JP7336695B2 - 光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、出射光学系および受光光学系を有する光学装置に関し、たとえば、検知領域における水分の状態を検知する場合に用いて好適なものである。

従来、路面の状態を検知する路面検知装置が知られている。たとえば、以下の特許文献１には、路面上の検知領域に照明光を照射し、その反射光に基づいて、氷や水等の被検出物が検知領域に存在するか否かを判定する路面状態検知装置が記載されている。この装置では、照明光として、互いに波長の異なる検出光と参照光が順次切り替えられて被検知領域に照射される。また、各光の切り替えに同期して、各光の反射光が受光され電気信号が生成される。そして、これら電気信号が比較演算され、その演算結果に基づいて、水や氷等の被検知物が検知領域に存在するか否かが判定される。

特開２００１－２１６５９２号公報

上記特許文献１の構成では、照明光と反射光が、それぞれ、別々の光学系により、互いに異なる方向において、個別に照射および受光される。このため、路面状態検知装置と検知領域との距離に応じて、照明光の照射角度と反射光の受光角度を調整する必要がある。このような調整作業は、極めて繁雑である。

かかる課題に鑑み、本発明は、煩雑な調整作業を行うことなく検知領域からの反射光を適正に受光可能な光学装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る光学装置は、検知領域に向かって照明光を投射する光源部と、前記検知領域で反射された前記照明光の反射光を受光する光検出器と、前記反射光を前記光検出器に集光させる集光ミラーと、を備える。ここで、前記集光ミラーは、前記光源部から出射された前記照明光を通過させて、前記光源部の光軸と前記集光ミラーの光軸とを互いに整合させる貫通孔を有する。また、前記集光ミラーの反射面は、前記照明光の投射方向に延びる柱体を、長軸を回転軸とする回転楕円面で切り取った形状を有する。また、前記集光ミラーに対して前記集光ミラーの第１焦点位置に向かう方向に前記光検出器が配置され、前記集光ミラーに対して前記集光ミラーの第２焦点位置に向かう方向に前記検知領域が設定される。

本態様に係る光学装置によれば、光源部の光軸と集光ミラーの光軸とが互いに整合されるため、検知領域で反射された反射光のうち、整合された光軸を逆行する反射光を、集光ミラーにより光検出器に集光させることができる。よって、装置と検知領域との距離に応じて検知領域に対する照明光と反射光の角度を調整する必要がなく、このような調整をせずとも、検知領域からの反射光を光検出器により適正に受光することができる。

また、集光ミラーの反射面が、照明光の投射方向に延びる柱体を、長軸を回転軸とする回転楕円面で切り取った形状を有するため、集光ミラーに対して集光ミラーの第１焦点位置に向かう方向に光検出器を配置し、集光ミラーに対して集光ミラーの第２焦点位置に向かう方向に検知領域を設定することにより、検知領域からの反射光を効率的に光検出器に導くことができる。

本発明の第２の態様に係る光学装置は、検知領域に向かって照明光を投射する光源部と、前記検知領域で反射された前記照明光の反射光を受光する光検出器と、前記反射光を前記光検出器に集光させる集光ミラーと、を備える。ここで、前記集光ミラーの反射面は、前記照明光の投射方向に延びる柱体を、前記投射方向に平行な長軸を回転軸とする回転楕円面で切り取った形状を有する。また、前記集光ミラーに対して前記集光ミラーの第１焦点位置に向かう方向に前記光検出器が配置され、前記集光ミラーに対して前記集光ミラーの第２焦点位置に向かう方向に前記検知領域が設定される。

本態様に係る光学装置によれば、集光ミラーの反射面が、照明光の投射方向に延びる柱体を、投射方向に平行な長軸を回転軸とする回転楕円面で切り取った形状を有するため、集光ミラーに対して集光ミラーの第１焦点位置に向かう方向に光検出器を配置し、集光ミラーに対して集光ミラーの第２焦点位置に向かう方向に検知領域を設定することにより、検知領域からの反射光を効率的に光検出器に導くことができる。よって、検知領域からの反射光を光検出器により適正に受光することができる。

第２の態様に係る光学装置は、前記光源部の光軸と前記集光ミラーの光軸とを互いに整合させる光学素子を備え得る。

この構成によれば、光源部の光軸と集光ミラーの光軸とが互いに整合されるため、検知領域で反射された反射光のうち、整合された光軸を逆行する反射光を、集光ミラーにより光検出器に集光させることができる。よって、装置と検知領域との距離に応じて検知領域に対する照明光と反射光の角度を調整する必要がなく、このような調整をせずとも、検知領域からの反射光を光検出器により適正に受光することができる。

以上のとおり、本発明によれば、煩雑な調整作業を行うことなく検知領域からの反射光を適正に受光可能な光学装置を提供できる。

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は、実施形態１に係る、水分検知装置の外観構成を示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係る、前側の筐体を取り外した状態の水分検知装置の外観構成を示す斜視図である。 図３は、実施形態１に係る、水分検知装置の断面図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態１に係る光源部の構成を示す図である。 図５は、実施形態１に係る水分検知装置の回路部の構成を示すブロック図である。 図６は、実施形態１に係る、水における光の吸収係数を示すグラフである。 図７は、実施形態１に係る、水分検知装置の判定処理を示すフローチャートである。 図８は、実施形態１に係る反射面の形成方法を説明するための図である。 図９（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、実施形態１に係る、調整方法１の条件に従って反射面および光検出器の受光面が構成された場合の、光検出器の受光面に入射する反射光の光線の様子をシミュレーションにより求めた光線図である。図９（ｄ）は、実施形態１に係る、調整方法１の条件に従って反射面および受光面を設定した場合の、検知領域までの距離と光検出器の相対受光光量との関係を示すグラフである。 図１０（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、実施形態１に係る、調整方法２の条件に従って反射面および光検出器の受光面が構成された場合の、光検出器の受光面に入射する反射光の光線の様子をシミュレーションにより求めた光線図である。図１０（ｄ）は、実施形態１に係る、調整方法２の条件に従って反射面および受光面を設定した場合の、検知領域までの距離と光検出器の相対受光光量との関係を示すグラフである。 図１１（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、実施形態１に係る、調整方法３の条件に従って反射面および光検出器の受光面が構成された場合の、光検出器の受光面に入射する反射光の光線の様子をシミュレーションにより求めた光線図である。図１１（ｄ）は、実施形態１に係る、調整方法３の条件に従って反射面および受光面を設定した場合の、検知領域までの距離と光検出器の相対受光光量との関係を示すグラフである。 図８は、実施形態１に係る、路面情報配信システムの構成を模式的に示す図である。 図１３は、実施形態１の変更例に係る、前側の筐体を取り外した状態の水分検知装置の外観構成を示す斜視図である。 図１４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態１および変更例に係る、集光ミラーを照明光の出口側から見たときの集光ミラーの側面図である。図１４（ｃ）は、実施形態１および変更例の反射面で集光される反射光の、遮光マスクの位置における集光範囲を示す図である。 図１５は、実施形態２に係る、前側の筐体を取り外した状態の水分検知装置の外観構成を示す斜視図である。 図１６は、実施形態２に係る、水分検知装置の断面図である。 図１７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態２に係る、集光ミラーの背面図および背面斜視図である。 図１８は、実施形態３に係る水分検知装置の光学系の構成を示す図である。

ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

本実施形態では、本発明に係る光学装置の一例として、検知領域である路面に堆積した水分（水、雪、氷等）を検知する水分検知装置が示されている。便宜上、各図には、適宜、互いに直交するＸＹＺ軸が付されている。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は、それぞれ、水分検知装置１の幅方向、高さ方向および前後方向である。Ｚ軸正方向は、照明光の投射方向である。

＜装置の構造＞
図１は、水分検知装置１の外観構成を示す斜視図である。

図１に示すように、水分検知装置１は、直方体に近似する箱形の形状を有する。筐体１１、１２を前後に組み合わせることにより、水分検知装置１の外郭が形成される。筐体１１の前側面には、略正方形の開口１１ａが形成されている。開口１１ａは、窓部材１３によって塞がれている。窓部材１３は、可視光を遮断し、赤外光を透過するバンドパスフィルタである。筐体１１、１２の内部から、窓部材１３を介して、照明光Ｌ１が路面（検知領域）に投射される。また、この照明光Ｌ１の反射光Ｒ１が、窓部材１３を介して、筐体１１、１２の内部に取り込まれる。

図２は、前側の筐体１１を取り外した状態の水分検知装置１の外観構成を示す斜視図である。図３は、図２に水分検知装置１を、Ｘ軸方向の中間位置において、Ｙ－Ｚ平面に平行な平面で切断したときの断面図である。

図２および図３を参照して、水分検知装置１は、光源部２０と、集光ミラー３０と、光検出器４０と、回路基板５０と、遮光部材６０とを備える。光源部２０は、３種類の波長の赤外光を、Ｚ軸正方向に投射する。これら赤外光によって、照明光Ｌ１が構成される。照明光Ｌ１は、路面（検知領域）に投射される。

図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、光源部２０の構成を示す図である。

光源部２０は、互いに波長が異なる３つの光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃを備える。光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、たとえば、半導体レーザ等のレーザ光源である。光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃが、ＬＥＤや、特定波長を通過するフィルタをつけた白色光源により構成されてもよい。光源２１ａは、波長９８０ｎｍ（以下、「参照波長」と称する）の近赤外光を出射する。光源２１ｂは、波長１４５０ｎｍ（以下、「吸収波長１」と称する）の近赤外光を出射する。光源２１ｃは、波長１５５０ｎｍ（以下、「吸収波長２」と称する）の近赤外光を出射する。光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、同一方向（Ｘ軸正方向）に照明光Ｌ１を出射する。光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃの出射光軸は、Ｘ－Ｙ平面に平行な同一平面に含まれる。

光源部２０は、さらに、コリメータレンズ２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、ミラー２３と、ダイクロイックミラー２４、２５とを備える。コリメータレンズ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、それぞれ、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃから出射された照明光Ｌ１を平行光に変換する。ミラー２３は、光源２１ａから出射された照明光Ｌ１をＹ軸正方向に反射する。ダイクロイックミラー２４は、光源２１ａから出射された照明光Ｌ１を透過し、光源２１ｂから出射された照明光Ｌ１をＹ軸正方向に反射する。これにより、光源２１ａの出射光軸と光源２１ｂの出射光軸が整合する。

ダイクロイックミラー２５は、ダイクロイックミラー２４側から入射した２つの照明光Ｌ１を透過し、光源２１ｃから出射された照明光Ｌ１をＹ軸正方向に反射する。これにより、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃの出射光軸が、１つの光軸Ａ１に整合する。ミラー２３とダイクロイックミラー２４、２５は、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃの出射光軸を互いに整合させる整合光学系２０ａを構成する。光軸Ａ１は、ミラー２６によってＺ軸正方向に折り曲げられる。これにより、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃからそれぞれ出射された照明光Ｌ１が、光源部２０からＺ軸正方向に出射される。

図２および図３に戻り、集光ミラー３０は、アルミニウム等の金属材料によって形成されている。集光ミラー３０が、樹脂材料によって形成されてもよい。集光ミラー３０は、光源部２０と反対側の面に反射面３０ａを有する。反射面３０ａは、集光ミラー３０の内方に凹んだ曲面となっている。反射面３０ａは、内方に凹んだ曲面を鏡面仕上げした後、金等の高反射率の材料を当該曲面に蒸着することにより形成される。反射面３０ａの形状は、照明光Ｌ１の投射方向に延びる四角柱形状の柱体を、投射方向に平行な長軸を回転軸とする回転楕円面で切り取った形状である。反射面３０ａの形状の設定方法は、追って、図８を参照して説明する。

集光ミラー３０には、さらに、光源部２０から出射される照明光Ｌ１を通過させるための貫通孔３０ｂが形成されている。貫通孔３０ｂは、柱状部３０ｄの中心軸に沿って形成されている。照明光Ｌ１は、開口１４ｃおよび貫通孔３０ｂを通過して、前方の路面（検知領域）に投射される。集光ミラー３０は、光源部２０の光軸Ａ１と、集光ミラー３０自身の光軸Ａ２とを路面側の範囲（集光ミラー３０から照明光Ｌ１の投射方向の範囲）において互いに整合させる。すなわち、これら２つの光軸Ａ１、Ａ２は、集光ミラー３０によって、共通の光軸Ａ１０に統合される。集光ミラー３０の光軸Ａ２は、光源部２０の光軸Ａ１に対して垂直である。

集光ミラー３０は、路面から反射面３０ａに入射する反射光Ｒ１を、Ｙ軸負方向に反射するとともに、当該反射光Ｒ１を光検出器４０の受光面に集光する。光検出器４０は、たとえば、フォトダイオードにより構成される。光検出器４０として、赤外の波長帯（たとえば９００～１８００ｎｍ）に検出感度を有するフォトダイオードが用いられ得る。光検出器４０が可視光の波長帯にも検出感度を有する場合、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃの出射波長である参照波長、吸収波長１および吸収波長２を透過させ、可視光の波長帯を遮断するフィルタが、光検出器４０の前段に配置されてもよい。光検出器４０が、アバランシェフォトダイオードにより構成されてもよい。

光検出器４０は、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃから出射された照明光Ｌ１が路面で反射された反射光Ｒ１を受光し、受光した光量に基づく電気信号を出力する。光検出器４０は、回路基板５０の上面に設置されている。光検出器４０は、貫通孔３０ｂの出口の下方に配置される。

本実施形態では、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃが時分割でパルス発光するように駆動される。したがって、光検出器４０は、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃからの照明光Ｌ１に基づく反射光Ｒ１を時分割で受光して、各反射光Ｒ１の受光光量に応じた電気信号を出力する。光検出器４０から出力される各反射光Ｒ１に応じた電気信号に基づいて、路面の堆積物の種類（水分の状態）が判定される。堆積物の判定処理については、追って図７を参照して説明する。

遮光部材６０は、光検出器４０の直上位置に、円形状の遮光マスク６０ａを有する。遮光マスク６０ａは、４つの梁部６０ｂによって遮光部材６０に支持されている。平面視において、遮光マスク６０ａの大きさは、集光ミラー３０に形成された貫通孔３０ｂの出口の大きさに略等しい。遮光マスク６０ａの上面には、赤外光を吸収する赤外吸収剤６０ｃが付設されている。たとえば、赤外吸収剤６０ｃを含む塗料が、遮光マスク６０ａの上面に塗布される。あるいは、赤外吸収剤６０ｃが塗布されたシートが、遮光マスク６０ａの上面に貼り付けられる。

遮光マスク６０ａは、光源部２０から出射された照明光Ｌ１の一部が、貫通孔３０ｂの出口に掛かって散乱した場合に、この散乱光を、光検出器４０に対して遮光する。すなわち、貫通孔３０ｂの出口から光検出器４０に向かう散乱光は、遮光マスク６０ａの上面に入射し、赤外吸収剤６０ｃによって吸収される。なお、遮光マスク６０ａの上面に、赤外吸収剤６０ｃが付設されなくてもよい。この場合も、貫通孔３０ｂの出口から光検出器４０に向かう散乱光は、遮光マスク６０ａによって遮られる。

遮光マスク６０ａを支持する梁部６０ｂは、遮光マスク６０ａの外側を通って光検出器４０の受光面に集光される反射光Ｒ１をなるべく遮らないように、細い線状に形成されることが望ましい。また、遮光マスク６０ａは、必ずしも、梁部６０ｂによって支持されなくてもよく、たとえば、遮光部材６０の上面に透明板を配置し、この透明板に遮光マスク６０ａを付設してもよい。この場合、透明板の上面および下面に、ＡＲコートを付することが好ましい。

図２および図３の構成において、集光ミラー３０、回路基板５０および遮光部材６０は、筐体１２に固定された支持部材１４に設置される。すなわち、集光ミラー３０は、背板部３０ｃが支持部材１４の壁板部１４ａの前面に固定されることにより、支持部材１４に設置される。また、回路基板５０は、支持部材１４の前フレーム１４ｂの下面に固定され、遮光部材６０は、支持部材１４の壁板部１４ａの前面に固定される。さらに、光源部２０は、ホルダに保持された状態で、支持部材１４の壁板部１４ａの背面に固定される。壁板部１４ａには、照明光Ｌ１を通すための円形の開口１４ｃが形成されている。こうして、水分検知装置１の内部構造の組み立てが完了する。

＜回路部の構成＞
図５は、水分検知装置１の回路部の構成を示すブロック図である。

水分検知装置１は、図１に示した光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび光検出器４０の他、制御部１１０と、記憶部１２０と、出力部１３０と、３つの駆動部１４１、１４２、１４３と、処理部１５０と、を備える。

制御部１１０は、たとえばＣＰＵやマイクロコンピュータにより構成される。制御部１１０は、記憶部１２０に記憶された制御プログラムに従って、水分検知装置１内の各部の制御を行う。制御プログラムによる機能として、判定部１１１が、制御部１１０に設けられる。判定部１１１は、光検出器４０からの検出信号に基づいて、路面上の堆積物の種類（水、雪、氷）を判定する。判定部１１１は、制御プログラムによる機能ではなく、ハードウェアとして構成されてもよい。

記憶部１２０は、メモリを備え、制御プログラムを記憶するとともに、制御処理時のワーク領域として用いられる。出力部１３０は、判定部１１１の判定結果を出力する。出力部１３０は、水分検知装置１に配置されたモニター等の表示部であってもよく、あるいは、判定部１１１の判定結果をサーバ等の外部処理装置に送信するための通信モジュールであってもよい。

駆動部１４１、１４２、１４３は、それぞれ、制御部１１０からの制御に従って光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃを駆動する。処理部１５０は、光検出器４０から入力される電気信号をデジタル信号に変換するとともに対数を取り、制御部１１０に出力する。制御部１１０は、処理部１５０から入力される検出信号に基づいて、路面の堆積物の種類（水分の状態）を判定する。この判定は、上記のように、判定部１１１によって行われる。

＜判定方法＞
次に、堆積物の種類の判定方法について説明する。

図６は、水と氷における光の吸収係数を示すグラフである。

図６において、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃの出射波長にそれぞれ設定された参照波長、吸収波長１および吸収波長２が、それぞれ、矢印で示されている。

図６に示すように、水および氷に対する参照波長の吸収係数は、吸収波長１および吸収波長２の吸収係数より小さい。すなわち、参照波長の照明光Ｌ１は、吸収波長１および吸収波長２の照明光Ｌ１よりも、水や氷による吸収が少ない。このため、光源２１ａから出射された照明光Ｌ１（参照波長）は、路面上の照射領域に水分（水、氷、雪）が存在しても、路面によって反射されやすく、当該照明光Ｌ１（参照波長）の反射光Ｒ１に対する光検出器４０で受光光量は多くなる。他方、光源２１ｂ、２１ｃから出射される吸収波長１、２は、水や氷による吸収係数が大きい。このため、照射領域に水分がある場合、吸収波長１、２の照明光Ｌ１は、水分によって吸収され、光検出器４０で受光される吸収波長１、２の反射光Ｒ１の光量は少なくなる。

したがって、水分による影響をあまり受けない参照波長の照明光Ｌ１に対する検出信号によって、吸収波長１、２の照明光Ｌ１に対する検出信号を規格化することで、路面の形状による散乱などのノイズ成分を抑制することができる。

本実施形態では、吸収波長１と吸収波長２の吸収係数の違いを利用して、水と氷の判別が行われる。すなわち、吸収波長１（１４５０ｎｍ）では氷での吸収係数に対して水での吸収係数が大きく、吸収波長２（１５５０ｎｍ）では水での吸収係数に対して氷での吸収係数が大きい。従って、吸収波長１および吸収波長２の検出信号の比を取ることで、照射位置に水分がある場合に、それが水か氷かを判別できる。

図７は、制御部１１０（判定部１１１）による堆積物の種類の判定処理を示すフローチャートである。

まず、制御部１１０は、光源部２０を駆動する（Ｓ１１）。具体的には、制御部１１０は、駆動部１４１、１４２、１４３を介して、時分割で光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃから照明光Ｌ１を出射させる。そして、制御部１１０は、光源２１ａの駆動に応じて光検出器４０から出力される検出信号と、光源２１ｂの駆動に応じて光検出器４０から出力される検出信号と、光源２１ｃの駆動に応じて光検出器４０から出力される検出信号とを、処理部１５０を介して取得する。

次に、制御部１１０の判定部１１１は、参照波長の検出信号の強度、吸収波長１の検出信号の強度、および吸収波長２の検出信号の強度に基づいて、照射位置の状態を判定する。

具体的には、判定部１１１は、参照波長の検出信号の強度に対する吸収波長１の検出信号の強度の比率を対数変換した値Ｒ１１が閾値Ｒｔｈ１以上であり、かつ、参照波長の検出信号の強度に対する吸収波長２の検出信号の強度の比率を対数変換した値Ｒ１２が閾値Ｒｔｈ２以上である場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、照射位置に水分が存在しない（乾燥している）と判定する（Ｓ１３）。

ここで、閾値Ｒｔｈ１は、水に対する参照波長（９８０ｎｍ）の吸収係数の値から、水に対する吸収波長１（１４５０ｎｍ）の吸収係数の値を減算し、その値に水があると判定される厚さの２倍を掛けた値である。たとえば、厚さ１０μｍ以上の水を検知する場合、Ｒｔｈ１の値は－０．０６２となる。また、閾値Ｒｔｈ２は、氷に対する参照波長（９８０ｎｍ）の吸収係数の値から、氷に対する吸収波長２（１５５０ｎｍ）の吸収係数の値を減算し、その値に氷があると判定される厚さの２倍を掛けた値である。たとえば、厚さ１０μｍ以上の氷を検知する場合、Ｒｔｈ２の値は－０．０６９となる。

ステップＳ１２の判定がＮＯの場合、判定部１１１は、照射位置に水分が存在すると判定して、処理をステップＳ１４へ進める。

ステップＳ１４において、判定部１１１は、値Ｒ１１と値Ｒ１２の比を計算し、その値が閾値Ｒｉ以下であるか否かを判定する。ここで、閾値Ｒｉの値は、氷における吸収波長１（１４５０ｎｍ）の吸収係数から参照波長（９８０ｎｍ）の吸収係数を減算した値と、氷における吸収波長２（１５５０ｎｍ）の吸収係数から参照波長（９８０ｎｍ）の吸収係数を減算した値の比である。

値Ｒ１１と値Ｒ１２の比が閾値Ｒｉ以下である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、判定部１１１は、照射位置に氷あるいは雪のみが存在すると判定して、処理をステップＳ１５に進める。値Ｒ１１と値Ｒ１２の比が閾値Ｒｉを超える場合（Ｓ１４：ＮＯ）、判定部１１１は、照射位置に水または水および氷が存在すると判定して、処理をステップＳ１８に進める。

ステップＳ１５において、判定部１１１は、参照波長の受光強度Ｉｒが閾値Ｉｔｈ以上か否かを判定する。ここで、受光強度Ｉｒが閾値Ｉｔｈ以上である場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、判定部１１１は、照射位置に雪が存在すると判定する（Ｓ１６）。他方、受光強度Ｉｒが閾値Ｉｔｈ未満である場合（Ｓ１５：ＮＯ）、判定部１１１は、照射位置に氷が存在すると判定する（Ｓ１７）。ここで、制御部１１０は、判定部１１１が雪あるいは氷が存在すると判定した後、参照波長と吸収波長１の検出信号の値からそれらの厚みを測定してもよい。

ステップＳ１８において、判定部１１１は、値Ｒ１１と値Ｒ１２の比を計算し、その値が閾値Ｒｗ以上であるか否かを判定する。値Ｒ１１と値Ｒ１２の比が閾値Ｒｗ以上である場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、判定部１１１は、照射位置に水が存在すると判定する（Ｓ１９）。ここで、判定部１１１が照射位置に水が存在すると判定した後、制御部１１０は、さらに、参照波長と吸収波長２の検出信号の値から水の厚みを測定してもよい。

他方、値Ｒ１１と値Ｒ１２の比が閾値Ｒｗ未満である場合（Ｓ１８：ＮＯ）、すなわち、Ｒｉ＜Ｒ１１／Ｒ１２＜Ｒｗの場合、判定部１１１は、照射位置に水と氷の混合物が存在していると判定する（Ｓ２０）。ここで、制御部１１０は、（Ｒ１１／Ｒ１２－Ｒｉ）の値と（Ｒｗ－Ｒ１１／Ｒ１２）の値を比較することにより、照射位置に存在する水と氷の割合を算出し、その割合と参照波長、吸収波長１、吸収波長２の検出信号の値から水と氷の混合物の膜厚を測定してもよい。

＜反射面の形成方法＞
次に、集光ミラー３０の反射面３０ａの形成方法について説明する。

図８は、反射面３０ａの形成方法を説明するための図である。

図８に示すように、反射面３０ａの１つの稜線が所定の楕円Ｅ０の一部に沿う形状である場合、楕円Ｅ０の長軸ＡＸ１上にある第１焦点位置ＦＰ１から発した光は、反射面３０ａによって、長軸ＡＸ１上の第２焦点位置ＦＰ２に集光される。逆に、第２焦点位置ＦＰ２から発した光は、反射面３０ａによって、第１焦点位置ＦＰ１に集光される。

ここで、反射面３０ａから第１焦点位置ＦＰ１に向かう光軸Ａ２１と、反射面３０ａから第２焦点位置ＦＰ２に向かう光軸Ａ２２は、互いに垂直である。また、楕円Ｅ０の長軸ＡＸ１と短軸ＡＸ２の比に応じて、第１焦点位置ＦＰ１までの第１焦点距離ＦＤ１と、第２焦点位置ＦＰ２までの第２焦点距離ＦＤ２とが変化する。換言すると、第１焦点距離ＦＤ１と第２焦点距離ＦＤ２の長さに応じて、長軸ＡＸ１と短軸ＡＸ２の比が変化し、楕円Ｅ０の形状も変化する。これに応じて、反射面３０ａの稜線の形状も変化する。

実施形態１では、反射面３０ａから第２焦点位置ＦＰ２に向かう方向に路面（検知面）が設定され、反射面３０ａから第１焦点位置ＦＰ１に向かう方向に光検出器４０の検出面が設定される。したがって、第１焦点距離ＦＤ１は、水分検知装置１における反射面３０ａと光検出器４０との間の距離付近に設定され、第２焦点距離ＦＤ２は、反射面３０ａと路面（検知領域）との間の距離付近に設定される。たとえば、第１焦点距離ＦＤ１は、５０ｍｍ程度に設定され、第２焦点距離ＦＤ２は、数ｍ～１０数ｍ程度に設定される。この場合、楕円Ｅ０は、図８の場合に比べ、短軸ＡＸ２に対する長軸ＡＸ１の比が顕著に大きくなる。

実施形態１では、光軸Ａ２２に沿う方向に延びる四角柱（柱体）Ｐ０を、第１焦点位置ＦＰ１および第２焦点位置ＦＰ２を含む長軸ＡＸ１を回転軸とする回転楕円面で切り取った断面形状に、反射面３０ａの形状が設定される。四角柱Ｐ０の対向する２つの側面は、光軸Ａ２１、Ａ２２を含む平面に平行であり、四角柱Ｐ０の対向する他の２つの側面は、光軸Ａ２１、Ａ２２を含む平面に垂直である。四角柱Ｐ０の中心軸は、第２焦点位置ＦＰ２に向かう光軸Ａ２２に一致する。図８の光軸Ａ２１および光軸Ａ２２は、それぞれ、図３の光軸Ａ２および光軸Ａ１０に対応する。

このように反射面３０ａの形状を設定することにより、第２焦点位置ＦＰ２付近で生じた反射光Ｒ１を、第１焦点位置ＦＰ１付近に配置された光検出器４０の受光面に効率的に集光させることができる。すなわち、反射面３０ａが、無限遠からの平行光を光検出器４０の受光面に集光させる放物面に設定される場合に比べて、より多くの光量の反射光Ｒ１を光検出器４０に集光させることができる。

＜反射面および受光面の調整方法＞
次に、反射面３０ａおよび光検出器４０の受光面の調整方法について説明する。

ここでは、計測距離レンジが２～１５ｍに設定されると想定されている。計測距離レンジとは、検知領域までの距離の変動範囲のことである。たとえば、水分検知装置１が電柱等に設置される場合、水分検知装置１の設置状態（設置位置の高さや投射方向の向き）に応じて変動し得る検知領域（路面）までの距離の範囲が、計測距離レンジとなる。

本願発明者らは、計測距離レンジに対する反射面３０ａおよび光検出器４０の受光面の好ましい調整方法を、種々の観点から、シミュレーションに基づき検討した。以下、この検討に基づく反射面３０ａおよび光検出器４０の受光面の調整方法を、シミュレーション結果とともに説明する。

（１）調整方法１
調整方法１では、図８に示した第２焦点位置ＦＰ２が、計測距離レンジの最遠距離位置（１５ｍ）と最近距離位置（２ｍ）との間の距離位置（たとえば４ｍ）に設定され、光検出器４０の受光面は、第１焦点位置ＦＰ１の位置に位置付けられる。また、最遠距離位置において反射された反射光Ｒ１の受光面上におけるスポットサイズが受光面以下のサイズとなるように、受光面のサイズが設定される。

図９（ａ）～（ｃ）は、調整方法１の条件に従って反射面３０ａおよび光検出器４０の受光面４０ａが構成された場合の、光検出器４０の受光面４０ａに入射する反射光Ｒ１の光線の様子をシミュレーションにより求めた光線図である。

図９（ａ）～（ｃ）には、それぞれ、反射面３０ａからの距離が１５ｍ、４ｍおよび２ｍの位置（図８の光軸Ａ２２を含む直線上の位置）の点で反射および拡散された反射光Ｒ１のうち、反射面３０ａに取り込まれて光検出器４０に集光される反射光Ｒ１の光線が示されている。

このシミュレーションでは、図８に示した第１焦点距離ＦＤ１と第２焦点距離ＦＤ２を、それぞれ、５０ｍｍおよび４ｍに設定して、反射面３０ａの形状を構成した。また、図２において、Ｚ軸正側から見たときの反射面３０ａの左右および上下の幅を、それぞれ、５２ｍｍに設定した。すなわち、四角柱である柱状部３０ｄの４つの側面の幅を、何れも５２ｍｍに設定した。また、Ｚ軸正側から見たときの貫通孔３０ｂの直径を、５ｍｍに設定した。さらに、光検出器４０の受光面４０ａを、直径１ｍｍの円形に設定した。また、光検出器４０の受光面４０ａは、第１焦点位置ＦＰ１の位置に設定した。

この条件では、図９（ｂ）に示すように、距離４ｍの反射位置からの反射光Ｒ１は、受光面４０ａにフォーカスされる。また、この場合、図９（ａ）に示すように、距離１５ｍ（計測距離レンジの最遠距離）の反射位置からの反射光Ｒ１は、最小ビーム径に収束する位置が受光面４０ａよりも反射面３０ａ側に近づくものの、反射面３０ａに取り込まれた反射光Ｒ１の全てが受光面４０ａに入射する。さらに、この場合、図９（ｃ）に示すように、距離２ｍ（計測距離レンジの最近距離）の反射位置からの反射光Ｒ１は、最小ビーム径に収束する位置が受光面４０ａよりも反射面３０ａから離れるものの、反射面３０ａに取り込まれた反射光Ｒ１の全てが受光面４０ａに入射する。

このように、反射面３０ａおよび受光面４０ａをそれぞれ調整方法１の条件に従って設定すると、計測距離レンジ内の何れの距離位置に検知領域が設定された場合においても、反射面３０ａに取り込まれた反射光Ｒ１の全てを受光面４０ａに入射させることができる。よって、反射光Ｒ１を効率良く受光面４０ａに集光させることができる。

図９（ｄ）は、調整方法１の条件に従って反射面３０ａおよび受光面４０ａを設定した場合の、上記シミュレーションに基づく、検知領域までの距離と光検出器４０の受光光量との関係を示すグラフである。

図９（ｄ）において、横軸は、検知領域までの距離（反射面３０ａと検知領域との間の距離）であり、縦軸は、検知領域までの距離が１５ｍ（計測距離レンジの最遠距離）であるときの受光光量を１とした場合の反射光Ｒ１の相対受光光量である。

照明光Ｌ１の反射光は検知領域で拡散するため、反射面３０ａに取り込まれる反射光Ｒ１の光量は、検知領域までの距離の２乗に反比例する。その一方、調整方法１の条件によれば、図９（ａ）～（ｃ）に示したように、計測距離レンジ内の何れの距離位置においても、反射面３０ａに取り込まれた反射光Ｒ１の全てが受光面４０ａに入射する。このため、受光面４０ａに入射する反射光Ｒ１の光量（受光光量）は、検知領域までの距離の２乗に反比例することとなる。

したがって、反射光の受光光量は、図９（ｄ）に示すように、検知領域までの距離が短くなるに伴い急峻に増加する。ここでは、最近距離位置（２ｍ）における相対受光光量は、最遠距離位置（１５ｍ）における相対受光光量の５６倍程度になる。したがって、光検出器４０からの信号を処理する処理部１５０（図５参照）は、５６倍程度のレンジＲｎ１をカバー可能な検出回路を備える必要がある。この場合、この検出回路には、ゲインの切替回路やゲイン調節回路などが含まれる必要がある。

ここで、調整方法１の条件によれば、図９（ｄ）に示すように、近距離範囲において相対受光光量が顕著に高くなるため、水分検知装置１が近距離範囲において用いられる場合、遠距離範囲を測定する場合に比べて、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃの出力を低下させてもよい。これにより、水分検知装置１の消費電力を抑制でき、且つ、レンジＲｎ１を圧縮できる。よって、検出回路からゲインの切替回路やゲイン調節回路を省略することができる。

なお、上記検証では、図９（ａ）、（ｃ）に示すように、最遠距離位置において反射された反射光Ｒ１の受光面４０ａ上におけるスポットサイズと、最近距離位置において反射された反射光Ｒ１の受光面４０ａ上におけるスポットサイズの両方が、受光面４０ａ以下のサイズとなるように、第２焦点距離ＦＤ２と受光面４０ａのサイズが設定された。これに対し、最近距離位置において反射された反射光Ｒ１のスポットサイズの方は受光面４０ａより大きくなるように、第２焦点距離ＦＤ２と受光面４０ａのサイズが設定されてもよい。こうすると、近距離範囲において、反射光Ｒ１の一部を受光面４０ａから外すことができ、近距離範囲おける受光光量を減少させることができる。これにより、検出回路がカバーすべきレンジＲｎ１を狭めることができ、検出回路の簡素化を図ることができる。

（２）調整方法２
調整方法２では、図８に示した第２焦点位置ＦＰ２が、計測距離レンジの最遠距離位置（１５ｍ）に設定され、光検出器４０の受光面が第１焦点位置ＦＰ１の位置に位置付けられる。また、最近距離位置において反射された反射光Ｒ１の受光面上におけるスポットサイズよりも受光面のサイズが小さくなるように、受光面が設定される。

図１０（ａ）～（ｃ）は、調整方法２の条件に従って反射面３０ａおよび光検出器４０の受光面４０ａが構成された場合の、光検出器４０の受光面４０ａに入射する反射光Ｒ１の光線の様子をシミュレーションにより求めた光線図である。

図１０（ａ）～（ｃ）には、それぞれ、反射面３０ａからの距離が１５ｍ、４ｍおよび２ｍの位置（図８の光軸Ａ２２を含む直線上の位置）の点で反射および拡散された反射光Ｒ１のうち、反射面３０ａに取り込まれて光検出器４０に集光される反射光Ｒ１の光線が示されている。

このシミュレーションでは、図８に示した第１焦点距離ＦＤ１と第２焦点距離ＦＤ２を、それぞれ、５０ｍｍおよび１５ｍに設定して、反射面３０ａの形状を構成した。その他のシミュレーション条件は、図９（ａ）～（ｃ）の場合と同様に設定した。

この場合、図１０（ａ）に示すように、距離１５ｍ（計測距離レンジの最遠距離）の反射位置からの反射光Ｒ１は、受光面４０ａにフォーカスされる。また、図１０（ｂ）に示すように、距離４ｍ（最遠距離と最近距離の間の距離）の反射位置からの反射光Ｒ１は、最小ビーム径に収束する位置が受光面４０ａに対して下方にシフトするものの、反射面３０ａに取り込まれた反射光Ｒ１は、全てが受光面４０ａに入射する。また、図１０（ｃ）に示すように、距離２ｍ（計測距離レンジの最近距離）の反射位置からの反射光Ｒ１は、最小ビーム径に収束する位置が受光面４０ａに対してさらにシフトすることにより、反射面３０ａに取り込まれた反射光Ｒ１は、その一部が受光面４０ａから外れる。

図１０（ｄ）は、調整方法２の条件に従って反射面３０ａおよび受光面４０ａを設定した場合の、上記シミュレーションに基づく、検知領域までの距離と光検出器４０の受光光量との関係を示すグラフである。縦軸および横軸は、図９（ｄ）と同様である。

調整方法２の条件によれば、図１０（ｃ）に示したように、反射位置が最近距離位置である場合に、反射面３０ａに取り込まれた反射光Ｒ１の一部が受光面４０ａから外れるため、図１０（ｄ）に示すように、近距離範囲における反射光Ｒ１の受光光量の増加度合いが、図９（ｄ）に比べて緩やかになる。ここでは、最近距離位置（２ｍ）における相対受光光量は、最遠距離位置（１５ｍ）における相対受光光量の３７倍程度に圧縮される。したがって、光検出器４０からの信号を処理する処理部１５０（図５参照）は、３７倍程度のレンジＲｎ２をカバー可能な検出回路を備えていればよい。この場合、検出回路から、ゲインの切替回路やゲイン調節回路などを省略できる可能性がある。

なお、調整方法２の条件においても、調整方法１の場合と同様、水分検知装置１が近距離範囲において用いられる場合は、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃの出力を低下させる調整がなされてもよい。これにより、水分検知装置１の消費電力を抑制でき、且つ、レンジＲｎ２を圧縮できる。よって、検出回路からゲインの切替回路やゲイン調節回路を省略することができる。

また、調整方法２の条件では、最遠距離位置（１５ｍ）から反射される反射光Ｒ１が光検出器４０の受光面４０ａにフォーカスされるため、調整方法１に比べて、受光面４０ａのサイズを小さくできる。すなわち、受光面４０ａのサイズを小さく設定しても、遠距離範囲において反射され、受光面４０ａに対する取り込み量が少ない反射光Ｒ１を、余すことなく確実に光検出器４０の受光面４０ａに入射させることができる。

なお、このように受光面４０ａのサイズを小さく調整した場合、近距離範囲からの反射光Ｒ１のうち受光面４０ａから外れる反射光Ｒ１の光量が増加する。これにより、近距離範囲における相対受光光量を低下させることができ、レンジＲｎ２をより一層圧縮させることができる。よって、検出回路からゲインの切替回路やゲイン調節回路を省略することができる。

この他、受光面４０ａを小さくすると、光検出器４０の検出精度を高めることができ、且つ、光検出器４０のコストを低減することもできる。

（３）調整方法３
調整方法３では、図８に示した第２焦点位置ＦＰ２が、計測距離レンジの最遠距離位置（１５ｍ）に設定され、光検出器４０の受光面が第１焦点位置ＦＰ１に対して反射面３０ａ側にシフトした位置に位置付けられる。また、最遠距離位置において反射された反射光Ｒ１の受光面上におけるスポットサイズが受光面のサイズと同等となり、且つ、最近距離位置において反射された反射光Ｒ１の受光面上におけるスポットサイズよりも受光面のサイズが小さくなるように、受光面が設定される。

図１１（ａ）～（ｃ）は、調整方法３の条件に従って反射面３０ａおよび光検出器４０の受光面４０ａが構成された場合の、光検出器４０の受光面４０ａに入射する反射光Ｒ１の光線の様子をシミュレーションにより求めた光線図である。

図１１（ａ）～（ｃ）には、それぞれ、反射面３０ａからの距離が１５ｍ、４ｍおよび２ｍの位置（図８の光軸Ａ２２を含む直線上の位置）の点で反射および拡散された反射光Ｒ１のうち、反射面３０ａに取り込まれて光検出器４０に集光される反射光Ｒ１の光線が示されている。

このシミュレーションでは、図１０（ａ）～（ｃ）のシミュレーション条件に比べて、光検出器４０の位置が相違している。図１１（ａ）～（ｃ）には、図１０（ａ）～（ｃ）において配置された光検出器が、光検出器４０’として示されている。

すなわち、図１１（ａ）～（ｃ）のシミュレーションでは、第１焦点位置ＦＰ１に対して反射面３０ａに近づく方向にシフトした位置に、受光面４０ａを配置した。より詳細には、最遠距離位置（１５ｍ）において反射された反射光Ｒ１の受光面４０ａ上におけるスポットサイズ（ビーム径）Ｗ１が受光面４０ａのサイズ（直径）と同等となるように、光検出器４０を配置した。その他のシミュレーション条件は、図１０（ａ）～（ｃ）の場合と同様に設定した。

この場合、図１１（ａ）に示すように、距離１５ｍ（計測距離レンジの最遠距離）の反射位置からの反射光Ｒ１は、全て、受光面４０ａに集光される。また、図１１（ｂ）に示すように、距離４ｍ（最遠距離と最近距離の間の距離）の反射位置からの反射光Ｒ１は、最小ビーム径に収束する位置が受光面４０ａから離れることに伴い、スポットサイズＷ１が受光面４０ａのサイズよりも大きくなり、反射面３０ａに取り込まれた反射光Ｒ１の一部が受光面４０ａから外れる。また、図１１（ｃ）に示すように、距離２ｍ（計測距離レンジの最近距離）の反射位置からの反射光Ｒ１は、最小ビーム径に収束する位置が受光面４０ａからさらに離れることにより、スポットサイズＷ１がより一層大きくなり、反射面３０ａに取り込まれた反射光Ｒ１のより多くの部分が受光面４０ａから外れる。

図１１（ｄ）は、調整方法３の条件に従って反射面３０ａおよび受光面４０ａを設定した場合の、上記シミュレーションに基づく、検知領域までの距離と光検出器４０の受光光量との関係を示すグラフである。縦軸および横軸は、図９（ｄ）と同様である。

調整方法３の条件によれば、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）に示したように、反射位置が最近距離位置に近づくにつれて、受光面４０ａから外れる反射光Ｒ１の光量が増加するため、図１１（ｄ）に示すように、近距離範囲における反射光Ｒ１の受光光量の増加度合いがより一層緩やかになる。ここでは、最近距離位置（２ｍ）における相対受光光量は、最遠距離位置（１５ｍ）における相対受光光量の１１倍程度まで圧縮される。したがって、光検出器４０からの信号を処理する処理部１５０（図５参照）は、１１倍程度のレンジＲｎ３をカバー可能な検出回路を備えていればよい。この場合、検出回路から、ゲインの切替回路やゲイン調節回路などを省略することができる。

また、調整方法３の条件によっても、最遠距離位置（１５ｍ）から反射される反射光Ｒ１の全てが光検出器４０の受光面４０ａに集光されるため、最遠距離位置において反射され、受光面４０ａに対する取り込み量が少ない反射光Ｒ１を、余すことなく確実に光検出器４０の受光面４０ａに入射させることができる。よって、最遠距離位置における水分検知をより正確に行うことができる。

なお、上記シミュレーション条件では、最遠距離位置（１５ｍ）において反射された反射光Ｒ１の受光面４０ａ上におけるスポットサイズＷ１が受光面４０ａのサイズと同等となるように、光検出器４０を配置したが、最遠距離位置（１５ｍ）において反射された反射光Ｒ１の受光面４０ａ上におけるスポットサイズＷ１が受光面４０ａのサイズよりもやや小さくなるように、光検出器４０の位置または受光面４０ａのサイズが設定されてもよい。これにより、遠距離範囲において反射光Ｒ１を確実に光検出器４０の受光面４０ａに入射させることができ、遠距離範囲における水分検知を正確に行うことができる。

＜システム構成例＞
次に、上記実施形態１に係る水分検知装置１を用いたシステム構成例について説明する。

図１２は、路面情報配信システム２００の構成を示す模式的に示す図である。

路面情報配信システム２００は、水分検知装置１と管理サーバ２を備える。図１２の例では、道路３が、橋梁４とトンネル５の出口５ａとを通って、トンネル５の内部へと続いている。

水分検知装置１は、道路３の側方にポール等を介して設置されるほか、道路３の側方に設置された外灯や壁面等に設置される。水分検知装置１は、道路３の路面３ａの状態を検出する。図１２には、２つの水分検知装置１が示されており、手前側の水分検知装置１は、橋梁４上に位置する路面３ａの検知領域３ａ１の状態を検知し、奥側の水分検知装置１は、トンネル５の出口５ａ付近に位置する路面３ａの検知領域３ａ２の状態を検知する。各水分検知装置１と検知領域３ａ１、３ａ２との距離は、互いに異なっている。何れの距離も計測距離レンジの範囲内にある。水分検知装置１は、路面３ａの各検知対象領域の水分の状態（堆積物の種類、厚み等）を判定し、判定結果を、基地局６およびネットワーク網７を介して管理サーバ２に送信する。

基地局６は、通信可能な範囲に水分検知装置１を含むように設置され、無線により水分検知装置１と通信可能に構成される。この場合、図３の出力部１３０は、通信モジュールにより構成される。基地局６は、ネットワーク網７に接続されている。ネットワーク網７は、たとえばインターネットである。

管理サーバ２は、路面状況配信センター８等に設置され、ネットワーク網７に接続されている。管理サーバ２は、水分検知装置１によって配信された路面状態に関する情報に基づいて、路面３ａの状態を報知するための地図情報を生成し、生成した地図情報を、ネットワーク網７および基地局６を介して車両等に配信する。配信された地図情報は、車両に搭載されたカーナビゲーションシステムの表示部に表示される。ドライバーは、表示内容を確認して、走行経路の路面３ａの状態を把握できる。これにより、路面３ａを走行する際の安全性を高めることができる。

この他、水分検知装置１は、車両に搭載されてもよい。この場合、たとえば、照明光Ｌ１が車両前方に斜め方向に路面に照射されるように、水分検知装置１が車両に設置される。水分検知装置１は、車両前方の路面状態を検知し、検知結果を、車両のナビゲーションシステムに表示させる。路面状態の検知は、車両走行時にも行われ、随時、ナビゲーションシステムに表示される。これにより、ドライバーは、現在走行中の路面の状態を的確に把握できる。

この場合、さらに、水分検知装置１による路面の検知結果が、現在の走行位置を示す情報とともに、ナビゲーションシステムから図８の管理サーバ２に送信されて、管理サーバ２に集約されてもよい。これにより、管理サーバ２は、各車から集約した路面の検知結果に基づいて、道路の状態を示すより微細な地図情報を生成できる。ドライバーは、走行経路となり得る道路の状態を、より的確に把握できる。

＜実施形態の効果＞
実施形態１によれば、以下の効果が奏される。

図３に示したように、光源部２０の光軸Ａ１と集光ミラー３０の光軸Ａ２とが路面側（検知領域側）の範囲において互いに整合される。このため、路面（検知領域）で反射された反射光のうち、整合された光軸Ａ１０を逆行する反射光Ｒ１を、集光ミラー３０により光検出器４０に集光させることができる。よって、水分検知装置１と路面との距離に応じて路面に対する照明光Ｌ１と反射光Ｒ１の角度を調整する必要がなく、このような調整をせずとも、路面からの反射光Ｒ１を光検出器４０で適正に受光させることができる。

また、図８を参照して説明したように、集光ミラー３０の反射面３０ａが、照明光Ｌ１の投射方向に延びる柱体（四角柱Ｐ０）を、長軸を回転軸とする回転楕円面で切り取った形状を有するため、集光ミラー３０に対して集光ミラー３０の第１焦点位置ＦＰ１に向かう方向に光検出器４０を配置し、集光ミラー３０に対して集光ミラー３０の第２焦点位置ＦＰ２に向かう方向に検知領域を設定することにより、検知領域からの反射光Ｒ１を効率的に光検出器４０に導くことができる。よって、検知領域における水分の状態を、より精度良く検知することができる。

また、図３に示したように、貫通孔３０ｂの出口と光検出器４０との間に、貫通孔３０ｂの出口で散乱した照明光Ｌ１を遮光するための遮光マスク６０ａが設けられている。これにより、光検出器４０に対して反射光Ｒ１以外の不要光が入射することを抑制でき、結果、水分検知精度を高めることができる。

また、図１０（ａ）～（ｄ）に示した調整方法２および図１１（ａ）～（ｄ）に示した調整方法３では、第２焦点位置ＦＰ２が、計測距離レンジの最遠距離位置に設定される。これにより、受光光量が微小となる最遠距離位置からの反射光Ｒ１を、反射面３０ａにより、効率的に光検出器４０の受光面４０ａに集光させることができる。よって、水分検知精度を高めることができる。

また、図１０（ａ）～（ｄ）に示した調整方法２では、光検出器４０の受光面４０ａが、第１焦点位置ＦＰ１に配置される。これにより、最遠距離位置からの反射光Ｒ１の全てを、確実に、光検出器４０の受光面４０ａに集光させることができる。よって、水分検知精度を高めることができる。

また、図１１（ａ）～（ｄ）に示した調整方法３では、最遠距離位置において反射された反射光Ｒ１のスポットサイズＷ１が光検出器４０の受光面４０ａと同等サイズとなる位置に配置される。これにより、最遠距離位置において反射された反射光Ｒ１の全てを受光面４０ａに集光でき、且つ、反射位置（検知領域）が最近距離位置に近づくにつれて、受光面４０ａから外れる反射光Ｒ１の光量を増加させることができる。よって、図１１（ｄ）に示すように、受光光量のレンジＲｎ３を顕著に圧縮させることができ、光検出器４０からの信号を処理する検出回路の構成を簡素化できる。

また、図９（ａ）～（ｄ）に示した調整方法１では、第２焦点位置ＦＰ２が、計測距離レンジの最遠距離位置と最近距離位置との間の距離位置（ここでは、４ｍの距離位置）に設定され、光検出器４０は、最遠距離位置（ここでは、１５ｍの距離位置）において反射された反射光Ｒ１の光検出器４０の受光面４０ａ上におけるスポットサイズが受光面４０ａのサイズ以下となるように、受光面４０ａのサイズが設定される。これにより、図９（ｄ）に示すように、計測距離レンジの全範囲において、反射光Ｒ１を効率良く受光できる。よって、検知領域が近距離範囲にある場合に、光源２１ａ～２１ｃの出射パワーを低下させる対応をとることができ、消費電力の抑制を図ることができる。

また、図１０（ａ）～（ｄ）に示した調整方法２および図１１（ａ）～（ｄ）に示した調整方法３では、光検出器４０の受光面４０ａが、計測距離レンジの最近距離位置において反射された反射光の受光面４０ａ上におけるスポットサイズよりも小さい。これにより、反射面３０ａに対する取り込み量が多い近距離範囲において、反射光Ｒ１の一部が受光面４０ａから外れる。このため、図１０（ｄ）および図１１（ｄ）に示すように、相対受光光量のレンジＲｎ２、Ｒｎ３を圧縮でき、光検出器４０からの信号を処理する検出回路の構成を簡素化できる。

また、図４（ａ）、（ｂ）に示したように、光源部２０は、互いに異なる波長の光を出射する複数の光源２１ａ～２１ｃと、これら光源２１ａ～２１ｃの出射光軸を互いに整合させる整合光学系２０ａ（ミラー２３、ダイクロイックミラー２４、２５）と、を備える。このように、光源２１ａ～２１ｃの出射光軸を光軸Ａ１に整合させておくことにより、光軸Ａ１と、集光ミラー３０の光軸Ａ２とを、集光ミラー３０によって簡易に整合させることができる。

また、水分検知装置１は、光検出器４０の検出信号に基づいて検知領域における堆積物を判定する判定部１１１を備える。そして、図７に示したように、判定部１１１は、吸収波長１、２の２つの検出用の照明光Ｌ１に対する検出信号を、参照波長の参照用の照明光Ｌ１に対する検出信号により規格化した値Ｒ１１、Ｒ１２に基づいて、路面上の堆積物（雪、氷、水）を判定する。このように、水分による影響をあまり受けない参照波長の照明光Ｌ１に対する検出信号によって、吸収波長１、２の照明光Ｌ１に対する検出信号を規格化することにより、路面の形状による散乱などのノイズ成分を抑制することができる。よって、路面の水分の状態（堆積物の種類）を精度良く判定することができる。

＜変更例＞
図１３は、実施形態１の変更例に係る水分検知装置１の構成を示す斜視図である。

図１３の構成では、図２の構成に比べ、集光ミラー３１の形状が変更されている。すなわち、図１３の構成では、集光ミラー３１の柱状部３１ｄが円柱形状である。柱状部３１ｄは、照明光Ｌ１の投射方向に突出している。柱状部３１ｄには、中心軸に沿って貫通孔３１ｂが形成されている。反射面３１ａは、図２の構成の場合と同様、図８に示した方法によって形成される。すなわち、長軸ＡＸ１を回転軸とする回転楕円面で柱状部３１ｄと同径の円柱を切り取ることにより、反射面３１ａが形成される。貫通孔３１ｂおよび背板部３１ｃの機能は、図２に構成における貫通孔３０ｂおよび背板部３０ｃの機能と同様である。集光ミラー３１以外の構成は、図２の構成と同様である。

図１３の構成によっても、上記実施形態１と同様、調整方法１～３により、反射面３１ａおよび光検出器４０の受光面４０ａが設定される。これにより、上記実施形態１と同様の効果が奏され得る。

また、図１３の構成によっても、上記実施形態１と同様、光源部２０の光軸Ａ１と集光ミラー３０の光軸Ａ２とが路面側（検知領域側）の範囲において互いに整合される。このため、路面（検知領域）で反射された反射光のうち、整合された光軸Ａ１０を逆行する反射光Ｒ１を、集光ミラー３０により光検出器４０に集光させることができる。よって、水分検知装置１と路面との距離に応じて路面に対する照明光Ｌ１と反射光Ｒ１の角度を調整する必要がなく、このような調整をせずとも、路面からの反射光Ｒ１を光検出器４０で適正に受光させることができる。

この他、図１３の構成によっても、図２の対応する構成と同様の効果が奏され得る。

なお、図１３の構成では、円柱を回転楕円面で切り取ることにより反射面３１ａが形成されるため、上記実施形態１のように、四角柱を回転楕円面で切り取ることにより反射面３０ａが形成される場合に比べて、反射面３１ａの面積が減少する。

図１４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、集光ミラー３０、３１をＺ軸正側から見たときの集光ミラー３０、３１の側面図である。

図１４（ａ）、（ｂ）において、柱状部３０ｄのＸ軸方向の幅およびＹ軸方向の幅と柱状部３１ｄのＸ軸方向の幅およびＹ軸方向の幅は、それぞれ互いに同じである。上記実施形態１では、柱状部３０ｄが四角柱形状であるため、Ｚ軸正側から見たときの反射面３０ａの面積Ｓ０は、柱状部３０ｄのＹ軸方向の幅およびＸ軸方向の幅を互いに乗じた値に略等しい。ここでは、Ｚ軸正側から見たときの四角柱の断面が略正方形であるため、柱状部３０ｄのＸ軸方向の幅をＤとすると、面積Ｓ０は、以下の式で求まる。

Ｓ０＝Ｄ^２ … （１）

一方、変更例では、柱状部３１ｄが円柱形状であるため、Ｚ軸正側から見たときの反射面３０ａの面積Ｓ１は、柱状部３１ｄのＸ軸方向の幅Ｄを直径とする円の面積に略等しい。この場合、面積Ｓ１は、以下の式で求まる。

Ｓ１＝πＤ^２／４ … （２）

上記式（１）、（２）から、面積Ｓ０は面積Ｓ１の１２７％となる。よって、図１３に示した変更例の構成に比べて、図２に示した実施形態１の構成では、集光ミラー３０の集光面積を１．２倍程度に増加させることができる。これにより、実施形態１の構成では、より効率的に反射光Ｒ１を光検出器４０に集光させることができ、結果、水分検知の精度を高めることができる。

図１４（ｃ）は、実施形態１の反射面３０ａおよび変更例の反射面３１ａで集光される反射光Ｒ１の、遮光マスク６０ａの位置における集光範囲Ｓ１０、Ｓ１１を示す図である。図１４（ｃ）では、集光ミラー３０、３１が省略された水分検知装置１の上面図に、集光範囲Ｓ１０、Ｓ１１が追記されている。

図１４（ｃ）に示すように、上記実施形態１の構成では、変更例の構成に比べて、反射面３０ａの面積が広いため、遮光マスク６０ａの位置における反射光Ｒ１の集光範囲Ｓ１０が、変更例の場合の集光範囲Ｓ１１に比べて広い。このため、実施形態１の構成では、集光範囲Ｓ１０に集光される反射光対する、遮光マスク６０ａで遮光される反射光の割合が、変更例１に比べて小さくなる。よって、実施形態１の構成では、変更例の構成に比べて、より多くの反射光を光検出器４０の受光面４０ａに集光させることができる。

以上のように、集光ミラー３０の柱状部３０ｄは、上記実施形態１のように、四角柱形状であることが好ましい。すなわち、反射面３０ａは、四角柱を回転楕円面で切り取った形状であることが好ましい。これにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向における柱状部の幅が同じである場合に、より多くの反射光Ｒ１を光検出器４０の受光面４０ａに集光させることができる。

換言すれば、同じ光量の反射光Ｒ１を光検出器４０の受光面４０ａに集光させる場合、柱状部３０ｄの形状は四角柱形状であることが好ましい。これにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の柱状部３０ｄの幅を、柱状部が円形である場合に比べて小さくすることができ、結果、水分検知装置１の外形寸法を小さくできる。

＜実施形態２＞
上記実施形態１では、貫通孔３０ｂの出口で散乱された照明光Ｌ１が、遮光部材６０の遮光マスク６０ａによって遮光された。これに対し、実施形態２では、光検出器４０に対向する貫通孔の内側面に切り欠きを設けることにより、光検出器４０に対する散乱光の入射が抑制される。

図１５は、実施形態２に係る、前側の筐体１１を取り外した状態の水分検知装置１の外観構成を示す斜視図である。図１６は、図１５に水分検知装置１を、Ｘ軸方向の中間位置において、Ｙ－Ｚ平面に平行な平面で切断したときの断面図である。図１７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態２に係る、集光ミラー３２の背面図および背面斜視図である。

実施形態１に比べて、実施形態２では、集光ミラー３２の構成が相違している。集光ミラー３２以外の構成は、実施形態１と同様である。

図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、集光ミラー３２は、背面がＺ軸正方向に凹んだ方形状の輪郭の凹部３２ｅを有する。貫通孔３２ｂは、この凹部３２ｅから反射面３２ａへとＺ軸方向に貫通する。貫通孔３２ｂのＹ軸正側に、Ｙ軸正方向に延びる切り欠き３２ｆが形成されている。ここでは、図１７（ａ）に示すように凹部３２ｅの底面がトラック形状にＺ軸正方向に凹んでおり、この凹みに、貫通孔３２ｂと切り欠き３２ｆが形成されている。貫通孔３２ｂと切り欠き３２ｆは、Ｙ－Ｚ平面に平行な方向に繋がっている。

上記実施形態１と同様、柱状部３２ｄは、Ｚ軸正方向に延びる四角柱が回転楕円面で切り取られた形状である。反射面３２ａは、上記実施形態１と同様、柱状部３２ｄと同幅の四角柱を回転楕円面で切り取った形状である。反射面３２ａ、貫通孔３２ｂおよび背板部３２ｃの機能は、それぞれ、上記実施形態１の反射面３０ａ、貫通孔３０ｂおよび背板部３０ｃの機能と同様である。

図１６に示すように、実施形態２の構成では、貫通孔３２ｂの出口で散乱した照明光Ｌ１は、凹部３２ｅに向かう方向に進む。凹部３２ｅに入射した照明光Ｌ１の散乱光は、凹部３２ｅと壁板部１４ａとにより囲まれた空間の内側面で反射を繰り返す内に減衰する。凹部３２ｅと壁板部１４ａとにより囲まれた空間の内側面に、赤外光吸収剤が塗布されてもよい。

このように、実施形態２の構成では、光検出器４０に対向する貫通孔３２ｂの内側面に切り欠き３２ｆを設けることにより、貫通孔３２ｂの出口で散乱した照明光Ｌ１が光検出器４０の方向に進むことを防ぐことができる。これにより、この散乱光が光検出器４０の受光面４０ａに入射することを抑制できる。よって、図１５および図１６に示すように、遮光部材６０を省略することができ、構成の簡素化とコストの低減を図ることができる。

なお、実施形態２においても、上記実施形態１の変更例と同様、柱状部３２ｄの形状が円柱形状であってもよい。ただし、上記のように、より多くの反射光Ｒ１を光検出器４０に集光させるためには、図１５にように、柱状部３２ｄの形状が四角柱形状であることが好ましい。

また、上記構成では、切り欠き３２ｆがＹ軸方向に延びるように形成されたが、切り欠き３２ｆの形成方法は、これに限られるものではない。貫通孔３０ｂの出口で散乱した照明光Ｌ１が光検出器４０の方向に進むことを防ぎ得る限りにおいて、切り欠き３２ｆがＹ軸に対して傾く方向に延びるように形成されてもよい。また、切り欠き３２ｆの幅が一定でなくてもよく、たとえば、Ｙ軸正側が幅広になるように切り欠き３２ｆが形成されてもよい。

＜実施形態３＞
上記実施形態１、２では、集光ミラー３０に貫通孔３０ｂを形成することにより、光源部２０の光軸Ａ１と集光ミラー３０の光軸Ａ２とを整合させた。これに対し、実施形態３では、小さなミラーを用いて、光源部２０の光軸Ａ１と集光ミラーの光軸Ａ２とを整合させる。

図１８は、実施形態３に係る水分検知装置１の光学系の構成を示す図である。

図１８の構成では、実施形態１の構成に比べて、光学素子２７が追加されている。光学素子２７は、平板状のミラーである。光学素子２７の反射面２７ａは、光源部２０のコリメータレンズ２２ａ～２２ｃで平行光化された照明光Ｌ１のビームサイズよりもやや大きい。光学素子２７の形状は、光学素子２７に入射する照明光Ｌ１のビーム形状に対応する形状である。光学素子２７は、照明光Ｌ１を反射するとともに、光学素子２７の周囲を通過する反射光Ｒ１を集光ミラー３３へと導く。光学素子２７は、光源部２０の光軸Ａ１を、集光ミラー３３の光軸Ａ２と平行な方向に折り曲げて、光軸Ａ１、Ａ２を整合させる。光学素子２７は、光源部２０の光軸Ａ１と集光ミラー３３の光軸Ａ２とが交差する位置に配置される。

集光ミラー３３は、上記実施形態１、２と同様、柱状部３３ｂと同一幅の四角柱を回転楕円面で切り取った形状の反射面３３ａを有する。反射面３３ａの形成方法は、図８を参照して説明した方法と同様である。上記実施形態１の変更例と同様、反射面３３ａが、円柱を回転楕円面で切り取った形状であってもよい。反射面３３ａおよび光検出器４０の受光面４０ａの設定方法は、上記実施形態１で説明した調整方法１～３と同様である。

図１８の構成によっても、光学素子２７によって、光源部２０の光軸Ａ１と、集光ミラー３０の光軸Ａ２とを、共通の光軸Ａ１０に整合させることができる。よって、上記実施形態と同様、水分検知装置１と路面との距離に応じて路面に対する照明光Ｌ１と反射光Ｒ１の角度を調整する必要がなく、このような調整をせずとも、路面からの反射光Ｒ１を光検出器４０で適正に受光することができる。

また、集光ミラー３３の反射面３３ａが、照明光Ｌ１の投射方向に延びる四角柱を、長軸を回転軸とする回転楕円面で切り取った形状であるため、上記実施形態１、２と同様、検知領域からの反射光Ｒ１を効率的に光検出器４０に導くことができる。よって、検知領域における水分の状態を、より精度良く検知することができる。

なお、図１８の構成においても、光学素子２７のエッジ部分で散乱した照明光Ｌ１が光検出器４０の受光面４０ａに入射することを防ぐために、遮光マスク６０ａが配置されてもよい。これにより、光検出器４０に対して反射光Ｒ１以外の不要光が入射することを抑制でき、結果、水分検知の精度を高めることができる。

＜その他の変更例＞
上記実施形態１～３および変更例では、３種類の波長の光が照明光Ｌ１として用いられたが、照明光Ｌ１として用いる波長の種類は３つに限られるものではない。たとえば、参照波長の照明光Ｌ１と吸収波長の照明光Ｌ１とをそれぞれ出射する２つの光源と、路面の温度を検出する放射温度センサとを用いて、堆積物の種類を判定してもよい。この場合、光源部２０から、ダイクロイックミラー２４、２５の何れか一方が省略される。

また、図４（ａ）、（ｂ）の構成では、２つのダイクロイックミラー２４、２５を用いて、光源２１ａ～２１ｃの光軸を整合させたが、光軸を整合させるための構成はこれに限られるものではない。たとえば、ダイクロイックミラー２４、２５の一方を偏光ビームスプリッタに置き換えて、各光源から出射されるレーザ光の偏光方向を調整することにより、光源２１ａ～２１ｃの光軸を整合させてもよい。たとえば、ダイクロイックミラー２５を偏光ビームスプリッタに置き換える場合、光源２１ａ、２１ｂから出射されるレーザ光が偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光となり、光源２１ｃから射されるレーザ光が偏光ビームスプリッタに対してＳ偏光となるように、光源２１ａ～２１ｃを配置すればよい。

また、上記実施形態１～３および変更例では、光源２１ａから出射される参照波長の光が、波長９８０ｎｍの近赤外光であったが、参照波長は９８０ｎｍに限らず、水による吸収が少ない他の波長であってもよい。また、参照波長の光は、近赤外光に限らず、波長７５０ｎｍ以下の可視光であってもよい。ただし、参照波長の光が可視光であると、路面３ａが照らされて道路３の交通に支障が生じるおそれがあるため、参照波長の光は近赤外光であるのが好ましい。

また、光学系を構成する光学部品の形状や大きさは、上記実施形態１～３および変更例に示したものに限られるものではなく、適宜変更可能である。

また、計測距離レンジは、上記調整方法１～３に示したレンジに限られるものではなく、適宜変更され得る。また、反射面の形状を設定するための第１焦点距離ＦＤ１および第２焦点距離ＦＤ２や、楕円の長軸ＡＸ１、短軸ＡＸ２も、上記調整方法１～３に示した値に限定されるものではなく、適宜変更され得る。反射面および受光面の調整方法も、必ずしも、上記調整方法１～３に限られるものではない。

また、図７に示した判定処理では、路面の堆積物の種類が判定されたが、判定対象はこれに限られるものではなく、堆積物の厚さや滑りやすさ等がさらに判定されてもよい。

また、上記実施形態１～３および変更例では、路面における水分の状態（水、氷、雪）が検知されたが、水分の状態を検知する検知領域は、必ずしも、路面に限られるものではない。たとえば、床や机の表面における水分の状態を検知する水分検知装置や、葉の水分を検知する水分検知装置に本発明が適用されてもよい。この場合、検知すべき水分の種類等に応じて、検知の用いる光の数および種類が調整されればよい。

さらに、水分検知装置１の適用例は、図８に示した路面情報配信システム２００や、水分検知装置１を車両に搭載する適用例に限られるものではなく、照明光と反射光とを用いて対象物の水分の状態を検出する構成である限りにおいて、他の構成に水分検知装置１が用いられてもよい。

また、上記実施形態では、本発明に係る光学装置の一態様として、検知領域の水分（水、雪、氷等）を検知する水分検知装置が例示されたが、これに限らず、本発明に係る光学装置は、出射光学系および受光光学系を有する他の態様の光学装置であってもよい。

たとえば、検知領域に光を投射し、検知領域において反射された光を受光して、検知領域における物体の有無を検出するレーザレーダに本発明が適用されてもよい。この場合、光源部２０は、必ずしも、複数波長の照明光を検知領域に投射しなくてもよく、たとえば、赤外の波長帯の照明光のみを検知領域に投射してもよい。また、レーザレーダは、照明光の投射タイミングと反射光の受光タイミングとの時間差に基づいて、検知領域に存在する物体までの距離を測定してもよい。

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 水分検知装置
３ａ１、３ａ２ 検知領域
２０ 光源部
２０ａ 整合光学系
２７ 光学素子
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 光源
３０、３１、３２、３３ 集光ミラー
３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ 反射面
３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ 貫通孔
３０ｄ、３１ｄ、３２ｄ、３３ｂ 柱状部
３２ｆ 切り欠き
４０ 光検出器
４０ａ 受光面
６０ａ 遮光マスク
１１１ 判定部
ＦＰ１ 第１焦点位置
ＦＰ２ 第２焦点位置
ＡＸ１ 長軸
Ａ１、Ａ２、Ａ１０ 光軸
Ｌ１ 照明光
Ｒ１ 反射光
Ｐ０ 四角柱（柱体）

Claims (15)

1. 検知領域に向かって照明光を投射する光源部と、
   前記検知領域で反射された前記照明光の反射光を受光する光検出器と、
   前記反射光を前記光検出器に集光させる集光ミラーと、を備え、
   前記集光ミラーは、前記光源部から出射された前記照明光を通過させて、前記光源部の光軸と前記集光ミラーの光軸とを互いに整合させる貫通孔を有し、
   前記集光ミラーの反射面は、前記照明光の投射方向に延びる柱体を、長軸を回転軸とする回転楕円面で切り取った形状を有し、
   前記集光ミラーに対して前記集光ミラーの第１焦点位置に向かう方向に前記光検出器が配置され、前記集光ミラーに対して前記集光ミラーの第２焦点位置に向かう方向に前記検知領域が設定される、
   ことを特徴とする光学装置。
   
2. 請求項１に記載の光学装置において、
   前記柱体は、四角柱である、
   ことを特徴とする光学装置。
   
3. 請求項１または２に記載の光学装置において、
   前記貫通孔は、前記光検出器に対向する内側面に切り欠きを有する、
   ことを特徴とする光学装置。
   
4. 請求項１または２に記載の光学装置において、
   前記貫通孔の出口と前記光検出器との間に、前記貫通孔の出口で散乱した前記照明光を遮光するための遮光マスクを備える、
   ことを特徴とする光学装置。
   
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の光学装置において、
   前記第２焦点位置は、計測距離レンジの最遠距離位置に設定される、
   ことを特徴とする光学装置。
   
6. 請求項５に記載の光学装置において、
   前記光検出器の受光面は、前記第１焦点位置に配置される、
   ことを特徴とする光学装置。
   
7. 請求項５に記載の光学装置において、
   前記光検出器の受光面は、前記最遠距離位置において反射された前記反射光のスポットサイズが前記光検出器の受光面と同等サイズとなるように、前記第１焦点位置に対して前記反射面側にシフトした位置に配置される、
   ことを特徴とする光学装置。
8. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の光学装置において、
   前記第２焦点位置は、計測距離レンジの最遠距離位置と最近距離位置との間の距離位置に設定され、
   前記光検出器の受光面は、前記第１焦点位置に配置され、
   前記光検出器は、前記最遠距離位置において反射された前記反射光の前記光検出器の受光面上におけるスポットサイズが前記受光面以下のサイズとなるように、受光面のサイズが設定される、
   ことを特徴とする光学装置。
9. 請求項５ないし７の何れか一項に記載の光学装置において、
   前記光検出器の受光面は、計測距離レンジの最近距離位置において反射された前記反射光の前記受光面上におけるスポットサイズよりも小さい、
   ことを特徴とする光学装置。
10. 請求項１ないし９の何れか一項に記載の光学装置において、
    前記光源部は、
    互いに異なる波長の光を出射する複数の光源と、
    前記各光源の出射光軸を互いに整合させる整合光学系と、を備える、
    ことを特徴とする光学装置。
    
11. 請求項１０に記載の光学装置において、
    前記光検出器の検出信号に基づいて前記検知領域における堆積物を判定する判定部を備える、
    ことを特徴とする光学装置。
    
12. 請求項１１に記載の光学装置において、
    前記光源部は、互いに異なる第１波長、第２波長および第３波長の光をそれぞれ出射する第１光源、第２光源および第３光源を備え、
    前記第１光源、前記第２光源および前記第３光源のうち２つの光源は、それぞれ、水および氷に対する吸収係数が高い波長の検出用の光を出射し、残り１つの光源は、水および氷に対する吸収係数が低い波長の参照用の光を出射し、
    前記判定部は、前記２つの検出用の光に対する前記検出信号を、前記参照用の光に対する前記検出信号により規格化した信号に基づいて、前記堆積物を判定する、
    ことを特徴とする光学装置。
    
13. 請求項１２に記載の光学装置において、
    前記判定部は、前記堆積物として、水、氷および雪を判定する、
    ことを特徴とする光学装置。
    
14. 検知領域に向かって照明光を投射する光源部と、
    前記検知領域で反射された前記照明光の反射光を受光する光検出器と、
    前記反射光を前記光検出器に集光させる集光ミラーと、を備え、
    前記集光ミラーの反射面は、前記照明光の投射方向に延びる柱体を、前記投射方向に平行な長軸を回転軸とする回転楕円面で切り取った形状を有し、
    前記集光ミラーに対して前記集光ミラーの第１焦点位置に向かう方向に前記光検出器が配置され、前記集光ミラーに対して前記集光ミラーの第２焦点位置に向かう方向に前記検知領域が設定される、
    ことを特徴とする光学装置。
    
15. 請求項１４に記載の光学装置において、
    前記光源部の光軸と前記集光ミラーの光軸とを互いに整合させる光学素子を備える、
    ことを特徴とする光学装置。

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