によって形成することができる。

【0086】

平面ライトバルブ６に入射した光ビームＬは、複数の反射素子６２によって形成されている回折格子パターンに応じて回折される（回折格子パターンに応じた位相分布を付与される）ことで、該回折格子パターンに応じた形状（成形パターン）に成形される。つまり、所望の成形パターンに応じて設計された回折格子パターンが複数の反射素子６２によって形成されるように、各反射素子６２を変位させる（具体的には、各反射素子６２に与える制御信号を規定する）ことで、光ビームＬを該所望の成形パターンに成形することができる。

【0087】

走査領域Ａに投射される光が変形ラインビームＬｄとなるように光ビームＬに成形を施すことができる制御信号は、例えば次のようにして得ることができる。まず、走査領域Ａに投射されるべき変形ラインビームＬｄが決定される。そして、該決定された変形ラインビームＬｄに基づいて、回折格子パターンが設計される。すなわち、走査領域Ａに投射される光が該決定された変形ラインビームＬｄとなるように光ビームＬに成形を施すことができる回折格子パターンが、例えばシミュレーションによって設計される。そして、このようにして設計された回折格子パターンを形成するために各反射素子６２に与えるべき制御信号が算出される。該算出された制御信号で各反射素子６２が変位されることで、走査領域Ａに投射される光が所期の変形ラインビームＬｄとなるように、光ビームＬに成形を施すことができる。別の言い方をすると、走査領域Ａに投射される光が所期の変形ラインビームＬｄとなるような位相分布を、光ビームＬに付与することができる。

【0088】

このように、第１変形例に係る検知装置１００ａは、成形部１３ａが、２次元の空間位相変調素子である平面ライトバルブ６を備える。該平面ライトバルブ６は、２次元に配列された複数の格子要素である反射素子６２を有し、該複数の反射素子６２の各々が駆動される（具体的には、制御部３からの信号に応じて変位される）ことで回折格子パターンが形成されるものであり、該回折格子パターンで光を回折させることによって光に成形を施す。この構成によると、光の回折現象を利用して、簡易に光を成形することができる。

【0089】

＜４－２．第２変形例＞
また例えば、図１２に示される検知装置１００ｂのように、光誘導部１２ｂと成形部１３ｂとの間で、平面ライトバルブ６が共用されてもよい。具体的には例えば、上記の実施形態に係る検知装置１００の光学系（図７、図８）において、グレーティングライトバルブ５が配置されていた箇所に、グレーティングライトバルブ５に代えて平面ライトバルブ６を配置するとともに、回折光学素子４を省略してもよい。

【0090】

上記のとおり、平面ライトバルブ６においては、予め設計された回折格子パターン（すなわち、走査領域Ａに投射される光が所期の変形ラインビームＬｄとなるように光ビームＬに成形を施すことができる回折格子パターン）が複数の反射素子６２によって形成されるように、各反射素子６２を変位させることで、入射した光ビームＬに成形を施すことができる。つまり、複数の反射素子６２に、光ビームＬを成形するための回折格子パターンを形成させることで、平面ライトバルブ６を成形部１３ｂとして機能させることができる。

【0091】

その一方で、平面ライトバルブ６においては、光ビームＬを誘導するためのブレーズパターンが複数の反射素子６２によって形成されるように、各反射素子６２を変位させることで、入射した光ビームＬを誘導して走査領域Ａを走査させることができる。つまり、複数の反射素子６２に、光ビームＬを誘導するためのブレーズパターンを形成させることで、平面ライトバルブ６を光誘導部１２ｂとして機能させることもできる。

【0092】

ここで、光ビームＬを誘導するためのブレーズパターンを、複数の反射素子６２に形成させる態様について説明する。いま、グレーティングライトバルブ５に代えて設けられた平面ライトバルブ６において、第１方向Ａｘに沿う複数の反射素子６２の配列方向を「行方向Ｐｘ」とよび、第２方向Ａｙに沿う複数の反射素子６２の配列方向を「列方向Ｐｙ」とよび、さらに、同じ列に配置されている一群の反射素子６２を反射素子群６２０と呼ぶとする（図１１）。上記のとおり、平面ライトバルブ６においては、複数の反射素子６２の各々の変位量が制御部３からの信号で制御されることによって、複数の反射素子６２が様々なモードを形成することができる。例えば、平面ライトバルブ６は、複数の反射素子群６２０の変位量が、等しくゼロであるようなパターンを形成することができる。このとき、平面ライトバルブ６は、鏡として機能し、平面ライトバルブ６に入射した光ビームＬは、鏡面反射される。また例えば、平面ライトバルブ６は、複数の反射素子群６２０の変位量が、行方向Ｐｘに沿って周期的に変化するブレーズパターンを形成することもできる。いうまでもなく、平面ライトバルブ６では、任意のブレーズ周期、および、任意のブレーズ角度のブレーズパターンを形成することができる。複数の反射素子群６２０が、配列方向に沿ってブレーズパターンを形成するとき、平面ライトバルブ６は、ブレーズド回折格子として機能する。すなわち、このときの平面ライトバルブ６は、ここに入射した光ビームＬの位相を変調して、該光ビームＬをブレーズ周期に応じた角度に反射する。したがって、複数の反射素子群６２０が形成するブレーズパターンのブレーズ周期を次々に変化させることで、平面ライトバルブ６から光ビームＬが反射される角度を次々に変化させることが可能となる。このようにして、光ビームＬが射出される方向を次々に変化させることによって、光ビームＬを、行方向Ｐｘ（すなわち、第１方向Ａｘ）に誘導して、走査領域Ａを走査させることができる。

【0093】

ここでは、光ビームＬを成形するための回折格子パターン（すなわち、走査領域Ａに投射される光が所期の変形ラインビームＬｄとなるように光ビームＬに成形を施すことができる回折格子パターン）と、光ビームＬを第１方向Ａｘに誘導するためのブレーズパターン（いうまでもなく、ブレーズ周期が次々に変化するブレーズパターン）とが重畳されたパターンが、複数の反射素子６２によって形成されるように、各反射素子６２を変位させる（具体的には、各反射素子６２に与える制御信号を規定する）。すると、平面ライトバルブ６に入射した光ビームＬは、回折格子パターンに応じた成形を施されつつ、ブレーズパターンに応じて誘導されることになる。すなわち、平面ライトバルブ６を成形部１３ｂとして機能させるとともに、光誘導部１２ｂとして機能させることができる。

【0094】

このように、第２変形例に係る検知装置１００ｂは、光誘導部１２ｂと成形部１３ｂとの間で２次元の空間位相変調素子である平面ライトバルブ６が共用されており、該平面ライトバルブ６が、光ビームＬを誘導するとともに該光ビームＬに成形を施す。この構成によると、部品点数を減らして装置構成を単純化することができる。

【0095】

この変形例に係る検知装置１００ｂで行われる検知方法においては、光ビームＬに成形を施す成形工程Ｓ１３と、光ビームＬを誘導する光誘導工程Ｓ１２とが、並行して行われることになる。

【0096】

なお、いうまでもなく、上記の実施形態に係る検知装置１００の光学系（図７、図８）において、グレーティングライトバルブ５に代えて平面ライトバルブ６が設けられる場合に、これに伴って適宜の変更がなされてもよい。例えば、光源１１から出射された光ビームＬが、第１方向Ａｘおよび第２方向Ａｙに広げられつつ平面ライトバルブ６に入射するように、光学部品の追加、変更などがなされることも好ましい。

【0097】

＜４－３．第３変形例＞
上記のとおり、平面ライトバルブ６では、入射した光ビームＬが、複数の反射素子６２によって形成される回折格子パターンに応じて回折されることで、該回折格子パターンに応じた形状（成形パターン）に成形される。ここで、各反射素子６２は、制御部３からの信号に応じて変位されるものであるので、制御部３から各反射素子６２に与える信号を変更することによって、複数の反射素子６２によって形成される回折格子パターン（ひいては、光ビームＬに施される成形パターン）を自在に変更することができる。

【0098】

そこで、例えば、成形部１３ａ，１３ｂが平面ライトバルブ６を含んで構成される場合（第１あるいは第２変形例に係る検知装置１００ａ，１００ｂ）に、平面ライトバルブ６が備える各反射素子６２に与える制御信号を変更することによって、複数の反射素子６２によって形成される回折格子パターンを変更するパターン変更部３０１を設けてもよい。パターン変更部３０１は、制御部３において、例えばＣＰＵ３１が記憶装置３４に格納されたプログラムＰを実行することによって実現される。

【0099】

この構成によると、パターン変更部３０１が回折格子パターンを変更することによって、走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおけるコリメートビームＣの配列パターン（具体的には例えば、コリメートビームＣの個数、間隔、ビーム径、プロファイル、など）を自在に変更することができる。

【0100】

＜４－３－１．変更の態様（１）＞
パターン変更部３０１は、例えば、走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおいて、第２方向Ａｙの端にあるコリメートビームＣが１個以上消滅するように、回折格子パターンを変更してもよい。

【0101】

具体的には例えば、図１３に示されるように、パターン変更部３０１は、走査領域Ａよりも狭い領域（関心領域）Ａｒの指定をユーザから受け付けて、該指定された関心領域Ａｒの外側に投射されるコリメートビームＣが消滅するように、回折格子パターンを変更してもよい。ただし、図１３においては、変更前の回折格子パターンで光ビームＬが成形された場合の変形ラインビームＬｄ’が二点鎖線で示され、変更後の回折格子パターンで光ビームＬが成形された場合の変形ラインビームＬｄが実線で示されている。

【0102】

このように、変形ラインビームＬｄにおいて、第２方向Ａｙの端にあるコリメートビームＣが１個以上消滅されることで、変形ラインビームＬｄに含まれるコリメートビームＣの総数が減少し、残ったコリメートビームＣの強度が高まる。これによって、測距距離をさらにのばすことが可能となる。すなわち、走査領域Ａよりも狭い領域である関心領域Ａｒについて、走査領域Ａよりも長い測距距離を実現することができる。

【0103】

＜４－３－２．変更の態様（２）＞
上記のとおり、平面ライトバルブ６では、入射した光ビームＬが、複数の反射素子６２によって形成される回折格子パターンに応じて回折されることで、該回折格子パターンに応じた形状（成形パターン）に成形されるところ、この成形パターンにおけるコリメートビームＣの配列パターンと、実際に走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおけるコリメートビームＣの配列パターンとが、一致しない（相似関係にならない）場合がある。その原因の一つは、送信部１が備えるレンズ（例えば、広角レンズ）の収差（例えば、ディストーション）にある。すなわち、例えば、平面ライトバルブ６において、コリメートビームＣの間隔が一定となるような成形パターンに光ビームＬが成形されたとしても、成形後の光ビームＬが、レンズ１０３，１０４（図７、図８）を通じて走査領域Ａに投射された結果、実際に走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおいて、コリメートビームＣの配列方向（第２方向）Ａｙの端に近づくにつれて隣り合うコリメートビームＣの間隔が広くなる（レンズ１０３，１０４に糸巻き型のディストーションがある場合）、あるいは、狭くなる（レンズ１０３，１０４に樽型のディストーションがある場合）、といった事態が発生する場合がある。

【0104】

そこで、パターン変更部３０１が、送信部１が備えるレンズ（例えば、レンズ１０３，１０４）を通じて走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおいて、複数のコリメートビームＣが等間隔で配列されるように、該レンズの収差を加味して回折格子パターンを補正してもよい。

【0105】

例えば、平面ライトバルブ６において、コリメートビームＣの間隔が一定となるような成形パターンに光ビームＬが成形された場合に、成形後の光ビームＬがレンズ１０３，１０４を通じて走査領域Ａに投射されたときに、レンズ１０３，１０４の収差のために、走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄ’において、コリメートビームＣの配列方向（第２方向）Ａｙの端に近づくにつれて隣り合うコリメートビームＣの間隔が広くなったとする（図１４の二点鎖線）。この場合、パターン変更部３０１は、レンズ１０３，１０４の収差を加味して、コリメートビームＣの配列方向の端に近づくにつれて隣り合うコリメートビームＣの間隔が狭くなるような成形パターンに光ビームＬが成形されるように、回折格子パターンを補正する。すると、補正後の回折格子パターン（補正回折格子パターン）に応じた成形パターンに成形された光ビームＬが、レンズ１０３，１０４を通じて走査領域Ａに投射されたときに、レンズ１０３，１０４の収差のために、走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおいて、複数のコリメートビームＣが等間隔で配列される（図１４の実線）。

【0106】

多くの場合、レンズ１０３，１０４の収差の影響は、光ビームＬの誘導範囲の端に近づくにつれて（すなわち、走査角度の絶対値が大きくなるにつれて）、大きくなる。すなわち、誘導範囲の端に近づくにつれて、成形パターンにおけるコリメートビームＣの配列パターンと、レンズ１０３，１０４を通じて走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおけるコリメートビームＣの配列パターンとのズレ量が、大きくなる。したがって、レンズ１０３，１０４を通じて走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおいて複数のコリメートビームＣが等間隔で配列されるようにするための補正回折格子パターンは、光ビームＬの誘導位置（走査角度）によって異なるものとなる。そこで、光ビームＬの誘導位置ごとに補正回折格子パターンを予め設計して例えば記憶装置３４などに記憶しておき、パターン変更部３０１が、光誘導部１２，１２ｂによって光ビームＬが誘導されるのと並行して、複数の反射素子６２に形成させる回折格子パターンを、各誘導位置について設計された補正回折格子パターンに次々に切り替えることが好ましい。これによって、誘導範囲の全域にわたって、走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄが、複数のコリメートビームＣが等間隔で配列されたものとなるように、担保することができる。

【0107】

このように、パターン変更部３０１によって、送信部１が備えるレンズ１０３，１０４の収差を加味して回折格子パターンが補正されることで、レンズ１０３，１０４の収差のために、走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおいて、複数のコリメートビームＣの間隔が、コリメートビームＣの配列方向の端に近づくにつれて広がる（あるいは狭まる）、といった事態の発生が未然に回避される。すなわち、レンズ１０４，１０５の収差の影響を低減あるいは除去する（収差を補正する）ことができる。

【0108】

なお、送信部１が備えるレンズ１０３，１０４の収差は、これらを通じて走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおけるコリメートビームＣの間隔にバラツキを生じさせるだけでなく、コリメートビームＣのビーム径にもバラツキを生じさせる場合がある。したがって、パターン変更部３０１は、ビーム径のバラツキが低減されるような成形パターンに光ビームＬが成形されるように、回折格子パターンを補正することも好ましい。すなわち、パターン変更部３０１が、送信部１が備えるレンズ１０３，１０４を通じて走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおいて、複数のコリメートビームＣのビーム径が互いに等しいものとなるように、該レンズの収差を加味して回折格子パターンを補正することも好ましい。

【0109】

＜４－４．第４変形例＞
複数のコリメートビームＣが配列されてなる（マルチスポットのコリメートビームＣである）変形ラインビームＬｄにおけるコリメートビームＣの配列パターンは、上記の実施形態などにおいて例示したものに限らない。

【0110】

図１５には、コリメートビームＣの配列パターンの別の例が示されている。ここに示される変形ラインビームＬｄ１のように、各コリメートビームＣが、隣り合う所定数個（図の例では３個）のフォトディテクタ２１１からなるフォトディテクタ群２１１０に入射するように、コリメートビームＣの配列パターンが規定されてもよい。また、変形ラインビームＬｄ２のように、隣り合うコリメートビームＣのそれぞれが、所定数（図の例では１個）のフォトディテクタ２１１を飛ばして、各フォトディテクタ２１１に入射するように（すなわち、所定数個おきのフォトディテクタ２１１に入射するように）、コリメートビームＣの配列パターンが規定されてもよい。また、変形ラインビームＬｄ３のように、隣り合うコリメートビームＣのそれぞれが、所定数個（図の例では１個）のフォトディテクタ２１１を飛ばして、フォトディテクタ群２１１０（図の例では、隣り合う２個のフォトディテクタ２１１からなるフォトディテクタ群２１１０）に入射するように、コリメートビームＣの配列パターンが規定されてもよい。

【0111】

これらの変形ラインビームＬｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３のいずれにおいても、コリメートビームＣの隙間が、フォトディテクタ２１１の隙間と対応することとなる。つまり、通常のラインビームＬｎにおいてフォトディテクタ２１１の隙間に入射していた光の少なくとも一部を間引くことで、走査領域Ａに照射される光の強度を高めて、測距距離をのばしている。したがって、分解能の低下を抑制しつつ、測距距離をのばすことができる。

【0112】

＜４－５．他の変形例＞
上記の実施形態および上記の各変形例の構成もあくまで例示であり、これらは適宜に変更することができる。

【0113】

例えば、上記の実施形態および上記の各変形例において、光ビームＬに成形を施す位置（位相分布を付与する位置）は、適宜に変更することができる。すなわち、上記の実施形態に係る成形部１３が備える回折光学素子４の位置、あるいは、第１変形例に係る成形部１３ａが備える平面ライトバルブ６の位置は、適宜に変更することができる。具体的には例えば、回折光学素子４は、シリンドリカルレンズ１０１とレンズ１０２との間に設けられてもよいし、グレーティングライトバルブ５と一体的にあるいはこれと十分に近接して設けられてもよい。同様に、平面ライトバルブ６は、シリンドリカルレンズ１０１とレンズ１０２との間に設けられてもよいし、グレーティングライトバルブ５と一体的にあるいはこれと十分に近接して設けられてもよい。成形部１３としての役割を担う回折光学素子４、あるいは、成形部１３ａとしての役割を担う平面ライトバルブ６が、光誘導部１２としての役割を担うグレーティングライトバルブ５の前段に配置される場合、光ビームＬに成形を施す成形工程Ｓ１３が、光ビームＬを誘導する光誘導工程Ｓ１２の前に行われることになる。

【0114】

また例えば、上記の実施形態において、光誘導部１２として設けられているグレーティングライトバルブ５の一群のリボン５２の反射面５２１に、光ビームＬを成形するための回折格子パターンを凹凸構造によって形成（例えば、刻設）してもよい。この場合、光ビームＬを誘導するためのブレーズパターン（いうまでもなく、ブレーズ周期が次々に変化するブレーズパターン）が複数のリボン５２によって形成されるように、各リボン５２を変位させることで、グレーティングライトバルブ５に入射した光ビームＬに、回折格子パターンに応じた成形を施しつつ、ブレーズパターンに応じて誘導することができる。すなわち、グレーティングライトバルブ５を光誘導部１２として機能させるとともに、成形部１３として機能させることができる。

【0115】

また例えば、上記の実施形態あるいは上記の各変形例において、成形部１３，１３ａ，１３ｂは、エルコス（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal On Silicon）を用いて構成することもできる。エルコスは、２次元の空間位相変調素子の一種である。すなわち、エルコスは、２次元に配列された複数の格子要素としての画素電極を有し、該複数の画素電極を駆動することで回折格子パターンを形成して、該回折格子パターンで光ビームＬを回折させる（回折格子パターンに応じた位相変調を施す）。エルコスは、具体的には例えば、ＣＭＯＳチップなどの上に２次元状（例えば、マトリクス状）に配置された複数の画素電極と、ガラス基板などに設けられた透明電極と、各画素電極と透明電極との間に封入された液晶と、を含んで構成されている。このような構成において、複数の画素電極の各々に電圧が印加されると、該印加された電圧に応じて液晶が変位（傾斜）して、屈折率が変化する。したがって、各画素電極に印加する電圧を制御することによって、様々なモード（パターン）を形成することができる。つまり、エルコスにおいては、各画素電極に対応する液晶の変位量を制御部３からの信号で制御することによって、例えば上記の実施形態に係る回折光学素子４に形成されていた回折格子パターンと同様の回折格子パターンを形成することができ、入射した光ビームＬを、該回折格子パターンに応じて回折させる（回折格子パターンに応じた位相分布を付与する）ことで、該回折格子パターンに応じた形状（成形パターン）に成形することができる。つまり、所望の成形パターンに応じて設計された回折格子パターンが形成されるように、各画素電極に与える制御信号を規定することで、光ビームＬを該所望の成形パターンに成形することができる。

【0116】

また、パターン変更部３０１において、回折格子パターンを変更する態様は、上記に例示したものに限らない。例えば、パターン変更部３０１は、上記に例示したように、走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおけるコリメートビームＣの個数を減らすように回折格子パターンを変更してもよいし、逆に、コリメートビームＣの個数を増やすように回折格子パターンを変更してもよい。また、パターン変更部３０１は、コリメートビームＣの間隔を広げる、あるいは、狭めるように、回折格子パターンを変更してもよい。また、パターン変更部３０１は、コリメートビームＣのビーム径を大きくする、あるいは、小さくするように、回折格子パターンを変更してもよい。いうまでもなく、これらの回折格子パターンの変更の態様は、適宜に組み合わされてもよい。

【0117】

また例えば、上記の実施形態あるいは上記の各変形例において、検知装置１００，１００ａ，１００ｂには、光源１１と光誘導部１２，１２ｂとの間に、戻り光を遮断するためのオプティカルアイソレータが設けられてもよい。また例えば、光検出部２１の前段に例えばバンドパスフィルタなどを設け、ここで不要な周波数帯（例えば、光源１１から出射される光ビームＬの周波数帯以外の周波数帯）を減衰させるとともに、必要な周波数帯（例えば、光源１１から出射される光ビームＬの周波数帯）を通過させて、光検出部２１に入射させるものとしてもよい。また、制御部３は、ＴＤＣ（Time to Digital Converter）を含んで構成されてもよい。

【0118】

また例えば、上記の実施形態あるいは上記の各変形例において、送信部１の投影光学系は、光誘導部１２，１２ｂ（具体的には、グレーティングライトバルブ５、あるいは、平面ライトバルブ６）による光ビームＬの反射角を大きくして、光ビームＬの誘導範囲（走査角度の範囲）を広げる機能を備えるものであってもよい。この機能は、例えば上記の実施形態のように光ビームＬを走査領域Ａよりも前の位置で結像することによって実現することができる他、複数のレンズの組み合わせによって実現することもできる。

【0119】

また例えば、上記の実施形態に係る成形部１３が備える回折光学素子４が、送信部１が備えるレンズ（例えば、レンズ１０３，１０４）を通じて走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおいて、複数のコリメートビームＣが等間隔で配列されるように、該レンズの収差を加味した回折格子パターンを有していてもよい。上記のとおり、レンズを通じて走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおいて複数のコリメートビームＣが等間隔で配列されるようにするための補正回折格子パターンは、光ビームＬの誘導位置（走査角度）によって異なるものとなる。ここで、回折光学素子４上における光ビームＬが入射する位置は、光ビームＬの誘導位置によって、変化する。そこで、光ビームＬの誘導位置ごとに、回折光学素子４上における光ビームＬが入射する位置、および、該誘導位置におけるレンズ１０３，１０４の収差の影響を打ち消すために回折光学素子４上の当該位置に形成するべき補正回折格子パターンを予め求めておき、各位置に当該位置に対応する補正回折格子パターンを有するような回折格子パターンを、回折光学素子４上に形成しておけばよい。このような構成によっても、レンズ１０３，１０４の収差のために、走査領域Ａに投射される変形ラインビームＬｄにおいて、複数のコリメートビームＣの間隔が、コリメートビームＣの配列方向の端に近づくにつれて広がる（あるいは狭まる）ことを抑制することができる。

【0120】

また例えば、上記の実施形態あるいは上記の各変形例に係る送信部１において、偏光ビームスプリッタおよび１／４波長板をさらに設けてもよい。具体的には例えば、レンズ１０２から射出された光ビームＬを、偏光ビームスプリッタによって直角に曲げて、１／４波長板を通過させた上で、光誘導部１２，１２ｂ（具体的には、グレーティングライトバルブ５、あるいは、平面ライトバルブ６）に入射させ、さらに、光誘導部１２，１２ｂで反射された光ビームＬを、再び１／４波長板を通過させた上で、偏光ビームスプリッタに入射させるような構成としてもよい。この場合、光ビームＬは、１回目の１／４波長板の通過に伴って１／４波長回転してから、光誘導部１２，１２ｂに入射してここで反射された後、２回目の１／４波長板の通過に伴ってさらに１／４波長回転してから、偏光ビームスプリッタに入射する。ここで偏光ビームスプリッタに入射した光ビームＬは、２回の１／４波長板の通過によって１／２波長回転しているため、偏光ビームスプリッタを通過して、投影光学系に向かうことになる。

【0121】

また例えば、上記の実施形態あるいは上記の各変形例に係る受信部２の光検出部２１は、例えば、フォトディテクタ２１１が２次元に配列された２次元フォトディテクタアレイを含んで構成されてもよい。

【0122】

また、上記の実施形態あるいは上記の各変形例に係る制御部３の機能および動作はあくまで例示であり、これは適宜に変更することができる。例えば、制御部３が測定データを取得する方式は、必ずしもＴｏＦ方式である必要はなく、例えば、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ：Frequency Modulation Continuous Wave）方式、ＡＭＣＷ方式、などであってもよい。例えばＦＭＣＷ方式を採用する場合、光源１１は、連続的に波長が変化する光ビームを生成して射出するものとする。そして、走査領域Ａにある対象物Ａｔで反射された光ビームを、基準となる光ビーム（例えば、光源１１から出射された光ビームが走査領域Ａに照射される前に、該光ビームから分岐された光ビーム）と合成し、得られた合成波に含まれるビート信号に基づいて、対象物Ａｔまでの距離を算出すればよい。また例えば、制御部３が取得する測定データは、対象物Ａｔまでの距離、および、対象物Ａｔの位置の一方であってもよいし、それ以外の各種のデータ（例えば、対象物Ａｔの速度、加速度）が測定データとして取得されてもよい。

【0123】

以上のように、検知装置および検知方法は詳細に説明されたが、上記の説明は、全ての局面において、例示であって、これらがそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。また、上記の実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り、適宜に組み合わせたり、省略したりすることができる。

【符号の説明】

【0124】

１００，１００ａ，１００ｂ 検知装置
１ 送信部
１１ 光源
１２，１２ｂ 光誘導部
１３，１３ａ，１３ｂ 成形部
２ 受信部
２１ 光検出部
２１１ フォトディテクタ
３ 制御部
３０１ パターン変更部
４ 回折光学素子
５ グレーティングライトバルブ
６ 平面ライトバルブ（２次元の空間位相変調素子）
Ｌｄ 変形ラインビーム
Ｃ コリメートビーム

【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】

【図16】