JP2021128039A - 光学装置、それを備える車載システム及び移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度変化が生じた場合の光量損失を抑制することができる光学装置の提供。
【解決手段】 光学装置１は、光源１１からの照明光を偏向して物体１００を走査するとともに、物体１００からの反射光を偏向する偏向部３０と、光源１１からの照明光を偏向部３０に導光するとともに、偏向部３０からの反射光を受光素子４３に導光する導光部２０とを備え、導光部２０は、光源１１からの照明光の径を変換する第１の光学素子２１と、第１の光学素子２１を他の部材に対して固定する第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂとを有し、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの線膨張係数は互いに異なる。
【選択図】 図１

Description

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に関する。

対象物までの距離を計測する測距装置として、光源からの照明光を偏向部により偏向することで対象物を走査し、対象物からの反射光を受光するまでの時間やその反射光の位相に基づいて対象物までの距離を算出するものが知られている。

特許文献１には、照明光及び反射光の何れか一方を内面で反射させ、かつ他方を外面で反射させることで、夫々を偏向部及び受光素子に導光するためのプリズムを備える測距装置が記載されている。

特開２０１２−６８３５０号公報

測距装置において使用される一般的な光源は、温度変化により発振波長が変化（シフト）してしまう。特許文献１に記載の測距装置において、光源の温度変化による発振波長のシフトが生じると、プリズムでの分散により照明光の出射角が変化してしまう。この場合、プリズムで反射された反射光の光路も変化することで、受光素子に入射する反射光の光量が低下してしまうおそれがある。

本発明は、温度変化が生じた場合の光量損失を抑制することができる光学装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するための、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ともに、前記物体からの反射光を偏向する偏向部と、前記光源からの前記照明光を前記偏向部に導光するとともに、前記偏向部からの前記反射光を受光素子に導光する導光部とを備え、前記導光部は、前記光源からの前記照明光の径を変換する第１の光学素子と、該第１の光学素子を他の部材に対して固定する第１及び第２の固定部材とを有し、前記第１及び第２の固定部材の線膨張係数は互いに異なることを特徴とする。

本発明によれば、温度変化が生じた場合の光量損失を抑制することができる光学装置の提供が可能になる。

実施例１に係る光学装置の要部概略図。 実施例１に係る光学装置における照明光及び反射光の光路図。 一般的な半導体レーザの模式図。 実施例１に係る導光部の要部概略図。 実施例１に係る導光部に対するＰ偏光の入射角と反射率との関係を示す図。 変形例に係る導光部の要部概略図。 実施例２に係る光学装置の要部概略図。 実施例２に係る導光部の要部概略図。 実施例３に係る光学装置の要部概略図。 実施例３に係る導光部の要部概略図。 実施例４に係る光学装置の要部概略図。 実施形態に係る車載システムの機能ブロック図。 実施形態に係る車両（移動装置）の模式図。 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。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面は、便宜的に実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。また、各図面において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明を省略する。

［実施例１］
図１は、本発明の実施例１に係る光学装置１の光軸を含む断面（ＹＺ断面）における要部概略図（模式図）である。光学装置１は、光源部１０、導光部（分岐部）２０、偏向部３０、受光部（第一受光部）４０、光源用受光部（第二受光部）５０、及び制御部６０を備える。図２は、光学装置１における光路図であり、図２（ａ）は光源部１０からの照明光が対象物（物体）１００に向かうときの光路（照明光路）を示し、図２（ｂ）は対象物１００からの反射光が受光部４０に向かうときの光路（受光光路）を示す。

光学装置１は、対象物１００からの反射光を受光することで、対象物１００を検出（撮像）する検出装置（撮像装置）や、対象物１００までの距離（距離情報）を取得する測距装置として用いることができる。本実施例に係る光学装置１は、対象物１００からの反射光を受光するまでの時間やその反射光の位相に基づいて対象物１００までの距離を算出する、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）という技術を用いている。

光源部１０は、光源１１、光学素子１２、及び絞り１３を有する。光源１１としては、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を用いることができる。後述するように光学装置１を車載システムに適用する場合などは、対象物１００に人間が含まれる可能性がある。よって、光源１１としては人間の目に対する影響が少ない赤外光を射出するものを採用することが望ましい。本実施例に係る光源１１が射出する照明光の波長は、近赤外域に含まれる９０５ｎｍである。

図３は、一般的な半導体レーザ及び射出される光束を示す模式図である。図３に示す通り、光源１１としての半導体レーザの活性層１１１から出射する光束は発散光束であり、活性層１１１の出射面（発光面）に平行なｘｙ断面における光束の形状は楕円である。半導体レーザ１１が直線偏光型である場合、光束の偏光方向（電場の振動方向）は活性層１１１の上下面に平行な方向（ｚｘ断面内の方向）となる。

光学素子１２は、光源１１から射出された照明光の収束度を変化させる機能を有する。本実施例に係る光学素子１２は、光源１１から出射する発散光束を平行光束に変換（コリメート）するコリメータレンズ（集光素子）である。なお、ここでの平行光束は、厳密な平行光束だけではなく、弱発散光束や弱収束光束などの略平行光束を含むものである。

絞り１３は、開口が設けられた遮光部材であり、光学素子１２からの照明光を制限することでその光束径（光束幅）を決定している。本実施例に係る絞り１３の開口の形状は、照明光の形状に合わせて楕円になっているが、必要に応じて楕円以外の形状としてもよい。本実施例に係る絞り１３の開口の径は、Ｘ方向（長軸方向）において１．５０ｍｍ、Ｚ方向（短軸方向）において０．７５ｍｍである。

導光部２０は、図２に示すように照明光路と受光光路とを分岐させ、光源部１０からの照明光を偏向部３０に導光するとともに、偏向部３０からの反射光を受光部４０に導光するための部材である。導光部２０は、光源部１０からの照明光の径を変換するプリズム（第１の光学素子）２１と、プリズム２１からの照明光が通過する通過領域２２２１及び偏向部３０からの反射光が反射する反射領域２２２２を含む分岐素子（第２の光学素子）２２とを有する。

プリズム２１及び分岐素子２２の材料としては、照明光の波長に対する透過率が十分に高いものが望ましく、具体的には波長９０５ｎｍに対する屈折率が１．７０以上であるものが好ましい。本実施例に係るプリズム２１及び分岐素子２２の材料は、株式会社オハラのＳ−ＬＡＨ９２であり、その波長９０５ｎｍに対する屈折率は１．８７１である。なお、必要に応じてプリズム２１及び分岐素子２２の材料を互いに異ならせてもよい。

図４は、本実施例に係る導光部２０の要部概略図である。プリズム２１及び分岐素子２２の夫々は、光束を透過及び反射させる複数の光学面を有する。具体的には、プリズム２１は第一面２１１、第二面２１２、及び第三面２１３を有し、分岐素子２２は第一面２２１及び第二面２２２を有する。図４（ａ）は導光部２０の各光学面に垂直な断面（ＹＺ断面）の図であり、図４（ｂ）は分岐素子２２の第一面２２１及び第二面２２２の夫々を法線方向から見たときの図である。本実施例において、ＹＺ断面内でプリズム２１の第一面２１１と第二面２１２とがなす角度α_１は４１．０°であり、プリズム２１の第一面２１１と第三面２１３がなす角度α_２は７８．４°である。

プリズム２１の第一面２１１は光源部１０からの照明光が入射する光学面（入射面）であり、プリズム２１の第二面２１２は第一面２１１からの照明光が出射する光学面（出射面）である。上述したように、絞り１３の開口は楕円であるため、第一面２１１における照明光の入射領域（通過領域）２１１１の形状も楕円になる。また、第一面２１１は、光源部１０からの照明光の入射領域２１１１以外において、プリズム２１の第二面２１２や分岐素子２２の各光学面で反射した光を全反射させてプリズム２１の第三面２１３に導光する全反射領域２１１２を含んでいる。なお、必要に応じて、入射領域２１１１に対応する部分に反射率を低下させ透過率を向上させるための反射防止膜を設けたり、全反射領域２１１２に対応する部分に反射膜を設けたりしてもよい。

分岐素子２２の第一面２２１は、プリズム２１の第二面２１２からの照明光が入射する光学面（入射面）である。また、分岐素子２２の第二面２２２は、第一面２２１からの照明光を通過させる通過領域２２２１と、偏向部３０からの反射光を反射させる反射領域２２２２とを含む光学面（出射面、反射面）である。本実施例に係る通過領域２２２１は照明光を透過させる透過領域であり、その形状は楕円となっているが、この構成に限られるものではない。

例えば、分岐素子２２に孔部を設けてそれを通過領域２２２１としてもよい。また、導光部２０によって照明光を整形してその断面を楕円以外（例えば円形）とした場合は、それに合わせて通過領域２２２１を楕円以外（例えば円形）としてもよい。通過領域２２２１には、反射防止膜が設けられていてもよい。本実施例に係る反射領域２２２２には、金属や誘電体などで構成される反射膜（反射層）が設けられている。反射膜の最も下側（最下層）には、プリズム２１の内部からの光を吸収するための吸収層が設けられていることが望ましい。

絞り１３の開口を通過した照明光は、プリズム２１の第一面２１１からプリズム２１の内部に進入し、第二面２１２を透過して分岐素子２２へ向かう。このように、本実施例においては、照明光をプリズム２１の内部に進入させてから偏向部３０に導く構成を採っているため、互いに非平行である第一面２１１及び第二面２１２の屈折作用によって照明光を整形することができる。よって、光源部１０からの照明光の拡がり角（発散角）がＸ方向とＺ方向とで異なる場合でも、光学装置１において良好な測距精度（検出精度）を得ることができる。

仮に、照明光がプリズムの内部を通過せずに、プリズムの外面で反射して偏向部に導光される構成を採った場合について考える。この場合、光源部からの照明光はその外面のみを介して偏向部に向かうため、プリズムによって照明光を整形するためには、その外面を非球面（アナモフィック面）にすることが必要になる。しかし、この構成においては、対象物からの反射光もその外面に入射することになるため、反射光が非球面の作用を受けてしまい、良好な測距精度を得ることが難しくなってしまう。

あるいは、導光部と偏向部との間の照明光路に他の光学素子を配置することで照明光を整形する方法も考えられるが、光学装置における部品数が増加し、装置全体の複雑化、装置の組立や調整の煩雑化、及び装置全体の大型化を招いてしまう。したがって、光学装置を簡素化及び小型化しつつ良好な測距精度を得るためには、本実施例のように照明光をプリズムの内部に進入させ、プリズム２１の複数の光学面を介して偏向部に導光する構成を採ることが望ましい。

また、本実施例においては、第一面２１１からプリズム２１の内部に進入した照明光を、他の面を介さずに（直接）第二面２１２に導光する構成を採っている。この構成によれば、プリズム２１における必要最小限の光学面、すなわち第一面２１１及び第二面２１２のみによって照明光を整形することができる。これにより、各光学面におけるキズや異物などによって照明光の一部が散乱して不要光となり、分岐素子２２に入射してしまう可能性を低減することができる。

そして、本実施例においては、導光部２０を複数の光学素子で構成している。具体的には、導光部２０を、照明光の径を変換するためのプリズム２１と、照明光を偏向部３０に導光するとともに偏向部３０からの反射光を受光部４０に導光するための分岐素子２２とに分けて構成している。上述した通り、プリズム２１の第一面２１１及び第二面２１２は照明光の径を変換するために互いに非平行になっている。このような複雑な形状のプリズム２１の外面に、通過領域及び反射領域を高精度に設けることの難易度は高い。

一方、照明光の径を変換する必要がない分岐素子２２については、平行平板などの単純な形状とすることができる。本実施例に係る分岐素子２２も、第一面２２１及び第二面２２２が互いに平行な平板となっている。このような単純な形状の分岐素子２２の外面に対しては、通過領域及び反射領域を容易かつ高精度に設けることができる。また、複数の分岐素子２２を同時に製造することも容易である。例えば、一枚の基板に通過領域及び反射領域を設け、その基板から複数の分岐素子２２を切り出すことで、製造コストを低減することができる。

さらに、本実施例に係るプリズム２１及び分岐素子２２は、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂによって互いに固定（一体的に保持）されている。プリズム２１及び分岐素子２２を互いに固定することで、光学装置１の製造工程において導光部２０を設置する際のプリズム２１及び分岐素子２２の位置決め精度を向上させたり、振動や衝撃などによる各部材の位置ずれを抑制したりすることができる。本実施例においては、接合部材（接着剤）としての各固定部材によってプリズム２１の第二面２１２と分岐素子２２の第一面２２１とを接合しているが、各固定部材の構成はこれに限られるものではない。

例えば、プリズム２１及び分岐素子２２の外面に接合部剤を塗布することで各部材を接合する構成や、各部材の外面を挟持部材によって同時に挟持する構成を採ってもよい。なお、導光部２０の修理やメンテンスなどを可能とするために、プリズム２１及び分岐素子２２を互いに分離可能に固定してもよい。また、プリズム２１及び分岐素子２２の相対的な位置が変化可能であるように夫々を固定してもよい。例えば、プリズム２１及び分岐素子２２を収容可能な収容部材や、形状が可変である（例えば弾性を有する）接合部材によってプリズム２１及び分岐素子２２を互いに固定する構成を採ってもよい。

なお、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂは、プリズム２１と分岐素子２２とを照明光の通過領域外で固定することが望ましい。仮に各固定部材が照明光の通過領域に設けられていた場合、環境変化（温度変化や湿度変化など）や経年変化などによって各固定部材の性質が変化してしまうことで、良好な光学性能が得られなくなってしまう可能性がある。例えば、接合部材としての各固定部材が環境変化や経年変化により白濁した場合、各固定部材の透過率が低下したり、各固定部材の内部で照明光の一部が散乱したりするなどして、対象物１００を十分に照明することができなくなる可能性が生じる。あるいは、各固定部材の内部で散乱した照明光（不要光）が受光部４０に入射してしまう可能性が生じる。

そこで、照明光の通過領域２２２１以外に各固定部材を設けることで、各固定部材の性質の変化が光学性能に影響を与えることを抑制することができる。本実施例では、図４（ｂ）に示す通り、分岐素子２２の第一面２２１における照明光の通過領域２２２１以外の部分、具体的には第一面２２１の四隅に各固定部材が設けられている。照明光の通過領域２２２１以外に各固定部材を設ける構成であれば、各固定部材の配置は図４（ｂ）に示したものに限られない。ただし、プリズム２１と分岐素子２２とをより安定して固定するためには、少なくとも第一面２２１の三箇所に各固定部材を設けることが望ましく、本実施例のように第一面２２１の四箇所に各固定部材を設けることがより好ましい。

また、照明光の通過領域２２２１外においてプリズム２１と分岐素子２２とを接合する場合、照明光の通過領域においてはプリズム２１の第二面２１２と分岐素子２２の第一面２２１との間に隙間（空隙）が生じる。このとき、導光部２０の小型化や光利用効率の向上のためには、第二面２１２と第一面２２１との距離をできるだけ短くすることが望ましい。具体的には、プリズム２１と分岐素子２２との距離、すなわち第二面２１２と第一面２２１との距離をｔとするとき、導光部２０は以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。
ｔ＜１．０ｍｍ （１）

条件式（１）の上限を上回る場合、導光部２０が大型化したり、第二面２１２と第一面２２１との間で照明光の意図せぬ反射や光量の低下が生じたりすることで、導光部２０の光利用効率が低下してしまうおそれがある。本実施例では、ｔ＝８μｍであるため、条件式（１）が満たされている。さらに、以下の条件式（１ａ）及び（１ｂ）を順に満たすことがより好ましい。
ｔ＜０．１ｍｍ （１ａ）
ｔ＜０．０５ｍｍ （１ｂ）

後述する車載システムなどにおいては、光学装置１に対して近距離（１ｍ程度）にある物体から遠距離（３００ｍ程度）にある物体までを対象物１００として検出することが求められる。しかし、対象物１００からの反射光（信号光）の強度は、光学装置１から対象物１００までの距離が長ければ長いほど小さくなる。例えば、光学装置１から対象物１００までの距離が１０倍になった場合、光学装置１が受光する反射光の強度は１／１００程度まで低下してしまう。

よって、特に遠距離にある対象物１００を測距する場合は、上述したような不要光が測距精度に大きな影響を与えてしまう。例えば、受光部４０が受光する信号光に対する不要光の割合が大きくなると、信号光と不要光とを区別することが困難になり、測距精度が大きく低下してしまう。なお、対象物１００までの距離の増大に応じて照明光の光量（光源１１の出力）を増加させる方法も考えられるが、対象物１００としての人間の目に対する影響が大きくなってしまうため好ましくない。

一方、本実施例に係る光学装置１は、簡素な構成でありながら、照明光の光量を増加させることなく不要光の発生を抑制し、良好な測距精度を実現することができる。また、本実施例に係る光学装置１によれば、可視光センサと比較して感度が低い赤外線センサを受光部４０に用いた場合にも、対象物１００の距離情報を高精度に取得することができる。

上述したように、プリズム２１は、光源部１０からの照明光の径を変更（変倍）するように構成されている。本実施例においては、照明光が第一面２１１及び第二面２１２を透過する際に、屈折によってＹＺ断面における照明光の径が拡大されている。すなわち、ＹＺ断面において、通過領域２１２１から出射する照明光の径は、第一面２１１に入射する照明光の径よりも大きくなっている。

このように、照明光の径を拡大することで、照明光の拡がり角を低減することができるため、対象物１００が遠方にある場合においても十分な照度及び分解能を確保することができる。本実施例においては、光源部１０からの照明光の楕円形状に合わせて、ＹＺ断面における光束径のみを拡大しているが、この構成に限られるものではない。照明光の形状や求められる検出情報などに応じて、ＹＺ断面における光束径を縮小したり、ＹＺ断面に垂直な断面における光束径を変倍したりしてもよい。

ここで、ＹＺ断面において、プリズム２１の第一面２１１に入射する照明光の径（絞り１３の径）をｈ_１、プリズム２１の第二面２１２から出射する照明光の径をｈ_２とする。また、プリズム２１の第一面２１１に対する照明光の入射角をθ_１［°］、第一面２１１に対する照明光の屈折角をθ_２［°］、プリズム２１の第二面２１２に対する照明光の入射角をθ_３［°］、第二面２１２に対する照明光の屈折角をθ_４［°］とする。このとき、スネルの法則などに基づき、以下の式（２）で示す関係が成り立つ。
ｈ_２／ｈ_１＝（ｃｏｓθ_２×ｃｏｓθ_４）／（ｃｏｓθ_１×ｃｏｓθ_３） （２）

式（２）の両辺の値は、プリズム２１の第一面２１１に対する入射角θ_１がプリズム２１の第二面２１２に対する屈折角θ_４よりも大きい場合に１よりも大きくなる。すなわち、式（２）の両辺の値が１よりも大きくなる場合に、プリズム２１によって照明光の径が拡大されることになる。本実施例においては、ｈ_１＝０．７５ｍｍ、ｈ_２＝１．４２５ｍｍ、θ_１＝６４．３°、θ_２＝２８．８°、θ_３＝１２．２°、θ_４＝２３．３°であり、式（２）の両辺の値は１．９０となるため、照明光が拡大されていることがわかる。

上述したように、光源１１には、射出する光の性質が温度によって変化するものがある。例えば、半導体レーザの発振波長には温度依存性があり、温度が高くなると発振波長が長波長側に変化（シフト）し、温度が低くなると発振波長が短波長側に変化する。このような波長シフトが生じると、光源１１からの照明光がプリズム２１の第二面から出射するときの屈折角θ_４が変化してしまう。よって、例えば光学装置の製造時に各部材の位置調整を行ったとしても、温度変化によって照明光及び反射光の光路が変化してしまい、良好な測距精度が得られなくなる可能性がある。なお、受光素子４３の受光面を大きくすることで、反射光の位置ずれにより生じる受光光量の低下を抑制する方法も考えられる。しかし、受光素子４３の受光面を大きくすると、受光面が太陽光などの不要光を受光することで出力情報にノイズが生じる可能性が大きくなってしまう。

そこで、本実施例では、プリズム２１を固定するための第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの線膨張係数を互いに異ならせている。具体的には、本実施例に係る第１の固定部材２９ａの線膨張係数は、第２の固定部材２９ｂの線膨張係数よりも小さくなっている。これにより、環境温度が高温側に変化した場合に、図４（ａ）のＹＺ断面内においてプリズム２１が反時計まわりに回転するように構成することができるため、照明光の屈折角θ_４の減少を補正することが可能になる。

なお、本実施例では、温度変化によってＹＺ断面内においてプリズム２１が回転するように、すなわちＸ方向に平行な軸を中心としてプリズム２１が回転するように、各固定部材によってプリズム２１を固定しているが、これに限られるものではない。言い換えると、温度変化の際のプリズム２１の回転軸は、Ｘ方向に対して非平行であってもよい。ただし、照明光の屈折角θ_４の減少を良好に補正するためには、Ｘ方向の成分を含む方向（各光学面に平行な成分を含む方向）の軸を中心としてプリズム２１が回転するように、プリズム２１を固定することが望ましい。

本実施例では、図１１（ｂ）に示す通り、分岐素子２２の第一面２２１（プリズム２１第二面２１２）のＸ方向に垂直な方向における一方の側の二つの角に第１の固定部２９ａが設けられ、他方の側の二つの角に第２の固定部２９ｂが設けられている。ただし、各固定部の夫々を二つずつ設けることは必須ではなく、必要に応じて少なくとも一方の固定部を一つのみにしてもよい。すなわち、各光学面に垂直な平面に投影したとき、第１の固定部２９ａと第２の固定部２９ｂとが照明光に対して互いに異なる側に位置するように構成すればよい。

なお、温度変化によって屈折角θ_４が大小のどちらに変化するのかは、プリズム２１に対する照明光の入射方向（各部材の配置）などによって決まるため、第１の固定部２９ａ及び第２の固定部２９ｂの線膨張係数の大小関係もそれに応じて決定すればよい。本実施例では、プリズム２１が第１及び第２の固定部材により分岐素子２２に固定され、光源１１からの照明光がプリズム２１の第一面２１１で反時計回りに屈折し、さらに第二面２１２で反時計回りに屈折する構成を採っている。そのため、上述の通り温度変化によってプリズム２１が反時計回りに回転するように構成すればよい。

本実施例においては、第１の固定部材２９ａとして線膨張係数が１．００×１０^−５である接合部材を採用し、第２の固定部材２９ｂとして線膨張係数が３．２０×１０^−４である接合部材を採用している。また、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの夫々の厚みは０．４５ｍｍであり、第一面２２１における第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの間隔は１２ｍｍである。

光源１１の温度が２２℃（室温）から５０℃まで上昇した場合、その発振波長が９０５ｎｍから９２０ｎｍに変化し、屈折角θ_４は０．０２°小さくなる。このとき、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの厚みに０．００６ｍｍの差が生じることにより、ＹＺ断面内においてプリズム２１が分岐素子２２に対して反時計回りに０．０３°回転する。その結果、屈折角θ_４を温度変化前と略同等に補正することができる。したがって、光源１１の温度変化による波長シフトに起因する受光光量の低下を抑制することが可能になる。

偏向部３０は、導光部２０からの照明光を偏向して対象物１００を走査するとともに、対象物１００からの反射光を偏向して導光部２０に導光するための部材である。本実施例に係る偏向部３０は、単一の駆動ミラー（可動ミラー）３１で構成されている。駆動ミラー３１は、対象物１００の２次元走査を可能にするために、少なくとも二軸回りに揺動可能（二軸駆動ミラー）であることが望ましい。例えば、駆動ミラー３１としてガルバノミラーやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーなどを採用することができる。本実施例に係る駆動ミラー３１は、Ｘ軸回り及びＹ軸回りの揺動角度が±１５°、揺動周波数が１ｋＨｚ程度のＭＥＭＳミラーである。

受光部（測距用受光部）４０は、光学フィルタ４１、光学素子４２、及び受光素子（測距用受光素子）４３を有する。光学フィルタ４１は、所望の光のみを通過させ、それ以外の不要光を遮光（吸収）するための部材である。本実施例に係る光学フィルタ４１は、光源１１から出射する照明光に対応する波長帯域の光のみを透過させるバンドパスフィルタである。光学素子４２は、光学フィルタ４１を通過した光を受光素子４３の受光面に集光するための集光レンズである。なお、光学フィルタ４１及び光学素子４２の構成は本実施例に限られるものではない。例えば、必要に応じて各部材の配置の順を入れ替えたり各部材を複数配置したりしてもよい。

受光素子（第一受光素子）４３は、光学素子４２からの光を受光し、光電変換して信号を出力するための素子（センサ）である。受光素子４３としては、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、ＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｅｌ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）などで構成されたものを採用することができる。照明光により照明された対象物１００からの反射光は、偏向部３０により偏向されて分岐素子２２の反射領域２２２２により反射され、光学フィルタ４１及び光学素子４２を介して受光素子４３に入射する。

なお、プリズム２１の第一面２１１からの照明光の一部は、プリズム２１の第二面２１２や分岐素子２２の各光学面において透過せずに反射する。この反射は、通過領域２２２１における反射防止膜の有無にかかわらず生じるものである。図４（ａ）においては、分岐素子２２の通過領域２２２１で反射する光のみを示している。通過領域２２２１で反射した光は、プリズム２１の第一面２１１の全反射領域２１１２で全反射して第三面２１３からプリズム２１の外部へ出射し、光源用受光部５０に入射する。

光源用受光部５０は、光源１１からの照明光を光電変換して信号を出力するための光源用受光素子（第二受光素子）５１を備えている。光源用受光素子５１としては、例えば受光素子４３と同様のセンサを用いることができる。なお、光源用受光部５０は、必要に応じて、プリズム２１からの光を光源用受光素子５１の受光面に導光するための光学素子（フィルタやレンズなど）を備えていてもよい。

制御部６０は、光源１１、駆動ミラー３１、受光素子４３、及び光源用受光素子５１などを制御する。制御部６０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの処理装置（プロセッサ）、又はそれを備える演算装置（コンピュータ）である。制御部６０は、光源１１及び駆動ミラー３１の夫々を所定の駆動電圧や所定の駆動周波数で駆動したり、光源用受光素子５１からの信号に応じて光源１１の出力（照明光の光量）を制御したりしている。制御部６０は、例えば光源１１を制御することで照明光をパルス光としたり、照明光の強度変調を行って信号光を生成したりすることもできる。

また、制御部６０は、光源１１から照明光が出射した時刻（発光時刻）から、受光素子４３が対象物１００からの反射光を受光した時刻（受光時刻）までの時間に基づいて、対象物１００の距離情報を取得することができる。このとき、制御部６０は、受光素子４３からの信号を特定の周波数で取得してもよい。なお、対象物１００からの反射光を受光するまでの時間ではなく、対象物１００からの反射光の位相に基づいて距離情報を取得してもよい。具体的には、光源１１の信号の位相と受光素子４３から出力される信号の位相との差分（位相差）を求め、その位相差に光速を乗じることで、対象物１００の距離情報を取得してもよい。

このようなＬｉＤＡＲを用いた測距装置としての光学装置１は、車両や歩行者、障害物等の対象物１００を識別し、その対象物１００の距離情報に応じて自車両を制御する車載システムに好適なものである。なお、ＬｉＤＡＲを用いる場合、光源部１０及び受光部４０の光軸の一部が互いに一致する同軸系か、各光軸が互いに一致しない非同軸系を採用することができる。本実施例に係る光学装置１は、導光部２０を備えることで装置全体を小型化しつつ同軸系を実現している。

本実施例においては、入射領域２１１１に入射する照明光の進行方向と、反射領域２２２２で反射した反射光の進行方向とが、互いに平行（Ｙ方向）になっている。すなわち、本実施例に係る光源部１０及び受光部４０は、夫々の光軸が互いに平行になるように配置されている。このような配置にすることで、装置の小型化を実現している。

なお、光源１１は、図３に示したｘ軸と図１に示したＺ軸とが一致し、かつ図３に示したｙ軸と図１に示したＸ軸とが一致するように配置されていることが望ましい。このように光源１１を配置することで、第一面２１１の入射領域２１１１に入射する際の照明光を、ＹＺ断面内で電場が振動するＰ偏光とすることができる。

図５に、本実施例に係る第一面２１１に対するＰ偏光の入射角と反射率との関係を示す。第一面２１１におけるＰ偏光の反射率は、第一面２１１に対する入射角が０°から増加するにつれて減少し、一旦０になった後に増加する。Ｐ偏光の反射率が０になるときの入射角はブリュースター角と呼ばれている。Ｐ偏光の入射媒質に対する屈折率をＮ、出射媒質に対する屈折率をＮ´とするとき、ブリュースター角θ_Ｂは以下の式（３）で表される。
θ_Ｂ＝ｔａｎ^−１（Ｎ´／Ｎ） （３）

照明光を第一面２１１に対してブリュースター角θ_Ｂに近い入射角で入射させることで、反射防止膜を用いることなく第一面２１１の入射領域２１１１の反射率を低減することができる。これにより、簡素な構成で照明光を高効率にプリズム２１の内部に入射させることが可能になる。したがって、プリズム２１は以下の条件式（４）を満たすことが望ましい。
−１０＜θ_Ｂ−θ_１＜１０ （４）

本実施例おいて、プリズム２１の材料に対するブリュースター角は６１．９°であるため、θ_Ｂ−θ_１＝−２．４°となり、条件式（４）を満たしている。さらに、以下の条件式（４ａ）及び（４ｂ）を順に満たすことがより好ましい。
−８．５＜θ_Ｂ−θ_１＜８．５ （４ａ）
−７．５＜θ_Ｂ−θ_１＜７．５ （４ｂ）

以上、本実施例に係る光学装置１によれば、温度変化が生じた場合の光量損失を抑制することができる。

［変形例］
図６は、実施例１に係る導光部２０の変形例である。図６（ａ）は導光部２０の各光学面に垂直な断面（ＹＺ断面）の図を示し、図６（ｂ）は分岐素子２２の第一面２２１及び第二面２２２を法線方向から見たときの図を示す。変形例に係る導光部２０において実施例１に係る導光部２０とは異なる点は、プリズム２１を固定する固定部材の構成である。それ以外の構成については、実施例１に係る光学装置１と同等であるため説明を省略する。

変形例においては、プリズム２１と分岐素子２２とが第１の固定部材２９ａによって互いに固定（一体的に保持）されている。具体的には、プリズム２１の第二面２１２と分岐素子２２の第一面２２１とが第１の固定部材２９ａによって互いに接合されている。さらに、分岐素子２２が第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂによって固定されている。具体的には、分岐素子２２の第二面２２２と保持部材２３とが第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂによって互いに接合されている。

すなわち、変形例に係るプリズム２１は、第１の固定部材２９ａによって分岐素子２２に（直接的に）固定され、かつ第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂによって保持部材２３に分岐素子２２を介して（間接的に）固定されている。そして、光源１１からの照明光がプリズム２１の第一面２１１で反時計回りに屈折し、さらに第二面２１２で反時計回りに屈折する構成を採っている。そのため、温度変化によってプリズム２１及び分岐素子２２が一体的に時計回りに回転するように構成すればよい。

変形例においては、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂとして実施例１と同じ接合部材を採用している。また、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの夫々の厚みは０．２３ｍｍであり、第二面２２２における第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの間隔は１２ｍｍである。光源１１の温度が２２℃から５０℃まで上昇した場合、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの厚みに０．００３ｍｍの差が生じることにより、ＹＺ断面内においてプリズム２１及び分岐素子２２が一体的に時計回りに０．０１５°回転する。その結果、分岐素子２２における反射領域２２２２での反射光の反射角を温度変化前と略同等に補正することができる。したがって、光源１１の温度変化による波長シフトに起因する受光光量の低下を抑制することが可能になる。

このように、線膨張係数が互いに異なる二つの固定部材によってプリズム２１を直接的ではなく間接的に他の部材に固定すること、例えば分岐素子２２を介して保持部材２３にプリズム２１を固定することでも、実施例１と同様の効果を得ることができる。

［実施例２］
図７は、本発明の実施例２に係る光学装置２の光軸を含む断面（ＹＺ断面）における要部概略図（模式図）である。本実施例に係る光学装置２において実施例１に係る光学装置１とは異なる点は、導光部２０の構成である。それ以外の構成については、実施例１に係る光学装置１と同等であるため説明を省略する。

図８は、本実施例に係る導光部２０の要部概略図である。導光部２０は第一面２４１、第二面２４２、及び第三面２４３を含む単一のプリズム２４を有する。図８（ａ）はプリズム２４の各光学面に垂直な断面（ＹＺ断面）の図を示し、図８（ｂ）は第二面２４２を法線方向から見たときの図を示す。本実施例において、ＹＺ断面内で第一面２４１と第二面２４２とがなす角度α_１は４１．９°であり、第一面２４１と第三面２４３がなす角度α_２は８１．８°である。

本実施例に係る導光部２０は、実施例１に係る導光部２０とは異なり、分岐素子を有しておらず、代わりにプリズム２４が分岐素子の機能を備えている。具体的には、プリズム２４の第二面２４２が、光源部１０からの照明光が通過する通過領域２４２１及び偏向部３０からの反射光が反射する反射領域２４２２を含んでいる。本実施例に係るプリズム２４の材料は、ＨＯＹＡ株式会社のＴＡＦＤ５５であり、その波長９０５ｎｍに対する屈折率は１．９７２である。

絞り１３の開口を通過した照明光は、第一面２４１からプリズム２４の内部に進入し、第二面２４２の通過領域２４２１を透過して偏向部３０へ向かう。本実施例においては、ｈ_１＝１．３０ｍｍ、ｈ_２＝２．９６ｍｍ、θ_１＝６９．４°、θ_２＝２８．３°、θ_３＝１３．５°、θ_４＝２７．５°であり、上述した式（１）の両辺の値は２．２８となる。よって、プリズム２４の第一面２４１及び第二面２４２によって照明光の径が拡大される。第一面２４１からの照明光の一部は、第二面２４２において透過せずに反射する。第二面２４２で反射した光は、プリズムの第一面２１１の全反射領域２４１２で全反射して第三面２４３からプリズム２４の外部へ出射し、光源用受光部５０に入射する。

なお、光源１１は、図３に示したｘ軸と図７に示したＺ軸とが一致し、かつ図３に示したｙ軸と図７に示したＸ軸とが一致するように配置されていることが望ましい。このように光源１１を配置することで、実施例１と同様に、第一面２４１の入射領域２４１１に入射する際の照明光を、ＹＺ断面内で電場が振動するＰ偏光とすることができる。本実施例おいて、プリズム２５の材料に対するブリュースター角は６３．１°であるため、θ_Ｂ−θ_１＝−６．３°となり、条件式（４）を満たしている。

そして、プリズム２４は、線膨張係数が互いに異なる第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂによって固定されている。具体的には、プリズム２４は、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂを介して保持部材２３に接合されている。また、光源１１からの照明光がプリズム２１の第一面２１１で反時計回りに屈折し、さらに第二面２１２で反時計回りに屈折する構成を採っている。そのため、上述の通り温度変化によってプリズム２１が時計回りに回転するように構成すればよい。

本実施例においては、第１の固定部材２９ａとして線膨張係数が１．００×１０^−５である接合部材を採用し、第２の固定部材２９ｂとして線膨張係数が３．２０×１０^−４である接合部材を採用している。また、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの夫々の厚みは０．１５ｍｍであり、第二面２４２における第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの間隔は５．５ｍｍである。

光源１１の温度が２２℃から８５℃まで上昇した場合、その発振波長が９０５ｎｍから９３０ｎｍに変化し、屈折角θ_４は０．０５°大きくなる。このとき、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの厚みに０．００３ｍｍの差が生じることにより、ＹＺ断面内においてプリズム２１が保持部材２３に対して時計回りに０．０３°回転する。その結果、屈折角θ_４を温度変化前と略同等に補正することができる。したがって、光源１１の温度変化による波長シフトに起因する受光光量の低下を抑制することが可能になる。

［実施例３］
図９は、本発明の実施例３に係る光学装置３の光軸を含む断面（ＹＺ断面）における要部概略図（模式図）である。本実施例に係る光学装置３において実施例１に係る光学装置１とは異なる点は、導光部２０の構成と、光源部１０及び光源用受光部５０の配置である。それ以外の構成については、実施例１に係る光学装置１と同等であるため説明を省略する。

本実施例に係る導光部２０は、実施例１に係るプリズム２１及び分岐素子２２とは異なる形状のプリズム２５及び分岐素子２６と、それらを互いに固定する第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂとを備えている。本実施例に係るプリズム２５及び分岐素子２６の材料は、ＳｃｈｏｔｔＡＧ社のＮ−ＳＦ１１であり、その波長９０５ｎｍに対する屈折率は１．７５９である。本実施例に係る光学装置３では、実施例１に係る光学装置１と異なり、光源部１０から導光部２０に入射する照明光の進行方向（Ｚ方向）と、導光部２０で反射した反射光の進行方向（Ｙ方向）とが互いに垂直になっている。すなわち、本実施例に係る光源部１０及び受光部４０は、夫々の光軸が互いに垂直になるように配置されている。

図１０は、本実施例に係る導光部２０の要部概略図である。プリズム２５は、第一面２５１、第二面２５２、第三面２５３、及び第四面２５４を有する。図１０（ａ）は導光部２０の各光学面に垂直な断面（ＹＺ断面）の図を示し、図１０（ｂ）は分岐素子の第一面２６１及び第二面２６２を法線方向から見たときの図を示す。本実施例に係る分岐素子２６には、プリズム２５から射出された照明光が通過する通過領域としての孔部２６２１が設けられている。本実施例に係るプリズム２５において、ＹＺ断面内で第一面２５１と第二面２５２とがなす角度α_１は６０．０°、第一面２５１と第三面２５３とがなす角度α_２は１２０．０°、第一面２５１と第四面２５４とがなす角度α_３は６６．４９°である。

プリズム２５及び分岐素子２６は、プリズム２５の第二面２５２及び分岐素子２６の第一面２６１の間に設けられる第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂを介して互いに固定される。本実施例では、図１０（ｂ）に示す通り、分岐素子２６の第一面２６１における照明光の通過領域２６２１以外の部分、具体的には第一面２６１の四隅に各固定部材が設けられている。

絞り１３の開口を通過した照明光は、第一面２５１からプリズム２５の内部に進入し、第四面２５３で反射した後に第二面２５２を透過し、分岐素子２６の孔部２６２１を介して偏向部３０へ向かう。第四面２５３に対する照明光の入射角はθ_５＝３７．０°であり、プリズム２５材料の臨界角である３４．６°よりも大きいため、第四面２５３は全反射条件を満たしている。プリズム２５の第一面２５１からの照明光の一部は、プリズム２５の第二面２５２において透過せずに反射する。プリズム２５の第二面２５２において透過せずに反射し、第三面２５３を透過してプリズム２５の外部へ出射し、光源用受光部５０に入射する。

本実施例においては、ｈ_１＝０．８０ｍｍ、ｈ_２＝１．２６ｍｍ、θ_１＝６０．０°、θ_２＝２９．５°、θ_３＝１６．５°、θ_４＝３０．０°であり、上述した式（２）の両辺の値は１．５７となる。よって、プリズム２５の第一面２５１及び第二面２５２によって照明光の径が拡大される。また、本実施例おいて、プリズム２５の材料に対するブリュースター角は６０．４°であるため、θ_Ｂ−θ_１＝０．４°となり、条件式（４）が満たされている。

本実施例では、プリズム２５が第１及び第２の固定部材により分岐素子２６に固定され、光源１１からの照明光がプリズム２１の第一面２５１で反時計回りに屈折し、第四面２５３で反時計回りに反射し、第二面２５２で反時計回りに屈折する構成を採っている。そのため、温度変化によってプリズム２５が時計回りに回転するように構成すればよい。

本実施例においては、第１の固定部材２９ａとして線膨張係数が１．００×１０^−５である接合部材を採用し、第２の固定部材２９ｂとして線膨張係数が３．２０×１０^−４である接合部材を採用している。また、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの夫々の厚みは０．１６ｍｍであり、第二面２４２における第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの間隔は７ｍｍである。

光源１１の温度が２２℃から８５℃まで上昇した場合、その発振波長が９０５ｎｍから９３０ｎｍに変化し、屈折角θ_４は０．０１７°大きくなる。このとき、第１の固定部材２９ａ及び第２の固定部材２９ｂの厚みに０．００３ｍｍの差が生じることにより、ＹＺ断面内においてプリズム２５が分岐素子２６に対して時計回りに０．０２５°回転する。その結果、屈折角θ_４を温度変化前と略同等に補正することができる。したがって、光源１１の温度変化による波長シフトに起因する受光光量の低下を抑制することが可能になる。

［実施例４］
図１１は、本発明の実施例４に係る光学装置４の光軸を含む断面（ＹＺ断面）における要部概略図（模式図）である。本実施例に係る光学装置４は、実施例１に係る光学装置１とは異なり、偏向部３０と対象物（不図示）との間に配置された光学系７０を備えている。それ以外の構成については、実施例１に係る光学装置１と同等であるため説明を省略する。

光学系７０は、偏向部３０からの照明光の径を拡大するとともに、対象物からの反射光の径を縮小する光学系（テレスコープ）である。本実施例に係る光学系７０は、屈折力（パワー）を有する複数の光学素子（レンズ）で構成されており、かつ全系では屈折力を持たないアフォーカル系である。具体的に、光学系７０は、偏向部３０の側から対象物の側へ順に配置された正のパワーの第一レンズ７１及び正のパワーの第二レンズ７２）で構成されている。なお、光学系７０の構成はこれに限られるものではなく、必要に応じて３枚以上のレンズで構成されていてもよい。

本実施例に係る駆動ミラー３１は、光学系７０の入射瞳の位置に配置されている。また、本実施例に係る光学系７０の光学倍率（横倍率）βの絶対値は１よりも大きい（｜β｜＞１）。これにより、駆動ミラー３１によって偏向されて光学系７０に入射する照明光の主光線の偏向角に対して、光学系７０から出射する照明光の主光線の偏向角の方が小さくなり、対象物を検出する際の分解能を向上させることができる。

光源部１０からの照明光は、導光部２０を介して偏向部３０により偏向され、光学系７０によって光学倍率βに応じて拡大され、対象物を照明する。そして、対象物からの反射光は、光学系７０によって光学倍率１／βに応じて縮小され、偏向部により偏向され、受光部４０に到達する。

このように、偏向部３０の対象物側に光学系７０を配置することで、導光部２０だけでなく光学系７０によっても照明光の径を拡大することができる。これにより、照明光の径をさらに拡大して拡がり角をより低減することができるため、対象物が遠方にある場合においても十分な照度及び分解能を確保することができる。また、光学系７０によって瞳径を拡大することで、対象物からの反射光をより多く取り込むことができ、測距距離や測距精度を向上させることが可能になる。

［車載システム］
図１２は、本実施形態に係る光学装置１及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１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１３は、車載システム１０００を含む車両５００の模式図である。図１３においては、光学装置１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。

図１２に示すように、車載システム１０００は、光学装置１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１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１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。

図１４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。

まず、ステップＳ１では、光学装置１の光源部１０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部４０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。

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）。

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。

制御装置３００は、車両に対して、例えばブレーキをかける、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。

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１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。

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。

また、車載システム１０００や移動装置５００は、万が一移動装置５００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５００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採用することができる。

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、ユーザー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２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。

［変形例］
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。

例えば、必要に応じて、導光部２０と偏向部３０との間の光路上に他の光学素子を配置してもよい。ただし、上述したような不要光の発生をより良好に抑制するためには、上述した各実施例のように導光部２０と偏向部３０との間の光路上には何も配置されていないことが望ましい。言い換えると、分岐素子２２の透過領域からの照明光が他の面を介さずに駆動ミラー３１に入射する構成を採ることが望ましい。

各実施例においては各部材が一体化（一体的に保持）されているが、必要に応じて各部材を別体として構成してもよい。例えば、導光部２０又は偏向部３０に対して光源部１０や受光部４０を着脱可能としてもよい。その場合、各部材を保持する保持部材（筐体）に、互いに接続するための接続部（結合部）を設ければよい。このとき、光源部１０と導光部２０との位置決めの精度を向上させるために、絞り１３を導光部２０内に設け、導光部２０と共通の保持部材により保持してもよい。

各実施例においては分岐素子２２として平行平板を採用しているが、必要に応じて第一面２２１及び第二面２２２を非平行としてもよい。ただし、上述したように、導光部２０の製造を容易にするためには、第一面２２１及び第二面２２２のなす角度を小さくすることが望ましい。また、各実施例においては分岐素子２２におけるプリズム２１とは反対側（偏向部３０の側）の光学面（第二面）に反射領域を設けているが、必要に応じて分岐素子２２の第一面に反射領域を設けてもよい。ただし、各光学面におけるキズや異物による影響を低減するためには、各実施例のように分岐素子２２の第二面に反射領域を設けることが望ましい。

各実施例においてはプリズム２１及び分岐素子２２の各光学面を平面としているが、必要に応じて少なくとも一つの光学面を曲面としてもよい。ただし、導光部２０の製造を容易にするためには、各光学面を平面とすることが望ましい。また、各実施例においては線膨張係数が互いに異なる二つの固定部材を採用しているが、必要に応じて線膨張係数が互いに異なる三つ以上の固定部材を採用してもよい。

さらに、プリズム２１を第１及び第２の固定部材によって他の部材（第１の保持部材）に固定しつつ、その他の部材を第１及び第２の固定部材によってさらに別の部材（第２の保持部材）に固定してもよい。言い換えると、プリズム２１を第１及び第２の固定部材によって直接的に第１の保持部材に固定しつつ、プリズム２１を第１及び第２の固定部材によって第１の保持部材を介して（間接的に）第２の保持部材に固定してもよい。例えば、図６に示した変形例に係るプリズム２１の第二面２１２と分岐素子２２の第一面２２１とを、第１及び第２の固定部材で互いに接合してもよい。

１ 光学装置
１１ 光源
２０ 導光部
２１ 第１の光学素子
２２ 第２の光学素子
２９ａ 第１の固定部材
２９ｂ 第２の固定部材
３０ 偏向部
４３ 受光素子
１００ 対象物（物体）
２２２１ 通過領域
２２２２ 反射領域

Claims (26)

1. 光源からの照明光を偏向して物体を走査するとともに、前記物体からの反射光を偏向する偏向部と、
   前記光源からの前記照明光を前記偏向部に導光するとともに、前記偏向部からの前記反射光を受光素子に導光する導光部とを備え、
   前記導光部は、前記光源からの前記照明光が入射する第一面及び該第一面からの前記照明光が出射する第二面を含む第１の光学素子と、該第１の光学素子を他の部材に対して固定する第１及び第２の固定部材とを有し、
   前記第一面及び前記第二面は互いに非平行であり、
   前記第１及び第２の固定部材の線膨張係数は互いに異なることを特徴とする光学装置。
2. 前記第１及び第２の固定部材は、前記第１の光学素子を前記照明光の通過領域外において固定することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記第１及び第２の固定部材は、前記第二面を前記他の部材に対して固定することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 前記第１及び第２の固定部材は、接合部材であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学装置。
5. 前記第一面及び前記第二面に垂直な平面に投影したとき、前記第１及び第２の固定部材は前記照明光に対して互いに異なる側に位置す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。
6. 前記第１及び第２の固定部材は、温度変化によって前記第一面及び前記第二面に平行な成分を含む方向の軸を中心として前記第１の光学素子が回転するように、該第１の光学素子を固定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学装置。
7. 前記第一面からの前記照明光は、他の面を介さずに前記第二面に入射す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。
8. 前記第一面及び前記第二面に垂直な断面において、前記第二面から出射する前記照明光の径は、前記第一面に入射する前記照明光の径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学装置。
9. 前記第一面及び前記第二面に垂直な断面において、前記第一面に対する前記照明光の入射角をθ_１［°］、前記第一面におけるブリュースター角をθ_Ｂ［°］とするとき、
   −１０＜θ_Ｂ−θ_１＜１０
   なる条件式を満たす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。
10. 前記第二面は、前記第一面からの前記照明光が通過する通過領域及び前記偏向部からの前記反射光が反射する反射領域を含む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。
11. 前記導光部は、前記第１の光学素子からの前記照明光が通過する通過領域及び前記偏向部からの前記反射光が反射する反射領域を含む第２の光学素子を有す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。
12. 前記他の部材は、前記第２の光学素子であることを特徴とする請求項１１に記載の光学装置。
13. 前記第１及び第２の固定部材は、前記第２の光学素子を介して前記第１の光学素子を前記他の部材に対して固定することを特徴とする請求項１１に記載の光学装置。
14. 前記第１及び第２の光学素子は、線膨張係数が互いに等しい固定部材によって互いに固定されていることを特徴とする請求項１３に記載の光学装置。
15. 前記第２の光学素子の光学面における前記通過領域の形状は、楕円であることを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の光学装置。
16. 前記通過領域からの前記照明光は、他の面を介さずに前記偏向部に入射することを特徴とする請求項１０乃至１５の何れか一項に記載の光学装置。
17. 前記受光素子の出力に基づいて前記物体の距離情報を取得する制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の光学装置。
18. 請求項１乃至１７の何れか一項に記載の光学装置を備え、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ことを特徴とする車載システム。
19. 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１８に記載の車載システム。
20. 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、前記車両の運転者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１８又は１９に記載の車載システム。
21. 前記車両と前記対象物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１８乃至２０の何れか一項に記載の車載システム。
22. 請求項１乃至１７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。
23. 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２２に記載の移動装置。
24. 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２３に記載の移動装置。
25. 前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記移動装置の運転者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２３又は２４に記載の移動装置。
26. 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２３乃至２５の何れか一項に記載の移動装置。

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