WO2017010176A1 - レーザレーダ装置 - Google Patents

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WO2017010176A1
WO2017010176A1 PCT/JP2016/065730 JP2016065730W WO2017010176A1 WO 2017010176 A1 WO2017010176 A1 WO 2017010176A1 JP 2016065730 W JP2016065730 W JP 2016065730W WO 2017010176 A1 WO2017010176 A1 WO 2017010176A1
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WO
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unit
laser
optical system
laser light
scanning
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PCT/JP2016/065730
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English (en)
French (fr)
Inventor
一生 松井
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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Publication date
Application filed by コニカミノルタ株式会社 filed Critical コニカミノルタ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/484—Transmitters

Definitions

  • the present invention relates to a laser radar device that scans a pulse laser beam and detects an object using the scanned pulse laser beam.
  • the laser radar device provided with the scanning device has an advantage that the measurement range can be widened because the object is detected using the laser beam scanned by the scanning device.
  • This laser radar apparatus is currently applied in various fields. For example, in order to prevent a moving body such as an automobile from colliding with an obstacle, the laser radar apparatus is mounted on the moving body.
  • Patent Document 1 discloses a technique for measuring the distance of a detected object using pulsed laser light deflected by a rotating deflecting unit.
  • the laser radar device if the amount of laser light is increased, the measurable distance becomes longer, so that the object detection capability is improved.
  • a multi-stack laser as a laser light source that can increase the amount of laser light.
  • the multi-stack laser has a structure in which a plurality of laser diode bars that respectively emit pulsed laser beams are stacked.
  • Laser light emitted from the multi-stack laser is composed of pulse laser light emitted simultaneously from each of the plurality of laser diode bars (that is, a plurality of pulse laser lights emitted simultaneously). Can be bigger.
  • Each of the plurality of pulse lasers constituting the laser beam emitted from the multi-stack laser has an elongated shape as viewed from the traveling direction of the laser beam and is arranged at a narrow pitch in a direction perpendicular to the elongated shape direction. It is out.
  • the laser radar device achieves high resolution by scanning the laser beam with the orthogonal direction as the scanning direction.
  • the laser light is composed of a plurality of pulse lasers arranged in one direction, the light quantity distribution of the laser light is not constant, the beam mode becomes multi-mode, and the adjacent pulse laser light The amount of light in between is smaller than the amount of pulsed laser light.
  • the object irradiated with the laser beam scanned by the scanning device is small and fits between adjacent pulsed laser beams, the object may not be detected if the object is positioned between adjacent pulsed laser beams There is.
  • the size between adjacent pulsed laser beams becomes large, so that there is a possibility that an elongated object (for example, an electric wire) cannot be detected.
  • the present invention provides a laser radar device capable of improving the ability to detect an object of a small size when an object is detected using a laser beam composed of a plurality of pulsed laser beams arranged in one direction. With the goal.
  • the laser radar device that achieves the above object includes a light emitting section that emits the pulse laser light having an elongated shape when viewed from the traveling direction of the pulse laser light, and includes a plurality of the pulse laser lights arranged in one direction.
  • a laser light source configured to emit laser light
  • an emission control unit that controls the laser light source to emit the laser light intermittently
  • the laser light emitted intermittently from the laser light source is collimated
  • Each of a plurality of the pulse laser beams that constitute the laser beam includes the light receiving unit that performs the scanning direction and the laser beam.
  • D indicates the distance between the collimator unit and the object existing in the irradiation region
  • fCL indicates the focal length of the collimator unit in the scanning direction
  • S1 indicates the light emitting unit in the one direction.
  • S2 represents the size of the pulse laser beam in the scanning region in the scanning direction.
  • the ability to detect an object having a small size can be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a laser radar device 1 according to the present embodiment.
  • the laser radar device 1 includes a laser light source 2, a controller 3, an optical system 4, a scanning unit 5, a motor controller 6, a light receiving lens 7 and a light receiving unit 8.
  • FIG. 2 is a schematic view of the laser light source 2 viewed from the front in the traveling direction of the laser light L.
  • the z direction is the traveling direction of the laser light L.
  • the laser light source 2 has a structure in which three laser diode bars 20a, 20b, and 20c are stacked. When the laser diode bars 20a, 20b, and 20c are not distinguished, they are referred to as laser diode bars 20.
  • the laser diode bar 20 is an example of a laser device.
  • the number of laser diode bars 20 is not limited to three as long as it is plural.
  • the direction in which the three laser diode bars 20 are stacked is the x direction, which is one direction.
  • the laser light source 2 has a structure in which a plurality of laser diode bars 20 are arranged in one direction at a predetermined pitch.
  • the laser diode bars 20a, 20b, and 20c are semiconductor lasers, respectively, and include light emitting units 21a, 21b, and 21c that emit pulsed laser beams PLa, PLb, and PLc.
  • pulse laser beams PLa, PLb, and PLc are not distinguished from each other, they are described as pulse laser beams PL.
  • the light emitting units 21a, 21b, and 21c are not distinguished, they are referred to as the light emitting unit 21.
  • the laser light source 2 emits a laser beam L composed of pulsed laser beams PLa, PLb, and PLc simultaneously emitted from the light emitting units 21a, 21b, and 21c. That is, the laser light source 2 emits the laser beam L composed of the plurality of pulsed laser beams PL arranged in one direction by causing each of the light emitting units 21 of the plurality of laser devices to emit the pulsed laser beam PL.
  • the laser beam L By configuring the laser beam L with a plurality of pulse laser beams PL, the light amount of the laser beam L is increased.
  • the front surface (that is, the light emitting surface) of the light emitting unit 21 has an elongated rectangular shape with the short side in the x direction and the long side in the y direction.
  • the controller 3 controls the entire operation of the laser radar device 1 and is composed of a CPU, a RAM, a ROM, an LD driver, and the like.
  • the LD driver is a driver circuit that drives the laser light source 2.
  • the controller 3 includes an emission control unit 30 as a functional block.
  • the emission control unit 30 periodically (for example, 16.7 ⁇ s) repeatedly causes the three light emitting units 21 to emit the pulse laser beam PL simultaneously. Accordingly, the emission control unit 30 performs control to cause the laser light source 2 to periodically emit the laser light L.
  • the emission of the laser light L is not limited periodically and may be intermittent.
  • the optical system 4 causes each of the three pulsed laser beams PL constituting the laser beam L shown in FIG. 2 to enter the scanning unit 5 in a state of having an elongated shape along the y direction.
  • the collimator unit 40 is a collimator lens that is included in the optical system 4 and collimates the laser light L periodically emitted from the laser light source 2 into parallel light. The optical system 4 will be described in detail later.
  • the scanning unit 5 is an optical device that scans the laser light L collimated by the collimator unit 40 along the scanning direction.
  • the scanning direction is the x direction shown in FIG.
  • a polygon mirror 50 and a motor 51 that rotates the polygon mirror 50 will be described as an example of the scanning unit 5.
  • the scanning part 5 is not limited to this, A galvanometer mirror, a MEMS mirror, etc. can also be used.
  • the motor controller 6 controls the motor 51 and the rotation of the polygon mirror 50 according to the command of the controller 3.
  • the reflected light reflected by the irradiation region R irradiated with the laser beam L scanned by the polygon mirror 50 enters the polygon mirror 50, is reflected by the polygon mirror 50, and is received by the light receiving lens 7.
  • the reflected light received by the light receiving lens 7 is received by the light receiving unit 8.
  • the light receiving unit 8 includes a light amount sensor such as a photodiode.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of the laser radar device 1 according to the present embodiment.
  • the laser radar apparatus 1 includes a housing 9 that houses the laser light source 2, the controller 3, the optical system 4, the scanning unit 5, the motor controller 6, the light receiving lens 7, and the light receiving unit 8 shown in FIG. 1.
  • the housing 9 includes a bottomed semicylindrical lower member 90 and a lidded semiconical upper member 91 connected to the upper portion of the lower member 90. A side surface of the upper member 91 having an obliquely curved surface is opened, and a window 92 is provided in the opening.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a state in which the laser light L from the laser radar apparatus 1 is irradiating the irradiation region R (measurement region).
  • the reflected light reflected by the irradiation region R passes through the window portion 92 and is received by the light receiving portion 8 via the polygon mirror 50 and the light receiving lens 7.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the light emitting unit 21, the collimator unit 40, and the pulsed laser light PL positioned in the irradiation region R, for the comparative example.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the light emitting unit 21, the collimator unit 40, and the pulsed laser light PL located in the irradiation region R in the laser radar device 1 according to the present embodiment.
  • the z direction indicates the traveling direction of the laser light L.
  • the x direction indicates the scanning direction.
  • the y direction indicates an orthogonal direction orthogonal to both the scanning direction and the traveling direction of the laser light L.
  • the elongated shape of the pulse laser beam PL extends in the y direction.
  • D indicates the distance between the collimator unit 40 and the irradiation region R. Therefore, D indicates the distance between the collimator unit 40 and the object O (for example, an electric wire) existing in the irradiation region R.
  • fCL indicates the focal length of the collimator unit 40 in the x direction (that is, the scanning direction). There is a paraxial focal length as the focal length fCL.
  • the paraxial focus is a focal point formed by paraxial rays.
  • a paraxial ray refers to a ray that passes near the optical axis AX and has a small inclination with respect to the optical axis AX.
  • S1 indicates the size of the light emitting section 21 in the direction (x direction, one direction) in which the three laser diode bars 20 (FIG. 2) are arranged.
  • S ⁇ b> 1 indicates the size of the short side of the light emitting surface of the light emitting unit 21.
  • S2 indicates the size in the x direction of the pulse laser beam PL in the irradiation region R.
  • P1 indicates the pitch of the light emitting portions 21 of the three laser diode bars 20.
  • P2 indicates the pitch in the x direction of the three pulse lasers PL in the irradiation region R.
  • S3 indicates the size in the x direction of the object O located in the irradiation region R.
  • B indicates between adjacent pulse laser beams in the three pulse laser beams PL located in the irradiation region R.
  • the pitch P2 of the pulse laser beam PL is represented by the following formula (2).
  • P2 (D ⁇ P1) ⁇ fCL (2)
  • the size S3 of the object O satisfies the following expression (3), that is, the size S3 of the object O is smaller than the pitch P2 of the pulsed laser light PL.
  • the object O when the size S3 of the object O is smaller than the pitch P2 of the pulse laser beam PL, the object O may not be detected when the object O is positioned between the adjacent pulse laser beams B. There is sex. This is because the amount of light between the adjacent pulse laser beams B is smaller than that of the pulse laser PL.
  • the laser radar device 1 includes the collimator unit 40 and includes an optical system 4 that establishes the following expression (1).
  • the size S2 of the pulsed laser light PL in the scanning direction (x direction) can be increased, so that the space B between adjacent pulsed laser beams can be narrowed or filled. Therefore, the object O can be detected even if the size S3 of the object O is smaller than the pitch P2 of the pulse laser beam PL.
  • the laser radar device 1 can operate the pulse laser without changing the processing time in the system of the laser radar device 1, the data size of the irradiation region R, the data pitch of the irradiation region R, and the angle of view of the irradiation region R.
  • An object O having a size S3 smaller than the pitch P2 of the light PL can be stably detected.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the laser light L and the amount of irradiation light.
  • the vertical axis of the graph indicates the amount of irradiation light.
  • the horizontal axis of the graph indicates the positions of the pulse laser beams PLa, PLb, and PLc in the present embodiment, and the positions of the pulse laser beams PLa, PLb, and PLc in the comparative example.
  • the optical system 4 increases the size S2 of each of the pulsed laser beams PLa, PLb, and PLc in the x direction (that is, the scanning direction).
  • the peak light amounts V1 of the pulse laser beams PLa, PLb, and PLc in this embodiment are smaller than the peak light amounts V2 of the pulse laser beams PLa, PLb, and PLc in the comparative example.
  • the laser radar device 1 when the object O is detected using the laser light L configured by the plurality of pulsed laser beams PL arranged in one direction, the object O having a small size is used. It is possible to improve the ability to detect.
  • FIG. 8 is a plan view of the optical system 4 according to the first aspect viewed from the x direction (scanning direction)
  • FIG. 9 is a plan view of the optical system 4 according to the first aspect viewed from the y direction (orthogonal direction).
  • FIG. In the first mode the three laser diode bars 20 (FIG. 2) constituting the laser light source 2 are semiconductor lasers, and the semiconductor laser emits pulsed laser light PL having different spread angles in two orthogonal directions. Is used.
  • the optical system 4 which concerns on a 1st aspect narrows B (FIG. 6) between adjacent pulsed laser beams using the property.
  • the light emitting unit 21 emits pulsed laser light PL in which a first spread angle ⁇ 1 is generated in the first direction and a second spread angle ⁇ 2 is generated in the second direction that is larger than the first spread angle ⁇ 1.
  • each of the three pulsed laser beams PL constituting the laser beam L has a second spread angle ⁇ 2 that spreads in the scanning direction (x direction), and the orthogonal direction (y The laser beam L is made incident on the polygon mirror 50 in a state where the angle spread in the direction) has the first spread angle ⁇ 1.
  • the angle of spreading of the pulsed laser light PL in the scanning direction (x direction) is the second spread angle ⁇ 2, so that it is compared with the case where the first spread angle ⁇ 1 is used.
  • the size of the pulse laser beam PL in the scanning direction can be increased.
  • the interval B between adjacent pulse laser beams is narrowed.
  • FIG. 10 is a plan view of the optical system 4 according to the second aspect as viewed from the y direction (orthogonal direction).
  • the optical system 4 according to the second aspect is configured by making the distance D1 between each light emitting unit 21 and the collimator unit 40 of the three laser diode bars 21 (FIG. 2) constituting the laser light source 2 different from the focal length fCL.
  • the space B between adjacent pulse laser beams is narrowed.
  • the distance D1 (paraxial focal length) between the light emitting unit 21 and the collimator unit 40 is shifted by ⁇ 0.5% or more with respect to the focal length fCL.
  • the size of the pulse laser beam PL is increased as viewed from the traveling direction (z direction) of the laser beam L.
  • the scanning direction of the pulse laser beam PL ( The size in the x direction can be increased. Therefore, according to the optical system 4 which concerns on a 2nd aspect, if the defocusing amount can be enlarged, the space
  • the optical system 4 according to the third aspect uses a collimator lens having a large spherical aberration as the collimator unit 40 (FIG. 1).
  • the collimator lens is defocused due to the spherical aberration of the collimator lens.
  • the optical system 4 according to the third aspect uses spherical aberration to increase the size of the pulse laser beam PL in the scanning direction by increasing the size of the pulse laser beam PL when viewed from the traveling direction of the laser beam L. is doing. Therefore, according to the optical system 4 according to the third aspect, the interval B between the adjacent pulse laser beams can be narrowed, and if the defocus amount is increased, the interval between the adjacent pulse laser beams B can be filled with the laser beam L.
  • the spherical aberration of the collimator lens is smaller than 50 m ⁇ , the spherical aberration is small, and the size of the pulse laser beam PL in the scanning direction cannot be sufficiently increased. Therefore, the lower limit value of the spherical aberration is set to 50 m ⁇ .
  • the spherical aberration of the collimator lens is larger than 200 m ⁇ , the pulse laser beam PL loses the peak intensity and the measurement distance is shortened. Therefore, the upper limit value of the spherical aberration is set to 200 m ⁇ .
  • FIG. 11 is a plan view of the optical system 4 according to the fourth aspect as viewed from the y direction (orthogonal direction).
  • the optical system 4 according to the fourth aspect uses the prism portion 12 to narrow or bury the space B between adjacent pulse laser beams.
  • the optical system 4 according to the fourth aspect includes the optical element 10 disposed on the optical axis AX between the collimator unit 40 and the polygon mirror 50.
  • the optical element 10 includes a transmission part 11 and a prism part 12.
  • the transmission part 11 and the prism part 12 are continuous in the x direction (scanning direction).
  • the incident surface 11a of the laser beam L of the transmission unit 11 and the incident surface 12a of the laser beam L of the prism unit 12 are parallel to the x direction and the y direction.
  • the emission surface 11b of the laser beam L of the transmission part 11 is parallel to the x direction and the y direction.
  • the exit surface 12b of the laser beam L of the prism portion 12 is parallel to the y direction, but in the x direction, is inclined so as to approach the incident surface 12a as the distance from the optical axis AX increases.
  • the transmission unit 11 receives a part of each of the three pulse laser beams PL constituting the laser light L, and transmits a part thereof along the incident direction.
  • each of the three pulse laser beams PL constituting the laser beam L is incident on the prism 12, and the remaining portion is dispersed in the scanning direction (x direction).
  • the transmission part 11 transmits a part of the pulsed laser light PL along a part of the incident direction
  • the prism part 12 is the remaining part of the pulsed laser light PL. Is enlarged in the scanning direction to increase the size of the pulsed laser light PL in the scanning direction. Thereby, the space B between adjacent pulse laser beams can be narrowed or filled.
  • FIG. 12 is a plan view of the optical system 4 according to the fifth aspect viewed from the y direction (orthogonal direction).
  • the optical system 4 according to the fifth aspect uses the diffraction grating portion 15 to narrow or bury the space B between adjacent pulse laser beams.
  • the optical system 4 according to the fifth aspect includes the optical element 13 disposed on the optical axis AX between the collimator unit 40 and the polygon mirror 50.
  • the optical element 13 includes a transmission part 14 and a diffraction grating part 15.
  • the transmission part 14 and the diffraction grating part 15 are continuous in the x direction (scanning direction).
  • the incident surface 14a of the laser beam L of the transmissive portion 14 and the incident surface 15a of the laser beam L of the diffraction grating portion 15 are parallel to the x direction and the y direction.
  • the emission surface 14b of the laser beam L of the transmission part 14 is parallel to the x direction and the y direction.
  • a diffraction grating is formed on the emission surface 15 b of the laser beam L of the diffraction grating portion 15.
  • the diffraction grating unit 15 generates primary light that spreads in the x direction (scanning direction).
  • the transmission unit 14 receives a part of each of the three pulse laser beams PL constituting the laser light L and transmits a part thereof along the incident direction.
  • the diffraction grating unit 15 receives the remaining portions of the three pulse laser beams PL constituting the laser beam L, and diffracts the remaining portions in the x direction (scanning direction) so as to be separated from the above portions.
  • the transmission unit 14 transmits a part of the pulse laser beam PL along the incident direction of the part, and the diffraction grating unit 15 transmits the remaining part of the pulse laser beam PL.
  • the diffraction grating unit 15 transmits the remaining part of the pulse laser beam PL.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating the optical system 4 according to the sixth aspect.
  • the optical system 4 according to the sixth aspect uses a combination of the magnifying optical system 16 and the cylindrical lens 17 to narrow or bury the space B between adjacent pulse laser beams.
  • the optical system 4 includes the magnifying optical system 16 and the cylindrical lens 17 disposed between the collimator unit 40 and the polygon mirror 50.
  • the magnifying optical system 16 enlarges the laser light L collimated by the collimator unit 40 at the same magnification in the scanning direction (x direction) and the orthogonal direction (y direction) when viewed from the traveling direction (z direction) of the laser light L. To do.
  • the magnifying optical system includes a magnifying lens or the like.
  • the cylindrical lens 17 has power in the scanning direction (x direction), and for each of the three pulsed laser beams PL constituting the laser beam L magnified by the magnifying optical system 16, the cylindrical lens 17 and Of the orthogonal direction (y direction), the size in the scanning direction is increased.
  • the magnifying optical system 16 magnifies the laser beam L
  • the irradiation region R (FIG. 1) can be widened. Due to this enlargement, the interval B between the adjacent pulse laser beams is increased, so that the cylindrical lens 17 increases the size of the pulse laser beam PL in the scanning direction (x direction). Thereby, the space B between adjacent pulse laser beams can be narrowed or filled.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating the optical system 4 according to the seventh aspect.
  • the optical system 4 according to the seventh aspect uses a combination of the reduction optical system 18 and the cylindrical lens 19 to narrow the space B between adjacent pulse laser beams.
  • the optical system 4 according to the seventh aspect includes a reduction optical system 18 and a cylindrical lens 19 disposed between the collimator unit 40 and the polygon mirror 50.
  • the reduction optical system 18 reduces the laser light L collimated by the collimator unit 40 at the same magnification in the scanning direction (x direction) and the orthogonal direction (y direction) when viewed from the traveling direction (z direction) of the laser light L. To do.
  • the reduction optical system 18 includes a reduction lens or the like.
  • the cylindrical lens 19 has power in the orthogonal direction (y direction), and for each of the three pulsed laser beams PL constituting the laser beam L reduced by the reduction optical system 18, the scanning direction (x direction) and Of the orthogonal direction (y direction), the size in the orthogonal direction is increased.
  • the reduction optical system 18 reduces the laser beam L, the interval B between adjacent pulse laser beams can be narrowed. Due to this reduction, the irradiation region R (FIG. 1) is narrowed, so that the cylindrical lens 19 increases the size of the pulse laser beam PL in the orthogonal direction (y direction). Thereby, the space B between adjacent pulse laser beams can be narrowed, and the irradiation region R can be increased in size in the orthogonal direction.
  • the polygon mirror 50 is described as an example of the mirror of the scanning unit 5, but the mirror unit MU shown in FIG.
  • the mirror unit MU includes a first mirror surface M1 and a second mirror surface M2 that are inclined with respect to the rotation axis RO, and rotates about the rotation axis RO. More specifically, the mirror unit MU has a substantially rectangular tube shape, and is held rotatably about the rotation axis RO.
  • the mirror unit MU includes four first mirror surfaces M1 disposed on the lower outer periphery thereof.
  • the mirror unit MU includes four second mirror surfaces M2 arranged on the upper outer periphery thereof. The lower outer periphery and the upper outer periphery face each other. The crossing angles of the first mirror surface M1 and the second mirror surface M2 that are paired vertically are different.
  • the laser light L collimated by the collimator unit 40 (FIG. 1) is reflected by the first mirror surface M1 of the mirror unit MU, then travels toward the second mirror surface M2, and is further reflected by the second mirror surface M2. Then, the laser light L reflected by the second mirror surface M2 is projected onto the irradiation region R (FIG. 1) according to the rotation of the mirror unit MU.
  • the laser beam L is projected onto the irradiation region R, the reflected light RL reflected by the object O in the irradiation region R is reflected by the second mirror surface M2, and the reflected light RL reflected by the second mirror surface M2 is Reflected by the first mirror surface M1.
  • the reflected light RL reflected by the first mirror surface M1 is received by the light receiving unit 8 through the light receiving lens 7.
  • the pulse laser beam PL can be prevented from falling when viewed from the traveling direction of the pulse laser beam PL, and a gap is generated between the pulse laser beams PL. I can not. Therefore, an object having a small size can be detected in a wide range. Details are described in International Publication No. 2014/168137 pamphlet.
  • a laser radar device includes a light emitting unit that emits the pulsed laser light having an elongated shape when viewed from a traveling direction of the pulsed laser light, and is configured by a plurality of the pulsed laser lights arranged in one direction.
  • a laser light source that emits light
  • an emission control unit that controls the laser light source to emit the laser light intermittently
  • a collimator unit that collimates the laser light emitted intermittently from the laser light source
  • a scanning unit that scans the laser light collimated by a collimator unit along a scanning direction; a light receiving unit that receives reflected light reflected by an irradiation region irradiated with the laser light scanned by the scanning unit;
  • Each of the plurality of pulsed laser beams including the collimator unit and constituting the laser beam is in both the scanning direction and the traveling direction of the laser beam.
  • P1 be the pitch of the light emitting portions
  • P2 be the pitch in the scanning direction of the plurality of pulse lasers in the irradiation region.
  • P2 is represented by the following formula (2).
  • P2 (D ⁇ P1) ⁇ fCL (2)
  • the laser radar device assumes a case where the size S3 in the scanning direction of the object located in the irradiation area satisfies the following formula (3), that is, the size S3 is smaller than the pitch P2.
  • the size of the pulsed laser beam in the scanning direction can be increased, so that the space between adjacent pulsed laser beams can be narrowed or filled. Thereby, even if the size S3 in the scanning direction of the object located in the irradiation region is smaller than the pitch P2 in the scanning direction of the plurality of pulse lasers in the irradiation region, the object can be detected.
  • the ability to detect an object of a small size is improved when an object is detected using a laser beam composed of a plurality of pulsed laser beams arranged in one direction. Can be made.
  • the one direction is preferably a direction (that is, a short direction) perpendicular to the longitudinal direction of the elongated shape of the pulse laser beam.
  • the laser light source has an aspect constituted by a plurality of laser devices and an aspect constituted by a single laser device.
  • the former laser light source includes a plurality of laser devices each having a light emitting unit that emits pulsed laser light, and has a structure in which a plurality of laser devices are arranged in one direction at a predetermined pitch. By emitting a pulse laser beam having an elongated shape when viewed from the traveling direction of the pulse laser beam to each of the sections, a laser beam composed of the plurality of pulse laser beams arranged in the one direction is emitted.
  • the latter laser light source includes a laser device having a structure in which a plurality of light emitting units each emitting pulsed laser light are arranged in one direction at a predetermined pitch, and each of the plurality of light emitting units has a traveling direction of the pulse laser light.
  • a pulse laser beam having an elongated shape as viewed from above a laser beam composed of a plurality of pulse laser beams arranged in one direction is emitted.
  • S1 indicates the size of the light emitting unit in the direction in which a plurality of laser devices are arranged.
  • S1 indicates the size of the light emitting part in the direction in which a plurality of light emitting parts are arranged.
  • the light emitting unit has a first spread angle in the first direction when two directions perpendicular to the traveling direction of the laser beam are defined as a first direction and a second direction.
  • Emitting the pulsed laser light in which a second divergence angle larger than the first divergence angle is generated in the second direction and the optical system is configured such that each of the plurality of pulsed laser lights constituting the laser light The laser beam is incident on the scanning unit in a state where the angle spreading in the scanning direction has the second spreading angle.
  • the light emitting unit emits pulsed laser light in which a first divergence angle is generated in the first direction and a second divergence angle larger than the first divergence angle is generated in the second direction.
  • the angle spread in the scanning direction of the pulse laser beam is the second spreading angle
  • the size in the scanning direction of the pulse laser beam is increased compared to the case where the first spreading angle is used. be able to. Thereby, the space between adjacent pulse laser beams can be narrowed.
  • the optical system arranges the light emitting unit different from the paraxial focal point position determined by the position of the collimator unit.
  • Defocusing occurs when the light emitting part is arranged differently from the paraxial focal point position determined by the position of the collimator part.
  • the size of the pulse laser beam is increased as viewed from the traveling direction of the laser beam, and as a result, the size of the pulse laser beam in the scanning direction can be increased. Therefore, the space between adjacent pulse laser beams can be narrowed. Furthermore, if the defocus amount is increased, it is possible to fill between adjacent pulse laser beams.
  • the optical system includes a collimator lens having a spherical aberration of 50 m ⁇ or more and 200 m ⁇ or less as the collimator unit.
  • the collimator lens is defocused due to the spherical aberration of the collimator lens.
  • the size in the scanning direction of the pulse laser light is increased by increasing the size of the pulse laser light as viewed from the traveling direction of the laser light using spherical aberration. Therefore, the space between adjacent pulse laser beams can be narrowed. Furthermore, if the defocus amount is increased, it is possible to fill between adjacent pulse laser beams.
  • the spherical aberration of the collimator lens is less than 50 m ⁇ , the spherical aberration is small and the size of the pulse laser beam in the scanning direction cannot be sufficiently increased. Therefore, the lower limit value of the spherical aberration is set to 50 m ⁇ .
  • the spherical aberration of the collimator lens is larger than 200 m ⁇ , the pulse laser beam loses the peak intensity and the measurement distance is shortened. Therefore, the upper limit value of the spherical aberration is set to 200 m ⁇ .
  • the optical system includes an optical element that is disposed between the collimator unit and the scanning unit and includes a transmission unit and a prism unit, and the transmission unit includes a plurality of the pulses that form the laser beam. Each part of the laser beam is incident and is transmitted through the part along the incident direction.
  • the prism unit receives the remaining part of each of the plurality of pulsed laser beams constituting the laser beam, and the remaining part Are spectrally dispersed in the scanning direction.
  • the transmission unit transmits a part of the pulsed laser light along the incident direction of the part, and the prism unit spectrally separates the remaining part of the pulsed laser light in the scanning direction.
  • the size of the pulsed laser beam in the scanning direction is increased. Therefore, the space between adjacent pulse laser beams can be narrowed or filled.
  • the optical system includes an optical element that is disposed between the collimator unit and the scanning unit and includes a transmission unit and a diffraction grating unit, and the transmission unit includes a plurality of the laser beams that configure the laser light.
  • the transmission unit includes a plurality of the laser beams that configure the laser light.
  • Each part of the pulsed laser light is incident, transmitted through the part along the incident direction, and the diffraction grating part is incident on the remaining part of each of the plurality of pulsed laser lights constituting the laser light, The remaining portion is diffracted in the scanning direction away from the portion.
  • the transmission part transmits a part of the pulsed laser light along the incident direction of the part, and the diffraction grating part scans the remaining part of the pulsed laser light away from the part.
  • the size of the pulsed laser beam in the scanning direction is increased by diffracting the laser beam. Therefore, the space between adjacent pulse laser beams can be narrowed or filled.
  • the optical system includes a magnifying optical system and a cylindrical lens disposed between the collimator unit and the scanning unit, and the magnifying optical system magnifies the laser light collimated by the collimator unit.
  • the cylindrical lens has power in the scanning direction, and increases the size in the scanning direction for each of the plurality of pulsed laser beams constituting the laser beam magnified by the magnification optical system. .
  • the magnifying optical system expands the laser beam, the irradiation area can be expanded. This enlargement increases the space between adjacent pulse laser beams, so that the cylindrical lens increases the size of the pulse laser beam in the scanning direction. Thereby, the space between adjacent pulse laser beams can be narrowed or filled.
  • the scanning unit includes a first mirror surface and a second mirror surface that are inclined with respect to a rotation axis, includes a mirror unit that rotates about the rotation axis, and is collimated by the collimator unit.
  • the light is reflected by the first mirror surface of the mirror unit, then travels toward the second mirror surface, is further reflected by the second mirror surface, and is reflected by the second mirror surface.
  • Laser light is projected onto the irradiation region in accordance with the rotation of the mirror unit.
  • the pulse laser beam can be prevented from falling down when viewed from the traveling direction of the pulse laser beam, and no gap can be generated between the pulse laser beams. Therefore, an object having a small size can be detected in a wide range.
  • a laser radar device can be provided.

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Abstract

レーザ光源は、パルスレーザ光（ＰＬ）の進行方向から見て細長形状を有するパルスレーザ光（ＰＬ）を発光する発光部（２１）を含み、一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光（ＰＬ）により構成されるレーザ光（Ｌ）を出射する。走査部は、コリメータ部（４０）でコリメートされたレーザ光（Ｌ）を走査方向に沿って走査する。受光部は、走査部で走査されたレーザ光（Ｌ）が照射された照射領域（Ｒ）で反射された反射光を受光する。光学系は、次の式を成立させる。Ｓ２＞（Ｄ×Ｓ１）÷ｆＣＬ（ここで、Ｄは、コリメータ部（４０）と照射領域（Ｒ）に存在する物体（Ｏ）との距離を示し、ｆＣＬは、走査方向におけるコリメータ部（４０）の焦点距離を示し、Ｓ１は、前記一方向の発光部（２１）のサイズを示し、Ｓ２は、照射領域（Ｒ）でのパルスレーザ光（ＰＬ）の走査方向のサイズを示す。）

Description

レーザレーダ装置
　本発明は、パルスレーザ光を走査し、走査したパルスレーザ光を用いて物体を検知するレーザレーダ装置に関する技術である。
　走査装置を備えるレーザレーダ装置は、走査装置によって走査されたレーザ光を用いて物体を検知するので、測定範囲を広くできる特長を有する。このレーザレーダ装置は、現在、様々な分野で応用されており、例えば、自動車等の移動体が障害物と衝突するのを防止するために、障害物を検知する目的で、移動体に搭載される。
　上記レーザレーダ装置として、特許文献１は、回転する偏向部によって偏向されたパルスレーザ光を用いて、検知した物体の距離を測定する技術を開示している。
　レーザレーダ装置は、レーザ光の光量を大きくすれば、測定可能距離が長くなるので、物体の検知能力が向上する。レーザ光の光量を大きくできるレーザ光源として、マルチスタックレーザがある。マルチスタックレーザは、パルスレーザ光をそれぞれ出射する複数のレーザダイオードバーをスタックした構造を有する。マルチスタックレーザから出射されたレーザ光は、複数のレーザダイオードバーのそれぞれから同時に出射されたパルスレーザ光（つまり、同時に出射された複数のパルスレーザ光）により構成されるので、レーザ光の光量を大きくできる。
　マルチスタックレーザから出射されたレーザ光を構成する複数のパルスレーザのそれぞれは、レーザ光の進行方向から見て、細長形状を有し、かつ、細長形状の方向と直交する方向に狭いピッチで並んでいる。レーザレーダ装置は、この直交する方向を走査方向にして、レーザ光を走査することにより、高分解能を実現している。
　しかし、マルチスタックレーザによれば、レーザ光は、一方向に並ぶ複数のパルスレーザにより構成されるので、レーザ光の光量分布が一定とならず、ビームモードがマルチモードとなり、隣り合うパルスレーザ光間の光量がパルスレーザ光の光量より小さくなる。
　このため、走査装置で走査されたレーザ光が照射された物体が小さく、隣り合うパルスレーザ光間に収まるサイズの場合、物体が隣り合うパルスレーザ光間に位置すれば、物体を検知できない可能性がある。特に、検知対象となる物体が遠くにあるとき、隣り合うパルスレーザ光間のサイズが大きくなるので、細長い物体（例えば、電線）を検知できない可能性がある。
特許第５１７７００３号明細書（段落００３１、段落００５５～００５８）
　本発明は、一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を用いて物体を検知するときに、小さいサイズの物体を検知する能力を向上させることができるレーザレーダ装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成する本発明に係るレーザレーダ装置は、パルスレーザ光の進行方向から見て細長形状を有する前記パルスレーザ光を発光する発光部を含み、一方向に並ぶ複数の前記パルスレーザ光により構成されるレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源に前記レーザ光を間欠的に出射させるように制御する出射制御部と、前記レーザ光源から間欠的に出射された前記レーザ光をコリメートするコリメータ部と、前記コリメータ部でコリメートされた前記レーザ光を走査方向に沿って走査する走査部と、前記走査部で走査された前記レーザ光が照射された照射領域で反射された反射光を受光する受光部と、前記コリメータ部を含み、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれが、前記走査方向及び前記レーザ光の進行方向の両方に直交する方向である直交方向に沿って前記細長形状を有した状態で、前記レーザ光を前記走査部に入射させる光学系と、備え、前記光学系は、下記式（１）を成立させるレーザレーダ装置である。
　Ｓ２＞（Ｄ×Ｓ１）÷ｆＣＬ・・・（１）
　（ここで、Ｄは、前記コリメータ部と前記照射領域に存在する物体との距離を示し、ｆＣＬは、前記走査方向における前記コリメータ部の焦点距離を示し、Ｓ１は、前記一方向の前記発光部のサイズを示し、Ｓ２は、前記照射領域での前記パルスレーザ光の前記走査方向のサイズを示す。）
　本発明によれば、一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を用いて物体を検知するときに、小さいサイズの物体を検知する能力を向上させることができる。
　上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
本実施形態に係るレーザレーダ装置の構成を示すブロック図である。 レーザ光源をレーザ光の進行方向の正面から見た模式図である。 本実施形態に係るレーザレーダ装置の外観を示す斜視図である。 レーザレーダ装置からのレーザ光が、照射領域（測定領域）を照射している様子を説明する説明図である。 比較例について、発光部、コリメータ部、及び、照射領域に位置するパルスレーザ光の関係を説明する説明図である。 本実施形態に係るレーザレーダ装置について、発光部、コリメータ部、及び、照射領域に位置するパルスレーザ光の関係を説明する説明図である。 レーザ光と照射光量との関係を示すグラフである。 第１態様に係る光学系をｘ方向（走査方向）から見た平面図である。 第１態様に係る光学系をｙ方向（直交方向）から見た平面図である。 第２態様に係る光学系をｙ方向（直交方向）から見た平面図である。 第４態様に係る光学系をｙ方向（直交方向）から見た平面図である。 第５態様に係る光学系をｙ方向（直交方向）から見た平面図である。 第６態様に係る光学系を説明する説明図である。 第７態様に係る光学系を説明する説明図である。 走査部のミラーの一例であるミラーユニットを示す斜視図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。
　図１は、本実施形態に係るレーザレーダ装置１の構成を示すブロック図である。レーザレーダ装置１は、レーザ光源２、コントローラ３、光学系４、走査部５、モータコントローラ６、受光レンズ７及び受光部８を備える。
　図２は、レーザ光源２をレーザ光Ｌの進行方向の正面から見た模式図である。ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向で規定される３次元空間において、ｚ方向がレーザ光Ｌの進行方向とする。レーザ光源２は、３つのレーザダイオードバー２０ａ，２０ｂ，２０ｃをスタックした構造を有する。レーザダイオードバー２０ａ，２０ｂ，２０ｃを区別しないとき、レーザダイオードバー２０と記載する。レーザダイオードバー２０は、レーザ装置の一例である。レーザダイオードバー２０の数は、複数であればよく、３つに限定されない。
　３つのレーザダイオードバー２０がスタックしている方向は、一方向であるｘ方向である。レーザ光源２は、複数のレーザダイオードバー２０が所定のピッチで一方向に並べられた構造を有する。
　レーザダイオードバー２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれ、半導体レーザであり、パルスレーザ光ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃを発光する発光部２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備える。パルスレーザ光ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃを区別しないとき、パルスレーザ光ＰＬと記載する。発光部２１ａ，２１ｂ，２１ｃを区別しないとき、発光部２１と記載する。
　レーザ光源２は、発光部２１ａ，２１ｂ，２１ｃが同時に発光したパルスレーザ光ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃにより構成されるレーザ光Ｌを出射する。すなわち、レーザ光源２は、複数のレーザ装置の発光部２１のそれぞれにパルスレーザ光ＰＬを発光させることにより、一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光ＰＬにより構成されるレーザ光Ｌを出射する。レーザ光Ｌを複数のパルスレーザ光ＰＬにより構成することにより、レーザ光Ｌの光量を大きくしている。
　発光部２１の正面（すなわち、発光面）は、ｘ方向を短辺、ｙ方向を長辺とする細長い矩形形状を有する。
　図１を参照して、コントローラ３は、レーザレーダ装置１の動作全体を制御し、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＬＤドライバ等により構成される。ＬＤドライバは、レーザ光源２を駆動させるドライバ回路である。コントローラ３は、機能ブロックとして、出射制御部３０を備える。
　出射制御部３０は、３個の発光部２１に同時にパルスレーザ光ＰＬを出射させる制御を周期的（例えば、１６．７μｓ）に繰り返す。これにより、出射制御部３０は、レーザ光源２にレーザ光Ｌを周期的に出射させる制御をする。レーザ光Ｌの出射は、周期的に限定されず、間欠的であればよい。
　光学系４は、図２に示すレーザ光Ｌを構成する３つのパルスレーザ光ＰＬのそれぞれが、ｙ方向に沿って細長形状を有した状態で、走査部５に入射させる。コリメータ部４０は、光学系４に含まれ、レーザ光源２から周期的に出射されたレーザ光Ｌをコリメートして平行光にするコリメータレンズである。光学系４については、後で詳しく説明する。
　走査部５は、コリメータ部４０でコリメートされたレーザ光Ｌを走査方向に沿って走査する光学装置である。走査方向は、図２に示すｘ方向である。本実施形態では、走査部５として、ポリゴンミラー５０及びポリゴンミラー５０を回転させるモータ５１を例にして説明する。走査部５は、これに限定されず、ガルバノミラーやＭＥＭＳミラー等を用いることもできる。
　モータコントローラ６は、コントローラ３の指令により、モータ５１を制御し、ポリゴンミラー５０の回転を制御する。
　ポリゴンミラー５０で走査されたレーザ光Ｌが照射された照射領域Ｒで反射された反射光は、ポリゴンミラー５０に入射し、ポリゴンミラー５０で反射されて受光レンズ７で受光される。受光レンズ７で受光された反射光は、受光部８で受光される。受光部８は、フォトダイオードのような光量センサにより構成される。
　図３は、本実施形態に係るレーザレーダ装置１の外観を示す斜視図である。レーザレーダ装置１は、図１に示すレーザ光源２、コントローラ３、光学系４、走査部５、モータコントローラ６、受光レンズ７及び受光部８を収容するハウジング９を備える。ハウジング９は、有底半円筒状の下部部材９０と、下部部材９０の上部に連結され有蓋半円錐台状の上部部材９１とを備える。上部部材９１における斜曲面状の側面が開口されており、その開口に窓部９２が設けられている。
　ポリゴンミラー５０で走査されたレーザ光Ｌは、窓部９２を透過して、測定領域に向けて出射される。図４は、レーザレーダ装置１からのレーザ光Ｌが、照射領域Ｒ（測定領域）を照射している様子を説明する説明図である。照射領域Ｒで反射された反射光は、窓部９２を透過し、ポリゴンミラー５０及び受光レンズ７を介して、受光部８で受光される。
　光学系４について説明する。図１に示す本実施形態に係るレーザレーダ装置１を構成する要素のうち、光学系４を備えていないレーザレーダ装置１を比較例とする。図５は、比較例について、発光部２１、コリメータ部４０、及び、照射領域Ｒに位置するパルスレーザ光ＰＬの関係を説明する説明図である。図６は、本実施形態に係るレーザレーダ装置１について、発光部２１、コリメータ部４０、及び、照射領域Ｒに位置するパルスレーザ光ＰＬの関係を説明する説明図である。
　図５及び図６を参照して、ｚ方向は、レーザ光Ｌの進行方向を示す。ｘ方向は、走査方向を示す。ｙ方向は、走査方向及びレーザ光Ｌの進行方向の両方に直交する直交方向を示す。パルスレーザ光ＰＬの細長形状は、ｙ方向に延びている。
　Ｄは、コリメータ部４０と照射領域Ｒとの距離を示す。従って、Ｄは、コリメータ部４０と照射領域Ｒに存在する物体Ｏ（例えば、電線）との距離を示す。ｆＣＬは、ｘ方向（すなわち、走査方向）におけるコリメータ部４０の焦点距離を示す。焦点距離ｆＣＬとして、近軸焦点距離がある。近軸焦点とは、近軸光線が結ぶ焦点である。近軸光線とは、光軸ＡＸの近くを通り、かつ、光軸ＡＸに対して小さな傾きを有する光線をいう。
　Ｓ１は、３つのレーザダイオードバー２０（図２）が並ぶ方向（ｘ方向、一方向）の発光部２１のサイズを示す。言い換えれば、Ｓ１は、発光部２１の発光面の短辺のサイズを示す。Ｓ２は、照射領域Ｒでのパルスレーザ光ＰＬのｘ方向のサイズを示す。Ｐ１は、３つのレーザダイオードバー２０のそれぞれの発光部２１のピッチを示す。Ｐ２は、照射領域Ｒでの３つのパルスレーザＰＬのｘ方向のピッチを示す。
　Ｓ３は、照射領域Ｒに位置する物体Ｏのｘ方向のサイズを示す。Ｂは、照射領域Ｒに位置する３つのパルスレーザ光ＰＬにおいて、隣り合うパルスレーザ光間を示す。
　パルスレーザ光ＰＬのピッチＰ２は、下記式（２）で表される。
　Ｐ２＝（Ｄ×Ｐ１）÷ｆＣＬ・・・（２）
　本実施形態は、物体ＯのサイズＳ３が、下記式（３）を満足する場合、すなわち、物体ＯのサイズＳ３が、パルスレーザ光ＰＬのピッチＰ２より小さい場合を想定している。
　Ｓ３＜（Ｄ×Ｐ１）÷ｆＣＬ・・・（３）
　図５に示すように、比較例では、物体ＯのサイズＳ３が、パルスレーザ光ＰＬのピッチＰ２より小さい場合、物体Ｏが隣り合うパルスレーザ光間Ｂに位置したとき、物体Ｏを検知できない可能性がある。隣り合うパルスレーザ光間Ｂは、パルスレーザＰＬと比べて、光量が小さいからである。
　そこで、本実施形態に係るレーザレーダ装置１は、コリメータ部４０を含み、下記式（１）を成立させる光学系４を備える。
　Ｓ２＞（Ｄ×Ｓ１）÷ｆＣＬ・・・（１）
　式（１）を成立させる光学系４によれば、パルスレーザ光ＰＬの走査方向（ｘ方向）のサイズＳ２を大きくできるので、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭く、又は、埋めることができる。従って、物体ＯのサイズＳ３が、パルスレーザ光ＰＬのピッチＰ２より小さくても、物体Ｏを検知することができる。これにより、レーザレーダ装置１は、レーザレーダ装置１のシステムでの処理時間、照射領域Ｒのデータサイズ、照射領域Ｒのデータピッチ、及び、照射領域Ｒの画角を変更することなく、パルスレーザ光ＰＬのピッチＰ２より小さいサイズＳ３の物体Ｏを安定して検知することができる。
　図７は、レーザ光Ｌと照射光量との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は、照射光量を示す。グラフの横軸は、本実施形態でのパルスレーザ光ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃの位置、及び、比較例でのパルスレーザ光ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃの位置を示している。
　本実施形態では、光学系４により、パルスレーザ光ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃのそれぞれのｘ方向（すなわち、走査方向）のサイズＳ２が大きくされている。これにより、本実施形態でのパルスレーザ光ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃのピーク光量Ｖ１は、比較例でのパルスレーザ光ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃのピーク光量Ｖ２より小さくなっている。
　以上の通り、本実施形態に係るレーザレーダ装置１によれば、一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光ＰＬにより構成されるレーザ光Ｌを用いて物体Ｏを検知するときに、小さいサイズの物体Ｏを検知する能力を向上させることができる。
　式（１）を成立させる光学系４として、以下の第１態様から第７態様がある。図８は、第１態様に係る光学系４をｘ方向（走査方向）から見た平面図であり、図９は、第１態様に係る光学系４をｙ方向（直交方向）から見た平面図である。第１態様は、レーザ光源２を構成する３つのレーザダイオードバー２０（図２）が、半導体レーザであり、半導体レーザは、直交する２つの方向の広がり角が異なるパルスレーザ光ＰＬを出射する性質を利用している。第１態様に係る光学系４は、その性質を利用して、隣り合うパルスレーザ光間Ｂ（図６）を狭くしている。
　図２、図８及び図９を参照して、レーザ光Ｌの進行方向（ｚ方向）から見て直交する２つの方向が第１の方向及び第２の方向とする。発光部２１は、第１の方向に第１の広がり角θ１が生じ、第２の方向に第１の広がり角θ１より大きい第２の広がり角θ２が生じるパルスレーザ光ＰＬを発光する。
　第１態様に係る光学系４は、レーザ光Ｌを構成する３つパルスレーザ光ＰＬのそれぞれが、走査方向（ｘ方向）に広がる角度が第２の広がり角θ２を有し、直交方向（ｙ方向）に広がる角度が第１の広がり角θ１を有した状態で、レーザ光Ｌをポリゴンミラー５０に入射させる。
　第１態様に係る光学系４によれば、パルスレーザ光ＰＬの走査方向（ｘ方向）に広がる角度が、第２の広がり角θ２としたので、第１の広がり角θ１にした場合と比較して、パルスレーザ光ＰＬの走査方向のサイズを大きくすることができる。これにより、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭くしている。
　第２態様に係る光学系４を説明する。図１０は、第２態様に係る光学系４をｙ方向（直交方向）から見た平面図である。第２態様に係る光学系４は、レーザ光源２を構成する３つのレーザダイオードバー２１（図２）のそれぞれの発光部２１とコリメータ部４０との距離Ｄ１を、焦点距離ｆＣＬと異ならせることにより、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭くしている。発光部２１とコリメータ部４０との距離Ｄ１（近軸焦点距離）は、焦点距離ｆＣＬに対して±０．５％以上ずれている。
　発光部２１を、コリメータ部４０の位置で決まる近軸焦点位置と異ならせて配置するとき、デフォーカスとなる。これにより、レーザ光Ｌの進行方向（ｚ方向）から見て、パルスレーザ光ＰＬのサイズが大きくなり、この結果、第２態様に係る光学系４によれば、パルスレーザ光ＰＬの走査方向（ｘ方向）のサイズを大きくすることができる。従って、第２態様に係る光学系４によれば、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭くでき、さらに、デフォーカス量を大きくすれば、隣り合うパルスレーザ光間Ｂをレーザ光Ｌで埋めることができる。
　第３態様に係る光学系４を説明する。第３態様に係る光学系４は、コリメータ部４０（図１）として、球面収差が大きいコリメータレンズを用いる。コリメータレンズは、コリメータレンズが有する球面収差によりデフォーカスが生じる。第３態様に係る光学系４は、球面収差を利用して、レーザ光Ｌの進行方向から見て、パルスレーザ光ＰＬのサイズが大きくすることにより、パルスレーザ光ＰＬの走査方向のサイズを大きくしている。従って、第３態様に係る光学系４によれば、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭くでき、デフォーカス量を大きくすれば、隣り合うパルスレーザ光間Ｂをレーザ光Ｌで埋めることができる。
　コリメータレンズの球面収差が５０ｍλより小さいとき、球面収差が小さく、パルスレーザ光ＰＬの走査方向のサイズを十分に大きくできない。そこで、球面収差の下限値を５０ｍλとする。コリメータレンズの球面収差が２００ｍλより大きいとき、パルスレーザ光ＰＬは、ピーク強度を失い、測定距離が短くなる。そこで、球面収差の上限値を２００ｍλとする。
　第４態様に係る光学系４を説明する。図１１は、第４態様に係る光学系４をｙ方向（直交方向）から見た平面図である。第４態様に係る光学系４は、プリズム部１２を利用して、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭く、又は、埋めている。第４態様に係る光学系４は、コリメータ部４０とポリゴンミラー５０との間の光軸ＡＸ上に配置された光学素子１０を備える。光学素子１０は、透過部１１及びプリズム部１２を含む。
　透過部１１とプリズム部１２とは、ｘ方向（走査方向）に連続している。透過部１１のレーザ光Ｌの入射面１１ａ、及び、プリズム部１２のレーザ光Ｌの入射面１２ａは、ｘ方向及びｙ方向に平行である。
　透過部１１のレーザ光Ｌの出射面１１ｂは、ｘ方向及びｙ方向に平行である。プリズム部１２のレーザ光Ｌの出射面１２ｂは、ｙ方向に平行であるが、ｘ方向では、光軸ＡＸから離れるに従って、入射面１２ａに近づくように傾いている。
　透過部１１は、レーザ光Ｌを構成する３つパルスレーザ光ＰＬのそれぞれの一部分が入射し、入射方向に沿って一部分を透過させる。
　プリズム１２は、レーザ光Ｌを構成する３つのパルスレーザ光ＰＬのそれぞれの残りの部分が入射し、残りの部分を走査方向（ｘ方向）に分光させる。
　第４態様に係る光学系４によれば、透過部１１が、パルスレーザ光ＰＬの一部分を、一部分の入射方向に沿って透過させ、かつ、プリズム部１２が、パルスレーザ光ＰＬの残りの部分を、走査方向に分光させることにより、パルスレーザ光ＰＬの走査方向のサイズを大きくしている。これにより、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭く、又は、埋めることができる。
　第５態様に係る光学系４を説明する。図１２は、第５態様に係る光学系４をｙ方向（直交方向）から見た平面図である。第５態様に係る光学系４は、回折格子部１５を利用して、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭く、又は、埋めている。第５態様に係る光学系４は、コリメータ部４０とポリゴンミラー５０との間の光軸ＡＸ上に配置された光学素子１３を備える。光学素子１３は、透過部１４及び回折格子部１５を含む。
　透過部１４と回折格子部１５とは、ｘ方向（走査方向）に連続している。透過部１４のレーザ光Ｌの入射面１４ａ、及び、回折格子部１５のレーザ光Ｌの入射面１５ａは、ｘ方向及びｙ方向に平行である。
　透過部１４のレーザ光Ｌの出射面１４ｂは、ｘ方向及びｙ方向に平行である。回折格子部１５のレーザ光Ｌの出射面１５ｂには、回折格子が形成されている。回折格子部１５は、ｘ方向（走査方向）に広がる一次光を発生させる。
　透過部１４は、レーザ光Ｌを構成する３つパルスレーザ光ＰＬのそれぞれの一部分が入射し、入射方向に沿って一部分を透過させる。
　回折格子部１５は、レーザ光Ｌを構成する３つのパルスレーザ光ＰＬのそれぞれの残りの部分が入射し、残りの部分を、上記一部分と離れるようにｘ方向（走査方向）に回折させる。
　第５態様に係る光学系４によれば、透過部１４が、パルスレーザ光ＰＬの一部分を、一部分の入射方向に沿って透過させ、かつ、回折格子部１５が、パルスレーザ光ＰＬの残りの部分を、一部分と離れるように走査方向に回折させることにより、パルスレーザ光ＰＬの走査方向のサイズを大きくしている。これにより、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭く、又は、埋めることできる。
　第６態様に係る光学系４を説明する。図１３は、第６態様に係る光学系４を説明する説明図である。第６態様に係る光学系４は、拡大光学系１６及びシリンドリカルレンズ１７の組み合わせを利用して、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭く、又は、埋めている。
　第６態様に係る光学系４は、コリメータ部４０とポリゴンミラー５０との間に配置された拡大光学系１６及びシリンドリカルレンズ１７を備える。
　拡大光学系１６は、コリメータ部４０でコリメートされたレーザ光Ｌを、レーザ光Ｌの進行方向（ｚ方向）から見て、走査方向（ｘ方向）及び直交方向（ｙ方向）に等倍に拡大する。拡大光学系は、拡大レンズ等により構成される。
　シリンドリカルレンズ１７は、走査方向（ｘ方向）にパワーを有しており、拡大光学系１６で拡大されたレーザ光Ｌを構成する３つパルスレーザ光ＰＬのそれぞれについて、走査方向（ｘ方向）及び直交方向（ｙ方向）のうち、走査方向のサイズを大きくする。
　拡大光学系１６が、レーザ光Ｌを拡大しているので、照射領域Ｒ（図１）を広げることができる。この拡大により、隣り合うパルスレーザ光間Ｂが大きくなるので、シリンドリカルレンズ１７が、パルスレーザ光ＰＬの走査方向（ｘ方向）のサイズを大きくする。これにより、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭く、又は、埋めることができる。
　第７態様に係る光学系４を説明する。図１４は、第７態様に係る光学系４を説明する説明図である。第７態様に係る光学系４は、縮小光学系１８及びシリンドリカルレンズ１９の組み合わせを利用して、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭くしている。
　第７態様に係る光学系４は、コリメータ部４０とポリゴンミラー５０との間に配置された縮小光学系１８及びシリンドリカルレンズ１９を備る。
　縮小光学系１８は、コリメータ部４０でコリメートされたレーザ光Ｌを、レーザ光Ｌの進行方向（ｚ方向）から見て、走査方向（ｘ方向）及び直交方向（ｙ方向）に等倍に縮小する。縮小光学系１８は、縮小レンズ等により構成される。
　シリンドリカルレンズ１９は、直交方向（ｙ方向）にパワーを有しており、縮小光学系１８で縮小されたレーザ光Ｌを構成する３つパルスレーザ光ＰＬのそれぞれについて、走査方向（ｘ方向）及び直交方向（ｙ方向）のうち、直交方向のサイズを大きくする。
　縮小光学系１８が、レーザ光Ｌを縮小しているので、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭くできる。この縮小により、照射領域Ｒ（図１）が狭くなるので、シリンドリカルレンズ１９が、パルスレーザ光ＰＬの直交方向（ｙ方向）のサイズを大きくする。これにより、隣り合うパルスレーザ光間Ｂを狭く、かつ、照射領域Ｒは、直交方向のサイズを大きくできる。
　本実施形態は、走査部５のミラーとして、ポリゴンミラー５０を例にして説明したが、図１５に示すミラーユニットＭＵを走査部５のミラーにしてもよい。ミラーユニットＭＵは、回転軸ＲＯに対して傾いた第１ミラー面Ｍ１及び第２ミラー面Ｍ２を含み、回転軸ＲＯを中心に回転する。詳しく説明すると、ミラーユニットＭＵは、略四角筒状を有しており、回転軸ＲＯを中心に回転可能に保持されている。ミラーユニットＭＵは、その下部外周に配置された４枚の第１ミラー面Ｍ１を備える。ミラーユニットＭＵは、その上部外周に配置された４枚の第２ミラー面Ｍ２を備える。下部外周と上部外周とは対向している。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。
　コリメータ部４０（図１）でコリメートされたレーザ光Ｌは、ミラーユニットＭＵの第１ミラー面Ｍ１で反射された後、第２ミラー面Ｍ２へ向かって進行し、更に第２ミラー面Ｍ２で反射され、第２ミラー面Ｍ２で反射されたレーザ光ＬがミラーユニットＭＵの回転に応じて照射領域Ｒ（図１）に投光される。
　レーザ光Ｌが照射領域Ｒに投光され、照射領域Ｒの物体Ｏで反射された反射光ＲＬは、第２ミラー面Ｍ２で反射され、第２ミラー面Ｍ２で反射された反射光ＲＬは、第１ミラー面Ｍ１で反射される。第１ミラー面Ｍ１で反射された反射光ＲＬは、受光レンズ７を介して、受光部８で受光される。
　図１５に示すミラーユニットＭＵによれば、画角を広くしてもパルスレーザ光ＰＬの進行方向から見てパルスレーザ光ＰＬが倒れないようにでき、かつ、パルスレーザ光ＰＬ間に隙間が生じないようにできる。従って、広い範囲において、小さいサイズの物体を検知することができる。詳しくは、国際公開第２０１４／１６８１３７号パンフレットに記載されている。
（実施形態の纏め）
　一局面に係るレーザレーダ装置は、パルスレーザ光の進行方向から見て細長形状を有する前記パルスレーザ光を発光する発光部を含み、一方向に並ぶ複数の前記パルスレーザ光により構成されるレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源に前記レーザ光を間欠的に出射させるように制御する出射制御部と、前記レーザ光源から間欠的に出射された前記レーザ光をコリメートするコリメータ部と、前記コリメータ部でコリメートされた前記レーザ光を走査方向に沿って走査する走査部と、前記走査部で走査された前記レーザ光が照射された照射領域で反射された反射光を受光する受光部と、前記コリメータ部を含み、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれが、前記走査方向及び前記レーザ光の進行方向の両方に直交する方向である直交方向に沿って前記細長形状を有した状態で、前記レーザ光を前記走査部に入射させる光学系と、備え、前記光学系は、下記式（１）を成立させるレーザレーダ装置である。
　Ｓ２＞（Ｄ×Ｓ１）÷ｆＣＬ・・・（１）
　（ここで、Ｄは、前記コリメータ部と前記照射領域に存在する物体との距離を示し、ｆＣＬは、前記走査方向における前記コリメータ部の焦点距離を示し、Ｓ１は、前記一方向の前記発光部のサイズを示し、Ｓ２は、前記照射領域での前記パルスレーザ光の前記走査方向のサイズを示す。）
　発光部のピッチをＰ１、照射領域での複数のパルスレーザの走査方向のピッチをＰ２とする。Ｐ２は、下記式（２）で表される。
　Ｐ２＝（Ｄ×Ｐ１）÷ｆＣＬ・・・（２）
　一局面に係るレーザレーダ装置は、照射領域に位置する物体の走査方向のサイズＳ３が、下記式（３）を満足する場合、すなわち、サイズＳ３がピッチＰ２より小さい場合を想定している。
　Ｓ３＜（Ｄ×Ｐ１）÷ｆＣＬ・・・（３）
　式（１）を成立させる光学系によれば、パルスレーザ光の走査方向のサイズを大きくできるので、隣り合うパルスレーザ光間を狭く、又は、埋めることができる。これにより、照射領域に位置する物体の走査方向のサイズＳ３が、照射領域での複数のパルスレーザの走査方向のピッチＰ２より小さくても、物体を検知することができる。
　以上の通り、一局面に係るレーザレーダ装置によれば、一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を用いて物体を検知するときに、小さいサイズの物体を検知する能力を向上させることができる。
　前記一方向は、好ましくは、パルスレーザ光の細長形状の長手方向と直交する方向（すなわち、短手方向）である。
　レーザ光源は、複数のレーザ装置により構成される態様と、一つのレーザ装置により構成される態様とがある。前者のレーザ光源は、パルスレーザ光を発光する発光部を有するレーザ装置を複数含み、複数のレーザ装置が所定のピッチで一方向に並べられた構造を有しており、複数のレーザ装置の発光部のそれぞれに、パルスレーザ光の進行方向から見て細長形状を有するパルスレーザ光を発光させることにより、前記一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を出射する。
　後者のレーザ光源は、パルスレーザ光をそれぞれ発光する複数の発光部が所定のピッチで一方向に並べられた構造を有するレーザ装置を備え、複数の発光部のそれぞれに、パルスレーザ光の進行方向から見て細長形状を有するパルスレーザ光を発光させることにより、前記一方向に並ぶ複数のパルスレーザ光により構成されるレーザ光を出射する。
　前者のレーザ光源の場合、Ｓ１は、複数のレーザ装置が並ぶ方向の発光部のサイズを示す。後者のレーザ光源の場合、Ｓ１は、複数の発光部が並ぶ方向の発光部のサイズを示す。
　上記構成において、前記発光部は、前記レーザ光の進行方向から見て直交する２つの方向を第１の方向及び第２の方向としたとき、前記第１の方向に第１の広がり角が生じ、前記第２の方向に前記第１の広がり角より大きい第２の広がり角が生じる前記パルスレーザ光を発光し、前記光学系は、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれが、前記走査方向に広がる角度が前記第２の広がり角を有した状態で、前記レーザ光を前記走査部に入射させる。
　発光部は、第１の方向に第１の広がり角が生じ、第２の方向に第１の広がり角より大きい第２の広がり角が生じるパルスレーザ光を発光する。この構成によれば、パルスレーザ光の走査方向に広がる角度を、第２の広がり角としたので、第１の広がり角にした場合と比較して、パルスレーザ光の走査方向のサイズを大きくすることができる。これにより、隣り合うパルスレーザ光間を狭くできる。
　上記構成において、前記光学系は、前記発光部を、前記コリメータ部の位置で決まる近軸焦点位置と異ならせて配置する。
　発光部を、コリメータ部の位置で決まる近軸焦点位置と異ならせて配置するとき、デフォーカスとなる。これにより、レーザ光の進行方向から見て、パルスレーザ光のサイズが大きくなり、この結果、パルスレーザ光の走査方向のサイズを大きくすることができる。従って、隣り合うパルスレーザ光間を狭くできる。さらに、デフォーカス量を大きくすれば、隣り合うパルスレーザ光間を埋めることができる。
　上記構成において、前記光学系は、前記コリメータ部として、５０ｍλ以上、かつ、２００ｍλ以下の球面収差を有するコリメータレンズを備える。
　コリメータレンズは、コリメータレンズが有する球面収差によりデフォーカスが生じる。この構成は、球面収差を利用して、レーザ光の進行方向から見て、パルスレーザ光のサイズを大きくすることにより、パルスレーザ光の走査方向のサイズを大きくしている。従って、隣り合うパルスレーザ光間を狭くできる。さらに、デフォーカス量を大きくすれば、隣り合うパルスレーザ光間を埋めることができる。
　コリメータレンズの球面収差が５０ｍλより小さいとき、球面収差が小さく、パルスレーザ光の走査方向のサイズを十分に大きくできない。そこで、球面収差の下限値を５０ｍλとする。コリメータレンズの球面収差が２００ｍλより大きいとき、パルスレーザ光は、ピーク強度を失い、測定距離が短くなる。そこで、球面収差の上限値を２００ｍλとする。
　上記構成において、前記光学系は、前記コリメータ部と前記走査部との間に配置され、透過部及びプリズム部を含む光学素子を備え、前記透過部は、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれの一部分が入射し、入射方向に沿って前記一部分を透過させ、前記プリズム部は、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれの残りの部分が入射し、前記残りの部分を前記走査方向に分光させる。
　この構成によれば、透過部が、パルスレーザ光の一部分を、一部分の入射方向に沿って透過させ、かつ、プリズム部が、パルスレーザ光の残りの部分を、走査方向に分光させることにより、パルスレーザ光の走査方向のサイズを大きくしている。従って、隣り合うパルスレーザ光間を狭く、又は、埋めることができる。
　上記構成において、前記光学系は、前記コリメータ部と前記走査部との間に配置され、透過部及び回折格子部を含む光学素子を備え、前記透過部は、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれの一部分が入射し、入射方向に沿って前記一部分を透過させ、前記回折格子部は、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれの残りの部分が入射し、前記残りの部分を、前記一部分と離れるように前記走査方向に回折させる。
　この構成によれば、透過部が、パルスレーザ光の一部分を、一部分の入射方向に沿って透過させ、かつ、回折格子部が、パルスレーザ光の残りの部分を、一部分と離れるように走査方向に回折させることにより、パルスレーザ光の走査方向のサイズを大きくしている。従って、隣り合うパルスレーザ光間を狭く、又は、埋めることができる。
　上記構成において、前記光学系は、前記コリメータ部と前記走査部との間に配置された拡大光学系及びシリンドリカルレンズを備え、前記拡大光学系は、前記コリメータ部でコリメートされた前記レーザ光を拡大し、前記シリンドリカルレンズは、前記走査方向にパワーを有しており、前記拡大光学系で拡大された前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれについて、前記走査方向のサイズを大きくする。
　拡大光学系が、レーザ光を拡大しているので、照射領域を広げることができる。この拡大により、隣り合うパルスレーザ光間が大きくなるので、シリンドリカルレンズが、パルスレーザ光の走査方向のサイズを大きくする。これにより、隣り合うパルスレーザ光間を狭く、又は、埋めることができる。
　上記構成において、前記走査部は、回転軸に対して傾いた第１ミラー面及び第２ミラー面を含み、前記回転軸を中心に回転するミラーユニットを備え、前記コリメータ部でコリメートされた前記レーザ光は、前記ミラーユニットの前記第１ミラー面で反射された後、前記第２のミラー面へ向かって進行し、さらに前記第２ミラー面で反射され、前記第２ミラー面で反射された前記レーザ光が前記ミラーユニットの回転に応じて前記照射領域に投光されるようにされている。
　この構成によれば、画角を広くしてもパルスレーザ光の進行方向から見てパルスレーザ光が倒れないようにでき、かつ、パルスレーザ光間に隙間が生じないようにできる。従って、広い範囲において、小さいサイズの物体を検知することができる。
　この出願は、２０１５年７月１４日に出願された日本国特許出願特願２０１５－１４０８３７を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
　本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
　本発明によれば、レーザレーダ装置を提供することができる。

Claims (8)

  1. 　パルスレーザ光の進行方向から見て細長形状を有する前記パルスレーザ光を発光する発光部を含み、一方向に並ぶ複数の前記パルスレーザ光により構成されるレーザ光を出射するレーザ光源と、
    　前記レーザ光源に前記レーザ光を間欠的に出射させるように制御する出射制御部と、
    　前記レーザ光源から間欠的に出射された前記レーザ光をコリメートするコリメータ部と、
    　前記コリメータ部でコリメートされた前記レーザ光を走査方向に沿って走査する走査部と、
    　前記走査部で走査された前記レーザ光が照射された照射領域で反射された反射光を受光する受光部と、
    　前記コリメータ部を含み、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれが、前記走査方向及び前記レーザ光の進行方向の両方に直交する方向である直交方向に沿って前記細長形状を有した状態で、前記レーザ光を前記走査部に入射させる光学系と、備え、
    　前記光学系は、下記式（１）を成立させるレーザレーダ装置。
    　Ｓ２＞（Ｄ×Ｓ１）÷ｆＣＬ・・・（１）
    　（ここで、Ｄは、前記コリメータ部と前記照射領域に存在する物体との距離を示し、ｆＣＬは、前記走査方向における前記コリメータ部の焦点距離を示し、Ｓ１は、前記一方向の前記発光部のサイズを示し、Ｓ２は、前記照射領域での前記パルスレーザ光の前記走査方向のサイズを示す。）
  2. 　前記発光部は、前記レーザ光の進行方向から見て直交する２つの方向を第１の方向及び第２の方向としたとき、前記第１の方向に第１の広がり角が生じ、前記第２の方向に前記第１の広がり角より大きい第２の広がり角が生じる前記パルスレーザ光を発光し、
    　前記光学系は、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれが、前記走査方向に広がる角度が前記第２の広がり角を有した状態で、前記レーザ光を前記走査部に入射させる請求項１に記載のレーザレーダ装置。
  3. 　前記光学系は、前記発光部を、前記コリメータ部の位置で決まる近軸焦点位置と異ならせて配置する請求項１又は２に記載のレーザレーダ装置。
  4. 　前記光学系は、前記コリメータ部として、５０ｍλ以上、かつ、２００ｍλ以下の球面収差を有するコリメータレンズを備える請求項１又は２に記載のレーザレーダ装置。
  5. 　前記光学系は、前記コリメータ部と前記走査部との間に配置され、透過部及びプリズム部を含む光学素子を備え、
    　前記透過部は、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれの一部分が入射し、入射方向に沿って前記一部分を透過させ、
    　前記プリズム部は、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれの残りの部分が入射し、前記残りの部分を前記走査方向に分光させる請求項１又は２に記載のレーザレーダ装置。
  6. 　前記光学系は、前記コリメータ部と前記走査部との間に配置され、透過部及び回折格子部を含む光学素子を備え、
    　前記透過部は、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれの一部分が入射し、入射方向に沿って前記一部分を透過させ、
    　前記回折格子部は、前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれの残りの部分が入射し、前記残りの部分を、前記一部分と離れるように前記走査方向に回折させる請求項１又は２に記載のレーザレーダ装置。
  7. 　前記光学系は、前記コリメータ部と前記走査部との間に配置された拡大光学系及びシリンドリカルレンズを備え、
    　前記拡大光学系は、前記コリメータ部でコリメートされた前記レーザ光を拡大し、
    　前記シリンドリカルレンズは、前記走査方向にパワーを有しており、前記拡大光学系で拡大された前記レーザ光を構成する複数の前記パルスレーザ光のそれぞれについて、前記走査方向のサイズを大きくする請求項１又は２に記載のレーザレーダ装置。
  8. 　前記走査部は、回転軸に対して傾いた第１ミラー面及び第２ミラー面を含み、前記回転軸を中心に回転するミラーユニットを備え、
    　前記コリメータ部でコリメートされた前記レーザ光は、前記ミラーユニットの前記第１ミラー面で反射された後、前記第２のミラー面へ向かって進行し、さらに前記第２ミラー面で反射され、前記第２ミラー面で反射された前記レーザ光が前記ミラーユニットの回転に応じて前記照射領域に投光されるようにされている請求項１～７のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
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