WO2016059948A1 - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

　本発明は、安価であって高い生産性を確保しつつ、迷光を抑えることができる走査光学装置を提供することを目的とする。　本発明のミラーユニット（ＭＵ１）は、非透光性素材の基材（ＳＴ１）上に反射膜（ＲＭ）が形成されているので、反射膜（ＲＭ）を透過した光が基材（ＳＴ１）内で吸収され、基材（ＳＴ１）外に漏れ出ないため迷光を有効に抑制できる。

Description

走査光学装置

　本発明は、走査光学装置に関し、特にレーザー光等を照射して物体を検出するレーダー等に用いられると好適な走査光学装置に関する。

　近年、自動車や警備ロボット、或いは無人ヘリコプターなどの分野で、衝突防止の目的で進行方向の障害物検知を精度良く行いたいとの要望が多くなっている。障害物検知の手段として、光走査を利用した距離測定装置であるレーザーレーダーが知られている。一般的なレーザーレーダーは、レーザー光源から出射した光束を、ミラーまたはポリゴンミラー等へ投射しつつ、かかるポリゴンミラー等を回転又は揺動させることで広い範囲を走査し、被投光物体からの散乱光を受光素子により受光することで形状測定や距離測定を行っている。

　ここで、ポリゴンミラー等を金属製とすると、コストや重量が増大するという問題がある。これに対し、特許文献１に示すように、樹脂成形された基材上に反射膜を形成することで、低コスト且つ軽量なポリゴンミラーが既に開発されている。かかるポリゴンミラーはレーザープリンター用ではあるが、これをレーダーに流用することも考えられる。

特開昭６３－１４７１３７号公報 特開２００７－１１０１５号公報 特開２００５－３３８７３０号公報

　ところで、樹脂成形された基材上に反射膜を形成することによりミラーとして機能させた場合、反射膜を透過した光が基材に進入し、更に基材を導光して外部へと漏れ出ることがある。このような光の漏れは、比較的短い距離に高強度のレーザー光を投射する一般的なレーザープリンター等の場合には無視できる場合もあるが、例えば長距離の対象物検知を行うレーザーレーダーのような精密光学機器では、投光したレーザー光の１／１０⁹程度の強度の反射光を受光して対象物を検知するので、ミラーからのわずかな漏れ光により迷光が生じると、対象物の検知精度を大きく低下させる恐れがある。

　これに対し、樹脂基材上に形成する反射膜の膜厚を増大すれば、膜内での吸収が増え、それに応じてミラーの光透過率の低下が期待できる。しかしながら、反射膜の膜厚を増大するためには成膜処理時間の延長等が必要になり、生産性が悪化しコストが増大する。又、一般的な成膜処理装置においては装填可能な膜材料の量が制限されており、一回の成膜処理において反射膜の膜厚を大幅に増加させることは困難である。一方、特許文献２に示すように、迷光を防ぐ別な手段としてスリットを形成したアパーチャ部材を光路上に配置する技術が知られている。しかしながら、このようなアパーチャ部材で抑制できるのは光路外を導光する迷光のみであり、迷光が光路内に侵入した場合には，これを抑制できないという問題がある。

　更に、基材上に反射膜を形成したミラーは、入射する光の角度（入射角）によって反射率が変化する（入射角依存性を持つ）ことが知られている。しかるに、レーザーレーダーでは、回転するポリゴンミラーによってレーザー光を対象物に走査するので、ポリゴンミラーの角度に応じて本来的にレーザー光の入射角が変化し、それにより透過光の量が変化することになり、その影響を抑えることは困難である。これに対し、特許文献３には、ポリゴンミラーの基材に、中央が凸形状である膜を形成することで反射率の入射角依存性を低くすることができる技術が開示されている。しかし、凸形状の膜形成のためにポリゴンミラーの基材を回転させて蒸着処理を行う必要があり、膜厚の制御難易度および生産コストが高くなることが問題となっている。とりわけ、回転軸に対して傾き且つ第１のミラーと交差する方向に延在する第２のミラーを備えた対を複数有し、対毎に交差角が異なっている回転ミラーでは、2回の反射により透過光が多く発生するとともに、前記公差角度が異なるすべてのミラー面に対して最適な一つの反射膜を設計するのが困難であるという問題がある。

　本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、安価であって高い生産性を確保しつつ、迷光を抑えることができる走査光学装置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走査光学装置は、
　回転軸に対して傾いた第１のミラーを備えたミラーユニットと、
　前記第１のミラーに向けて光束を出射する少なくとも１つの光源を含む投光系と、
　受光部を含む受光系と、を有し、
　前記第１のミラーは、非透光性素材の基材上に反射膜を成膜することにより形成されており、
　前記光源から出射された光束は、前記ミラーユニットの前記第１のミラーで反射した後、前記ミラーユニットの回転に応じ、対象物に対して走査されつつ投光されるようになっており、
　前記対象物からの反射光は、前記第１のミラーで反射され前記受光部に入射することを特徴とする。

　この走査光学装置によれば、前記第１のミラーが、非透光性素材の基材上に反射膜を成膜することにより形成されているので、前記反射膜を透過した光が前記基材内で吸収され、前記基材外に漏れ出ないため迷光を有効に抑制できる。これにより本発明の走査光学装置を例えばレーダーなど用いた場合、受信信号のＳ／Ｎ比が増大し、より高感度の対象物検出が可能になる。

　ここで、「非透光性素材」とは、前記光源から所定波長の光束が出射されるとき、その所定波長における光束の透過率が５％以下である素材をいい、好ましくは１％以下の素材である。

　本発明によれば、安価であって高い生産性を確保しつつ、迷光を抑えることができる走査光学装置を提供することができる。

第１の実施形態にかかる走査光学装置を示す図である。 変形例の走査光学装置を示す図である。 別な変形例の走査光学装置を示す図である。 走査光学装置としてのレーザーレーダーを示す模式図である。 図４のレーザーレーダーを示す概略図であり、回転した状態を示す図である。 図４のレーザーレーダーにおける主走査角とスポット回転角との関係を示すグラフである。 第２の実施形態にかかる走査光学装置を、回転軸を含む面で切断して示す図である。 （ａ）は、本実施形態にかかるにかかる走査光学装置の正面図であり、（ｂ）は回転軸方向に見た図であって、主走査角中心の状態を示す。 （ａ）は、本実施形態にかかるにかかる走査光学装置の正面図であり、（ｂ）は回転軸方向に見た図であって、主走査角周辺の状態を示す。 本実施形態にかかる走査光学装置の縦歪曲を示すグラフである。 本実施形態にかかる走査光学装置の主走査角とスポット回転角との関係を示すグラフである。 第１のミラーＭＲ１の傾き角度を変えたときの主走査角と縦歪曲との関係を示す図である。 第１のミラーＭＲ１の傾き角度を変えたときの主走査角とスポット回転角との関係を示す図である。 第３の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。 樹脂の光透過率データを示すグラフである。

（第１の実施形態）
　以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態にかかる走査光学装置を、ここではレーザーレーダーを例にとり説明する。図１は、第１の実施形態にかかる走査光学装置の断面図である。図１に示すように、走査光学装置は、光源としての半導体レーザーＬＤと、半導体レーザーＬＤからの発散光を平行光に変換するコリメートレンズＣＬと、コリメートレンズＣＬで平行とされたレーザー光を、回転する反射面により対象物側に向かって走査投光すると共に、走査投光された対象物からの反射光を反射させるミラーユニットＭＵ１と、ミラーユニットＭＵ１で反射された対象物からの反射光を集光するレンズＬＳと、レンズＬＳにより集光された光を受光する受光部であるフォトダイオードＰＤとを有する。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とフォトダイオードＰＤとで受光系ＲＰＳを構成する。

　第１のミラーであるミラーユニットＭＵ１は、回転軸ＲＯに対し４５°で傾いており、黒色平板状の樹脂基材ＳＴ１上に反射膜ＲＭを形成することによって第１のミラーを形成したものであり、不図示の駆動機構によって回転軸ＲＯの周囲に回転もしくは揺動可能に配置されている。非透光性素材である樹脂基材ＳＴ１としては、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製の樹脂製品名H３０００Rを用いることができる。表１及び図１５は、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製の樹脂製品名H３０００Rと、同社のH４０００及び帝人株式会社製の製品名ＡＤ５５０３の光透過率を比較して示すものである。供試品として直径３０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円形平行平板を各樹脂によりそれぞれ作製し、日立ハイテクノロジーズ株式会社製の製品名Ｕ－４１００を用いて光透過率の測定をして比較を行った。表１，図１５から明らかであるが、本実施形態で用いる樹脂素材（Ｈ３０００Ｒ）からなる樹脂基材ＳＴ１におけるレーザー光ＬＢの波長の光透過率は、光源波長である波長７５０ｎｍ～９５０ｎｍの赤外帯域を含む全域で、０％である。さらに、前記光透過率は、７５０ｎｍ～３４００ｎｍの波長帯域で０％である。一方、反射膜の構成については、表２に示す３層の層構成とした。

　回転軸ＲＯ方向に沿って光源としての半導体レーザーＬＤから出射された光束ＬＢをコリメートレンズＣＬで平行光束に変換し、ミラーユニットＭＵ１の反射膜ＲＭで反射させて、図１で左方に存在する不図示の対象物に向かって投光する。対象物から反射した反射光ＲＢは、ミラーユニットＭＵ１の反射膜ＲＭで反射して、レンズＬＳにより集光され、フォトダイオードＰＤで受光されて検出信号を出力されるようになっている。

　本実施形態によれば、ミラーユニットＭＵ１が回転又は揺動することで、投光系ＬＰＳを変位させることなく、ミラーユニットＭＵ１の反射膜ＲＭから光束ＬＢをある角度範囲にわたって投光することが可能となり、又、受光系ＲＰＳを変位させることなく受光が可能である。これを走査といい、ミラーユニットＭＵ１の回転に伴って光束ＬＢが移動する方向を主走査方向という。投光系ＬＰＳ及び受光系ＲＰＳの光軸と、ミラーユニットＭＵ１からの投光方向の光路とを直交させることができるため、広範囲に投光することが可能である。

　本実施形態によれば、非透光性素材である樹脂基材ＳＴ１を用いることで、投光されたレーザー光束ＬＢ及び受光された反射光ＲＢが、例えミラーユニットＭＵ１の反射膜ＲＭを透過しても、これが殆ど樹脂基材ＳＴ１内で吸収され、基材外に漏れ出ないため、迷光の発生を抑えることができる。

　尚、図１に示すミラーユニットＭＵ１を使用した場合、主走査方向に関してはレーザー光束ＬＢが連続的に移動するので、光束形状にかかわらず、測定対象物をもれなく走査することができる。一方、主走査方向に直交する副走査方向においては、１回の走査でレーザー光束ＬＢを投光される範囲が光束の副走査方向の長さに限られるため、測定可能範囲を広げるためには、測定対象物へと向かう光束の進行方向直交断面形状において、副走査方向の長さをなるべく長くすることが望ましいといえる。しかるに、光束断面における副走査方向の長さを長くすることには限界がある。かかる場合、図２に示す変形例が有効である。

　図２は、本実施形態の変形例を示す図である。上述した実施形態と異なる点は、ミラーユニットＭＵ２が、回転軸ＲＯに対して角度（θ１，θ２）を異ならせた２つの平面状の斜面ＣＰ１，ＣＰ２を有する樹脂基材ＳＴ２を有し、この斜面ＣＰ１，ＣＰ２上に反射膜ＲＭ１、ＲＭ２を形成したことである。それ以外は、樹脂基材ＳＴ２の素材を含め、上述した実施形態と同様である。

　このミラーユニットＭＵ２を回転軸ＲＯ回りに回転させることで、単一の投光系ＬＰＳから出射された後、異なる角度の反射膜ＲＭ１、ＲＭ２より反射され、投光されるレーザー光束ＬＢ、ＬＢ’の出射角度を変え、異なる副走査範囲にレーザー光束ＬＢ及びＬＢ’を投光することで、２次元的な測定範囲を実現でき、走査フレームレートを増加させることができる。

　図３は、別な変形例を示す図である。本変形例では、ミラーユニットＭＵ３の樹脂基材ＳＴ３は八角柱状であり、その外周の８つの側面（回転軸ＲＯに対する傾きが異なっていると好ましい）に反射膜ＲＭを形成している。投光系ＬＰＳ及び受光系ＲＰＳの光軸は、樹脂基材ＳＴ３の回転軸ＲＯに対して直交する平面内に配置されている。それ以外は、樹脂基材ＳＴ３の素材を含め、上述した実施形態と同様である。

　回転軸ＲＯの直交方向に沿って半導体レーザーＬＤから出射された光束ＬＢをコリメートレンズＣＬで平行光束に変換し、ミラーユニットＭＵ３の１側面の反射膜ＲＭで反射させて、図３で上方に存在する不図示の対象物に向かって投光する。対象物から反射した反射光ＲＢは、ミラーユニットＭＵ１の１側面の反射膜ＲＭで反射して、レンズＬＳにより集光され、フォトダイオードＰＤで受光されて検出信号を出力されるようになっている。ミラーユニットＭＵ３が１回転することで、レーザー光束ＬＢを８回走査することが出来、効率的な測定が可能である。

　さらに、高精度の検出を行うためには、走査中心と走査周辺で測定分解能の変化を抑える工夫が求められる。分解能の変化する要因として、縦歪曲とスポット回転がある。これらについて説明する。図４は、走査光学装置としてのレーザーレーダーを示す模式図であるが、受光系は省略している。図４において、回転軸ＲＯに対して傾いた樹脂基材の複数の側面に反射膜を形成したミラーユニットＭＵ４を、回転軸ＲＯ回りに回転させるものとする。ここで、投光系ＬＰＳの半導体レーザーＬＤから回転軸ＲＯに沿った方向に出射するスポット光ＳＬは、縦横比が異なるものとする。従って、図４において、反射膜ＲＭで反射した測定範囲のスポット光ＳＬ（断面をハッチングで示す）は、紙面垂直方向に進行するが、その断面は、主走査角方向（図で左右方向）の長さがａ、副走査角方向（図で上下方向）の長さがｂ（＞ａ）の矩形断面となっている。

　ここで、図５に示すように、ミラーユニットＭＵ４が９０°近く回転した場合、反射膜ＲＭで反射した光束ＬＢは，図４に示す位置から左右方向へと移動する。これにより対象物が存在する範囲を走査することとなるが、スポット光ＳＬにおいてスポット回転が生じるのである。又、反射膜ＲＭに対し光束ＬＢが回転軸に非平行に入射した場合、縦歪曲も生じる（スポット回転は、平行入射の場合と異なる）。具体的には、縦歪曲は、スポット光ＳＬが副走査角方向に歪むことで、走査ラインの間隔が詰まったり、間隔が開いたりするものであり、図５では、スポット光ＳＬが本来向かう方向（実線）に対して、回転軸ＲＯの軸線方向にシフトする（点線で図示）現象をいう。このシフト量は、副走査角方向の角度ずれ（ε）で表す。一方、スポット光ＳＬの断面形状において、主走査角方向と副走査角方向とで異なる場合、スポット光が回転することで、スポット光間隔が詰まったり、間隔が開いたりするものであり、図５では、スポット光ＳＬが本来の姿勢方向（実線）に対して、一点鎖線で示すように回転する現象をいう。その回転角γを，スポット回転角という。

　図６は、回転軸に対して４５°傾いた反射面に対し回転軸と平行に光束を入射させた場合における、主走査角とスポット回転角との関係を示す図である。尚、反射膜ＲＭに対し回転軸と平行に光束を入射させた場合、主走査角は回転角と同じになる。図６に示すように、スポット回転角γは、反射膜ＲＭの回転角αが増大するにつれ増大する。スポット回転角γが大きくなりすぎると、対象物の測定に影響が及ぶ恐れがある。以下に述べる実施形態では、かかる課題を解決できる。

　ここで、ミラーユニットの回転軸の傾きはないものとして、以下の説明では、回転軸に直交する方向を主走査角方向、回転軸と平行な方法を副走査角方向とする。また、反射面に当たる直前の投光系の光軸の主走査角方向の角度を１８０度反転したものを主走査角中心とする。主走査角方向に対し、副走査角方向の角度を副走査角とし、副走査角中心は回転軸と直交する角度とする。「縦歪曲」とは、主走査角中心の副走査角方向の角度に対し、周辺に走査したときの副走査角方向の角度ずれを言う。また「スポット回転角」とは、主走査角中心のスポットを基準に投光方向を中心に回転する角度のことを言う。

（第２の実施形態）
　図７は、第２の実施形態にかかるレーザーレーダーの断面図であり、図８，９はその斜視図であるが受光系は省略している。図７に示すミラーユニットＭＵ５は、回転軸ＲＯ方向にＶ字状に並んだ２つの平面状の斜面ＣＰ３，ＣＰ４を有する樹脂基材ＳＴ５を有し、この斜面ＣＰ３，ＣＰ４上に反射膜ＲＭ３、ＲＭ４を形成している。樹脂基材ＳＴ５の素材は、上述した実施形態と同様である。斜面ＣＰ３上に形成した反射膜ＲＭ３により第１のミラーＭＲ１を形成し、斜面ＣＰ４上に形成した反射膜ＲＭ４により第２のミラーＭＲ２を形成している。

　ここでは、ミラーユニットＭＵ５の回転軸ＲＯに対して、半導体レーザーＬＤとコリメートレンズＣＬとを有する投光系ＬＰＳの光軸ＳＯを直交するように配置し、またフォトダイオードＰＤとレンズＬＳとを有する受光系ＲＰＳの光軸ＴＯを直交するように配置する。このとき第１のミラーＭＲ１と第２のミラーＭＲ２のなす交差角頂点を基準に、投光系ＬＰＳ及び受光系ＲＰＳは第１のミラーＭＲ１側に配置される。ここでは、第１のミラーＭＲ１を回転軸ＲＯと直交する平面から投光系ＬＰＳの光軸方向に対して－４５度傾け、第２のミラーＭＲ２を回転軸と直交する平面から投光系ＬＰＳの光軸方向に＋４５度傾けて配置する。

　図８に示すように、ミラーユニットＭＵ５の回転位置が、投光系ＬＰＳの光軸ＳＯが第１のミラーＭＲ１と第２のミラーＭＲ２の法線を含む面内に位置する角度となったとき（光軸ＳＯは主走査角中心に向いた状態）、投光系ＬＰＳから出射した光束ＬＢは、第１のミラーＭＲ１で反射し、回転軸ＲＯと平行に進行し、次いで第２のミラーＭＲ２で反射される。反射した光束ＬＢは、第２のミラーＭＲ２から対象物へ投光される。このとき、図８（ａ）に示すように、投光方向からミラーユニットＭＵ５を見た場合、投光系ＬＰＳの光軸ＳＯを回転軸ＲＯから左右にズラしてもよい。

　更に図９に示すように、ミラーユニットＭＵ５を主走査角中心（図８の状態）から回転角α＝４５度だけ回転軸ＲＯ回りに回転させた場合、第２のミラーＭＲ２で反射後における光束ＬＢと、投光系から出た直後のレーザー光束ＬＢとの相対角度差としての、主走査角（図９（ｂ）に示すように回転軸ＲＯから見たときに、投光系ＬＰＳの光軸ＳＯと、ミラーユニットＭＵから出射するレーザー光束ＬＢとのなす角）が９０度になる。つまり、回転角（α＝４５°）に対し、２倍の主走査角（δ＝９０°）を得られていることが分かる。

　この場合における主走査角δに対する縦歪曲（副走査角で示す）の関係を図１０に示し、主走査角δに対するスポット回転角の関係を図１１に示す。このように第１のミラーＭＲ１と第２のミラーＭＲ２とのなす角が９０°である場合、主走査角δが変化しても縦歪曲及びスポット回転角のいずれも変化しない。従って、進行方向直交断面が副走査方向に長いスポット光を対象物に平行移動で投光して、理想的に走査することができる。すなわち、第１のミラーＭＲ１と第２のミラーＭＲ２で２回反射させることでスポット回転を抑えることができることを示している。このようなミラーユニットＭＵを用いることで、主走査角全域でスポット回転が生じないレーザーレーダーを実現できる。

　次に、縦歪曲の影響について考察する。図７等に示すミラーユニットＭＵ５をレーダーで実際に用いる場合、測定範囲が副走査角０°でないことや、入射角と副走査角が一致しないこともある。さらに、スポット光の進行方向直交断面における副走査方向の長さが限定されるため、対象物が存在する測定範囲を副走査方向に分割しなければならないという実情がある。従って、ミラーユニットＭＵ５には、複数対の第１のミラーと第２のミラーとを設け、各ミラー対を通過する光束毎に副走査角方向にシフトして、異なる副走査角方向位置で走査できるように、第１のミラーと第２のミラーのなす角を９０°からずらすことが望ましい。

　ここで、縦歪曲とスポット回転角について検討する。図１２に、第１のミラーＭＲ１の傾き角度を変えたときの主走査角と縦歪曲との関係を示す。図１３に、第１のミラーＭＲ１の傾き角度を変えたときの主走査角とスポット回転角との関係を示す。図７の状態に対し、第１のミラーＭＲ１を回転軸ＲＯと直交する平面から（投光系側に）－４５度、－４６度、－４７度傾け、第２のミラーＭＲ２は全て（逆に）＋４５度で傾けている場合の縦歪曲とスポット回転角は、図１２、１３に示す通りである。第１のミラーＭＲ１と第２のミラーＭＲ２とのなす角度が変わると、縦歪曲とスポット回転角の変化の度合いが変わるが、図１２から分かるとおり、周辺での各ラインが近づく方向に縦歪曲がでるため、隙間がでることがない。第１のミラーの角度および第２のミラーの個々の角度は、任意に設定できる。また、レーザープリンターのように一定速度で回転している必要はなく、ある特定の方向のみ投光したい場合は、必要な角度回転させて止めたり、往復揺動させてもよい。

　投光光束が副走査方向における長さの短い断面を持つと、副走査方向に投光を傾けるための偏角手段が必要になり、また何度も走査する必要が生じるので好ましくない。本実施形態にかかるミラーユニットＭＵ５は、スポット回転を抑えることができるので、投光範囲で主走査方向よりも副走査方向に光束断面を長くすることで、光束の密度を高めつつも１回の走査で副走査方向に広い範囲に投光することが可能になる。また、縦歪曲が小さいため中心と周辺で副走査方向の投光角度ズレを起こしにくいというメリットもある。また、スポット回転と縦歪曲は、主走査角中心に対し対称性が得られるので、左右の主走査角が同じであればスポット回転角と副走査角が同等になる。

（第３の実施形態）
　図１４は、第３の実施形態にかかるレーザーレーダーＬＲの概略構成を示す斜視図であるが、構成要素の形状や長さ等、実際と異なる場合がある。レーザーレーダーＬＲは、例えば、光源としての半導体レーザーＬＤと、半導体レーザーＬＤからの発散光を平行光に変換するコリメートレンズＣＬと、コリメートレンズＣＬで平行とされたレーザー光を、回転する反射面により対象物側に向かって走査投光すると共に、走査投光された対象物からの反射光を反射させるミラーユニットＭＵ６と、ミラーユニットＭＵ６で反射された対象物からの反射光を集光するレンズＬＳと、レンズＬＳにより集光された光を受光するフォトダイオードＰＤとを有する。

　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、フォトダイオードＰＤとで受光系ＲＰＳを構成する。投光系ＬＰＳから出射され第２のミラーＭＲ２で反射された後の光束は、進行方向直交断面形状が主走査方向よりも副走査方向に長くなっている（図４参照）。 

　ミラーユニットＭＵ６は、軸線である回転軸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のミラーＭＲ１を形成しており、それに対向して、上部外周に、４枚の台形状の第２のミラーＭＲ２を形成している。それぞれ上下に対になった第１のミラーＭＲ１と第２のミラーＭＲ２との交差角は、異なっている。一例として、回転軸ＲＯの直交面に対して、第１のミラーＭＲ１は全て－４５°で傾き、第２のミラーＭＲ２は、それぞれ第１ミラー対が６０°、第２ミラー対が５５°、第３ミラー対が５０°、第４ミラー対が４５°で逆側に傾いている。第１のミラーＭＲ１と第２のミラーＭＲ２は、上述した実施形態と同様に樹脂基材上に、蒸着、塗布、メッキによる反射膜を成膜してなる。 

　投光系ＬＰＳ、受光系ＲＰＳの光軸は、ミラーユニットＭＵ６の回転軸ＲＯに対して直交しており、投光系ＬＰＳは受光系ＲＰＳよりも回転軸ＲＯ方向に遠く配置されている。なお、投光系ＬＰＳと受光系ＲＰＳは、図とは逆の配置であってもよい。

　次に、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ＭＵ６の第１のミラーＭＲ１に入射し、ここで反射され、更に第２のミラーＭＲ２で反射して対象物（不図示）側に走査投光される。

　ミラーユニットＭＵ６の第１のミラーＭＲ１と第２のミラーＭＲ２の組み合わせにおいて、それぞれ交差角が４種に異なっているので、１回転すると対象物側で異なる４つの副走査方向を走査できる。レーザー光は、回転移動する第１のミラーＭＲ１と第２のミラーＭＲ２にて、順次反射してゆくが、まず１番対の第１のミラーＭＲ１と第２のミラーＭＲ２にて反射したレーザー光は、ミラーユニットＭＵ６の回転に応じて、走査面の一番上の領域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のミラーＭＲ１と第２のミラーＭＲ２で反射したレーザー光は、ミラーユニットＭＵ６の回転に応じて、走査面の上から二番目の領域を水平方向に左から右へと走査される。以下同様に繰り返されることで、対象物側を２次元的に走査することができる。

　走査投光された光束のうち対象物に当たって反射したレーザー光は、図１４に点線で示すように、再びミラーユニットＭＵ６の第２のミラーＭＲ２に入射し、ここで反射され、更に第１のミラーＭＲ１で反射して、レンズＬＳにより集光され、それぞれフォトダイオードＰＤの受光面で検知されることとなる。これにより対象物範囲上で、対象物の検出を行える。

　上述の実施形態において、投光系としては、少なくとも１つの光源（ＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）やファイバーレーザー）を含む。光源から出射される光束自体の進行方向直交断面形状が、ミラーユニットの回転軸に沿った方向と、それに直交する方向とで異なるようにしても良く、或いはシリンドリカルレンズ、アナモフィックレンズ、ビームシェイパー、特殊プリズムなどの光学素子を介することで光源から出射された円形断面光束の分布を変化させ、その進行方向直交断面形状が、ミラーユニットの回転軸に沿った方向と、それに直交する方向とで異なるようにしても良い。

　レーダーの光源として、パルス発光するＬＥＤやレーザーを使うことでＴＯＦ（Ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｆｌｉｇｈｔ）での距離測定を行うことが出来る。従来のＴＯＦを使うレーダーに使われていた走査光学装置に比べ、広い主走査角で分解能変化が少ないため、有効に使える広い視野角を持ったレーダーを提供することが出来る。

　本実施形態において、受光系は、少なくとも一つのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ），ＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ）などの受光素子を持ち、レンズやミラーやプリズムなどの光学部品を介して物体からの反射光を受光素子へ集光することで、物体形状や距離などの情報を得られるものであると好ましい。

　本発明は、本明細書に記載の実施形態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。明細書の記載及び実施形態は、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。例えば光源はレーザーに限られず、ＬＥＤを用いたものでも良い。

ＣＬ　　　　　　　　　　コリメートレンズ
ＣＰ１，ＣＰ２　　　　　斜面
ＣＰ３，ＣＰ４　　　　　斜面
ＬＢ、ＬＢ’　　　　　　レーザー光束
ＬＤ　　　　　　　　　　半導体レーザー
ＬＰＳ　　　　　　　　　投光系
ＬＲ　　　　　　　　　　レーザーレーダー
ＬＳ　　　　　　　　　　レンズ
ＭＲ１　　　　　　　　　第１のミラー
ＭＲ２　　　　　　　　　第２のミラー
ＭＵ、ＭＵ１～ＭＵ６　　ミラーユニット
ＰＤ　　　　　　　　　　フォトダイオード
ＲＢ　　　　　　　　　　反射光
ＲＭ、ＲＭ１、ＲＭ２、ＲＭ３、ＲＭ４　　反射膜
ＲＯ　　　　　　　　　　回転軸
ＲＰＳ　　　　　　　　　受光系
ＳＬ　　　　　　　　　　スポット光
ＳＯ　　　　　　　　　　光軸
ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ５　　樹脂基材
ＴＯ　　　　　　　　　　光軸

Claims (8)

1. 　回転軸に対して傾いた第１のミラーを備えたミラーユニットと、
   　前記第１のミラーに向けて光束を出射する少なくとも１つの光源を含む投光系と、
   　受光部を含む受光系と、を有し、
   　前記第１のミラーは、非透光性素材の基材上に反射膜を成膜することにより形成されており、
   　前記光源から出射された光束は、前記ミラーユニットの前記第１のミラーで反射した後、前記ミラーユニットの回転に応じ、対象物に対して走査されつつ投光されるようになっており、
   　前記対象物からの反射光は、前記第１のミラーで反射され前記受光部に入射することを特徴とする走査光学装置。
2. 　前記ミラーユニットは、前記回転軸の周囲に複数の前記第１のミラーを配置している請求項１に記載の走査光学装置。
3. 　前記複数の第１のミラーは、前記回転軸に対する傾き角が異なっている請求項２に記載の走査光学装置。
4. 　前記ミラーユニットは、前記回転軸に対して傾き且つ前記第１のミラーと交差する方向に延在する第２のミラーを備え、前記第２のミラーは、非透光性素材の基材上に反射膜を成膜することにより形成されており、
   　前記光源から出射された光束は、前記ミラーユニットの前記第１のミラーで反射した後、前記第２のミラーで反射され、前記ミラーユニットの回転に応じ、対象物に対して走査されつつ投光されるようになっており、
   　前記対象物からの反射光は、前記第２のミラーで反射された後、前記第１のミラーで反射され、前記受光部に入射する請求項１に記載の走査光学装置。
5. 　前記ミラーユニットは、前記回転軸の周囲に複数対の前記第１のミラーと前記第２のミラーとを配置している請求項４に記載の走査光学装置。
6. 　前記第１のミラーと前記第２のミラーとは、対毎に交差角が異なっている請求項５に記載の走査光学装置。
7. 　前記光源から出射する光束の波長は７５０～３４００ｎｍであり、この波長域に対する前記非透光性素材の光束の透過率が５％以下である請求項１～６のいずれか1項に記載の走査光学装置。
8. 　前記光束の透過率が１％以下である請求項７に記載の走査光学装置。

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