JP2020134281A - 投射装置およびレーザレーダ - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光源からの熱がレーザ光の投射方向前方の空間に及ぶことを抑制することが可能な投射装置およびレーザレーダを提供する。【解決手段】投射装置２は、レーザ光源（発光ユニット１１）と、レーザ光源（発光ユニット１１）から出射されたレーザ光を目標領域に投射する投射光学系（ファスト軸シリンドリカルレンズ１２、スロー軸シリンドリカルレンズ１３、光偏向器１４）と、レーザ光源（発光ユニット１１）で生じた熱を放出する放熱部（放熱フィン２０６等）と、レーザ光の投射方向前方の空間を含む領域Ｒ１０と放熱部を含む領域Ｒ２０とを分離する分離部（カバー３００）と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、目標領域にレーザ光を投射する投射装置および当該投射装置を備えたレーザレーダに関する。

従来、レーザ光を用いて物体を検出するレーザレーダが種々の分野で開発されている。たとえば、車載用のレーザレーダでは、車両前方からレーザ光が投射され、その反射光の有無に基づいて、車両前方に車両や人等の物体が存在するか否かが判別される。また、レーザ光の投射タイミングと反射光の受光タイミングとに基づいて、物体までの距離が計測される。

以下の特許文献１、２には、ラインビームをスキャンさせて車両前方の物体を検出する装置が開示されている。

特開平５−２０５１９９号公報 特開２０１７−１５０９９０号公報

レーザレーダでは、動作時にレーザ光源が熱源となるため、レーザ光源を放熱するための構成が用いられる。しかしながら、放熱部によって放出された熱がレーザ光の投射方向前方の空間に及ぶと、当該空間に温度ムラが生じ、空気の密度が高い部分と低い部分が生じる。これにより、レーザ光に屈折が生じて、レーザ光の進行方向が乱れてしまうとの問題が生じる。目標領域に投射されるレーザ光の光量を高めるために、複数のレーザ光源がレーザレーダに搭載されると、これらレーザ光源で生じる熱量が増大する。上記問題は、このように複数のレーザ光源が搭載される場合に、より顕著となる。

かかる課題に鑑み、本発明は、レーザ光源からの熱がレーザ光の投射方向前方の空間に及ぶことを抑制することが可能な投射装置およびレーザレーダを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、投射装置に関する。この態様に係る投射装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を目標領域に投射する投射光学系と、前記レーザ光源で生じた熱を放出する放熱部と、前記レーザ光の投射方向前方の空間を含む領域と前記放熱部を含む領域とを分離する分離部と、を備える。

本態様に係る発光装置によれば、レーザ光の投射方向前方の空間を含む領域が、分離部によって、放熱部を含む領域から分離される。これにより、レーザ光源からの熱が放熱部を介して放出される際に、放出された熱がレーザ光の投射方向前方の空間に及ぶことを防ぐことができる。よって、レーザ光を目標領域に安定的かつ適正に投射することができる。

本発明の第２の態様は、レーザレーダに関する。この態様に係るレーザレーダは、上記第１の態様に係る投射装置と、前記目標領域に存在する物体によって反射された前記レーザ光を受光する受光光学系と、を備える。

本態様に係るレーザレーダによれば、第１の態様に係る投射装置を備えるため、目標領域に対してレーザ光を適正かつ安定的に投射することができる。よって、レーザレーダの検出精度を高めることができる。

以上のとおり、本発明によれば、レーザ光源からの熱がレーザ光の投射方向前方の空間に及ぶことを抑制することが可能な投射装置およびレーザレーダ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、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１（ａ）は、実施形態に係るレーザレーダの光学系および回路部の構成を示す図である。図１（ｂ）は、実施形態に係るラインビーム走査光学系の構成を示す斜視図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態に係る、投射装置の構成を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る、ベースとカバーの構成を示す斜視図である。 図４は、実施形態に係る、ベースにカバーおよび投射光学系を構成する各部材が設置された構造体の構成を示す斜視図である。 図５は、実施形態に係る、投射装置の構成を示す側面図である。 図６は、実施形態に係る、投射装置の放熱作用を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、それぞれ、ラインビームの長辺方向および短辺方向であり、Ｚ軸正方向は、ラインビームの投射方向である。

図１（ａ）は、レーザレーダ１の光学系および回路部の構成を示す図である。図１（ｂ）は、投射光学系１０の構成を示す斜視図である。

レーザレーダ１は、光学系の構成として、投射光学系１０と、受光光学系２０とを備える。投射光学系１０は、一方向（Ｘ軸方向）に長いラインビームＢ１０を生成する。また、投射光学系１０は、生成したラインビームＢ１０をその短辺方向（Ｙ軸方向）に走査させる。受光光学系２０は、投射光学系１０から投射されたレーザ光の物体からの反射光を受光する。

投射光学系１０は、発光ユニット１１と、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２と、スロー軸シリンドリカルレンズ１３と、光偏向器１４と、を備える。また、受光光学系２０は、受光レンズ２１と、受光素子２２と、を備える。

発光ユニット１１は、複数のレーザ光源１１ａが集積されて構成される。レーザ光源１１ａは、所定波長のレーザ光を出射する。レーザ光源１１ａは、端面発光型のレーザダイオードである。レーザ光源１１ａが、面発光型のレーザ光源であってもよい。レーザレーダ１が車両に搭載される場合、各レーザ光源１１ａの出射波長は、赤外の波長帯域（たとえば９０５ｎｍ）に設定され得る。レーザレーダ１の使用態様に応じて、レーザ光源１１ａの出射波長は、適宜変更され得る。

レーザ光源１１ａは、活性層がＮ型クラッド層とＰ型クラッド層に挟まれた構造となっている。Ｎ型クラッド層とＰ型クラッド層に電圧が印加されることにより、活性層の発光領域からレーザ光が出射される。発光領域は、活性層に平行な方向の幅が、活性層に垂直な方向の幅よりも広くなっている。活性層に垂直な方向の軸はファスト軸と称され、活性層に平行な方向の軸はスロー軸と称される。発光領域から出射されたレーザ光は、スロー軸方向よりもファスト軸方向の広がり角が大きい。このため、発光領域から出射されたビームの形状は、ファスト軸方向に長い楕円形状となる。

複数のレーザ光源１１ａは、それぞれ、スロー軸がＸ軸方向に平行となるように配置される。また、複数のレーザ光源１１ａは、スロー軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に並ぶように配置される。発光ユニット１１は、たとえば、複数の発光領域がスロー軸方向に並ぶように形成された１つの半導体発光素子が基板１１ｂに設置された構造である。ここで、当該半導体発光素子のうち、各発光領域からレーザ光を出射させる構造部分が、それぞれ、レーザ光源１１ａに対応する。これに限らず、それぞれ個別に形成された複数のレーザ光源１１ａが互いに隣接して基板１１ｂに設置されることにより発光ユニット１１が構成されてもよい。

本実施形態では、レーザ光源１１ａの出射光軸が、Ｙ軸に平行な方向からＺ軸負方向に所定角度だけ傾くように、発光ユニット１１が設置されている。

ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、発光ユニット１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光をファスト軸方向に収束させて、ファスト軸方向のレーザ光の広がりを略平行な状態に調整する。すなわち、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、発光ユニット１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光を、ファスト軸方向のみに平行光化する作用を有する。

ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、ファスト軸に平行な方向のみに湾曲するレンズ面１２ａを有する。レンズ面１２ａの母線は、Ｘ軸に平行である。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２に入射する各レーザ光のファスト軸は、レンズ面１２ａの母線に垂直である。各レーザ光は、Ｘ軸方向に並んでファスト軸シリンドリカルレンズ１２に入射する。各レーザ光は、レンズ面１２ａでファスト軸方向（Ｚ軸方向）に収束作用を受けて、ファスト軸方向に平行光化される。

スロー軸シリンドリカルレンズ１３は、発光ユニット１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光をスロー軸方向に集光させる。スロー軸シリンドリカルレンズ１３は、スロー軸に平行な方向のみに湾曲するレンズ面１３ａを有する。レンズ面１３ａの母線は、Ｚ軸に平行な方向からＹ−Ｚ平面に平行な方向に傾いている。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のレンズ面１２ａの母線と、スロー軸シリンドリカルレンズ１３のレンズ面１３ａの母線は、互いに垂直である。

各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によってスロー軸方向に集光されて、光偏向器１４のミラー１４ａに入射する。光偏向器１４は、たとえば、圧電アクチュエータや静電アクチュエータ等を用いたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーである。ミラー１４ａは、誘電体多層膜や金属膜等によって反射率が高められている。ミラー１４ａは、スロー軸シリンドリカルレンズ１３のＹ軸正側の焦点距離付近の位置に配置されている。ミラー１４ａは、Ｘ軸に平行な回転軸Ｒ１について回動するように駆動される。ミラー１４ａは、たとえば、直径３ｍｍ程度の円形の形状を有する。

各レーザ光源１１ａからのレーザ光の集まりによってビームが構成される。ビームは、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によってＸ軸方向のみに集光されるため、ミラー１４ａで反射された後のビームは、Ｘ軸方向のみに広がる。こうして、Ｘ軸方向に広がるラインビームＢ１０が生成される。

ラインビームＢ１０は、たとえば、長辺方向の広がり角が全角１０°以上であり、短辺方向の広がり角が全角１°以下である。レーザレーダ１が車載用である場合、ラインビームＢ１０は、長辺方向の広がり角は、全角６０°以上に設定されることが好ましい。

光偏向器１４は、ミラー駆動回路３３からの駆動信号によりミラー１４ａを駆動して、ミラー１４ａから反射したビームをＹ軸方向に走査させる。これにより、ラインビームＢ１０が短手方向（Ｙ軸方向）に走査される。図１（ａ）、（ｂ）には、ミラー１４ａが中立位置にある状態が示されている。この状態において、ラインビームＢ１０は、Ｚ軸に平行な方向に進む。中立位置におけるミラー１４ａの傾き角は、投射光学系１０のレイアウトに応じて適宜変更され得る。

レーザレーダ１が車両の前側に搭載される場合、車両の前方に、長辺方向が水平方向となるように、ラインビームＢ１０が投射される。この場合、ラインビームＢ１０の長辺方向の広がり角（全角）は、たとえば９０°である。また、物体検出が可能な距離の上限は、たとえば、２５０ｍ程度である。

図１（ａ）、（ｂ）の構成では、上記のように、複数のレーザ光源１１ａが一方向に並んで配置されるため、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光は、ラインビームＢ１０の長辺方向に沿って並ぶように投射される。このように、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光が合成されることにより、ラインビームＢ１０が構成される。

目標領域に存在する物体から反射されたラインビームＢ１０の反射光は、受光レンズ２１によって、受光素子２２の受光面に集光される。受光素子２２は、たとえば、縦横に画素がマトリクスイメージ状に配置されたイメージセンサである。各画素の位置に、たとえば、アバランシェフォトダイオードが配置される。受光素子２２は、たとえば、長方形の受光面を有し、受光面の長辺がＸ軸に平行となるように配置される。受光素子２２の受光面の長辺方向は、目標領域におけるラインビームＢ１０の長辺方向に対応する。ラインビームＢ１０の反射光は、受光面の長辺方向に沿って延びるように、受光レンズ２１によって、受光素子２２の受光面に結像される。

ここで、受光面のＸ軸方向の画素位置は、目標領域におけるＸ軸方向の位置に対応する。また、受光面のＹ軸方向の画素位置は、目標領域におけるＹ軸方向の位置に対応する。したがって、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＸ軸方向およびＹ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出できる。

受光素子２２が、Ｘ軸方向に画素が並ぶ複数のライセンサがＹ軸方向に並べられた構成であってもよい。この場合は、ラインビームの動きに同期して、検出対象となる物体のＹ軸方向の位置が特定される。

レーザレーダ１は、回路部の構成として、コントローラ３１と、レーザ駆動回路３２と、ミラー駆動回路３３と、信号処理回路３４と、を備える。

コントローラ３１は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）等の演算処理回路や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体を備え、予め設定されたプログラムに従って各部を制御する。レーザ駆動回路３２は、コントローラ３１からの制御に応じて発光ユニット１１の各レーザ光源１１ａをパルス発光させる。

ミラー駆動回路３３は、コントローラ３１からの制御に応じて光偏向器１４を駆動する。光偏向器１４は、ミラー１４ａを回転軸Ｒ１について回動させて、ラインビームＢ１０の短辺方向にラインビームＢ１０を走査させる。

信号処理回路３４は、受光素子２２の各画素の受光信号をコントローラ３１に出力する。上記のように、コントローラ３１は、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＸ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出できる。また、コントローラ３１は、発光ユニット１１をパルス発光させたタイミングと、受光素子２２が目標領域からの反射光を受光したタイミング、すなわち、受光素子２２から受光信号を受信したタイミングとの時間差に基づいて、目標領域に存在する物体までの距離を取得する。

こうして、コントローラ３１は、発光ユニット１１をパルス発光させつつ、光偏向器１４によりラインビームＢ１０を走査させることにより、目標領域における物体の有無を検出し、さらに、物体の位置および物体までの距離を計測する。これらの測定結果は、随時、車両側の制御部に送信される。

ところで、レーザレーダ１では、動作時にレーザ光源１１ａが熱源となるため、レーザ光源１１ａを放熱するための構成（放熱部）が用いられる。しかしながら、放熱部によって放出された熱がレーザ光（ラインビームＢ１０）の投射方向前方の空間に及ぶと、当該空間に温度ムラが生じ、空気の密度が高い部分と低い部分が生じる。これにより、レーザ光（ラインビームＢ１０）に屈折が生じて、レーザ光の進行方向が乱れてしまうとの問題が生じ得る。本実施形態のように、目標領域に投射されるレーザ光の光量を高めるために、複数のレーザ光源１１ａがレーザレーダ１に搭載されると、熱源で生じる熱量が増大する。このため、上記問題は、このように複数のレーザ光源１１ａが搭載される場合に、より顕著となる。

このような問題を回避するため、本実施形態では、レーザ光源１１ａからの熱がレーザ光（ラインビームＢ１０）の投射方向前方の空間に及ぶことを抑制するための構成が設けられている。以下、この構成について説明する。

図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、投射装置２の構成を示す斜視図である。なお、図２（ｂ）には、図２（ａ）の構成から、Ｘ軸正側の側板１３０と、ガード１２２および透光板１２３とが取り外された状態が図示されている。

本実施形態では、レーザレーダ１が、レーザ光（ラインビームＢ１０）を投射するための投射装置２と、目標領域からの反射光を受光するための受光装置とから構成されている。受光装置の構成は、便宜上、省略する。投射装置２と受光装置とは、互いに一体であってもよく、別体であってもよい。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、投射装置２は、筐体１００と、ベース２００と、カバー３００とを備える。図１（ａ）に示した発光ユニット１１、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２、スロー軸シリンドリカルレンズ１３および光偏向器１４は、ベース２００に設置される。ベース２００の背面側を覆うように、カバー３００がベース２００に設置される。ベース２００とカバー３００は、筐体１００の内部に収容される。

筐体１００は、直方体の形状を有する。筐体１００は、底板１１０と、前板１２０と、２つの側板１３０と、背板１４０と、上板１５０とを備える。筐体１００は、Ｘ軸方向に対称な形状である。底板１１０の上面に、ベース２００が設置される。

前板１２０の上部に、ラインビームＢ１０を通すための開口１２１が形成されている。前板１２０の内側面に、開口１２１の周囲を覆うガード１２２が隙間なく設置されている。

ガード１２２は、Ｘ軸方向に向き合う２つの面とＹ軸方向に向き合う２つの面とを備える。これら４つの面のうち隣り合う２つの面が接合されてガード１２２が構成されている。ガード１２２は、奥に進むほど狭くなるように構成されている。ガード１２２は、四角錐が途中で切断された形状である。ガード１２２の最奥部にラインビームＢ１０を透過させる透光板１２３が隙間なく設置されている。

側板１３０の下部に吸気口１３１が形成されている。吸気口１３１は、筐体１００の内部に空気を導入するためのものである。吸気口１３１は、図２（ｂ）に示す放熱フィン２０６に向き合う位置に配置されている。２つの側板１３０のそれぞれに吸気口１３１が形成されている。背板１４０には、吸気口も排気口も形成されていない。背板１４０は、平坦な板部材である。

上板１５０のＺ軸負側の領域に排気口１５１が形成されている。排気口１５１は、筐体１００の内部から空気を排出するためのものである。排気口１５１は、Ｚ軸方向に長いスリット状の孔がＸ軸方向に並ぶことによって構成される。排気口１５１は、上板１５０のＸ軸方向の幅よりもやや狭い範囲に形成されている。

図３は、ベース２００とカバー３００の構成を示す斜視図である。

ベース２００は、下板部２０１と、台座部２０２と、前板部２０３と、鍔部２０４とが一体形成されて構成されている。ベース２００は、熱伝導性が高い金属材料からなっている。ベース２００は、たとえば、アルミニウムによって構成される。ベース２００は、Ｘ軸方向に対称な形状である。ベース２００は、Ｘ軸方向に対称な形状でなくてもよい。

下板部２０１は、所定厚みの板状の形状である。下板部２０１の中央付近に台座部２０２が形成されている。台座部２０２に背面が支えられるようにして、前板部２０３が形成されている。前板部２０３は、Ｘ−Ｙ平面に平行な状態からＺ軸負方向に傾いている。前板部２０３の上部に鍔部２０４が繋がっている。鍔部２０４は、Ｘ−Ｙ平面に平行な状態からＺ軸正方向に傾いている。

台座部２０２のＸ軸正負の端は、それぞれ、薄板状の梁部２０５によって、下板部２０１に接続されている。また、台座部２０２のＸ軸正負の端面には、それぞれ、放熱フィン２０６が形成されている。後述のように、放熱フィン２０６は、レーザ光源１１ａで生じた熱を放出するためのものである。

前板部２０３の下端には、図２（ａ）、（ｂ）に示した前板１２０の内側面に当接する２つの当接部２０７が形成されている。また、前板部２０３のＺ軸正側の面には、周囲より僅かに隆起した基板装着部２０８が形成されている。さらに、基板装着部２０８の上側に、発光ユニット１１を設置するための凹部２０９が形成されている。また、前板部２０３の上端には、Ｘ軸方向に並ぶ２つの板厚部２１０が形成され、これら板厚部２１０の間には、Ｚ軸方向に貫通する開口２１１が形成されている。開口２１１は、鍔部２０４の下部まで延びている。

鍔部２０４のＸ軸正負の端部には、それぞれ、Ｘ−Ｚ平面に平行な底面を有する段差部２１２が形成されている。また、これら段差部２１２の間の部分の上面に、Ｘ−Ｚ平面に平行な設置面２１３が形成されている。さらに、鍔部２０４の上端前面には、図２（ａ）、（ｂ）に示した前板１２０の内側面に当接する当接面２１４が形成されている。

カバー３００は、Ｘ軸方向に対称な形状となっている。カバー３００は、板部材３０１と、一対のリブ部材３０２と、一対のダンパー部材３０３とを備える。板部材３０１、リブ部材３０２およびダンパー部材３０３は、それぞれ、ベース２００の背面に沿うように、多段に折り曲げられている。板部材３０１のＸ軸正負の端の内側面に、それぞれ、一対のリブ部材３０２がネジ止めされ、さらに、一対のリブ部材３０２の内側面に、それぞれ、一対のダンパー部材３０３が接着固定される。板部材３０１とリブ部材３０２は、アルミニウム等の熱伝導性の金属材料からなっている。また、ダンパー部材３０３は、たとえば、ゴム等の弾性変形可能な材料からなっている。

カバー３００は、ベース２００の背面を覆うように、ベース２００の背面にネジ等で固定される。このとき、ダンパー部材３０３が圧縮されつつベース２００の設置領域に密着する。ダンパー部材３０３のＺ軸正側の端部は、ベース２００の段差部２１２に当接し、板部材３０１のＺ軸正側の端部は、ベース２００の設置面２１３に当接する。こうして、ベース２００にカバー３００が設置される。

なお、ベース２００に対するカバー３００の取り付けは、ベース２００に対して、発光ユニット１１や光偏向器１４等の部材が設置された後に行われる。上記のように、前板部２０３の凹部２０９に発光ユニット１１が設置され、さらに、基板装着部２０８に、回路基板４００が設置される。また、開口２１１に、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を保持するファスト軸レンズブロックと、スロー軸シリンドリカルレンズ１３を保持するスロー軸レンズブロックとが装着される。さらに、光偏向器１４のミラー１４ａが開口２１１を介してＺ軸正方向に開放されるように、光偏向器１４を支持する支持板が鍔部２０４の背面に設置される。その後、カバー３００がベース２００に設置される。

図４は、ベース２００にカバー３００および投射光学系１０を構成する各部材が設置された構造体の構成を示す斜視図である。

図４に示すように、発光ユニット１１が凹部２０９に設置されている。発光ユニット１１と凹部２０９との間に熱伝導性のグリス等を介在させて、両者の密着性を高めてもよい。また、回路基板４００が基板装着部２０８に装着されている。回路基板４００に、図１（ａ）に示した回路部が搭載されている。回路部の回路部品は、回路基板４００のＺ軸負側の面に設置されている。これら回路部品は、基板装着部２０８の表面に略当接する状態となっている。

また、開口２１１内の発光ユニット１１の直上位置にファスト軸シリンドリカルレンズ１２が配置されるように、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２を保持するファスト軸レンズブロック５００が、前板部２０３の背面に装着されている。また、開口２１１内のファスト軸シリンドリカルレンズ１２の上方にスロー軸シリンドリカルレンズ１３が配置されるように、スロー軸シリンドリカルレンズ１３を保持するスロー軸レンズブロック６００が、開口２１１内に装着されている。さらに、光偏向器１４のミラー１４ａが開口２１１からＺ軸正方向に臨むように、光偏向器１４を支持する支持板７００が鍔部２０４の背面に設置されている。

カバー３００は、ベース２００の背面との間にファスト軸レンズブロック５００および支持板７００の配置スペースが空くように、ベース２００に設置される。このとき、カバー３００は、板部材３０１の下端が台座部２０２の背面に当接して外側にやや撓むように設置される。板部材３０１の弾性復帰力によって、板部材３０１の下端が、ベース２００の台座部２０２の背面に押しつけられて密着する。板部材３０１の下端内側面と台座部２０２の背面との間に熱伝導性のグリス等を介在させて、両者の密着性を高めてもよい。

図４の構造体は、ベース２００の下板部２０１が、図２（ａ）、（ｂ）に示した筐体１００の底板１１０の上面に載置されるようにして、底板１１０に設置される。その後、前板１２０と、２つの側板１３０と、背板１４０および上板１５０とからなる構造体が、ベース２００の上方から底板１１０に装着される。これにより、投射装置２の組み立てが完了する。

図５は、投射装置２の構成を示す側面図である。図５には、Ｘ軸正側の側板１３０が取り外された状態が図示されている。図５では、便宜上、ガード１２２および透光板１２３の図示が省略されている。

図５に示すように、筐体１００の内部は、カバー３００とベース２００の台座部２０２とによって、領域Ｒ１０と領域Ｒ２０に分断されている。発光ユニット１１、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２、スロー軸シリンドリカルレンズ１３および光偏向器１４と、回路基板４００、ファスト軸レンズブロック５００、スロー軸レンズブロック６００および支持板７００は、領域Ｒ１０に含まれる。領域Ｒ１０は、カバー３００およびベース２００の台座部２０２と、前板１２０とによって密閉空間となっている。

このように、筐体１００の内部が領域Ｒ１０、Ｒ２０に分離されることにより、発光ユニット１１（レーザ光源１１ａ）からの熱が、レーザ光（ラインビームＢ１０）の投射方向前方の空間に及ぶことを抑制できる。

図６は、投射装置２の放熱作用を示す斜視図である。便宜上、図６には、Ｘ軸正側の側板１３０が取り外された状態が図示されている。また、図６では、便宜上、ガード１２２および透光板１２３の図示が省略されている。

図６において、実線の矢印は熱の移動を示し、破線の矢印は空気の流れを示している。熱源である発光ユニット１１（レーザ光源１１ａ）から生じた熱は、熱伝導特性に優れるベース２００の内部を移動して、ベース２００下部の放熱フィン２０６や梁部２０５に到達する。また、回路基板４００の回路部品で生じた熱も、ベース２００の内部を移動して、ベース２００下部の放熱フィン２０６や梁部２０５に到達する。

図２（ａ）に示すように、放熱フィン２０６に向き合う位置には、吸気口１３１が設けられている。このため、レーザ光源１１ａや回路部品から放熱フィン２０６に移動した熱は、吸気口１３１から取り込まれた空気へと移動する。これにより、空気が暖められると、空気が上昇し、カバー３００の背後に自然対流による上昇気流が発生する。こうして、吸気口１３１からカバー３００の背後を通って排気口１５１へと向かう空気の流れが生じる。この空気の流れは、放熱フィン２０６を通り、さらに、梁部２０５を通る。したがって、発光ユニット１１（レーザ光源１１ａ）や回路基板４００の回路部品から放熱フィン２０６や梁部２０５に移動した熱は、放熱フィン２０６および梁部２０５から空気の流れに移動して、排気口１５１から外部に放出される。

この他、ベース２００の台座部２０２やカバー３００の板部材３０１等に移動した熱も、これらの部材から空気の流れに移動して、排気口１５１から外部に放出される。なお、吸気口１３１から効率良く空気が取り込まれるように、台座部２０２には、放熱フィン２０６の外側に段差部２０６ａが形成されている。

このように、発光ユニット１１（レーザ光源１１ａ）や回路基板４００の回路部品から生じた熱は、ベース２００を介して、カバー３００背後の領域Ｒ２０側へと移動して、空気によって外部に放出される。このため、ベース２００前方の領域Ｒ１０へは、熱がほぼ放出されない。したがって、熱がレーザ光（ラインビームＢ１０）の投射方向前方の範囲に及ぶことがなく、レーザ光（ラインビームＢ１０）を揺らぎなく目標領域に投射させることができる。

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。

レーザ光（ラインビームＢ１０）の投射方向前方の空間を含む領域Ｒ１０が、ベース２００とカバー３００（分離部）によって、放熱部（放熱フィン２０６、梁部２０５、等）を含む領域Ｒ２０から分離される。これにより、レーザ光源１１ａからの熱が放出される際に、放出された熱がレーザ光（ラインビームＢ１０）の投射方向前方の空間に及ぶことを防ぐことができる。よって、レーザ光を目標領域に安定的かつ適正に投射することができる。

図５および図６に示したように、領域Ｒ１０が密閉空間となっている。このため、吸気口１３１から取り込まれる空気とともに筐体１００内部に進入した塵埃等が領域Ｒ１０に進入することを抑止できる。よって、領域Ｒ１０に含まれる部品が塵埃等によって劣化することを防ぐことができる。また、塵埃等によってレーザ光（ラインビームＢ１０）に散乱等が生じることを防ぐことができる。

図５および図６に示したように、ベース２００は、領域Ｒ１０と領域Ｒ２０とを分離する分離部の一部を構成し、放熱フィン２０６や梁部２０６等からなる放熱部が、レーザ光（ラインビームＢ１０）の投射方向と反対側のベース２００の側面に設けられている。これにより、レーザ光源１１ａで生じた熱は、投射方向と反対側のベース２００の側面へと移動しやすくなるため、熱がベース２００の投射方向側から領域Ｒ１０に放出されることを、より効果的に抑制できる。よって、放出された熱がレーザ光（ラインビームＢ１０）の投射方向前方の空間に及ぶことを、より確実に防ぐことができる。

図６に示したように、放熱のための構成（放熱部）として、レーザ光（ラインビームＢ１０）の投射方向と反対側のベース２００の側面に一体形成された放熱フィン２０６が含まれている。これにより、放熱面積を広げることができ、レーザ光源１１ａで生じた熱を、より効率的に放出することができる。

図５および図６に示したように、領域Ｒ１０、Ｒ２０を分離するための分離部として、投射方向に対して反対側からベース２００を覆うカバー３００を備える。これにより、ベース２００の開口２１１が、ファスト軸レンズブロック５００、スロー軸レンズブロック６００および支持板７００で完全に防がれず、開口２１１内に隙間が残っていても、カバー３００によって、領域Ｒ１０、Ｒ２０を確実に分離できる。よって、放熱により暖められた空気が領域Ｒ２０から領域Ｒ１０に進入することを確実に抑止でき、放出された熱がレーザ光（ラインビームＢ１０）の投射方向前方の空間に及ぶことを、より確実に防ぐことができる。

図２（ａ）に示したように、投射装置２は、装置の外郭を形成する筐体１００を備え、放熱フィン２０６や梁部２０５等からなる放熱部を含む領域Ｒ２０に空気を通すための吸気口１３１および排気口１５１が筐体１００に設けられている。これにより、領域Ｒ２０に空気を円滑に流通させることができる。

ここで、吸気口１３１および排気口１５１は、それぞれ、筐体１００の下部および上部に設けられ、吸気口１３１から取り込まれた空気は、図６に示したように、自然対流により、領域Ｒ２０を上昇して排気口１５１から排出される。これにより、別途ファン等を設けることなく、円滑かつ簡便に、領域Ｒ２０に空気を流通させることができる。

図１（ａ）、（ｂ）に示したように、本実施形態では、レーザ光源１１ａが複数配置されている。このようにレーザ光源１１ａが複数配置されると、ラインビームＢ１０の光量を高めることができる反面、レーザ光源１１ａにおいて生じる熱量も増加する。これに対し、本実施形態では、上記のように、レーザ光源１１ａで生じた熱がレーザ光（ラインビームＢ１０）の投射方向前方の空間に及ぶことが抑止される。このため、このようにレーザ光源１１ａで生じる熱量が増加しても、目標領域に適正にレーザ光（ラインビームＢ１０）を投射させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施形態では、放熱フィン２０６がベース２００に一体形成されたが、放熱フィンがベース２００に設置される構成であってもよい。また、放熱フィン２０６の構造（フィンの数や長さ、高さ等）も、上記実施形態に限られるものではない。

また、上記実施形態では、自然対流により、空気を領域Ｒ２０に流通させたが、電動ファンによって、空気を領域Ｒ２０に流通させてもよい。

また、ベース２００やカバー３００の形状および構造は、上記実施形態に示した形状や構造に限られるものではなく、適宜変更が可能である。同様に、筐体１００の形状や構造も、上記実施形態以外の形状や構造であってもよい。筐体１００の形状は、直方体に限らず他の形状であってもよい。領域Ｒ１０、Ｒ２０の広さや形も、ベース２００およびカバー３００の形状および大きさや、筐体１００の形状および大きさ等に応じて、適宜変更され得る。

また、領域Ｒ１０と領域Ｒ２０を分離する構成（分離部）も、上記実施形態に示した構成に限られるものではない。たとえば、ベース２００およびカバー３００以外の構成が、さらに、分離部として含まれてもよい。

また、図２（ａ）に示したガード１２２および透光板１２３が省略されて、開口１２１が透明な窓部材で塞がれてもよい。

また、上記実施形態では、水平方向に長いラインビームＢ１０が鉛直方向に走査されたが、鉛直方向に長いラインビームが水平方向に走査されてもよい。

また、上記実施形態では、光偏向器１４としてＭＥＭＳミラーを用いたが、光偏向器１４として磁気可動ミラーやガルバノミラー等の他の光偏向器を用いてもよい。

また、上記実施形態では、発光ユニット１１、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２、スロー軸シリンドリカルレンズ１３および光偏向器１４が一方向に並ぶように投射光学系１０が構成されたが、投射光学系１０のレイアウトはこれに限られるものではない。たとえば、光路の途中にミラーを配置して光路を折り曲げるように投射光学系１０が構成されてもよい。また、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、スロー軸シリンドリカルレンズ１３の後段側に配置されてもよい。

また、発光ユニット１１に配置されるレーザ光源１１ａの数は、上記実施形態に例示した数に限られるものではない。また、Ｙ軸方向に対するレーザ光源１１ａの出射光軸の傾き角および傾き方向は、上記実施形態のものに限定されるものではない。レーザ光源１１ａの出射光軸がＹ軸方向に平行であってもよい。

また、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２とスロー軸シリンドリカルレンズ１３を一体化してもよい。たとえば、スロー軸方向とファスト軸方向にそれぞれ異なる非球面となるトロイダルレンズが用いられてもよい。

また、レーザレーダ１が車両以外他の移動体に搭載されてもよい。また、レーザレーダ１が移動体以外の機器や設備に搭載されてもよい。また、レーザレーダ１が物体検出の機能のみを備えていてもよい。

また、上記実施形態では、複数のレーザ光源１１ａが１列に並んで配置されたが、複数のレーザ光源１１ａの配置方法は、これに限られるものではない。たとえば、レーザ光源１１ａの列が複数段配置されてもよく、複数のレーザ光源１１ａがマトリクス状に配置されてもよい。

また、上記実施形態では、投射装置２がラインビームＢ１０を走査させるように構成されたが、投射装置２が他の方式の構成であってもよい。たとえば、投射装置２が、目標領域全体に一度に光を投射するフラッシュ方式の構成であってもよい。

この他、本発明の実施形態は、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
２ … 投射装置
１０ … 投射光学系
１１ … 発光ユニット
１１ａ … レーザ光源
２０ … 受光光学系
１００ … 筐体
１３１ … 吸気口
１５１ … 排気口
２００ ベース
２０５ 梁部（放熱部）
２０６ 放熱フィン
３００ カバー
Ｒ１０ 領域（レーザ光の投射方向前方の空間を含む領域）
Ｒ２０ 領域（放熱部を含む領域）

Claims (10)

1. レーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を目標領域に投射する投射光学系と、
   前記レーザ光源で生じた熱を放出する放熱部と、
   前記レーザ光の投射方向前方の空間を含む領域と前記放熱部を含む領域とを分離する分離部と、を備える、
   ことを特徴とする投射装置。
2. 請求項１に記載の投射装置において、
   前記レーザ光の投射方向前方の空間を含む領域が密閉空間となっている、
   ことを特徴とする投射装置。
3. 請求項１または２に記載の投射装置において、
   前記分離部は、前記レーザ光源が設置されるベースを備え、
   前記放熱部は、前記投射方向と反対側の前記ベースの側面に設けられている、
   ことを特徴とする投射装置。
4. 請求項３に記載の投射装置において、
   前記放熱部は、前記投射方向と反対側の前記ベースの側面に一体形成された放熱フィンを含む、
   ことを特徴とする投射装置。
5. 請求項３または４に記載の投射装置において、
   前記分離部は、前記投射方向に対して反対側から前記ベースを覆うカバーを備える、
   ことを特徴とする投射装置。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載の投射装置において、
   装置の外郭を形成する筐体を備え、
   前記放熱部を含む領域に空気を通すための吸気口および排気口が前記筐体に設けられている、
   ことを特徴とする投射装置。
7. 請求項６に記載の投射装置において、
   前記吸気口および前記排気口は、それぞれ、前記筐体の下部および上部に設けられ、
   前記吸気口から取り込まれた空気は、自然対流により、前記放熱部を含む領域を上昇して前記排気口から排出される、
   ことを特徴とする投射装置。
8. 請求項１ないし７の何れか一項に記載の投射装置において、
   前記レーザ光源が複数配置されている、
   ことを特徴とする投射装置。
9. 請求項１ないし８の何れか一項に記載の投射装置と、
   前記目標領域に存在する物体によって反射された前記レーザ光を受光する受光光学系と、を備える、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
10. 請求項９に記載のレーザレーダにおいて、
    前記投射光学系は、前記発光装置から出射されたレーザ光をラインビームに整形するとともに前記ラインビームの短辺方向に前記ラインビームを走査させる、
    ことを特徴とするレーザレーダ。

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