JP2012154642A - レーザレーダおよび受光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な光学フィルタにより目標領域からの反射光を適正に受光することができ、かつ小型化を図ることのできるレーザレーダおよび受光装置を提供する。
【解決手段】レーザレーダは、レーザ光を出射するレーザ光源２１と、レーザ光を目標領域において走査させるミラーアクチュエータ２４と、目標領域からのレーザ光の反射光を収束させる受光レンズ３２と、受光レンズ３２により収束された反射光を、受光レンズ３２に入射する際の反射光よりも小さいサイズとし、且つ、平行光に近づけるための凹レンズ３３と、凹レンズ３３を透過した反射光が入射され、レーザ光の波長帯以外の不要な光を除去するためのバンドパスフィルタ３４と、バンドパスフィルタ３４を透過した反射光を受光する光検出器３５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、目標領域にレーザ光を照射したときの反射光をもとに目標領域の状況を検出するレーザレーダおよびレーザレーダに搭載されて好ましい受光装置に関するものである。

近年、走行時の安全性を高めるために、レーザレーダが家庭用乗用車等に搭載されている。一般に、レーザレーダは、レーザ光を目標領域内でスキャンさせ、各スキャン位置における反射光の有無から、各スキャン位置における障害物の有無を検出する。さらに、各スキャン位置におけるレーザ光の照射タイミングから反射光の受光タイミングまでの所要時間をもとに、各スキャン位置における障害物までの距離が検出される。

目標領域からの反射光を受光する受光光学系において、反射光以外の迷光を除去するために、特定波長の光のみを透過するバンドパスフィルタ等の光学フィルタが配置される。この種の光学フィルタは、入射光の角度依存性が高く、通常、平行光となる光路、たとえば、受光光学系の受光レンズの前段などに配置される（特許文献１）。光学フィルタによって、迷光が除去され、反射光が光検出器によって受光される。光検出器からは、受光光量に応じた大きさの信号が出力される。この信号が所定の閾値を超えると、当該スキャン位置に障害物が存在すると判定される。また、この信号が前記閾値を超えたタイミングが反射光の受光タイミングとされて、上記のように、当該スキャン位置における障害物までの距離が計測される。

特開平１０−１９７６１９号公報

上記のレーザレーダでは、より多くの反射光を受光するために有効径の大きな受光レンズが用いられる。この場合、上記のように受光レンズの前段に光学フィルタが配置されると、受光レンズをカバーするために、大きな径を有する光学フィルタが必要になる。この種の光学フィルタは、複雑な膜構造が必要となるため、非常に高価である。このため、このように光学フィルタが大きくなると、レーザレーダのコスト上昇を招くこととなってしまう。

この場合、入射角に応じて膜厚、膜の層数が調整された光学フィルタを、受光レンズの後段側、たとえば、光検出器の直前に置くことによって、光学フィルタを小さくすることができる。しかし、この種の光学フィルタは、入射角の角度依存性が高く、所定の角度以上の入射角に対応させるのは非常に困難である。そのため、このように光学フィルタを受光レンズの後段側に置く場合には、光学フィルタに対する光の入射角を小さくするために、受光レンズによる反射光の収束角を小さくする必要がある。しかし、こうすると、光検出器を受光レンズから離れた位置に置く必要があり、受光装置の規模が大きくなる。その結果、レーザレーダの大型化を招くこととなってしまう。

本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、簡素な光学フィルタにより目標領域からの反射光を適正に受光することができ、かつ小型化を図ることのできるレーザレーダおよび受光装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の局面は、レーザレーダに関する。本局面に係るレーザレーダは、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を目標領域において走査させる光走査部と、前記目標領域からの前記レーザ光の反射光を収束させる第１の光学素子と、前記第１の光学素子により収束された前記反射光を、前記第１の光学素子に入射する際の前記反射光よりも小さいサイズとし、且つ、平行光に近づけるための第２の光学素子と、前記第２の光学素子を経由した前記反射光が入射され、前記レーザ光の波長帯以外の不要な光を除去するための光学フィルタと、前記光学フィルタを経由した前記反射光を受光する光検出器と、を備える。

本発明の第２の局面は、受光装置に関する。本局面に係る受光装置は、光を収束させる第１の光学素子と、前記第１の光学素子により収束された前記光を、前記第１の光学素子に入射する際の前記光よりも小さいサイズとし、且つ、平行光に近づけるための第２の光学素子と、前記第２の光学素子を経由した前記光が入射され、目標波長帯以外の不要な光を除去するための光学フィルタと、前記光学フィルタによって前記不要な光が除去された光を受光する光検出器と、を備える。

本発明によれば、簡素な光学フィルタにより目標領域からの反射光を適正に受光することができ、かつ小型化を図ることのできるレーザレーダおよび受光装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図である。 実施の形態に係るミラーアクチュエータの構成を示す図である。 実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。 実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。 実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。 実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。 実施の形態に係るミラーアクチュエータの組立過程を示す図である。 実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す図である。 実施の形態に係るサーボ光学系の構成および作用を説明する図である。 実施の形態に係るバンドパスフィルタの構成を示す図である。 実施の形態に係るレーザレーダの光学系を示す図である。 実施の形態に係るレーザレーダの受光光学系を示す図である。 実施の形態に係るレーザレーダの回路構成を示す図である。 変更例に係るレーザレーダの受光光学系を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、実施の形態に係るレーザレーダ１の構成を模式的に示す図である。同図（ａ）は、レーザレーダ１の内部を上面から透視した図、同図（ｂ）は、投射／受光窓５０を装着する前のレーザレーダ１の正面図である。

同図（ａ）を参照して、レーザレーダ１は、筐体１０と、投射光学系２０と、受光光学系３０と、回路ユニット４０と、投射／受光窓５０を備える。

筐体１０は、一辺の一部が斜めに傾いた立方体形状をしており、内部に、投射光学系２０と、受光光学系３０と、回路ユニット４０とを収容する。同図（ｂ）に示す如く、筐体１０の正面には、開口１１が形成され、開口１１の周囲には、投射／受光窓５０を嵌め込むための凹部１２が形成されている。投射／受光窓５０は、その周囲を凹部１２に嵌め込んで接着固定することにより、筐体１０の正面に装着される。

投射光学系２０は、レーザ光源２１と、ビーム整形レンズ２２と、孔板２３と、ミラーアクチュエータ２４とを備える。

受光光学系３０は、受光装置３１を備える。なお、孔板２３と、ミラーアクチュエータ２４は、受光光学系３０の一部として共用される。受光装置３１は、受光レンズ３２と、凹レンズ３３と、バンドパスフィルタ３４と、光検出器３５とを備える。

レーザ光源２１は、波長９００ｎｍ程度のレーザ光を出射する。

ビーム整形レンズ２２は、出射レーザ光が、目標領域において所定の形状となるよう、出射レーザ光を収束させる。たとえば、目標領域（本実施の形態では、ビーム照射装置のビーム出射口から前方１００ｍ程度の位置に設定される）におけるビーム形状が、縦２ｍ、横０．２ｍ程度の楕円形状となるように、ビーム整形レンズ２２が設計される。

孔板２３は、ミラー６９側の面がミラー面２３ｂとなっており、中央に孔２３ａが形成されている。図示の如く、孔板２３は、レーザ光源２１の光軸に対してＸ−Ｚ平面の面内方向に４５度傾くように配置されている。孔板２３のミラー面２３ｂは、目標領域からの反射光を光検出器３５に向かって反射させる。孔２３ａは、ビーム整形レンズ２２により収束された出射レーザ光を通過させる。

ミラーアクチュエータ２４は、ビーム整形レンズ２２を透過した出射レーザ光と目標領域からの反射光が入射するミラー６９と、このミラー６９を２つの軸の周りに回動させるための機構とを備える。ミラー６９が回動することにより、目標領域において出射レーザ光が走査される。さらに、目標領域からの反射光は、出射レーザ光が目標領域へと向かう光路を逆行して、ミラー６９に入射する。ミラー６９に入射した反射光は、ミラー６９により反射され、出射レーザ光の光路を逆行し、孔板２３のミラー面２３ｂに入射する。かかる反射光の挙動は、ミラー６９がどのような回動位置にあっても同じである。すなわち、ミラー６９がどのような回動位置にあっても、目標領域からの反射光は、出射レーザ光の光路を逆行し、孔板２３のミラー面２３ｂに入射する。

受光レンズ３２は、凸レンズであり、目標領域から反射された光を集光する。

凹レンズ３３は、受光レンズ３２とバンドパスフィルタ３４の間であって、受光レンズ３２の焦点位置よりも受光レンズ３２に近づく位置に配置される。また、凹レンズ３３は、孔板２３側から平行光が入射したときの受光レンズ３２の焦点の位置とバンドパスフィルタ３４側から平行光が入射したときの凹レンズ３３の焦点の位置（この焦点は凹レンズ３３から光検出器３５側に位置する）が一致する位置に配置される。また、受光レンズ３２の光軸に平行に平行光が入射したときの受光レンズ３２の収束角と、凹レンズ３３の光軸に平行に平行光が入射したときの凹レンズ３３の拡散角は同じである。こうして受光レンズ３２と凹レンズ３３が配置されることにより、略平行光で受光レンズ３２に入射した反射光が、受光レンズ３２と凹レンズ３３の組合せによって、小さいビーム径の略平行光
に絞られる。凹レンズ３３を透過した後の反射光のビーム径は、受光レンズ３２と凹レンズ３３の焦点距離の比率に応じたものとなる。なお、受光レンズ３２と凹レンズ３３の詳細は、図１２を参照して説明する。

バンドパスフィルタ３４は、誘電体多層膜が積層された構成を有する。バンドパスフィルタ３４は、誘電体膜での多光束干渉の作用によって出射レーザ光の波長帯域の光のみを透過させる。なお、バンドパスフィルタ３４は、凹レンズ３３によって反射光が略平行光の状態で入射されるため、比較的簡素な膜構造のものが用いられる。また、バンドパスフィルタ３４は、光検出器３５に近い位置に配置され、サイズの小さいものである。なお、バンドパスフィルタ３４の詳細は、追って、図１０を参照して説明する。

光検出器３５は、ＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）またはＰＩＮフォトダイオードからなり、受光光量に応じた大きさの電気信号を回路ユニット４０に出力する。光検出器３５の受光面は、複数の領域に分割されておらず、単一の受光面からなっている。また、光検出器３５の受光面は、迷光の影響を抑えるため、縦横の幅が狭く構成されている（例えば１ｍｍ前後）。

回路ユニット４０は、ＣＰＵやメモリ等を備え、レーザ光源２１およびミラーアクチュエータ２４を制御する。また、回路ユニット４０は、光検出器３５からの信号に基づいて、目標領域における障害物の有無および障害物までの距離を測定する。具体的には、目標領域における所定の走査位置において、レーザ光源２１からレーザ光が出射される。このときに光検出器３５から信号が出力されると、この走査位置に障害物が存在することが検出される。また、この走査位置においてレーザ光が出射されたタイミングと、光検出器３５から信号が出力されたタイミングの時間差から、この障害物までの距離が測定される。回路ユニット４０の構成は、追って図１３を参照して説明する。

投射／受光窓５０は、均一な厚みを有する透明な平板からなっている。投射／受光窓５０は、透明性の高い材料からなり、また、入射面と出射面に反射防止膜（ＡＲコート）が付されている。また、投射／受光窓５０は、投射／受光窓５０により反射された出射レーザ光が、孔板２３から投射／受光窓５０までの光路を逆行して光検出器３５に迷光として入射することを防ぐため、出射レーザ光の光軸に対して所定角度だけＸ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面の面内方向に傾けられている。なお、投射／受光窓５０は、ミラーアクチュエータ２４が回動した場合においても、投射／受光窓５０により反射された出射レーザ光が、光路を逆行して光検出器３５に入射しない角度に傾けられている。

図２は、本実施の形態に係るミラーアクチュエータ２４の分解斜視図を示す図である。

ミラーアクチュエータ２４は、ミラーユニット６０と、マグネットユニット７０と、サーボユニット８０を備えている。

図３（ａ）を参照して、ミラーユニット６０は、ミラーユニットフレーム６１と、パンコイル装着板６２、６３と、サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂ、６５と、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄと、支軸６７と、ＬＥＤ６８と、ミラー６９とを備えている。

ミラーユニットフレーム６１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。ミラーユニットフレーム６１には、左右の側面にそれぞれ２つのチルトコイル装着部６１ａが設けられている。各側面のチルトコイル装着部６１ａは、各側面の中心から上下方向に対称な位置に配置されている。これら４つのチルトコイル装着部６１ａには、それぞれ、チルトコイル６１ｂが巻回され固着される。

また、ミラーユニットフレーム６１には、左右に並ぶ軸孔６１ｃと、上下に並ぶ溝６１ｅが形成されている。軸孔６１ｃは、左右の側面の中心位置に配置され、溝６１ｅは上下の側面の中心位置まで延びている。軸孔６１ｃには、それぞれ、左右から軸受け６１ｄが取り付けられる。

ミラーユニットフレーム６１の底面は、櫛歯状となっており、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つのワイヤー孔６１ｆと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つのワイヤー孔６１ｇと、後述するサスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃを通すための３つのワイヤー孔６１ｈと、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆを通すための３つのワイヤー孔６１ｉが形成されている。なお、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉは、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを斜め後方向に傾けて固定するために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。これにより、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを、ミラー６９から離れる方向に曲線状に張ることができる。

パンコイル装着板６２には、２つのパンコイル装着部６２ａと、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つのワイヤー孔６２ｃと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つのワイヤー孔６２ｄと、支軸６７を通すための軸孔６２ｅが設けられている。ワイヤー孔６２ｃは、ワイヤー孔６１ｆと上下方向に直線状に並ぶように形成されており、ワイヤー孔６２ｄは、ワイヤー孔６１ｇと上下方向に直線状に並ぶように形成されている。２つのパンコイル装着部６２ａには、それぞれ、２つのパンコイル６２ｂが巻回され固着される。また、パンコイル装着板６３には、２つのパンコイル装着部６３ａと支軸６７を通すための軸孔６３ｃが設けられている。パンコイル装着部６３ａには、２つのパンコイル６３ｂが巻回され固着される。

サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂには、それぞれ、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つの端子穴６４ｃと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つの端子穴６４ｄが形成されている（図３（ｂ）参照）。端子穴６４ｃ、６４ｄの位置において、後述のように、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線が、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄに半田等で電気的に接続される。サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂは、２つの端子穴６４ｃ、６４ｄとワイヤー孔６２ｃ、６２ｄが整合するように、パンコイル装着板６２に接着して固定される。

サスペンションワイヤー固定基板６５には、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂを通すための２つの端子穴６５ａと、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄを通すための２つの端子穴６５ｂと、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃを通すための３つの端子穴６５ｃと、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆ（図２参照）を通すため３つの端子穴６５ｄが形成されている。なお、３つの端子穴６５ｃ、６５ｄは、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉと同様に、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを曲線状に張るために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。

図３（ｃ）を参照して、サスペンションワイヤー固定基板６５には、２つの端子穴６５ａと３つの端子穴６５ｃのうちの２つとを電気的に接続する回路パターンＰ１、Ｐ２が形成されている。また、サスペンションワイヤー固定基板６５には、２つの端子穴６５ｂと３つの端子穴６５ｄのうちの２つとを電気的に接続する回路パターンＰ３、Ｐ４が形成されている。これらの端子穴と、各端子穴に通されたサスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄおよびサスペンションワイヤー７６ａ、７６ｂ、７６ｄ、７６ｅとを半田付けすることにより、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄと、サスペンションワイヤー７６ａ、７
６ｂ、７６ｄ、７６ｅとが、上記回路パターンを介して、電気的に接続される。３つの端子穴６５ｃの残り一つと、３つの端子穴６５ｄの残り一つの位置において、後述のように、左右のチルトコイル６１ｂと、サスペンションワイヤー７６ｃ、７６ｆとが、半田等で電気的に接続される。

図３（ａ）に戻り、サスペンションワイヤー固定基板６５は、端子穴６５ａとワイヤー孔６１ｆ、端子穴６５ｂとワイヤー孔６１ｇ、端子穴６５ｃとワイヤー孔６１ｈ、および、端子穴６５ｄとワイヤー孔６１ｉが、それぞれ互いに整合するように、ミラーユニットフレーム６１に接着して固定される。

サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、りん青銅、ベリリウム銅等からなり、導電性に優れ、ばね性を有する。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、断面が円形状となっている。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、互いに同じ形状および特性を持ち、パンコイル６２ｂ、６３ｂとＬＥＤ６８への電流供給と、ミラー６９のＰａｎ方向の回動時において、安定した負荷を与えるために利用される。

支軸６７には、ＬＥＤ基板固定アーム６８ｂを挿入するための孔６７ａと、パンコイル６３ｂとＬＥＤ６８を電気的に接続する導線を通すための孔６７ｂ、６７ｃと、ミラー６９を嵌め込むための段部６７ｄが形成されている。また、支軸６７内は、パンコイル６３ｂとＬＥＤ６８を電気的に接続する導線を通すため、空洞となっている。なお、支軸６７は、後述するように、ミラー６９をＰａｎ方向に回動させる回転軸として利用される。

ＬＥＤ６８は、拡散タイプ（広指向タイプ）であり、広い範囲に光を拡散させることができる。ＬＥＤ６８からの拡散光は、後述するように、走査用のレーザ光の目標領域内での走査位置を検出するために利用される。ＬＥＤ６８は、ＬＥＤ基板６８ａに取り付けられている。ＬＥＤ基板６８ａは、ＬＥＤ基板固定アーム６８ｂに接着された後、支軸６７の孔６７ａに取り付けられる。

ミラーユニット６０の組立時には、支軸６７にミラー６９が嵌め込まれた後、支軸６７の両端の軸に軸受け６７ｅ、ポリスライダーワッシャ６７ｆが取り付けられる。そして、この状態で、２つの軸受け６７ｅが、ミラーユニットフレーム６１に形成された溝６１ｅに嵌め込まれる。さらに、上下からパンコイル装着板６２の軸孔６２ｅとパンコイル装着板６３の軸孔６３ｃが、支軸６７に通され、支軸６７に接着固定される。

その後、サスペンションワイヤー６６ａ、６６ｂが、サスペンションワイヤー固定基板６４ａの２つの端子穴６４ｃと、２つのワイヤー孔６２ｃと、２つのワイヤー孔６１ｆを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ａに通される。同様に、サスペンションワイヤー６６ｃ、６６ｄが、サスペンションワイヤー固定基板６４ｂの２つの端子穴６４ｄと、２つのワイヤー孔６２ｄと、２つのワイヤー孔６１ｇを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ｂに通される。サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄは、それぞれ、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線とともにサスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂ、６５に半田付けられる。

これにより、図２に示すように、ミラーユニット６０の組立が完了する。この状態で、ミラー６９は、支軸６７の周りにＰａｎ方向に回動可能となる。なお、サスペンションワイヤー固定基板６４ａ、６４ｂは、ミラー６９のＰａｎ方向の回動に伴って、Ｐａｎ方向に回動する。組み立てられたミラーユニット６０は、マグネットユニットフレーム７１の開口に収容される。

図２に戻り、マグネットユニット７０は、マグネットユニットフレーム７１と、８つのパンマグネット７２と、８つのチルトマグネット７３と、２つの支軸７４と、サスペンションワイヤー固定基板７５と、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆと、保護カバー７７とを備えている。

マグネットユニットフレーム７１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。マグネットユニットフレーム７１の左右の側面の中央には、支軸７４を通すための軸孔７１ａと、支軸７４を固定するためのネジ穴７１ｂが形成されている。マグネットユニットフレーム７１の上面には、サスペンションワイヤー固定基板７５を固定するための２つのネジ穴７１ｃが形成されている。また、マグネットユニットフレーム７１の上下の内側面の前端には、マグネットユニットフレーム７１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、保護カバー７７を固定するためのネジ穴７１ｄが形成されている。さらに、マグネットユニットフレーム７１の上下の内側面の後端には、マグネットユニットフレーム７１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、サーボユニットフレーム８１を固定するためのネジ穴７１ｅが形成されている。

図４は、マグネットユニットフレーム７１を後側から見た斜視図である。図４を参照して、８つのパンマグネット７２がマグネットユニットフレーム７１の上下の内側面に取り付けられる。さらに、８つのチルトマグネット７３がマグネットユニットフレーム７１の左右の内側面に取り付けられる。

図２に戻り、２つの支軸７４には、それぞれ、２つのネジ孔７４ｂが形成されている。２つの支軸７４は、ポリスライダーワッシャ７４ａが取り付けられた状態で、マグネットユニットフレーム７１に形成された軸孔７１ａを介して、ミラーユニットフレーム６１の軸受け６１ｄに嵌め込まれる。この状態で、２つのネジ孔７４ｂを介して２つのネジ７４ｃがマグネットユニットフレーム７１の２つのネジ穴７１ｂに螺着される。これにより、２つの支軸７４がマグネットユニットフレーム７１に固着される。なお、支軸７４は、後述するように、ミラー６９をＴｉｌｔ方向に回動させる回転軸として利用される。

サスペンションワイヤー固定基板７５には、２つのネジ孔７５ａと、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを通すための３つの端子穴７５ｃ、７５ｄが形成されている。なお、３つの端子穴７５ｃ、７５ｄは、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆを曲線状に張るために、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの径よりもやや大きく形成されている。サスペンションワイヤー固定基板７５には、端子穴７５ｃ、７５ｄに信号を供給するための回路パターンが形成されている。

サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、りん青銅、ベリリウム銅等からなり、導電性に優れ、ばね性を有する。サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、断面が円形状となっている。サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、互いに同じ形状および特性を持ち、チルトコイル６１ｂとパンコイル６２ｂ、６３ｂとＬＥＤ６８への電流供給と、ミラー６９のＴｉｌｔ方向の回動時において、安定した負荷を与えるために利用される。

マグネットユニット７０の組立時には、サスペンションワイヤー固定基板７５が、マグネットユニットフレーム７１の上面に取り付けられる。この状態で、２つのネジ孔７５ａを介して、２つのネジ７５ｂを２つのネジ穴７１ｃに螺着する。これにより、サスペンションワイヤー固定基板７５がマグネットユニットフレーム７１に固着される。

その後、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｃが、サスペンションワイヤー固定基板７５の３つの端子穴７５ｃと、ミラーユニットフレーム６１の３つのワイヤー孔６１ｈを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の端子穴６５ｃ（図３（ａ）参照）に通さ
れる。同様に、サスペンションワイヤー７６ｄ〜７６ｆが、サスペンションワイヤー固定基板７５の３つの端子穴７５ｄと、ミラーユニットフレーム６１の３つのワイヤー孔６１ｉを介して、サスペンションワイヤー固定基板６５の３つの端子穴６５ｄ（図３（ａ）参照）に通される。

しかる後、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、それぞれ、チルトコイル６１ｂと、パンコイル６２ｂ、６３ｂと、ＬＥＤ６８に電流を供給するための導線とともに、サスペンションワイヤー固定基板６５、７５に半田付けられる。なお、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆは、ミラー６９から離れる方向に曲線状に張られる。すなわち、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの上端部は、端子穴７５ｃ、７５ｄから離れるに従って後ろ方向に傾くように端子穴７５ｃ、７５ｄに固定される。また、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆの下端部は、ワイヤー孔６１ｈ、６１ｉおよび端子穴６５ｂ、６５ｃから離れるに従って後ろ方向に傾くようにワイヤー孔６１ｈ、６１ｉおよび端子穴６５ｂ、６５ｃ固定される。これにより、図５に示す構成体が完成する。この状態で、ミラーユニットフレーム６１は、支軸７４の周りにＴｉｌｔ方向に回動可能となる。なお、サスペンションワイヤー固定基板６５は、ミラーユニットフレーム６１のＴｉｌｔ方向の回動に伴って、Ｔｉｌｔ方向に回動する。

図５は、ミラーユニット６０がマグネットユニット７０に取り付けられた状態の構成体の斜視図である。図５（ａ）は、この構成体を図２の前方向から見た斜視図であり、図５（ｂ）は、この構成体を図２の後方向から見た斜視図である。

図５（ｂ）を参照して、サスペンションワイヤー６６ａの両端は、それぞれ、２つの端子穴６４ｃの内側の１つと、２つの端子穴６５ａの内側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー６６ｃの両端は、２つの端子穴６４ｄの内側の１つと、２つの端子穴６５ｂの内側の１つに接続されている。

サスペンションワイヤー６６ｂの両端は、２つの端子穴６４ｃの外側の１つと、２つの端子穴６５ａの外側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー６６ｄの両端は、２つの端子穴６４ｄの外側の１つと、２つの端子穴６５ｂの外側の１つに接続されている。

サスペンションワイヤー７６ａの両端は、３つの端子穴７５ｃの内側の１つと、３つの端子穴６５ｃの内側の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｄの両端は、３つの端子穴７５ｄの内側の１つと、３つの端子穴６５ｄの内側の１つに接続されている。

サスペンションワイヤー７６ｂの両端は、３つの端子穴７５ｃの中央の１つと、３つの端子穴６５ｃの中央の１つに接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｅの両端は、３つの端子穴７５ｄの中央の１つと、３つの端子穴６５ｄの中央の１つに接続されている。

サスペンションワイヤー７６ｃの両端は、３つの端子穴７５ｃの外側の１つと、３つの端子穴６５ｃの外側の１つと接続されている。同様に、サスペンションワイヤー７６ｆの両端は、３つの端子穴７５ｄの外側の１つと、３つの端子穴６５ｄの外側の１つに接続されている。

なお、図５（ａ）において、７５ｅは、端子である。端子７５ｅを介して、ミラー６９をＰａｎ方向とチルト方向に駆動するための駆動信号と、ＬＥＤ６８を点灯するための駆動信号が供給される。各端子７５ｅは、それぞれ、端子穴７５ｃ、７５ｄの何れかと、サ
スペンションワイヤー固定基板７５上の回路パターンを介して接続されている。

図２に戻り、サーボユニット８０は、サーボユニットフレーム８１と、ピンホール取り付け金具８２と、ピンホール板８３と、ＰＳＤ基板８４と、ＰＳＤ８５とを備えている。

サーボユニットフレーム８１は、正面視において長方形の輪郭の枠部材からなっている。サーボユニットフレーム８１の左右の側面には、ピンホール取り付け金具８２を固定するための２つのネジ孔８１ａが形成されている。また、サーボユニットフレーム８１の上下の内側面の前端には、サーボユニットフレーム８１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、それぞれ、ネジ孔８１ｃが形成されている。さらに、サーボユニットフレーム８１の左右の内側面の後端には、サーボユニットフレーム８１の内側に突出した４つの鍔部が形成され、これら４つの鍔部には、それぞれ、ネジ穴８１ｅが形成されている。

ピンホール取り付け金具８２の左右の側面には、２つのネジ穴８２ａが形成されている。また、ピンホール取り付け金具８２の背面には、ピンホール板８３を固定するための２つのネジ穴８２ｂと、ＬＥＤ６８から出射されたサーボ光をピンホール８３ａを介してＰＳＤ８５に導くための開口８２ｃが形成されている。

ピンホール板８３には、ピンホール８３ａと、２つのネジ孔８３ｂが形成されている。ピンホール８３ａは、ＬＥＤ６８から出射された拡散光のうち、一部の光を通過させる。

ＰＳＤ基板８４には、ＰＳＤ基板８４をサーボユニットフレーム８１に固定するための４つのネジ孔８４ａが形成されている。ＰＳＤ基板８４には、ＰＳＤ８５が装着されている。ＰＳＤ８５は、サーボ光の受光位置に応じた信号を出力する。

サーボユニット８０の組立時には、ピンホール板８３が、ピンホール取り付け金具８２の背面に当てられる。この状態で、２つのネジ孔８３ｂを介して２つのネジ８３ｃを２つのネジ穴８２ｂに螺着する。これにより、ピンホール板８３がピンホール取り付け金具８２に固着される。

次に、ピンホール取り付け金具８２が、サーボユニットフレーム８１内に収容される。この状態で、４つのネジ孔８１ａと４つのネジ穴８２ａとが合わされ、左右から４つのネジ８１ｂをそれぞれネジ孔８１ａとネジ穴８２ａに螺着する。これにより、ピンホール取り付け金具８２が、サーボユニットフレーム８１に固着される。

さらに、ＰＳＤ基板８４が、サーボユニットフレーム８１の背部に当てられる。この状態で、４つのネジ孔８４ａを介して４つのネジ８４ｂを４つのネジ穴８１ｅに螺着する。これにより、ＰＳＤ基板８４が、サーボユニットフレーム８１に固着される。こうして、図６に示すサーボユニット８０が完成する。図６（ａ）は、組み立てられたサーボユニット８０を前方から見た斜視図、図６（ｂ）は、組み立てられたサーボユニット８０を後方から見た斜視図である。

こうしてサーボユニット８０が組み立てられた後、サーボユニット８０が、図５に示す構成体の背部に当てられる。この状態で、サーボユニットフレーム８１の４つのネジ孔８１ｃを介して、後方から４つのネジ８１ｄをマグネットユニットフレーム７１の４つのネジ穴７１ｅに螺着する。これにより、サーボユニット８０が図５に示す構成体に固着される。こうして、図７に示すように、ミラーアクチュエータ２４の組立が完了する。図７（ａ）は、ミラーアクチュエータ２４を前方から見た斜視図、図７（ｂ）は、ミラーアクチュエータ２４を後方から見た斜視図である。

図７に示すアセンブル状態において、８つのパンマグネット７２（図４参照）は、パンコイル６２ｂ、６３ｂ（図３（ａ）参照）に電流を印加することにより、パンコイル装着板６２、６３に支軸６７を軸とする回動力が生じるよう、配置および極性が調整されている。したがって、パンコイル６２ｂ、６３ｂに電流を印加すると、パンコイル６２ｂ、６３ｂに生じる電磁駆動力によってパンコイル装着板６２、６３とともに支軸６７が回動し、これにより、ミラー６９が、支軸６７を軸として回動する。支軸６７を軸とするミラー６９の回動方向をＰａｎ方向という。なお、パンコイル６２ｂ、６３ｂへの電流の印加を中止すると、ミラー６９は、サスペンションワイヤー６６ａ〜６６ｄのばね性により、回動前の位置に戻される。

図７に示すアセンブル状態において、８つのチルトマグネット７３（図４参照）は、チルトコイル６１ｂ（図３（ａ）参照）に電流を印加することにより、ミラーユニットフレーム６１に支軸７４を軸とする回動力が生じるよう、配置および極性が調整されている。したがって、チルトコイル６１ｂに電流を印加すると、チルトコイル６１ｂに生じる電磁駆動力によって、ミラーユニットフレーム６１が、支軸７４を軸として回動し、ミラーユニットフレーム６１と一体的にミラー６９が回動する。支軸７４を軸とするミラー６９の回動方向をＴｉｌｔ方向という。なお、チルトコイル６１ｂへの電流の印加を中止すると、ミラーユニットフレーム６１は、サスペンションワイヤー７６ａ〜７６ｆのばね性により、回動前の位置に戻される。

なお、上記のようにミラーアクチュエータ２４を構成することにより、大きなミラー６９を高レスポンスで駆動することができる。このため、目標領域からの反射光を、大きなミラー６９で受光できるようになる。

図８は、ミラーアクチュエータ２４が装着された状態の光学系の構成を示す図である。

図８において、５００は、光学系を支持するベースである。

ベース５００の上面には、レーザ光源２１と、ビーム整形レンズ２２と、孔板２３と、ミラーアクチュエータ２４と、受光レンズ３２と、凹レンズ３３と、バンドパスフィルタ３４と、光検出器３５が配置されている。レーザ光源２１は、ベース５００の上面に配されたレーザ光源用の回路基板２１ａに装着されている。また、光検出器３５は、ベース５００の上面に配された光検出器３５用の回路基板３５ａに装着されている。

レーザ光源２１から出射されたレーザ光は、ビーム整形レンズ２２によって水平方向および鉛直方向の収束作用を受け、目標領域において所定の形状に整形される。ビーム整形レンズ２２を透過した出射レーザ光は、孔板２３に形成された孔２３ａを通過した後、ミラーアクチュエータ２４のミラー６９に入射し、ミラー６９によって目標領域に向かって反射される。ミラーアクチュエータ２４によってミラー６９が駆動されることにより、出射レーザ光が目標領域内においてスキャンされる。

ミラーアクチュエータ２４は、中立位置にあるときに、ビーム整形レンズ２２からの走査レーザ光がミラー６９のミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するよう配置されている。なお、「中立位置」とは、ミラー面が鉛直方向に対し平行で、且つ、走査レーザ光がミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するときのミラー６９の位置をいう。

ベース５００の上面には、回路基板２１ａ、３５ａの他、ミラーアクチュエータ２４の背後に、ミラーアクチュエータ２４のチルトコイル６１ｂ、パンコイル６２ｂ、６３ｂに
駆動信号を供給するための回路基板（図示せず）が配置されている。これら回路基板は、図１（ａ）の回路ユニット４０に含まれる。

図９（ａ）は、ミラー６９の位置を検出するためのサーボ光学系を説明する図である。同図は、図８の光学系をベース５００の上面側から見たときの模式図である。同図には、ミラーアクチュエータ２４の一部断面図とレーザ光源２１のみが示されている。

上述の如く、ミラーアクチュエータ２４には、ＬＥＤ６８と、ピンホール取り付け金具８２と、ピンホール板８３と、ＰＳＤ基板８４と、ＰＳＤ８５が配されている。

ＬＥＤ６８、ＰＳＤ８５およびピンホール８３ａは、ミラーアクチュエータ２４のミラー６９が上記中立位置にあるときに、ＬＥＤ６８がピンホール板８３のピンホール８３ａとＰＳＤ８５の中心に向き合うように配置されている。すなわち、ミラー６９が中立位置にあるとき、ＬＥＤ６８から出射されピンホール８３ａを通るサーボ光が、ＰＳＤ８５の中心に垂直に入射するよう、ピンホール板８３およびＰＳＤ８５が配置されている。また、ピンホール板８３は、ＬＥＤ６８とＰＳＤ８５の中間位置よりもＰＳＤ８５に近い位置に配置されている。

ここで、ＬＥＤ６８から拡散するように発せられたサーボ光は、その一部が、ピンホール８３ａを通過し、ＰＳＤ８５によって受光される。ピンホール８３ａ以外の領域に入射されたサーボ光は、ピンホール板８３によって遮光される。ＰＳＤ８５は、サーボ光の受光位置に応じた電流信号を出力する。

たとえば、図９（ｂ）のようにミラー６９が破線で示す中立位置から矢印方向に回動すると、ＬＥＤ６８の拡散光（サーボ光）のうちピンホール８３ａを通る光の光路は、ＬＰ１からＬＰ２へと変位する。その結果、ＰＳＤ８５上におけるサーボ光の照射位置が変化し、ＰＳＤ８５から出力される位置検出信号が変化する。この場合、ＬＥＤ６８からのサーボ光の発光位置と、ＰＳＤ８５の受光面上におけるサーボ光の入射位置は一対一に対応する。したがって、ＰＳＤ８５にて検出されるサーボ光の入射位置によって、ミラー６９の位置を検出することができ、結果、目標領域における走査レーザ光の走査位置を検出することができる。

図１０（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係るバンドパスフィルタ３４のフィルタ作用を説明するための図である。なお、かかるフィルタ作用は、既存の光干渉型バンドパスフィルタにおけるフィルタ作用と同様である。なお、図１０（ａ）、（ｂ）の上下方向が、膜の積層方向である。

図１０（ａ）、（ｂ）において、Ｈ、Ｌ、２Ｈは、それぞれ、高屈折率膜、低屈折率膜、高屈折率膜である。高屈折率膜Ｈ、２Ｈの屈折率は、何れも、ｎ１であり、低屈折率膜Ｌの屈折率は、ｎ２（ｎ２＜ｎ１）である。高屈折率膜Ｈの物理膜厚ｄ１と低屈折率膜Ｌの物理膜厚ｄ２は、波長λに対する光学的膜厚（物理的な膜厚×膜の屈折率）がλ／４となるように設定され、高屈折率膜２Ｈの物理膜厚ｄ３は、波長λに対する光学的膜厚がλ／２となるように設定される。

図１０（ａ）に示す膜部分に、波長λの不要な光（不要光）Ｓａ、Ｓｂが入射角０°の状態で入射すると、膜間の境界面Ａ１、Ａ２で反射と透過が繰り返される。Ｒ１は、境界面Ａ２で反射された不要光Ｓａの反射光、Ｒ２は、この反射光Ｒ１の一部が境界面Ａ１で反射された反射光である。また、Ｔ１は、境界面Ａ１を透過した不要光Ｓｂの透過光である。

境界面Ａ２に入射するときの反射光Ｒ２と透過光Ｔ１との間の光路差は、低屈折率膜Ｌの光学的膜厚（λ／４）の２倍である。この光路差により、境界面Ａ２に入射するときの、反射光Ｒ２と透過光Ｔ１の位相が互いに半波長（π）分ずれる。このため、反射光Ｒ２と透過光Ｔ１は、境界面Ａ２を透過した後、干渉により互い相殺され、弱められる。

また、反射光Ｒ２の一部は、境界面Ａ２で反射され、さらに境界面Ａ１で反射されて境界面Ａ２に入射する。こうして境界面Ａ２に入射する光と、透過光Ｔ１との間の位相差は１波長分（２π）となる。このため、この光と透過光Ｔ１は、境界面Ａ２を透過した後、干渉により互い重畳され、強められる。

また、図１０（ｂ）の膜部分に、同じく波長λの光（不要光）Ｓｃ、Ｓｄが入射角０°の状態で入射すると、上記と同様、膜間の境界面Ａ３、Ａ４で反射と透過が繰り返される。Ｒ３は、境界面Ａ４で反射された不要光Ｓｃの反射光、Ｒ４は、この反射光Ｒ３の一部が境界面Ａ３で反射された反射光である。また、Ｔ２は、境界面Ａ３を透過した不要光Ｓｄの透過光である。

この場合、境界面Ａ４に入射するときの反射光Ｒ４と透過光Ｔ２との間の光路差は、高屈折率膜２Ｈの光学的膜厚（λ／２）の２倍である。この光路差により、境界面Ａ４に入射するときの反射光Ｒ４と透過光Ｔ２の位相が互いに１波長（２π）分ずれる。このため、反射光Ｒ４と透過光Ｔ２は、境界面Ａ４を透過した後、干渉により互い重畳され、強められる。

以上のような干渉作用が多重反射に伴って繰り返されることにより、波長λの不要光が徐々に減衰される。ここでは、波長λの不要光を除去するための膜構造を３段としたが、通常、このような膜構造が、波長λの不要光を除去するために、さらに多く配置される。

なお、図１０（ａ）、（ｂ）に示す各膜の光学的膜厚は、波長の変化に応じて変化する。このため、波長λ以外の波長の不要光は、同図に示す光学的膜厚の膜構造により除去されない。このため、バンドパスフィルタ３４には、波長λ以外の波長帯の不要光に対応するための、図１０（ａ）、（ｂ）と同様の膜構造が配置される。

以上のようにして、バンドパスフィルタ３４に入射する光から不要光が除去され、所期の波長帯の光のみがバンドパスフィルタ３４を透過する。

ところで、図１０（ａ）、（ｂ）には、光が入射角０°で入射するときの膜構造が示されたが、０°以外の入射角で入射する光を除去する場合には、入射角の大きさに応じて、各膜の物理膜厚が調整される必要がある。

たとえば、図１０（ｃ）、（ｄ）のような状態で不要光が膜部分に入射する場合、低屈折率膜Ｌの物理膜厚ｄ５は、不要光Ｓｃが境界面Ａ１から境界面Ａ２まで進むときの、境界面Ａ１から境界面Ａ２までの不要光Ｓｃの光学的光路長（物理的な光路長×膜の屈折率）が、λ／４になるように設定される。同様に、高屈折率膜Ｈの物理膜厚ｄ４は、不要光Ｓｃが高屈折率膜Ｈを一方の境界面から他方の境界面進むときの不要光Ｓｃの光学的光路長が、λ／４になるように設定される。さらに、高屈折率膜２Ｈの物理膜厚ｄ６は、不要光Ｓｅが境界面Ａ４から境界面Ａ３まで進むときの、境界面Ａ４から境界面Ａ５までの不要光Ｓｅの光学的光路長が、λ／４になるように設定される。

この場合、低屈折率膜Ｌを進む不要光Ｓｃは、境界面Ａ１に垂直な方向に対して屈折角θ１だけ傾いているため、図示のごとく、物理膜厚ｄ５は、同図（ａ）の物理膜厚ｄ２よりも小さくなる。同様に、物理膜厚ｄ４、ｄ６も、同図（ａ）、（ｂ）の物理膜厚ｄ１、
ｄ３よりも小さくなる。

このように、光が斜めに傾いて入射する場合、傾きに応じて各膜の膜厚を調整する必要がある。たとえば、光が収束する光路中にバンドパスフィルタ３４が配置されるような場合には、光の収束角の範囲内の様々な角度成分の光が、バンドパスフィルタ３４に入射することになる。このため、バンドパスフィルタ３４は、想定される種々の角度成分に応じて、各膜の膜厚が細かく調整される必要がある。この調整は、光の収束角が大きくなるほど角度成分のバリエーションが増えるため、難しくなる。よって、大きな収束角に対応可能なバンドパスフィルタを構成するのは、困難である。この点から、大きな収束角で収束する光の光路中にバンドパスフィルタを配置するのは、好ましくない。

また、光が斜めに傾いて入射する場合には、境界面での光の反射率が増加し、透過率が減少する。このため、収束角が大きくなるほど、光の減衰が顕著となる。この点からも、大きな収束角で収束する光の光路中にバンドパスフィルタを配置するのは、好ましくない。

このように、バンドパスフィルタ３４は、収束光の光路中よりも、略平行光の光路中に配置される方が望ましい。したがって、本実施の形態では、目標領域からの反射光を受光レンズ３２と凹レンズ３３により、小さいビーム径の略平行光にして、バンドパスフィルタ３４に入射させる。これにより、簡素な膜構造の小さなバンドパスフィルタ３４を用いることができる。

図１１は、レーザレーダ１の内部を上面側から見たときの一部平面図である。同図には、出射レーザ光が実線の矢印で示され、目標領域からの反射光が点線の矢印で示されている。

図１１を参照して、レーザ光源２１から出射されるレーザ光は、ビーム整形レンズ２２を透過した後、孔板２３に形成された孔２３ａを通過する。孔板２３の孔２３ａを通過した出射レーザ光は、ミラー６９によって反射され、筺体１０内から目標領域に出射される。

筺体１０から出射される出射レーザ光は、拡散光である。すなわち、出射レーザ光は、拡散光の状態で、筺体１０内から出射される。これに対し、目標領域で反射され筺体１０に入射する反射光は、遠方にある目標領域の障害物（例えば数１０ｍ）によって反射された光であるため、略平行光となる。よって、反射光は、略平行光の状態で、ミラー６９に入射する。

なお、図１１には、便宜上、ミラー６９における出射レーザ光の入射領域が反射光の入射領域の半分程度であるように示されているが、実際は、出射レーザ光の入射領域よりも反射光の入射領域の方が数段広くなっている。このため、孔板２３のミラー面２３ｂにおける反射光の入射領域は、孔板２３のミラー面２３ｂにおける出射レーザ光の通過領域よりも、かなり広くなっている。

このように、反射光は、出射レーザ光の通過領域よりも広い領域において、略平行光の状態で、孔板２３のミラー面２３ｂに入射する。これにより、反射光は、大半が孔板２３のミラー面２３ｂによって反射される。孔板２３のミラー面２３ｂによって反射された目標領域からの反射光は、受光レンズ３２によって、集光された後、凹レンズ３３によって小さいビーム径の略平行光に整形される。その後、バンドパスフィルタ３４を透過して、光検出器３５に入射する。これにより、目標領域からの反射光を検出することができる。

また、ミラー６９が矢印方向に回動した場合、目標領域からの反射光は、ミラー６９によって、ミラー６９の回動前と同じ方向に反射される。すなわち、目標領域からの反射光は、ミラー６９の回動位置に拘わらず、ミラー６９によって、レーザ光源２１の光軸に平行な方向に反射される。このため、目標領域からの反射光は、ミラー６９の回動位置に拘わらず、同じ光路を通って、略平行光の状態で、受光レンズ３２に入射する。よって、受光レンズ３２と凹レンズ３３の組み合わせをバンドパスフィルタ３４の前段に配置することで、目標領域からの反射光を常にビーム径の小さい略平行光に整形することができる。これにより、サイズの小さい簡素なバンドパスフィルタ３４で、出射レーザ光以外の波長帯域の迷光（例えば、太陽光や対向車両のライト等）の影響を抑えることができる。

図１２は、レーザレーダ１の受光装置３１の一部拡大図である。

図１２（ａ）は、受光レンズ３２の後段に凹レンズ３３を配置しない場合のバンドパスフィルタ３４の配置例（比較例）である。

同図のようにバンドパスフィルタ３４を光検出器３５の前段に配置する場合（図中実線の位置）、反射光は、受光レンズ３２によって集光されて、バンドパスフィルタ３４に入射する。このため、図１０（ｃ）、（ｄ）を参照して説明したように、バンドパスフィルタ３４は、反射光の入射角を考慮して、複雑な膜厚設計が行われる必要がある。また、バンドパスフィルタ３４の入射角依存性による影響を回避するために、受光レンズ３２による反射光の収束角θ２（バンドパスフィルタ３４への入射角）をなるべく小さくしようとすると、受光レンズ３２と光検出器３５の距離Ｌ１が長くなってしまう。このため、受光装置３１のサイズが大きくなってしまう。

これに対し、バンドパスフィルタ３４を受光レンズ３２の前段に配置する場合（図中破線の位置）、反射光は、略平行光の状態でバンドパスフィルタ３４に入射する。このため、バンドパスフィルタ３４は、簡素な膜設計のものを利用することができる。しかし、この場合、受光レンズ３２をカバーするために、大きいサイズのバンドパスフィルタ３４が必要となる。このため、バンドパスフィルタ３４のコストが上昇し、レーザレーダのコストアップに繋がる。

図１２（ｂ）は、本実施の形態におけるバンドパスフィルタ３４の配置例を示す図である。

前述の如く、凹レンズ３３は、受光レンズ３２とバンドパスフィルタ３４の間であって、受光レンズ３２の焦点位置ｐ１よりも受光レンズ３２に近づく位置に配置される。また、受光レンズ３２の焦点位置ｐ１と凹レンズ３３の光検出器３５側の焦点位置ｐ２が一致する位置に、凹レンズ３３が設置される。受光レンズ３２の光軸に平行に平行光が入射したときの受光レンズ３２の収束角と、凹レンズ３３の光軸に平行に平行光が入射したときの凹レンズ３３の拡散角は、同じである。これにより、反射光は、受光レンズ３２と凹レンズ３３の作用により、小さいビーム径の平行光に絞られる。凹レンズ３３を透過した後の反射光のビーム径は、受光レンズ３２の焦点距離ｆ１と凹レンズ３３の焦点距離ｆ２の比率に応じたものとなる。したがって、バンドパスフィルタ３４は、小さいサイズのものを利用でき、かつ、簡素な膜設計のものを利用することができる。

さらに、バンドパスフィルタ３４は、反射光が略平行光の状態で入射されるため、受光レンズ３２と凹レンズ３３の焦点距離と配置位置を調整することによって、受光レンズ３２による反射光の収束角θ３を、図１２（ａ）の場合の構成例と比べ、数段大きいものにすることができる。よって、受光レンズ３２と光検出器３５の距離Ｌ２を短くすることができ、受光装置３１の小型化を図ることができる。

図１３は、レーザレーダ１の回路構成を示す図である。なお、同図には、便宜上、投射光学系２０および受光光学系３０の主要な構成が併せて示されている。図示の如く、レーザレーダ１は、ＰＤ信号処理回路１０１と、スキャンＬＤ駆動回路１０２と、アクチュエータ駆動回路１０３と、サーボＬＥＤ駆動回路１０４と、ＰＳＤ信号処理回路１０５と、ＤＳＰ１０６を備えている。これらの回路は、図１の回路ユニット４０に含まれている。

ＰＤ信号処理回路１０１は、光検出器３５の受光光量に応じた電圧信号を増幅およびデジタル化してＤＳＰ１０６に供給する。

スキャンＬＤ駆動回路１０２は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、レーザ光源２１に駆動信号を供給する。具体的には、目標領域にレーザ光を照射するタイミングで、パルス状の駆動信号（電流信号）がレーザ光源２１に供給される。

ＰＳＤ信号処理回路１０５は、ＰＳＤ８５からの出力信号をもとに求めた位置検出信号をＤＳＰ１０６に出力する。サーボＬＥＤ駆動回路１０４は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、ＬＥＤ６８に駆動信号を供給する。アクチュエータ駆動回路１０３は、ＤＳＰ１０６からの信号をもとに、ミラーアクチュエータ２４を駆動する。具体的には、目標領域においてレーザ光を所定の軌道に沿って走査させるための駆動信号がミラーアクチュエータ２４に供給される。

ＤＳＰ１０６は、ＰＳＤ信号処理回路１０５から入力された位置検出信号をもとに、目標領域におけるレーザ光の走査位置を検出し、ミラーアクチュエータ２４の駆動制御や、レーザ光源２１の駆動制御等を実行する。また、ＤＳＰ１０６は、ＰＤ信号処理回路１０１から入力される電圧信号に基づいて、目標領域内のレーザ光照射位置に障害物が存在するかを判定し、同時に、レーザ光源２１から出力されるレーザ光の照射タイミングと、光検出器３５にて受光される目標領域からの反射光の受光タイミングの間の時間差をもとに、障害物までの距離を測定する。

以上、本実施の形態によれば、バンドパスフィルタ３４の前段に、受光レンズ３２と凹レンズ３３を配置することで、略平行光で入射した目標領域からの反射光をビーム径の小さい略平行光に整形することができる。したがって、サイズの小さい簡素なバンドパスフィルタ３４で、出射レーザ光以外の波長帯域の迷光（例えば、太陽光や対向車両のライト等）を除去することできる。よって、目標領域からの反射光の適正な受光を実現しながら、受光装置およびレーザレーダのコスト削減を図ることができる。

また、本実施の形態では、受光レンズ３２、凹レンズ３３の焦点距離と配置位置を調整することによって、受光レンズ３２による反射光の収束角を大きいものにすることができる。したがって、受光レンズ３２と光検出器３５の距離を短くすることができ、受光装置３１の規模を小さくすることができる。よって、レーザレーダの小型化を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記以外に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、反射光のビーム径を絞るために、受光レンズ３２と凹レンズ３３の互いの焦点位置を合わせて配置したが、凸レンズ２枚の互いの焦点位置を合わせて配置することにより、反射光のビーム径を絞ってもよい。

図１４は、凸レンズ２枚により目標領域からの反射光のビーム径を絞る場合の受光装置
３１の一部拡大図である。

図示の如く、受光装置３１は、受光レンズ３２と、ピンホール板３６と、凸レンズ３７と、バンドパスフィルタ３４と、光検出器３５とを備える。

受光レンズ３２は、凸レンズであり、目標領域から反射された光を集光する。

ピンホール板３６は、表面が遮光性のある素材であり、中央にピンホール３６ａが形成されている。ピンホール板３６は、受光レンズ３２の焦点位置ｐ３および凸レンズ３７の焦点位置ｐ４にピンホール３６ａが位置付けられるように配置される。ピンホール３６ａは、受光レンズ３２により収束された目標領域からの反射光を通過させる。また、ピンホール板３６は、ピンホール３６ａ以外の位置に入射する光を遮光する。さらに、ピンホール３６ａは、受光レンズ３２と組み合わせて、スペイシャルフィルタ（空間フィルタ）として機能し、反射光の空間ノイズを除去する。

凸レンズ３７は、受光レンズ３２とバンドパスフィルタ３４の間であって、受光レンズ３２の焦点位置ｐ３よりも受光レンズ３２から遠ざかる位置に配置される。また、凸レンズ３７は、受光レンズ３２の焦点位置ｐ３と凸レンズ３７の焦点位置ｐ４が一致する位置に配置される。さらに、受光レンズ３２の光軸に平行に平行光が入射したときの受光レンズ３２の収束角と、凸レンズ３７の光軸に平行に平行光が入射したときの凸レンズ３７の収束角は、同じである。これにより、反射光は、受光レンズ３２と凸レンズ３７の作用により、小さいビーム径の平行光に絞られる。凸レンズ３７を透過した後の反射光のビーム径は、受光レンズ３２の焦点距離ｆ３と凸レンズ３７の焦点距離ｆ４の比率に応じたものとなる。

バンドパスフィルタ３４は、上記実施の形態同様、誘電体膜での多光束干渉の作用によって出射レーザ光の波長帯域の光のみを透過させる。バンドパスフィルタ３４は、受光レンズ３２と凸レンズ３７によって、反射光が略平行光の状態で入射されるため、簡素な構成のものが用いられる。また、バンドパスフィルタ３４は、光検出器３５に近い位置に配置され、サイズの小さいものである。

光検出器３５は、上記実施の形態同様、受光光量に応じた大きさの電気信号を出力する。

このように、本変更例においても、上記の実施形態同様、バンドパスフィルタ３４は、小さいサイズのものを利用でき、かつ、膜設計が簡素なものを利用することができる。

また、本変更例では、受光レンズ３２と凸レンズ３７の焦点位置ｐ３、ｐ４の位置にピンホール３６ａが位置づけられるように配置されたピンホール板３６によって、目標領域からの反射光が入射する方向以外の方向から入射する迷光を除去することができる。また、ピンホール板３６は、出射レーザ光と同一波長帯域であっても、迷光を除去することができるため、バンドパスフィルタ３４と組み合わせて配置することにより、上記実施の形態と比べ、光検出器３５に入射する迷光を一層除去することができる。

また、上記実施の形態同様、受光レンズ３２と凸レンズ３７の焦点距離と配置位置を調整することで、受光レンズ３２と光検出器３５の距離を短くすることができ、レーザレーダの小型化を図ることができる。

また、上記実施の形態では、反射光が略平行光の状態で入射されたが、バンドパスフィルタ３４の膜設計によって対応可能な範囲の入射角度であれば、反射光が平行光からやや
拡散していてもよく、やや収束していてもよい。

また、上記実施の形態では、レーザレーダに用いられるバンドパスフィルタ３４を小型化および簡素化するための構成例を示したが、本発明は、他の光学系に用いられるバンドパスフィルタや、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタおよびダイクロイックフィルタ等、どのような入射角依存性が高い光学フィルタを含む光学系にも適用可能である。

また、上記実施の形態では、投射光学系２０と受光光学系３０の光路が一致するタイプのレーザレーダの構成例を示したが、投射光学系と受光光学系が別々に配置され、光路が一致しないタイプのレーザレーダに本発明を用いても良い。この場合、レーザ光の走査に伴い、受光光学系に入射する反射光の入射位置が変化するが、目標物が十分に遠方にあれば、受光光学系に入射する反射光は、略平行光の状態となるため、本発明を適用可能である。

また、上記実施の形態では、受光レンズ３２によって収束された反射光を、レンズによって平行光に変換したが、受光レンズ３２によって収束された反射光を、曲面ミラーによって平行光に変換しても良い。

さらに、上記実施の形態では、車両等に搭載されるレーザレーダにおける構成例を示したが、本発明の受光装置は、モーションセンサ等、目標領域に光を投射したときの反射光を光検出器等で受光するタイプの装置であれば、どのような装置にも適用可能である。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１ … レーザレーダ
２１ … レーザ光源
２３ … 孔板（反射板）
２３ａ… 孔
２３ｂ… ミラー面（反射面）
２４ … ミラーアクチュエータ（光走査部）
３１ … 受光装置
３２ … 受光レンズ（第１の光学素子、凸レンズ）
３３ … 凹レンズ（第２の光学素子）
３４ … バンドパスフィルタ（光学フィルタ）
３５ … 光検出器

Claims (6)

1. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光を目標領域において走査させる光走査部と、
   前記目標領域からの前記レーザ光の反射光を収束させる第１の光学素子と、
   前記第１の光学素子により収束された前記反射光を、前記第１の光学素子に入射する際の前記反射光よりも小さいサイズとし、且つ、平行光に近づけるための第２の光学素子と、
   前記第２の光学素子を経由した前記反射光が入射され、前記レーザ光の波長帯以外の不要な光を除去するための光学フィルタと、
   前記光学フィルタを経由した前記反射光を受光する光検出器と、を備える、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
2. 請求項１に記載のレーザレーダにおいて、
   前記第１の光学素子は、凸レンズであり、
   前記第２の光学素子は、凹レンズである、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
3. 請求項２に記載のレーザレーダにおいて、
   前記第１の光学素子の光軸に平行に平行光が入射したときの前記第１の光学素子の収束角と、前記第２の光学素子の光軸に平行に平行光が入射したときの前記第２の光学素子の発散角が同じであり、且つ、前記第１の光学素子の焦点と前記第２の光学素子の焦点とが一致するように、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子が配置されている、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載のレーザレーダにおいて、
   前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が通過するための孔が形成されるとともに、前記レーザ光源と前記光走査部との間に前記レーザ光の光軸に対して傾くように配置され、前記レーザ光源側と反対側の面が反射面である反射板をさらに備え、
   前記目標領域からの反射光は、前記反射面によって反射された後、前記第１の光学素子に入射する、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
5. 光を収束させる第１の光学素子と、
   前記第１の光学素子により収束された前記光を、前記第１の光学素子に入射する際の前記光よりも小さいサイズとし、且つ、平行光に近づけるための第２の光学素子と、
   前記第２の光学素子を経由した前記光が入射され、目標波長帯以外の不要な光を除去するための光学フィルタと、
   前記光学フィルタによって前記不要な光が除去された光を受光する光検出器と、を備える、
   ことを特徴とする受光装置。
6. 請求項５に記載の受光装置において、
   前記第１の光学素子は、凹レンズであり、
   前記第２の光学素子は、凸レンズである、
   ことを特徴とする受光装置。

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