JP6256673B2 - Projection optical system, object detection device - Google Patents
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Description
本発明は、物体検出装置の投射光学系と物体検出装置に関するものである。 The present invention relates to a projection optical system of an object detection device and an object detection device.
光源と、光源からの光ビームの状態を変更する入射光学系と、入射光学系を介した光ビームを検出対象である物体に照射する光偏向器と、を有してなる投射光学系を備え、物体の有無や物体までの距離等を測定するための物体検出装置が知られている。 A projection optical system comprising: a light source; an incident optical system that changes a state of a light beam from the light source; and an optical deflector that irradiates an object to be detected with the light beam via the incident optical system. An object detection apparatus for measuring the presence or absence of an object, the distance to the object, and the like is known.
物体検出装置の一例として、例えば車載用のレーザーレーダーが知られている。車載用のレーザーレーダーは、走行中の車両前方の物体の有無や、その物体までの距離を検出する。 As an example of the object detection device, for example, a vehicle-mounted laser radar is known. The on-vehicle laser radar detects the presence or absence of an object in front of the traveling vehicle and the distance to the object.
ここで、レーザーレーダーは、回転ミラーで走査するなどの方法で、光源から射出されたレーザー光を物体に照射する。そして、レーザーレーダーは、その物体から反射もしくは散乱された光を光検出器で検出することで、所望の範囲における物体の有無やその物体までの距離を検出する。 Here, the laser radar irradiates an object with laser light emitted from a light source by a method such as scanning with a rotating mirror. The laser radar detects the presence or absence of an object in a desired range and the distance to the object by detecting light reflected or scattered from the object with a photodetector.
レーザーレーダーの例として、受光側の光も回転ミラーで反射させ、光検出器に導光しているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 As an example of a laser radar, one in which light on the light receiving side is also reflected by a rotating mirror and guided to a photodetector has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、レーザーレーダーの別の例として、回転ミラーのような偏向走査する手段を持たず、走査方向に並べた複数の光源を交互に点灯させることにより、所望の範囲の走査を可能としているものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。 As another example of a laser radar, there is a laser radar that does not have a means for deflecting scanning such as a rotating mirror, and can scan a desired range by alternately lighting a plurality of light sources arranged in the scanning direction. It has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
特許文献１の技術では、光源からの光ビームを光偏向器としての回転ミラーに入射させている。
In the technique of
ここで、回転ミラーは、信頼性の観点やコストの観点から小型である方が有利である。そして、回転ミラーを小型化するためには、光束径を小さくすることが有効である。 Here, it is advantageous that the rotating mirror is small in terms of reliability and cost. In order to reduce the size of the rotating mirror, it is effective to reduce the beam diameter.
しかしながら、光束径を小さくするために、光ビームを平行光に近づけるカップリングレンズなどの焦点距離を短くすると、光源との干渉が生じる。 However, if the focal length of a coupling lens or the like that makes the light beam approach parallel light is shortened in order to reduce the beam diameter, interference with the light source occurs.
また、光束径を小さくするために、光ビームを平行光に近づけるカップリングレンズなどの焦点距離を短くすると、例えば温度やカップリングレンズ作製時の精度の変動に対する特性のばらつきが大きくなる。 In addition, if the focal length of a coupling lens or the like that brings a light beam close to parallel light is shortened in order to reduce the beam diameter, the variation in characteristics with respect to, for example, temperature and accuracy fluctuations when the coupling lens is manufactured increases.
また、光束径を小さくするために、ビームエキスパンダーを逆方向に利用するなどして、光学素子を何枚も通過させる構成も考えられるが、この構成は部品点数の増加を招くため好ましくない。 In order to reduce the beam diameter, a configuration in which a plurality of optical elements are allowed to pass by using a beam expander in the reverse direction is also conceivable. However, this configuration is not preferable because it increases the number of parts.
また、光束径を維持したままポリゴンミラーを小型化すると、けられと言われる光ビームの損失が発生するため、光量の確保が難しくなる。 Further, if the polygon mirror is miniaturized while maintaining the light beam diameter, the loss of the light beam, which is said to be lost, occurs, and it becomes difficult to secure the light amount.
また、２次元の領域を検出する、もしくは照射光量を上げてより遠方の領域を検出するためには、光源数を増やすことが有効である。ここで、特許文献２では、複数の光源を用いてはいるものの、光偏向器を有しないため、２次元領域や遠方領域の物体を検出するのには限界がある。
In order to detect a two-dimensional region or to detect a far region by increasing the amount of irradiation light, it is effective to increase the number of light sources. Here, in
本発明は、照射光量の確保と装置の小型化とを両立する物体検出装置の照射光学系を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide an irradiation optical system for an object detection device that can ensure both the amount of irradiation light and the size of the device.
本発明は、光源部と、光源部から出射された光ビームの状態を変更する光学素子を含む入射光学系と、入射光学系からの光ビームを検出対象である物体に照射する光偏向器と、を有してなる物体検出装置に備えられる投射光学系であって、光源部は、第１方向には第１発散角で光ビームを発散させて出射し、第１方向に直交する第２方向には第２発散角で光ビームを発散させて出射し、第２発散角は、第１発散角よりも小さい角度であり、光学素子から光偏向器の偏向面までの光路長をＬ、光源部の発光部から光学素子までの光路長をａ、第１発散角をθ１、第２発散角をθ２、第２方向の光源部の発光領域の幅をｄ２、としたとき、Ｌ≦ａ２（（ｔａｎθ１−ｔａｎθ２）／ｄ２）を満たすことを特徴とする。 The present invention includes a light source unit, an incident optical system including an optical element that changes a state of a light beam emitted from the light source unit, and an optical deflector that irradiates an object to be detected with the light beam from the incident optical system. The light source unit diverges and emits a light beam at a first divergence angle in a first direction, and is a second orthogonal to the first direction. In the direction, the light beam diverges and emits at a second divergence angle, the second divergence angle is smaller than the first divergence angle, and the optical path length from the optical element to the deflecting surface of the optical deflector is L, When the optical path length from the light emitting part of the light source part to the optical element is a, the first divergence angle is θ1, the second divergence angle is θ2, and the width of the light emitting area of the light source part in the second direction is d2, L ≦ a 2 ((tan θ1−tan θ2) / d2).
本発明によれば、照射光量の確保と装置の小型化とを両立することができる。 According to the present invention, it is possible to ensure both the amount of irradiation light and the miniaturization of the apparatus.
●物体検出装置（１）●
以下、本発明に係る投射光学系と本発明に係る物体検出装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
● Object detection device (1) ●
Hereinafter, embodiments of a projection optical system according to the present invention and an object detection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
●物体検出装置の構成
以下、本発明に係る物体検出装置の構成について説明する。
Configuration of Object Detection Device Hereinafter, the configuration of the object detection device according to the present invention will be described.
図１は、本発明に係る物体検出装置の実施の形態を示すＸＹ平面図である。同図に示すように、本発明に係る物体検出装置１０は、光源部１と、カップリングレンズ２，３と、合成プリズム４と、反射ミラー５と、回転ミラー６とを有してなる本発明に係る投射光学系と、後述する受光光学系とを備える。
FIG. 1 is an XY plan view showing an embodiment of an object detection apparatus according to the present invention. As shown in the figure, an
ここで、図１において回転ミラー６が光源部１から出射された光ビーム（光束）を走査する方向をＹ軸、回転ミラー６の回転軸方向をＺ軸、Ｙ軸とＺ軸の双方に直交する軸をＸ軸とする。
Here, in FIG. 1, the direction in which the
光源部１は、光源としてレーザーダイオードＬＤ１とレーザーダイオードＬＤ２とを備える。
The
ここで、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２から出射された光ビームは、合成プリズム４を通過した後、同一の光路を通過する。つまり、本発明に係る物体検出装置１０は、複数のレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２によって同一領域を照射するため、検出対象の物体に照射される光量が増えて、遠方の物体であっても容易に検出することができる。
Here, the light beams emitted from the laser diodes LD1 and LD2 pass through the same prism after passing through the combining
なお、光源部１は、図１に示すように光源として複数のレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２を有するものには限定されず、単数の光源を有するものであってもよい。
The
カップリングレンズ２，３は、入射光学系の光学素子の一例である。カップリングレンズ２は、パルス光を発生させるレーザーダイオードＬＤ１からの光ビームをカップリングする。また、カップリングレンズ３は、パルス光を発生させるレーザーダイオードＬＤ２からの光ビームをカップリングする。
The
カップリングレンズ２，３は、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の発光部の１点から放射された光ビームが平行光になるような位置に設置されている。
The
ここで、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の発光点からカップリングレンズ２，３までの距離とカップリングレンズ２，３の焦点距離とが等しい位置であれば、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の発光部の１点から放射された光ビームが平行光となる。また、カップリングレンズ２，３の位置は、カップリングレンズ２，３の主平面の位置である。
Here, if the distance from the light emitting point of the laser diodes LD1 and LD2 to the
合成プリズム４は、入射光学系の合成手段の一例である。合成プリズム４は、カップリングレンズ２，３によりカップリングされたビームを合成して、合成したビームが共通の光路を通過させる。合成プリズム４で合成された複数のビームは、回転ミラー６上で交差する。
The combining
反射ミラー５は、反射手段の一例であり、合成プリズム４により合成されたビームに作用し、ビームを回転ミラー６に反射する。
The
回転ミラー６は、光偏向器の一例である。回転ミラー６は、反射ミラー５によって反射されたビームを偏向面により検出範囲に向けて反射することで、検出範囲を走査する。回転ミラー６の回転軸（Ｚ方向）は、光源部１における第２方向と一致させている。
The
図２は、物体検出装置１０のＺＸ平面図である。同図に示すように、物体検出装置１０は、上述の投射光学系に加えて、受光光学系として結像レンズ７とＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）８とを備える。
FIG. 2 is a ZX plan view of the
結像レンズ７は、回転ミラー６に入射した検出範囲内にある物体で反射もしくは散乱された光ビームを、反射ミラー５を介して受光し、ＡＰＤ８の受光面上で結像させる。
The
ＡＰＤ８は、光検出器であり、検出範囲内にある物体で反射もしくは散乱されて結像レンズ７により結像された光ビームを受光し、検出範囲内の物体を検出する。
The
なお、本発明における光検出器には、ＡＰＤ８に代えて通常のＰＤ（Pin Photo Diode）を用いることもできる。
Note that a normal PD (Pin Photo Diode) can be used instead of the
本実施の形態において、回転ミラー６は、光ビームの検出範囲への投光と物体からの反射光の受光とを行うため、投光用と受光用のミラーを同時に回転させる場合と同様の効果を得ることができる。つまり、回転ミラー６は、光ビームの走査と反射光の走査とを行うことができる。
In the present embodiment, the
なお、受光側の光学系は、回転ミラー６を設けずに、結像レンズ７とＡＰＤ８のみで構成することもできる。
Note that the optical system on the light receiving side can be configured by only the
●光源と出射光の光束径との関係
次に、本発明に係る物体検出装置１０の光源と、光源からの出射光の光束径との関係について説明する。ここで、光束径とは、光源から所定の距離離れた位置における光源からの出射光のうち、最外部に出射した光同士の断面距離である。
Next, the relationship between the light source of the
なお、以下の説明では、１組の光源とカップリングレンズ２との関係に注目して光源からの出射光について説明する。また、以下の説明において、カップリングレンズの主平面２ａを、カップリングレンズ２の位置と仮定する。
In the following description, light emitted from the light source will be described by paying attention to the relationship between a set of light sources and the
図３は、発光領域が点である場合の光源からカップリングレンズの主平面２ａに入射する光路を示す模式図である。ここで、同図において、カップリングレンズ２の光軸Ａは、一点鎖線で示す。また、同図において、光源の発光領域が大きさを有しない発光点ＬＰ１であると仮定する。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an optical path incident on the
この場合に、発光点ＬＰ１から主平面２ａまでの光路長ａを、カップリングレンズ２の焦点距離の長さと一致させると、発光点ＬＰ１から出射された光Ｌ（図３における実線）は、平行光となる。ここで、図３では、Ｌのうち最外部に照射されたもののみを図示している。
In this case, when the optical path length a from the light emitting point LP1 to the
図４は、発光領域が面積を有する場合の光源からカップリングレンズの主平面２ａに入射する光路を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an optical path that is incident on the
図４に示すように、発光部ＬＡ１が発光領域の直径（以下「発光領域径」という。）ｄである場合に、発光部ＬＡ１からの光は、発光部ＬＡ１から主平面２ａまでの光路長ａをカップリングレンズ２の焦点距離の長さと一致させても全てが平行光とはならない。つまり、カップリングレンズ２を透過した後の光ビームは、光源の発光領域が面積を有するため、平行光と発散光とを含む。
As shown in FIG. 4, when the light emitting portion LA1 has the diameter of the light emitting region (hereinafter referred to as “light emitting region diameter”) d, the light from the light emitting portion LA1 is the optical path length from the light emitting portion LA1 to the
ここで、図４において発光部ＬＡ１の中央部から出射された光ＬＣを実線で示す。発光部ＬＡ１の中央部から出射された光ＬＣは、図３で示した発光点ＬＰ１から出射された光Ｌと同様にカップリングレンズ２を通過後に平行光となる。
Here, in FIG. 4, the light LC emitted from the central portion of the light emitting portion LA1 is indicated by a solid line. The light LC emitted from the central portion of the light emitting portion LA1 becomes parallel light after passing through the
一方、図４において発光部ＬＡ１の端部から出射された光ＬＢ１（図４における二点鎖線）と光ＬＢ２（図４における破線）のうち、カップリングレンズ２の光軸Ａを通過して出射するものは、カップリングレンズ２で屈折することなく出射される。
On the other hand, out of the light LB1 (the two-dot chain line in FIG. 4) and the light LB2 (the broken line in FIG. 4) emitted from the end of the light emitting unit LA1 in FIG. 4, the light passes through the optical axis A of the
そのため、発光部ＬＡ１の端部からカップリングレンズ２の光軸Ａを通過して出射する光ＬＢ１，ＬＢ２は、発光部ＬＡ１の中央部から出射された光ＬＣ（光軸Ａと重なって出射される）を中心に角度θの広がりをもって出射する。
Therefore, the light beams LB1 and LB2 emitted from the end portion of the light emitting portion LA1 through the optical axis A of the
また、発光部ＬＡ１の端部から出射した光ＬＢ１，ＬＢ２のうち、カップリングレンズ２の光軸を通過しないで出射するものは、カップリングレンズ２によって屈折する。
Further, among the
そのため、カップリングレンズ２の光軸を通過しないで出射する光ＬＢ１，ＬＢ２は、発光部ＬＡ１の中央部から出射された光ＬＣを中心に角度θの広がりをもって出射する。ここで、図４において、最外部に照射されている光ＬＢ１と光ＬＢ２との距離が光束径である。
Therefore, the light beams LB1 and LB2 emitted without passing through the optical axis of the
そして、光ＬＢ１，ＬＢ２の広がり角θは、発光部ＬＡ１の発光領域径ｄの大きさに比例して大きくなる。 The spread angle θ of the light beams LB1 and LB2 increases in proportion to the size of the light emitting area diameter d of the light emitting portion LA1.
ここで、広がり角θは、発光領域径をｄ、発光領域ＬＰ１からカップリングレンズ２の主平面２ａまでの距離をａとしたとき、
Here, when the divergence angle θ is d and the distance from the light emitting region LP1 to the
（１）
図５は、ＸＹ方向とＺＸ方向との光束径の相違を示す模式図である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the difference in the beam diameter between the XY direction and the ZX direction.
なお、一般に発光領域径ｄはマイクロメートル単位の寸法であるため、図５では発光領域径ｄを図示していない。 In general, since the light emitting area diameter d is a dimension in micrometer, the light emitting area diameter d is not shown in FIG.
光源として用いるレーザーダイオードは、一般に活性層に水平な方向と垂直な方向で発光領域径ｄが異なる。 A laser diode used as a light source generally has a light emitting region diameter d that is different between a direction horizontal to an active layer and a direction perpendicular to the active layer.
図５において、活性層に垂直な方向の発光領域径をｄ１とし、活性層に水平な方向の発光領域径をｄ２とする。また、レーザーダイオードは、活性層に垂直な方向の発光領域径ｄ１が水平な方向の発光領域径ｄ２より小さい場合に、発光領域径ｄ２の発散角（第２発散角）よりも発光領域径ｄ１の発散角（第１発散角）の方が大きい。 In FIG. 5, the light emitting region diameter in the direction perpendicular to the active layer is d1, and the light emitting region diameter in the direction horizontal to the active layer is d2. The laser diode has a light emitting region diameter d1 that is larger than the divergence angle (second divergence angle) of the light emitting region diameter d2 when the light emitting region diameter d1 in the direction perpendicular to the active layer is smaller than the light emitting region diameter d2 in the horizontal direction. The divergence angle (first divergence angle) is larger.
また、図５において、レーザーダイオードは、活性層に水平な方向（Ｚ方向）が第２方向となり、活性層に垂直な方向（Ｙ方向）が第１方向となるように配置されている。ここで、図５において、第１方向の光Ｌ１を実線で示し、第２方向の光Ｌ２を破線で示す。 In FIG. 5, the laser diodes are arranged such that the direction horizontal to the active layer (Z direction) is the second direction, and the direction perpendicular to the active layer (Y direction) is the first direction. Here, in FIG. 5, the light L1 in the first direction is indicated by a solid line, and the light L2 in the second direction is indicated by a broken line.
図５に示すように、カップリングレンズ２を通過した後、発光点ＬＰ１に近い領域では、発散角が大きい第１方向の光Ｌ１の光束径が、第２方向の光Ｌ２よりも大きな光束径となる。
As shown in FIG. 5, after passing through the
一方、カップリングレンズ２を通過した後、所定の光路長進むと発散角の相違により、第１方向の光Ｌ１の光束径の大きさと第２方向の光Ｌ２の光束径の大きさが逆転する。
On the other hand, after passing through the
ここで、回転ミラー６の回転軸方向を第２方向とする場合に、回転ミラー６は、第２方向の光Ｌ２の光束径の大きさが第１方向の光Ｌ１の光束径の大きさよりも大きくなる前に光ビームが入射するように配置される。
Here, when the rotation axis direction of the
このように回転ミラー６を配置することによって、本発明に係る物体検出装置１０では、回転ミラー６の回転軸方向の寸法を第１方向の光Ｌ１の光束径より大きな寸法にする必要がない。このため、本発明に係る物体検出装置１０によれば、回転ミラー６の回転軸方向の寸法を小型化することができる。
By disposing the
ここで、光源の発光点ＬＰ１から回転ミラー６の反射面（偏向面）までの光路長をＬとし、第１方向の光Ｌ１の第１発散角（半角）をθ１、第２方向の光Ｌ２の第２発散角（半角）をθ２、第１方向の発光領域径をｄ１、第２方向の発光領域径をｄ２とする。このとき、回転ミラーの反射面における、それぞれの方向の光束径（半幅）は、式（２）、式（３）となる。
Here, the optical path length from the light emitting point LP1 of the light source to the reflecting surface (deflection surface) of the
（２）
（３）
物体検出装置１０では、偏向走査する方向（主走査方向）であるＹ軸方向の角度分解能（第１角度分解能）を、回転ミラー６の回転軸方向であるＺ軸方向の角度分解能（第２角度分解能）より高くする。ここで、角度分解能とは、物体検出装置１０における識別可能な最小の角度範囲である。
In the
この場合に、式（１）で表される広がり角θが小さい方が検出角度をより細かく分割することができる。このため、物体検出装置１０では、広がり角θ１が第２方向の広がり角θ２より小さい（高い角度分解能に対応する）第１方向が、主走査方向になるように構成している。
In this case, the detection angle can be more finely divided when the spread angle θ expressed by the equation (1) is smaller. Therefore, the
上述のように、物体検出装置１０では、第２方向の光Ｌ２の光束径が第１方向の光Ｌ１の光束径よりも小さい領域に、回転ミラー６の反射面を配置すると回転ミラー６の回転軸方向の寸法を小型にすることができる。その条件は、式（２）が式（３）より大きい場合であるため、この条件から式（４）を導くことができる。
As described above, in the
（４）
物体検出装置１０において、カップリングレンズ２のＺ方向の端部と回転ミラー６のＺ方向の端部の位置とが揃うように配置すると、Ｚ軸方向のデッドスペースがなくなるため、物体検出装置１０全体を小型化することができる。
If the
カップリングレンズ２は、ＹＺ断面（カップリングレンズ２の正面）から見て円形のものを用いている。カップリングレンズ２上では、発散角が大きい第１方向の光束径の方が、第２方向の光束径よりも大きい。このため、第１方向のカップリングレンズ２上の光束径によって、カップリングレンズ２の外径が決定する。
The
ここで、カップリングレンズ２上の光束径は、
ａ・ｔａｎθ１ （５）
である。
Here, the beam diameter on the
a ・ tanθ 1 (5)
It is.
また、図１，２のＺ方向において、回転ミラー６の有効範囲を、カップリングレンズ２の有効範囲と同じ位置まで設けるとき、式（３）が、第１方向のカップリングレンズ２上の光束径である式（５）の範囲内であればよい。
1 and 2, when the effective range of the
よって、物体検出装置１０において、式（３）と式（５）とから導き出せる式（６）を満たすと、回転ミラー６とカップリングレンズ２のＺ方向端部の位置を合わせることができるため、物体検出装置１０全体を小型化することができる。
Therefore, in the
（６）
●投射光学系の比較例
次に、本発明に係る物体検出装置について、合成プリズムを用いずに複数のレーザーダイオードの照射光を走査する投射光学系を有する比較例としての物体検出装置と対比して説明する。
Comparison Example of Projection Optical System Next, the object detection apparatus according to the present invention is compared with the object detection apparatus as a comparison example having a projection optical system that scans the irradiation light of a plurality of laser diodes without using a synthesis prism. I will explain.
図６は、合成プリズムを用いない比較例の物体検出装置１１を示すＸＹ平面図である。同図に示すように、物体検出装置１１では、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２は、ＸＹ平面において角度差を有して配置されている。このように配置されることにより、図６に示す物体検出装置１１において、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの照射光は、反射ミラー５，５Ａ上で合成される。
FIG. 6 is an XY plan view showing a comparative
図６に示す物体検出装置１１は、回転ミラー６のサイズを本発明に係る物体検出装置１０と同じサイズとしている。
In the
ここで、図６に示す物体検出装置１１において、回転ミラー６のサイズを大きくしないためには、ＸＹ平面において、複数のレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの光ビームを回転ミラー５Ａ上で交差させる必要がある。
Here, in the
しかし、物体検出装置１１では、反射ミラー５Ａ上における複数のレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの光ビームそれぞれの入射位置が異なるため、反射ミラー５Ａが本発明に係る物体検出装置１０の反射ミラー５より大型化してしまう。
However, in the
また、物体検出装置１１では、反射ミラー５Ａ上における複数のレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの光ビームそれぞれの入射位置が異なるため、回転ミラー６で偏向された後に、光ビームが遮光されて（いわゆる「けられ」が発生して）しまう。
Further, in the
光ビームが遮光されないように投射光学系を構成するには、ＸＹ平面における光束径を小径化する、あるいは、走査する角度を狭くすることが考えられるものの、光量や検出範囲の減少の原因となるため好ましくない。 In order to configure the projection optical system so that the light beam is not shielded, it is possible to reduce the beam diameter in the XY plane or to narrow the scanning angle, but this causes a decrease in the light amount and detection range. Therefore, it is not preferable.
図７は、別の比較例の物体検出装置１２を示すＸＹ平面図である。同図に示すように、物体検出装置１２では、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２をＸＹ平面において角度差を有して配置し、反射ミラー５のサイズを本発明に係る投射光学系と同サイズとしている。
FIG. 7 is an XY plan view showing an
ここで、図７に示す物体検出装置１２において、反射ミラー５を大きくしないためには、ＸＹ平面において、複数のレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの光ビームを反射ミラー５上で交差させる必要がある。
Here, in the
しかし、物体検出装置１２では、回転ミラー６Ａ上における複数のレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの光ビームそれぞれの入射位置が異なるため、回転ミラー６ＡはＸＹ平面において大型化してしまう。つまり、物体検出装置１２の構成では、物体検出装置全体の大型化を招いてしまう。
However, in the
また、物体検出装置１２において、回転ミラー６Ａのサイズを大型化しない場合には、検出範囲に投射される光量の減少や検出範囲の減少が生じるため好ましくない。
Further, in the
なお、ＸＹ平面において、複数の光ビームが平行となるようにレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２を配置することが考えられるが、反射ミラーと回転ミラー双方のサイズが大型化してしまうため、物体検出装置全体が大型化してしまい好ましくない。 Although it is conceivable to arrange the laser diodes LD1 and LD2 so that a plurality of light beams are parallel to each other on the XY plane, the size of both the reflecting mirror and the rotating mirror is increased, so that the entire object detection apparatus is It is not preferable because the size is increased.
一方、物体検出装置１０は、複数のレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの光ビームの合成に合成プリズムを用いるため、照射光量や検出範囲を確保しつつ、物体検出装置１０を小型化することができる。
On the other hand, since the
●光源の配置間隔
次に、本発明に係る投射光学系における、光源の配置間隔について説明する。
Next, the light source arrangement interval in the projection optical system according to the present invention will be described.
図８は、物体検出装置１０のＸＹ方向における部分拡大図である。また、図９は、物体検出装置１０のＸＺ方向における部分拡大図である。
FIG. 8 is a partially enlarged view of the
図８，９に示すように、物体検出装置１０では、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２とカップリングレンズ２，３は、相互の干渉などを避けるために所定の間隔をもって配置されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, in the
ここで、物体検出装置１０では、合成プリズム４によって光ビームが合成される方向を、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の発散角の大きい第１方向にしている。このように配置するのは、複数の光ビームが入射する合成プリズム４は、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の発光領域の配置間隔を上回るサイズが必要となるためである。
Here, in the
図１０は、光源の配置間隔に関する比較例の物体検出装置１３のＸＹ方向における部分拡大図である。また、図１１は、光源の配置間隔に関する比較例の物体検出装置１３のＸＺ方向における部分拡大図である。
FIG. 10 is a partially enlarged view in the XY direction of the
物体検出装置１３に示すように、合成プリズム４によって複数の光ビームを合成する方向を、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の発散角が小さい第２方向にした場合には、合成プリズム上の光束径は小さくなる。
As shown in the
しかし、この場合には、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２とカップリングレンズ２，３との干渉などを避けるために、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２を所定の間隔だけ離して配置する必要がある。つまり、この場合には、複数の光ビームが入射する合成プリズム４は、上記所定の間隔以上のサイズにする必要がある。
However, in this case, in order to avoid interference between the laser diodes LD1 and LD2 and the
よって、発散角が小さい第２方向を複数の光ビームを合成する方向にした場合には、構成を小型化することができない。 Therefore, when the second direction having a small divergence angle is set to a direction in which a plurality of light beams are combined, the configuration cannot be reduced in size.
また、合成プリズム４によって複数の光ビームが合成される方向を第２方向にした場合には、第１方向がＺ軸方向となるため、合成プリズム４の厚みが大きくなってしまう。
In addition, when the direction in which the plurality of light beams are combined by the combining
つまり、合成プリズム４によって複数の光ビームが合成される方向を第２方向にした場合には、Ｙ軸方向とＺ軸方向との小型化することができない。
That is, when the direction in which a plurality of light beams are combined by the combining
一方、物体検出装置１０では、合成プリズム４によって光ビームが合成される方向を、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の発散角の大きい第１方向にすることで、装置構成の小型化を図ることができる。
On the other hand, in the
また、物体検出装置１０では、合成プリズム４を通過後の複数の光ビームの光路を、第２方向に直交する断面（ＸＹ断面）からみたときに、共通の光路となるようにしている。このように配置することにより、物体検出装置１０では、ＸＹ断面でみたときの回転ミラー６のサイズを小さく抑えることができる。
Further, in the
●合成プリズム
次に、合成プリズム４について説明する。
Synthetic Prism Next, the
物体検出装置１０において、使用する環境の温度変化の範囲が広いと、光源部１の温度変化による波長遷移も大きくなる。
In the
ここで、合成プリズム４の構成としては、複数のレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の波長を異ならせた上でダイクロイックミラーなどを用いることもできる。
Here, as a configuration of the combining
しかし、この場合には、上述の温度変化による波長遷移を考慮に入れて広い波長範囲で透過率・反射率を高く保つ必要があるため、信頼性の確保が困難となる。 However, in this case, it is necessary to keep the transmittance / reflectance high in a wide wavelength range in consideration of the wavelength transition due to the temperature change described above, and thus it is difficult to ensure reliability.
そこで、物体検出装置１０では、合成プリズム４に偏光ビームスプリッターを用いる。
Therefore, in the
合成プリズム４に偏光ビームスプリッターを用いることにより、本発明に係る投射光学系では、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の波長遷移に依らず、複数の光ビームを安定的に合成することができる。
By using a polarizing beam splitter for the combining
なお、合成プリズム４に偏光ビームスプリッターを用いる場合には、合成手段に入射するそれぞれの光の偏光状態を異ならせる必要がある。つまり、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の活性層の方向により偏光方向が決定するため、一方の光源と他方の光源との活性層の方向を異ならせる（例えば光ビームの射出方向まわりに９０°回転させる）ことが考えられる。
When a polarizing beam splitter is used for the combining
しかし、このようにすると、出射する方向からみて第１の方向とそれと垂直な第２の方向とで光ビームが異なるプロファイルを持つ場合に、それぞれの光ビームの検出できる領域や角度分解能を均一にすることができなくなってしまう。 However, in this way, when the light beams have different profiles in the first direction and the second direction perpendicular to the first direction when viewed from the emission direction, the areas and angular resolutions in which the respective light beams can be detected are made uniform. You will not be able to.
そこで、物体検出装置１０では、複数の光ビームが合成プリズム４に入射する前に、例えば１／２波長板のような不図示の偏光方向を変更する手段を用いる。
Therefore, the
このようにすることで、物体検出装置１０では、光ビームのプロファイルを変えることなく、偏光方向のみを変化させることができる。
By doing so, the
これにより、物体検出装置１０では、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の活性層の方向を同一としながら、つまり、照射領域における複数の光ビームのプロファイルを同一にしながら、複数の光ビームを合成することができる。
Thereby, in the
以上説明したように、物体検出装置１０によれば、複数の光ビームにより検出できる領域や角度分解能を均一にすることができる。
As described above, according to the
●物体検出装置（２）●
次に、本発明に係る物体検出装置の別の実施の形態について、先に説明した実施の形態との相違点を中心に説明する。
● Object detection device (2) ●
Next, another embodiment of the object detection apparatus according to the present invention will be described focusing on differences from the above-described embodiment.
図１２は、本発明に係る物体検出装置の別の実施の形態を示すＸＹ平面図である。また、図１３は、本発明に係る物体検出装置の別の実施の形態を示すＺＸ平面図である。図１３において、矢印は偏光方向を示す。 FIG. 12 is an XY plan view showing another embodiment of the object detection device according to the present invention. FIG. 13 is a ZX plan view showing another embodiment of the object detection apparatus according to the present invention. In FIG. 13, the arrow indicates the polarization direction.
図１２，１３に示すように、物体検出装置２０では、光源部１の第１方向（活性層に垂直な方向）がＺ方向であり、合成プリズム４によりレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの光を合成する方向も同じくＺ方向である。また、本実施の形態での物体検出装置２０は、光源部１の第２方向（活性層に水平な方向）がＸ方向である。
As shown in FIGS. 12 and 13, in the
このため、本実施の形態によれば、先に説明した実施の形態と同様に、合成プリズム４のＸ方向のサイズを小型化することができるため、物体検出装置２０のＸ方向の寸法を小型化することができる。
For this reason, according to the present embodiment, the size of the
また、本実施の形態においても、先に説明した実施の形態と同様に、合成プリズム４を通過後の複数の光ビームの光路が、第２方向（Ｘ方向）に直交する断面（ＹＺ断面）からみたときに、同一の光路となる。
Also in the present embodiment, as in the above-described embodiment, the cross section (YZ cross section) in which the optical paths of the plurality of light beams after passing through the combining
このように構成することにより、本実施の形態によれば、ＸＹ断面における回転ミラー６のサイズを小さく抑えることができる。
With this configuration, according to the present embodiment, the size of the
なお、先に説明した実施の形態と同様に、本実施の形態においても合成プリズム４として偏光ビームスプリッターを用いる場合には、レーザーダイオードＬＤ２の直後に不図示のλ／２板を配置する。
Similar to the above-described embodiment, in this embodiment, when a polarization beam splitter is used as the combining
λ／２板を配置することで、本実施の形態においても、レーザーダイオードＬＤ２の偏光方向を９０°回転させて、レーザーダイオードＬＤ１の偏光方向と異なる方向にすることができる。ここで、偏光ビームスプリッターの面で反射する偏光は、Ｓ偏光の光である。 By arranging the λ / 2 plate, also in this embodiment, the polarization direction of the laser diode LD2 can be rotated by 90 ° to be different from the polarization direction of the laser diode LD1. Here, the polarized light reflected by the plane of the polarization beam splitter is S-polarized light.
また、レーザーダイオードＬＤ２の偏光方向は、その活性層の方向となるため、発散角の小さい第２方向が偏光方向となる。このため、偏光ビームスプリッターを用いてレーザーダイオードＬＤ１からの光が反射し、レーザーダイオードＬＤ２からの光が透過するためには、レーザーダイオードＬＤ２の偏光方向を９０°回転させる必要がある。 Further, since the polarization direction of the laser diode LD2 is the direction of the active layer, the second direction having a small divergence angle is the polarization direction. For this reason, in order for the light from the laser diode LD1 to be reflected and the light from the laser diode LD2 to be transmitted using the polarization beam splitter, it is necessary to rotate the polarization direction of the laser diode LD2 by 90 °.
また、複数の光ビームの光量の安定化や検出精度の均一化を図るため、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の異なる偏光方向の光ビームが合成プリズム４により合成した後の位置に、複数の光ビームを円偏光とするための不図示の１／４波長板を配置してもよい。
Further, in order to stabilize the amount of light of the plurality of light beams and to make the detection accuracy uniform, the light beams having different polarization directions of the laser diodes LD1 and LD2 are combined at the position after being combined by the combining
ここで、偏光状態が異なる複数の光ビームでは、例えば回転ミラー６の反射率などがそれぞれ異なる。また、偏光状態が異なる複数の光ビームは、物体からの反射や拡散の状態も異なる。
Here, in the plurality of light beams having different polarization states, for example, the reflectance of the
このため、物体検出装置２０では、例えば異なる偏光方向の直線偏光であるそれぞれの光ビームを円偏光とする波長板など、それぞれの光ビームの偏光状態を変更する手段を合成プリズム４の後に配置する。偏光状態を変更する手段を合成プリズム４の後に配置することにより、物体検出装置２０では、複数の光ビームの光量の安定化や検知精度の均一化を図ることができる。
For this reason, in the
また、物体検出装置２０では、回転ミラー６の回転軸（Ｚ方向）は、光源部１における第１方向と一致させている。
Further, in the
また、物体検出装置２０では、先に説明した物体検出装置と同様に物体検出領域における第１方向はＹ方向であり、物体検出領域における第２方向はＺ方向である。つまり、物体検出装置２０では、先に説明した物体検出装置と同様に、主走査方向の角度分解能が高く設定されている。
In the
物体検出装置２０では、活性層に水平な方向はＸ方向である。つまり、物体検出装置２０では、活性層に水平な方向が偏光方向となるため、レーザーダイオードＬＤ２からの光ビームの偏光方向は、Ｘ方向となっている。
In the
また、物体検出装置２０では、レーザーダイオードＬＤ２からの光ビームは、レーザーダイオードＬＤ２から照射された直後に配置されるλ／２板（図示せず）により、図１３に示すように、偏光方向が９０°回転してＺ方向に変換される。
In the
これにより、物体検出装置２０では、偏光ビームスプリッター面の偏向角度に対し、レーザーダイオードＬＤ２からの光ビームがＰ偏光となり透過される。また、物体検出装置２０では、偏光ビームスプリッター面の偏向角度に対し、レーザーダイオードＬＤ１からのビームがＳ偏光となり反射される。
Thereby, in the
ここで、物体検出装置２０では、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの光ビームは、合成プリズム４で合成された後に反射ミラー５によって第２方向と略平行となるように折り返す。
Here, in the
このようにすることで、物体検出装置２０は、回転ミラー６の回転軸方向の光束径が、走査方向の光束径よりも小さくなるため、回転ミラー６の回転軸方向のサイズを小さくすることができる。
By doing so, the
●物体検出装置（３）●
次に、本発明に係る物体検出装置のさらに別の実施の形態について、先に説明した実施の形態との相違点を中心に説明する。
● Object detection device (3) ●
Next, still another embodiment of the object detection apparatus according to the present invention will be described focusing on differences from the above-described embodiment.
図１４は、物体検出装置のさらに別の実施の形態を示すＸＹ平面図である。また、図１５は、物体検出装置のさらに別の実施の形態を示すＺＸ平面図である。図１５において、矢印は偏光方向を示す。 FIG. 14 is an XY plan view showing still another embodiment of the object detection apparatus. FIG. 15 is a ZX plan view showing still another embodiment of the object detection apparatus. In FIG. 15, the arrow indicates the polarization direction.
図１４，１５に示すように、物体検出装置３０では、光源部１の第１方向がＹ方向であり、合成プリズム４により光ビームを合成する方向も同じくＹ方向である。
As shown in FIGS. 14 and 15, in the
このため、本実施の形態によれば、これまで説明した実施の形態と同様に、合成プリズム４のＸ方向のサイズを小型化することができるため、物体検出装置３０全体のＸ方向の寸法を小型化することができる。
For this reason, according to the present embodiment, the size of the
また、本実施の形態においても、これまで説明した実施の形態と同様に、合成プリズム４を通過後の複数の光ビームの光路が、第２方向（Ｘ方向）に直交する断面（ＹＺ断面）からみたときに、同一の光路となる。
Also in the present embodiment, similarly to the embodiments described so far, the cross section (YZ cross section) in which the optical paths of the plurality of light beams after passing through the combining
このように配置することにより、本実施の形態によれば、ＸＹ断面における回転ミラー６のサイズを小さく抑えることができる。
By arranging in this way, according to the present embodiment, the size of the
なお、これまで説明した実施の形態と同様に、本実施の形態においても合成プリズム４として偏光ビームスプリッターを用いる場合には、レーザーダイオードＬＤ１の直後に不図示のλ／２板を配置する。
Similar to the embodiment described so far, also in this embodiment, when a polarization beam splitter is used as the combining
λ／２板を配置することで、本実施の形態においても、レーザーダイオードＬＤ１の偏光方向を９０°回転させて、レーザーダイオードＬＤ２の偏光方向と異なる方向にすることができる。ここで、偏光ビームスプリッターの面で反射する偏光は、Ｓ偏光の光である。 By arranging the λ / 2 plate, also in this embodiment, the polarization direction of the laser diode LD1 can be rotated by 90 ° to be different from the polarization direction of the laser diode LD2. Here, the polarized light reflected by the plane of the polarization beam splitter is S-polarized light.
また、レーザーダイオードＬＤ１の偏光方向は、その活性層の方向となるため、発散角の小さい第２方向が偏光方向となる。このため、偏光ビームスプリッターを用いてレーザーダイオードＬＤ１からの光が反射し、レーザーダイオードＬＤ２からの光が透過するためには、レーザーダイオードＬＤ１の偏光方向を９０°回転させる必要がある。 Further, since the polarization direction of the laser diode LD1 is the direction of the active layer, the second direction having a small divergence angle is the polarization direction. For this reason, in order for the light from the laser diode LD1 to be reflected and the light from the laser diode LD2 to be transmitted using the polarization beam splitter, it is necessary to rotate the polarization direction of the laser diode LD1 by 90 °.
また、複数の光ビームの光量の安定化や検出精度の均一化を図るため、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２の異なる偏光方向の光ビームが合成プリズム４により合成した後の位置に、複数の光ビームを円偏光とするための不図示の１／４波長板を配置してもよい。
Further, in order to stabilize the amount of light of the plurality of light beams and to make the detection accuracy uniform, the light beams having different polarization directions of the laser diodes LD1 and LD2 are combined at the position after being combined by the combining
ここで、偏光状態が異なる複数の光ビームでは、例えば回転ミラー６の反射率などがそれぞれ異なる。また、偏光状態が異なる複数の光ビームは、物体からの反射や拡散の状態も異なる。
Here, in the plurality of light beams having different polarization states, for example, the reflectance of the
このため、物体検出装置３０では、例えば異なる偏光方向の直線偏光であるそれぞれの光ビームを円偏光とする波長板など、それぞれの光ビームの偏光状態を変更する手段を合成プリズム４の後に配置する。偏光状態を変更する手段を合成プリズム４の後に配置することにより、物体検出装置３０では、複数の光ビームの光量の安定化や検知精度の均一化を図ることができる。
For this reason, in the
また、物体検出装置３０では、回転ミラー６の回転軸（Ｚ方向）は、光源部１における第１方向（Ｙ方向）と光源部１における第２方向（Ｘ方向）を含む面に直交する方向と一致させている。
In the
また、物体検出装置３０では、先に説明した物体検出装置と同様に物体検出領域における第１方向はＹ方向であり、物体検出領域における第２方向はＺ方向である。つまり、物体検出装置３０では、先に説明した物体検出装置と同様に、主走査方向の角度分解能が高く設定されている。
In the
物体検出装置３０では、活性層に水平な方向はＸ方向である。つまり、物体検出装置３０では、活性層に水平な方向が偏光方向となるため、図１５に示すように、レーザーダイオードＬＤ２からの光ビームの偏光方向は、Ｘ方向となっている。
In the
また、物体検出装置３０では、レーザーダイオードＬＤ１からの光ビームは、レーザーダイオードＬＤ１から照射された直後に配置されるλ／２板により、偏光方向が９０°回転してＹ方向に変換される。
In the
これにより、物体検出装置３０では、偏光ビームスプリッター面の偏向角度に対し、レーザーダイオードＬＤ１からの光ビームがＰ偏光となり透過される。また、物体検出装置３０では、偏光ビームスプリッター面の偏向角度に対し、レーザーダイオードＬＤ２からのビームがＳ偏光となり反射される。
Thereby, in the
ここで、本実施の形態では、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの光ビームについて、合成プリズム４で合成した後に反射ミラー５によって第２方向と略平行となるように折り返す。
Here, in the present embodiment, the light beams from the laser diodes LD1 and LD2 are combined by the combining
このようにすることで、物体検出装置３０では、回転ミラー６の回転軸方向の光束径が、走査方向の光束径よりも小さくなるため、回転ミラー６の回転軸方向のサイズを小さくすることができる。
By doing in this way, in the
●物体検出装置（４）●
次に、本発明に係る物体検出装置のさらに別の実施の形態について、先に説明した実施の形態との相違点を中心に説明する。
● Object detection device (4) ●
Next, still another embodiment of the object detection apparatus according to the present invention will be described focusing on differences from the above-described embodiment.
図１６は、本発明に係る物体検出装置のさらに別の実施の形態を示すＸＹ平面図である。また、図１７は、本発明に係る物体検出装置のさらに別の実施の形態を示すＺＸ平面図である。 FIG. 16 is an XY plan view showing still another embodiment of the object detection apparatus according to the present invention. FIG. 17 is a ZX plan view showing still another embodiment of the object detection apparatus according to the present invention.
図１６，１７は、物体検出装置４０について、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの光が回転ミラー６に入射するまでの構成のみを示している。
16 and 17 show only the configuration of the
図１７に示すように、物体検出装置４０とこれまで説明した実施の形態に係る物体検出装置とで異なる点は、ＺＸ平面において、レーザーダイオードＬＤ１とレーザーダイオードＬＤ２とが角度差を有して配置されている点である。
As shown in FIG. 17, the difference between the
この構成により、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２は、検出範囲のＺ方向において互いに異なる領域を走査する。つまり、物体検出装置４０では、Ｚ方向の検出範囲を２層に分割して物体を検出することができるため、Ｚ方向の検出分解能を付与することができる。
With this configuration, the laser diodes LD1 and LD2 scan different areas in the Z direction of the detection range. That is, in the
図１７に示すように、物体検出装置４０では、レーザーダイオードＬＤ１とレーザーダイオードＬＤ２は、Ｚ方向において異なる位置に配置される。
As shown in FIG. 17, in the
また、図１７に示すように、物体検出装置４０では、カップリングレンズ２とカップリングレンズ３は、Ｚ方向において異なる位置に配置される。
Also, as shown in FIG. 17, in the
以上説明したようにレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２とカップリングレンズ２，３とを配置することによって、物体検出装置４０では、照射領域の角度分解能、重なり具合を任意に設計することができる。
As described above, by arranging the laser diodes LD1 and LD2 and the
また、図１７に示すように、物体検出装置４０では、レーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの複数の光ビームの光路が、回転ミラー６上で交差するように設定することによって、回転ミラー６の回転軸方向のサイズを小さくすることができる。
As shown in FIG. 17, in the
また、物体検出装置４０では、合成プリズム４と回転ミラー６との中間の位置でレーザーダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの複数の光ビームを交差するようにしてもよい。この場合には、合成プリズム４と回転ミラー６との双方のサイズのバランスを図りつつ物体検出装置４０全体のサイズを小型化することができる。
Further, in the
１ ：光源部
２ ：カップリングレンズ
２ａ ：主平面
３ ：カップリングレンズ
４ ：合成プリズム
５ ：反射ミラー
６ ：回転ミラー
７ ：結像レンズ
８ ：ＡＰＤ
１０ ：物体検出装置
２０ ：物体検出装置
３０ ：物体検出装置
４０ ：物体検出装置
ＬＤ１ ：レーザーダイオード
ＬＤ２ ：レーザーダイオード
ＬＰ１ ：発光点
ＬＡ１ ：発光部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Light source part 2:
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Object detection apparatus 20: Object detection apparatus 30: Object detection apparatus 40: Object detection apparatus LD1: Laser diode LD2: Laser diode LP1: Light emission point LA1: Light emission part
Claims (10)
前記光源部から出射された光ビームの状態を変更する光学素子を含む入射光学系と、
前記入射光学系からの光ビームを検出対象である物体に照射する光偏向器と、
を有してなる物体検出装置に備えられる投射光学系であって、
前記光源部は、第１方向には第１発散角で前記光ビームを発散させて出射し、前記第１方向に直交する第２方向には第２発散角で前記光ビームを発散させて出射し、
前記第２発散角は、前記第１発散角よりも小さい角度であり、
前記光学素子から前記光偏向器の偏向面までの光路長をＬ、前記光源部の発光部から前記光学素子までの光路長をａ、前記第１発散角をθ１、前記第２発散角をθ２、前記第２方向の前記光源部の発光領域の幅をｄ２、としたとき、
Ｌ≦ａ２（（ｔａｎθ１−ｔａｎθ２）／ｄ２）
を満たす、
ことを特徴とする投射光学系。 A light source unit;
An incident optical system including an optical element that changes a state of a light beam emitted from the light source unit;
An optical deflector for irradiating an object to be detected with a light beam from the incident optical system;
A projection optical system provided in an object detection apparatus comprising:
The light source unit diverges and emits the light beam at a first divergence angle in a first direction, and diverges and emits the light beam at a second divergence angle in a second direction orthogonal to the first direction. And
The second divergence angle is an angle smaller than the first divergence angle,
The optical path length from the optical element to the deflecting surface of the optical deflector is L, the optical path length from the light emitting part of the light source unit to the optical element is a, the first divergence angle is θ1, and the second divergence angle is θ2. When the width of the light emitting region of the light source unit in the second direction is d2,
L ≦ a 2 ((tan θ1−tan θ2) / d2)
Meet,
A projection optical system characterized by that.
請求項１記載の投射光学系。 When the minimum recognizable angle range in the object detection device is an angular resolution, a direction corresponding to a high angular resolution among the first angular resolution in the first direction and the second angular resolution in the second direction, and the The light source unit is arranged so that the first direction matches.
The projection optical system according to claim 1.
前記光偏向器の回転軸の方向は、前記第２方向と一致し、
前記入射光学系は、前記複数の発光部からの複数の光ビームを合成する合成手段を有する、
請求項１または２記載の投射光学系。 The light source unit includes a plurality of light emitting units arranged side by side in the first direction,
The direction of the rotation axis of the optical deflector coincides with the second direction;
The incident optical system includes a combining unit that combines a plurality of light beams from the plurality of light emitting units.
The projection optical system according to claim 1 or 2.
前記光偏向器の回転軸の方向は、前記第１方向と一致し、
前記入射光学系は、前記複数の発光部からの複数の光ビームが共通の光路を通過するように合成する合成手段と、前記合成手段で合成された光ビームを、前記第２方向に略平行となるように折り返す反射手段とを有する、
請求項１または２記載の投射光学系。 The light source unit includes a plurality of light emitting units arranged side by side in the first direction,
The direction of the rotation axis of the optical deflector coincides with the first direction;
The incident optical system includes a combining unit that combines a plurality of light beams from the plurality of light emitting units so as to pass through a common optical path, and the light beam combined by the combining unit is substantially parallel to the second direction. And reflecting means for folding back to be
The projection optical system according to claim 1 or 2.
前記光偏向器の回転軸の方向は、前記第１方向と前記第２方向とを含む面に直交する方向と一致し、
前記入射光学系は、前記複数の発光部からの複数の光ビームが共通の光路を通過するように合成する合成手段と、前記合成手段で合成された光ビームを、前記第２方向に略平行となるように折り返す反射手段とを有する、
請求項１または２記載の投射光学系。 The light source unit includes a plurality of light emitting units arranged side by side in the first direction,
The direction of the rotation axis of the optical deflector coincides with a direction orthogonal to the plane including the first direction and the second direction,
The incident optical system includes a combining unit that combines a plurality of light beams from the plurality of light emitting units so as to pass through a common optical path, and the light beam combined by the combining unit is substantially parallel to the second direction. And reflecting means for folding back to be
The projection optical system according to claim 1 or 2.
請求項３乃至５のいずれかに記載の投射光学系。 The plurality of light beams have the same optical path when viewed from a cross section orthogonal to the second direction.
The projection optical system according to claim 3.
請求項３乃至６のいずれかに記載の投射光学系。 The light beams synthesized by the synthesizing means, when viewed from a cross section orthogonal to the first direction, the plurality of light beams from the plurality of light emitting sections respectively pass through optical paths having different angles.
The projection optical system according to claim 3.
請求項３乃至７に記載の投射光学系。 Having a wave plate for changing the polarization state of the light beam synthesized by the synthesizing means,
Projection optical system according to claims 3 to 7.
請求項８記載の投射光学系。 The plurality of light beams intersect on a reflecting surface of the optical deflector;
The projection optical system according to claim 8.
前記光源部から出射された光ビームの状態を変更する光学素子を含む入射光学系と、
前記入射光学系からの光ビームを検出対象である物体に照射する光偏向器と、
を有してなる物体検出装置であって、
前記光源部は、第１方向には第１発散角で前記光ビームを発散させて出射し、前記第１方向に直交する第２方向には第２発散角で前記光ビームを発散させて出射し、
前記第２発散角は、前記第１発散角よりも小さい角度であり、
前記光学素子から前記光偏向器の偏向面までの光路長をＬ、前記光源部の発光部から前記光学素子までの光路長をａ、前記第１発散角をθ１、前記第２発散角をθ２、前記第２方向の前記光源部の発光領域の幅をｄ２、としたとき、
Ｌ≦ａ２（（ｔａｎθ１−ｔａｎθ２）／ｄ２）
を満たす、
ことを特徴とする物体検出装置。 A light source unit;
An incident optical system including an optical element that changes a state of a light beam emitted from the light source unit;
An optical deflector for irradiating an object to be detected with a light beam from the incident optical system;
An object detection device comprising:
The light source unit diverges and emits the light beam at a first divergence angle in a first direction, and diverges and emits the light beam at a second divergence angle in a second direction orthogonal to the first direction. And
The second divergence angle is an angle smaller than the first divergence angle,
The optical path length from the optical element to the deflecting surface of the optical deflector is L, the optical path length from the light emitting part of the light source unit to the optical element is a, the first divergence angle is θ1, and the second divergence angle is θ2. When the width of the light emitting region of the light source unit in the second direction is d2,
L ≦ a 2 ((tan θ1−tan θ2) / d2)
Meet,
An object detection apparatus characterized by that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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