JPWO2019171727A1 - レーザレーダ - Google Patents

Abstract

レーザレーダ（１０）は、レーザ光を出射する光源（１１）と、レーザ光を一方向に長いラインビーム（Ｂ１０）に整形して投射する光学系と、ラインビーム（Ｂ１０）の短辺方向にラインビーム（Ｂ１０）を走査させる走査部（１５）と、ラインビーム（Ｂ１０）の光強度をラインビーム（Ｂ１０）の長辺方向に相違させるための構成と、を備える。ラインビーム（Ｂ１０）の光強度は、たとえば、光源（１１）において、ラインビーム（Ｂ１０）の長辺方向に対応する方向に沿って配置された複数の発光部の出射パワーを、コントローラ（２１）が制御することにより、相違させられる。

Description

本発明は、レーザ光を用いて物体を検出するレーザレーダに関し、たとえば、乗用車等の移動体に搭載して好適なものである。

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

以下の特許文献１には、レーザビームを水平方向および鉛直方向に２次元状に走査させて計測対象エリアの３次元情報を生成する構成のレーザレーダ装置が開示されている。

特開２０１７−１５０９９０号公報

上記特許文献１に記載のように、レーザビームを検出対象エリアにおいて２次元状に走査させる構成では、計測位置の高解像度化に伴い、１フレーム分の情報を取得するためのフレームレートが顕著に低下するとの課題があった。

この課題を解消する方式として、計測対象エリアの幅に応じた長さの細長いラインビームを、ラインビームの短辺方向に走査させる方式が用いられ得る。しかし、この方式では、ラインビームが、長辺方向に広がりながら検出対象エリアに投射されるため、計測対象エリアまでの距離が長くなるに伴い、ラインビームのエネルギー密度が低下する。このため、より遠距離の物体を検出するためには、高い光強度で光源を発光させる必要があるが、無作為に光強度を高めることは好ましい対策と言いがたい。よって、光源から出射されるレーザ光をなるべく効率的に利用することが好ましい。

かかる課題に鑑み、本発明は、光源から出射されるレーザ光をより効率的に利用することが可能なレーザレーダを提供することを目的とする。

本発明の主たる態様に係るレーザレーダは、レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光を一方向に長いラインビームに整形して投射する光学系と、前記ラインビームの短辺方向に前記ラインビームを走査させる走査部と、前記ラインビームの光強度を前記ラインビームの長辺方向に相違させるための構成と、を備える。

本態様に係るレーザレーダによれば、ラインビームの光強度をラインビームの長辺方向に相違させる構成を備えるため、たとえば、検出可能距離が短くて足りる範囲の光強度を低下させることにより、光源から出射されたレーザ光をより効率的に利用して適切に物体の検出を行うことができる。

以上のとおり、本発明によれば、光源から出射されるレーザ光をより効率的に利用することが可能なレーザレーダを提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１は、実施形態に係るレーザレーダの光学系および回路部の構成を示す図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態に係るレーザダイオードの構成を示す斜視図、図２（ｃ）は、実施形態に係るレーザレーダの光源の構成を示す斜視図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態に係るレーザレーダの光学系の作用をラインビームの長辺方向および短辺方向に観察した図である。 図４は、実施形態に係る、レーザレーダのレーザ光の出射状態と、目標領域におけるラインビームの長辺方向における強度分布とを模式的に示す図である。 図５（ａ）は、実施形態１に係る、短辺方向におけるラインビームの発散角の好ましい範囲を光学シミュレーションにより検証した検証結果である。図５（ｂ）は、実施形態１に係る、レーザダイオードの発光部のファスト軸方向の幅の好ましい範囲を光学シミュレーションにより検証した検証結果である。 図６（ａ）は、実施形態に係る、光源のパワー制御を示すフローチャートである。図６（ｂ）は、図６（ａ）の制御において両側のレーザダイオードの出射パワーを低下させる設定がなされた場合の各レーザダイオードの出射状態を模式的に示す図である。 図７は、図６（ａ）の制御において両側のレーザダイオードの出射パワーを低下させる設定がなされた場合にレーザレーダから出射されるレーザ光の状態と、目標領域におけるラインビームの長辺方向における強度分布とを模式的に示す図である。 図８（ａ）は、実施形態に係る、両側のレーザダイオードの出射パワーを低下させるための他の構成例を示す図である。図８（ｂ）は、実施形態に係る、両側のレーザダイオードの出射パワーを低下させるためのさらに他の構成例を示す図である。 図９（ａ）は、実施形態に係る、光源の他のパワー制御を示すフローチャートである。図９（ｂ）は、図９（ａ）の制御がなされた場合の複数のレーザダイオードの出射状態を模式的に示す図である。 図１０は、実施形態に係る、図９（ａ）の制御において左側のレーザダイオードの出射パワーを低下させる設定がなされた場合にレーザレーダから出射されるレーザ光の状態と、目標領域におけるラインビームの長辺方向における強度分布とを模式的に示す図である。 図１１は、実施形態に係る、図９（ａ）の制御において右側のレーザダイオードの出射パワーを低下させる設定がなされる場合の状況を模式的に示す図である。 図１２（ａ）は、実施形態に係る、光源の他のパワー制御を示すフローチャートである。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の制御がなされた場合の複数のレーザダイオードの出射状態を模式的に示す図である。 図１３は、実施形態に係る、図１２（ａ）の制御において両側のレーザダイオードの出射パワーを上昇させる設定がなされた場合にレーザレーダから出射されるレーザ光の状態と、目標領域におけるラインビームの長辺方向における強度分布とを模式的に示す図である。 図１４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例に係るレーザダイオードの構成を示す斜視図、図１４（ｃ）は、変更例に係るレーザレーダの光源の構成を示す斜視図である。

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。便宜上、各図には、適宜、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、それぞれ、ラインビームの短辺方向および長辺方向であり、Ｚ軸正方向は、ラインビームの投射方向である。

図１は、レーザレーダ１０の光学系および回路部の構成を示す図である。

レーザレーダ１０は、光学系の構成として、光源１１と、コリメータレンズ１２、１３と、ミラー１４と、走査部１５と、調整レンズ１６と、拡大レンズ１７と、集光レンズ１８と、受光素子１９と、を備えている。光源１１から拡大レンズ１７までの往路の光学系により、光源１１から出射されたレーザ光から、Ｙ軸方向に長いラインビームＢ１０に生成される。

光源１１は、所定波長のレーザ光を出射する。光源１１は、複数のレーザダイオードが集積されて構成される。本実施形態では、レーザレーダ１０が車両に搭載されることが想定されている。このため、各レーザダイオードの出射波長は、赤外の波長帯域（たとえば９０５ｎｍ）に設定される。レーザレーダ１０の使用態様に応じて、レーザダイオードの出射波長は、適宜変更され得る。

図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、レーザダイオード１１０の構成を示す斜視図、図２（ｃ）は、光源１１の構成を示す斜視図である。

図２（ａ）に示すように、レーザダイオード１１０は、活性層１１１がＮ型クラッド層１１２とＰ型クラッド層１１３に挟まれた構造となっている。Ｎ型クラッド層１１２は、Ｎ型基板１１４に積層される。また、Ｐ型クラッド層１１３にコンタクト層１１５が積層される。電極１１６に電流が印加されることにより、発光部１１７からレーザ光がＺ軸正方向に出射される。一般に、発光部１１７は、活性層１１１に平行な方向の幅Ｗ１が、活性層１１１に垂直な方向の幅Ｗ２よりも広くなっている。

発光部１１７の短辺方向の軸、すなわち、活性層１１１に垂直な方向（Ｘ軸方向）の軸は、ファスト軸と称され、発光部１１７の長辺方向の軸、すなわち、活性層１１１に平行な方向（Ｙ軸方向）の軸は、スロー軸と称される。図２（ｂ）において、１１８ａはファスト軸を示し、１１８ｂはスロー軸を示している。発光部１１７から出射されたレーザ光は、スロー軸方向よりもファスト軸方向の広がり角が大きい。このため、ビームＢ２０の形状は、図２（ｂ）に示すように、ファスト軸方向に長い楕円形状となる。

発光部１１７から出射されたビームＢ２０のファスト軸方向の強度分布（発光プロファイル）は、ファスト軸方向の発光部１１７の幅が狭いため、単一ガウシアンに近い分布形状となる。これに対し、発光部１１７から出射されたビームＢ２０のスロー軸方向の強度分布（発光プロファイル）は、スロー軸方向の発光部１１７の幅が広いため、複数のピークを含む複雑な分布形状となる。このことから、ビームの広がり角の抑制などの光学的な制御は、スロー軸方向よりもファスト軸方向の方が容易であり、より適切に、所望の制御を行うことができる。

本実施形態では、図２（ｃ）に示すように、複数のレーザダイオード１１０がスロー軸に沿って並ぶように配置されて、光源１１が構成されている。したがって、各レーザダイオード１１０の発光部１１７は、スロー軸方向に１列に並んでいる。ここで、各レーザダイオード１１０は、発光部１１７のファスト軸１１８ａが、図１に示したラインビームＢ１０の短辺方向に対応する方向（Ｘ軸方向）に平行となるように配置されている。

なお、本実施形態では、光源１１を構成する複数のレーザダイオード１１０が、全て同じ出射特性を有している。すなわち、何れのレーザダイオード１１０も、同じ駆動電流が印加されると同じパワーでレーザ光を出射する。

図１に戻って、コリメータレンズ１２は、光源１１の各レーザダイオード１１０から出射されたレーザ光をファスト軸方向に収束させて、ファスト軸方向のレーザ光の広がりを略平行な状態に調整する。すなわち、コリメータレンズ１２は、光源１１の各レーザダイオード１１０から出射されたレーザ光を、ファスト軸方向のみに平行光化する作用を有する。

コリメータレンズ１３は、光源１１の各レーザダイオード１１０から出射されたレーザ光をスロー軸方向に収束させて、スロー軸方向のレーザ光の広がりを略平行な状態に設定する。すなわち、コリメータレンズ１３は、光源１１の各レーザダイオード１１０から出射されたレーザ光を、スロー軸方向のみに平行光化する作用を有する。

これら２つのコリメータレンズ１２、１３によって、光源１１の各レーザダイオード１１０から出射されたレーザ光は、全周において略平行な広がりに変換される。なお、発光部１１７は完全な点光源ではないため、厳密には、コリメータレンズ１２、１３の光軸と、各レーザダイオード１１０の発光部１１７の発光点との間に僅かな位置ずれが生じる。このため、２つのコリメータレンズ１２、１３を透過したレーザ光は、完全な平行光とはならず、平行光から僅かに広がった状態となる。

ミラー１４は、コリメータレンズ１２、１３を透過したレーザ光を、走査部１５に向けて反射する。走査部１５は、たとえば、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）ミラーから構成される。ミラー１４で反射されたレーザ光は、走査部１５の可動ミラー１５ａにより調整レンズ１６に向かう方向に反射される。走査部１５は、ミラー駆動回路２３からの駆動信号により可動ミラー１５ａを駆動して、ミラー１４から反射したレーザ光を、拡大レンズ１７のレンズ面１７ａの母線に平行な方向（Ｘ軸方向）に走査させる。

調整レンズ１６は、ラインビームＢ１０の長辺方向（Ｙ軸方向）における光強度を調整する。具体的には、調整レンズ１６は、ラインビームＢ１０の長辺方向（Ｙ軸方向）における光強度を略均一化するように構成されている。ラインビームＢ１０の長辺方向（Ｙ軸方向）における光強度は、たとえば、光強度分布の変動幅が±５％程度に収まるように均一化される。

拡大レンズ１７は、調整レンズ１６から入射したレーザ光を、Ｙ軸方向のみに広げる。拡大レンズ１７は、Ｙ軸方向のみに湾曲したレンズ面１７ａを備えている。本実施形態では、拡大レンズ１７として、レンズ面１７ａが内方に凹んだ凹レンズが用いられる。これに代えて、レンズ面が外方に突出した凸レンズ（シリンドリカルレンズ）が拡大レンズ１７として用いられてもよい。この場合、レーザ光は、Ｙ軸方向に収束して焦線を形成した後、Ｙ軸方向に広がる。拡大レンズ１７は、レンズ面１７ａの母線がＸ軸方向に平行となるように配置される。これにより、レーザ光はＹ軸方向に広げられ、Ｙ軸方向に細長いラインビームＢ１０が形成される。

図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、レーザレーダ１０の光学系の作用をラインビームＢ１０の長辺方向および短辺方向に観察した図である。便宜上、図３（ａ）、（ｂ）では、ミラー１４、走査部１５、調整レンズ１６が省略され、光源１１から拡大レンズ１７までの光路が直線状に引き伸ばされて示されている。

光源１１から出射されたレーザ光は、１つ目のコリメータレンズ１２によりファスト軸方向に収束され、ファスト軸方向に平行光化される。このとき、レーザ光は、スロー軸方向には収束作用を受けない。したがって、コリメータレンズ１２を透過した後のレーザ光は、光源１１から出射された直後と同様の広がり角でスロー軸方向に広がっている。

なお、コリメータレンズ１２は、さらに、スロー軸方向に収束作用を持っていてもよい。コリメータレンズ１２がスロー軸方向に収束作用を持たない場合、光源１１のスロー軸方向の幅や広がり角、およびコリメータレンズ１２からの距離に応じて、コリメータレンズ１２より後段側のレンズやミラーのサイズを大きくする必要が生じる場合もある。したがって、レーザレーダ１０の構成上、コリメータレンズ１２より後段側のレンズやミラーのサイズを小さく抑える必要がある場合は、コリメータレンズ１２にスロー軸方向の収束作用をさらに持たせてもよい。

その後、レーザ光は、２つ目のコリメータレンズ１３によりスロー軸方向に収束され、スロー軸方向に平行光化される。このとき、レーザ光は、ファスト軸方向には収束作用を受けない。したがって、コリメータレンズ１３を透過した後のレーザ光は、ファスト軸方向において略平行光に維持される。こうして、ファスト軸方向およびスロー軸方向に平行光化されたレーザ光が、拡大レンズ１７に入射する。

なお、２つ目のコリメータレンズ１３は、レーザ光をスロー軸方向において平行光からやや収束された光に変換する光学作用を持っていてもよい。拡大レンズ１７に入射されるレーザ光は、ファスト軸方向において平行光化され、スロー軸方向においては、平行光化または収束光化されていればよい。また、コリメータレンズ１３がコリメータレンズ１２の前段側に配置されてもよい。

拡大レンズ１７は、入射したレーザ光をスロー軸方向のみに拡散させてラインビームＢ１０を形成する。したがって、ラインビームＢ１０は、ファスト軸方向がコリメータレンズ１２で平行光化された状態のまま、目標領域へと進む。ラインビームＢ１０の短辺方向の幅は、１つ目のコリメータレンズ１２により決定される。こうして、目標領域にラインビームＢ１０が投射される。

図４は、レーザレーダ１０のレーザ光の出射状態と、目標領域におけるラインビームＢ１０の長辺方向における強度分布とを模式的に示す図である。図４の上段には、投射方向（Ｚ軸正方向）に見たときのラインビームＢ１０の断面形状と、当該ラインビームＢ１０の長辺方向（Ｙ軸方向）の光強度の分布が模式的に示されている。ここで、光強度の分布は、ラインビームＢ１０の短辺方向の中間位置（図４のラインＬ１）に沿って取得されたものである。

図４に示すように、本実施形態では、レーザレーダ１０が車両２０の前側に搭載され、車両２０の前方にラインビームＢ１０が投射される。ラインビームＢ１０の長辺方向の広がり角θ１１は、たとえば１２０°である。また、物体検出が可能な距離Ｄ１１の上限は、たとえば、２００ｍ程度である。図４では、便宜上、広がり角θ１１が実際よりも小さく表現されている。この点は、追って参照する図７、１０、１３についても同様である。

本実施形態では、光源１１に設置されている複数のレーザダイオード１１０が同じ出射パワーで駆動される場合に、長辺方向におけるラインビームＢ１０の強度分布が略均一となるように、調整レンズ１６が構成されている。このようにラインビームＢ１０の強度分布が均一化されることにより、ラインビームＢ１０の長辺方向の各位置における物体の検出可能距離を互いに等しくできる。レーザ光の強度の上昇に伴い、物体の検出可能距離が長くなる。したがって、上記のようにラインビームＢ１０の強度分布が長辺方向に均一化されると、長辺方向における全ての位置における物体の検出可能距離が略等しくなる。

図１に戻り、目標領域から反射したラインビームＢ１０の反射光は、集光レンズ１８によって、受光素子１９の受光面に集光される。受光素子１９は、たとえば、イメージセンサである。受光素子１９は、たとえば、長方形の受光面を有し、受光面の長辺がＹ軸に平行となるように配置される。受光素子１９の受光面の長辺方向は、目標領域におけるラインビームＢ１０の長辺方向に対応する。ラインビームＢ１０の反射光は、受光面の長辺方向に沿って延びるように、集光レンズ１８によって、受光素子１９の受光面に結像される。

ここで、受光面のＹ軸方向の画素位置は、目標領域におけるＹ軸方向の位置に対応する。したがって、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＹ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出できる。受光素子１９としてＹ軸方向に画素が並ぶラインセンサが用いられてもよい。

レーザレーダ１０は、回路部の構成として、コントローラ２１と、レーザ駆動回路２２と、ミラー駆動回路２３と、信号処理回路２４と、を備える。

コントローラ２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理回路や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体を備え、予め設定されたプログラムに従って各部を制御する。レーザ駆動回路２２は、コントローラ２１からの制御に応じて光源１１の各レーザダイオード１１０を駆動する。コントローラ２１とレーザ駆動回路２２とによって、光源１１を制御する制御部が構成される。

ミラー駆動回路２３は、コントローラ２１からの制御に応じて走査部１５を駆動する。上記のように、コントローラ２１は、拡大レンズ１７のレンズ面１７ａの母線に平行な方向にレーザ光が走査されるように、走査部１５を制御する。これにより、目標領域において、ラインビームＢ１０の短辺方向に、ラインビームＢ１０が走査される。

信号処理回路２４は、受光素子１９の各画素の受光信号をコントローラ２１に出力する。上記のように、コントローラ２１は、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＹ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出できる。また、コントローラ２１は、光源１１をパルス発光させたタイミングと、受光素子１９が目標領域からの反射光を受光したタイミング、すなわち、受光素子１９から受光信号を受信したタイミングとの時間差によって、目標領域に存在する物体までの距離を算出する。

こうして、コントローラ２１は、光源１１をパルス発光させつつ、走査部１５によりラインビームＢ１０を走査させることにより、目標領域における物体の有無を検出し、さらに、物体のＹ軸方向の位置および物体までの距離を計測する。これらの測定結果は、随時、車両側の制御部に送信される。

＜検証＞
ところで、上記のように、レーザダイオード１１０から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１２を透過した後も、ファスト軸方向において完全な平行光とはならず、ファスト軸方向に僅かに広がった状態で、以降の光路を進む。このため、拡大レンズ１７を透過して生成されるラインビームＢ１０も、短辺方向に僅かに広がることになる。上記のように、この現象は、レーザダイオード１１０の発光部１１７がファスト軸方向（Ｘ軸方向）に幅を持っており、完全な点光源でないことに起因するものである。ラインビームＢ１０が短辺方向に広がると、検出距離が長くなるに応じてラインビームＢ１０の光密度が低下し、物体検出の精度が低下する。

そこで、発明者らは、短辺方向におけるラインビームＢ１０の発散角の好ましい範囲と、ファスト軸方向における発光部１１７の幅の好ましい範囲について検証した。

図５（ａ）は、短辺方向におけるラインビームＢ１０の発散角の好ましい範囲を光学シミュレーションにより検証した検証結果である。

図５（ａ）において、横軸は、ラインビームＢ１０を生成するための光学系を透過する前後のファスト軸方向の発散角の比θ１／θ０である。θ１は、図１に示したコリメータレンズ１２から拡大レンズ１７までの光学系を透過した後のレーザ光のファスト軸方向（Ｘ軸方向）における発散角であり、θ０は、この光学系を透過する前（言い換えれば、この光学系を省略した場合）のレーザ光のファスト軸方向（Ｘ軸方向）における発散角である。

図５（ａ）において、縦軸は、ラインビームＢ１０を生成するための光学系を配置した場合の物体検出可能距離Ｄ１と、この光学系を省略した場合の物体検出可能距離Ｄ０との比Ｄ１／Ｄ０である。この検証において、検出可能距離は、所定の強度でレーザ光を照射できる距離のことを意味する。

図５（ａ）に示すとおり、比θ１／θ０の値が小さいほど、比Ｄ１／Ｄ０の値が急激に大きくなり、検出可能距離が大幅に向上する。特に、比θ１／θ０の値が０．１以下の範囲では、比θ１／θ０の減少に伴い、比Ｄ１／Ｄ０の値の変化が急峻になっている。このことから、比θ１／θ０の値が０．１以下であれば、検出可能距離を大幅に向上させ得ることが分かる。よって、比θ１／θ０は、０．１以下に設定されることが好ましいと言える。すなわち、ラインビームＢ１０の短辺方向の広がり角は、比θ１／θ０が０．１以下となるように調整するのが好ましいと言える。

図５（ｂ）は、ファスト軸方向における発光部１１７の幅の好ましい範囲を光学シミュレーションにより検証した検証結果である。

図５（ｂ）において、横軸は、レーザダイオード１１０の発光部１１７のファスト軸方向における幅（図２（ａ）の幅Ｗ２に相当）であり、縦軸は、図５（ａ）の横軸と同様の比θ１／θ０である。

図５（ａ）の検証結果より、ラインビーム化において検出可能距離を引き延ばすためには、比θ１／θ０を０．１以下に設定するが好ましいことが分かった。これに対し、図５（ｂ）の検証結果において、比θ１／θ０が０．１以下であるファスト軸方向の発光部１１７の幅は、２４０μｍ以下であることが分かる。このことから、発光部１１７のファスト軸方向における幅は、２４０μｍ以下に設定することが好ましいと言える。

言い換えると、比θ１／θ０の値が０．１以下となる範囲で使用可能なレーザダイオード１１０は、ファスト軸方向における発光部１１７の最大幅が２４０μｍまでのものであり、ファスト軸方向における発光部１１７の最大幅が２４０μｍを超えるレーザダイオード１１０を用いた場合は、発光部１１７の拡大に伴い光源が増えるためレーザダイオード１１０自体の光量は増加するものの、増加した光量は、比θ１／θ０の値が０．１以上のものであるため、比Ｄ１／Ｄ０の値の向上には、あまり寄与しないことになる。したがって、この場合は、無駄の多い設計となってしまう。

以上の検証から、比θ１／θ０の値が０．１以下となるように光学系を構成することが好ましいと言える。また、このために、ファスト軸方向におけるレーザダイオード１１０の発光部１１７の幅を２４０μｍに設定することで、レーザダイオード１１０の特性を無駄なく有効に使えることが分かる。

なお、図５（ａ）、（ｂ）のシミュレーションは、図３（ａ）、（ｂ）に示した光学系において、コリメータレンズ１２、１３の両方の作用を有する１つのコリメータレンズを、これらコリメータレンズ１２、１３に置き換えて行った。ここでは、このコリメートレンズを透過した後のビーム径が２ｍｍになるようにコリメートレンズの焦点距離を選択した。しかし、これらの焦点距離およびビーム径は、図５（ａ）、（ｂ）の検証結果に影響する物理量ではない。上記シミュレーションにおいて、レーザ光の波長は、９０５ｎｍに設定した。

＜光強度の制御１＞
ところで、車両２０の直進走行時には、車両前方の中央の範囲と、車両前方の側方の範囲とで、物体の検出が必要な距離が互いに異なるものと想定され得る。すなわち、車両前方の中央の範囲では、前走車や対向車の検出のために、なるべく遠距離まで物体を検出可能であることが好ましい。これに対し、車両前方の側方の範囲は、歩道や路地等から歩行者や車両が急に飛び出すことを検出できればよいため、比較的近距離の範囲で物体を検出可能であればよい。

そこで、本実施形態では、ラインビームＢ１０の光強度をラインビームＢ１０の長辺方向に相違させるための構成が設けられている。具体的には、光源１１を構成する複数のレーザダイオード１１０の出射パワーをコントローラ２１が相違させることにより、ラインビームＢ１０の長辺方向の光強度が調整される。

図６（ａ）は、コントローラ２１による光源１１のパワー制御を示すフローチャートである。

コントローラ２１は、ラインビームＢ１０の光強度を長辺方向において均一に設定するモード（均一モード）と、ラインビームＢ１０の長辺方向両側の光強度を中央に比べて低下させるモード（両側低下モード）とを備えている。モードの切り替えは、ユーザにより設定されてもよく、あるいは、車両側の制御部からの指令に応じて設定されてもよい。たとえば、車両２０が直進走行状態にある場合に、車両側の制御部からコントローラ２１に対して、モードを両側低下モードに切り替える指令がなされてもよい。あるいは、車両２０が直進走行状態であることを示す情報を車両側の制御部から受けた場合に、コントローラ２１がモードの切り替えを行ってもよい。

レーザレーダ１０か起動されると、コントローラ２１は、所定のタイミングで、ラインビームＢ１０の光強度のモードとして、均一モードと両側低下モードの何れが設定されるかを判定する（Ｓ１０１）。ここで、均一モードと判定すると（Ｓ１０１：ＮＯ）、コントローラ２１は、光源１１を構成する全てのレーザダイオード１１０を、一律等しい出射パワーで駆動させる（Ｓ１０２）。これにより、図４に示した均一な光強度で、ラインビームＢ１０が目標領域に投射される。

他方、両側低下モードと判定すると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、コントローラ２１は、光源１１を構成するレーザダイオード１１０のうち、スロー軸方向の両側に配置されている所定数のレーザダイオード１１０の出射パワーを、残りのレーザダイオード１１０の出射パワーよりも低下させる（Ｓ１０３）。

図６（ｂ）は、図６（ａ）の制御において両側低下モードが設定された場合の各レーザダイオード１１０の出射状態を模式的に示す図である。ここでは、便宜上、７つのレーザダイオード１１０により光源１１が構成されている。但し、光源１１を構成するレーザダイオード１１０の数はこれに限られるものではない。

両側低下モードが設定された場合、Ｙ軸正側の端の２つのレーザダイオード１１０とＹ軸負側の端の２つのレーザダイオード１１０に印加される駆動電流Ｃ２を、中央３つのレーザダイオード１１０に印加される駆動電流Ｃ１よりも低下させる。これにより、駆動電流Ｃ２が印加される端のレーザダイオード１１０の出射パワーが、駆動電流Ｃ１が印加される中央のレーザダイオード１１０の出射パワーよりも低くなる。ここで、中央のレーザダイオード１１０に対する端のレーザダイオード１１０の出射パワーの低下は、たとえば、２５％程度に設定される。

なお、出射パワーを低下させるレーザダイオード１１０の数は４つに限られるものではない。出射パワーを低下させるレーザダイオード１１０の数は、ラインビームＢ１０において光強度を低下させる範囲の割合や、光源１１を構成するレーザダイオード１１０の数等に応じて、適宜変更可能である。

図７は、図６（ａ）の制御において両側低下モードが設定された場合にレーザレーダ１０から出射されるレーザ光の状態と、目標領域におけるラインビームＢ１０の長辺方向における強度分布とを模式的に示す図である。

ラインビームＢ１０の長辺方向の広がり角θ１１（たとえば１２０°）のうち、中央の角度範囲θ１２においては、光強度が高く維持され、両側の角度範囲θ１３においては、中央に比べて光強度が低下している。ここで、角度範囲θ１２は、たとえば６０°程度であり、角度範囲θ１３は、たとえば３０°程度である。ただし、角度範囲θ１２、θ１３はこれに限られるものではない。

また、中央の角度範囲θ１２における物体の検出可能距離を２００ｍ程度に設定し、両端の角度範囲θ１３における物体の検出可能距離を１００ｍ程度とした場合、角度範囲θ１２の光強度に対する角度範囲θ１３の光強度の低下は、たとえば、２５％程度に調整される。なお、角度範囲θ１２の光強度に対する角度範囲θ１３の光強度の低下は、２５％に限定されるものではない。

このようにラインビームＢ１０の光強度を相違させることにより、中央の角度範囲θ１２では、たとえば、物体の検出可能距離が２００ｍ程度に長く維持され、両端の角度範囲θ１３では、物体の検出可能距離が中央よりも短くなる。ただし、車両の直進走行時において、このように両側の角度範囲θ１３における検出可能距離を低下させたとしても、歩道や路地等から歩行者や車両が急に飛び出すことを検出するのには、殆ど支障がない。また、このように両端の光強度を低下させることにより、光源１１全体の消費電力を低減させることができる。よって、消費電力を低減させながら、より効率的に、物体の検出を行うことができる。

なお、ここでは、光源１１を構成する各レーザダイオード１１０に対する駆動電流を調節することにより、ラインビームＢ１０の光強度を相違させたが、他の方法により、ラインビームＢ１０の光強度を長辺方向において相違させてもよい。

たとえば、図８（ａ）に示すように、出射能力が異なる複数のレーザダイオード１１０が光源１１に配置されてもよい。すなわち、同じ駆動電流Ｃ０が印加されても異なる出射パワーでレーザ光を出射する複数のレーザダイオード１１０が、光源１１に配置されてもよい。

図８（ａ）の例では、７つのレーザダイオード１１０のうち、中央の３つのレーザダイオード１１０に比べて、Ｙ軸正側の端の２つのレーザダイオード１１０とＹ軸負側の端の２つのレーザダイオード１１０の出射能力が低くなっている。コントローラ２１は、全てのレーザダイオード１１０に同じ駆動電流Ｃ０を印加する。これにより、両端２つずつのレーザダイオード１１０の出射パワーが、中央の３つのレーザダイオード１１０の出射パワーよりも低くなる。

あるいは、図８（ｂ）に示すように、スロー軸方向の両端の光強度が中央の光強度よりも低くなるように、調整レンズ１６が構成されてもよい。図８（ｂ）では、便宜上、コリメータレンズ１２と、ミラー１４および走査部１５が図示省略されている。

この構成では、光源１１を構成する全てのレーザダイオード１１０が互いに同じ出射能力を有している。コントローラ２１は、全てのレーザダイオード１１０に同じ駆動電流Ｃ３を印加して、各レーザダイオード１１０から等しいパワーでレーザ光を出射させる。各レーザダイオード１１０から出射されたレーザ光は、調整レンズ１６により、中央の光強度が高く、スロー軸方向の両端の光強度が低いビームに変換される。その後、このビームは、拡大レンズ１７によりスロー軸方向に広げられる。これにより、ラインビームＢ１０が生成される。

これらの構成によっても、図７と同様、中央の光強度が高く、長辺方向両端の光強度が低いラインビームＢ１０が得られる。これらの場合も、中央の角度範囲θ１２の光強度に対する両端の角度範囲θ１３の光強度の低下は、たとえば、２５％程度に調整される。

なお、この構成例では、図６（ａ）、（ｂ）に示した構成例のように、ラインビームＢ１０の光強度を、均一モードと両側低下モードとの間で切り替えることができない。ただし、これらの場合も、中央に比べて両端の光強度が低下するように調整されるため、ラインビームＢ１０を生成するレーザ光を効率的に利用できる。よって、物体の検出をより効率的に行うことができる。

＜光強度の制御２＞
上記では、ラインビームＢ１０の両端の光強度が中央に比べて低下するよう調整されたが、ラインビームＢ１０の光強度を相違させる形態はこれに限られるものではない。

たとえば、車両２０が高速道路の最も左側のレーンを走行している場合等、車両２０の左側に路側帯や壁が続くことが起こり得る。このような場合、車両２０の左側は、遠距離まで物体を検知する必要がない。したがって、このような状態を示す信号が車両側の制御部からコントローラ２１に送信された場合、コントローラ２１は、車両２０の左側に対応するラインビームＢ１０の範囲において光強度を低下させればよい。

また、車両２０が交差点を右折する場合、車両２０の左前方は、前方からの直進対向車の状況を把握するために遠距離まで物体を検出する必要があるが、車両２０の右前方は、交差点を横断する人や右折道路に停車中の車両を検出できればよいため、比較的近距離において物体検出が可能であればよい。したがって、車両２０が右折中であることを示す信号が車両側の制御部からコントローラ２１に送信された場合、コントローラ２１は、車両２０の右側に対応するラインビームＢ１０の範囲において光強度を低下させればよい。

このように、ラインビームＢ１０の長辺方向の何れか一方の端部側のみが、その他の部分に比べて光強度が低下するように、ラインビームＢ１０の光強度が調整されてもよい。

図９（ａ）は、この場合の光源１１のパワー制御を示すフローチャートである。

コントローラ２１は、予め設定された右側低下条件（Ｓ２０１）および左側低下条件（Ｓ２０３）の何れか一方が充足されたか否かを判定する。

ここで、右側低下条件とは、車両２０の前方右側に対応するラインビームＢ１０の端部側（Ｙ軸負側）の所定範囲において、光強度を低下させるための条件のことである。上述の車両２０が右折中であることは、右側低下条件に含まれる。右側低下条件として、車両２０が右折中であること以外の条件が含まれてもよい。

また、左側低下条件とは、車両２０の前方左側に対応するラインビームＢ１０の端部側（Ｙ軸正側）の所定範囲において、光強度を低下させるための条件のことである。上述の車両２０が高速道路の最も左側のレーンを走行中であることは、左側低下条件に含まれる。左側低下条件として、車両２０が高速道路の最も左側のレーンを走行中であること以外の条件が含まれてもよい。

右側低下条件が充足された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、コントローラ２１は、光源１１を構成する複数のレーザダイオード１１０のうち、車両右側（Ｙ軸負側）に対応するレーザダイオード１１０の出射パワーをその他のレーザダイオード１１０に比べて低下させる（Ｓ２０２）。すなわち、この場合、コントローラ２１は、Ｙ軸方向に並ぶ複数のレーザダイオード１１０のうち、Ｙ軸負側から所定数のレーザダイオード１１０の出射パワーをその他のレーザダイオード１１０に比べて低下させる。

また、左側低下条件が充足された場合（Ｓ２０１：ＮＯ、Ｓ２０３：ＹＥＳ）、コントローラ２１は、光源１１を構成する複数のレーザダイオード１１０のうち、車両左側（Ｙ軸正側）に対応するレーザダイオード１１０の出射パワーをその他のレーザダイオード１１０に比べて低下させる（Ｓ２０４）。すなわち、この場合、コントローラ２１は、Ｙ軸方向に並ぶ複数のレーザダイオード１１０のうち、Ｙ軸正側から所定数のレーザダイオード１１０の出射パワーをその他のレーザダイオード１１０に比べて低下させる。

右側低下条件および左側低下条件の何れも充足されない場合（Ｓ２０１：ＮＯ、Ｓ２０３：ＮＯ）、コントローラ２１は、通常モードで光源１１を制御する（Ｓ２０５）。すなわち、コントローラ２１は、Ｙ軸方向に並ぶ複数のレーザダイオード１１０の全てを、遠距離用の出射パワーで均等に発光させる。この場合、ラインビームＢ１０の光強度は、図４に示した光強度と同様である。コントローラ２１は、図９（ａ）の処理を繰り返し実行する。

図９（ｂ）は、図９（ａ）のステップＳ２０４によって左側のレーザダイオード１１０の出射パワーが低下された場合の複数のレーザダイオード１１０の出射状態を模式的に示す図である。

ここでは、便宜上、光源１１が、７つのレーザダイオード１１０から構成されている。図６（ｂ）の場合と同様、７つのレーザダイオード１１０は、互いに同じ出射能力を有している。コントローラ２１は、Ｙ軸正側端部の２つのレーザダイオード１１０に印加する駆動電流Ｃ２を、その他のレーザダイオード１１０に印加する駆動電流Ｃ１よりも低く設定する。

図１０は、図９（ａ）のステップＳ２０４において、左側のレーザダイオード１１０の出射パワーを低下させる設定がなされた場合にレーザレーダ１０から出射されるレーザ光の状態と、目標領域におけるラインビームＢ１０の長辺方向における光強度の分布とを模式的に示す図である。

ラインビームＢ１０の長辺方向の広がり角θ１１（たとえば１２０°）のうち、左端の角度範囲θ１４においては、その他の角度範囲θ１５に比べて、光強度が低下している。角度範囲θ１５の光強度は、図４の場合と同様、高く維持される。角度範囲θ１４は、たとえば３０°程度であり、角度範囲θ１５は、たとえば９０°程度である。ただし、角度範囲θ１４、θ１５はこれに限られるものではない。

また、角度範囲θ１５における物体の検出可能距離を２００ｍ程度に設定し、左端の角度範囲θ１４における物体の検出可能距離を１００ｍ程度とした場合、角度範囲θ１５の光強度に対する角度範囲θ１４の光強度の低下は、たとえば、２５％程度に調整される。なお、角度範囲θ１５の光強度に対する角度範囲θ１４の光強度の低下は、２５％に限定されるものではない。

このようにラインビームＢ１０の光強度を相違させることにより、角度範囲θ１５では、たとえば、物体の検出可能距離が２００ｍ程度に長く維持され、左端の角度範囲θ１４では、物体の検出可能距離が中央よりも短くなる。ただし、車両が高速道路の最も左のレーンを走行している場合は、車両の左側に路側帯や壁が存在するので、このように左側の角度範囲θ１４における検出可能距離を低下させたとしても、車両の走行には、殆ど支障がない。よって、このように左端の光強度を低下させることにより、消費電力を低減させながら、より効率的に、物体の検出を行うことができる。

なお、図９（ａ）のステップＳ２０２において右側のレーザダイオード１１０の出射パワーを低下させる設定がなされた場合、コントローラ２１は、たとえば、図９（ｂ）に示した７つのレーザダイオード１１０のうち、最も右側のレーザダイオード１１０と右から２番目のレーザダイオード１１０の出射パワーを、その他のレーザダイオード１１０に比べて低下させる制御を行う。

図１１は、図９（ａ）のステップＳ２０２において右側のレーザダイオード１１０の出射パワーを低下させる設定がなされた場合の状況を模式的に示す図である。

ここでは、車両２０が交差点Ｊ１０を右折することを条件として、右側のレーザダイオード１１０の出射パワーを低下させる例が示されている。

車両２０が、道路Ｒ１０から交差点Ｊ１０を右折して右折道路Ｒ２０へと進む場合、車両２０が右折を開始してから右折を終了するまでの間に、ラインビームＢ１０の右側端部の所定範囲に対して、光強度を低下させる制御が行われる。これにより、ラインビームＢ１０の右側端部の所定範囲において、物体の検出可能距離が低下する。ラインビームＢ１０のその他の範囲では、光強度が高く維持されるため、図４の場合と同様、物体の検出可能距離は長く確保される。

ここで、車両２０が交差点Ｊ１０を右折中である場合、車両２０の左前方は、前方道路Ｒ３０を逆走する対向車の状況を把握するために、遠距離まで物体検出が必要であると言える。これに対し、車両２０の右前方は、交差点Ｊ１０の横断歩道を横断する人３０や右折道路Ｒ２０に停車中の車両等を検出できればよいため、比較的近距離において物体検出が可能であればよい。したがって、車両２０が右折中である場合は、車両２０の右側に対応するラインビームＢ１０の範囲において光強度を低下させて物体の検出可能距離を低下させても、車両２０の走行には支障がない。よって、このように、右折時に右側端部の光強度を低下させることで、消費電力を低減させながら、より効率的に、物体の検出を行うことができる。

なお、図９（ａ）のステップＳ２０２においては、ステップＳ２０１で充足される右側低下条件の種類ごとに、出射パワーを低下させるレーザダイオード１１０の数や低下幅を変更するようにしてもよい。また、車両２０の右折時には、ハンドルの中立位置からの回転角に応じて、出射パワーを低下させるレーザダイオード１１０の数や低下幅を変更するようにしてもよい。

同様に、図９（ａ）のステップＳ２０４においても、ステップＳ２０３で充足される左側低下条件の種類ごとに、出射パワーを低下させるレーザダイオード１１０の数や低下幅を変更するようにしてもよい。この他、車両２０の走行速度に応じて、出射パワーを低下させるレーザダイオード１１０の数や低下幅を変更するようにしてもよい。すなわち、出射パワーを低下させるレーザダイオード１１０群において、走行状態等の所定の条件に応じ、さらに、出射パワーをレーザダイオード１１０ごとに相違させてもよい。

＜光強度の制御３＞
上記では、ラインビームＢ１０の両端または一端の光強度が中央に比べて低下するよう調整されたが、ラインビームＢ１０の光強度を相違させる形態はこれに限られるものではない。

たとえば、車両２０が一般道等を低速で走行している場合、車両２０の左右から前方に人や自転車が飛び出すことが起こり得る。このため、低速走行時には、車両２０の左前方および右前方における物体の検知感度を高めることが好ましい。また、車両２０が一般道等を低速で走行している場合、車両２０は右折や左折を行う可能性が高い。このことからも、低速走行時には、車両２０の右折および左折に備えて、予め、車両２０の右前方および左前方の検知感度を高めることが有効である。

したがって、低速走行時には、ラインビームＢ１０の左右の端の領域の光強度を中央に比べて高める制御が行われることが好ましい。具体的には、車両２０が低速で走行している状態を示す信号が車両側の制御部からコントローラ２１に送信された場合、コントローラ２１は、車両２０の左側および右側に対応するラインビームＢ１０の範囲において光強度を上昇させればよい。コントローラ２１は、車両２０側から入力される速度情報に基づいて、車両２０が低速走行状態にあるか否かを判定してもよい。あるいは、車両２０側からコントローラ２１に、車両２０が低速走行状態にあることを示す信号が入力されてもよい。

ここで、低速走行状態とは、車両２０が一般道を低速で走行するときの走行状態のことである。たとえば、車両２０が時速４０ｋｍ以下で走行する状態が、低速走行状態である。低速走行状態の上限の速度は、これに限られるものではない。あるいは、低速走行状態とは、速度規制が低速の一般道を車両２０が走行していることであると定義されてもよい。たとえば、車両２０がナビゲーションシステムを搭載する場合、コントローラ２１は、車両２０が走行中の道路が、制限速度が所定速度（たとえば、時速４０ｋｍ）以下の一般道であることを示す情報を車両２０側から受信したことに応じて、車両２０が低速走行状態にあると判定してもよい。

図１２（ａ）は、制御例３に係る光源１１のパワー制御を示すフローチャートである。

コントローラ２１は、予め設定された両側上昇条件（Ｓ３０１）が充足されたか否かを判定する。

ここで、両側上昇条件とは、車両２０の前方左側および前方右側に対応するラインビームＢ１０の端部側（Ｙ軸正側およびＹ軸負側）の所定範囲において、光強度を上昇させるための条件のことである。車両２０が低速走行状態にあることは、両側上昇条件に含まれる。両側上昇条件として、車両２０が低速走行状態にあること以外の条件が含まれてもよい。

両側上昇条件が充足された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、コントローラ２１は、光源１１を構成する複数のレーザダイオード１１０のうち、車両２０の左側（Ｙ軸正側）および右側（Ｙ軸負側）に対応するレーザダイオード１１０の出射パワーをその他のレーザダイオード１１０に比べて上昇させる（Ｓ３０２）。すなわち、この場合、コントローラ２１は、Ｙ軸方向に並ぶ複数のレーザダイオード１１０のうち、Ｙ軸正側から所定数のレーザダイオード１１０およびＹ軸負側から所定数のレーザダイオード１１０の出射パワーを、その他のレーザダイオード１１０に比べて上昇させる。この場合、ラインビームＢ１０の中央付近の光強度は、図４に示した光強度と同程度に設定される。

両側上昇条件が充足されない場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、コントローラ２１は、通常モードで光源１１を制御する（Ｓ３０３）。ステップＳ３０３の制御は、図９（ａ）のステップＳ２０５の制御と同様である。コントローラ２１は、図１２（ａ）の処理を繰り返し実行する。

図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のステップＳ３０３によって両側のレーザダイオード１１０の出射パワーが上昇した場合の複数のレーザダイオード１１０の出射状態を模式的に示す図である。

ここでは、便宜上、光源１１が、７つのレーザダイオード１１０から構成されている。図６（ｂ）の場合と同様、７つのレーザダイオード１１０は、互いに同じ出射能力を有している。コントローラ２１は、Ｙ軸正側端部の２つのレーザダイオード１１０およびＹ軸負側端部の２つのレーザダイオード１１０に印加する駆動電流Ｃ４を、その他のレーザダイオード１１０に印加する駆動電流Ｃ１よりも高く設定する。

図１３は、図１２（ａ）のステップＳ３０２において、両側のレーザダイオード１１０の出射パワーを上昇させる設定がなされた場合にレーザレーダ１０から出射されるレーザ光の状態と、目標領域におけるラインビームＢ１０の長辺方向における光強度の分布とを模式的に示す図である。

ラインビームＢ１０の長辺方向の広がり角θ１１（たとえば１２０°）のうち、左端の角度範囲θ１６および右端の角度範囲θ１６においては、その他の角度範囲θ１７に比べて、光強度が上昇している。角度範囲θ１７の光強度は、図４の場合と同様に設定される。角度範囲θ１６は、たとえば３０°程度であり、角度範囲θ１７は、たとえば９０°程度である。ただし、角度範囲θ１６、θ１７はこれに限られるものではない。また、角度範囲θ１７の光強度に対する角度範囲θ１６の光強度の上昇は、たとえば、２５％程度に調整される。なお、角度範囲θ１７の光強度に対する角度範囲θ１６の光強度の上昇は、２５％に限定されるものではない。

このようにラインビームＢ１０の光強度を相違させることにより、両側の角度範囲θ１６では、物体の検出感度が中央よりも高められる。

なお、図１２（ａ）のステップＳ３０１において、複数の両側上昇条件が充足されたか否かを判定してもよい。たとえば、車両２０の速度が、時速３０ｋｍ以下の場合は第１両側上昇条件が充足され、時速３０ｋｍより大きく時速４０ｋｍ以下の場合は第２両側上昇条件が充足されてもよい。第１両側上昇条件が充足されている場合は、図１２（ｂ）に示すように端から２つのレーザダイオード１１０の出射パワーが上昇される。第２両側上昇条件が充足されている場合は、端から１つのレーザダイオード１１０の出射パワーが上昇される。こうすると、一般道において車両２０の速度が低速になるほど、車両２０の両側の物体をより確実に検知できるようになる。

また、図１２（ａ）のステップＳ３０１において、車両２０が右折中であることを含む右側上昇条件と、車両２０が左折中であることを含む左側上昇条件とに従って、レーザダイオード１１０の出射パワーが調整されてもよい。すなわち、右側上昇条件が充足された場合、車両２０の右側に対応するレーザダイオード１１０の出射パワーを、その他のレーザダイオード１１０に比べて上昇させてもよく、左側上昇条件が充足された場合、車両２０の左側に対応するレーザダイオード１１０の出射パワーを、その他のレーザダイオード１１０に比べて上昇させてもよい。

＜実施形態の効果＞
以上、本実施形態によれば、以下の効果が奏される。

図２（ａ）〜（ｃ）を参照して説明したとおり、より光学的な制御を行い易いファスト軸１１８ａがラインビームＢ１０の短辺方向（Ｘ軸方向）に対応する方向に沿うようにレーザダイオード１１０が配置されている。このため、ラインビームＢ１０の短辺方向におけるビームの広がり角を、より平行光に近づくように調整することができる。よって、ラインビームＢ１０の短辺方向のエネルギー密度の低下を効果的に抑制でき、より遠距離まで物体を検出することができる。

また、図２（ｃ）に示したとおり、レーザダイオード１１０のスロー軸方向に沿ってレーザ光の発光部１１７が複数配置されている。これにより、ラインビームＢ１０の光量を効果的に高めることができる。また、図６（ａ）〜図７、図９（ａ）〜図１１、および図１２（ａ）〜図１３を参照して説明したとおり、各レーザダイオード１１０を個別に制御することにより、ラインビームＢ１０の光強度を、長辺方向において円滑に相違させることができる。

なお、図２（ｃ）の構成では、複数のレーザダイオード１１０をスロー軸方向に沿って並べて集積化することにより、複数の発光部１１７がスロー軸方向に沿って配置されたが、１つのレーザダイオード１１０に、複数の発光部１１７がスロー軸方向に沿って設けられるように、レーザダイオード１１０が構成されてもよい。

また、図５（ａ）の検証結果に示したとおり、ラインビームＢ１０を生成するための光学系を透過する前でのレーザ光のファスト軸方向の発散角をθ０、この光学系を透過した後でのレーザ光のファスト軸方向の発散角をθ１としたとき、θ１／θ０が０．１以下となるように光学系が構成されることが好ましい。これにより、物体の検出可能距離を大幅に向上させることができる。

また、図５（ｂ）の検証結果に示したとおり、レーザダイオード１１０は、ファスト軸方向の発光部１１７の幅が２４０μｍ以下であることが好ましい。これにより、レーザダイオード１１０の特性を無駄なく有効に使いながら、物体の検出可能距離を効率的に向上させることができる。

また、本実施形態では、図１に示したとおり、走査部１５は、拡大レンズ１７よりも光源１１側（レーザダイオード１１０側）に配置されている。これにより、拡大レンズ１７により広げられる前の小さなビーム径のレーザ光を走査部１５に導くことができ、小型且つ高レスポンスの走査部１５を用いることができる。よって、コストの低減を図りながら、円滑かつ適正に、ラインビームＢ１０を走査させることができる。

また、本実施形態では、図１を参照して説明したとおり、拡大レンズ１７は、一方向のみに湾曲したレンズ面１７ａを備え、走査部１５は、レンズ面１７ａの母線に平行な方向（Ｘ軸方向）にレーザ光を走査させて、ラインビームＢ１０を短辺方向に走査させる。このようにレンズ面１７ａの母線に平行な方向にレーザ光を走査させることにより、レーザ光の走査に伴い、拡大レンズ１７からレーザ光に付与される光学作用が大きく変化することを抑制できる。よって、ラインビームＢ１０のビームプロファイルを安定化させることができ、物体の検出精度を高めることができる。

また、本実施形態では、図１に示したとおり、走査部１５は、コリメータレンズ１２、１３と拡大レンズ１７との間に配置されている。これにより、平行光化された小さなビーム径のレーザ光を走査部１５に導くことができ、小型且つ高レスポンスの走査部１５を用いることができる。よって、コストの低減を図りながら、円滑かつ適正に、ラインビームＢ１０を走査させることができる。

また、本実施形態では、図１に示したとおり、ラインビームＢ１０を生成するための光学系は、ラインビームＢ１０の長辺方向における光強度を調整する調整レンズ１６を備えている。これにより、たとえば、図４に示したように、ラインビームＢ１０の光強度をラインビームＢ１０の長辺方向において略均一化することができ、長辺方向の全ての位置において精度良く物体を検出することができる。あるいは、図８（ｂ）に示したように、調整レンズ１６によって、ラインビームＢ１０の光強度をラインビームＢ１０の長辺方向において相違させることもできる。

また、図６（ａ）〜図１３に示したように、ラインビームＢ１０の光強度をラインビームＢ１０の長辺方向に相違させることにより、光源１１から出射されたレーザ光をより効率的に利用することができる。

たとえば、図６（ａ）〜図８（ｂ）に示したように、ラインビームＢ１０の光強度を、ラインビームＢ１０の長辺方向の中央部に比べて長辺方向の両方の端部側が減少するように調整することにより、直進走行の際に、レーザ光をより効率的に利用することができる。すなわち、遠距離まで物体検出が必要な車両前方については、通常の光強度を維持して検出可能距離を長く確保でき、比較的近距離での物体検出で足りる車両側方については、光強度を低下させて検出可能距離を縮めることができる。これにより、光源１１から出射されるレーザ光をより効率的に利用することができる。

また、図９（ａ）〜図１１に示したように、ラインビームＢ１０の光強度を、ラインビームＢ１０の長辺方向の中央部に比べて長辺方向の一方の端部側が減少するように調整することにより、高速道路の走行時や交差点の右折等の際に、レーザ光をより効率的に利用することができる。

たとえば、車両２０が高速道路の最も左側のレーンを走行中である場合、車両２０の左側は、路側帯や壁が続くため、遠距離での物体検出は不要である。よって、この場合に、ラインビームＢ１０の左側端部の強度を低下させて検出可能距離を縮めることにより、レーザ光をより効率的に利用しながら、物体検出を適正に行うことができる。

あるいは、車両２０が交差点を右折中である場合、車両２０の右側は、横断歩道を横断する人や停止車両の状態を検出できれば足りるため、遠距離での物体検出は不要である。よって、この場合に、ラインビームＢ１０の右側端部の強度を低下させて検出可能距離を縮めることにより、レーザ光をより効率的に利用しながら、物体検出を適正に行うことができる。

また、図１２（ａ）〜図１３に示したように、ラインビームＢ１０の光強度を、ラインビームＢ１０の長辺方向の中央部に比べて長辺方向の端部側が増加するように相違させることにより、車両２０の左側および右側の検出感度が高められる。これにより、車両２０が一般道等を低速で走行している場合、車両２０の左側および右側から飛び出すおそれのある人や自転車をより確実に検知でき、右折時の右前方の人や自転車および左折時の左前方の人や自転車を確実に検知できる。

なお、図２（ｃ）に示したように、ラインビームＢ１０の長辺方向に対応する方向に複数の発光部１１７が配置されて光源１１が構成されている場合は、図６（ａ）、図９（ａ）、および図１２（ａ）に示したように、各発光部１１７の出力をコントローラ２１により制御することによって、ラインビームＢ１０の光強度をラインビームＢ１０の長辺方向に相違させるようにすることが好ましい。これにより、様々なシチュエーションに応じて動的に、ラインビームＢ１０の光強度を調整することができる。

但し、たとえば、ラインビームＢ１０の光強度を図７に示す強度分布に固定するような場合は、図８（ａ）に示したように、複数のレーザダイオード１１０の出射能力を相違させることにより、ラインビームＢ１０の光強度を長辺方向に相違させてもよく、あるいは、図８（ｂ）に示したように、ラインビームＢ１０の長辺方向における光強度を長辺方向に相違させるように、調整レンズ１６が構成されてもよい。

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

たとえば、上記実施形態では、図２（ｃ）に示したように、複数の発光部１１７がスロー軸方向に並ぶように、光源１１が構成されたが、さらに、発光部１１７がファスト軸方向にも並ぶように、光源１１が構成されてもよい。

図１４（ａ）〜（ｃ）は、この場合の構成例を示す図である。

この構成例では、図１４（ａ）に示すように、１つのレーザダイオード１１０に複数の発光部１１７がファスト軸方向（Ｘ軸方向）に並ぶように設けられている。Ｎ型基板１１４とコンタクト層１１５との間に、活性層１１１、Ｎ型クラッド層１１２およびＰ型クラッド層１１３の組が、トンネル接合層１１９を介して積層されている。これにより、３つの発光部１１７が形成されている。

図２（ａ）の場合と同様、発光部１１７は、活性層１１１に平行な方向の幅Ｗ１が、活性層１１１に垂直な方向の幅Ｗ２よりも広くなっている。電極１１６に駆動電流を印加することで、図１４（ｂ）に示すように、３つの発光部１１７からそれぞれレーザ光が出射される。ビームＢ２０は、ファスト軸１１８ａに平行な方向の広がり角がスロー軸１１８ｂに平行な方向よりも大きくなる。このため、ビームＢ２０は、ファスト軸方向に長い楕円形状となる。

この構成例では、図１４（ｃ）に示すように、複数のレーザダイオード１１０がスロー軸方向に並ぶように配置されて光源１１が構成される。これにより、複数の発光部１１７が、スロー軸方向のみならずファスト軸方向にも並ぶように配置される。

この構成例では、図２（ｃ）の構成に比べて発光部１１７の数が増えるため、ラインビームＢ１０の光量を高めることができる。但し、コリメータレンズ１２の光軸に対して上下の発光部１１７の位置がずれるため、これら発光部１１７から出射されたレーザ光が平行光から広がりやすくなる。したがって、この構成では、ファスト軸方向に並ぶ発光部１１７の間隔をなるべく狭くすることが好ましい。図５（ｂ）の検証結果によれば、最も上の発光部１１７と最も下の発光部１１７との間隔が、２４０μｍ以下であることが好ましいと言える。ファスト軸方向に並ぶ発光部１１７の数は、３つに限らず、２つ等、他の数であってもよい。

なお、この構成例においても、図６（ａ）〜図１３を参照して説明した方法と同様の方法により、ラインビームＢ１０の光強度を長辺方向において相違させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、２つのコリメータレンズ１２、１３を用いてレーザ光を平行光化したが、コリメータレンズ１２、１３の両方の作用を有する１つのコリメータレンズによりレーザ光を平行光化してもよい。また、図１に示した光学系では、ミラー１４によりレーザ光が走査部１５に導かれたが、ミラー１４を省略して、コリメータレンズ１３を透過したレーザ光を直接走査部１５に入射させてもよい。この他、ラインビームＢ１０を生成する光学系の構成は、適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、レーザダイオード１１０の発光部１１７のファスト軸１１８ａがラインビームＢ１０の短辺方向に対応する方向（Ｘ軸方向）に平行となるように、レーザダイオード１１０が配置されたが、発光部１１７のファスト軸１１８ａは、ラインビームＢ１０の短辺方向に対応する方向に対して厳密に平行となっていなくてもよく、ラインビームＢ１０の短辺方向に対応する方向に対して平行な状態から僅かに傾いていてもよい。さらに、ラインビームＢ１０の短辺方向における広がりを厳密に制御しなくてもよい場合は、発光部１１７のファスト軸１１８ａがラインビームＢ１０の短辺方向に対応する方向（Ｘ軸方向）に対して大きく傾いてもよく、たとえば、発光部１１７のファスト軸１１８ａがラインビームＢ１０の短辺方向に対応する方向（Ｘ軸方向）に対して垂直となっていてもよい。

また、上記実施形態では、図６（ａ）〜図１３に示した制御において、ラインビームＢ１０の長辺方向の両端または一方の端部の光強度が低下または上昇するよう、ラインビームＢ１０の光強度を調整したが、光強度を低下させる部分は、必ずしも、ラインビームＢ１０の長辺方向の端部でなくてもよい。光強度を低下させる部分は、ラインビームＢ１０が投射される目標領域の状況に応じて種々の変更が可能である。

また、上記実施形態では、レーザレーダ１０が車両２０に搭載されたが、他の移動体にレーザレーダ１０が搭載されてもよい。また、レーザレーダ１０が移動体以外の器機や設備に搭載されてもよい。

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。

１０ … レーザレーダ
１１ … 光源
１２、１３ … コリメータレンズ
１５ … 走査部
１６ … 調整レンズ
１７ … 拡大レンズ
１７ａ … レンズ面
２１ … コントローラ
２２ … レーザ駆動回路
１１０ … レーザダイオード
１１７ … 発光部
１１８ａ … ファスト軸
１１８ｂ … スロー軸
Ｂ１０ … ラインビーム

Claims (9)

1. レーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光を一方向に長いラインビームに整形して投射する光学系と、
   前記ラインビームの短辺方向に前記ラインビームを走査させる走査部と、
   前記ラインビームの光強度を前記ラインビームの長辺方向に相違させるための構成と、を備える、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
   
2. 請求項１に記載のレーザレーダにおいて、
   前記ラインビームの光強度が、前記長辺方向の中央部に比べて前記長辺方向の端部側が減少するように調整されている、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
   
3. 請求項１または２に記載のレーザレーダにおいて、
   前記光源を制御する制御部を備え、
   前記長辺方向に対応する方向に沿って前記レーザ光の発光部が複数配置され、
   前記制御部は、前記発光部の出力を制御することにより、前記ラインビームの光強度を前記ラインビームの長辺方向に相違させる、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
   
4. 請求項３に記載のレーザレーダにおいて、
   前記制御部は、前記発光部の出力を制御することにより、前記ラインビームの光強度を、前記長辺方向の中央部に比べて前記長辺方向の端部側が増加するように相違させる、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
   
5. 請求項１または２に記載のレーザレーダにおいて、
   前記光源は、前記長辺方向に対応する方向に沿って並ぶように配置された複数のレーザダイオードを備え、
   前記複数のレーザダイオードの出射能力を相違させることにより、前記ラインビームの光強度を前記長辺方向に相違させる、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
   
6. 請求項１または２に記載のレーザレーダにおいて、
   前記光学系は、前記ラインビームの長辺方向における光強度を前記長辺方向に相違させる調整レンズを備える、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
   
7. 請求項１ないし６の何れか一項に記載のレーザレーダにおいて、
   前記光学系は、前記レーザダイオードから出射された前記レーザ光を前記ラインビームの長辺方向に対応する方向に広げる拡大レンズを備え、
   前記走査部は、前記拡大レンズよりも前記レーザダイオード側に配置されている、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
   
8. 請求項７に記載のレーザレーダにおいて、
   前記拡大レンズは、一方向のみに湾曲したレンズ面を備え、
   前記走査部は、前記レンズ面の母線に平行な方向に前記レーザ光を走査させて、前記ラインビームを前記短辺方向に走査させる、
   ことを特徴とするレーザレーダ。
   
9. 請求項７または８に記載のレーザレーダにおいて、
   前記光学系は、コリメータレンズを備え、
   前記走査部は、前記コリメータレンズと前記拡大レンズの間に配置されている、
   ことを特徴とするレーザレーダ。

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