JP2011122999A - 光導波路装置および校正システム - Google Patents

Abstract

【課題】レーザレーダ装置から出射されたレーザ光の反射光が装置内へ入射するまでの時間を長くし得る光導波路装置を提供する。
【解決手段】光導波路装置３０は、校正システム１０の校正対象であるレーザレーダ装置２０から窓部２２を透過したレーザ光Ｌ０が導入口３１ａから入射する光導波路３１が設けられており、この光導波路３１は、その全長が導入口３１ａと窓部２２との間の距離に対して長くなるように複数回巻回されて構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザレーダ装置からのレーザ光を導光する光導波路装置およびこれを用いたレーザレーダ装置の校正システムに関するものである。

従来、レーザレーダ装置に関する技術として、下記特許文献１に示すレーザ距離測定装置が知られている。このレーザ距離測定装置は、装置内に設けられる基準物体に対して光を照射しこの基準物体からの反射光の到達時間に基づいて算出される距離と、予め設定される基準物体までの距離とを比較して、距離測定誤差を検出し、この距離測定誤差に基づいて測定距離を補正している。

特開平１０−０２００３５６号公報

ところで、装置の筐体内から窓部を透過させてレーザ光を出射するとき、この窓部を透過することなく当該窓部等にて筐体内に反射した光が内部反射として比較的短時間で検出される場合がある。この内部反射は、レーザ光の出射方向が変化する場合、この出射方向によって検出結果（検出時間や大きさ）が変化するだけでなく、装置が変わると同じ出射方向でも検出結果が変化する。そのため、比較的短時間で反射光が検出された場合に、この反射光が、近接した検出物体からの反射光か内部反射によるものかを判別することが困難であった。

そこで、出射方向ごとに予め内部反射を測定し、この測定結果に基づいて反射光の検出に関する閾値を校正することで、内部反射の影響を除去する方法が考えられる。しかしながら、内部反射のみを測定するためには、窓部を透過するレーザ光が周囲の物体等により反射されてすぐに筐体内に入射することを防止する必要がある。このため、内部反射の測定時には、レーザ光を反射する物体が存在しない広い空間が、装置の周囲に必要であるという問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、レーザレーダ装置から出射されたレーザ光の反射光が装置内へ入射するまでの時間を長くし得る光導波路装置を提供することにある。また、本発明の別の目的は、レーザレーダ装置における反射光の検出に関する閾値を好適に校正し得る校正システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の光導波路装置では、窓部を透過したレーザ光が検出物体にて反射した反射光を検出することで当該検出物体までの距離を測定するレーザレーダ装置に対して、前記窓部を透過したレーザ光を導光するための光導波路装置であって、前記レーザ光が導入口から入射する光導波路を備え、前記光導波路は、その全長が前記導入口と前記窓部との間の距離に対して長くなるように複数回巻回されて構成されることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光導波路装置において、前記光導波路の両端部のうち前記導入口とは反対側の端部には低反射率体が設けられることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光導波路装置において、前記レーザ光の出射方向が回転軸に直交する面に沿い当該回転軸を中心に所定の角速度で変化する前記レーザレーダ装置を、当該所定の角速度に応じて回転させることで前記レーザ光の出射方向を一定にする回転機構を備えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１または２に記載の光導波路装置において、前記レーザ光の出射方向が回転軸に直交する面に沿い当該回転軸を中心に所定の角速度で変化する前記レーザレーダ装置に対して周囲に配置されて、前記レーザ光を反射して集光する集光手段と、前記集光手段により集光された前記レーザ光を平行光にして前記導入口に導光する平行光偏向手段と、を備えることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４に記載の光導波路装置において、前記集光手段の反射面は、前記回転軸までの距離が当該回転軸に直交する面と交わる部位ごとに等しくなるように、放射曲面状に形成されることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載の光導波路装置において、前記反射面は、出射方向が変化するレーザ光を全て前記平行光偏向手段に向けて反射して集光するように形成されることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項４〜６のいずれか一項に記載の光導波路装置において、前記平行光偏向手段は、前記集光手段からの前記レーザ光を集光して前記平行光とする集光レンズであることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光導波路装置において、前記光導波路は、導光されるレーザ光が直進する直進部とこのレーザ光を偏向させる偏向ミラーとからなる導光部を複数連結させて構成されることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項８に記載の光導波路装置において、前記光導波路は、前記直進部が前記導入口から離れるほど拡径するように形成されることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光導波路装置において、前記光導波路は、光ファイバにより形成されることを特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項１１の校正システムでは、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光導波路装置の前記光導波路に前記レーザレーダ装置の前記窓部を透過したレーザ光を導光することで、当該レーザ光の出射に起因する当該レーザレーダ装置の筐体内での内部反射の影響を測定し、この測定結果に基づいて前記反射光の検出に関する閾値を校正することを特徴とする。

請求項１の発明では、レーザレーダ装置から窓部を透過したレーザ光が導入口から入射する光導波路が設けられており、この光導波路は、その全長が導入口と窓部との間の距離に対して長くなるように複数回巻回されて構成されている。

このため、レーザレーダ装置からのレーザ光は、複数回巻回された光導波路に導光されることで、このレーザ光が光導波路の端部で反射した後に導入口を介して反射光として窓部を透過する場合でも、導入口を介するレーザ光の入射からその反射光が当該導入口を介して外方へ出射するまでの時間（以下、導光時間ともいう）を長くすることができる。このような光導波路装置をレーザレーダ装置の内部反射測定用として用いることにより、レーザ光が反射光として装置内へ入射して検出されるまでの時間を、このレーザ光の出射に起因する内部反射を検出するまでの時間に対して十分長くすることができるので、内部反射の影響を精度良く測定することができる。

請求項２の発明では、光導波路の両端部のうち導入口とは反対側の端部には、例えば黒色物体等の反射率が低く設定された低反射率体が設けられている。このため、この低反射率体ではレーザ光の反射が抑制されるので、導入口を介して窓部を外方から透過する反射光の光量が抑制されて、内部反射の影響をより精度良く測定することができる。

請求項３の発明では、そのレーザ光の出射方向が回転軸に直交する面に沿い当該回転軸を中心に所定の角速度で変化するレーザレーダ装置が対象であり、このレーザレーダ装置を当該所定の角速度に応じて逆方向に回転させることでレーザ光の出射方向を一定にする回転機構が設けられている。これにより、上述のようなレーザレーダ装置であってもレーザ光の出射方向が一定になるので、レーザレーダ装置からのレーザ光を確実に導入口に導光することができる。

請求項４の発明では、そのレーザ光の出射方向が回転軸に直交する面に沿い当該回転軸を中心に所定の角速度で変化するレーザレーダ装置が対象であり、出射方向が変化するレーザ光がレーザレーダ装置の周囲に配置される集光手段にて所定の位置に集光されて平行光偏向手段により平行光として導入口に導光される。これにより、上述のようなレーザレーダ装置であっても出射方向が変化するレーザ光が所定の位置に集光されて平行光となるので、レーザレーダ装置からのレーザ光を容易かつ確実に導入口に導光することができる。

請求項５の発明では、集光手段の反射面は、回転軸までの距離が当該回転軸に直交する面と交わる部位ごとに等しくなるように、放射曲面状に形成されるため、出射方向が変化するレーザ光を上記所定の位置に向けて確実に反射させることができる。

請求項６の発明では、集光手段の反射面は、出射方向が変化するレーザ光を全て平行光偏向手段に向けて反射して集光するように形成されるため、レーザレーダ装置からのレーザ光を全ての出射方向において導入口に導光することができる。

請求項７の発明では、平行光偏向手段は、集光手段からのレーザ光を集光して平行光とする集光レンズであるため、簡易な構成で集光手段からのレーザ光を平行光とすることができる。

請求項８の発明では、光導波路は、導光されるレーザ光が直進する直進部とこのレーザ光を偏向させる偏向ミラーとからなる導光部を複数連結させて構成されている。これにより、導光部の偏向角度に応じた直進部同士の連結を繰り返すことで、狭い空間であっても多くの直進部が連結されて各直進部により構成される光導波路の全長を長くすることができる。

請求項９の発明では、光導波路は、直進部が導入口から離れるほど拡径するように形成されるため、導入口から導光されたレーザ光が拡散する場合でも直進部の内壁にて反射されにくくなる。これにより、レーザ光が光導波路の長手方向中間部位にて反射されることで上記導光時間が短くなることを抑制することができる。

請求項１０の発明では、光導波路は、光ファイバにより形成されるため、この光ファイバを例えば螺旋状に複数回巻回することで、狭い空間であっても光導波路の全長を長くすることができる。

請求項１１の発明では、上述のような光導波路装置の光導波路にレーザレーダ装置の窓部を透過したレーザ光を導光することで、レーザ光が反射光として装置内に入射して検出されるまでの時間を、このレーザ光の出射に起因する内部反射を検出するまでの時間に対して十分長くすることができる。このため、レーザ光の出射に起因するレーザレーダ装置の筐体内での内部反射のみを正確に測定することができ、この測定結果に基づいて反射光の検出に関する閾値を好適に校正することができる。したがって、このように校正されたレーザレーダ装置では、比較的短時間で反射光が検出された場合であっても、この反射光が、近接した検出物体からの反射光か内部反射によるものかを容易に判別することができる。

第１実施形態に係る光導波路装置と校正システムとを概略的に例示する概念図である。 図１のレーザレーダ装置の概略構成を示す断面図である。 図１の光導波路装置の概略構成を示す説明図である。 図４（Ａ）は内部反射に応じて検出される波形と光導波路装置からの反射光に応じて検出される波形との関係を示す波形図であり、図４（Ｂ）は内部反射に応じて検出される波形と近接した検出物体からの反射光に応じて検出される波形との関係を示す波形図である。 第１実施形態の変形例に係る光導波路装置の要部を示す説明図である。 第２実施形態に係る光導波路装置と校正システムとを概略的に例示する概念図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る光導波路装置とこの光導波路装置を用いてレーザレーダ装置を校正する校正システムについて図を参照して説明する。
図１に示すように、校正システム１０は、出射したレーザ光により検出物体にて反射された反射光を検出することで当該検出物体までの距離や方位を測定するレーザレーダ装置２０が校正対象であり、光導波路装置３０および回転機構４０を備えている。

まず、校正対象であるレーザレーダ装置２０について、図２を参照して説明する。
図２に示すように、レーザレーダ装置２０は、レーザダイオード２３と、検出物体からの反射光Ｌ３を受光するフォトダイオード２４と、レーザダイオード２３およびフォトダイオード２４を制御する制御回路２９とを備えている。レーザダイオード２３は、制御回路２９の制御により図略のレーザ駆動回路からパルス電流を供給されてパルスレーザ光（レーザ光Ｌ０）を投光するものである。

フォトダイオード２４は、レーザダイオード２３からレーザ光Ｌ０が発生したときに、このレーザ光Ｌ０が検出物体によって反射した反射光Ｌ３等を検出し受光信号に変換して制御回路２９に出力する構成をなしている。なお、検出物体からの反射光については所定領域のものが取り込まれる構成となっており、図２の例では、符号Ｌ３で示す２つのライン間の領域の反射光が取り込まれるようになっている。

また、レーザ光Ｌ０の光軸上にはレンズ２５及びミラー２６が設けられている。レンズ２５は、コリメートレンズとして構成されるものであり、レーザダイオード２３からのレーザ光Ｌ０を平行光に変換する。

ミラー２６は、レーザダイオード２３からのレーザ光Ｌ０の透過と、検出物体側からの反射光Ｌ３の反射を実現するものである。具体的には、レーザ光Ｌ０の光軸に対し所定角度で傾斜してなる反射面２６ａを有するとともに、反射面２６ａと交差する方向の貫通路２６ｂを備えている。本構成では、レーザ光Ｌ０の光軸と反射光Ｌ３の光軸とを一致させる構成としており、ミラー２６は、共通の光軸上に配されて貫通路２６ｂを介してレーザ光Ｌ０を通過させる一方、反射面２６ａにより反射光Ｌ３をフォトダイオード２４に向けて反射する構成をなしている。

なお、上述したように、レーザダイオード２３から貫通路２６ｂまでのレーザ光Ｌ０の光路上に、レーザ光Ｌ０を平行光に変換するレンズ２５が設けられているが、このレンズ２５は、貫通路２６ｂにおいてほぼすべての光を通過させる平行光を発生させる形態とすると良い。逆に、貫通路２６ｂに着目した場合、当該貫通路２６ｂは、レンズ２５によって平行光とされたレーザ光Ｌ０のほぼすべての光を通過させるサイズとすると良い。

また、ミラー２６を通過するレーザ光Ｌ０の光軸上には、回動偏向機構２７が設けられている。この回動偏向機構２７は、レーザ光Ｌ０の光軸方向に延びる中心軸を中心として回動可能に配設されるとともに、この中心軸上に焦点位置が設定される凹面鏡２７ａによってレーザ光Ｌ０を空間に向けて反射させ且つ反射光Ｌ３をミラー２６に向けて偏向させている。

さらに、回動偏向機構２７を回転駆動するモータ２８が設けられている。このモータ２８は、軸２８ａを回転させることで、軸２８ａと連結された回動可能な凹面鏡２７ａを回転駆動する構成となっている。モータ２８は、ここではステップモータによって構成されている。ステップモータは、種々のものを利用でき、１ステップ毎の角度が小さいものを使用すれば、緻密な回動が可能となる。また、モータ２８としてステップモータ以外の駆動手段を用いてもよい。例えばサーボモータ等を用いても良いし、定常回転するモータを用い、凹面鏡２７ａが測距したい方向を向くタイミングに同期させてパルスレーザ光を出力することで、所望の方向の検出を可能としてもよい。なお、本第１実施形態では、図２に示すように、モータ２８の軸２８ａの回転角度、即ち凹面鏡２７ａの回転角度を検出する回転角度センサ２８ｂが設けられており、この回転角度センサ２８ｂは、凹面鏡２７ａの回転角度に対応する角度信号を制御回路２９に出力する。当該回転角度センサ２８ｂは、ロータリーエンコーダなど、軸２８ａの回転角度を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用でき、また、検出対象となるモータ２８の種類も特に限定されず、様々な種類のものに適用できる。

また、本第１実施形態では、レーザダイオード２３、フォトダイオード２４、レンズ２５、ミラー２６、回動偏向機構２７、モータ２８や制御回路２９等が筐体２１内に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。筐体２１における凹面鏡２７ａの周囲には、当該凹面鏡２７ａを取り囲むようにレーザ光Ｌ０及び反射光Ｌ３の通過を可能とする導光部２１ａが形成されている。導光部２１ａは、凹面鏡２７ａに入光するレーザ光Ｌ０の光軸を中心とした環状形態で、ほぼ３６０°に亘って構成されており、この導光部２１ａを閉塞する形態でガラス板等からなる窓部２２が配され、防塵が図られている。

窓部２２は、凹面鏡２７ａに入光するレーザ光Ｌ０の光軸と直交する仮想平面に対し全周にわたり傾斜した構成となっている。即ち、凹面鏡２７ａから空間に向かうレーザ光Ｌ０に対して板面が傾斜した構成をなしている。従って、凹面鏡２７ａから空間に向かうレーザ光Ｌ０が窓部２２にて反射してもノイズ光となりにくくなっている。

制御回路２９は、例えば、マイコンやメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）等から構成されており、上述したレーザダイオード２３およびフォトダイオード２４等を制御することで、検出物体までの距離や方向を測定する処理を所定のコンピュータプログラムにより実行する機能を有するものである。

ここで上述のように構成されるレーザレーダ装置２０の作用について説明する。図２に示すレーザレーダ装置２０では、レーザダイオード２３にパルス電流が供給されると、このレーザダイオード２３からはパルス電流のパルス幅に応じた時間間隔のパルスレーザ光（レーザ光Ｌ０）が出力される。このレーザ光Ｌ０は、ある程度の広がり角をもった拡散光として投光され、レンズ２５を通過することで平行光に変換される。レンズ２５を通過したレーザ光Ｌ０は、ミラー２６に形成された貫通路２６ｂを通過して凹面鏡２７ａに入射し、この凹面鏡２７ａにて平行光として反射され窓部２２を介して外方に向けて出射される。

このように凹面鏡２７ａによって反射されたレーザ光Ｌ０は検出物体によって反射されると、この反射光の一部（反射光Ｌ３参照）は窓部２２を介して再び凹面鏡２７ａに入射する。凹面鏡２７ａは、この反射光Ｌ３を集光しつつミラー２６へ向けて反射する。ミラー２６では、この反射光Ｌ３がフォトダイオード２４へ向けて反射され、フォトダイオード２４は、受光した反射光Ｌ３に応じた電気信号（例えば受光した反射光Ｌ３に応じた電圧値）を出力する。この構成では、レーザダイオード２３によってレーザ光Ｌ０を出力してからフォトダイオード２４によってその反射光Ｌ３を検出するまでの時間を測定することにより検出物体までの距離を求めることができる。

また、レーザレーダ装置２０は、モータ２８の回転駆動により、凹面鏡２７ａによるレーザ光Ｌ０の反射方向（レーザ光Ｌ０の出射方向）が軸２８ａに直交する面に沿い当該軸２８ａを中心に所定の角速度で変化することとなる。そのため、凹面鏡２７ａの位置によって検出物体の方位を求めることができる。

次に、光導波路装置３０について、図３を参照して説明する。
光導波路装置３０は、導入口３１ａを介するレーザ光Ｌ０の入射からその反射光Ｌ３が当該導入口３１ａを介して外方へ出射するまでの時間（以下、導光時間ともいう）を長くするための装置である。この光導波路装置３０は、図３に示すように、光導波路３１を備えており、この光導波路３１は、後述するようにレーザレーダ装置２０に対して配置されるとき、導入口３１ａと窓部２２との間の距離に対してその全長が長くなるように複数回巻回されて形成されている。この光導波路３１は、導入口３１ａから導光されるレーザ光が直進する直進部３２ａとこのレーザ光を偏向させる偏向ミラー３２ｂとからなる導光部３２を複数連結させて構成されている。各直進部３２ａは、内壁での反射を抑制するため、導入口３１ａから離れるほど拡径するように形成されている。なお、図３では、光導波路３１は、２回巻回するように図示されているが、全長をより長くするためにより多く巻回されて形成されるものとする。

光導波路３１の両端部のうち導入口３１ａとは反対側の端部３１ｂには、例えば黒色物体等の反射率が低く設定された低反射率体３３が設けられている。この低反射率体３３は、入射するレーザ光Ｌ０を反射光Ｌ３として反射する場合でもその光量を抑制するように作用するものである。なお、低反射率体３３として、ツヤ消しの黒色物体を採用することで、反射率をより低くすることができる。また、低反射率体３３として、黒色物体に限ることなく、植毛紙やアルマイト処理を施した樹脂品を採用してもよい。また、低反射率体３３として、スポンジ形状のものを採用してもよい。この場合、スポンジの穴の数が多いほど、レーザ光が減衰しながら反射を繰り返してスポンジ内部に向かうため、当該低反射率体３３を大きく構成することで、反射率をより低くすることができる。

また、回転機構４０は、レーザレーダ装置２０から出射されるレーザ光Ｌ０の出射方向を一定にするための機構であって、レーザレーダ装置２０を載置するための上壁４１が所定の角速度で回転可能に構成されている。具体的には、回転機構４０は、回転角度センサ２８ｂにより検出される凹面鏡２７ａの回転角度が制御回路２９を介して入力されると、この回転角度の変化分すなわち角速度と同じ角速度で逆方向に上壁４１を回転させる。これにより、レーザレーダ装置２０から出射されるレーザ光Ｌ０の出射方向を一定にすることができる。

次に、校正システム１０によるレーザレーダ装置２０の校正の目的およびその校正方法について説明する。
レーザ光Ｌ０の出射時に、窓部２２を透過することなく当該窓部２２等にて筐体２１内に反射した光が内部反射として比較的短時間で検出される場合がある。この内部反射は、反射光Ｌ３よりも光量が低いことから、比較的短時間で反射光が検出された場合に、この反射光が近接した検出物体からの反射光Ｌ３か内部反射によるものかを判別するために、レーザ光Ｌ０の出射方向ごとに反射光の検出に関する閾値が設定されている。この閾値はレーザレーダ装置２０ごとに異なるため、本第１実施形態では、校正システム１０により、レーザレーダ装置２０ごとに、出射方向ごとの反射光の検出に関する閾値を校正している。

具体的には、図１に示すように、校正対象となるレーザレーダ装置２０を回転機構４０の上壁４１上に載置するとともに、現時点におけるレーザ光Ｌ０の出射方向に導入口３１ａを向けるように光導波路装置３０を配置する。そして、凹面鏡２７ａの回転によりレーザ光Ｌ０の出射方向を窓部２２に対して所定の角速度で変化させるとともに、この角速度に応じて上壁４１を逆方向に回転させる。このため、レーザ光Ｌ０は、その出射方向が光導波路装置３０に対して一定になり、導入口３１ａを介して光導波路３１内に導光されることとなる。

これにより、光導波路３１内に導光されたレーザ光Ｌ０が光導波路３１の端部３１ｂで反射された後に導入口３１ａを介して反射光Ｌ３として窓部２２を透過する場合でも、上記導光時間が長くなる。

このため、フォトダイオード２４により、内部反射に応じて検出される波形をＳ１、光導波路装置３０からの反射光Ｌ３に応じて検出される波形をＳ２とすると、図４（Ａ）に示すように、波形Ｓ２の検出時間が波形Ｓ１の検出時間に対して十分に長くなる。これにより、レーザレーダ装置２０の周囲に広い空間を用意することなく、内部反射に応じた波形Ｓ１のみを確実に検出することができる。

特に、光導波路３１の端部３１ｂには低反射率体３３が設けられているため、光導波路装置３０からの反射光Ｌ３の光量が抑制されるので、波形Ｓ２の振幅が小さくなる。このため、波形Ｓ２と波形Ｓ１とがより判別し易くなり、波形Ｓ１のみを確実に検出することができる。

このようにして、出射方向ごとに内部反射に応じた波形Ｓ１がそれぞれ検出されると、各出射方向における反射光Ｌ３の検出に関する閾値が、その出射方向における波形Ｓ１の振幅に対してそれぞれ所定量大きな値に校正されて、制御回路２９のメモリ等にそれぞれ記憶される。これにより、図４（Ｂ）に示すように、検出物体が近接していることから内部反射に応じた波形Ｓ１と当該検出物体にて反射された反射光Ｌ３に応じた波形Ｓ２とが重なる場合であっても、その出射方向に応じて上述のように校正された閾値（図４（Ｂ）では符号Ｘにて示す）を用いることで、内部反射の影響を確実に除去することができる。

以上説明したように、本第１実施形態に係る光導波路装置３０では、レーザレーダ装置２０から窓部２２を透過したレーザ光Ｌ０が導入口３１ａから入射する光導波路３１が設けられており、この光導波路３１は、その全長が導入口３１ａと窓部２２との間の距離に対して長くなるように複数回巻回されて構成されている。

このため、レーザレーダ装置２０からのレーザ光Ｌ０は、複数回巻回された光導波路３１に導光されることで、このレーザ光Ｌ０が光導波路３１の端部３１ｂで反射した後に導入口３１ａを介して反射光Ｌ３として窓部２２を透過する場合でも、上記導光時間を長くすることができる。このような光導波路装置３０をレーザレーダ装置２０の内部反射測定用として用いることにより、レーザ光Ｌ０が反射光Ｌ３として装置内へ入射して検出されるまでの時間を、このレーザ光Ｌ０の出射に起因する内部反射を検出するまでの時間に対して十分長くすることができるので、内部反射の影響を精度良く測定することができる。

また、本第１実施形態に係る光導波路装置３０では、光導波路３１の端部３１ｂには、低反射率体３３が設けられているため、この低反射率体３３ではレーザ光の反射が抑制されるので、導入口３１ａを介して窓部２２を外方から透過する反射光Ｌ３の光量が抑制されて、内部反射の影響をより精度良く測定することができる。

さらに、本第１実施形態に係る光導波路装置３０は、そのレーザ光Ｌ０の出射方向が軸２８ａに直交する面に沿い当該軸２８ａを中心に所定の角速度で変化するレーザレーダ装置２０が対象であり、このレーザレーダ装置２０を当該所定の角速度に応じて逆方向に回転させることでレーザ光Ｌ０の出射方向を一定にする回転機構４０が設けられている。これにより、上述のようなレーザレーダ装置２０であってもレーザ光Ｌ０の出射方向が一定になるので、レーザレーダ装置２０からのレーザ光Ｌ０を確実に導入口３１ａに導光することができる。

さらにまた、本第１実施形態に係る光導波路装置３０では、光導波路３１は、導光されるレーザ光Ｌ０が直進する直進部３２ａとこのレーザ光Ｌ０を偏向させる偏向ミラー３２ｂとからなる導光部３２を複数連結させて構成されている。これにより、導光部３２の偏向角度に応じた直進部同士の連結を繰り返すことで、狭い空間であっても多くの直進部３２ａが連結されて各直進部３２ａにより構成される光導波路３１の全長を長くすることができる。

また、本第１実施形態に係る光導波路装置３０では、光導波路３１は、直進部３２ａが導入口３１ａから離れるほど拡径するように形成されるため、導入口３１ａから導光されたレーザ光Ｌ０が拡散する場合でも直進部３２ａの内壁にて反射されにくくなる。これにより、レーザ光Ｌ０が光導波路３１の長手方向中間部位にて反射されることで上記導光時間が短くなることを抑制することができる。

また、本第１実施形態に係る校正システム１０では、上述のような光導波路装置３０の光導波路３１にレーザレーダ装置２０の窓部２２を透過したレーザ光Ｌ０を導光することで、レーザ光Ｌ０が反射光Ｌ３として装置内に入射して検出されるまでの時間を、このレーザ光Ｌ０の出射に起因する内部反射を検出するまでの時間に対して十分長くすることができる。このため、レーザ光Ｌ０の出射に起因するレーザレーダ装置２０の筐体２１内での内部反射のみを正確に測定することができ、この測定結果に基づいて反射光Ｌ３の検出に関する閾値を好適に校正することができる。したがって、このように校正されたレーザレーダ装置２０では、比較的短時間で反射光が検出された場合であっても、この反射光が、近接した検出物体からの反射光Ｌ３か内部反射によるものかを容易に判別することができる。

なお、上記第１実施形態の変形例として、光導波路３１は、光ファイバ３４により形成されてもよい。これにより、この光ファイバ３４を、図５に示すように、螺旋状に複数回巻回することで、狭い空間であっても光導波路３１の全長を長くすることができる。なお、光導波路３１として光ファイバ３４を採用する場合には、光導波路３１の内径が一定になるので、低反射率体３３に代えて減衰器を採用してもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る光導波路装置とこの光導波路装置を用いてレーザレーダ装置を校正する校正システムについて図６を参照して説明する。
本第２実施形態に係る校正システム１０ａでは、回転機構４０に代えて、凹型ミラー５０および集光レンズ６０を採用している点が、上記第１実施形態に係る校正システムと異なる。したがって、第１実施形態の校正システムと実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、凹型ミラー５０は、レーザレーダ装置２０の周囲であって窓部２２の略半面を覆うように配置されている。この凹型ミラー５０は、レーザレーダ装置２０から出射方向が変化するように出射されるレーザ光Ｌ０のうち、所定の出射方向範囲のレーザ光Ｌ０を集光して所定の位置に向けて反射するように形成されている。具体的には、凹型ミラー５０は、その反射面５１がレーザレーダ装置２０の軸２８ａまでの距離が当該軸２８ａに直交する面と交わる部位ごとに等しくなるように、放射曲面状に形成されている。

また、集光レンズ６０は、凹型ミラー５０により反射されたレーザ光Ｌ０を集光して平行光として光導波路装置３０の導入口３１ａに導光するように配置されている。なお、凹型ミラー５０および集光レンズ６０は、特許請求の範囲に記載の「集光手段」および「平行光偏向手段」の一例に相当し得る。

このように構成される校正システム１０ａでは、以下に示すように、レーザレーダ装置２０ごとに、出射方向ごとの反射光の検出に関する閾値を校正している。
レーザレーダ装置２０からレーザ光Ｌ０が出射されると、凹型ミラー５０の反射面５１にて反射されたレーザ光Ｌ０は、集光レンズ６０により集光して平行光として光導波路装置３０の導入口３１ａに導光される。これにより、光導波路３１内に導光されたレーザ光Ｌ０が光導波路３１の端部３１ｂで反射された後に導入口３１ａを介して反射光Ｌ３として集光レンズ６０および凹型ミラー５０を介して窓部２２を透過する場合でも、上記導光時間が長くなる。これにより、上記第１実施形態と同様に、レーザレーダ装置２０の周囲に広い空間を用意することなく、内部反射に応じて検出される波形Ｓ１のみを確実に検出することができる。

このようにして、上記所定の出射方向範囲において出射方向ごとに内部反射に応じた波形Ｓ１がそれぞれ検出されると、これら各出射方向における反射光Ｌ３の検出に関する閾値が、その出射方向における波形Ｓ１の振幅に対してそれぞれ所定量大きな値に校正されて、制御回路２９のメモリ等に記憶される。

なお、上記所定の出射方向範囲と異なる出射方向では、レーザ光Ｌ０が光導波路装置３０の導入口３１ａに導光されないため、波形Ｓ１を検出しない。上記異なる出射方向における閾値を校正する場合には、上記異なる出射方向のレーザ光Ｌ０が凹型ミラー５０および集光レンズ６０にて光導波路装置３０の導入口３１ａに導光されるように、例えば、校正作業者によりレーザレーダ装置２０を回転させて配置した後に、上記校正が実施される。

以上説明したように、本第２実施形態に係る光導波路装置３０および校正システム１０ａでは、出射方向が変化するレーザ光Ｌ０がレーザレーダ装置２０の周囲に配置される凹型ミラー５０にて所定の位置に集光されて集光レンズ６０により平行光として光導波路装置３０の導入口３１ａに導光される。これにより、上述のようなレーザレーダ装置２０であっても出射方向が変化するレーザ光Ｌ０が所定の位置に集光されて平行光となるので、レーザレーダ装置２０からのレーザ光Ｌ０を容易かつ確実に導入口３１ａに導光することができる。

また、本第２実施形態に係る光導波路装置３０および校正システム１０ａでは、凹型ミラー５０の反射面５１は、レーザレーダ装置２０の軸２８ａまでの距離が当該軸２８ａに直交する面と交わる部位ごとに等しくなるように、放射曲面状に形成されるため、出射方向が変化するレーザ光Ｌ０を上記所定の位置に向けて確実に反射させることができる。

さらに、本第２実施形態に係る光導波路装置３０および校正システム１０ａでは、集光レンズ６０は、凹型ミラー５０からのレーザ光Ｌ０を集光して平行光とする集光レンズであるため、簡易な構成で凹型ミラー５０からのレーザ光Ｌ０を平行光とすることができる。

なお、上記第２実施形態の変形例として、凹型ミラー５０の反射面５１は、出射方向が変化するレーザ光Ｌ０を全て集光レンズ６０に向けて反射して集光するように環状に形成されてもよい。これにより、レーザレーダ装置２０からのレーザ光Ｌ０を全ての出射方向において光導波路装置３０の導入口３１ａに導光することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）上記各実施形態における校正システム１０，１０ａは、レーザ光Ｌ０の出射方向が変化するレーザレーダ装置２０を校正対象とすることに限らず、レーザ光Ｌ０の出射方向が変化しないレーザレーダ装置を校正対象としてもよい。

（２）光導波路装置３０の光導波路３１は、複数連結された導光部３２や光ファイバ３４を複数回巻回させて構成されることに限らず、レーザ光Ｌ０を導光可能な導波路を複数回巻回させて構成されてもよい。

（３）光導波路３１を複数回巻回させる状態とは、螺旋状や同心円状に配置される状態など、限られた空間を３次元的に有効に活用可能な配置状態を含むものとする。

１０…校正システム
２０…レーザレーダ装置
３０…光導波路装置
３１…光導波路
３１ａ…導入口
３２…導光部
３２ａ…直進部
３２ｂ…偏向ミラー
３３…低反射率体
３４…光ファイバ
４０…回転機構
５０…凹型ミラー（集光手段）
５１…反射面
６０…集光レンズ（平行光偏向手段）

Claims (11)

1. 窓部を透過したレーザ光が検出物体にて反射した反射光を検出することで当該検出物体までの距離を測定するレーザレーダ装置に対して、前記窓部を透過したレーザ光を導光するための光導波路装置であって、
   前記レーザ光が導入口から入射する光導波路を備え、
   前記光導波路は、その全長が前記導入口と前記窓部との間の距離に対して長くなるように複数回巻回されて構成されることを特徴とする光導波路装置。
2. 前記光導波路の両端部のうち前記導入口とは反対側の端部には低反射率体が設けられることを特徴とする請求項１に記載の光導波路装置。
3. 前記レーザ光の出射方向が回転軸に直交する面に沿い当該回転軸を中心に所定の角速度で変化する前記レーザレーダ装置を、当該所定の角速度に応じて回転させることで前記レーザ光の出射方向を一定にする回転機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路装置。
4. 前記レーザ光の出射方向が回転軸に直交する面に沿い当該回転軸を中心に所定の角速度で変化する前記レーザレーダ装置に対して周囲に配置されて、前記レーザ光を反射して集光する集光手段と、
   前記集光手段により集光された前記レーザ光を平行光にして前記導入口に導光する平行光偏向手段と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路装置。
5. 前記集光手段の反射面は、前記回転軸までの距離が当該回転軸に直交する面と交わる部位ごとに等しくなるように、放射曲面状に形成されることを特徴とする請求項４に記載の光導波路装置。
6. 前記反射面は、出射方向が変化するレーザ光を全て前記平行光偏向手段に向けて反射して集光するように形成されることを特徴とする請求項５に記載の光導波路装置。
7. 前記平行光偏向手段は、前記集光手段からの前記レーザ光を集光して前記平行光とする集光レンズであることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の光導波路装置。
8. 前記光導波路は、導光されるレーザ光が直進する直進部とこのレーザ光を偏向させる偏向ミラーとからなる導光部を複数連結させて構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光導波路装置。
9. 前記光導波路は、前記直進部が前記導入口から離れるほど拡径するように形成されることを特徴とする請求項８に記載の光導波路装置。
10. 前記光導波路は、光ファイバにより形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光導波路装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光導波路装置の前記光導波路に前記レーザレーダ装置の前記窓部を透過したレーザ光を導光することで、当該レーザ光の出射に起因する当該レーザレーダ装置の筐体内での内部反射の影響を測定し、この測定結果に基づいて前記反射光の検出に関する閾値を校正することを特徴とする校正システム。

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