WO2017110573A1

WO2017110573A1 - 投受光ユニット及びレーダー

Info

Publication number: WO2017110573A1
Application number: PCT/JP2016/086978
Authority: WO
Inventors: 一生松井
Original assignee: コニカミノルタ株式会社
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2017-06-29

Abstract

コストを抑制しつつ、高分解能を有しながらも検出洩れを抑制できるレーダー及びそれに用いる投受光ユニットを提供する。第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２とは第２方向に離間して配置され、第１受光部ＰＤ１の第１受光素子ＰＸ１と、第２受光部ＰＤ２の第２受光素子ＰＸ２は、それぞれ第１方向に沿って間隔をあけて並べられており、第１受光素子ＰＸ１を第２受光素子ＰＸ２に対して第２方向に相対的にシフトしたときに、少なくとも隣接する２つの第１受光素子ＰＸ１が、それらに挟まれる第２受光素子ＰＸ２と隙間なく接するように構成されているので、シンプルな構成でありながら高分解能を有し、外乱光の入射を抑制しつつ、対象物からの微弱な反射光束をもれなく検出することができる。

Description

投受光ユニット及びレーダー

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

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

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

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

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

特開２０１５－７８９５３号公報米国特許第７９６９５５８号明細書

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

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

　しかしながら、特許文献２の光測定装置においては、多数の光源と受光素子とを設けることでコストが膨大となるほか、複数の光源間のスペースを完全に詰めることは物理的に困難であるから、対象物に照射されるレーザー光において局所的に抜けが生じる恐れが高く、これにより検出洩れが生じるという問題がある。

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

　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した投受光ユニットは、
　光源と、
　前記光源から出射された光束を対象物に向けて出射する投光用光学系と、
　前記投光用光学系を駆動し、前記投光用光学系から出射される光束を走査させる走査機構と、
　前記対象物において前記光束が反射した第１反射光束を受光する第１受光部と、
　前記第１反射光束と同時に前記対象物から反射した第２反射光束を受光する第２受光部と、を有し、
　前記第１受光部と前記第２受光部とは前記投光用光学系から出射される光束が走査される方向に対応する第２方向に離間して配置され、
　前記第１受光部は、前記第２方向に直交する第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第１受光素子を有し、
　前記第２受光部は前記第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第２受光素子を有し、
　前記第１受光素子を前記第２受光素子に対して前記第２方向に相対的にシフトしたときに、隣接する２つの前記第１受光素子が、それらに挟まれる前記第２受光素子と隙間なく接するか、もしくは一部が重なるように配置されているものである。

　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した別の投受光ユニットは、
　光源と、
　前記光源から出射された光束を対象物に向けて出射する投光用光学系と、
　前記投光用光学系を駆動し、前記投光用光学系から出射される光束を走査させる走査機構と、
　前記光束が前記対象物から反射した反射光束を入射する受光用光学系と、
　前記受光用光学系によって集光された前記反射光束の一部を透過して第１光束とし、前記反射光束の残りを反射して第２光束とする分岐面を備えた分岐手段を有し、
　前記第１光束を受光する第１受光部と、
　前記第２光束を受光する第２受光部と、を有し、
　前記第１受光部は、前記投光用光学系から出射される光束が走査される方向に対応する第２方向に直交する第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第１受光素子を有し、
　前記第２受光部は前記第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第２受光素子を有し、
　前記第１受光素子を前記第１光束に沿って前記分岐面に投影し、前記第２受光素子を前記第２光束に沿って前記分岐面に投影したときに、隣接する２つの前記第１受光素子の投影像が、それらに挟まれる前記第２受光素子の投影像と隙間なく接するか、もしくは一部重なるように配置されているものである。

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

本実施形態にかかる投受光ユニットを搭載したレーザーレーダーを車両に搭載した状態を示す概略図である。本実施形態にかかるレーザーレーダーＬＲの概略構成図である。第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２の受光面を示す概略図である。投受光ユニットを回転軸線ＲＯ方向に見て、各要素の配置を示す図である。レーザーレーダーＬＲで走査する対象領域を示す図である。コリメート光束が照射された対象物に生じた反射光束を検出する原理を示す図である。（ａ）は比較例として示す単独の受光部の受光素子を示す図であり、（ｂ）は本実施形態で用いる２つの受光部の受光素子を示す図である。制御回路ＣＯＮＴで行う判断処理を示すフローチャートである。矩形枠で模式的に示す受光素子の受光領域に入射する反射光束のパターン例を示す図である。矩形枠で模式的に示す受光素子の受光領域に入射する反射光束のパターン例を示す図である。変形例にかかる第１受光部と第２受光部の受光面を示す図３と同様な図である。別な実施形態にかかる投受光ユニットを備えたレーザーレーダーＬＲの斜視図である。ミラーユニットＭＵの回転に応じて、出射するコリメート光束ＬＢ（ハッチングで示す）で、レーザーレーダーＬＲの検出範囲である画面Ｇ上を走査する状態を示す図である。別な実施形態にかかる図１３と同様な図である。更に別な実施形態にかかる投受光ユニットを備えたレーザーレーダーＬＲの斜視図である。

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

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

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

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

　図３は、第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２の受光面を示す概略図であり、Ｚ方向を図の上下方向として示す。第１受光部ＰＤ１は、第１レンズＬＳ１に向いた受光面に、Ｚ方向に等間隔で一列に配置した複数の第１受光素子ＰＸ１を有し、第２受光部ＰＤ２も、Ｚ方向に等間隔で一列に配置した複数の第２受光素子ＰＸ２を有する。第１受光素子ＰＸ１以外の第１受光部ＰＤ１は非検出領域であり、第２受光素子ＰＸ２以外の第２受光部ＰＤ２は非検出領域であり、ここは配線などを設ける部位となっている。

　光束を受光して信号を出力する第１受光素子ＰＸ１と第２受光素子ＰＸ２は、ここでは同一矩形形状（たとえばＺ方向の長さ０．１ｍｍ）を有し、また同一の間隔（たとえばＺ方向の間隔０．１ｍｍ）で配置されているが、図３に示すように千鳥状に配置されている。これを言い換えると、Ｚ方向における第１受光素子ＰＸ１の下縁の位置は、それに最も近い第２受光素子ＰＸ２の上縁（図における上方の縁の意味、以下同様）の位置に一致し、且つ第２受光素子ＰＸ２の下縁の位置は、それに最も近い第１受光素子ＰＸ１の上縁の位置に一致しているから、第１受光素子ＰＸ１を第２受光素子ＰＸ２に対してＹ方向（第２方向）にシフトすると、お互いが接する関係となっている。第１受光素子ＰＸ１の中心線（配列中心）をＣＰ１とし、第２受光素子ＰＸ２の中心線（配列中心）をＣＰ２とする。尚、かかる関係は、少なくとも一部の第１受光素子ＰＸ１及び第２受光素子ＰＸ２が満たせば足りる。

　図４は、投受光ユニットを回転軸線ＲＯ方向に見て、各要素の配置を示す図である。図４に示すように、第１受光素子ＰＸ１の配列中心ＣＰ１は、第１レンズＬＳ１の光軸ＯＡ１に対してＹ方向に沿って第２受光部ＰＤ２から離間する側にシフトしている。より好ましくは、第１レンズＬＳ１の光軸ＯＡ１に沿って入射する反射光束を、第１受光素子ＰＸ１における第２受光部ＰＤ２側の縁近傍で検出できる程度に配列中心ＣＰ１がシフトしている。

　又、第２受光素子ＰＸ２の配列中心ＣＰ２は、第２レンズＬＳ２の光軸ＯＡ２に対してＹ方向に沿って第１受光部ＰＤ１から離間する側にシフトしている。より好ましくは、第２レンズＬＳ２の光軸ＯＡ２に沿って入射する反射光束を、第２受光素子ＰＸ２における第１受光部ＰＤ１側の縁近傍で検出できる程度に配列中心ＣＰ２がシフトしている。尚、配列中心ＣＰ１，ＣＰ２の少なくとも一方がシフトしていれば足りる。

　このように第１受光素子ＰＸ１の中心ＣＰ１と第２受光素子ＰＸ２の中心ＣＰ２をシフトさせる理由について説明する。図４において、遠方の対象物から反射した反射光は、実線で示すように第１レンズＬＳ１及び第２レンズＬＳ２に入射するので、それぞれ集光位置は光軸ＯＡ１、ＯＡ２上となる。一方、近距離の対象物から反射した反射光は、視差があることから一点鎖線で示すように第１レンズＬＳ１及び第２レンズＬＳ２に斜めに入射するので、それぞれ集光位置は光軸ＯＡ１、ＯＡ２よりもＹ方向外側となる。つまり、第１受光素子ＰＸ１と第２受光素子ＰＸ２とにおいて、光軸ＯＡ１、ＯＡ２よりＹ方向内側の領域は、近距離から無限遠方までの対象物からの反射光の検出に不要ということとなる。従って、第１受光素子ＰＸ１の中心ＣＰ１と第２受光素子ＰＸ２の中心ＣＰ２を、光軸ＯＡ１と光軸ＯＡ２に対してＹ方向外側にシフトさせることで、受光部ＰＤ１，ＰＤ２のコスト低減と有効活用を図ることができる。

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

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

　図６は、コリメート光束が照射された対象物に生じた反射光束を検出する原理を示す図であるが、光学系は省略している。図６において、対象物ＯＢＪは、連続する第１部分ＰＴ１～第４部分ＰＴ４から形成されているものとする。従って、コリメート光束ＬＢを受けた第１部分ＰＴ１～第４部分ＰＴ４から同時に発生した反射光束ＲＢ１，ＲＢ２が、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２で受光されることとなる。具体的には、第１部分ＰＴ１から発生した反射光成分は、第１受光部ＰＤ１の非検出領域（点線で示す部位）に入射し、且つ第２受光部ＰＤ２の第２受光素子ＰＸ２ａに入射する。よって、制御回路ＣＯＮＴには、第２受光素子ＰＸ２ａの信号のみが入力されることとなる。

　また、第２部分ＰＴ２から発生した反射光成分は、第１受光部ＰＤ１の第１受光素子ＰＸ１ａに入射し、且つ第２受光部ＰＤ２の非検出領域（点線で示す部位）に入射する。よって、制御回路ＣＯＮＴには、第１受光素子ＰＸ１ａの信号のみが入力されることとなる。更に、第３部分ＰＴ３から発生した反射光成分は、第１受光部ＰＤ１の非検出領域（点線で示す部位）に入射し、且つ第２受光部ＰＤ２の第２受光素子ＰＸ２ｂに入射する。よって、制御回路ＣＯＮＴには、第２受光素子ＰＸ２ｂの信号のみが入力されることとなる。また、第４部分ＰＴ４から発生した反射光成分は、第１受光部ＰＤ１の第１受光素子ＰＸ１ｂに入射し、且つ第２受光部ＰＤ２の非検出領域（点線で示す部位）に入射する。よって、制御回路ＣＯＮＴには、第１受光素子ＰＸ１ｂの信号のみが入力されることとなる。以上より、制御回路ＣＯＮＴは、第２受光素子ＰＸ２ａ、第１受光素子ＰＸ１ａ、第２受光素子ＰＸ２ｂ、第１受光素子ＰＸ１ｂの信号を足し合わせることで、対象物ＯＢＪが第１部分ＰＴ１～第４部分ＰＴ４からなることを把握でき、その大きさを求めることができる。

　本実施形態によれば、第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２とは第２方向に離間して配置され、第１受光部ＰＤ１の第１受光素子ＰＸ１と、第２受光部ＰＤ２の第２受光素子ＰＸ２は、それぞれ第１方向に沿って間隔をあけて並べられており、第１受光素子ＰＸ１を第２受光素子ＰＸ２に対して第２方向に相対的にシフトしたときに、少なくとも隣接する２つの第１受光素子ＰＸ１が、それらに挟まれる第２受光素子ＰＸ２と隙間なく接するように構成されているので、シンプルな構成でありながら高分解能を有し、外乱光の入射を抑制しつつ、対象物からの微弱な反射光束をもれなく検出することができる。

　次に、比較例を参照して、本実施形態の効果について説明する。図７（ａ）は比較例として示す単独の受光部の受光素子を示す図であり、図７（ｂ）は本実施形態で用いる２つの受光部の受光素子を示す図である。図７（ａ）に示す受光部ＰＤにおいては、本実施形態の第１受光部ＰＤ１と同様に、等間隔で配置された受光素子ＰＸａ～ＰＸｃを有している。ここで、受光部ＰＤを単独で用いた場合でも、受光素子ＰＸａ～ＰＸｃのいずれかに反射光束が入射すれば、制御回路ＣＯＮＴが対象物を検出できるのである。しかしながら、図７（ａ）に示すように受光素子ＰＸａ、ＰＸｂの間の非検出領域に反射光束ＲＢが入射した場合、いずれの受光素子からも信号が出力されず、制御回路ＣＯＮＴは対象物を検出できないこととなる。つまり、検出洩れが生じる恐れがある。又、受光素子ＰＸｂ、ＰＸｃの間の非検出領域と、受光素子ＰＸｃに跨がって反射光束ＲＢ’が入射した場合、受光素子ＰＸｃから信号が出力されるが、受光素子ＰＸｃのみに反射光束が受光した信号と区別できないから、制御回路ＣＯＮＴにおける、反射光束ＲＢ’の大きさ（すなわち対象物の大きさ）を検出する精度が低下する恐れがある。

　これに対し、図７（ｂ）に示す本実施形態の場合、第１受光部ＰＤ１の受光素子ＰＸ１ａ、ＰＸ１ｂの間の非検出領域に反射光束ＲＢ１が入射した場合には、第２受光部ＰＤ２の受光素子ＰＸ２ａに同じ形状の反射光束ＲＢ２が入射するので、受光素子ＰＸ２ａから信号が出力され、制御回路ＣＯＮＴは対象物を検出できる。又、反射光束ＲＢ１’が、第１受光部ＰＤ１の受光素子ＰＸ１ｂ、ＰＸ１ｃの間の非検出領域と、受光素子ＰＸ１ｃに跨がって入射した場合、受光素子ＰＸ１ｃから信号が出力され、且つ同じ形状の反射光束ＲＢ２’が、第２受光部ＰＤ２の受光素子ＰＸ２ｂ、ＰＸ２ｃの間の非検出領域と、受光素子ＰＸ２ｂに跨がって入射した場合、受光素子ＰＸ２ｂから信号が出力されるので、制御回路ＣＯＮＴは、受光素子ＰＸ１ｃと受光素子ＰＸ２ｂから出力された信号を足し合わせて、反射光束ＲＢ’の大きさ（すなわち対象物の大きさ）を精度良く検出できる。

　図８は、制御回路ＣＯＮＴで行う判断処理を示すフローチャートである。図９，１０は、受光素子に入射する反射光束のパターン例を示す図である。ここでは、第１受光部の２つの受光素子ＰＸ１ａ、ＰＸ１ｂと、第２受光部の１つの受光素子ＰＸ２ａに入射する第１反射光束ＲＢ１、第２反射光束ＲＢ２のパターンを例にとって説明する。受光素子数が３つより多い場合、以下の判断処理を組み合わせて用いれば良い。尚、判断基準として、例えば各受光素子の受光許容最大値の５割（閾値を０．５とした場合）以上にわたって反射光束を受光した場合、受光素子から信号が出力されるものとし、その場合「受光素子がオン」状態になると表現し、一方、各受光素子の受光許容最大値の５割未満にわたって反射光束を受光するか全く受光しない場合、受光素子から信号が出力されないものとし、その場合「受光素子がオフ」状態になると表現する。

　図８～１０を参照して、制御回路ＣＯＮＴで行う判断処理について説明する。各受光素子からの信号を受ける制御回路ＣＯＮＴは、受光素子ＰＸ１ａがオン状態であることを検出し（図８のステップＳ１０１で判断がＹｅｓ）、受光素子ＰＸ２ａがオン状態であることを検出し（ステップＳ１０２で判断がＹｅｓ）、受光素子ＰＸ１ｂがオン状態であることを検出した場合（ステップＳ１０３で判断がＹｅｓ）、更にステップＳ１０５で、受光素子ＰＸ１ａ、ＰＸ１ｂ、受光素子ＰＸ２ａ全てで反射光束を受光したから、図１０（ａ）に示すパターン５のような３受光素子分連続した反射光束を入射していると決定する。すなわちレーザーレーダーＬＲは、この大きさに対応する対象物を検知したことが分かる（以下、同様）。

　これに対しステップＳ１０３で、受光素子ＰＸ１ｂがオフ状態であることを検出した場合（判断がＮｏ）、制御回路ＣＯＮＴは、ステップＳ１０４で、反射光束が受光素子ＰＸ２ａに実質的に入射せず、受光素子ＰＸ１ａ、ＰＸ１ｂのみに入射しているとして、図９（ａ）に示すパターン１のような２受光素子分連続した反射光束を入射していると決定する。又、ステップＳ１０２で、受光素子ＰＸ２ａがオフ状態であることを検出した場合（判断がＮｏ）、制御回路ＣＯＮＴは、ステップＳ１０６で受光素子ＰＸ１ｂの状態を判断し、受光素子ＰＸ１ｂがオフ状態であることを検出した場合（判断がＮｏ）、反射光束が受光素子ＰＸ２ａ，受光素子ＰＸ１ｂに実質的に入射せず、受光素子ＰＸ１ａのみに入射しているとして、ステップＳ１０７で、図９（ｂ）に示すパターン２のような反射光束を入射していると決定する。一方、ステップＳ１０６で、受光素子ＰＸ１ｂがオン状態であることを検出した場合（判断がＹｅｓ）、制御回路ＣＯＮＴは、反射光束が受光素子ＰＸ２ａに実質的に入射せず、受光素子ＰＸ１ａ、ＰＸ１ｂのみに入射しているとして、ステップＳ１０８で、図１０（ｃ）に示すパターン７のような不連続な反射光束を入射していると決定する。

　再びステップＳ１０１に説明を戻し、制御回路ＣＯＮＴが、受光素子ＰＸ１ａがオフ状態であることを検出した場合（判断がＮｏ）、更にステップＳ１０９で受光素子ＰＸ２ａの状態を判断し、受光素子ＰＸ２ａがオン状態であることを検出した場合（判断がＹｅｓ）、続くステップＳ１１０で受光素子ＰＸ１ｂの状態を判断し、受光素子ＰＸ１ｂがオン状態であることを検出した場合（判断がＹｅｓ）、制御回路ＣＯＮＴは、反射光束が受光素子ＰＸ１ａに実質的に入射せず、受光素子ＰＸ２ａ、ＰＸ１ｂのみに入射しているとして、ステップＳ１１２で、図９（ｄ）に示すパターン４のような２受光素子分連続した反射光束を入射していると決定する。一方、ステップＳ１１０で、受光素子ＰＸ１ｂがオフ状態であることを検出した場合（判断がＮｏ）、制御回路ＣＯＮＴは、反射光束が受光素子ＰＸ１ａ、ＰＸ１ｂに実質的に入射せず、受光素子ＰＸ２ａのみに入射しているとして、ステップＳ１１１で、図９（ｃ）に示すパターン３のような反射光束を入射していると決定する。

　再びステップＳ１０９に説明を戻し、制御回路ＣＯＮＴが、受光素子ＰＸ２ａがオフ状態であることを検出した場合（判断がＮｏ）、更にステップＳ１１３で受光素子ＰＸ１ｂの状態を判断し、受光素子ＰＸ１ｂがオン状態であることを検出した場合（判断がＹｅｓ）、制御回路ＣＯＮＴは、反射光束が受光素子ＰＸ１ａ、ＰＸ２ａに実質的に入射せず、受光素子ＰＸ１ｂのみに入射しているとして、ステップＳ１１４で、図１０（ｂ）に示すパターン６のような反射光束を入射していると決定する。一方、ステップＳ１１３で、受光素子ＰＸ１ｂがオフ状態であることを検出した場合（判断がＮｏ）、制御回路ＣＯＮＴは、反射光束が受光素子ＰＸ１ａ、ＰＸ１ｂ、受光素子ＰＸ２ａのいずれにも実質的に入射していないとして、ステップＳ１１５で、図１０（ｄ）に示すパターン８のような無視できる反射光束を入射しているか、或いは反射光束がないと決定する。受光素子の数が４つ以上の場合、以上と同様の判断を行って受光素子間に跨がる反射光束を検出できる。

　図１１は、変形例にかかる第１受光部と第２受光部の受光面を示す図３と同様な図である。本変形例においては、第１受光素子ＰＸ１と第２受光素子ＰＸ２’のＹ方向の幅は同一であるが、Ｚ方向の長さが互いに異なっている。より具体的には、第１受光素子ＰＸ１のＺ方向の長さがＬ１であるのに対し、第２受光素子ＰＸ２’のＺ方向の長さはＬ２（＞Ｌ１）である。又、隣接する第１受光素子ＰＸ１同士の間隔はＣ１であり、隣接する第２受光素子ＰＸ２’同士の間隔はＣ２であり、（Ｌ１＋Ｃ１）＝（Ｌ２＋Ｃ２）の関係が成立する。

　従って、Ｚ方向における第１受光素子ＰＸ１の下縁の位置は、それに最も近い第２受光素子ＰＸ２’の上縁より下方に位置し、且つ第２受光素子ＰＸ２’の下縁の位置は、それに最も近い第１受光素子ＰＸ１の上縁の位置より下方に位置しているから、第１受光素子ＰＸ１を第２受光素子ＰＸ２’に対してＹ方向（第２方向）にシフトすると、お互いに重なり合う関係となっている。第２受光素子ＰＸ２’の上縁側の重なり量をΔ１とし、下縁側の重なり量をΔ２としたときに、Δ１＝Δ２であると好ましい。

　このように第２受光素子ＰＸ２’のＺ方向の寸法を、第１受光素子ＰＸ１のＺ方向の寸法より大きくすることで、上述した実施形態のように第２受光素子ＰＸ２’の上下縁と第１受光素子ＰＸ１の上下縁を精度良く一致させる必要がなくなり、製造難易度を低下させコスト低減に貢献する。又、第２受光素子ＰＸ２’の面積が拡大するので受光量が増大することとなり、微弱な反射光束でも受光しやすくなる。尚、上述した実施形態では、図８に示す判断処理において、第１受光素子ＰＸ１と第２受光素子ＰＸ２のオン・オフ判断基準となる閾値を等しくしていたが、本変形例の場合、受光面積が比較的小さい第１受光素子ＰＸ１の(第２の)閾値に対して、それより受光面積が大きな第２受光素子ＰＸ２の(第１の)閾値を大きくすると好ましい。それ以外の構成については、上述した実施形態と同様である。

　図１２は、別な実施形態にかかる投受光ユニットを備えたレーザーレーダーＬＲの斜視図である。ここでは制御回路等は省略している。図１２において、レーザーレーダーＬＲの投受光ユニットは、パルスレーザー光束を出射する半導体レーザー(光源)ＬＤと、半導体レーザーＬＤからの発散光をコリメート光束に変換するコリメートレンズ(投光用光学系)ＣＬと、走査投光された対象物ＯＢＪからの反射光束（第１反射光束）を集光する第１レンズ(第１受光用光学系)ＬＳ１と、第１レンズＬＳ１により集光された光を受光する第１受光部ＰＤ１と、コリメートレンズＣＬの光軸を挟んで第１レンズＬＳ１とは反対側に配置され、対象物ＯＢＪからの別な反射光束（第２反射光束）を集光する第２レンズ(第２受光用光学系)ＬＳ２と、第２レンズＬＳ２により集光された光を受光する第２受光部ＰＤ２と、回転するミラーユニットＭＵとを有している。ここで、ミラーユニットＭＵの回転軸線ＲＯの方向をＺ方向とし、半導体レーザーＬＤの光軸方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。尚、反射光束がミラーで反射されて第１受光部と第２受光部に入射する場合、走査方向は第２方向と一致せず、及び／又は走査直交方向は第１方向と一致しないこともあるが、その場合でもそれぞれ対応づけるものとする。

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

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

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

　図１３は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、出射するコリメート光束ＬＢ（ハッチングで示す）で、レーザーレーダーＬＲの検出範囲である画面Ｇ上を走査する状態を示す図である。ミラーユニットＭＵの第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２の組み合わせにおいて、それぞれ交差角が異なっている。コリメート光束ＬＢは、回転移動する第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２にて、順次反射してゆくが、まず１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２にて反射したコリメート光束ＬＢは、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、画面Ｇの一番上の領域Ｌｎ１を水平方向に左から右へと走査される。次に、２番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２で反射したコリメート光束ＬＢは、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、画面Ｇの上から二番目の領域Ｌｎ２を水平方向に左から右へと走査される。次に、３番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２で反射したコリメート光束ＬＢは、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、画面Ｇの上から三番目の領域Ｌｎ３を水平方向に左から右へと走査される。次に、４番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面で反射したコリメート光束ＬＢは、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、画面Ｇの最も下の領域Ｌｎ４を水平方向に左から右へと走査される。これにより１画面の走査が完了する。そして、ミラーユニットＭＵが１回転した後、１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２が戻ってくれば、再び画面Ｇの一番上からの走査を繰り返す。

　図１２において、走査投光された光束のうち対象物ＯＢＪに当たって反射した反射光束（第１反射光束）の１つは、点線で示すように、ミラーユニットＭＵの第２ミラー面Ｍ２の点Ｐ３Ａに入射し、ここで反射され、回転軸線ＲＯに沿って進行し、更に第１ミラー面Ｍ１の点Ｐ４Ａで反射して、第１レンズＬＳ１により集光され、第１受光部ＰＤ１の受光素子で検知される。これと同時に、対象物ＯＢＪに当たって反射した反射光束の別の１つ（第２反射光束）は、点線で示すように、ミラーユニットＭＵの第２ミラー面Ｍ２の点Ｐ３Ｂに入射し、ここで反射され、回転軸線ＲＯに沿って進行し、更に第１ミラー面Ｍ１の点Ｐ４Ｂで反射して、第２レンズＬＳ１により集光され、第２受光部ＰＤ２の受光素子で検知されることとなる。各受光素子が受光することによって発生した信号は、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２から不図示の制御回路に送信され、ここで半導体レーザーＬＤの発光時刻と、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２の受光時刻との差から、対象物までの距離を測定するようになっている。以上により画面Ｇ上の全範囲で、対象物ＯＢＪの検出を行える。

　図１４は、別な実施形態にかかる図１３と同様な図である。本実施形態においては、第１受光部ＰＤ１は、Ｚ方向に沿って等間隔に４つの第１受光素子ＰＸ１１～ＰＸ１４を有し、第２受光部ＰＤ２は、Ｚ方向に沿って等間隔に４つの第２受光素子ＰＸ２１～ＰＸ２４を有しており、第１受光素子と第２受光素子の形状は全て等しくなっている。又、Ｚ方向における第１受光素子ＰＸ１１～ＰＸ１４の下縁の位置は、それに最も近い第２受光素子ＰＸ２１～ＰＸ２４の上縁よりそれぞれ下方に位置し、且つ第２受光素子ＰＸ２１～ＰＸ２４の下縁の位置は、それに最も近い第１受光素子ＰＸ１１～ＰＸ１４の上縁の位置と一致している。つまり、第１受光素子を第２受光素子に対してＹ方向（第２方向）にシフトすると、お互いに受光領域の一部が重なり合う関係となっており、かかる場合に制御装置ＣＯＮＴは両者を対応づけて，後述するように信号処理を行う。

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

　更に、第１受光素子ＰＸ１１における受光領域の非重合領域をＰＸ１１ａ、第１受光素子ＰＸ１１における重合領域をＰＸ１１ｂとし、第２受光素子ＰＸ２１における受光領域の非重合領域をＰＸ２１ａ、第２受光素子ＰＸ２１における重合領域をＰＸ２１ｂとしたときに、図に示すように、対象物からの第１反射光ＲＢ１は、第１受光素子ＰＸ１１における受光領域の重合領域をＰＸ１１ｂにのみ入射し、同じ対象物からの第２反射光ＲＢ２は、第２受光素子ＰＸ２１における受光領域の非重合領域ＰＸ２１ａ及び重合領域ＰＸ２１ｂに入射したものとする。

　かかる場合、制御装置ＣＯＮＴは、第１受光素子ＰＸ１１から出力された信号を閾値と比較して、かかる閾値を上回っていた場合、対象物の反射光であると判断する。一方、制御装置ＣＯＮＴは、第２受光素子ＰＸ２１から出力された信号のうち、重合領域ＰＸ２１ｂから出射される信号分を除いた差分信号を閾値と比較して、かかる閾値を上回っていた場合、対象物の反射光であると判断する。

　仮に、第１受光素子ＰＸ１１から出力された信号と、第２受光素子ＰＸ２１から出力された信号とを個々に閾値と比較するだけでは、重合領域ＰＸ１１ｂ、ＰＸ２１ｂのいずれかより出射される信号分が余計になるので、分解能が低下する。そこで、本実施形態では、第２受光素子ＰＸ２１から出力された信号のうち、重合領域ＰＸ２１ｂから出射される信号分を除いた差分信号を閾値と比較することで、分解能を高めているのである。差分信号の求め方としては、例えば第２受光素子ＰＸ２１から出力された信号に（Ｈ－Ｌ）／Ｈを乗算することで求めることができる。尚、ここで用いる閾値としては、受光領域が重ならない上述した実施形態の受光素子からの信号に対して適用する閾値と共通なものとすることができる。以上述べた第１受光素子ＰＸ１１と第２受光素子ＰＸ２１の関係を、逆にしても良い。

　図１５は、更に別な実施形態にかかる投受光ユニットを備えたレーザーレーダーＬＲの斜視図である。ここでは制御回路等は省略している。図１５において、レーザーレーダーＬＲの投受光ユニットは、パルスレーザー光束を出射する半導体レーザー(光源)ＬＤと、半導体レーザーＬＤからの発散光をコリメート光束に変換するコリメートレンズ(投光用光学系)ＣＬと、走査投光された対象物ＯＢＪからの反射光束を集光するレンズ(受光用光学系)ＬＳと、レンズＬＳを通過した反射光束を入射すると共にハーフミラーとしての分岐面ＰＲ１を有するプリズム（分岐手段）ＰＲと、分岐面ＰＲ１を透過した反射光束（第１光束）を受光する第１受光部ＰＤ１と、分岐面ＰＲ１で反射した反射光束（第２光束）を受光する第２受光部ＰＤ２と、ミラーユニットＭＵとを有している。ミラーユニットＭＵは、図１２に示す実施形態と同様な構成を有する。ここで、回転軸線ＲＯの方向をＺ方向とし、半導体レーザーＬＤの光軸方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。

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

　第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２は、図３，１１に示す実施形態と同様な構成を持つ。又、第１受光部ＰＤ１の受光素子を、第１光束に沿って分岐面ＰＲ１に投影し、第２受光部ＰＤ２の受光素子を第２光束に沿って分岐面ＰＲ１に投影したときに、少なくとも隣接する２つの第１受光部ＰＤ１の受光素子の投影像が、それらに挟まれる第２受光部ＰＤ２の受光素子の投影像と隙間なく接するか、もしくは受光領域の一部が重なるように配置されている（図３，１１参照）。又、双方の投影像を重ねたときにその一部が重なる場合、以下の式を満たすと好ましい(図１４参照)。
　Ｌ’／Ｈ＜０．５　　　（２）
但し、
　Ｌ’：第１受光素子の投影像と第２受光素子の投影像の重なり量
　Ｈ：第１方向における第１受光素子又は第２受光素子の長さ
それ以外の構成については、図１４に示す信号処理も含めて、上述した実施形態と同様である。

　走査投光された光束のうち対象物ＯＢＪに当たって反射した反射光束は、点線で示すように、ミラーユニットＭＵの第２ミラー面Ｍ２の点Ｐ３に入射し、ここで反射され、回転軸線ＲＯに沿って進行し、更に第１ミラー面Ｍ１の点Ｐ４で反射して、レンズＬＳにより集光され、更に分岐面ＰＲ１を透過した反射光束は第１受光部ＰＤ１で受光され、分岐面ＰＲ１で反射した反射光束は第２受光部ＰＤ２で受光される。各受光素子が受光することによって発生した信号は、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２から不図示の制御回路に送信され、ここで半導体レーザーＬＤの発光時刻と、第１受光部ＰＤ１及び第２受光部ＰＤ２の受光時刻との差から、対象物までの距離を測定するようになっている。図１２に示す実施形態と同様に、ミラーユニットＭＵを回転させることで、画面Ｇ上の全範囲で対象物ＯＢＪの検出を行える。

　本発明は、明細書に記載の実施形態や変形例に限定されるものではなく、他の実施形態・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施形態は、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。本レーザーレーダーは、自動車に限らず飛行体やロボット、監視カメラなどにも適用できる。第１受光素子と第２受光素子の形状は、特に断りがない限り同一であっても良いし、異なっていても良い。

１　　　　　　　　車両
１ａ　　　　　　　フロントウィンドウ
１ｂ　　　　　　　フロントグリル
ＣＬ　　　　　　　コリメートレンズ
ＣＯＮＴ　　　　　制御回路
ＣＰ１、ＣＰ２　　配列中心
ＣＳ　　　　　　　筐体
Ｇ　　　　　　　　画面
ＨＳ　　　　　　　配線
ＬＢ　　　　　　　コリメート光束
ＬＤ　　　　　　　半導体レーザー
Ｌｎ１～ＬＮ４　　領域
ＬＲ　　　　　　　レーザーレーダー
ＬＳ　　　　　　　レンズ
ＬＳ１　　　　　　第１レンズ
ＬＳ２　　　　　　第２レンズ
Ｍ１　　　　　　　第１ミラー面
Ｍ２　　　　　　　第２ミラー面
ＭＴ　　　　　　　モータ
ＭＵ　　　　　　　ミラーユニット
ＯＡ１　　　　　　光軸
ＯＡ２　　　　　　光軸
ＯＢＪ　　　　　　対象物
ＰＤ　　　　　　　受光部
ＰＤ１　　　　　　第１受光部
ＰＤ２　　　　　　第２受光部
ＰＲ　　　　　　　プリズム
ＰＲ１　　　　　　分岐面
ＰＸ１、ＰＸ１ａ、ＰＸ１ｂ、ＰＸ１ｃ、ＰＸ１１～ＰＸ１４　　　　　　第１受光素子
ＰＸ２、ＰＸ１ａ、ＰＸ１ｂ、ＰＸ１ｃ、ＰＸ２’、ＰＸ２１～ＰＸ２４　第２受光素子
ＲＢ　　　　　　　反射光束
ＲＢ１　　　　　　第１反射光束
ＲＢ２　　　　　　第２反射光束
ＲＯ　　　　　　　回転軸線
ＲＰＳ　　　　　　受光系
ＳＦＴ　　　　　　回転軸

Claims

　光源と、
　前記光源から出射された光束を対象物に向けて出射する投光用光学系と、
　前記投光用光学系を駆動し、前記投光用光学系から出射される光束を走査させる走査機構と、
　前記対象物において前記光束が反射した第１反射光束を受光する第１受光部と、
　前記第１反射光束と同時に前記対象物から反射した第２反射光束を受光する第２受光部と、を有し、
　前記第１受光部と前記第２受光部とは前記投光用光学系から出射される光束が走査される方向に対応する第２方向に離間して配置され、
　前記第１受光部は、前記第２方向に直交する第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第１受光素子を有し、
　前記第２受光部は前記第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第２受光素子を有し、
　前記第１受光素子を前記第２受光素子に対して前記第２方向に相対的にシフトしたときに、隣接する２つの前記第１受光素子が、それらに挟まれる前記第２受光素子と隙間なく接するか、もしくは一部が重なるように配置されている投受光ユニット。
　前記第１受光素子の配列中心は、前記第１受光用光学系の中心に対して前記第２受光素子から離間する側にシフトしている請求項１に記載の投受光ユニット。
　前記第１受光素子を前記第２受光素子に対して前記第２方向に相対的にシフトさせたとき両者の一部が重なる場合、以下の式を満たす請求項１又は２に記載の投受光ユニット。
　Ｌ／Ｈ＜０．５　　　（１）
但し、
　Ｌ：前記第１方向における前記第１受光素子と前記第２受光素子の重なり量
　Ｈ：前記第１方向における前記第１受光素子又は前記第２受光素子の長さ
　前記第１受光部からの信号と前記第２受光部からの信号を処理する処理装置を有し、前記処理装置は、前記第１受光素子を前記第２受光素子に対して前記第２方向に相対的にシフトしたときに相互に重なり合う受光領域を有する前記第１受光素子と前記第２受光素子を対応づけた上で、そのうち一方の前記受光素子からの信号が閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定し、また、他方の前記受光素子からの信号から、前記一方の受光素子に対して相互に重なり合う受光領域から出力された信号分を除いた差分信号が前記閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定する請求項３に記載の投受光ユニット。
　前記閾値は、前記第１受光素子を前記第２受光素子に対して前記第２方向に相対的にシフトしたときに相互に重なり合う受光領域を有しない前記第１受光素子又は前記第２受光素子からの信号に用いる閾値と等しい請求項４に記載の投受光ユニット。
　前記第１受光素子と前記第２受光素子は、互いに同一の形状を有している請求項１～５のいずれかに記載の投受光ユニット。
　前記第１受光素子と前記第２受光素子は、互いに異なる形状を有している請求項１～５のいずれかに記載の投受光ユニット。
　前記第１受光部からの信号と前記第２受光部からの信号を処理する処理装置を有し、前記第１受光素子を前記第２受光素子に対して前記第２方向に相対的にシフトさせたとき両者の一部が重なる場合、前記処理装置は、相互に重なり合う受光領域を有する前記第１受光素子と前記第２受光素子を対応づけた上で、そのうち一方の前記受光素子からの信号が第１の閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定し、また、他方の前記受光素子からの信号が第２の閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定する際に、前記一方の前記受光素子の受光面積が前記他方の受光素子の受光面積より大きいときは、前記第１の閾値を前記第２の閾値よりも大きくする請求項１～３のいずれかに記載の投受光ユニット。
　前記走査機構は、前記光源、前記投光用光学系、前記第１受光部及び前記第２受光部を、前記第２方向に沿った軸回りに一体的に回転することにより、前記対象物を走査するようになっている請求項１～８のいずれかに記載の投受光ユニット。
　前記走査機構は、前記投光用光学系から前記対象物に向かう前記光束を反射し、且つ前記対象物からの前記第１反射光束及び前記第２反射光束を反射して前記第１受光部及び前記第２受光部に入射させるミラーを有し、前記ミラーが前記第２方向に沿った軸回りに一体的に回転することにより、前記対象物を走査するようになっている請求項１～８のいずれかに記載の投受光ユニット。
　光源と、
　前記光源から出射された光束を対象物に向けて出射する投光用光学系と、
　前記投光用光学系を駆動し、前記投光用光学系から出射される光束を走査させる走査機構と、
　前記光束が前記対象物から反射した反射光束を入射する受光用光学系と、
　前記受光用光学系によって集光された前記反射光束の一部を透過して第１光束とし、前記反射光束の残りを反射して第２光束とする分岐面を備えた分岐手段を有し、
　前記第１光束を受光する第１受光部と、
　前記第２光束を受光する第２受光部と、を有し、
　前記第１受光部は、前記投光用光学系から出射される光束が走査される方向に対応する第２方向に直交する第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第１受光素子を有し、
　前記第２受光部は前記第１方向に沿って間隔をあけて並べられた複数の第２受光素子を有し、
　前記第１受光素子を前記第１光束に沿って前記分岐面に投影し、前記第２受光素子を前記第２光束に沿って前記分岐面に投影したときに、隣接する２つの前記第１受光素子の投影像が、それらに挟まれる前記第２受光素子の投影像と隙間なく接するか、もしくは一部重なるように配置されている投受光ユニット。
　前記走査機構は前記投光用光学系から出射した前記光束を反射して前記対象物に向かわせ、また前記対象物から戻る前記反射光束を反射して前記受光用光学系に入射させるミラーを有し、投光用光学系から出射される光束を走査させる方向に垂直な軸回りに前記ミラーが回転することにより、前記対象物を走査するようになっている請求項１１に記載の投受光ユニット。
　前記第１受光素子の投影像を前記第２受光素子の投影像に対して重ねたとき両像の一部が重なる場合、以下の式を満たす請求項１１又は１２に記載の投受光ユニット。
　Ｌ’／Ｈ＜０．５　　　（２）但し、
　Ｌ’：前記第１受光素子の投影像と前記第２受光素子の投影像の重なり量
　Ｈ：前記第１方向における前記第１受光素子又は前記第２受光素子の長さ
　前記第１受光部からの信号と前記第２受光部からの信号を処理する処理装置を有し、前記第１受光素子の投影像を前記第２受光素子の投影像に対して重ねたときに相互に重なり合う受光領域を有する前記第１受光素子と前記第２受光素子を対応づけた上で、そのうち一方の前記受光素子からの信号が閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定し、また、他方の前記受光素子からの信号から、前記一方の受光素子に対して相互に重なり合う受光領域から出力された信号分を除いた差分信号が前記閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定する請求項１３に記載の投受光ユニット。
　前記閾値は、前記第１受光素子の投影像を前記第２受光素子の投影像に対して重ねたときに相互に重なり合う受光領域を有しない前記第１受光素子又は前記第２受光素子からの信号に用いる閾値と等しい請求項１４に記載の投受光ユニット。
　前記第１受光素子と前記第２受光素子は、互いに同一の形状を有している請求項１１～１５のいずれかに記載の投受光ユニット。
　前記第１受光素子と前記第２受光素子は、互いに異なる形状を有している請求項１１～１５のいずれかに記載の投受光ユニット。
　前記第１受光部からの信号と前記第２受光部からの信号を処理する処理装置を有し、前記第１受光素子を前記第２受光素子に対して前記第２方向に相対的にシフトさせたとき両者の一部が重なる場合、前記処理装置は、相互に重なり合う受光領域を有する前記第１受光素子と前記第２受光素子を対応づけた上で、そのうち一方の前記受光素子からの信号が第１の閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定し、また、他方の前記受光素子からの信号が第２の閾値を超えているときに、前記対象物からの反射光が入射したと判定する際に、前記一方の前記受光素子の受光面積が前記他方の受光素子の受光面積より大きいときは、前記第１の閾値を前記第２の閾値よりも大きくする請求項１１～１３のいずれかに記載の投受光ユニット。
　前記第１受光素子は、それぞれ同一形状を有し、前記第２受光素子は、それぞれ同一形状を有している請求項１～１８のいずれかに記載の投受光ユニット。
　前記投光用光学系の光軸と前記受光用光学系の光軸とは平行である請求項１～１９のいずれかに記載の投受光ユニット。
　請求項１～２０のいずれかに記載の投受光ユニットを有し、前記光源から光束を出射した時刻と、前記第１受光部及び前記第２受光部で前記反射光束を受光した時刻との差に基づいて、前記対象物までの距離を測定するレーダー。