(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】2024-11-01
(45)【発行日】2024-11-12
(54)【発明の名称】光学装置、車載システム、および移動装置
(51)【国際特許分類】
G01S 7/481 20060101AFI20241105BHJP
G01S 17/931 20200101ALI20241105BHJP
G08G 1/16 20060101ALI20241105BHJP
【ＦＩ】
G01S7/481 A
G01S17/931
G08G1/16 C
【請求項の数】
28
(21)【出願番号】P 2020199812
(22)【出願日】2020-12-01
(65)【公開番号】P2021139883
(43)【公開日】2021-09-16
【審査請求日】2023-11-24
(31)【優先権主張番号】P 2020034831
(32)【優先日】2020-03-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110412
【弁理士】
【氏名又は名称】藤元 亮輔
(74)【代理人】
【識別番号】100104628
【弁理士】
【氏名又は名称】水本 敦也
(74)【代理人】
【識別番号】100121614
【弁理士】
【氏名又は名称】平山 倫也
(72)【発明者】
【氏名】中野 正嗣
【審査官】梶田 真也
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２０－５０４２９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２０３７０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２１６５２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－０２７１８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０８７４１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／０９９１５１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平１１－０８３７５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００８／０７８５４３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／４８ － ７／５１
Ｇ０１Ｓ １７／００ － １７／９５
Ｇ０２Ｂ ６／００
Ｇ０２Ｂ ２６／００ － ２６／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源からの照明光を偏向して物体を走査すると共に、前記物体からの反射光を偏向する偏向部と、前記照明光を前記偏向部に導光すると共に、前記偏向部からの前記反射光を受光部に導光する導光部とを有し、
前記導光部は、前記照明光が通過する第一および第二の通過領域と、前記反射光を反射する反射領域とを備え、
前記照明光は、前記導光部により第一の照明光、および第二の照明光に分岐され、
前記第一および第二の照明光はそれぞれ、互いの射出方向が非平行となるように前記第一および第二の通過領域から射出された後、前記偏向部に入射することを特徴とする光学装置。
【請求項2】
前記照明光は、前記導光部で光束の一部を空間的に分割することで分岐されることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項3】
前記照明光は、前記導光部で光の強度を分割することで分岐されることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項4】
前記照明光は、前記導光部で第一の偏光成分と第一の偏光成分と直交する第二の偏光成分に分割することで分岐されることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項5】
前記第一および第二の照明光の光量は等しいことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項6】
前記第一および第二の照明光の光量は互いに異なることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項7】
前記導光部は、前記照明光が入射する第一面と、前記照明光を反射する反射面を備え、前記第一面より入射した前記第二の照明光は、前記導光部内で分岐された後、前記反射面で反射し、前記第二の通過領域から射出されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項8】
前記導光部は、前記第一面と前記第二の通過領域又は前記反射領域とのなす角度をα１、前記第二の通過領域又は前記反射領域と前記反射面とのなす角度α２とするとき、α１＋α２＝９０
なる式を満足することを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項9】
前記導光部は、前記照明光の光束径を拡大させることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項10】
前記第一および第二の通過領域が共通であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項11】
前記導光部は、前記第一の通過領域と前記反射領域とを有する第二面と、前記第二の通過領域と前記反射領域とを有する第三面とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項12】
前記第一および第二の照明光は、前記偏向部に入射する前に交差することを特徴とする請求項１１に記載の光学装置。
【請求項13】
前記第一および第二の照明光の反射光は、前記導光部を通過した後、前記受光部に入射する前に共通光学系を通過することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項14】
前記共通光学系の入射瞳の位置は、前記偏向部上であることを特徴とする請求項１３に記載の光学装置。
【請求項15】
前記共通光学系は、集光ミラーであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の光学装置。
【請求項16】
前記偏向部によって偏向された前記照明光の光束径を拡大すると共に、前記物体からの前記反射光の光束径を縮小するテレスコープを更に有することを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項17】
前記偏向部は、前記テレスコープの入射瞳位置に配置されることを特徴とする請求項１６に記載の光学装置。
【請求項18】
前記第一および第二の照明光の照明範囲の一部は重なることを特徴とする請求項１乃至１７の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項19】
前記光源からの前記照明光の出射と前記受光部での前記反射光の受光との時間差、又は前記光源からの前記照明光と前記受光部が受光する前記反射光との位相差に基づいて、前記物体の距離情報を取得する制御部を更に有することを特徴とする請求項１乃至１８の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項20】
請求項１乃至１９の何れか一項に記載の光学装置と、該光学装置によって得られた前記物体の距離情報に基づいて車両と前記物体との衝突可能性を判定する判定部とを備えることを特徴とする車載システム。
【請求項21】
前記車両と前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記車両に制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置を備えることを特徴とする請求項２０に記載の車載システム。
【請求項22】
前記車両と前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記車両のユーザに対して警告を行う警告装置を備えることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の車載システム。
【請求項23】
前記車両と前記物体との衝突に関する情報を外部に通知する通知装置を備えることを特徴とする請求項２０乃至２２の何れか一項に記載の車載システム。
【請求項24】
請求項１乃至１９の何れか一項に記載の光学装置を備え、該光学装置を保持して移動可能であることを特徴とする移動装置。
【請求項25】
前記光学装置によって得られた前記物体の距離情報に基づいて前記物体との衝突可能性を判定する判定部を有することを特徴とする請求項２４に記載の移動装置。
【請求項26】
前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、移動を制御する制御信号を出力する制御部を備えることを特徴とする請求項２５に記載の移動装置。
【請求項27】
前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記移動装置のユーザに対して警告を行う警告部を備えることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の移動装置。
【請求項28】
前記物体との衝突に関する情報を外部に通知する通知部を備えることを特徴とする請求項２４乃至２７の何れか一項に記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、照明した対象物からの反射光を受光することで、対象物を検出する光学装置、車載システム、および移動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
対象物までの距離を計測する方法として、照明した対象物からの反射光を受光するまでの時間や反射光の位相から距離を算出するＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）が知られている。
【0003】
対象物からの反射光は、対象物が離れているほど弱くなる。対象物からの反射光を多く受光するためには、対象物を走査しながら照明するための偏向部で使用される駆動ミラーの径を大きくすればよいが、駆動ミラーの径を大きくすると駆動ミラーの振れ角が小さくなるため、対象物を走査する範囲が狭くなる。
【0004】
特許文献１には、対象物を走査する範囲を拡大するために、複数の光源からの照明光を異なる角度で偏向部に入射させ、光源ごとの照明光で対象物を照明する装置が開示されている。
【0005】
特許文献２には、一つの光源からの照明光をプリズムで分離し、互いに異なる入射角度で二つの照明光を偏向部に入射させる装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】米国特許出願公開２０１８／１４３３０２号明細書
【文献】特開平１１－２０３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１の装置では、光源、および各光源に対応する対象物からの反射光を受光する受光部を複数配置する必要があるため、部品点数が多く、装置が大型化してしまう。
【0008】
また、特許文献２の装置では、一方の照明光は対象物を照明するが、他方の照明光は偏向部の角度検出用に用いられているため、走査範囲を拡大することはできない。
【0009】
本発明は、小型でありながら走査範囲が広い光学装置、車載システム、および移動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一側面としての光学装置は、光源からの照明光を偏向して物体を走査すると共に、物体からの反射光を偏向する偏向部と、照明光を偏向部に導光すると共に、偏向部からの反射光を受光部に導光する導光部とを有し、導光部は、照明光が通過する第一および第二の通過領域と、反射光を反射する反射領域とを備え、照明光は、導光部により第一の照明光、および第二の照明光に分岐され、第一および第二の照明光はそれぞれ、互いの射出方向が非平行となるように第一および第二の通過領域から射出された後、偏向部に入射することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、小型でありながら走査範囲が広い光学装置、車載システム、および移動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施例１の光学装置の要部概略図である。
【図2】実施例１の分岐光学素子の要部概略図である。
【図3】一方の通過領域を透過する照明光の光路図である。
【図4】他方の通過領域を透過する照明光の光路図である。
【図5】一方の通過領域を透過した照明光に対応する反射光の光路図である。
【図6】他方の通過領域を透過した照明光に対応する反射光の光路図である。
【図7】照明範囲の説明図である。
【図8】実施例１の分岐光学素子の変形例の要部概略図である。
【図9】実施例１の分岐光学素子の変形例の要部概略図である。
【図10】実施例１の分岐光学素子の変形例の要部概略図である。
【図11】実施例２の光学装置の要部概略図である。
【図12】実施例２の分岐光学素子の要部概略図である。
【図13】一方の通過領域を透過する照明光の光路図である。
【図14】他方の通過領域を透過する照明光の光路図である。
【図15】一方の通過領域を透過した照明光に対応する反射光の光路図である。
【図16】他方の通過領域を透過した照明光に対応する反射光の光路図である。
【図17】実施例２の分岐光学素子の変形例の要部概略図である。
【図18】実施例３の光学装置の要部概略図である。
【図19】実施例４の光学装置の要部概略図である。
【図20】実施例４の照明光の光路図である。
【図21】実施例４の分岐光学素子の要部概略図である。
【図22】実施例４の照明光の分岐光学素子を通過する際の光量分布を示す図である。
【図23】実施例４の反射光の光路図である。
【図24】実施例４の分岐光学素子の変形例の要部概略図である。
【図25】実施例４の分岐光学素子の変形例の要部概略図である。
【図26】本実施形態に係る車載システムの構成図である。
【図27】本実施形態に係る車両（移動装置）の模式図である。
【図28】本実施形態に係る車載システムの動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【0014】
ＬｉＤＡＲを用いた光学装置は、対象物（物体）を照明する照明系と対象物からの反射光や散乱光を受光する受光系とから構成される。ＬｉＤＡＲには、照明系と受光系の光軸の一部が互いに一致する同軸系と、各光軸が互いに一致しない非同軸系がある。本実施形態に係る光学装置は、同軸系のＬｉＤＡＲに好適なものである。
【0015】
各実施例の光学装置は例えば、自動車などの車両に自動運転支援システムとして使用される。対象物は例えば、歩行者、障害物、および車両などであり、１～３００ｍ程度離れている。各実施例の光学装置は対象物までの距離を計測し、計測結果をもとに車両の方向や速度の制御が実行される。
【実施例1】
【0016】
図１は、本実施例の光学装置１の要部概略図である。光学装置１は、光源１１、コリメータレンズ１２、絞り１３、分岐光学素子（導光部、分岐部）２１、駆動ミラー（偏向部）３１、集光ミラー４１、受光素子（受光部）５１，５２、および制御部６０を有する。
【0017】
本実施例の座標系は、図１に示されるように定められている。具体的には、駆動ミラー３１の一つの揺動方向をＸ軸、Ｘ軸と直交し他方の揺動方向をＹ軸、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な軸をＺ軸とする。
【0018】
光源１１として、エネルギー集中度が高く指向性のよいレーザである半導体レーザなどが用いられる。例えば、波長が近赤外域の半導体レーザが用いられる。絞り１３の形状は、Ｙ軸方向に平行な短径が１．３ｍｍ、長径が１．６ｍｍの楕円形状である。光源１１から射出された発散光（照明光）は、コリメータレンズ１２によってコリメートされ、平行光となる。なお、ここでの平行光は、厳密な平行光束だけではなく、弱発散光や弱収束光を含むものである。照明光は、コリメータレンズ１２を通過後、絞り１３によって光が制限され、分岐光学素子２１へと進行する。
【0019】
図２は、本実施例の分岐光学素子２１の要部概略図である。分岐光学素子２１は、第一面２１１、第二面２１２、第三面２１３、および第四面２１４を有する。図２（ａ）は、分岐光学素子２１を通過する際の照明光の経路を示している。図２（ｂ）は、第二面２１２を面法線方向から見た図である。
【0020】
第二面２１２は、照明光を透過させる通過領域２１２１，２１２２、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域（反射面）２１２３を有する。通過領域２１２１，２１２２の間隔ｄは、１５．４１ｍｍである。通過領域２１２１，２１２２の形状は本実施例ではＹ軸方向において１．３ｍｍ、Ｚ軸方向において１．３５ｍｍの矩形状であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、半円形状であってもよい。また、通過領域２１２１，２１２２に反射防止膜を形成してもよい。反射領域２１２３には、金属膜や誘電体膜などによって分岐光学素子２１の内側と外側の両方からの入射光を反射する層が形成されている。また、反射領域２１２３の光が到達しない有効領域外には、光を吸収する層が形成されていることが好ましい。
【0021】
分岐光学素子２１に使用される材料は、光源１１から射出される光の波長に対して透過率が高く、また不純物や欠陥が少ないものが好ましい。本実施例では、分岐光学素子２１に使用される材料の屈折率は１．９７２である。
【0022】
図３は、通過領域（第一の通過領域）２１２１を透過する照明光の光路図である。図４は、通過領域（第二の通過領域）２１２２を透過する照明光の光路図である。図５は、通過領域２１２１を透過した照明光に照明された対象物ＯＢＪからの反射光の光路図である。図６は、通過領域２１２２を透過した照明光に照明された対象物ＯＢＪからの反射光の光路図である。各図の（ａ）はＸＺ断面図、（ｂ）はＹＺ断面図である。
【0023】
本実施例では、光を空間的に分割することで第一面からの光を分岐する手段を示す。
【0024】
絞り１３を通過した光は、第一面２１１でスネルの法則に従って屈折して分岐光学素子２１内を進行し、第二面２１２に到達する。第二面２１２に到達した照明光のうち通過領域２１２１に入射した光は、スネルの法則によって屈折し、射出される。以後、この光路を第一光路（図２（ａ）の実線）とする。一方、第二面２１２に到達した照明光のうち反射領域２１２３に入射した光は、反射され、第一面２１１に再び到達した後、反射領域を備える第三面２１３に向かって全反射する。第三面２１３に入射した光は、全反射し、通過領域２１２２でスネルの法則に従って屈折し、射出される。以後、この光路を第二光路（図２（ａ）の破線）とする。このように、照明光は分岐光学素子２１により二つの照明光（第一の照明光、および第二の照明光）に分岐され、第一および第二の照明光はそれぞれ、互いの射出方向が角度をなすように通過領域２１２１，２１２２から射出される。なお、「角度をなす」とは、二つの照明光の射出方向が平行である（二つの照明光の射出方向が０度をなす）場合は含まれないものとする。また、通過領域が同一面に形成されておらず、二つの照明光の出射角が互いに同じであるが、それぞれの射出方向が異なる場合は含まれるものとする。
【0025】
駆動ミラー３１は、Ｘ軸およびＹ軸周りに揺動する二軸駆動ミラーであり、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーである。駆動ミラー３１は、本実施例では、揺動角度が±１５度、駆動周波数が１ｋＨｚ程度である。駆動ミラー３１は、照明光を偏向して対象物ＯＢＪを走査すると共に、対象物ＯＢＪからの反射光を偏向して分岐光学素子２１に導光する。
【0026】
第一光路および第二光路の照明光は、駆動ミラー３１によって反射され、分岐光学素子２１や光源１１の下側を通過した後、２次元走査されながら対象物ＯＢＪを照明する。分岐光学素子２１から射出される二つの光が異なる角度で駆動ミラー３１に入射し、走査されることで異なる領域を照明することができる。すなわち、照明範囲を拡大することができる。
【0027】
図７は、照明範囲の説明図である。図７（ａ）は、駆動ミラー３１がＸ軸周りに±６度、Ｙ軸周りに±１５度揺動する場合の照明範囲を示している。この場合、二つの照明範囲が全照明範囲の中心部でちょうど重なるように設定されているため、全照明範囲が大幅に拡大される。図７（ｂ）は、駆動ミラー３１がＸ軸周りに±６度、Ｙ軸周りに±２４度揺動する場合の照明範囲を示している。この場合、二つの照明範囲が全照明範囲の中心部で±９度重なるように設定されているため、全照明範囲を拡大しつつ中心部を重複して測距が可能となる。
【0028】
集光ミラー４１は、第一光路と第二光路の光に対して同一のミラーとして使用されるが、光が通過しない中央位置で分離されていてもよい。
【0029】
受光素子５１，５２として、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）やＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｅｌ ＰＨＴＯＮ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）などが用いられる。
【0030】
対象物ＯＢＪからの反射光は、駆動ミラー３１によって分岐光学素子２１に偏向される。具体的には、第一光路の反射光は、照明光と逆方向の光路で光源１１や分岐光学素子２１の下側を通過した後、駆動ミラー３１に入射し、通過領域２１２１付近に向けて偏向される。偏向された光のうち反射領域２１２３に当たる光は、集光ミラー４１に向かって反射され、受光素子５１上に集光し、受光される。第二光路の反射光は、照明光と逆方向の光路で光源１１や分岐光学素子２１の下側を通過した後、駆動ミラー３１に入射し、通過領域２１２２付近に向けて偏向される。偏向された光のうち反射領域２１２３に当たる光は、集光ミラー４１に向かって反射され、受光素子５２上に集光し、受光される。
【0031】
制御部６０は、光源１１、駆動ミラー３１、および受光素子５１，５２を制御する。具体的には、制御部６０は、光源１１、および駆動ミラー３１をそれぞれ所定の駆動電圧や駆動周波数で駆動すると共に、受光素子５１，５２における受光の際の受光波形を特定の周波数で計測する。また、制御部６０は、受光素子５１，５２での受光時間と光源１１の発光時間との差分、又は受光素子５１，５２で得られた受光信号の位相と光源１１の出力信号の位相との差分を用いて対象物ＯＢＪとの距離を決定する。
【0032】
分岐光学素子２１の第一面２１１と第二面２１２とのなす角度をα１（度）、第二面２１２と第三面２１３とのなす角度α２（度）としたとき、以下の式（１）を満足することが好ましい。
【0033】
α１＋α２＝９０ （１）
式（１）を満足することで、第二光路において第一面２１１で反射した反射光が第二面２１２と平行になり、かつ通過領域２１２１から射出される光が通過領域２１２２から射出される光と絶対値は等しいが、符号が異なる角度を有することができる。その結果、駆動ミラー３１に入射する角度も絶対値は等しいが、逆向きになるため、それぞれの照明範囲の面積は等しくなり、Ｙ軸に対して対称に対象物ＯＢＪを照明することができる。
式（１）を満足することで、第二光路において第一面２１１で反射した反射光が第二面２１２と平行になり、かつ通過領域２１２１から射出される光が通過領域２１２２から射出される光と絶対値は等しいが、符号が異なる角度を有することができる。その結果、駆動ミラー３１に入射する角度も絶対値は等しいが、逆向きになるため、それぞれの照明範囲の面積は等しくなり、Ｙ軸に対して対称に対象物ＯＢＪを照明することができる。
【0034】
本実施例では、第一面２１１と第二面２１２とのなす角度α１はＹ軸周りに対して３８．２度、第二面２１２と第三面２１３とのなす角度α２はＹ軸周りに対して５１．８度である。すなわち、本実施例の構成は式（１）を満足し、図７に示されるようにそれぞれの照明範囲の面積は等しくなる。
【0035】
照明光が分岐光学素子２１を通過する間に、第一面２１１と第二面２１２で二回屈折し光束径（ビーム径）は変倍される。本実施例では、通過領域２１２１から射出される照明光の光束径ｈ２と通過領域２１２２から射出される照明光の光束径ｈ３とが等しくなるように設定されている。この場合、絞り１３によって制限され第一面２１１に入射する照明光の光束径ｈ１と、通過領域２１２１から射出される照明光の光束径ｈ２と間には、以下の式（２）が成り立つ。なお、θ１，θ２，θ３，θ４はそれぞれ、照明光が、第一面２１１に入射する角度、第一面２１１から射出される角度、第二面２１２に入射する角度、通過領域２１２１から射出される角度である。
【0036】
【数1】
【0037】
式（２）は、照明光が第一面２１１に入射する角度θ１が、照明光が通過領域２１２１から射出される角度θ４より大きい場合、１より大きくなる。つまり、照明光の光束径は、分岐光学素子２１を通過する間に拡大される。光束径を拡大すると、照明光の発散角が小さくなり、遠方での照明光の広がりを抑制できる。また、照明光の発散を抑制することで、遠方での分解能や照度を向上させることができる。
【0038】
本実施例では、角度θ１，θ２，θ３，θ４はそれぞれ、５５．２度、２４．６度、１３．６度、２７．６度であり、式（２）は１．４５となり照明光は拡大される。
【0039】
第一光路における照明光の光量は、第二光路における照明光の光量と略等しいことが好ましい。照明光量を略等しくすることで、照明範囲ごとに測距精度が変わらず、信頼性の高い測定を行うことができる。また、照明範囲ごとのキャリブレーションも不要である。本実施例では、通過領域２１２１，２１２２の透過率、および反射領域２１２３の反射率はそれぞれ１００％であるが、それ以外の場合においても光量が等しくなるように、通過領域２１２１，２１２２の面積や位置、透過率、又は反射率を微調整すればよい。
【0040】
図８は、分岐光学素子２１の変形例である分岐光学素子２４の要部概略図である。分岐光学素子２４の外形形状は分岐光学素子２１と同一である。図８（ａ）は、分岐光学素子２４を通過する際の照明光の経路を示している。図８（ｂ）は、第二面２４２を面法線方向から見た図である。
【0041】
第二面２４２は、照明光を透過させる通過領域２４２１，２４２２、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域２４２３を有する。本変形例においては、光の強度を分割することで第一面からの光を分岐する手段を示す。
【0042】
例えば本変形例では、通過領域２４２１は、透過率５０％かつ反射率５０％の特性を有し、通過領域２４２２は、透過率９９％かつ反射率１％の特性を有する。本変形例では、第一光路と第二光路の光量を略等しくするために、上記の特性を設定しているが、本発明はこれらの特性に限定されない。
【0043】
第一面２４１から入射した光は、第二面２４２の通過領域２４２１に到達する。このとき、通過領域２４２１の特性により、光束の５０％の強度は透過し、一方で５０％は反射する。透過した光は図２と同様に第一光路となる。反射した光は第一面２４１で全反射し、さらに第三面２４３で全反射し、通過領域２４２２から射出され、第二光路となる。その後、第一光路と第二光路ともに、駆動ミラー３１に入射する。
【0044】
一方、駆動ミラー３１からの反射光は通過領域２４２１，２４２２、および反射領域２４２３で反射し、各面に対応した受光素子に入射し、受光される。
【0045】
図９は、分岐光学素子２１の変形例である分岐光学素子２５，２６の要部概略図である。分岐光学素子２５の外形形状は分岐光学素子２１と同一である。図９（ａ）は、分岐光学素子２５，２６を通過する際の照明光の経路を示している。図９（ｂ）は、第二面２６２を面法線方向から見た図である。
【0046】
分岐光学素子２６は平板であり、第二面２６２は、照明光を透過させる通過領域２６２１，２６２２、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域２６２３を有する。本変形例においては、偏光を利用することで第一面からの光を分岐する手段を示す。
【0047】
本変形例では、通過領域２６２１は、第一の偏光方向の透過率が１００％かつ反射率０％、第二の偏光方向の透過率が０％かつ反射率１００％の特性を有する偏光ビームスプリッタ面であり、通過領域２６２２は、透過率９９％かつ反射率１％の特性を有する。本変形例では、第一光路と第二光路の光量を略等しくするために、上記の特性を設定しているが、本発明はこれらの特性に限定されない。
【0048】
分岐光学素子２５の第一面２５１から入射する光は、円偏光や無偏光であることが好ましい。特に、光源１１に半導体レーザを用いた場合、レーザ光の偏光特性は直線偏光であるので、分岐光学素子２５に到達するまでに、１／４波長板で円偏光に変換することが望ましい。
【0049】
分岐光学素子２５の第一面２５１から入射した光は、第二面２５２および分岐光学素子２６の第一面２６１を通過後、通過領域２６２１に到達する。このとき、通過領域２６２１の偏光特性により、第一の偏光方向の光（第一の偏光成分）は透過し、一方で第二の偏光方向（第二の偏光成分）は反射する。透過した光は図２と同様に第一光路となる。反射した光は分岐光学素子２５の第一面２５１で全反射し、さらに第三面２５３で全反射し、通過領域２６２２から射出され、第二光路となる。その後、第一光路と第二光路ともに、駆動ミラー３１に入射する。
【0050】
一方、駆動ミラー３１からの反射光は通過領域２６２１，２６２２および反射領域２６２３で反射し、各面に対応した受光素子に入射し、受光される。
【0051】
図１０は、分岐光学素子２１の変形例である分岐光学素子２５，２７の要部概略図である。分岐光学素子２５の外形形状は分岐光学素子２１と同一である。図１０（ａ）は、分岐光学素子２５，２７を通過する際の照明光の経路を示している。図１０（ｂ）は、第二面２７２を面法線方向から見た図である。
【0052】
分岐光学素子２７は平板であり、照明光を通過させる孔である通過領域２７２１，２７２２、光源１１からの照明光を反射する反射領域２７１、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域２７２を有する。
【0053】
分岐光学素子２５の第一面２５１から入射した光は、第二面２５２を通過後、分岐光学素子２７の第一面２７１に到達する。到達した照明光のうち通過領域２７２１に入射した光は、そのまま分岐光学素子２７を通過し、この光路を第一光路とする。一方、第二面２７２に到達した照明光は反射され、分岐光学素子２５の第一面２５１で全反射し、さらに第三面２５３で全反射し、通過領域２７２２から射出され、第二光路となる。その後、第一光路と第二光路ともに、駆動ミラー３１に入射する。
【0054】
一方、駆動ミラー３１からの反射光は反射領域２７２で反射し、各面に対応した受光素子に入射し、受光される。
【0055】
以上説明したように、本実施例の構成によれば、小型でありながら走査範囲を拡大することができる。
【実施例2】
【0056】
図１１は、本実施例の光学装置２の要部概略図である。光学装置２は、光源１１、コリメータレンズ１２、絞り１３、分岐光学素子２８、駆動ミラー（偏向部）３１、集光ミラー４１、受光素子（受光部）５１，５２、および制御部６０を有する。分岐光学素子２８を除く構成は実施例１と同じであり、説明を省略する。
【0057】
分岐光学素子２８は、照明光路を分岐し、さらに照明光路と受光光路とを分離する機能を有する。
【0058】
図１２は、本実施例の分岐光学素子２８の要部概略図である。分岐光学素子２８は、第一面２８１、第二面２８２、および第三面２８３を有する。第一面２８１と第二面２８２とのなす角度、および第一面２８１と第三面２８３とのなす角度はともに、Ｙ軸周りに対して７．３度である。図１２（ａ）は、分岐光学素子２８を通過する際の照明光の経路を示している。図１２（ｂ）は、分岐光学素子２８を－Ｚ軸方向から見た図である。
【0059】
第二面２８２は、照明光を透過させる通過領域２８２１、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域２８２２を有する。第三面２８３は、照明光を透過させる通過領域２８３１、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域２８３２を有する。通過領域２８２１，２８３１の形状は本実施例では半径１．６ｍｍの半円形状であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、矩形状であってもよい。本実施例では、後述する第一光路および第二光路における各照明光の光量が略等しくなるように、通過領域２８２１，２８３１の面積は同じである。また、通過領域２８２１，２８３１に反射防止膜を形成してもよい。反射領域２８２２，２８３２には、金属膜や誘電体膜などによって分岐光学素子２８の外側からの入射光を反射する層が形成されている。また、反射領域２８２２，２８３２の入射光が到達しない有効領域外には、光を吸収する層が形成されていることが好ましい。
【0060】
図１３は、通過領域（第一の通過領域）２８２１を透過する照明光の光路図である。図１４は、通過領域（第二の通過領域）２８３１を透過する照明光の光路図である。図１５は、通過領域２８２１を透過した照明光に照明された対象物ＯＢＪからの反射光の光路図である。図１６は、通過領域２８３１を透過した照明光に照明された対象物ＯＢＪからの反射光の光路図である。各図の（ａ）はＸＺ断面図、（ｂ）はＹＺ断面図である。
【0061】
絞り１３を通過した光は、第一面２８１でスネルの法則に従って屈折して分岐光学素子２８内を進行し、第二面２８２、および第三面２８３に到達する。第二面２１２に到達した照明光は、通過領域２８２１から射出され、駆動ミラー３１に入射する。以後、この光路を第一光路（図１２（ａ）の実線）とする。一方、第三面２８３に到達した照明光は、通過領域２８３１から射出され、駆動ミラー３１に入射する。以後、この光路を第二光路（図１２（ａ）の破線）とする。このように、照明光は分岐光学素子２８により二つの照明光（第一の照明光、および第二の照明光）に分岐され、第一および第二の照明光はそれぞれ、互いの射出方向が角度をなすように通過領域２８２１，２８３１から射出される。
【0062】
第一光路および第二光路の照明光は、駆動ミラー３１によって反射され、分岐光学素子２８や光源１１の下側を通過した後、２次元走査されながら対象物ＯＢＪを照明する。分岐光学素子２８から射出される二つの光が異なる角度で駆動ミラー３１に入射し、走査されることで異なる領域を照明することができる。すなわち、照明範囲を拡大することができる。
【0063】
対象物ＯＢＪからの反射光は、駆動ミラー３１によって分岐光学素子２８に偏向される。具体的には、第一光路の反射光は、照明光と逆方向の光路で光源１１や分岐光学素子２８の下側を通過した後、駆動ミラー３１に入射し、第二面２８２に向けて偏向される。偏向された光のうち反射領域２８２２に当たる光は、集光ミラー４１に向かって反射され、受光素子５１上に集光し、受光される。第二光路の反射光は、照明光と逆方向の光路で光源１１や分岐光学素子２８の下側を通過した後、駆動ミラー３１に入射し、第三面２８３に向けて偏向される。偏向された光のうち反射領域２８３２に当たる光は、集光ミラー４１に向かって反射され、受光素子５２上に集光し、受光される。
【0064】
通過領域２８２１から射出される光は、通過領域２８３１から射出される光と絶対値は等しいが、符号が異なる角度を有する。その結果、駆動ミラー３１に入射する角度も絶対値は等しいが、逆向きになるため、それぞれの照明範囲の面積は等しくなり、Ｙ軸に対して対称に対象物ＯＢＪを照明することができる。
【0065】
第一光路における照明光と第二光路における照明光は、駆動ミラー３１に入射する前に交差することが好ましい。第一光路と第二光路における各照明光が交差することで、第一光路と第二光路における各照明光が駆動ミラー３１に入射する幅を抑制することができ、駆動ミラー３１の径の増大を防ぐことができる。
【0066】
図１７は、分岐光学素子２８の変形例である分岐光学素子２９の要部概略図である。分岐光学素子２９は、第一面２９１、第二面２９２、第三面２９３、第四面２９４、および第五面２９５を有する。図１７（ａ）は、分岐光学素子２９を＋Ｙ軸方向から見た図である。図１７（ｂ）は、分岐光学素子２９を－Ｚ軸方向から見た図である。図１７（ｃ）は、分岐光学素子２９を－Ｘ軸方向から見た図である。
【0067】
分岐光学素子２８は反射領域と通過領域を有する面を二面備えているが、分岐光学素子２９は四面備えている。具体的には、第二面２９２は、照明光を透過させる通過領域２９２１、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域２９２２を有する。第三面２９３は、照明光を透過させる通過領域２９３１、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域２９３２を有する。第四面２９４は、照明光を透過させる通過領域２９４１、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域２９４２を有する。第五面２９５は、照明光を透過させる通過領域２９５１、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域２９５２を有する。また、第二面２９２、第三面２９３、第四面２９４、および第五面２９５のいずれもＸ軸周りとＹ軸周りに回転した面である。
【0068】
第一面２３１を透過した照明光は、通過領域２９２１，２９３１，２９４１，２９５１を透過し、駆動ミラー３１に入射する。一方、駆動ミラー３１からの反射光は反射領域２９２２，２９３２，２９４２，２９５２で反射し、各面に対応した受光素子（不図示）に入射し、受光される。
【0069】
以上説明したように、本実施例の構成によれば、小型でありながら走査範囲を拡大することができる。
【実施例3】
【0070】
図１８は、本実施例の光学装置３の要部概略図である。光学装置３は、実施例２の光学装置２、およびテレスコープ７０を有する。テレスコープ７０を除く構成は実施例２と同じであり、説明を省略する。
【0071】
テレスコープ７０は、屈折力（パワー）を有する複数の光学素子（レンズ）で構成され、かつ全系では屈折力を持たない光学系（アフォーカル系）である。本実施例では、テレスコープ７０は、正のパワーを有するレンズ７１，７２で構成されている。テレスコープ７０は、駆動ミラー３１の照明側に配置されている。駆動ミラー３１は、テレスコープ７０の光学的に入射瞳となる位置（入射瞳位置）に配置されている。また、テレスコープ７０の光学倍率βは、駆動ミラー３１の側から射出瞳に対して１より大きい（｜β｜＞１）。
【0072】
光源１１から射出された照明光は、実施例２と同一光路で駆動ミラー３１に到達し、駆動ミラー３１で反射され、テレスコープ７０に入射する。テレスコープ７０に入射した照明光は、光学倍率βに応じて拡大され、対象物ＯＢＪを照明する。照明された対象物ＯＢＪからの反射光は、テレスコープ７０に入射し、光学倍率１／βに応じて縮小され、駆動ミラー３１に到達する。駆動ミラー３１以降の光路は、実施例２と同一である。
【0073】
このようにテレスコープ７０を配置することで、照明光の光束径を拡大し、照明光の発散角を小さくすることができる。その結果、遠方での照明光の広がりを抑制でき、遠方での分解能や照度を向上させることができる。さらに、テレスコープ７０を配置することで、テレスコープ７０が配置されていない場合に比べて瞳径が大きくなり、対象物ＯＢＪからの反射光を多く取り込むことができるため、測距距離や測距精度を向上させることができる。
【実施例4】
【0074】
図１９は、本実施例の光学装置４の要部概略図である。光学装置４は、光源１１、コリメータレンズ１２、絞り１３、分岐光学素子８１，８２、駆動ミラー（偏向部）３１、集光レンズ４２，４３、受光素子（受光部）５１～５３、および制御部６０（不図示）を有する。分岐光学素子８１，８２を除く構成は実施例１と同じであり、説明を省略する。
【0075】
本実施例の座標系は、図１９に示されるように定められている。具体的には、駆動ミラー３１の一つの揺動方向をＸ軸、光源１１から駆動ミラー３１までの光が進む方向をＹ軸、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な軸をＺ軸とする。図２０は、本実施例の照明光の光路図である。図２０（ａ）はＹＺ断面図、図２０（ｂ）はＸＹ断面図、図２０（ｃ）は－Ｙ方向から見た下面図である。
【0076】
分岐光学素子８１は照明光路を分岐する機能を、分岐光学素子８２は照明光路と受光光路を分離する機能を有する。
【0077】
図２１は、本実施例の分岐光学素子８１，８２の要部概略図である。図２１（ａ）は、分岐光学素子８１，８２の構成および分岐光学素子８１，８２を通過する際の照明光の経路を示している。分岐光学素子８１は、第一面８１１、第二面８１２、第三面８１３、および第四面８１４を有する。第二面８１２と第三面８１３とのなす角度、および第二面８１２と第四面８１４とのなす角度はともに、Ｚ軸周りに対して異なる符号であるが絶対値が同じ２１．４度である。
【0078】
前述した半導体レーザを光源１１に使用した場合、図２２に示されるように、照明光の光量分布は略ガウス分布である。照明光は、絞り１３により周辺部が遮光された後、第一面８１１より分岐光学素子８１内に進行する。照明光のうち中心付近の光束は、第二面８１２を通過する。この光路を第一光路９１とする。第一光路９１を通る光束は、図２２に示される光量分布９１ａを持つ。照明光のうち周辺付近の光束の一部は、第三面８１３を通過する。この光路を第二光路９２とする。第二光路９２を通る光束は、図２２に示される光量分布９２ａを持つ。照明光のうち周辺付近の光束の他の一部は、第四面８１４を通過する。この光路を第三光路９３とする。第三光路９３を通る光束は、図２２に示される光量分布９３ａを持つ。本実施例では、第一光路９１を通る光束の光量は、第二光路９２を通る光束の光量および第三光路９３を通る光束の光量より多い。また、第三面８１３と第四面８１４は第二面８１２に対して角度を有するため、第二光路９２と第三光路９３は第一光路９１に対して符号は異なるが絶対値が同じ１２．０度の角度を有する。
【0079】
分岐光学素子８２は、第一面８２１と第二面８２２を有する。図２１（ｂ）は、第二面８２２の面法線方向から分岐光学素子８２を見た図である。第二面８２２は、照明光を透過させる通過領域８２２１、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域８２２２を有する。通過領域８２２１の形状は本実施例では２．５×６．６ｍｍの長方形であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、楕円形状であってもよい。また、通過領域８２２１に反射防止膜を形成してもよい。反射領域８２２２には、金属膜や誘電体膜などによって分岐光学素子８２の外側からの入射光を反射する層が形成されている。また、反射領域８２２２の入射光が到達しない有効領域外には、光を吸収する層が形成されていることが好ましい。
【0080】
分岐光学素子８１より出射した各光束は、分岐光学素子８２の第一面８２１より入射し、第二面８２２の通過領域８２２１より出射する。分岐された光束が同一の通過領域を通過するため、組立調整を容易にすることが可能となる。
【0081】
分岐光学素子８２より出射した第一乃至第三光路９１～９３を通る光束は、駆動ミラー３１によって反射され、２次元走査されながら対象物ＯＢＪを照明する。分岐光学素子８１から射出される三つの光が異なる角度で駆動ミラー３１に入射し、走査されることで異なる領域を照明することができる。すなわち、照明範囲を拡大することができる。
【0082】
図２３は、本実施例の反射光の光路図である。図２３（ａ）はＹＺ断面図、図２３（ｂ）は－Ｙ方向から見た下面図である。対象物ＯＢＪからの各光路の反射光は、駆動ミラー３１によって分岐光学素子８２に偏向される。偏向された光のうち反射領域８２２２に当たる光は、集光レンズ４２に向かって反射され、集光レンズ４３を通過する。第一光路９１を通る光束は受光素子５１上に、第二光路９２を通る光束は受光素子５２上に、第三光路９３を通る光束は受光素子５３上に集光し、受光される。すなわち、本実施例では、分岐光学素子８２で反射した各光束は同一のレンズを通過して受光素子に集光される。
また、本実施例では、集光レンズを使用しているため、ミラーとは異なり装置全体を小型にすることが可能である。さらに、各受光素子の間隔を狭めることができ、同一基板上に各受光素子を配置することやアレイ状の受光素子を使用することも可能である。
また、本実施例では、集光レンズを使用しているため、ミラーとは異なり装置全体を小型にすることが可能である。さらに、各受光素子の間隔を狭めることができ、同一基板上に各受光素子を配置することやアレイ状の受光素子を使用することも可能である。
【0083】
集光レンズ４２，４３で構成される集光光学系（共通光学系）の入射瞳の位置は、駆動ミラー３１上であることが望ましい。これにより、各反射光束の主光線が受光素子に対して略垂直に入射することができる。一般的に垂直入射に近いほど受光素子の感度が高いため、光束全体が受光素子に対して小さい角度で入射することにより、検知距離を伸ばすことができる。
【0084】
前述したように、第一光路９１を通る光束の光量は、第二光路９２を通る光束の光量および第三光路９３を通る光束の光量より多いため、反射光量を多くすることができ、その結果、測距距離を伸ばすことが可能となる。本実施例では、画角の中心付近を通過する光束を用いてより遠方まで測距しつつ、照明光を三つに分岐することで広角化を実現することができる。
【0085】
図２４（ａ）は分岐光学素子８１の変形例である分岐光学素子８３の要部概略図、図２４（ｂ）は照明光の分岐光学素子８３を通過する際の光量分布を示す図である。分岐光学素子８３は、第一面８３１、第二面８３２、第三面８３３、および第四面８３４を有する。第一面８３１と第二面８３２とのなす角度、および第一面８３１と第三面８３３とのなす角度はともに、Ｚ軸周りに対して異なる符号であるが絶対値が同じ２２．８度である。
【0086】
照明光は、絞り１３により周辺部が遮光された後、分岐光学素子８３内に進行する。照明光のうち中心付近の光束は、第一面８３１を通過する。この光路を第一光路９１とする。第一光路９１を通る光束は、図２４（ｂ）に示される光量分布９１ａを持つ。照明光のうち周辺付近の光束の一部は、第二面８３２を通過する。この光路を第二光路９２とする。第二光路９２を通る光束は、図２４（ｂ）に示される光量分布９２ａを持つ。照明光のうち周辺付近の光束の他の一部は、第三面８３３を通過する。この光路を第三光路９３とする。第三光路９３を通る光束は、図２４（ｂ）に示される光量分布９３ａを持つ。本実施例では、第三光路９３を通る光束の光量、第一光路９１を通る光束の光量、第二光路９２を通る光束の光量の順に光量が多くなるように設定されている。また、第二面８３２と第三面８３３は第一面８３１に対して角度を有するため、第二光路９２と第三光路９３は第一光路９１に対して符号は異なるが絶対値が同じ角度を有する。第一光路９１乃至第三光路９３を通る光束はそれぞれ、第四面８３４より射出され、分岐光学素子８２に入射する。
【0087】
図２５は、分岐光学素子８１，８２の変形例である分岐光学素子８５の要部概略図である。図２５（ａ）はＸＹ断面図、図２５（ｂ）はＹＺ断面図である。分岐光学素子８５は、第一面８５１、第二面８５２、第三面８５３、および第四面８５４を有する。第一面８５１と第二面８５２とのなす角度、および第一面８５２と第三面８５３とのなす角度はともに、Ｚ軸周りに対して異なる符号であるが絶対値が同じ３０．０度である。第一面８５１と第四面８５４とのなす角度は、Ｘ軸周りに対して３３．５度である。
【0088】
第四面８５４は、照明光を透過させる通過領域８５４１、および対象物ＯＢＪからの反射光を反射する反射領域８５４２を有する。
【0089】
照明光は、絞り１３により周辺部が遮光された後、分岐光学素子８５内に進行する。照明光のうち中心付近の光束は、第一面８５１を通過する。この光路を第一光路９１とする。照明光のうち周辺付近の光束の一部は、第二面８５２を通過する。この光路を第二光路９２とする。照明光のうち周辺付近の光束の他の一部は、第三面８５３を通過する。この光路を第三光路９３とする。本実施例では、第一光路９１を通る光束の光量は、第二光路９２を通る光束の光量および第三光路９３を通る光束の光量より多い。また、第二面８５２と第三面８５３は第一面８５１に対して角度を有するため、第二光路９２と第三光路９３は第一光路９１に対して符号は異なるが絶対値が同じ角度を有する。第一光路９１乃至第三光路９３を通る光束はそれぞれ、第四面８５４の通過領域８５４１より射出される。本実施例では、図２５（ｂ）に示されるように、照明光は通過領域８５４１より下方向へ射出されるため、偏向ミラー３１も下方向に配置される。
【0090】
一方、対象物ＯＢＪからの反射光は、駆動ミラー３１によって分岐光学素子８５に偏向される。偏向された光のうち反射領域８５４２に当たる光は、集光レンズ４２に向かって反射される。
【0091】
本変形例では、２つの分岐光学素子が一体的に構成されているため、部品点数や組立工数の削減により、低コスト化が可能となる。
【0092】
本実施例では、光源からの照明光の光量がガウス分布に従うものとしたが、本発明はこの光量分布に限定されず、一様分布の場合やドーナツ状などの場合であってもよい。
［車載システム］
図２６は、各実施例の光学装置のいずれかである光学装置１００、およびそれを備える車載システム（運転支援装置）１０００の構成図である。車載システム１０００は、自動車（車両）等の移動可能な移動体（移動装置）により保持され、光学装置１００により取得した車両の周囲の障害物や歩行者などの対象物の距離情報に基づいて、車両の運転（操縦）を支援するための装置である。図２７は、車載システム１０００を含む車両５００の模式図である。図２７においては、光学装置１００の測距範囲（検出範囲）を車両５００の前方に設定した場合を示しているが、測距範囲を車両５００の後方や側方などに設定してもよい。
［車載システム］
図２６は、各実施例の光学装置のいずれかである光学装置１００、およびそれを備える車載システム（運転支援装置）１０００の構成図である。車載システム１０００は、自動車（車両）等の移動可能な移動体（移動装置）により保持され、光学装置１００により取得した車両の周囲の障害物や歩行者などの対象物の距離情報に基づいて、車両の運転（操縦）を支援するための装置である。図２７は、車載システム１０００を含む車両５００の模式図である。図２７においては、光学装置１００の測距範囲（検出範囲）を車両５００の前方に設定した場合を示しているが、測距範囲を車両５００の後方や側方などに設定してもよい。
【0093】
図２６に示すように、車載システム１０００は、光学装置１００と、車両情報取得装置２００と、制御装置（ＥＣＵ：エレクトロニックコントロールユニット）３００と、警告装置（警告部）４００とを備える。車載システム１０００において、光学装置１００が備える制御部６０は、距離取得部（取得部）及び衝突判定部（判定部）としての機能を有する。ただし、必要に応じて、車載システム１０００において制御部６０とは別体の距離取得部や衝突判定部を設けてもよく、夫々を光学装置１００の外部（例えば車両５００の内部）に設けてもよい。あるいは、制御装置３００を制御部６０として用いてもよい。
【0094】
図２８は、本実施形態に係る車載システム１０００の動作例を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って車載システム１０００の動作を説明する。
【0095】
まず、ステップＳ１では、光学装置１００の光源部により車両の周囲の対象物を照明し、対象物からの反射光を受光することで受光素子が出力する信号に基づいて、制御部６０により対象物の距離情報を取得する。また、ステップＳ２では、車両情報取得装置２００により車両の車速、ヨーレート、舵角などを含む車両情報の取得を行う。そして、ステップＳ３では、制御部６０によって、ステップＳ１で取得された距離情報やステップＳ２で取得された車両情報を用いて、対象物までの距離が予め設定された設定距離の範囲内に含まれるか否かの判定を行う。
【0096】
これにより、車両の周囲の設定距離内に対象物が存在するか否かを判定し、車両と対象物との衝突可能性を判定することができる。なお、ステップＳ１及びＳ２は、上記の順番とは逆の順番で行われてもよいし、互いに並列して処理を行われてもよい。制御部６０は、設定距離内に対象物が存在する場合は「衝突可能性あり」と判定し（ステップＳ４）、設定距離内に対象物が存在しない場合は「衝突可能性なし」と判定する（ステップＳ５）。
【0097】
次に、制御部６０は、「衝突可能性あり」と判定した場合、その判定結果を制御装置３００や警告装置４００に対して通知（送信）する。このとき、制御装置３００は制御部６０での判定結果に基づいて車両を制御し（ステップＳ６）、警告装置４００は制御部６０での判定結果に基づいて車両のユーザ（運転者）への警告を行う（ステップＳ７）。なお、判定結果の通知は、制御装置３００及び警告装置４００の少なくとも一方に対して行えばよい。
【0098】
制御装置３００は、車両の駆動部（エンジンやモータなど）に対して制御信号を出力することで、車両の移動を制御することができる。例えば、車両においてブレーキをかける、アクセルを戻す、ハンドルを切る、各輪に制動力を発生させる制御信号を生成してエンジンやモータの出力を抑制するなどの制御を行う。また、警告装置４００は、運転者に対して、例えば警告音を発する、カーナビゲーションシステムなどの画面に警告情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどの警告を行う。
【0099】
以上、本実施形態に係る車載システム１０００によれば、上記の処理により対象物の検出及び測距を行うことができ、車両と対象物との衝突を回避することが可能になる。特に、上述した各実施例に係る光学装置を車載システム１０００に適用することで、高い測距精度を実現することができるため、対象物の検出及び衝突判定を高精度に行うことが可能になる。
【0100】
なお、本実施形態では、車載システム１０００を運転支援（衝突被害軽減）に適用したが、これに限らず、車載システム１０００をクルーズコントロール（全車速追従機能付を含む）や自動運転などに適用してもよい。また、車載システム１０００は、自動車等の車両に限らず、例えば船舶や航空機、産業用ロボットなどの移動体に適用することができる。また、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）や監視システム等の物体認識を利用する種々の機器に適用することができる。
【0101】
また、車載システム１０００や移動装置は万が一、移動装置が障害物に衝突した場合に、その旨を車載システムの製造元（メーカー）や移動装置の販売元（ディーラー）などに通知するための通知装置（通知部）を備えていてもよい。例えば、通知装置としては、移動装置と障害物との衝突に関する情報（衝突情報）を予め設定された外部の通知先に対して電子メールなどによって送信するものを採用することができる。
【0102】
このように、通知装置によって衝突情報を自動通知する構成を採ることにより、衝突が生じた後に点検や修理などの対応を速やかに行うことができる。なお、衝突情報の通知先は、保険会社、医療機関、警察などや、ユーザが設定した任意のものであってもよい。また、衝突情報に限らず、各部の故障情報や消耗品の消耗情報を通知先に通知するように通知装置を構成してもよい。衝突の有無の検知については、上述した受光部からの出力に基づいて取得された距離情報を用いて行ってもよいし、他の検知部（センサ）によって行ってもよい。
【0103】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【0104】
１ 光学装置
１１ 光源
２１ 分岐光学素子（導光部）
３１ 駆動ミラー（偏向部）
５１，５２ 受光素子（受光部）
２１２１ 第一の通過領域
２１２２ 第二の通過領域
２１２３ 反射領域
ＯＢＪ 対象物（物体）
１１ 光源
２１ 分岐光学素子（導光部）
３１ 駆動ミラー（偏向部）
５１，５２ 受光素子（受光部）
２１２１ 第一の通過領域
２１２２ 第二の通過領域
２１２３ 反射領域
ＯＢＪ 対象物（物体）
【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】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
