JPWO2017110574A1 - 投受光ユニット及びレーダー - Google Patents

Abstract

コストを抑制しつつ、高感度を有しながらも検出洩れを抑制できるレーダー及びそれに用いる投受光ユニットを提供する。第１受光素子ＰＸ１１を第２受光素子ＰＸ２１に対してＹ方向に相対的にシフトしたときに、第１受光素子ＰＸ１１の重合領域ＰＸ１１ｂが第２受光素子ＰＸ２１の重合領域ＰＸ２１ｂと重なるように配置しているので、これにより制御回路ＣＯＮＴが、第１受光素子ＰＸ１１と第２受光素子ＰＸ１２のそれぞれから出力された信号を足し合わせた合算値を求めることで、重合領域ＰＸ１１ｂ、２１ｂでの出力が重畳させられるため、仮に第１受光素子ＰＸ１３及び第２受光素子ＰＸ２３に同じ反射光が入射した場合に両受光素子の信号を合算した値と比べて、より大きな出力値を得ることが出来、対象物の検出感度を増大させることができる。

Description

本発明は、光源から光束を照射して対象物を検出するレーダーに用いると好適な投受光ユニット及びレーダーに関する。

近年、例えば自動車や警備ロボットなどの分野において、移動体における衝突防止の目的で移動体が進む範囲にある障害物を精度よく検知したいという要望がますます強くなっている。このような障害物の検知方法として、電波を発信して反射波を検出する電波式レーダーが提案されているが、解像度の観点から遠方の物体の位置を精度良く把握するのは難しいという課題がある。

これに対し、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式を採用したレーザーレーダーも既に開発されている。ＴＯＦ方式とは、パルス発光させたレーザー光が、物体に当たって戻ってくるまでの時間を測ることにより、当該物体までの距離を測定することができるものである。しかるに、ＴＯＦ方式を採用したレーザーレーダーは、遠方の物体にレーザー光を照射した際に発生する微弱な反射光を検知するために、一般的にはＡＰＤ(アバランシェ・フォトダイオード)等の増幅率の高い受光素子を使用している。また、検知すべき対象物の解像度を上げるため、反射光を受光する複数の受光素子を配列して高分解能を確保することも行われている。

特許文献１には、光源からレーザー光を照射し、更に照射されたレーザー光を一次元スキャナーが走査方向に沿って走査し、４つの画素を二次元行列状に配列した光検出部の受光面が、４つの画素のそれぞれについて対象物からの反射光を検出するようになっているレーダー装置が開示されている。

特許文献１のレーダー装置では、光源による１回のレーザー光照射で、走査方向に沿って１個の画素に反射光を照射させるとともに、走査方向に対して垂直な方向に沿った複数の画素に向けて同時に反射光を入射させることが可能となり、これにより１個の画素のみに反射光を入射させる場合に比して、増量した電気信号を得ることができるので、微弱な反射光であっても検出することができる。

特開２０１５−７８９５３号公報 米国特許第７９６９５５８号明細書

しかしながら、特許文献１のレーダー装置では、光源から出射されたレーザー光は一次元スキャナーにより走査されるのに対し、４つの画素は固定されているため、走査されたレーザー光の反射光とは光軸が異なることから、それ以外の外乱光を受光しやすくなり、よって誤検出を招く恐れがあるといえる。また物体の位置を精度良く検出するために、４つの画素それぞれが４つの受光素子を独立して設けているが、配線等を設けるためには受光素子間にある程度のスペースを確保する必要がある。ところが、このスペースに反射光が入射した場合には電気信号を発生することができず、しかもこのスペースは４つの画素において対応した同じ座標位置にあるから、特許文献１のレーダー装置は物体を検出できない非検出ゾーンを本来的に持つこととなり、結果として遠方の物体を精度良く検知することが困難となる。

これに対し、特許文献２には、多数の光源と,これと同数の受光素子とを２次元的に配列させたユニットを回転させることで、光源から出射されたレーザー光の対象物からの反射光を、対応する受光素子で逐一受光可能な光測定装置が開示されている。かかる光測定装置によれば、走査されたレーザー光の反射光は、対応する受光素子で検出されるため、それ以外の外乱光を受光しにくいというメリットがある。

しかしながら、特許文献２の光測定装置においては、多数の光源と受光素子とを設けることでコストが膨大となるほか、複数の光源間のスペースを完全に詰めることは物理的に困難であるから、対象物に照射されるレーザー光において局所的に抜けが生じる恐れが高く、これにより検出洩れが生じるという問題がある。更に、対象物からの反射光はきわめて微弱であるので、検出洩れを抑えつつも受光素子から出力する信号の感度を高めたいという要請もある。

本発明は、かかる問題に鑑みなされたものであり、コストを抑制しつつ、高感度を有しながらも検出洩れを抑制できるレーダー及びそれに用いる投受光ユニットを提供することを目的とする。

上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した投受光ユニットは、
光源と、
前記光源から出射された光束を対象物に向けて出射する投光用光学系と、
前記投光用光学系を駆動し、前記投光用光学系から出射される光束を走査させる走査機構と、
前記対象物において前記光束が反射した第１反射光束を受光する第１受光部と、
前記第１反射光束と同時に前記対象物から反射した第２反射光束を受光する第２受光部と、を有し、
前記第１受光部と前記第２受光部とは前記投光用光学系から出射される光束が走査される方向に対応する第２方向に離間して配置され、
前記第１受光部は、前記第２方向に直交する第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第１受光素子を有し、
前記第２受光部は前記第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第２受光素子を有し、
前記第１受光素子を前記第２受光素子に対して前記第２方向に相対的にシフトしたときに、前記第１受光素子の一部が前記第２受光素子の一部に重なるように配置された前記第１受光素子と前記第２受光素子とが対応づけられ、この対応づけられた前記第１受光素子と前記第２受光素子のそれぞれから出力された信号を足し合わせた合算値に基づいて、前記対象物を検出するようになっているものである。

上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した別の投受光ユニットは、
光源と、
前記光源から出射された光束を対象物に向けて出射する投光用光学系と、
前記投光用光学系を駆動し、前記投光用光学系から出射される光束を走査させる走査機構と、
前記光束が前記対象物から反射した反射光束を入射する受光用光学系と、
前記受光用光学系によって集光された前記反射光束の一部を透過して第１光束とし、前記反射光束の残りを反射して第２光束とする分岐面を備えた分岐手段を有し、と、
前記第１光束を受光する第１受光部と、
前記第２光束を受光する第２受光部と、を有し、
前記第１受光部は、前記投光用光学系から出射される光束が走査される方向に対応する第２方向に直交する第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第１受光素子を有し、
前記第２受光部は前記第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第２受光素子を有し、
前記第１受光素子を前記第１光束に沿って前記分岐面に投影し、前記第２受光素子を前記第２光束に沿って前記分岐面に投影したときに、前記第１受光素子の投影像の一部が前記第２受光素子の投影像の一部に重なるように配置された前記第１受光素子と前記第２受光素子とが対応づけられ、この対応づけられた前記第１受光素子と前記第２受光素子のそれぞれから出力された信号を足し合わせた合算値に基づいて、前記対象物を検出するようになっているものである。

本発明によれば、コストを抑制しつつ、高感度を有しながらも検出洩れを抑制できるレーダー及びそれに用いる投受光ユニットを提供することができる。

本実施形態にかかる投受光ユニットを搭載したレーザーレーダーを車両に搭載した状態を示す概略図である。 本実施形態にかかるレーザーレーダーＬＲの概略構成図である。 第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２の受光面を示す概略図であり、反射光が入射した状態を示している。 投受光ユニットを回転軸線ＲＯ方向に見て、各要素の配置を示す図である。 レーザーレーダーＬＲで走査する対象領域を示す図である。 別な実施形態にかかる投受光ユニットを備えたレーザーレーダーＬＲの斜視図である。 ミラーユニットＭＵの回転に応じて、出射するコリメート光束ＬＢ（ハッチングで示す）で、レーザーレーダーＬＲの検出範囲である画面Ｇ上を走査する状態を示す図である。 更に別な実施形態にかかる投受光ユニットを備えたレーザーレーダーＬＲの斜視図である。 比較例にかかる第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４と第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４の配列状態を示す図である。 縦軸に比較例のセンサー感度をとり、横軸に第１受光素子ＰＸ１１の端を原点とし且つＺ方向の受光素子サイズを１としたときにおけるＺ方向の位置をとって示す図である。 （ａ）は、比較例において、縦軸に第１受光素子と第２受光素子の信号の加算値をとり、横軸に、第１受光素子ＰＸ１１の端を原点とし且つＺ方向の受光素子サイズを１としたときにおける、受光素子サイズの１倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射するＺ方向の位置をとって示すグラフであり、（ｂ）は、比較例の配置にて、Ｚ方向の原点位置に受光素子サイズの１倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射した状態を示す図である。 （ａ）は、比較例において、縦軸に第１受光素子と第２受光素子の信号の加算値をとり、横軸に、第１受光素子ＰＸ１１の端を原点とし且つＺ方向の受光素子サイズを１としたときにおける、受光素子サイズの０．６倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射するＺ方向の位置をとって示すグラフであり、（ｂ）は、比較例の配置にて、Ｚ方向の原点位置に受光素子サイズの０．６倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射した状態を示す図である。 実施例にかかる第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４と第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４の配列状態を示す図である。 縦軸に実施例のセンサー感度をとり、横軸に第１受光素子ＰＸ１１の端を原点とし且つＺ方向の受光素子サイズを１としたときにおけるＺ方向の位置をとって示す図である。 （ａ）は、実施例において、縦軸に第１受光素子と第２受光素子の信号の加算値をとり、横軸に、第１受光素子ＰＸ１１の端を原点とし且つＺ方向の受光素子サイズを１としたときにおける、受光素子サイズの１倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射するＺ方向の位置をとって示すグラフであり、（ｂ）は、実施例の配置にて、Ｚ方向の原点位置に受光素子サイズの１倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射した状態を示す図である。 （ａ）は、実施例において、縦軸に第１受光素子と第２受光素子の信号の加算値をとり、横軸に、第１受光素子ＰＸ１１の端を原点とし且つＺ方向の受光素子サイズを１としたときにおける、受光素子サイズの０．６倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射するＺ方向の位置をとって示すグラフであり、（ｂ）は、実施例の配置にて、Ｚ方向の原点位置に受光素子サイズの０．６倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射した状態を示す図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる投受光ユニットを搭載したレーザーレーダーを車両に搭載した状態を示す概略図である。本実施形態のレーザーレーダーＬＲは、車両１のフロントウィンドウ１ａの背後、もしくはフロントグリル１ｂの背後に設けられている。

図２は、本実施形態にかかるレーザーレーダーＬＲの概略構成図である。レーザーレーダーＬＲは、車両１の車体に取り付けられたモータＭＴと、モータＭＴの回転軸ＳＦＴの先端に取り付けられた筐体ＣＳとを有する。筐体ＣＳは、回転軸ＳＦＴと共に回転軸線ＲＯ回りに回転可能となっている。回転軸線ＲＯは、垂直方向に延在しているが、実際は車体の傾きに応じて変化する。ここで、回転軸線ＲＯの方向をＺ方向とし、後述する半導体レーザーＬＤの光軸方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。

筐体ＣＳには、投受光ユニットとして、パルスレーザー光束を出射する半導体レーザー(光源)ＬＤと、半導体レーザーＬＤからの発散光をコリメート光束に変換するコリメートレンズ(投光用光学系)ＣＬと、走査投光された対象物ＯＢＪからの反射光束（第１反射光束）を集光する第１レンズ(第１受光用光学系)ＬＳ１と、第１レンズＬＳ１により集光された光を受光する第１受光部ＰＤ１と、コリメートレンズＣＬを挟んで第１レンズＬＳ１とは反対側に配置され、対象物ＯＢＪからの別な反射光束（第２反射光束）を集光する第２レンズ(第２受光用光学系)ＬＳ２と、第２レンズＬＳ２により集光された光を受光する第２受光部ＰＤ２と、処理装置としての制御回路ＣＯＮＴを配置しており、これらは筐体ＣＳと共に回転軸線ＲＯ回りに回転するようになっている。半導体レーザーＬＤ，第１受光部ＰＤ１、第２受光部ＰＤ２は、配線ＨＳにより信号を送信可能に制御回路ＣＯＮＴに接続されている。

本実施形態においては、半導体レーザーＬＤから出射されたレーザー光束は、不図示の開口絞りやビームシェイパーなどを通過することにより、少なくとも対象物ＯＢＪに入射するコリメート光束ＬＢの断面(図１にハッチングで示す)において、コリメート光束の中心軸に対して垂直方向(後述する走査直交方向)の寸法Ａが、それに直交する水平方向(後述する走査方向)の寸法Ｂより長くなっている。筐体ＣＳが回転することで、コリメート光束ＬＢはＸＹ平面内で回転しながら出射方向を変えることとなる。コリメート光束ＬＢが回転移動する方向を走査方向（第２方向）とし、走査方向に直交する方向（すなわちＺ方向:第１方向）を走査直交方向とする。すなわち、モータＭＴは筐体ＣＳを回転駆動する走査機構を構成し、走査機構は、半導体レーザー(光源)ＬＤと、コリメートレンズ(投光用光学系)ＣＬと、第１レンズ(第１受光用光学系)ＬＳ１と、第１受光部ＰＤ１と、第２レンズ(第２受光用光学系)ＬＳ２と、第２受光部ＰＤ２とを、走査方向（第２方向）に沿った軸回りに一体的に回転させることで、コリメート光束ＬＢを走査させて対象物ＯＢＪを走査するようになっている。

図３は、第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２の受光面を示す概略図であり、Ｚ方向を図の上下方向として示す。第１受光部ＰＤ１は、第１レンズＬＳ１に向いた受光面に、Ｚ方向に沿って並べて配置された複数の第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４を有し、第２受光部ＰＤ２も、Ｚ方向に沿って並べて配置された複数の第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４を有する。第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４以外の第１受光部ＰＤ１は非検出領域であり、第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４以外の第２受光部ＰＤ２は非検出領域であり、ここは配線などを設ける部位となっている。

第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４と第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４は、それぞれ光束を受光して信号を出力するものであり、ここでは同一矩形形状（たとえばＺ方向の長さ０．１ｍｍ）を有し、図３に示すように千鳥状に配置されている。ここで、Ｚ方向における第１受光素子ＰＸ１１、ＰＸ１２の下縁の位置は、それに最も近い第２受光素子ＰＸ２１、ＰＸ２２の上縁よりそれぞれ下方に位置している。又、Ｚ方向における第１受光素子ＰＸ１３、ＰＸ１４の下縁の位置は、それに最も近い第２受光素子ＰＸ２３、ＰＸ２４の上縁に一致している。一方、第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２３の下縁の位置は、それに最も近い第１受光素子ＰＸ１２〜ＰＸ１４の上縁の位置と一致している。

つまり、第１受光素子ＰＸ１１、ＰＸ１２を第２受光素子ＰＸ２１、ＰＸ２２に対してＹ方向（第２方向）にシフトすると、お互いに一部が重なり合う関係となっているが、第１受光素子ＰＸ１３、ＰＸ１４を第２受光素子ＰＸ２３、ＰＸ２４に対してＹ方向（第２方向）にシフトしても、お互いに一部が重ならず、縁同士が接する関係となっている。第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４の中心線（配列中心）をＣＰ１とし、第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４の中心線（配列中心）をＣＰ２とする。尚、Ｙ方向へのシフトにより、全ての第１受光素子及び第２受光素子同士が重なり合うように配置しても良い。

第１受光素子ＰＸ１１、ＰＸ１２を第２受光素子ＰＸ２１、ＰＸ２２に対してＹ方向に相対的にシフトさせて両者を重ねたときに、以下の式を満たすことで感度を高めることができる。
Ｌ／Ｈ＞０．５ （１）
但し、
Ｌ：Ｚ方向における第１受光素子と第２受光素子の重なり量
Ｈ：Ｚ方向における第１受光素子又は第２受光素子の長さ

図４は、投受光ユニットを回転軸線ＲＯ方向に見て、各要素の配置を示す図である。図４に示すように、第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４の配列中心ＣＰ１は、第１レンズＬＳ１の光軸ＯＡ１に対してＹ方向に沿って第２受光部ＰＤ２から離間する側にシフトしている。より好ましくは、第１レンズＬＳ１の光軸ＯＡ１に沿って入射する反射光束を、第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４における第２受光部ＰＤ２側の縁近傍で検出できる程度に配列中心ＣＰ１がシフトしている。

又、第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４の配列中心ＣＰ２は、第２レンズＬＳ２の光軸ＯＡ２に対してＹ方向に沿って第１受光部ＰＤ１から離間する側にシフトしている。より好ましくは、第２レンズＬＳ２の光軸ＯＡ２に沿って入射する反射光束を、第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４における第１受光部ＰＤ１側の縁近傍で検出できる程度に配列中心ＣＰ２がシフトしている。尚、配列中心ＣＰ１，ＣＰ２の少なくとも一方がシフトしていれば足りる。

このように第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４の中心ＣＰ１と第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４の中心ＣＰ２をシフトさせる理由について説明する。図４において、遠方の対象物から反射した反射光は、実線で示すように第１レンズＬＳ１及び第２レンズＬＳ２に入射するので、それぞれ集光位置は光軸ＯＡ１、ＯＡ２上となる。一方、近距離の対象物から反射した反射光は、視差があることから一点鎖線で示すように第１レンズＬＳ１及び第２レンズＬＳ２に斜めに入射するので、それぞれ集光位置は光軸ＯＡ１、ＯＡ２よりもＹ方向外側となる。つまり、第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４と第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４とにおいて、光軸ＯＡ１、ＯＡ２よりＹ方向内側の領域は、近距離から無限遠方までの対象物からの反射光の検出に不要ということとなる。従って、第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４の中心ＣＰ１と第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４の中心ＣＰ２を、光軸ＯＡ１と光軸ＯＡ２に対してＹ方向外側にシフトさせることで、受光部ＰＤ１，ＰＤ２のコスト低減と有効活用を図ることができる。

次に、レーザーレーダーＬＲの測距動作について説明する。図１において、半導体レーザーＬＤの発光タイミングは、制御回路ＣＯＮＴが把握しているものとする。半導体レーザーＬＤからパルス状に間欠的に出射された発散光は、コリメートレンズＣＬでコリメート光束ＬＢに変換され、対象物に向かって照射される。ここで、筐体ＣＳがモータＭＴにより回転軸線ＲＯ回りに回転させられているので、コリメート光束ＬＢは、筐体ＣＳの回転に応じて対象物が存在する外界（図５参照）に，水平方向に３６０°にわたって走査されることとなる。コリメート光束ＬＢが走査直交方向（垂直方向）に縦長なので、垂直方向の視野を確保することができ、１度の走査で多くの対象物を検出できる。

コリメート光束ＬＢが対象物ＯＢＪに照射されたとき、対象物ＯＢＪにおける同じ入射点から拡散光が発生する。これを言い換えると、入射点から複数の反射光が生じることとなる。よって反射光の一部（第１反射光束）を第１受光部ＰＤ１で受光し、反射光の別の一部（第２反射光束）を第２受光部ＰＤ２で受光することとなる。受光によって発生した信号は、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２から制御回路ＣＯＮＴに送信され、制御回路ＣＯＮＴは半導体レーザーＬＤの発光時刻と、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２の受光時刻との差から、対象物までの距離を測定するようになっている。

コリメート光束ＬＢを受けた対象物から同時に発生した反射光束ＲＢ１，ＲＢ２が、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２で受光される。例えば、図３に示すように反射光束ＲＢ１，ＲＢ２が受光素子ＰＸ１３，ＰＸ１４，ＰＸ２３，ＰＸ２４に跨がるようにして入射したものとすると、これらの受光素子はＹ方向に相対的にシフトすることで上下縁同士が接するように配置されている(つまり重なってない)ので、第１受光部ＰＤ１の非検出領域(受光素子以外)に入射した反射光束ＲＢ１の成分は、それに相当する反射光束ＲＢ２の成分として第２受光部ＰＤ２の第２受光素子ＰＸ２３，ＰＸ２４で検出でき、また第２受光部ＰＤ２の非検出領域(受光素子以外)に入射した反射光束ＲＢ２の成分は、それに相当する反射光束ＲＢ１の成分として第１受光部ＰＤ１の第１受光素子ＰＸ１３，ＰＸ１４で検出できる。従って、制御回路ＣＯＮＴは、受光素子ＰＸ１３，ＰＸ１４，ＰＸ２３，ＰＸ２４からの信号を、それぞれ閾値(第２の閾値)と単独で比較して、それ以上の場合には対象物からの反射光が入射したと判定し、更に検出した受光素子が連続する数から対象物の大きさを推定することもできる。

ところで、図１に示すような車載用のレーザーレーダーの場合、水平線より下方に存在する対象物は高い分解能で検出することで衝突などを未然に防ぎ、水平線より上方に存在する対象物については、受光部の感度を上げてなるべく早期に検出したいという要請がある。このような要請に応じるために、本実施形態では、第１受光素子ＰＸ１１、ＰＸ１２及び第２受光素子ＰＸ２１、ＰＸ２２で、水平線より上方に存在する対象物を検出するようにし、第１受光素子ＰＸ１３、ＰＸ１４及び第２受光素子ＰＸ２３、ＰＸ２４で、水平線より下方に存在する対象物を検出するようにしている。

より具体的に説明すると、第１受光素子ＰＸ１１，ＰＸ１２を第２受光素子ＰＸ２１，ＰＸ２２に対してＹ方向(第２方向)に相対的にシフトしたときに、第１受光素子ＰＸ１１，ＰＸ１２の一部が第２受光素子ＰＸ２１，ＰＸ２２の一部にそれぞれ重なるように配置している。このとき、処理装置である制御回路ＣＯＮＴが、相互に重なる第１受光素子ＰＸ１１と第２受光素子ＰＸ２１とを対応づけ、また相互に重なる第１受光素子ＰＸ１２と第２受光素子ＰＸ２２とを対応づけて、対応づけられた第１受光素子と第２受光素子のそれぞれから出力された信号を足し合わせた合算値をまず求め、それに基づいて対象物を検出する。

ここで、第１受光素子ＰＸ１１と、それに最も近い第２受光素子ＰＸ２１を例にとり、以下説明する。第１受光素子ＰＸ１１を第２受光素子ＰＸ２１に対してＹ方向に相対的にシフトさせて両者を重ねたときに、以下の式を満たすことで感度を高めることができる。
Ｌ／Ｈ＞０．５ （１）
但し、
Ｌ：Ｚ方向における第１受光素子ＰＸ１１と第２受光素子ＰＸ２１の重なり量
Ｈ：Ｚ方向における第１受光素子ＰＸ１１又は第２受光素子ＰＸ２１の長さ

図３において、Ｙ方向のシフトにより、第１受光素子ＰＸ１１における受光領域が重ならない非重合領域をＰＸ１１ａ、第１受光素子ＰＸ１１における受光領域が重なる重合領域をＰＸ１１ｂとし、第２受光素子ＰＸ２１における受光領域が重ならない非重合領域をＰＸ２１ａ、第２受光素子ＰＸ２１における受光領域が重なる重合領域をＰＸ２１ｂとする。ここで、図３に示す対象物からの第１反射光ＲＢ１’は、第１受光部ＰＤ１の第１受光素子ＰＸ１１をはみ出して非検出領域まではみ出しているが、このはみ出し分に相当する第２反射光ＲＢ２’の成分は、第２受光部ＰＤ２の第２受光素子ＰＸ２１における非重合領域ＰＸ２１ａで検出できる。従って、このように第１受光素子ＰＸ１１を第１反射光束ＲＢ１’がはみ出したとしても、そのはみ出し分に相当する第２反射光束ＲＢ２’の成分を、第２受光素子ＰＸ２１における非重合領域ＰＸ２１ａで検出できるのであるから、この非重合領域ＰＸ２１ａのみを設ければ検出洩れを防ぐことはできる。

しかしながら、遠方の対象物からの反射光は微弱であるので、なるべく感度を高めたい。そこで、本実施形態では、第１受光素子ＰＸ１１を第２受光素子ＰＸ２１に対してＹ方向に相対的にシフトしたときに、第１受光素子ＰＸ１１の重合領域ＰＸ１１ｂが第２受光素子ＰＸ２１の重合領域ＰＸ２１ｂと重なるように配置しているのである。これにより制御回路ＣＯＮＴが、第１受光素子ＰＸ１１と第２受光素子ＰＸ１２のそれぞれから出力された信号を足し合わせた合算値を求めることで、重合領域ＰＸ１１ｂ、２１ｂでの出力分が重畳させられる。かかる合算値は、重合領域を持たない第１受光素子ＰＸ１３及び第２受光素子ＰＸ２３に同じ反射光が入射したと仮定して両受光素子の信号の単純加算値と比べて、より大きな信号値となるので、これにより感度を増大させることができる。第１受光素子ＰＸ１２と第２受光素子ＰＸ２２との関係も同様である。このとき、制御回路ＣＯＮＴが、対象物を検出したか否かを判定するために合算値と比較する第１の閾値(この値以上であれば対象物と判定する)は、独立受光素子である受光素子ＰＸ１３，ＰＸ１４，ＰＸ２３，ＰＸ２４からの信号と比較する第２の閾値より大きくなっているが、第２の閾値の２倍より小さい値である。

本実施形態によれば、第１受光素子ＰＸ１１、ＰＸ１２を第２受光素子ＰＸ２１、ＰＸ２２に対してＹ方向に相対的にシフトしたときに、第１受光素子ＰＸ１１、ＰＸ１２が第２受光素子ＰＸ２１、ＰＸ２２にそれぞれ重なるように配置することで、水平線より上方の対象物に対して検出感度を増大させることが出来る。一方、第１受光素子ＰＸ１３、ＰＸ１４を第２受光素子ＰＸ２３、ＰＸ２４に対してＹ方向に相対的にシフトしたときに、相互に重ならないように配置することで、水平線より下方の対象物に対して分解能を高めることができる。以上にかかわらず、全ての第１受光素子を第２受光素子に対してＹ方向に相対的にシフトしたときに、相互に重なるように配置しても良い。又、受光素子は４つに限られない。

図６は、別な実施形態にかかる投受光ユニットを備えたレーザーレーダーＬＲの斜視図である。ここでは制御回路等は省略している。図６において、レーザーレーダーＬＲの投受光ユニットは、パルスレーザー光束を出射する半導体レーザー(光源)ＬＤと、半導体レーザーＬＤからの発散光をコリメート光束に変換するコリメートレンズ(投光用光学系)ＣＬと、走査投光された対象物ＯＢＪからの反射光束（第１反射光束）を集光する第１レンズ(第１受光用光学系)ＬＳ１と、第１レンズＬＳ１により集光された光を受光する第１受光部ＰＤ１と、コリメートレンズＣＬの光軸を挟んで第１レンズＬＳ１とは反対側に配置され、対象物ＯＢＪからの別な反射光束（第２反射光束）を集光する第２レンズ(第２受光用光学系)ＬＳ２と、第２レンズＬＳ２により集光された光を受光する第２受光部ＰＤ２と、回転するミラーユニットＭＵとを有している。ここで、ミラーユニットＭＵの回転軸線ＲＯの方向をＺ方向とし、半導体レーザーＬＤの光軸方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。尚、反射光束がミラーで反射されて第１受光部と第２受光部に入射する場合、走査方向は第２方向と一致せず、及び／又は走査直交方向は第１方向と一致しないこともあるが、その場合でもそれぞれ対応づけるものとする。

半導体レーザーＬＤとコリメートレンズＣＬとで投光系ＬＰＳを構成し、第１レンズＬＳ１と第１受光部ＰＤ１とで第１受光系ＲＰＳ１を構成し、第２レンズＬＳ２と第２受光部ＰＤ２とで第２受光系ＲＰＳ２を構成する。第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２は、上述した実施形態と同様な構成を持つ。投光系ＬＰＳから出射された光束は、対象物の測定範囲で走査角方向よりも副走査角方向に長くなっている

略四角筒状のミラーユニットＭＵは、軸線である回転軸線ＲＯ回りに回転可能に保持されており、下部外周に、４枚の台形状の第１ミラー面Ｍ１を配置しており、それに対向して、上部外周に、４枚の台形状の第２ミラー面Ｍ２を配置している。それぞれ上下に対になった第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２との交差角は，異なっている。投光系ＬＰＳの光軸は、ミラーユニットＭＵの回転軸線ＲＯに対して直交しており、第１受光系ＲＰＳ１と第２受光系ＲＰＳ２の光軸は、投光系ＬＰＳの光軸を挟んで且つそれに平行に設けられている。すなわち、モータ（図示省略）等により構成される走査機構は、ミラーユニットＭＵを第２方向に沿った軸回りに一体的に回転させることで、コリメート光束を走査させて対象物を走査するようになっている。尚、ミラーは単一でも良いが、単一のミラーを用いる場合は、一定の角度範囲で往復揺動させることが望ましい。それ以外の構成については、上述した実施形態と同様である。

次に、本実施形態のレーザーレーダーＬＲの測距動作について説明する。半導体レーザーＬＤからパルス状に間欠的に出射された発散光は、コリメートレンズＣＬで平行光束に変換され、回転するミラーユニットＭＵの第１ミラー面Ｍ１の点Ｐ１に入射し、ここで反射され、回転軸線ＲＯに沿って進行し、更に第２ミラー面Ｍ２の点Ｐ２で反射して対象物ＯＢＪ側に走査投光される。

図７は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、出射するコリメート光束ＬＢ（ハッチングで示す）で、レーザーレーダーＬＲの検出範囲である画面Ｇ上を走査する状態を示す図である。ミラーユニットＭＵの第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２の組み合わせにおいて、それぞれ交差角が異なっている。コリメート光束ＬＢは、回転移動する第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２にて、順次反射してゆくが、まず１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２にて反射したコリメート光束ＬＢは、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、画面Ｇの一番上の領域Ｌｎ１を水平方向に左から右へと走査される。次に、２番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２で反射したコリメート光束ＬＢは、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、画面Ｇの上から二番目の領域Ｌｎ２を水平方向に左から右へと走査される。次に、３番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２で反射したコリメート光束ＬＢは、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、画面Ｇの上から三番目の領域Ｌｎ３を水平方向に左から右へと走査される。次に、４番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面で反射したコリメート光束ＬＢは、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、画面Ｇの最も下の領域Ｌｎ４を水平方向に左から右へと走査される。これにより１画面の走査が完了する。そして、ミラーユニットＭＵが１回転した後、１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２が戻ってくれば、再び画面Ｇの一番上からの走査を繰り返す。

図６において、走査投光された光束のうち対象物ＯＢＪに当たって反射した反射光束（第１反射光束）の１つは、点線で示すように、ミラーユニットＭＵの第２ミラー面Ｍ２の点Ｐ３Ａに入射し、ここで反射され、回転軸線ＲＯに沿って進行し、更に第１ミラー面Ｍ１の点Ｐ４Ａで反射して、第１レンズＬＳ１により集光され、第１受光部ＰＤ１の受光素子で検知される。これと同時に、対象物ＯＢＪに当たって反射した反射光束の別の１つ（第２反射光束）は、点線で示すように、ミラーユニットＭＵの第２ミラー面Ｍ２の点Ｐ３Ｂに入射し、ここで反射され、回転軸線ＲＯに沿って進行し、更に第１ミラー面Ｍ１の点Ｐ４Ｂで反射して、第２レンズＬＳ１により集光され、第２受光部ＰＤ２の受光素子で検知されることとなる。各受光素子が受光することによって発生した信号は、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２から不図示の制御回路に送信され、ここで半導体レーザーＬＤの発光時刻と、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２の受光時刻との差から、対象物までの距離を測定するようになっている。以上により画面Ｇ上の全範囲で、対象物ＯＢＪの検出を行える。

図８は、更に別な実施形態にかかる投受光ユニットを備えたレーザーレーダーＬＲの斜視図である。ここでは制御回路等は省略している。図８において、レーザーレーダーＬＲの投受光ユニットは、パルスレーザー光束を出射する半導体レーザー(光源)ＬＤと、半導体レーザーＬＤからの発散光をコリメート光束に変換するコリメートレンズ(投光用光学系)ＣＬと、走査投光された対象物ＯＢＪからの反射光束を集光するレンズ(受光用光学系)ＬＳと、レンズＬＳを通過した反射光束を入射すると共にハーフミラーとしての分岐面ＰＲ１を有するプリズム（分岐手段）ＰＲと、分岐面ＰＲ１を透過した反射光束（第１光束）を受光する第１受光部ＰＤ１と、分岐面ＰＲ１で反射した反射光束（第２光束）を受光する第２受光部ＰＤ２と、ミラーユニットＭＵとを有している。ミラーユニットＭＵは、図６に示す実施形態と同様な構成を有する。ここで、回転軸線ＲＯの方向をＺ方向とし、半導体レーザーＬＤの光軸方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。

半導体レーザーＬＤとコリメートレンズＣＬとで投光系ＬＰＳを構成し、レンズＬＳとプリズムＰＲと第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２とで受光系ＲＰＳを構成する。投光系ＬＰＳから出射された光束は、対象物の測定範囲で走査角方向よりも副走査角方向に長くなっている。

第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２は、図３に示す実施形態と同様な構成を持つ。又、第１受光部ＰＤ１の受光素子を、第１光束に沿って分岐面ＰＲ１に投影し、第２受光部ＰＤ２の受光素子を第２光束に沿って分岐面ＰＲ１に投影したときに、少なくとも隣接する２つの第１受光部ＰＤ１の受光素子の投影像が、それらに挟まれる第２受光部ＰＤ２の受光素子の投影像と隙間なく接するか、もしくは一部重なるように配置されている(図３参照)。又、双方の投影像を重ねたときにその一部が重なる場合、以下の式を満たすと好ましい(図３参照)。
Ｌ’／Ｈ＞０．５ （２）
但し、
Ｌ’：第１受光素子の投影像と第２受光素子の投影像の重なり量
Ｈ：第１方向における第１受光素子又は第２受光素子の長さ
それ以外の構成については、信号処理も含めて、上述した実施形態と同様である。

次に、本実施形態のレーザーレーダーＬＲの測距動作について説明する。半導体レーザーＬＤからパルス状に間欠的に出射された発散光は、コリメートレンズＣＬで平行光束に変換され、回転するミラーユニットＭＵの第１ミラー面Ｍ１の点Ｐ１に入射し、ここで反射され、回転軸線ＲＯに沿って進行し、更に第２ミラー面Ｍ２の点Ｐ２で反射して対象物ＯＢＪ側に走査投光される。

走査投光された光束のうち対象物ＯＢＪに当たって反射した反射光束は、点線で示すように、ミラーユニットＭＵの第２ミラー面Ｍ２の点Ｐ３に入射し、ここで反射され、回転軸線ＲＯに沿って進行し、更に第１ミラー面Ｍ１の点Ｐ４で反射して、レンズＬＳにより集光され、更に分岐面ＰＲ１を透過した反射光束は第１受光部ＰＤ１で受光され、分岐面ＰＲ１で反射した反射光束は第２受光部ＰＤ２で受光される。各受光素子が受光することによって発生した信号は、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２から不図示の制御回路に送信され、ここで半導体レーザーＬＤの発光時刻と、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２の受光時刻との差から、対象物までの距離を測定するようになっている。図６に示す実施形態と同様に、ミラーユニットＭＵを回転させることで、画面Ｇ上の全範囲で対象物ＯＢＪの検出を行える。

以下、本発明者らが行ったシミュレーション結果を示す。図９，１３に示すように、第１の受光部は、４つ以上の第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４を有し、第２の受光部は、４つ以上の第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４を有し、各受光素子の形状は同一であるとするが、ここでは説明を簡略化するために、第１受光素子ＰＸ１１，ＰＸ１２と第２受光素子ＰＸ２１，ＰＸ２２に対して反射光ＲＢ１,ＲＢ２が入射したものとした。まず、図９は、比較例にかかる第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４と第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４の配列状態を示している。具体的に比較例は、Ｚ方向（図で左右方向、以下同じ）の受光素子サイズが１．０で、Ｚ方向における受光素子間のギャップを０．５として、第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４と第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４をＹ方向（図で上下方向、以下同じ）にシフトすると、完全に重なる配置関係である。

図１０において、比較例のセンサー感度は、反射光の入射位置に応じて、第１受光素子ＰＸ１１と第２受光素子ＰＸ２１の信号を加算した値、及び第１受光素子ＰＸ１２と第２受光素子ＰＸ２２の信号を加算した値となるが、受光素子間（Ｚ座標１．０〜１．５）に、センサー感度がゼロの領域（すなわち非検出領域）が生じ、検出性能が低下していることが分かる。

又、図１１（ｂ）に示すように、受光素子サイズの１倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射した場合において、反射光ＲＢ１，ＲＢ２をＺ方向に変位させていった際に、第１受光素子ＰＸ１１と第２受光素子ＰＸ２１の信号を加算した値、及び第１受光素子ＰＸ１２と第２受光素子ＰＸ２２の信号を加算した値の変化を図１１（ａ）に示す。

更に、図１２（ｂ）に示すように、受光素子サイズの０．６倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射した場合において、反射光ＲＢ１，ＲＢ２をＺ方向に変位させていった際に、第１受光素子ＰＸ１１と第２受光素子ＰＸ２１の信号を加算した値、及び第１受光素子ＰＸ１２と第２受光素子ＰＸ２２の信号を加算した値の変化を図１２（ａ）に示す。

次に、実施例について説明する。図１３は、実施例にかかる第１受光素子ＰＸ１１〜ＰＸ１４と第２受光素子ＰＸ２１〜ＰＸ２４の配列状態を示している。具体的に実施例は、Ｚ方向の受光素子サイズが１．０で、Ｚ方向における受光素子間のギャップを０．５として、第１受光素子ＰＸ１１，ＰＸ１２と第２受光素子ＰＸ２１，ＰＸ２２をＹ方向にシフトすると、重なり量が０．５となる（つまり第１受光素子に対して第２受光素子をＺ方向に０．５シフトした）配置関係である。

図１４において、実施例のセンサー感度は、反射光の入射位置に応じて、第１受光素子ＰＸ１１のみの信号値、第１受光素子ＰＸ１１と第２受光素子ＰＸ２１の信号を加算した値、第２受光素子ＰＸ２１のみの信号値、及び第１受光素子ＰＸ１２のみの信号値、第１受光素子ＰＸ１２と第２受光素子ＰＸ２２の信号を加算した値、第２受光素子ＰＸ２２のみの信号値というように段階的に変化するが、比較例に比較すると受光素子間の非検出領域がなくなっており、検出性能が向上していることが分かる。

更に、図１５（ｂ）に示すように、受光素子サイズの１倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射した場合において、反射光ＲＢ１，ＲＢ２をＺ方向に変位させていった際に、第１受光素子ＰＸ１１と第２受光素子ＰＸ２１の信号を加算した値、及び第１受光素子ＰＸ１２と第２受光素子ＰＸ２２の信号を加算した値の変化を図１５（ａ）に示す。比較例に比べ、加算なしで検知する場合の感度より高い感度で検知できる領域（像の位置）が拡大している。例えば、１倍サイズ物体に対して加算なしでの感度を上回る領域（加算値１．０相当）は、比較例の場合０．５(図１１のＡ)であるのに対して実施例の場合は０．７５程度(図１５のＢ)に改善してことがわかる。

更に、図１６（ｂ）に示すように、受光素子サイズの０．６倍の反射光ＲＢ１，ＲＢ２が入射した場合において、反射光ＲＢ１，ＲＢ２をＺ方向に変位させていった際に、第１受光素子ＰＸ１１と第２受光素子ＰＸ２１の信号を加算した値、及び第１受光素子ＰＸ１２と第２受光素子ＰＸ２２の信号を加算した値の変化を図１６（ａ）に示す。比較例に比べ、加算なしで検知する場合の感度より高い感度で検知できる領域（像の位置）が拡大している。例えば、０．６倍サイズ物体に対して加算なしでの感度を上回る領域（加算値０．６相当）は、比較例の場合０．７(図１２のＣ)であるのに対して実施例の場合は０．９程度(図１６のＤ)に改善してことがわかる。

本発明は、明細書に記載の実施形態・実施例に限定されるものではなく、他の実施形態・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載・実施形態・実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。例えば、図面を用いて説明した本発明の内容は、全て実施形態に適用できる。本レーザーレーダーは、自動車に限らず飛行体やロボット、監視カメラなどにも適用できる。

１ 車両
１ａ フロントウィンドウ
１ｂ フロントグリル
ＣＬ コリメートレンズ
ＣＯＮＴ 制御回路
ＣＰ１、ＣＰ２ 配列中心
ＣＳ 筐体
Ｇ 画面
ＨＳ 配線
ＬＢ コリメート光束
ＬＤ 半導体レーザー
Ｌｎ１〜ＬＮ４ 領域
ＬＲ レーザーレーダー
ＬＳ レンズ
ＬＳ１ 第１レンズ
ＬＳ２ 第２レンズ
Ｍ１ 第１ミラー面
Ｍ２ 第２ミラー面
ＭＴ モータ
ＭＵ ミラーユニット
ＯＡ１ 光軸
ＯＡ２ 光軸
ＯＢＪ 対象物
ＰＤ１ 第１受光部
ＰＤ２ 第２受光部
ＰＲ プリズム
ＰＲ１ 分岐面
ＰＸ１１〜ＰＸ１４ 第１受光素子
ＰＸ２１〜ＰＸ２４ 第２受光素子
ＲＢ１ 第１反射光束
ＲＢ２ 第２反射光束
ＲＯ 回転軸線
ＲＰＳ 受光系
ＳＦＴ 回転軸

Claims (19)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光束を対象物に向けて出射する投光用光学系と、
   前記投光用光学系を駆動し、前記投光用光学系から出射される光束を走査させる走査機構と、
   前記対象物において前記光束が反射した第１反射光束を受光する第１受光部と、
   前記第１反射光束と同時に前記対象物から反射した第２反射光束を受光する第２受光部と、を有し、
   前記第１受光部と前記第２受光部とは前記投光用光学系から出射される光束が走査される方向に対応する第２方向に離間して配置され、
   前記第１受光部は、前記第２方向に直交する第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第１受光素子を有し、
   前記第２受光部は前記第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第２受光素子を有し、
   前記第１受光素子を前記第２受光素子に対して前記第２方向に相対的にシフトしたときに、前記第１受光素子の一部が前記第２受光素子の一部に重なるように配置された前記第１受光素子と前記第２受光素子とが対応づけられ、この対応づけられた前記第１受光素子と前記第２受光素子のそれぞれから出力された信号を足し合わせた合算値に基づいて、前記対象物を検出するようになっている投受光ユニット。
2. 前記第１受光素子の配列中心は、前記第１受光用光学系の中心に対して前記第２受光素子から離間する側にシフトしている請求項１に記載の投受光ユニット。
3. 前記第１受光素子を前記第２受光素子に対して前記第２方向に相対的にシフトさせて両者を重ねたとき両者の一部が重なる場合、以下の式を満たす請求項１又は２に記載の投受光ユニット。
   Ｌ／Ｈ＞０．５ （１）但し、
   Ｌ：前記第１方向における前記第１受光素子と前記第２受光素子の重なり量
   Ｈ：前記第１方向における前記第１受光素子又は前記第２受光素子の長さ
4. 前記第１受光部からの信号と前記第２受光部からの信号を処理する処理装置を有し、前記処理装置は、前記合算値が第１の閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定する請求項１〜３のいずれかに記載の投受光ユニット。
5. 前記第１受光素子を前記第２受光素子に対して前記第２方向に相対的にシフトしたときに、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが重ならない関係にある前記第１受光素子と前記第２受光素子を独立受光素子としたときに、前記処理装置は、前記独立受光素子からの信号が第２の閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定する請求項４に記載の投受光ユニット。
6. 前記第１の閾値は前記第２の閾値と異なっている請求項５に記載の投受光ユニット。
7. 前記走査機構は、前記光源、前記投光用光学系、前記第１受光部及び前記第２受光部を、前記第２方向に沿った軸回りに一体的に回転することにより、前記対象物を走査するようになっている請求項１〜６のいずれかに記載の投受光ユニット。
8. 前記走査機構は、前記投光用光学系から前記対象物に向かう前記光束を反射し、且つ前記対象物からの前記第１反射光束及び前記第２反射光束を反射して前記第１受光部及び前記第２受光部に入射させるミラーを有し、前記ミラーが前記第２方向に沿った軸回りに一体的に回転することにより、前記対象物を走査するようになっている請求項１〜６のいずれかに記載の投受光ユニット。
9. 光源と、
   前記光源から出射された光束を対象物に向けて出射する投光用光学系と、
   前記投光用光学系を駆動し、前記投光用光学系から出射される光束を走査させる走査機構と、
   前記光束が前記対象物から反射した反射光束を入射する受光用光学系と、
   前記受光用光学系によって集光された前記反射光束の一部を透過して第１光束とし、前記反射光束の残りを反射して第２光束とする分岐面を備えた分岐手段を有し、と、
   前記第１光束を受光する第１受光部と、
   前記第２光束を受光する第２受光部と、を有し、
   前記第１受光部は、前記投光用光学系から出射される光束が走査される方向に対応する第２方向に直交する第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第１受光素子を有し、
   前記第２受光部は前記第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第２受光素子を有し、
   前記第１受光素子を前記第１光束に沿って前記分岐面に投影し、前記第２受光素子を前記第２光束に沿って前記分岐面に投影したときに、前記第１受光素子の投影像の一部が前記第２受光素子の投影像の一部に重なるように配置された前記第１受光素子と前記第２受光素子とが対応づけられ、この対応づけられた前記第１受光素子と前記第２受光素子のそれぞれから出力された信号を足し合わせた合算値に基づいて、前記対象物を検出するようになっている投受光ユニット。
10. 前記走査機構は前記投光用光学系から出射した前記光束を反射して前記対象物に向かわせ、また前記対象物から戻る前記反射光束を反射して前記受光用光学系に入射させるミラーを有し、投光用光学系から出射される光束を走査させる方向に垂直な軸回りに前記ミラーが回転することにより、前記対象物を走査するようになっている請求項９に記載の投受光ユニット。
11. 前記第１受光素子の投影像を前記第２受光素子の投影像に対して重ねたとき両像の一部が重なる場合、以下の式を満たす請求項９又は１０に記載の投受光ユニット。
    Ｌ’／Ｈ＞０．５ （２）但し、
    Ｌ’：前記第１受光素子の投影像と前記第２受光素子の投影像の重なり量
    Ｈ：前記第１方向における前記第１受光素子又は前記第２受光素子の長さ
12. 前記第１受光部からの信号と前記第２受光部からの信号を処理する処理装置を有し、前記処理装置は、前記合算値が第１の閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定する請求項９〜１１のいずれかに記載の投受光ユニット。
13. 前記第１受光素子の投影像と前記第２受光素子の投影像とが重ならない関係にある前記第１受光素子と前記第２受光素子を独立受光素子としたときに、前記処理装置は、前記独立受光素子からの信号が第２の閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定する請求項１２に記載の投受光ユニット。
14. 前記第１の閾値は前記第２の閾値と異なっている請求項１３に記載の投受光ユニット。
15. 前記第１受光素子は、それぞれ同一形状を有し、前記第２受光素子は、それぞれ同一形状を有している請求項１〜１４のいずれかに記載の投受光ユニット。
16. 前記第１受光素子と前記第２受光素子は、互いに同一の形状を有している請求項１５に記載の投受光ユニット。
17. 前記第１受光素子と前記第２受光素子は、互いに異なる形状を有している請求項１５に記載の投受光ユニット。
18. 前記投光用光学系の光軸と前記受光用光学系の光軸とは平行である請求項１〜１７のいずれかに記載の投受光ユニット。
19. 請求項１〜１８のいずれかに記載の投受光ユニットを有し、前記光源から光束を出射した時刻と、前記第１受光部及び前記第２受光部で前記反射光束を受光した時刻との差に基づいて、前記対象物までの距離を測定するレーダー。

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