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(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】
(24)【登録日】2024-04-10
(45)【発行日】2024-04-18
(54)【発明の名称】物体検出装置、センシング装置及び移動体
(51)【国際特許分類】
G01S 7/481 20060101AFI20240411BHJP
G02B 26/10 20060101ALI20240411BHJP
【ＦＩ】
G01S7/481 Z
G02B26/10 101
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020046972
(22)【出願日】2020-03-17
(65)【公開番号】P2021148514
(43)【公開日】2021-09-27
【審査請求日】2023-01-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100098626
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 壽
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 一範
(72)【発明者】
【氏名】中村 健翔
【審査官】佐藤 宙子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０１３０５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０４７４３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０３５６９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０１２９５３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／４８ー ７／５１
Ｇ０１Ｓ １７／００ー１７／９５
Ｇ０１Ｃ ３／００ー ３／３２
Ｇ０１Ｂ １１／００ー１１／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源基板上の光源からの光を物体に投光光学系を介して投光し、該物体からの反射光を、受光光学系を介して受光基板上の受光部で受光する物体検出装置であって、前記投光光学系の部材及び前記受光光学系の部材は、保持部材に直接固定され、
前記光源基板及び前記受光基板は、位置調整材を介在させてそれぞれ保持部材に固定され、
前記投光光学系及び前記受光光学系は、それぞれの光軸が互いに傾斜するように前記保持部材に固定されていることを特徴とする物体検出装置。
【請求項2】
請求項１に記載の物体検出装置において、
前記光源は、前記光源基板上の端部付近に配置され、
前記受光部は、前記受光基板上の端部付近に配置され、
前記光源基板及び前記受光基板は、前記端部同士が互いに対向するように配置されることを特徴とする物体検出装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の物体検出装置において、
前記光源基板及び前記受光基板は、前記光源基板及び前記受光基板をそれぞれ保持する基板保持部材に保持させた状態とし、前記基板保持部材と前記保持部材との間に前記位置調整材を介在させて、前記保持部材に固定されていることを特徴とする物体検出装置。
【請求項4】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の物体検出装置において、前記保持部材は、前記投光光学系の部材及び前記受光光学系の部材を位置決めする位置決め手段を備えていることを特徴とする物体検出装置。
【請求項5】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の物体検出装置において、前記位置調整材は硬化性樹脂であることを特徴とする物体検出装置。
【請求項6】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の物体検出装置において、前記投光光学系からの光を光偏向部材によって偏向して物体へ投光し、該物体からの反射光を該光偏向部材と同一又は異なる光偏向部材によって偏向して前記受光光学系を介して前記受光部で受光することを特徴とする物体検出装置。
【請求項7】
請求項６に記載の物体検出装置において、前記投光光学系及び前記受光光学系は、偏向方向に対して直交する方向へ互いにずれた位置で前記保持部材に対して固定されていることを特徴とする物体検出装置。
【請求項8】
請求項６又は７に記載の物体検出装置において、前記投光光学系及び前記受光光学系は、偏向方向における略同一位置に固定されていることを特徴とする物体検出装置。
【請求項9】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の物体検出装置と、前記物体検出装置の出力に基づいて、物体の有無、物体の位置、物体の移動方向及び物体の移動速度の少なくとも１つを含む物体検出情報を導出する情報処理装置とを有することを特徴とするセンシング装置。
【請求項10】
請求項９に記載のセンシング装置において、前記物体検出装置は、移動体に搭載され、
前記情報処理装置は、物体の位置、物体の移動方向及び物体の移動速度のうちの少なくとも１つの情報に基づいて、危険判断処理を実行することを特徴とするセンシング装置。
【請求項11】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の物体検出装置を搭載することを特徴とする移動体。
【請求項12】
請求項１０に記載のセンシング装置を搭載することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、物体検出装置、センシング装置及び移動体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、光源基板上の光源からの光を物体に投光光学系を介して投光し、該物体からの反射光を、受光光学系を介して受光基板上の受光部で受光する物体検出装置が知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、投光ビーム（光源からの光）を反射する反射領域と物体で反射した受光ビーム（反射光）を透過する透過領域とを外側表面に備え、かつ、透過した受光ビームを反射する反射面を備えた１つのプリズムで、光源からの投光ビームと物体からの受光ビームとの光路を分離する光測距装置（物体検出装置）が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、従来の物体検出装置では、装置が大型化するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した課題を解決するために、本発明は、光源基板上の光源からの光を物体に投光光学系を介して投光し、該物体からの反射光を、受光光学系を介して受光基板上の受光部で受光する物体検出装置であって、前記投光光学系の部材及び前記受光光学系の部材は、保持部材に直接固定され、前記光源基板及び前記受光基板は、位置調整材を介在させてそれぞれ保持部材に固定され、前記投光光学系及び前記受光光学系は、それぞれの光軸が互いに傾斜するように前記保持部材に固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態におけるレーザレーダの概略的構成を示すブロック図。
【図2】（ａ）は、同レーザレーダにおける投光光学系及び同期系を模式的に示した説明図。（ｂ）は、同レーザレーダにおける受光光学系を模式的に示した説明図。（ｃ）は、同レーザレーダにおける投光光学系と受光光学系の配置を説明する説明図。
【図3】同レーザレーダにおける検出系や同期系におけるＰＤ出力検出部の一例を示す模式図。
【図4】（ａ）は、同レーザレーダにおけるＬＤＡの各ＬＤの発光領域と、ＬＤＡを構成する１つのＬＤから出射されて投光光学系を介した光の照射範囲とを示す説明図。（ｂ）は、同レーザレーダにおけるＰＤＡの各ＰＤの受光領域と、ＰＤＡを構成する１つのＰＤでの物体からの反射光の受光可能範囲とを示す説明図。
【図5】同ＬＤＡの各ＬＤの照射範囲と同ＰＤＡの各ＰＤの受光可能範囲との関係を示す説明図。
【図6】検出範囲の解像度を表す模式図。
【図7】（ａ）は、構成例１におけるレーザレーダのＬＤとＰＤの関係を示す説明図。構成例２におけるレーザレーダのＬＤとＰＤの関係を示す説明図。
【図8】ＬＤＡ１１における同時に点灯されるＬＤ群を説明するための説明図。
【図9】各ＬＤ群の点灯タイミングを示すタイミングチャート。
【図10】同レーザレーダを備えるセンシング装置を備えた自動車を示す模式図。
【図11】同レーザレーダにおけるＹ軸に直交する断面を示す断面図。
【図12】変形例１におけるレーザレーダにおけるＹ軸に直交する断面を示す断面図。
【図13】変形例１におけるレーザレーダを、ハウジングを取り除いた状態で示す斜視図。
【図15】変形例２におけるレーザレーダにおけるＹ軸に直交する断面を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における走査型の物体検出装置であるレーザレーダ１００の概略的構成を示すブロック図である。
本実施形態のレーザレーダ１００は、一例として、移動体としての自動車に搭載され、光を出射し、物体（例えば先行車両、停車車両、障害物、歩行者等）からの反射光（散乱光）を受光して、物体の有無や物体までの距離、物体の位置や方向などを検出する走査型レーザレーダである。レーザレーダ１００は、例えば自動車のバッテリ（蓄電池）から電力の供給を受ける。
図１は、本実施形態における走査型の物体検出装置であるレーザレーダ１００の概略的構成を示すブロック図である。
本実施形態のレーザレーダ１００は、一例として、移動体としての自動車に搭載され、光を出射し、物体（例えば先行車両、停車車両、障害物、歩行者等）からの反射光（散乱光）を受光して、物体の有無や物体までの距離、物体の位置や方向などを検出する走査型レーザレーダである。レーザレーダ１００は、例えば自動車のバッテリ（蓄電池）から電力の供給を受ける。
【0009】
レーザレーダ１００は、図１に示されるように、複数の半導体素子であるＬＤ（レーザダイオード）を含むＬＤＡ（レーザダイオードアレイ）１１を光源として備え、ＬＤ駆動装置１２、投光光学系２０、受光光学系３０、検出系４０、同期系５０なども備えている。
【0010】
ＬＤＡ１１の各ＬＤは、ＬＤ駆動装置１２により駆動され、レーザ光を出射する。ＬＤ駆動装置１２は、自動車のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）４０１からＬＤ駆動信号（矩形パルス信号）が入力されたときにＬＤを点灯（発光）させる。ＬＤＡ１１の詳細については、後述する。
【0011】
図２（ａ）は、投光光学系２０及び同期系５０を模式的に示した説明図である。図２（ｂ）は、受光光学系３０を模式的に示した説明図である。
以下では、図２（ａ）等に示されるＺ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ三次元直交座標系を適宜用いて説明する。
以下では、図２（ａ）等に示されるＺ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ三次元直交座標系を適宜用いて説明する。
【0012】
投光光学系２０は、図２（ａ）に示されるように、ＬＤＡ１１からの光の光路上に配置されたカップリングレンズ２２及びシリンドリカルレンズ２３と、カップリングレンズ２２及びシリンドリカルレンズ２３を介した光の光路上に配置された反射ミラー２４と、反射ミラー２４で反射された光の光路上に配置された偏向器としての回転ミラー２６とを含む。本実施形態では、装置を小型化するために、シリンドリカルレンズ２３と回転ミラー２６との間の光路上に反射ミラー２４を設けて光路を折り返している。
【0013】
ＬＤＡ１１から出射された光は、カップリングレンズ２２及びシリンドリカルレンズ２３により所定のビームプロファイルの光に整形された後、反射ミラー２４で反射され、回転ミラー２６でＺ軸周りに偏向される。回転ミラー２６でＺ軸周りの所定の偏向範囲に偏向された光が投光光学系２０から投射された光、すなわちレーザレーダ１００から出射された光である。
【0014】
回転ミラー２６は、反射面を有し、カップリングレンズ２２及びシリンドリカルレンズ２３からの光を回転軸（Ｚ軸）周りに回転しながら反射（偏向）することで、上述した偏向範囲に対応する有効走査領域を水平な１軸方向（ここではＹ軸方向）である主走査方向に走査する。回転ミラー２６は、図２（ａ）から分かるように、反射面を２面（対向する２つの面）有しているが、これに限らず、１面でも３面以上でも良い。また、少なくとも２つの反射面を設け、回転ミラーの回転軸に対して異なった角度で傾けて配置して、走査・検出する領域をＺ軸方向に切り替えることも可能である。
【0015】
本実施形態においては、ＬＤＡ１１、ＬＤ駆動装置１２及び投光光学系２０を含んで、有効走査領域を主走査方向に光走査する光源装置としての光走査装置である光走査ユニット２００が構成されている（図１参照）。なお、主走査方向（ここではＹ軸方向）に直交する方向（ここではＺ軸方向）は「副走査方向」と呼ばれる。
【0016】
受光光学系３０は、図２（ｂ）に示されるように、投光光学系２０から投射され有効走査領域内にある物体で反射（散乱）された光を反射する回転ミラー２６と、回転ミラー２６からの光を反射する反射ミラー２４と、反射ミラー２４からの光の光路上に配置され、光を後述する光検出器としてのＰＤＡ（フォトダイオードアレイ）４１に結像させる結像光学系（受光レンズ）３２とを含む。
【0017】
図２（ｃ）は、ＬＤＡ１１から反射ミラー２４までの光路と、反射ミラー２４からＰＤＡ４１までの光路が一部省略されて示されている。図２（ｃ）から分かるように、投光光学系２０と受光光学系３０は、Ｚ軸方向に重なるように配置されており、反射ミラー２４及び回転ミラー２６は、投光光学系２０と受光光学系３０で共通となっている。これにより、物体上におけるＬＤＡ１１の照射範囲とＰＤＡ４１の受光可能範囲の相対的な位置ずれを小さくでき、安定した物体検出を実現できる。
【0018】
検出系４０は、図２（ｂ）及び図１に示されるように、投光光学系２０から投射されて有効走査領域内にある物体で反射（散乱）された光を、受光光学系３０を介して受光するＰＤＡ４１と、ＰＤＡ４１の受光信号を検出するＰＤ出力検出部４４と、ＬＤ駆動信号の立ち上がりタイミングとＰＤ出力検出部４４での受光信号の検出タイミングとの時間差から物体までの距離を算出する距離算出部４６とを含む。
【0019】
投光光学系２０から投射されて物体で反射（散乱）された光は、回転ミラー２６及び反射ミラー２４を介して結像光学系３２に導かれ、結像光学系３２によりＰＤＡ４１に集光する（図２（ｂ）参照）。本実施形態では、装置を小型化するために、回転ミラー２６と結像光学系３２との間に反射ミラー２４を設けて光路を折り返している。ここでは、結像光学系３２は１枚のレンズで構成されているが、２枚以上のレンズとしても良いし、ミラー光学系を用いても良い。ＰＤＡ４１については、後に詳述する。
【0020】
同期系５０は、図２（ａ）及び図１に示されるように、ＬＤＡ１１から出射されてカップリングレンズ２２及びシリンドリカルレンズ２３を介して反射ミラー２４で反射され、回転ミラー２６により偏向された光のうち、反射ミラー２４で再反射された光の光路上に配置された同期レンズ５２と、同期レンズ５２を介した光の光路上に配置された同期検知用ＰＤ５４と、同期検知用ＰＤ５４の出力信号を検出するＰＤ出力検出部５６とを含む。
【0021】
本実施形態において、同期系５０に用いられる光は、回転ミラー２６により偏向された光のうち、上述した偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向上流側の反射ミラー２４上の領域で反射された光である。なお、同期系５０に用いる光は、上述した偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向下流側の反射ミラー２４上の領域で反射される光であってもよい。
【0022】
回転ミラー２６の回転により、回転ミラー２６の各反射面で反射された光が同期検知用ＰＤ５４で受光される度に同期検知用ＰＤ５４から信号が出力される。すなわち、同期検知用ＰＤ５４からは定期的に信号が出力されることになる。このように回転ミラー２６からの光を同期検知用ＰＤ５４に照射するための同期点灯を行うことで、同期検知用ＰＤ５４での受光タイミングに基づいて、回転ミラー２６の回転タイミングを得ることが可能となる。よって、ＬＤＡ１１を同期点灯してから所定時間経過後にＬＤＡ１１をパルス点灯することで、有効走査領域を主走査方向に光走査することができる。すなわち、同期検知用ＰＤ５４に光が照射されるタイミングの前後期間にＬＤＡ１１をパルス点灯することで有効走査領域を主走査方向に光走査することができる。
【0023】
ここで、時間計測（距離計測）や同期検知に用いる受光素子としては、上述したＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）の他、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、ガイガーモードＡＰＤであるＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）等を用いることが可能である。ＡＰＤやＳＰＡＤは、ＰＤに対して感度が高いため、検出精度や検出距離の点で有利である。
【0024】
図３は、検出系４０や同期系５０におけるＰＤ出力検出部の一例を示す模式図である。
ＰＤ出力検出部での動作としては、受光信号の信号増幅及び受光信号のタイミング検出の２つの動作がある。受光信号の信号増幅についてはアンプなどの増幅器を用いて増幅し、受光信号のタイミング検出についてはコンパレータなどの比較器を用いて、ＰＤからの受光信号の一定出力（スレッシュレベル）以上となる立ち上り波形部を検出する。すなわち、ＰＤ出力検出部は、コンパレータを用いて受光信号を２値化した論理信号として得ることができる。
ＰＤ出力検出部での動作としては、受光信号の信号増幅及び受光信号のタイミング検出の２つの動作がある。受光信号の信号増幅についてはアンプなどの増幅器を用いて増幅し、受光信号のタイミング検出についてはコンパレータなどの比較器を用いて、ＰＤからの受光信号の一定出力（スレッシュレベル）以上となる立ち上り波形部を検出する。すなわち、ＰＤ出力検出部は、コンパレータを用いて受光信号を２値化した論理信号として得ることができる。
【0025】
同期系５０のＰＤ出力検出部５６は、同期検知用ＰＤ５４の受光信号（立ち上がり波形部）を検出すると、同期信号をＥＣＵ４０１に出力する（図１参照）。ＥＣＵ４０１は、ＰＤ出力検出部５６からの同期信号に基づいてＬＤ駆動信号を生成し、ＬＤ駆動信号をＬＤ駆動装置１２及び距離算出部４６に出力する。
【0026】
一方、検出系４０のＰＤ出力検出部４４は、ＰＤＡ４１のＰＤの受光信号（立ち上がり波形部）を検出すると、検出信号（矩形パルス信号）を距離算出部４６に出力する。距離算出部４６は、ＥＣＵ４０１からのＬＤ駆動信号の立ち上がりタイミングとＰＤ出力検出部４４からの検出信号の立ち上がりタイミングとの時間差を物体までの往復距離と推定し、時間差を距離に変換することで物体までの距離を算出し、その算出結果をＥＣＵ４０１に測定信号として出力する。ＥＣＵ４０１は、距離算出部４６からの測定信号に基づいて例えば自動車の速度制御等を行う。自動車の速度制御としては、例えば自動ブレーキ（オートブレーキ）が挙げられる。
【0027】
ここで、ＥＣＵ４０１からＬＤ駆動装置１２に出力されるＬＤ駆動信号は、同期点灯を行うための単一の駆動パルスからなるバイアス発光制御信号と、バイアス発光制御信号に対して遅延した、パルス点灯を行うための複数の駆動パルスからなるパルス発光制御信号とで構成される。バイアス発光制御信号及びパルス発光制御信号は、ＥＣＵ４０１により同期信号に基づいて生成される。
【0028】
バイアス発光制御信号は、回転ミラー２６の回転タイミングが同期検知用ＰＤ５４に光が入射するタイミングに一致する間、ＬＤ駆動装置１２に入力される。
【0029】
パルス発光制御信号は、回転ミラー２６の回転タイミングが有効走査領域の走査開始タイミングから走査終了タイミングまでの間に、ＬＤ駆動装置１２に入力される。
【0030】
ＬＤ駆動装置１２は、バイアス発光制御信号が入力されたときにＬＤを同期点灯（バイアス点灯）させる。このとき、ＬＤから出射された光は、カップリングレンズ２２、シリンドリカルレンズ２３、反射ミラー２４、回転ミラー２６、同期レンズ５２の経路を辿り、同期検知用ＰＤ５４上に集光する。
【0031】
また、ＬＤ駆動装置１２は、パルス発光制御信号が入力されたときにＬＤをパルス点灯（パルス発光）させる。このとき、ＬＤから出射された光は、カップリングレンズ２２、シリンドリカルレンズ２３、反射ミラー２４、回転ミラー２６の経路を辿り、有効走査領域に向けて投射される。
【0032】
図４（ａ）は、ＬＤＡ１１の各ＬＤの発光領域と、ＬＤＡ１１を構成する１つのＬＤから出射されて投光光学系２０を介した光の照射範囲とを示す説明図である。
ＬＤＡ１１は、図４（ａ）から分かるように、複数（例えば１６個）のＬＤ１－１，１－２，１－３，１－４，２－１，２－２，２－３，２－４，３－１，３－２，３－３，３－４，４－１，４－２，４－３，４－４がＺ軸方向（副走査方向）に配列された垂直スタック型のレーザアレイである。ここでは、ＬＤ１－１～４－４は、－Ｚ方向に昇順に並んでいる。
ＬＤＡ１１は、図４（ａ）から分かるように、複数（例えば１６個）のＬＤ１－１，１－２，１－３，１－４，２－１，２－２，２－３，２－４，３－１，３－２，３－３，３－４，４－１，４－２，４－３，４－４がＺ軸方向（副走査方向）に配列された垂直スタック型のレーザアレイである。ここでは、ＬＤ１－１～４－４は、－Ｚ方向に昇順に並んでいる。
【0033】
図４（ｂ）は、ＰＤＡ４１の各ＰＤの受光領域と、ＰＤＡ４１を構成する１つのＰＤでの物体からの反射光の受光可能範囲とを示す説明図である。
ＰＤＡ４１は、図４（ｂ）から分かるように、複数（例えば４個）のＰＤ１～４がＺ軸方向（副走査方向）に配列された垂直スタック型のフォトダイオードアレイである。ここでは、ＰＤ１～４は、－Ｚ方向に昇順に並んでいる。
ＰＤＡ４１は、図４（ｂ）から分かるように、複数（例えば４個）のＰＤ１～４がＺ軸方向（副走査方向）に配列された垂直スタック型のフォトダイオードアレイである。ここでは、ＰＤ１～４は、－Ｚ方向に昇順に並んでいる。
【0034】
図５は、ＬＤＡ１１の各ＬＤの照射範囲とＰＤＡ４１の各ＰＤの受光可能範囲との関係を示す説明図である。
ＬＤ１－１～１－４の照射範囲はＰＤ１の受光可能範囲に対応し、ＬＤ２－１～２－４の照射範囲はＰＤ２の受光可能範囲に対応し、ＬＤ３－１～３－４の照射範囲はＰＤ３の受光可能範囲に対応し、ＬＤ４－１～４－４の照射範囲はＰＤ４の受光可能範囲に対応している。すなわち、ＬＤ１－１～１－４からの光はＰＤ１で受光され、ＬＤ２－１～２－４からの光はＰＤ２で受光され、ＬＤ３－１～３－４からの光はＰＤ３で受光され、ＬＤ４－１～４－４からの光はＰＤ４で受光される。
ＬＤ１－１～１－４の照射範囲はＰＤ１の受光可能範囲に対応し、ＬＤ２－１～２－４の照射範囲はＰＤ２の受光可能範囲に対応し、ＬＤ３－１～３－４の照射範囲はＰＤ３の受光可能範囲に対応し、ＬＤ４－１～４－４の照射範囲はＰＤ４の受光可能範囲に対応している。すなわち、ＬＤ１－１～１－４からの光はＰＤ１で受光され、ＬＤ２－１～２－４からの光はＰＤ２で受光され、ＬＤ３－１～３－４からの光はＰＤ３で受光され、ＬＤ４－１～４－４からの光はＰＤ４で受光される。
【0035】
各ＰＤの受光可能範囲は、対応する４つのＬＤの照射範囲よりもわずかに大きくなるように設定されている。これにより、受光可能範囲を効率よく照射できるため、受光可能範囲における光量を増大でき、検出精度及び検出距離を向上できる。また、製造誤差の範囲で照射範囲と受光可能範囲がわずかにずれても、検出精度及び検出距離が低下するのを抑制できる。
【0036】
図６は、検出範囲の解像度を表す模式図である。
図６に示される最小の四角は、１回の計測で計測できる範囲（解像度）を示す。主走査方向（Ｙ軸方向）の解像度を高めるためには、レーザ光の射出時間間隔を狭くすればよい。主走査方向に直交する副走査方向（Ｚ軸方向）の解像度を高めるためには、ＬＤの個数を増やすか、ＰＤの個数を増やせばよい。なお、図６では、副走査方向の解像度は１６とされている。
図６に示される最小の四角は、１回の計測で計測できる範囲（解像度）を示す。主走査方向（Ｙ軸方向）の解像度を高めるためには、レーザ光の射出時間間隔を狭くすればよい。主走査方向に直交する副走査方向（Ｚ軸方向）の解像度を高めるためには、ＬＤの個数を増やすか、ＰＤの個数を増やせばよい。なお、図６では、副走査方向の解像度は１６とされている。
【0037】
ここで、図７（ａ）に示される構成例１のレーザレーダは、副走査方向に一次元配列された１６個のＬＤ（ＬＤ１’～１６’）を含むＬＤＡ１１と、１６個のＬＤに対応する１個のＰＤ（ＰＤ１’）を有している。すなわち、１６個のＬＤの照射領域と１個のＰＤの受光可能範囲が対応している。構成例１では、ＰＤが１個であるため、１６個のＬＤを時分割で切り替え、データを取得する必要があり、データの取得に時間がかかる。すなわち、図７（ａ）における１列分のデータを取得するのに、ＬＤを時分割で１６回点灯させる必要があり、検出データ取得時間の長期化を余儀なくされる。
【0038】
また、図７（ｂ）に示される構成例２のレーザレーダは、１個のＬＤ（ＬＤ１’）と、１個のＬＤに対応する、副走査方向に対応する方向に一次元配列された１６個のＰＤ（ＰＤ１’～１６’）を含むＰＤＡ４１を有している。構成例２では、１個のＬＤで１６個のＰＤをカバーする構成としているため、構成例１と比べて、ＬＤ１つ当たりの光量が等しいとすると、ＰＤ１つ当たりの光量が小さい（構成例１の１／１６）ため、検出距離の短距離化を余儀なくされる。
【0039】
これに対し、本実施形態のレーザレーダ１００では、図８に示されるように、ＬＤＡ１１におけるＡと表記された４個のＬＤ（これらを併せてＬＤ群Ａとも呼ぶ）は、電気的に接続され（例えば配線で接続され）、同時に点灯する。ＬＤＡ１１におけるＢと表記された４個のＬＤ（これらを併せてＬＤ群Ｂとも呼ぶ）は、電気的に接続され、同時に点灯する。ＬＤＡ１１におけるＣと表記された４個のＬＤ（これらを併せてＬＤ群Ｃとも呼ぶ）は、電気的に接続され、同時に点灯する。ＬＤＡ１１におけるＤと表記された４個のＬＤ（これらを併せてＬＤ群Ｄとも呼ぶ）は、電気的に接続され、同時に点灯する。
【0040】
ＬＤ群Ａの最も＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ１－１であり、ＬＤ群Ｂの最も＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ１－２であり、ＬＤ群Ｃの最も＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ１－３であり、ＬＤ群Ｄの最も＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ１－４である。ＬＤ群Ａの２番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ２－１であり、ＬＤ群Ｂの２番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ２－２であり、ＬＤ群Ｃの２番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ２－３であり、ＬＤ群Ｄの２番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ２－４である。ＬＤ群Ａの３番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ３－１であり、ＬＤ群Ｂの３番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ３－２であり、ＬＤ群Ｃの３番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ３－３であり、ＬＤ群Ｄの３番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ３－４である。ＬＤ群Ａの４番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ４－１であり、ＬＤ群Ｂの４番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ４－２であり、ＬＤ群Ｃの４番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ４－３であり、ＬＤ群Ｄの４番目に＋Ｚ側のＬＤは前記ＬＤ４－４である。また、図８において、ＰＤＡ４１における１～４と表記された４個のＰＤは、それぞれＰＤ１～４である。
【0041】
本実施形態では、ＬＤ群Ａの４個のＬＤを同時点灯させ、対応するＰＤ１～４で反射光の検出を行う。次に、ＬＤ群Ｂの４個のＬＤを同時点灯させ、対応するＰＤ１～４で反射光の検出を行う。次に、ＬＤ群Ｃの４個のＬＤを同時点灯させ、対応するＰＤ１～４で反射光の検出を行う。次に、ＬＤ群Ｄの４個のＬＤを同時点灯させ、対応するＰＤ１～４で反射光の検出を行う。なお、ＰＤ１～４は、増幅器１～４に個別に接続されている。増幅器１～４は、ＰＤ出力検出部４４に接続されている。各ＰＤの出力信号は、対応する増幅器で増幅され、ＰＤ出力検出部４４に送られる。この結果、図６における副走査方向の１列に相当する距離データを取得できる。
【0042】
このように、ＬＤとＰＤの両方をアレイ化し、アレイ状光源であるＬＤＡ１１の一部（複数のＬＤからなるＬＤ群）毎に点灯する構成とし、点灯させるＬＤ群を時間的に切り替える（点灯タイミングをＬＤ群間で異ならせる）ことで、点灯させるＬＤを時間的に切り替える（点灯タイミングをＬＤ毎に異ならせる）場合に比べて切り替え回数を少なくすることができ、その結果、副走査方向に高解像度の距離データを、高速に取得することができる。ここでは、１６個のＬＤ、４個のＰＤに対して切り替え回数４回で、副走査方向に１６の解像度の距離データを得ることができる。
【0043】
レーザレーダ１００による走査、検出を行う際、このような副走査方向の点灯動作を主走査方向の各走査位置で（パルス発光制御信号の各駆動パルスに対応する位置で）行うことで、走査位置で副走査方向に高解像度の距離データを高速に取得できることとなる。結果として、図６に示されるような主走査方向及び副走査方向に高解像度の距離データ（ここでは副走査方向により高解像度な距離データ）を得ることができる。
【0044】
ところで、図８に示されるように、複数のＬＤを電気的に接続し、同時点灯させる場合は、隣り合わないＬＤを電気的に接続するのが好ましい。これにより、熱が局所的に発生するのを抑制でき、ＬＤの発光光量低下等の発熱による悪影響を回避できる。また、電気的に接続された複数のＬＤは、異なる複数のＰＤに個別に対応することが好ましい。つまり、図８に示されるように、複数のＬＤを電気的に接続する場合は、異なるＰＤに対応するＬＤ同士を電気的に接続することが好ましく、そのようにすることで、１回の同時発光（同時点灯）により、副走査方向において異なる複数位置の距離データを略同時に取得でき、データを取得する効率が良くなるばかりか、光を有効に利用でき、検出距離を増大できる。
【0045】
また、図９に示されるタイミングチャートのように、４つのＬＤ群Ａ～Ｄは、各ＬＤ群が周期的に（ここでは同一の点灯周期Ｔで）、かつＬＤ群間で異なるタイミングで点灯され、点灯させるＬＤ群の切り替え時間、すなわち一のＬＤ群の点灯終了時から次のＬＤ群の点灯開始時までの時間が点灯周期Ｔよりも短く設定されている。これにより、各ＬＤ群の点灯周期Ｔを長くとることができ、熱の発生を抑えＬＤ群の各ＬＤの発光光量低下を抑制できるだけでなく、ＬＤの寿命を長くすることができる。
【0046】
図１０は、レーザレーダ１００を備えるセンシング装置３００を備えた移動体としての自動車４００を示す模式図である。
センシング装置３００は、自動車４００に搭載され、レーザレーダ１００に加えて、レーザレーダ１００に電気的に接続された情報処理装置としての監視制御装置３０１を備えている。本実施形態のセンシング装置３００は、レーザレーダ１００が車内のルームミラー近傍に取り付けられるが、車両のバンパー付近など、レーザレーダ１００を他の場所に取り付けてもよい。
センシング装置３００は、自動車４００に搭載され、レーザレーダ１００に加えて、レーザレーダ１００に電気的に接続された情報処理装置としての監視制御装置３０１を備えている。本実施形態のセンシング装置３００は、レーザレーダ１００が車内のルームミラー近傍に取り付けられるが、車両のバンパー付近など、レーザレーダ１００を他の場所に取り付けてもよい。
【0047】
監視制御装置３０１は、レーザレーダ１００の検出結果に基づいて、物体の形状や大きさの推定、物体の位置情報の算出、移動情報の算出、物体の種類の認識等の処理を行って、それらの情報（物体情報）を出力する物体情報出力部と、物体情報出力部の出力結果に基づいて危険を判断する危険判断処理を実行する判断部としての機能を有する。
【0048】
監視制御装置３０１は、危険ありと判断すると、アラーム等の警報を発したり表示モニタ４０２に警告画像を表示したりして自動車４００の運転者に注意を促したり、ハンドルを切って危険を回避するための制動指令などをＥＣＵ４０１へ出力したりする。なお、センシング装置３００は、例えば車両のバッテリから電力の供給を受ける。
【0049】
本実施形態では、監視制御装置３０１が自動車４００に搭載されているが、自動車４００の外部に配置し、自動車４００が通信可能なネットワークを介して監視制御装置３０１と通信するようにしてもよい。監視制御装置３０１が自動車４００に搭載される場合、監視制御装置３０１は、レーザレーダ１００と一体的に設けられても良いし、レーザレーダ１００とは別体に設けられても良い。また、監視制御装置３０１は、ＥＣＵ４０１が行う制御の少なくとも一部を行っても良い。
【0050】
次に、本発明の特徴部分であるレーザレーダ１００の構造について説明する。
図１１は、本実施形態におけるレーザレーダ１００におけるＹ軸に直交する断面を示す断面図である。
投光光学系２０は、カップリングレンズ２２及びシリンドリカルレンズ２３からなり、受光光学系３０は、受光レンズ３２からなる。ＬＤＡ１１は、光源基板であるＬＤ駆動基板１３に対してはんだで電気的に接続されている。ＰＤＡ４１は、受光基板であるＰＤ駆動基板４３に表面実装されて電気的に接続されている。
図１１は、本実施形態におけるレーザレーダ１００におけるＹ軸に直交する断面を示す断面図である。
投光光学系２０は、カップリングレンズ２２及びシリンドリカルレンズ２３からなり、受光光学系３０は、受光レンズ３２からなる。ＬＤＡ１１は、光源基板であるＬＤ駆動基板１３に対してはんだで電気的に接続されている。ＰＤＡ４１は、受光基板であるＰＤ駆動基板４３に表面実装されて電気的に接続されている。
【0051】
投光光学系２０を構成するカップリングレンズ２２及びシリンドリカルレンズ２３と、受光光学系３０を構成する受光レンズ３２とは、保持部材としてのハウジング１０１によって位置決めされて固定されている。カップリングレンズ２２、シリンドリカルレンズ２３及び受光レンズ３２の位置決め手段は、精度良く成型された取付形状部によって構成されていて、カップリングレンズ２２、シリンドリカルレンズ２３及び受光レンズ３２の間における相対的な位置の誤差は極めて小さく設定される。
【0052】
本実施形態のハウジング１０１は、アルミダイキャストで成型され、カップリングレンズ２２、シリンドリカルレンズ２３及び受光レンズ３２の位置決め手段となる取付形状部は２次加工により高精度に形成されている。なお、ハウジング１０１の材料や成型方法はこれに限定されるものではなく、例えばガラスフィラー入り樹脂材料の射出成型品などであってもよい。
【0053】
カップリングレンズ２２、シリンドリカルレンズ２３及び受光レンズ３２は、ハウジング１０１の各取付形状部に取り付けられて位置が決まった後、板バネなどの固定手段によりハウジング１０１に固定される。カップリングレンズ２２、シリンドリカルレンズ２３及び受光レンズ３２の固定方法は、これに限られるものではなく、例えば鏡筒に入れてリング状のバネ部材により押圧して固定する方法や、接着剤による固定方法などを採用してもよい。
【0054】
本実施形態では、上述したように、投光光学系２０のカップリングレンズ２２及びシリンドリカルレンズ２３がハウジング１０１に直接固定されるため、投光路の光軸Ｏ１やピントの調整は、ＬＤＡ１１が実装されたＬＤ駆動基板１３の位置調整（位置や姿勢の調整）により行う。投光路の光軸Ｏ１の調整は、ＬＤ駆動基板１３を図中Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させて行い、ピントの調整は、ＬＤ駆動基板１３を図中Ｘ軸方向に移動させて行う。
【0055】
具体的には、光軸Ｏ１の調整は、シリンドリカルレンズ２３を出た光を所定の位置に設置したカメラに入射させ、カメラ上の座標が所定の位置範囲内に入るようにＬＤ駆動基板１３の位置を調整する。ピントの調整は、このカメラ上のビーム強度分布が所定の範囲内に入るようにＬＤ駆動基板１３の位置調整を行う。これらの調整により、ＬＤ駆動基板１３の位置が決まると、ＬＤ駆動基板１３をハウジング１０１に固定するための固定工程に入る。
【0056】
本実施形態において、ＬＤ駆動基板１３の表面（ハウジング１０１に対向する面）の端部領域には、位置調整材として、熱硬化樹脂やＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）硬化樹脂などの硬化性樹脂１０２が予め塗布されている。ＬＤ駆動基板１３は、３軸方向の位置調整を可能とするため、ハウジング１０１には直接接触しないように、硬化性樹脂１０２を介在させてハウジング１０１に取り付けられる。ＬＤ駆動基板１３は、位置調整完了後、固定工程を実施して硬化性樹脂１０２を硬化させてハウジング１０１に対して固定される。
【0057】
硬化性樹脂１０２は、固定工程を実施するまでは、ハウジング１０１上にＬＤ駆動基板１３を保持でき、かつ、ＬＤ駆動基板１３の位置を３軸方向へ調整できる程度の柔らかさをもつが、固定工程を実施した後は硬化して、ハウジング１０１上にＬＤ駆動基板１３を固定する。熱硬化樹脂は、固定工程において熱を作用させることにより樹脂が硬化する性質を持つ。ＵＶ硬化樹脂は、固定工程において紫外線（ＵＶ）を作用させることにより樹脂が硬化する性質を持つ。
【0058】
受光光学系３０も、上述した投光光学系２０と同様に、受光レンズ３２がハウジング１０１に直接固定されるため、受光路の光軸Ｏ２やピントの調整は、ＰＤＡ４１が実装されたＰＤ駆動基板４３の位置調整（位置や姿勢の調整）により行う。受光路の光軸Ｏ２の調整は、ＰＤ駆動基板４３を図中Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させて行い、ピントの調整は、ＰＤ駆動基板４３を図中Ｘ軸方向に移動させて行う。
【0059】
具体的には、物体検出領域に所定の物体を設置し、投光光学系２０から射出される光が当該物体で反射して戻ってくる反射光をＰＤ駆動基板４３上のＰＤＡ４１で受光したときの受光信号が所定の範囲内に入る位置を狙って調整を行う。これらの調整により、ＰＤ駆動基板４３の位置が決まると、ＰＤ駆動基板４３をハウジング１０１に固定するための固定工程に入る。
【0060】
ＰＤ駆動基板４３の固定工程も、ＬＤ駆動基板１３の固定工程と同様に、ＰＤ駆動基板４３の表面（ハウジング１０１に対向する面）の端部領域に、位置調整材としての硬化性樹脂１０２が予め塗布される。ＰＤ駆動基板４３は、３軸方向の位置調整を可能とするため、ハウジング１０１には直接接触しないように、硬化性樹脂１０２を介在させてハウジング１０１に取り付けられる。ＰＤ駆動基板４３は、位置調整完了後、固定工程を実施して硬化性樹脂１０２を硬化させてハウジング１０１に対して固定される。
【0061】
本実施形態においては、投光光学系２０の光軸Ｏ１と受光光学系３０の光軸Ｏ２が所定の角度θをもってお互いに傾斜するように設定される。この光軸間角度θが小さいほど、投光光学系２０やＬＤＡ１１と受光光学系３０やＰＤＡ４１との距離を近づけて配置することができるので、装置の小型化が可能である。
【0062】
しかも、本実施形態においては、位置調整を必要とするＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３は、いずれも、ハウジング１０１との間に位置調整材としての硬化性樹脂１０２を介在させ、硬化前の硬化性樹脂１０２の位置調整機能（適度な柔軟性）によって位置合わせされ、その後、硬化性樹脂１０２の硬化機能によってハウジング１０１に固定される。このような硬化性樹脂１０２を用いていることで、ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３上に、並びに、ハウジング１０１上に、従来必要であった位置合わせ調整用のスペース（例えば、位置合わせ用の調整ネジの設置スペースなど）を設ける必要がなくなる。よって、従来よりも装置の小型化が可能である。
【0063】
また、本実施形態において、ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３の位置調整を行うにあたっては、その位置調整の調整量を確保するために、ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３の位置を動かしてもお互いが干渉しないように、ＬＤ駆動基板１３とＰＤ駆動基板４３との間に当該調整量に応じた位置調整用スペースを確保しなければならない。言い換えると、装置の小型化実現のためにＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３を互いに近づけて配置するにしても、それぞれの位置調整のために必要な位置調整用スペースは確保しなければならない。
【0064】
ここで、本実施形態では、位置調整を必要とするＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３は、投光路及び受光路それぞれの物体から最も遠い位置に存在する光学素子である。これは、以下のように装置の小型化の面で有利に働く。
【0065】
所定の角度θをもって互いに傾斜している投光路及び受光路の光軸Ｏ１，Ｏ２は、物体に近いほど、お互いの間隔が狭くなる。そのため、それぞれの光路上に配置される光学素子は、物体に近い位置であるほど、お互いに干渉せずに近づけて配置することが困難となる。そして、どの光学素子で位置調整する場合でも、おおよそ同程度の位置調整用スペースを要することから、位置調整用スペースを確保するために必要な光軸Ｏ１，Ｏ２の間隔も同程度を要する。したがって、位置調整を必要とする光学素子が物体に近い位置にあるほど、投光路及び受光路の光軸Ｏ１，Ｏ２の傾斜角度θを大きくとる必要がでてくる。その結果、投光路及び受光路それぞれの物体から最も遠い位置に存在する光学素子であるＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３を、本実施形態と同じ距離まで近づけて配置することができず、小型化の妨げになる。すなわち、本実施形態によれば、投光路及び受光路それぞれの物体から最も遠い位置に存在する光学素子であるＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３で位置調整を行う構成としたことで、投光路上及び受光路上に存在する他の光学素子で位置調整を行う構成とする場合よりも、装置の小型化に有利である。
【0066】
なお、本実施形態においては、位置調整を必要とする光学素子を、投光路及び受光路それぞれの物体から最も遠い位置に存在するＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３とした構成であるが、これに限られない。例えば、ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３をハウジング１０１に直接固定して位置決めし、位置調整を必要とする光学素子を投光光学系２０及び受光光学系３０とした構成であってもよい。
【0067】
更に、本実施形態においては、図１１に示すように、ＬＤＡ１１をＬＤ駆動基板１３上の端部付近に配置し、かつ、ＰＤＡ４１をＰＤ駆動基板４３上の端部付近に配置し、これらの端部同士が対向するようにＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３を配置している。これにより、ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３がお互いに干渉しない範囲で、ＬＤＡ１１とＰＤＡ４１との距離をなるべく近く配置することが可能となる。その結果、上述した光軸間角度θをより小さくすることができ、投光光学系２０のカップリングレンズ２２及びシリンドリカルレンズ２３と受光光学系３０の受光レンズ３２との距離をより近づけて配置できるようになり、更なる装置の小型化を実現できる。
【0068】
なお、図１１に示す構成は、回転ミラー２６等の偏向器を備えていない物体検出装置にも適用することができるものである。
【0069】
〔変形例１〕
次に、上述した実施形態におけるレーザレーダ１００の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
本変形例１では、偏向器として、回転ミラー２６ではなく、反射面を所定の回動軸回りで往復回動させて光を偏向（走査）するＭＥＭＳミラーデバイス１２６を用いている点と、かつ、ＭＥＭＳミラーデバイス１２６も上述したハウジング１０１に保持させる構成としている点で、上述した実施形態とは異なる構成となっている。以下、当該異なる構成を中心に説明する。
次に、上述した実施形態におけるレーザレーダ１００の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
本変形例１では、偏向器として、回転ミラー２６ではなく、反射面を所定の回動軸回りで往復回動させて光を偏向（走査）するＭＥＭＳミラーデバイス１２６を用いている点と、かつ、ＭＥＭＳミラーデバイス１２６も上述したハウジング１０１に保持させる構成としている点で、上述した実施形態とは異なる構成となっている。以下、当該異なる構成を中心に説明する。
【0070】
図１２は、本変形例１におけるレーザレーダ１００におけるＹ軸に直交する断面を示す断面図である。
図１３は、本変形例１におけるレーザレーダ１００を、ハウジング１０１を取り除いた状態で示す斜視図である。
図１４は、本変形例１におけるレーザレーダ１００を、ハウジング１０１を取り除いた状態で、図１２の右斜め上から見たときの斜視図である。
図１３は、本変形例１におけるレーザレーダ１００を、ハウジング１０１を取り除いた状態で示す斜視図である。
図１４は、本変形例１におけるレーザレーダ１００を、ハウジング１０１を取り除いた状態で、図１２の右斜め上から見たときの斜視図である。
【0071】
本変形例１で用いるＭＥＭＳミラーデバイス１２６は、図中矢印で示すように所定の回転軸を中心に反射面が往復回動するように、所定の共振周波数で動作する。反射面をもつＭＥＭＳミラー１２６ａは、ミラー固定部１２６ｂに固定され、そのミラー固定部１２６ｂがＭＥＭＳ駆動基板１２６ｃに固定されている。ＭＥＭＳミラー１２６ａは半導体プロセスにより製造されるため、形状精度が高い。また、ミラー固定部１２６ｂは、アルミダイキャストに切削による２次加工を入れることで、高い形状精度が得られている。これらを治具によって位置決めして固定することにより、ＭＥＭＳミラー１２６ａとミラー固定部１２６ｂとを精度良く組み付けることができるので、ＭＥＭＳミラーデバイス１２６の位置決めを、ミラー固定部１２６ｂで行うことができる。
【0072】
本変形例１では、ミラー固定部１２６ｂをハウジング１０１上のデバイス取付部に取り付けて位置決めすることで、同じハウジング１０１に保持されているＬＤ駆動基板１３、投光光学系２０、受光光学系３０及びＰＤ駆動基板４３との位置精度も高く確保することができる。
【0073】
ＬＤＡ１１からＭＥＭＳミラーデバイス１２６に向かって射出された光は、往復回動するＭＥＭＳミラー１２６ａの反射面によって一次元往復走査される。投光光学系２０と受光光学系３０は、上述した実施形態と同様に、図１４に示すように、Ｙ軸方向（ＭＥＭＳミラー１２６ａの短手方向）における位置が略同一となるように配置されている。そのため、ＭＥＭＳミラー１２６ａの反射面によって反射されて物体検知領域に投光される投光路と、物体に当たって反射された反射光がＭＥＭＳミラー１２６ａの反射面によって反射されてＰＤＡ４１に向かう受光路の画角がほぼ一致するので、物体検知領域内の物体を検出することができる。
【0074】
また、投光光学系２０と受光光学系３０は、上述した実施形態と同様に、Ｚ軸方向あるいはＭＥＭＳミラー１２６ａの長手方向における位置が、互いにずれて配置されている。そのため、ＭＥＭＳミラー１２６ａの反射面に向かう投光路の光軸Ｏ１と、ＭＥＭＳミラー１２６ａの反射面からＰＤＡ４１に向かう受光路の光軸Ｏ２は、所定の角度θをもって互いに傾斜するようになっている。その結果、物体検知領域に対しても、投光路の光軸Ｏ１と受光路の光軸Ｏ２とがずれることになるため、物体を検知できる範囲は、投光路の幅と受光路の幅とが重なる範囲となる。
【0075】
また、ＭＥＭＳミラー１２６ａの反射面上においては、図１２に示すように、ＬＤＡ１１から投光される光の反射点とＰＤＡ４１に受光される光（物体からの反射光）の反射点とがＭＥＭＳミラー１２６ａの長手方向（ＭＥＭＳミラー１２６ａの回動軸方向）に離れることになる。そのため、ＭＥＭＳミラー１２６ａの反射面上での投光反射点による散乱光がＰＤＡ４１に受光されにくく、ＰＤＡ４１に対して不要なゴースト光が入射することが抑制される。
【0076】
なお、投光路の光軸Ｏ１と受光路の光軸Ｏ２とが平行になるように構成すると、ＭＥＭＳミラー１２６ａの反射面上での投光路の光軸位置と受光路の光軸位置とが、本実施形態よりも更に離れる。投光路の光軸位置と受光路の光軸位置とが離れすぎると、ＭＥＭＳミラー１２６ａの長手方向長さが長くなる。ＭＥＭＳミラー１２６ａは共振によって往復回動するところ、ＭＥＭＳミラー１２６ａの長手方向長さが長くなると、慣性モーメントが大きくなり、共振周波数が低下する。共振周波数が低下すると、本実施形態のように移動体上に搭載される場合などのように外部振動を受ける環境下では、入力される衝撃や振動に対する破壊の余裕度が低下する。そのため、ＭＥＭＳミラー１２６ａの長手方向長さは短くすることが好ましい。また、ＭＥＭＳミラー１２６ａがシリコン基板（Ｓｉ基板）から切り出して形成される場合、ＭＥＭＳミラー１２６ａの長手方向長さが短くなれば、１枚のＳｉウエハから得られるＭＥＭＳミラー１２６ａの個数が増え、低コスト化にも有利である。
【0077】
以上の点を踏まえると、本実施形態のように投光路の光軸Ｏ１と受光路の光軸Ｏ２とが所定の角度θをもってお互いに傾斜するように構成することは、ＰＤＡ４１に対するゴースト光の入射抑制とともに、ＭＥＭＳミラー１２６ａの小型化を可能とし、走査の高速化、低コスト化の実現に寄与する。
【0078】
〔変形例２〕
次に、上述した実施形態におけるレーザレーダ１００の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
本変形例２では、ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３をそれぞれ基板保持部材に保持させた状態とし、これらの基板保持部材とハウジング１０１との間に硬化性樹脂１０２を介在させて、ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３をハウジング１０１に取り付ける。なお、そのほかの点については、上述した変形例１と同様であるため、以下、異なる点を中心に説明する。
次に、上述した実施形態におけるレーザレーダ１００の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
本変形例２では、ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３をそれぞれ基板保持部材に保持させた状態とし、これらの基板保持部材とハウジング１０１との間に硬化性樹脂１０２を介在させて、ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３をハウジング１０１に取り付ける。なお、そのほかの点については、上述した変形例１と同様であるため、以下、異なる点を中心に説明する。
【0079】
図１５は、本変形例２におけるレーザレーダ１００におけるＹ軸に直交する断面を示す断面図である。
本変形例２において、ＬＤ駆動基板１３はＬＤ駆動基板用の基板保持部材１５に対してネジ１７によって固定されている。また、ＰＤ駆動基板４３はＰＤ駆動基板用の基板保持部材４５に対してネジ４７によって固定されている。これらの基板保持部材１５，４５は、３軸方向の位置調整を可能とするため、ハウジング１０１には直接接触しないように、硬化性樹脂１０２を介在させてハウジング１０１に取り付けられる。基板保持部材１５，４５は、位置調整完了後、固定工程を実施して硬化性樹脂１０２を硬化させてハウジング１０１に対して固定される。
本変形例２において、ＬＤ駆動基板１３はＬＤ駆動基板用の基板保持部材１５に対してネジ１７によって固定されている。また、ＰＤ駆動基板４３はＰＤ駆動基板用の基板保持部材４５に対してネジ４７によって固定されている。これらの基板保持部材１５，４５は、３軸方向の位置調整を可能とするため、ハウジング１０１には直接接触しないように、硬化性樹脂１０２を介在させてハウジング１０１に取り付けられる。基板保持部材１５，４５は、位置調整完了後、固定工程を実施して硬化性樹脂１０２を硬化させてハウジング１０１に対して固定される。
【0080】
ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３は、その基板の形状や材質、硬化性樹脂１０２を付着させることのできる領域などに制限がある。そのため、ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３とハウジング１０１との間に硬化性樹脂１０２を介在させて固定する場合、ハウジング１０１の形状自由度、硬化性樹脂１０２の選択自由度、硬化性樹脂１０２の付着領域の自由度などが低い。
【0081】
そこで、本変形例２では、ＬＤ駆動基板１３及びＰＤ駆動基板４３を基板保持部材１５，４５に固定し、これらの基板保持部材１５，４５とハウジング１０１との間に硬化性樹脂１０２を介在させて固定する。基板保持部材１５，４５は、形状や材質、硬化性樹脂１０２を付着させることのできる領域などの制限が少ないので、ハウジング１０１の形状自由度、硬化性樹脂１０２の選択自由度、硬化性樹脂１０２の付着領域の自由度などを高めることができる。よって、設計自由度が増え、ロバスト性の向上、組立調整容易性の向上などを図ることができる。
【0082】
なお、本実施形態では、レーザレーダ１００が搭載される移動体として自動車を例に説明したが、移動体は、自動車以外の車両、航空機、船舶等であっても良い。
【0083】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［第１態様］
第１態様は、光源基板（例えばＬＤ駆動基板１３）上の光源（例えばＬＤＡ１１）からの光を物体に投光光学系２０を介して投光し、該物体からの反射光を、受光光学系３０を介して受光基板（例えばＰＤ駆動基板４３）上の受光部（例えばＰＤＡ４１）で受光する物体検出装置（例えばレーザレーダ１００）であって、前記光源基板及び前記投光光学系のうちの一方の部材（例えば投光光学系２０）と前記受光基板及び前記受光光学系のうちの一方の部材（例えば受光光学系３０）は、保持部材（例えばハウジング１０１）に直接固定され、前記光源基板及び前記投光光学系のうちの他方の部材（例えばＬＤ駆動基板１３）と前記受光基板及び前記受光光学系のうちの他方の部材（例えばＰＤ駆動基板４３）は、位置調整材（例えば硬化性樹脂１０２）を介在させてそれぞれ保持部材に固定されていることを特徴とするものである。
従来の物体検出装置においては、投光ビーム（光源からの光）を反射する反射領域と物体で反射した受光ビーム（反射光）を透過する透過領域とを外側表面に備え、かつ、透過した受光ビームを反射する反射面を備えた１つのプリズムで、光源からの投光ビームの光路（投光路）と物体からの受光ビームの光路（受光路）とを分離する。この構成によれば、プリズムの反射面で反射した受光ビームが光源の方向へ向かうように、プリズムの反射面を形成することで、光源と受光部とを並べて配置することができ、装置の小型化が可能である。
ここで、物体検出装置は、一般に、光源からの光が所望の光路を通って物体に投光され、かつ、物体からの反射光が所望の光路を通って受光部で受光されるように、光源、受光部、光路上に存在する光学系が、互いに位置合わせ（位置や姿勢の調整）されている必要がある。従来の物体検出装置では、少なくとも光源と受光部とプリズムとの間の位置合わせが必要である。この位置合わせのために、例えば、光源を搭載する光源基板や受光部を搭載する受光基板の位置を調整ネジで調整する構成を採用すると、その調整ネジを設けるためのスペース（以下「位置合わせ調整用のスペース」という。）をそれぞれの基板上に確保する必要がある。そのため、これらの基板が大型化し、装置の大型化を招く。
本発明においては、光源基板及び投光光学系のうちの一方の部材と、受光基板及び受光光学系のうちの一方の部材は、それぞれ、保持部材に対して直接固定されるものであるため、保持部材の取付形状等によって位置合わせされる。その一方で、光源基板及び投光光学系のうちの他方の部材と、受光基板及び受光光学系のうちの他方の部材は、それぞれ、位置調整材を介在させて保持部材に固定されるので、位置調整材の機能により位置合わせされる。例えば、硬化性樹脂のように柔軟性・粘着性を備えた位置調整材を用いれば、位置調整材を介在させた状態で当該他方の部材を保持部材に対して位置調整し、その後に硬化処理を行って硬化させることで当該他方の部材を保持部材に固定することができる。位置調整材は、当該他方の部材と保持部材との間に介在するものであるため、従来必要であった位置合わせ調整用のスペースが実質的に不要となる。このように位置合わせ調整用のスペースが不要となることで、当該物体検出装置を構成するこれらの構成部品を、より限られた空間内に配置することができ、従来よりも装置の小型化が可能となる。
特に、本発明においては、光源基板、投光光学系、受光光学系、受光基板が、保持部材によって一体的に保持されるため、保持部材のそれぞれの箇所に取り付けるだけで、大まかな位置合わせ（位置や姿勢の調整）は完了する。そのため、位置調整材を用いて行う位置合わせは微調整で済むため、この点も装置の小型化に寄与する。
［第１態様］
第１態様は、光源基板（例えばＬＤ駆動基板１３）上の光源（例えばＬＤＡ１１）からの光を物体に投光光学系２０を介して投光し、該物体からの反射光を、受光光学系３０を介して受光基板（例えばＰＤ駆動基板４３）上の受光部（例えばＰＤＡ４１）で受光する物体検出装置（例えばレーザレーダ１００）であって、前記光源基板及び前記投光光学系のうちの一方の部材（例えば投光光学系２０）と前記受光基板及び前記受光光学系のうちの一方の部材（例えば受光光学系３０）は、保持部材（例えばハウジング１０１）に直接固定され、前記光源基板及び前記投光光学系のうちの他方の部材（例えばＬＤ駆動基板１３）と前記受光基板及び前記受光光学系のうちの他方の部材（例えばＰＤ駆動基板４３）は、位置調整材（例えば硬化性樹脂１０２）を介在させてそれぞれ保持部材に固定されていることを特徴とするものである。
従来の物体検出装置においては、投光ビーム（光源からの光）を反射する反射領域と物体で反射した受光ビーム（反射光）を透過する透過領域とを外側表面に備え、かつ、透過した受光ビームを反射する反射面を備えた１つのプリズムで、光源からの投光ビームの光路（投光路）と物体からの受光ビームの光路（受光路）とを分離する。この構成によれば、プリズムの反射面で反射した受光ビームが光源の方向へ向かうように、プリズムの反射面を形成することで、光源と受光部とを並べて配置することができ、装置の小型化が可能である。
ここで、物体検出装置は、一般に、光源からの光が所望の光路を通って物体に投光され、かつ、物体からの反射光が所望の光路を通って受光部で受光されるように、光源、受光部、光路上に存在する光学系が、互いに位置合わせ（位置や姿勢の調整）されている必要がある。従来の物体検出装置では、少なくとも光源と受光部とプリズムとの間の位置合わせが必要である。この位置合わせのために、例えば、光源を搭載する光源基板や受光部を搭載する受光基板の位置を調整ネジで調整する構成を採用すると、その調整ネジを設けるためのスペース（以下「位置合わせ調整用のスペース」という。）をそれぞれの基板上に確保する必要がある。そのため、これらの基板が大型化し、装置の大型化を招く。
本発明においては、光源基板及び投光光学系のうちの一方の部材と、受光基板及び受光光学系のうちの一方の部材は、それぞれ、保持部材に対して直接固定されるものであるため、保持部材の取付形状等によって位置合わせされる。その一方で、光源基板及び投光光学系のうちの他方の部材と、受光基板及び受光光学系のうちの他方の部材は、それぞれ、位置調整材を介在させて保持部材に固定されるので、位置調整材の機能により位置合わせされる。例えば、硬化性樹脂のように柔軟性・粘着性を備えた位置調整材を用いれば、位置調整材を介在させた状態で当該他方の部材を保持部材に対して位置調整し、その後に硬化処理を行って硬化させることで当該他方の部材を保持部材に固定することができる。位置調整材は、当該他方の部材と保持部材との間に介在するものであるため、従来必要であった位置合わせ調整用のスペースが実質的に不要となる。このように位置合わせ調整用のスペースが不要となることで、当該物体検出装置を構成するこれらの構成部品を、より限られた空間内に配置することができ、従来よりも装置の小型化が可能となる。
特に、本発明においては、光源基板、投光光学系、受光光学系、受光基板が、保持部材によって一体的に保持されるため、保持部材のそれぞれの箇所に取り付けるだけで、大まかな位置合わせ（位置や姿勢の調整）は完了する。そのため、位置調整材を用いて行う位置合わせは微調整で済むため、この点も装置の小型化に寄与する。
【0084】
［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記保持部材は、前記一方の部材を位置決めする位置決め手段（例えばハウジング１０１の取付形状部）を備えていることを特徴とするものである。
これによれば、適切な位置決めが可能となる。
第２態様は、第１態様において、前記保持部材は、前記一方の部材を位置決めする位置決め手段（例えばハウジング１０１の取付形状部）を備えていることを特徴とするものである。
これによれば、適切な位置決めが可能となる。
【0085】
［第３態様］
第３態様は、第１又は第２態様において、前記位置調整材は硬化性樹脂１０２であることを特徴とするものである。
これによれば、位置調整材によって前記他方の部材の位置調整と保持部材への固定とを行うことができる。
第３態様は、第１又は第２態様において、前記位置調整材は硬化性樹脂１０２であることを特徴とするものである。
これによれば、位置調整材によって前記他方の部材の位置調整と保持部材への固定とを行うことができる。
【0086】
［第４態様］
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記投光光学系及び前記受光光学系は、それぞれの光軸Ｏ１，Ｏ２が互いに傾斜するように前記保持部材に固定されていることを特徴とするものである。
これによれば、光源からの光が直接的に受光部へ入射するゴースト光を抑制することができる。
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記投光光学系及び前記受光光学系は、それぞれの光軸Ｏ１，Ｏ２が互いに傾斜するように前記保持部材に固定されていることを特徴とするものである。
これによれば、光源からの光が直接的に受光部へ入射するゴースト光を抑制することができる。
【0087】
［第５態様］
第５態様は、第１乃至第４態様のいずれかにおいて、前記投光光学系からの光を光偏向部材（例えば回転ミラー２６やＭＥＭＳミラーデバイス１２６）によって偏向して物体へ投光し、該物体からの反射光を該光偏向部材と同一又は異なる光偏向部材によって偏向して前記受光光学系を介して前記受光部で受光することを特徴とするものである。
このような光偏向部材を備えた光走査型の物体検出装置における小型化を実現することができる。
第５態様は、第１乃至第４態様のいずれかにおいて、前記投光光学系からの光を光偏向部材（例えば回転ミラー２６やＭＥＭＳミラーデバイス１２６）によって偏向して物体へ投光し、該物体からの反射光を該光偏向部材と同一又は異なる光偏向部材によって偏向して前記受光光学系を介して前記受光部で受光することを特徴とするものである。
このような光偏向部材を備えた光走査型の物体検出装置における小型化を実現することができる。
【0088】
［第６態様］
第６態様は、第５態様において、前記投光光学系及び前記受光光学系は、偏向方向（例えばＹ軸方向）に対して直交する方向（例えばＺ軸方向）へ互いにずれた位置で前記保持部材に対して固定されていることを特徴とするものである。
これによれば、光源からの光が直接的に受光部へ入射するゴースト光を抑制することができる。
第６態様は、第５態様において、前記投光光学系及び前記受光光学系は、偏向方向（例えばＹ軸方向）に対して直交する方向（例えばＺ軸方向）へ互いにずれた位置で前記保持部材に対して固定されていることを特徴とするものである。
これによれば、光源からの光が直接的に受光部へ入射するゴースト光を抑制することができる。
【0089】
［第７態様］
第７態様は、第５又は第６態様において、前記投光光学系及び前記受光光学系は、偏向方向（例えばＹ軸方向）における略同一位置に固定されていることを特徴とするものである。
これによれば、偏向器による投光の偏向に対して同じ画角の受光をすることができる。
第７態様は、第５又は第６態様において、前記投光光学系及び前記受光光学系は、偏向方向（例えばＹ軸方向）における略同一位置に固定されていることを特徴とするものである。
これによれば、偏向器による投光の偏向に対して同じ画角の受光をすることができる。
【0090】
［第８態様］
第８態様は、第１乃至第７態様のいずれか物体検出装置（例えばレーザレーダ１００）と、前記物体検出装置の出力に基づいて、物体の有無、物体の位置、物体の移動方向及び物体の移動速度の少なくとも１つを含む物体検出情報を導出する情報処理装置（例えば監視制御装置３０１）とを有することを特徴とするセンシング装置３００である。
これによれば、センシング装置の小型化を実現することができる。
第８態様は、第１乃至第７態様のいずれか物体検出装置（例えばレーザレーダ１００）と、前記物体検出装置の出力に基づいて、物体の有無、物体の位置、物体の移動方向及び物体の移動速度の少なくとも１つを含む物体検出情報を導出する情報処理装置（例えば監視制御装置３０１）とを有することを特徴とするセンシング装置３００である。
これによれば、センシング装置の小型化を実現することができる。
【0091】
［第９態様］
第９態様は、第８態様において、前記物体検出装置は、移動体（例えば自動車４００）に搭載され、前記情報処理装置は、物体の位置、物体の移動方向及び物体の移動速度のうちの少なくとも１つの情報に基づいて、危険判断処理を実行することを特徴とするものである。
これによれば、移動体の周囲に存在する物体による危険を判断して、適宜、危険回避の処理、制御を実行することが可能となる。
第９態様は、第８態様において、前記物体検出装置は、移動体（例えば自動車４００）に搭載され、前記情報処理装置は、物体の位置、物体の移動方向及び物体の移動速度のうちの少なくとも１つの情報に基づいて、危険判断処理を実行することを特徴とするものである。
これによれば、移動体の周囲に存在する物体による危険を判断して、適宜、危険回避の処理、制御を実行することが可能となる。
【0092】
［第１０態様］
第１０態様は、第１乃至第７態様のいずれか物体検出装置を搭載することを特徴とする移動体（例えば自動車４００）である。
小型の物体検出装置を搭載した移動体を提供することができる。
第１０態様は、第１乃至第７態様のいずれか物体検出装置を搭載することを特徴とする移動体（例えば自動車４００）である。
小型の物体検出装置を搭載した移動体を提供することができる。
【0093】
［第１１態様］
第１１態様は、第９態様のセンシング装置を搭載することを特徴とする移動体（例えば自動車４００）である。
小型のセンシング装置を搭載した移動体を提供することができる。
第１１態様は、第９態様のセンシング装置を搭載することを特徴とする移動体（例えば自動車４００）である。
小型のセンシング装置を搭載した移動体を提供することができる。
【符号の説明】
【0094】
１１ ：ＬＤＡ
１２ ：ＬＤ駆動装置
１３ ：ＬＤ駆動基板
１５ ：基板保持部材
１７ ：ネジ
２０ ：投光光学系
２２ ：カップリングレンズ
２３ ：シリンドリカルレンズ
２４ ：反射ミラー
２６ ：回転ミラー
３０ ：受光光学系
３２ ：結像光学系（受光レンズ）
４０ ：検出系
４１ ：ＰＤＡ
４３ ：ＰＤ駆動基板
４４ ：ＰＤ出力検出部
４５ ：基板保持部材
４６ ：距離算出部
４７ ：ネジ
５０ ：同期系
５２ ：同期レンズ
５６ ：ＰＤ出力検出部
１００ ：レーザレーダ
１０１ ：ハウジング
１０２ ：硬化性樹脂
１２６ ：ＭＥＭＳミラーデバイス
１２６ａ ：ＭＥＭＳミラー
１２６ｂ ：ミラー固定部
１２６ｃ ：ＭＥＭＳ駆動基板
２００ ：光走査ユニット
３００ ：センシング装置
３０１ ：監視制御装置
４００ ：自動車
４０１ ：ＥＣＵ
４０２ ：表示モニタ
Ｏ１，Ｏ２：光軸
１２ ：ＬＤ駆動装置
１３ ：ＬＤ駆動基板
１５ ：基板保持部材
１７ ：ネジ
２０ ：投光光学系
２２ ：カップリングレンズ
２３ ：シリンドリカルレンズ
２４ ：反射ミラー
２６ ：回転ミラー
３０ ：受光光学系
３２ ：結像光学系（受光レンズ）
４０ ：検出系
４１ ：ＰＤＡ
４３ ：ＰＤ駆動基板
４４ ：ＰＤ出力検出部
４５ ：基板保持部材
４６ ：距離算出部
４７ ：ネジ
５０ ：同期系
５２ ：同期レンズ
５６ ：ＰＤ出力検出部
１００ ：レーザレーダ
１０１ ：ハウジング
１０２ ：硬化性樹脂
１２６ ：ＭＥＭＳミラーデバイス
１２６ａ ：ＭＥＭＳミラー
１２６ｂ ：ミラー固定部
１２６ｃ ：ＭＥＭＳ駆動基板
２００ ：光走査ユニット
３００ ：センシング装置
３０１ ：監視制御装置
４００ ：自動車
４０１ ：ＥＣＵ
４０２ ：表示モニタ
Ｏ１，Ｏ２：光軸
【先行技術文献】
【特許文献】
【0095】
【文献】特許５６６３２５１号公報
【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】