レーダ装置
【課題】発光部で発生する電磁ノイズが受光部に与える影響を抑制した小型化可能なレーダ装置を提供する。
【解決手段】発光部１０を、発光部シールド１７及び偏光分離素子１４が形成する電磁遮蔽空間内に配置する。これにより、発光部１０がレーザ光を照射する時に発生させる電磁ノイズが、発光部シールド１７の開口部から外部に漏洩することを抑制することができる。つまり、発光部１０にて発生し、受光部１２に干渉する電磁ノイズの影響を低減することができるため、発光部１０と受光部１２とを接近配置させて装置を小型化しても、電磁ノイズの影響の少ない受光信号を得ること、ひいては正常な測距を行うことができる。
【解決手段】発光部１０を、発光部シールド１７及び偏光分離素子１４が形成する電磁遮蔽空間内に配置する。これにより、発光部１０がレーザ光を照射する時に発生させる電磁ノイズが、発光部シールド１７の開口部から外部に漏洩することを抑制することができる。つまり、発光部１０にて発生し、受光部１２に干渉する電磁ノイズの影響を低減することができるため、発光部１０と受光部１２とを接近配置させて装置を小型化しても、電磁ノイズの影響の少ない受光信号を得ること、ひいては正常な測距を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を照射しその反射光を受光することにより、光を反射した物体に関する情報を取得するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス状のレーザ光を照射し、その反射光を受光することによって、レーザ光を反射した物体との距離や相対速度等、物体に関する情報を取得するレーダ装置が知られている。
【０００３】
この種のレーダ装置において、レーザ光を受光する受光部では、熱雑音等の雑音限界付近の非常に微小な信号を処理するため、ノイズの影響をできるだけ排除する必要がある。一方、レーザ光を発生させる発光部では、光源となる半導体レーザを駆動する際に、瞬時的に大きな電流を流す必要があるため、レーザ光の照射に伴って非常に大きな電磁ノイズが発生する。
【０００４】
このような発光部で発生するノイズが受光部に影響を与えることがないようにするために、発光部及び受光部を、個別に金属シールドで覆う等の対策が採られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−５９０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、金属シールドは光も遮蔽するため、金属シールド内の発光部が発生させたレーザ光を、金属シールドの外部に取り出したり、金属シールドの外部から到来するレーザ光を、金属シールド内の受光部に導いたりするために、金属シールドに開口部を設ける必要がある。
【０００７】
しかし、光を通過させるような開口は、通常、ノイズも通り抜けてしまう。このため、装置を小型化するために、発光部及び受光部を接近させて配置した場合には、それぞれが金属シールドで覆われていたとしても、金属シールドの開口部から電磁ノイズが漏洩，侵入することによって、受光部が必要とするＳ／Ｎを確保することができず、ひいては精度のよい測距を行うことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するために、発光部で発生する電磁ノイズが受光部に与える影響を抑制した小型化可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載のレーダ装置は、光を照射する発光部と、光を受光する受光部と、予め設定された第１偏光方向の成分の光を透過し、第１偏光方向と直交する第２偏光方向の成分の光を反射することにより、発光部から照射された照射光を、予め設定された投射方向に導くと共に、投射方向から到来する反射光を前記受光部に導く光路変更部とを備えている。
【００１０】
そして、光路変更部は、照射光の波長より短い間隔で周期的に配置された金属細線からなる構造体（金属微細周期構造体）を有した偏光分離素子からなり、発光部及び受光部のうち一方が、光を通過させる開口部を有する電磁遮蔽体と、その開口部を塞ぐように設けた偏光分離素子とで形成された電磁遮蔽空間内に配置されている。
【００１１】
なお、金属微細周期構造体による偏光分離素子は、必要な光（第１偏光方向の成分の光）を透過しつつ、不要な電磁波に対しては遮蔽体として作用する。
従って、本発明のレーダ装置によれば、電磁遮蔽体と偏光分離素子が形成する電磁遮蔽空間内に発光部が配置されている時には、発光部にて発生した電磁ノイズが電磁遮蔽体の開口部を介して電磁遮蔽空間外に漏洩することを抑制でき、また、電磁遮蔽空間内に受光部が配置されている時には、発光部にて発生した電磁ノイズが電磁遮蔽体の開口部を介して、受光部が配置された電磁遮蔽空間内に侵入することを抑制できる。つまり、発光部にて発生する電磁ノイズに対する受光部での耐性を向上させることができる。
【００１２】
その結果、本発明のレーダ装置によれば、発光部及び受光部を接近させて配置すること、ひいては装置を小型化することができる。
なお、電磁遮蔽空間内に発光部を配置した場合、発光部，受光部，偏光分離素子は、例えば、請求項２に記載のように、偏光分離素子を透過した照射光の進行方向が投射方向となり、偏光分離素子で反射した反射光を受光部が受光する位置関係となるように配置すればよい。
【００１３】
また、電磁遮蔽空間内に受光部を配置した場合、発光部，受光部，偏光分離素子は、例えば、請求項３に記載のように、偏光分離素子で反射した照射光の進行方向が投射方向となり、偏光分離素子を透過した反射光を、受光部が受光する位置関係となるように配置すればよい。
【００１４】
ところで、反射光のうち、物体で鏡面反射した成分については、偏光方向が照射光と同じ状態に保持される。このような鏡面反射による反射光の成分は、偏光分離素子によって発光部側に戻されることになる。
【００１５】
そこで、請求項２又は請求項３に記載のレーダ装置では、請求項４に記載のように、偏光分離素子から投射方向に向かう照射光及び投射方向から到来し偏光分離素子に向かう反射光が通過する経路上に１／４波長板を設けることが望ましい。
【００１６】
このように構成された本発明のレーダ装置では、偏光分離素子から物体に到達する前と、物体から偏光分離素子に到達する前の２回、λ／板を通過する。その結果、鏡面反射して偏光分離素子に入射する反射光は、偏光分離素子を透過した照射光とは偏光方向が９０°異なったものとなり、その殆どが偏光分離素子にて反射するため、反射光を効率よく受光部に導くことができる。
【００１７】
また、請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載のレーダ装置は、請求項５に記載のように、偏光分離素子によって投射方向に導かれた照射光の進行方向を変化させることにより、予め設定された走査角度範囲内を走査する第１走査手段を備えていてもよい。
【００１８】
このように構成された本発明のレーダ装置によれば、物体の検知範囲を広げることができる。
請求項３に記載のレーダ装置では、請求項６に記載のように、更に、偏光分離素子を透過した反射光を、該反射光の入射方向に向けて反射する反射素子と、偏光分離素子と反射素子との間に設けられた１／４波長板とを備えていてもよい。この場合、受光部は、反射素子にて反射され１／４波長板を通過して到来する反射光を再帰反射光として、偏光分離素子で反射した再帰反射光を受光する位置に設けられていればよい。
【００１９】
また、請求項６に記載のレーダ装置では、更に、請求項７に記載のように、予め設定された所定回転軸を中心に偏光分離素子を回動させることで、偏光分離素子で反射する照射光の進行方向を変化させることにより、予め設定された走査角度範囲内を走査する第２走査手段を備えていてもよい。
【００２０】
この場合、偏光分離素子を動作させることで走査が実現されるため、走査に必要な構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態のレーダ装置の構成及び動作を示す説明図である。
【図２】偏光分離素子の構成を示す平面図及び断面図である。
【図３】第２実施形態のレーダ装置の構成及び動作を示す説明図である。
【図４】第３実施形態のレーダ装置の構成及び動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
＜全体構成＞
図１は、本実施形態のレーダ装置１の構成及び動作を示す説明図である。
【００２３】
図１に示すように、レーダ装置１は、レーザダイオード等の発光素子を駆動してパルス状のレーザ光を発生させる発光部１０と、発光部１０から照射されたレーザ光を平行光にして投射する投光光学系１１と、フォトダイオード等の受光素子によりレーザ光を受光する受光部１２と、所定方向から到来するレーザ光を収束させて受光部１２に導く受光光学系１３と、投光光学系１１を介して投射されるレーザ光（以下「照射光」という）を透過すると共に、その照射光の投射方向から到来するレーザ光（以下「反射光」という）を反射して受光光学系１３に向かうように光路を屈曲させる光路変更部１４と、光路変更部１４を透過した照射光及び光路変更部１４に向かう反射光の光路上に設けられた１／４波長板１５と、１／４波長板１５を通過した照射光を反射し、その反射角度を変化させることにより、予め設定された走査範囲内で照射光を走査する共に、走査範囲内から到来するレーザ光を１／４波長板１５を介して光路変更部１４に導く走査部１６とを備えている。
【００２４】
なお、１／４波長板１５は、直線偏光を円偏光に変換するとともに円偏光を直線偏光に変換する機能を有した周知のものである。また、走査部１６は、ＭＥＭＳ、ガルバノ等より構成された周知のものである。
【００２５】
ここで、図２は、（ｂ）が光路変更部１４の平面図、（ａ）がそのＡ−Ａ断面図である。
図２に示すように、光路変更部１４は、レーザ光を透過可能な材料で形成された板形状の基板１４１と、偏光分離機能を有する構造となるように基板１４１の面上に形成された偏光分離構造体１４２とで構成されたいわゆる偏光分離素子からなる。以下では、光路変更部１４を偏光分離素子１４ともいう。
【００２６】
なお、偏光分離構造体１４２は、導電性材料（例えば、Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等）により形成された複数の金属細線を、発光部１０から照射されるレーザ光の波長よりも短い間隔で予め設定された方向（以下、格子方向という）に沿って平行に配置することにより構成された格子状の構造（ワイヤグリッド）を有する。このような微細な周期構造体は、周知の微細加工技術を用いることで形成することができる。
【００２７】
図１に戻り、偏光分離素子１４，１／４波長板１５は、投光光学系１１から投射され直進するレーザ光が走査部１６に至る光路（以下、照射光路という）上に位置し、しかも、偏光分離素子１４及び１／４波長板１５の略中心位置にレーザ光の光軸が位置するように配置されている。但し、偏光分離素子１４は、照射光路に対して４５°傾斜し、１／４波長板１５は照射光路に対して正対するように配置されている。また、レーザダイオードによって発生させたレーザ光は偏光しているため、レーザ光の偏光方向と偏光分離素子１４の格子方向とが一致するように偏光分離素子１４は配置される。
【００２８】
また、受光光学系１３及び受光部１２は、照射光路に対して直交し、且つ、偏光分離素子１４の中心位置を通る軸（即ち、走査部１６から偏光分離素子１４に向かい、偏光分離素子１４で反射したレーザ光の光軸）上に位置するように配置されている。
【００２９】
そして、発光部１０及び投光光学系１１は、金属製の発光部シールド１７に収納されており、その発光部シールド１７には、発光部１０が発生させたレーザ光を発光部シールド１７の外部に取り出すための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように、偏光分離素子１４が設置されている。但し、発光部シールド１７と偏光分離素子１４の偏光分離構造体１４２とは互いに導通するように接続され共通のグランドに接地されている。つまり、発光部１０及び投光光学系１１は、発光部シールド１７と偏光分離素子１４とが形成する電磁遮蔽空間内に配置されるように構成されている。
【００３０】
一方、受光部１２は、金属製の受光部シールド１８に収納されており、その受光部シールド１８には、レーザ光を受光部シールド１８内の受光部１２に導くための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように、受光光学系１３を形成するレンズが設置されている。
【００３１】
＜動作＞
次に、このように構成されたレーダ装置１の動作を説明する。
まず、発光部１０から照射されたレーザ光（以下、照射光という）は、投光光学系１１により略平行光に変換され偏光分離素子１４に到達する（光Ｌ１１を参照）。偏光分離素子１４に到達した照射光のうち、上記格子方向に平行な偏光方向を有する成分（ＴＭ成分）は、偏光分離素子１４を透過し（光Ｌ１２を参照）、１／４波長板１５を通過して走査部１６に到達する（光Ｌ１３を参照）。なお、１／４波長板１５を通過した照射光は直線偏光から円偏光に変換される。
【００３２】
そして、走査部１６に到達した照射光は、走査部１６の動作に従って走査角度範囲内にレーダ波として照射される（光Ｌ１４を参照）。
その後、物体Ｂで反射し入射方向に戻ってくるレーザ光（以下、反射光という）は、走査部１６により照射光の到来方向に導かれる（光Ｌ１５，Ｌ１６を参照）。この走査部１６に導かれた反射光は、１／４波長板１５を通過して偏光分離素子１４に到達する（光Ｌ１７を参照）。なお、１／４波長板１５を通過して偏光分離素子１４に到達する反射光は、円偏光から直線偏光に変換され、しかも、偏光分離素子１４を通過した照射光とは偏向方向が９０°異なったもの（ＴＥ成分）となる。
【００３３】
このため、１／４波長板１５を通過した反射光は、偏光分離素子１４で反射して受光光学系１３に導かれる。この反射光は、受光光学系１３で収束され受光部１２に到達して、受光部１２にて受光信号に光電変換される（光Ｌ１８を参照）。
【００３４】
そして、レーダ装置１では、この受光信号に基づき、図示しない信号処理部にて、発光部１０がパルスレーザ光を照射した時刻と、受光部１２が反射光を受光した時刻との差を計測し、その計測結果から、レーザ光を反射した物体までの距離が求められることになる。
【００３５】
＜効果＞
以上説明したようにレーダ装置１によれば、発光部１０が発光部シールド１７及び偏光分離素子１４が形成する電磁遮蔽空間内に配置されているため、発光部１０がレーザ光を照射する時に発生させる電磁ノイズが、発光部シールド１７の開口部から外部に漏洩することを抑制することができる。
【００３６】
つまり、発光部１０にて発生し、受光部１２に干渉する電磁ノイズの影響を低減することができるため、発光部１０と受光部１２とを接近配置させて装置を小型化しても、電磁ノイズの影響の少ない受光信号を得ること、ひいては正常な測距を行うことができる。
【００３７】
なお、本実施形態において、金属シールド１７，１８が電磁遮蔽体、走査部１６が第１走査手段、レーザ光のＴＭ成分が第１偏光方向の成分、ＴＥ成分が第２偏光方向の成分に相当する。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。
＜全体構成＞
図３は、本実施形態のレーダ装置２の構成及び動作を示す説明図である。
【００３９】
図３に示すように、レーダ装置２は、レーダ装置１における発光部１０，投光光学系１１，受光部１２，受光光学系１３，偏光分離素子１４，１／４波長板１５，走査部１６と同様に構成された発光部２０，投光光学系２１，受光部２２，受光光学系２３，偏光分離素子２４（基板２４１，偏光分離構造体２４２），１／４波長板２５，走査部２６を備えている。
【００４０】
但し、レーダ装置２では、レーダ装置１の場合とは異なり、投光光学系２１から偏光分離素子２４に向かう照射光の偏光方向が偏光分離素子２４の格子方向と直交するように配置されている。
【００４１】
また、偏光分離素子２４，１／４波長板２５は、走査部２６から戻ってくるレーザ光（反射光）が受光光学系２３に至る直線の光路（以下、反射光路という）上に位置し、しかも、偏光分離素子２４及び１／４波長板２５の略中心位置にレーザ光の光軸が位置するように配置されている。但し、偏光分離素子２４は、反射光路に対して４５°傾斜し、１／４波長板２５は反射光路に対して正対するように配置されている。
【００４２】
更に、発光部２０及び投光光学系２１は、投光光学系２１から照射された照射光の光軸が反射光路に対して直交し、且つ、偏光分離素子２４の中心位置を通るように配置され、偏光分離素子２４で反射した照射光が導かれる投射方向が、反射光路を逆行する方向となるように配置されている。
【００４３】
そして、発光部２０は、金属製の発光部シールド２７に収納されており、その発光部シールド２７には、発光部２０から照射されたレーザ光を発光部シールド２７の外部に取り出すための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように、投光光学系２１を形成するレンズが設置されている。
【００４４】
一方、受光部２２及び受光光学系２３は、金属製の受光部シールド２８に収納されており、その受光部シールド２８には、レーザ光を受光部シールド２８内の受光光学系２３に導くための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように、偏光分離素子２４が設置されている。但し、受光部シールド２８と偏光分離素子２４の偏光分離構造体２４２とは互いに導通するように接続され、共通のグランドに接地されている。つまり、受光部２２は、受光部シールド２８と偏光分離素子２４とが形成する電磁遮蔽空間内に配置されるように構成されている。
【００４５】
＜動作＞
次に、このように構成されたレーダ装置２の動作を説明する。
まず、発光部２０から照射されたレーザ光（照射光）は、投光光学系２１により略平行光に変換され偏光分離素子２４に到達する（光Ｌ２１を参照）。偏光分離素子２４に到達した照射光のうち、上記格子方向に直行した偏光方向を有する成分（ＴＥ成分）は、偏光分離素子１４で反射することで光路が略９０°変化し１／４波長板２５に入射する（光Ｌ２２を参照）。なお、発光部２０から照射される照射光は偏光しているため、偏光分離素子２４の偏光方向と照射光の偏光方向が直行するように適切に配置することによって、殆どの照射光を偏光分離素子２４で反射させることができる。
【００４６】
１／４波長板２５に入射された照射光は、直線偏光から円偏光に変換されて走査部１６に到達する（光Ｌ２３を参照）。走査部２６に到達した照射光は、走査部２６の動作に従って走査角度範囲内にレーダ波として照射される（光Ｌ２４を参照）。
【００４７】
走査角度範囲内に存在する物体Ｂで反射し入射方向とは逆方向に戻ってくるレーザ光（反射光）は、走査部２６により照射光の到来方向に導かれる（光Ｌ２５，Ｌ２６を参照）。この走査部２６によって導かれた反射光は、１／４波長板２５を通過することで、円偏波から直線偏光に変換されて偏光分離素子２４に到達する（光Ｌ２７を参照）。なお、１／４波長板２５にて円偏光から直線偏光に変換された反射光は、１／４波長板２５に入射する直線偏光の照射光とは偏光方向が９０°異なったもの（ＴＭ成分）となる。
【００４８】
このため、１／４波長板２５を通過した反射光は、偏光分離素子２４で反射して受光光学系２３に導かれる。この受光光学系２３に導かれた反射光は、受光光学系１３で収束して受光部２２に到達して、受光部２２にて受光信号に光電変換される（光Ｌ２８を参照）。
【００４９】
そして、レーダ装置２では、この受光信号に基づき、図示しない信号処理部にて、発光部２０がパルスレーザ光を照射した時刻と、受光部２２が反射光を受光した時刻との差を計測し、その計測結果から、レーザ光を反射した物体までの距離が求められることになる。
【００５０】
なお、レーザ光が物体Ｂにて鏡面反射した成分については、偏光の向きが保存されるため、１／４波長板２５の作用によって、その殆どを受光部２２に導くことができるが、物体Ｂにて散乱反射した成分については、約半分が受光部２２に導かれることになる。
【００５１】
＜効果＞
このように構成されたレーダ装置２によれば、受光部２２が受光部シールド２８及び偏光分離素子２４が形成する電磁遮蔽空間内に配置されているため、レーザ光の照射時に発光部２０にて発生した電磁ノイズが、反射光を取り込むために設けられた受光部シールド２８の開口部から（即ち偏光分離素子２４を介して）侵入することを抑制することができる。
【００５２】
つまり、発光部２０にて発生し、受光部２２に干渉する電磁ノイズの影響を低減することができるため、発光部２０と受光部２２とを接近配置させて装置を小型化しても、電磁ノイズの影響の少ない受光信号を得ること、ひいては、正常な測距を行うことができる。
【００５３】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。
＜全体構成＞
図４は、本実施形態のレーダ装置３の構成及び動作を示す説明図である。
【００５４】
図４に示すように、レーダ装置３は、レーダ装置１における、発光部１０，投光光学系１１，受光部１２，受光光学系１３，偏光分離素子１４，１／４波長板１５と同様に構成された発光部３０，投光光学系３１，受光部３２，受光光学系３３，偏光分離素子３４（基板３４１，偏光分離構造体３４２），１／４波長板３５を備えている。
【００５５】
但し、レーダ装置３では、レーダ装置１の場合とは異なり、照射光の偏光方向が偏光分離素子１４の格子方向と直交するように配置される。また、投光光学系３１及び受光光学系３３は、偏光分離素子３４を挟んで対向する位置に設けられ、偏光分離素子３４の偏光分離構造体３４２側の面に照射光が投射され、基板３４１側の面で反射した反射光が受光光学系３３を介して受光部３２に導かれるように配置されている。
【００５６】
また、偏光分離素子３４は、中心軸を介して回動可能に支持され、図示しない駆動装置により、投光光学系３１から入射するレーザ光の光軸に対して４５°傾斜した角度を中心として設定された所定角度範囲内で角度を変化させることができるように構成されている。
【００５７】
そして、偏光分離素子３４で反射した照射光が照射される範囲を走査範囲として、１／４波長板３５は、偏光分離素子３４を挟んで走査範囲と対向する位置に配置されている。
更にレーダ装置３は、１／４波長板３５を透過したレーザ光を、その入射方向とは逆方向に反射する機能を有した再帰性反射素子３６を備えている。なお、再帰性反射素子３６は、素子本体となる基板の表面に、例えばコーナーキューブアレイ、ビーズアレイ、及びプリズムアレイのいずれかを形成することにより構成される。
【００５８】
また、発光部３０は、金属製の発光部シールド３７に収納されており、その発光部シールド３７には、発光部３０から照射されたレーザ光を発光部シールド３７の外部に取り出すための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように、投光光学系３１を形成するレンズが設置されている。
【００５９】
一方、受光部３２及び受光光学系３３，１／４波長板３５，再帰性反射素子３６は、金属製の受光部シールド３８に収納されており、その受光部シールド３８には、レーザ光を受光部シールド２８内の受光光学系２３に導くための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように偏光分離素子３４が設置されている。但し、受光部シールド３８と偏光分離素子３４の偏光分離構造体３４２とは互いに導通するように接続され、共通のグランドに接地されている。つまり、受光部３２は、受光部シールド３８と偏光分離素子３４とが形成する電磁遮蔽空間内に配置されるように構成されている。
【００６０】
＜動作＞
次に、このように構成されたレーダ装置３の動作を説明する。
まず、発光部３０から照射されたレーザ光（照射光）は、投光光学系３１により略平行光に変換され偏光分離素子３４に到達する（光Ｌ３１を参照）。偏光分離素子３４に到達した照射光のうち、格子方向に直行した偏光方向を有する成分（ＴＥ成分）は、偏光分離素子３４で反射することで光路が変化し、走査範囲に向けて照射される（光Ｌ３２を参照）。
【００６１】
走査角度範囲内に存在する物体Ｂで反射し、入射方向とは逆方向に戻ってくるレーザ光（反射光）のうち、格子方向と同じ偏光方向を有する成分（ＴＭ成分）は、偏光分離素子３４を透過して１／４波長板２５に到達する（光Ｌ３４を参照）。１／４波長板３５を通過した反射光は、直線偏光から円偏光に変換されて再帰性反射素子３６に到達する（光Ｌ３５を参照）。
【００６２】
再帰性反射素子３６に到達した反射光は、再帰性反射素子３６で入射方向とは逆方向に反射し、再び１／４波長板２５に到達する（光Ｌ３６を参照）。１／４波長板３５を通過した反射光（再帰反射光）は、円偏光から直線偏光に変換されて偏光分離素子３４に到達する（光Ｌ３７を参照）。
【００６３】
偏光分離素子３４に到達した反射光は、１／４波長板３５を２度通過したことにより、偏光分離素子３４を透過したＴＭ成分からなる反射光とは、偏光方向が９０°異なったもの（即ちＴＥ成分）となっているため、偏光分離素子３４で反射して受光光学系３３に導かれる。この受光光学系３３に導かれた反射光は、受光光学系３３で収束して受光部３２に到達し、受光部３２にて受光信号に光電変換される（光Ｌ３８を参照）。
【００６４】
そして、レーダ装置３では、この受光信号に基づき、図示しない信号処理部にて、発光部３０がパルスレーザ光を照射した時刻と、受光部３２が反射光を受光した時刻との差を計測し、その計測結果から、レーザ光を反射した物体までの距離が、走査範囲内の方位毎に求められることになる。
【００６５】
なお、反射光のうち、物体Ｂにて鏡面反射した成分については、偏光の向きが保存されるため、その殆どが偏光分離素子３４を透過して受光部２２に導かれるが、物体Ｂにて散乱反射した成分については、約半分が偏光分離素子３４を透過して受光部２２に導かれることになる。
【００６６】
また、図４中において、点線で示した部分（但し物体Ｂを除く）は、偏光分離素子３４の角度を異なる角度に変化させることで照射光，反射光の経路が変化する様子を示したものである。
【００６７】
＜効果＞
このように構成されたレーダ装置３によれば、受光部３２が受光部シールド３８及び偏光分離素子３４が形成する電磁遮蔽空間内に配置されているため、レーザ光の照射時に発光部３０にて発生した電磁ノイズが、反射光を取り込むために設けられた受光部シールド３８の開口部から（即ち偏光分離素子３４を介して）侵入することを抑制することができる。
【００６８】
つまり、発光部３０にて発生し、受光部３２に干渉する電磁ノイズの影響を低減することができるため、発光部３０と受光部３２とを接近配置させて装置を小型化しても、電磁ノイズの影響の少ない受光信号を得ること、ひいては、正常な測距を行うことができる。
【００６９】
なお、本実施形態において、偏光分離素子３４を回動させるための構成が第２走査手段に相当する。
［他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を取ることができる。
【００７０】
例えば、上記実施形態では、レーザ光によって走査角度範囲内を走査するように構成したが、第１及び第２実施形態における走査部１６，２６を省略したり、第３実施形態における偏光分離素子３４を固定して取り付けたりすることで、走査をしないように構成してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１，２，３…レーダ装置 １０，２０，３０…発光部 １１，２１，３１…投光光学系 １２，２２，３２…受光部 １３，２３，３３…受光光学系 １４，２４，３４…光路変更部（偏光分離素子） ５，２５，３５…１／４波長板 １６，２６…走査部 １７，２７，３７…発光部シールド １８，２８，３８…受光部シールド ３６…再帰性反射素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を照射しその反射光を受光することにより、光を反射した物体に関する情報を取得するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス状のレーザ光を照射し、その反射光を受光することによって、レーザ光を反射した物体との距離や相対速度等、物体に関する情報を取得するレーダ装置が知られている。
【０００３】
この種のレーダ装置において、レーザ光を受光する受光部では、熱雑音等の雑音限界付近の非常に微小な信号を処理するため、ノイズの影響をできるだけ排除する必要がある。一方、レーザ光を発生させる発光部では、光源となる半導体レーザを駆動する際に、瞬時的に大きな電流を流す必要があるため、レーザ光の照射に伴って非常に大きな電磁ノイズが発生する。
【０００４】
このような発光部で発生するノイズが受光部に影響を与えることがないようにするために、発光部及び受光部を、個別に金属シールドで覆う等の対策が採られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−５９０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、金属シールドは光も遮蔽するため、金属シールド内の発光部が発生させたレーザ光を、金属シールドの外部に取り出したり、金属シールドの外部から到来するレーザ光を、金属シールド内の受光部に導いたりするために、金属シールドに開口部を設ける必要がある。
【０００７】
しかし、光を通過させるような開口は、通常、ノイズも通り抜けてしまう。このため、装置を小型化するために、発光部及び受光部を接近させて配置した場合には、それぞれが金属シールドで覆われていたとしても、金属シールドの開口部から電磁ノイズが漏洩，侵入することによって、受光部が必要とするＳ／Ｎを確保することができず、ひいては精度のよい測距を行うことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するために、発光部で発生する電磁ノイズが受光部に与える影響を抑制した小型化可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載のレーダ装置は、光を照射する発光部と、光を受光する受光部と、予め設定された第１偏光方向の成分の光を透過し、第１偏光方向と直交する第２偏光方向の成分の光を反射することにより、発光部から照射された照射光を、予め設定された投射方向に導くと共に、投射方向から到来する反射光を前記受光部に導く光路変更部とを備えている。
【００１０】
そして、光路変更部は、照射光の波長より短い間隔で周期的に配置された金属細線からなる構造体（金属微細周期構造体）を有した偏光分離素子からなり、発光部及び受光部のうち一方が、光を通過させる開口部を有する電磁遮蔽体と、その開口部を塞ぐように設けた偏光分離素子とで形成された電磁遮蔽空間内に配置されている。
【００１１】
なお、金属微細周期構造体による偏光分離素子は、必要な光（第１偏光方向の成分の光）を透過しつつ、不要な電磁波に対しては遮蔽体として作用する。
従って、本発明のレーダ装置によれば、電磁遮蔽体と偏光分離素子が形成する電磁遮蔽空間内に発光部が配置されている時には、発光部にて発生した電磁ノイズが電磁遮蔽体の開口部を介して電磁遮蔽空間外に漏洩することを抑制でき、また、電磁遮蔽空間内に受光部が配置されている時には、発光部にて発生した電磁ノイズが電磁遮蔽体の開口部を介して、受光部が配置された電磁遮蔽空間内に侵入することを抑制できる。つまり、発光部にて発生する電磁ノイズに対する受光部での耐性を向上させることができる。
【００１２】
その結果、本発明のレーダ装置によれば、発光部及び受光部を接近させて配置すること、ひいては装置を小型化することができる。
なお、電磁遮蔽空間内に発光部を配置した場合、発光部，受光部，偏光分離素子は、例えば、請求項２に記載のように、偏光分離素子を透過した照射光の進行方向が投射方向となり、偏光分離素子で反射した反射光を受光部が受光する位置関係となるように配置すればよい。
【００１３】
また、電磁遮蔽空間内に受光部を配置した場合、発光部，受光部，偏光分離素子は、例えば、請求項３に記載のように、偏光分離素子で反射した照射光の進行方向が投射方向となり、偏光分離素子を透過した反射光を、受光部が受光する位置関係となるように配置すればよい。
【００１４】
ところで、反射光のうち、物体で鏡面反射した成分については、偏光方向が照射光と同じ状態に保持される。このような鏡面反射による反射光の成分は、偏光分離素子によって発光部側に戻されることになる。
【００１５】
そこで、請求項２又は請求項３に記載のレーダ装置では、請求項４に記載のように、偏光分離素子から投射方向に向かう照射光及び投射方向から到来し偏光分離素子に向かう反射光が通過する経路上に１／４波長板を設けることが望ましい。
【００１６】
このように構成された本発明のレーダ装置では、偏光分離素子から物体に到達する前と、物体から偏光分離素子に到達する前の２回、λ／板を通過する。その結果、鏡面反射して偏光分離素子に入射する反射光は、偏光分離素子を透過した照射光とは偏光方向が９０°異なったものとなり、その殆どが偏光分離素子にて反射するため、反射光を効率よく受光部に導くことができる。
【００１７】
また、請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載のレーダ装置は、請求項５に記載のように、偏光分離素子によって投射方向に導かれた照射光の進行方向を変化させることにより、予め設定された走査角度範囲内を走査する第１走査手段を備えていてもよい。
【００１８】
このように構成された本発明のレーダ装置によれば、物体の検知範囲を広げることができる。
請求項３に記載のレーダ装置では、請求項６に記載のように、更に、偏光分離素子を透過した反射光を、該反射光の入射方向に向けて反射する反射素子と、偏光分離素子と反射素子との間に設けられた１／４波長板とを備えていてもよい。この場合、受光部は、反射素子にて反射され１／４波長板を通過して到来する反射光を再帰反射光として、偏光分離素子で反射した再帰反射光を受光する位置に設けられていればよい。
【００１９】
また、請求項６に記載のレーダ装置では、更に、請求項７に記載のように、予め設定された所定回転軸を中心に偏光分離素子を回動させることで、偏光分離素子で反射する照射光の進行方向を変化させることにより、予め設定された走査角度範囲内を走査する第２走査手段を備えていてもよい。
【００２０】
この場合、偏光分離素子を動作させることで走査が実現されるため、走査に必要な構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態のレーダ装置の構成及び動作を示す説明図である。
【図２】偏光分離素子の構成を示す平面図及び断面図である。
【図３】第２実施形態のレーダ装置の構成及び動作を示す説明図である。
【図４】第３実施形態のレーダ装置の構成及び動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
＜全体構成＞
図１は、本実施形態のレーダ装置１の構成及び動作を示す説明図である。
【００２３】
図１に示すように、レーダ装置１は、レーザダイオード等の発光素子を駆動してパルス状のレーザ光を発生させる発光部１０と、発光部１０から照射されたレーザ光を平行光にして投射する投光光学系１１と、フォトダイオード等の受光素子によりレーザ光を受光する受光部１２と、所定方向から到来するレーザ光を収束させて受光部１２に導く受光光学系１３と、投光光学系１１を介して投射されるレーザ光（以下「照射光」という）を透過すると共に、その照射光の投射方向から到来するレーザ光（以下「反射光」という）を反射して受光光学系１３に向かうように光路を屈曲させる光路変更部１４と、光路変更部１４を透過した照射光及び光路変更部１４に向かう反射光の光路上に設けられた１／４波長板１５と、１／４波長板１５を通過した照射光を反射し、その反射角度を変化させることにより、予め設定された走査範囲内で照射光を走査する共に、走査範囲内から到来するレーザ光を１／４波長板１５を介して光路変更部１４に導く走査部１６とを備えている。
【００２４】
なお、１／４波長板１５は、直線偏光を円偏光に変換するとともに円偏光を直線偏光に変換する機能を有した周知のものである。また、走査部１６は、ＭＥＭＳ、ガルバノ等より構成された周知のものである。
【００２５】
ここで、図２は、（ｂ）が光路変更部１４の平面図、（ａ）がそのＡ−Ａ断面図である。
図２に示すように、光路変更部１４は、レーザ光を透過可能な材料で形成された板形状の基板１４１と、偏光分離機能を有する構造となるように基板１４１の面上に形成された偏光分離構造体１４２とで構成されたいわゆる偏光分離素子からなる。以下では、光路変更部１４を偏光分離素子１４ともいう。
【００２６】
なお、偏光分離構造体１４２は、導電性材料（例えば、Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等）により形成された複数の金属細線を、発光部１０から照射されるレーザ光の波長よりも短い間隔で予め設定された方向（以下、格子方向という）に沿って平行に配置することにより構成された格子状の構造（ワイヤグリッド）を有する。このような微細な周期構造体は、周知の微細加工技術を用いることで形成することができる。
【００２７】
図１に戻り、偏光分離素子１４，１／４波長板１５は、投光光学系１１から投射され直進するレーザ光が走査部１６に至る光路（以下、照射光路という）上に位置し、しかも、偏光分離素子１４及び１／４波長板１５の略中心位置にレーザ光の光軸が位置するように配置されている。但し、偏光分離素子１４は、照射光路に対して４５°傾斜し、１／４波長板１５は照射光路に対して正対するように配置されている。また、レーザダイオードによって発生させたレーザ光は偏光しているため、レーザ光の偏光方向と偏光分離素子１４の格子方向とが一致するように偏光分離素子１４は配置される。
【００２８】
また、受光光学系１３及び受光部１２は、照射光路に対して直交し、且つ、偏光分離素子１４の中心位置を通る軸（即ち、走査部１６から偏光分離素子１４に向かい、偏光分離素子１４で反射したレーザ光の光軸）上に位置するように配置されている。
【００２９】
そして、発光部１０及び投光光学系１１は、金属製の発光部シールド１７に収納されており、その発光部シールド１７には、発光部１０が発生させたレーザ光を発光部シールド１７の外部に取り出すための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように、偏光分離素子１４が設置されている。但し、発光部シールド１７と偏光分離素子１４の偏光分離構造体１４２とは互いに導通するように接続され共通のグランドに接地されている。つまり、発光部１０及び投光光学系１１は、発光部シールド１７と偏光分離素子１４とが形成する電磁遮蔽空間内に配置されるように構成されている。
【００３０】
一方、受光部１２は、金属製の受光部シールド１８に収納されており、その受光部シールド１８には、レーザ光を受光部シールド１８内の受光部１２に導くための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように、受光光学系１３を形成するレンズが設置されている。
【００３１】
＜動作＞
次に、このように構成されたレーダ装置１の動作を説明する。
まず、発光部１０から照射されたレーザ光（以下、照射光という）は、投光光学系１１により略平行光に変換され偏光分離素子１４に到達する（光Ｌ１１を参照）。偏光分離素子１４に到達した照射光のうち、上記格子方向に平行な偏光方向を有する成分（ＴＭ成分）は、偏光分離素子１４を透過し（光Ｌ１２を参照）、１／４波長板１５を通過して走査部１６に到達する（光Ｌ１３を参照）。なお、１／４波長板１５を通過した照射光は直線偏光から円偏光に変換される。
【００３２】
そして、走査部１６に到達した照射光は、走査部１６の動作に従って走査角度範囲内にレーダ波として照射される（光Ｌ１４を参照）。
その後、物体Ｂで反射し入射方向に戻ってくるレーザ光（以下、反射光という）は、走査部１６により照射光の到来方向に導かれる（光Ｌ１５，Ｌ１６を参照）。この走査部１６に導かれた反射光は、１／４波長板１５を通過して偏光分離素子１４に到達する（光Ｌ１７を参照）。なお、１／４波長板１５を通過して偏光分離素子１４に到達する反射光は、円偏光から直線偏光に変換され、しかも、偏光分離素子１４を通過した照射光とは偏向方向が９０°異なったもの（ＴＥ成分）となる。
【００３３】
このため、１／４波長板１５を通過した反射光は、偏光分離素子１４で反射して受光光学系１３に導かれる。この反射光は、受光光学系１３で収束され受光部１２に到達して、受光部１２にて受光信号に光電変換される（光Ｌ１８を参照）。
【００３４】
そして、レーダ装置１では、この受光信号に基づき、図示しない信号処理部にて、発光部１０がパルスレーザ光を照射した時刻と、受光部１２が反射光を受光した時刻との差を計測し、その計測結果から、レーザ光を反射した物体までの距離が求められることになる。
【００３５】
＜効果＞
以上説明したようにレーダ装置１によれば、発光部１０が発光部シールド１７及び偏光分離素子１４が形成する電磁遮蔽空間内に配置されているため、発光部１０がレーザ光を照射する時に発生させる電磁ノイズが、発光部シールド１７の開口部から外部に漏洩することを抑制することができる。
【００３６】
つまり、発光部１０にて発生し、受光部１２に干渉する電磁ノイズの影響を低減することができるため、発光部１０と受光部１２とを接近配置させて装置を小型化しても、電磁ノイズの影響の少ない受光信号を得ること、ひいては正常な測距を行うことができる。
【００３７】
なお、本実施形態において、金属シールド１７，１８が電磁遮蔽体、走査部１６が第１走査手段、レーザ光のＴＭ成分が第１偏光方向の成分、ＴＥ成分が第２偏光方向の成分に相当する。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。
＜全体構成＞
図３は、本実施形態のレーダ装置２の構成及び動作を示す説明図である。
【００３９】
図３に示すように、レーダ装置２は、レーダ装置１における発光部１０，投光光学系１１，受光部１２，受光光学系１３，偏光分離素子１４，１／４波長板１５，走査部１６と同様に構成された発光部２０，投光光学系２１，受光部２２，受光光学系２３，偏光分離素子２４（基板２４１，偏光分離構造体２４２），１／４波長板２５，走査部２６を備えている。
【００４０】
但し、レーダ装置２では、レーダ装置１の場合とは異なり、投光光学系２１から偏光分離素子２４に向かう照射光の偏光方向が偏光分離素子２４の格子方向と直交するように配置されている。
【００４１】
また、偏光分離素子２４，１／４波長板２５は、走査部２６から戻ってくるレーザ光（反射光）が受光光学系２３に至る直線の光路（以下、反射光路という）上に位置し、しかも、偏光分離素子２４及び１／４波長板２５の略中心位置にレーザ光の光軸が位置するように配置されている。但し、偏光分離素子２４は、反射光路に対して４５°傾斜し、１／４波長板２５は反射光路に対して正対するように配置されている。
【００４２】
更に、発光部２０及び投光光学系２１は、投光光学系２１から照射された照射光の光軸が反射光路に対して直交し、且つ、偏光分離素子２４の中心位置を通るように配置され、偏光分離素子２４で反射した照射光が導かれる投射方向が、反射光路を逆行する方向となるように配置されている。
【００４３】
そして、発光部２０は、金属製の発光部シールド２７に収納されており、その発光部シールド２７には、発光部２０から照射されたレーザ光を発光部シールド２７の外部に取り出すための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように、投光光学系２１を形成するレンズが設置されている。
【００４４】
一方、受光部２２及び受光光学系２３は、金属製の受光部シールド２８に収納されており、その受光部シールド２８には、レーザ光を受光部シールド２８内の受光光学系２３に導くための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように、偏光分離素子２４が設置されている。但し、受光部シールド２８と偏光分離素子２４の偏光分離構造体２４２とは互いに導通するように接続され、共通のグランドに接地されている。つまり、受光部２２は、受光部シールド２８と偏光分離素子２４とが形成する電磁遮蔽空間内に配置されるように構成されている。
【００４５】
＜動作＞
次に、このように構成されたレーダ装置２の動作を説明する。
まず、発光部２０から照射されたレーザ光（照射光）は、投光光学系２１により略平行光に変換され偏光分離素子２４に到達する（光Ｌ２１を参照）。偏光分離素子２４に到達した照射光のうち、上記格子方向に直行した偏光方向を有する成分（ＴＥ成分）は、偏光分離素子１４で反射することで光路が略９０°変化し１／４波長板２５に入射する（光Ｌ２２を参照）。なお、発光部２０から照射される照射光は偏光しているため、偏光分離素子２４の偏光方向と照射光の偏光方向が直行するように適切に配置することによって、殆どの照射光を偏光分離素子２４で反射させることができる。
【００４６】
１／４波長板２５に入射された照射光は、直線偏光から円偏光に変換されて走査部１６に到達する（光Ｌ２３を参照）。走査部２６に到達した照射光は、走査部２６の動作に従って走査角度範囲内にレーダ波として照射される（光Ｌ２４を参照）。
【００４７】
走査角度範囲内に存在する物体Ｂで反射し入射方向とは逆方向に戻ってくるレーザ光（反射光）は、走査部２６により照射光の到来方向に導かれる（光Ｌ２５，Ｌ２６を参照）。この走査部２６によって導かれた反射光は、１／４波長板２５を通過することで、円偏波から直線偏光に変換されて偏光分離素子２４に到達する（光Ｌ２７を参照）。なお、１／４波長板２５にて円偏光から直線偏光に変換された反射光は、１／４波長板２５に入射する直線偏光の照射光とは偏光方向が９０°異なったもの（ＴＭ成分）となる。
【００４８】
このため、１／４波長板２５を通過した反射光は、偏光分離素子２４で反射して受光光学系２３に導かれる。この受光光学系２３に導かれた反射光は、受光光学系１３で収束して受光部２２に到達して、受光部２２にて受光信号に光電変換される（光Ｌ２８を参照）。
【００４９】
そして、レーダ装置２では、この受光信号に基づき、図示しない信号処理部にて、発光部２０がパルスレーザ光を照射した時刻と、受光部２２が反射光を受光した時刻との差を計測し、その計測結果から、レーザ光を反射した物体までの距離が求められることになる。
【００５０】
なお、レーザ光が物体Ｂにて鏡面反射した成分については、偏光の向きが保存されるため、１／４波長板２５の作用によって、その殆どを受光部２２に導くことができるが、物体Ｂにて散乱反射した成分については、約半分が受光部２２に導かれることになる。
【００５１】
＜効果＞
このように構成されたレーダ装置２によれば、受光部２２が受光部シールド２８及び偏光分離素子２４が形成する電磁遮蔽空間内に配置されているため、レーザ光の照射時に発光部２０にて発生した電磁ノイズが、反射光を取り込むために設けられた受光部シールド２８の開口部から（即ち偏光分離素子２４を介して）侵入することを抑制することができる。
【００５２】
つまり、発光部２０にて発生し、受光部２２に干渉する電磁ノイズの影響を低減することができるため、発光部２０と受光部２２とを接近配置させて装置を小型化しても、電磁ノイズの影響の少ない受光信号を得ること、ひいては、正常な測距を行うことができる。
【００５３】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。
＜全体構成＞
図４は、本実施形態のレーダ装置３の構成及び動作を示す説明図である。
【００５４】
図４に示すように、レーダ装置３は、レーダ装置１における、発光部１０，投光光学系１１，受光部１２，受光光学系１３，偏光分離素子１４，１／４波長板１５と同様に構成された発光部３０，投光光学系３１，受光部３２，受光光学系３３，偏光分離素子３４（基板３４１，偏光分離構造体３４２），１／４波長板３５を備えている。
【００５５】
但し、レーダ装置３では、レーダ装置１の場合とは異なり、照射光の偏光方向が偏光分離素子１４の格子方向と直交するように配置される。また、投光光学系３１及び受光光学系３３は、偏光分離素子３４を挟んで対向する位置に設けられ、偏光分離素子３４の偏光分離構造体３４２側の面に照射光が投射され、基板３４１側の面で反射した反射光が受光光学系３３を介して受光部３２に導かれるように配置されている。
【００５６】
また、偏光分離素子３４は、中心軸を介して回動可能に支持され、図示しない駆動装置により、投光光学系３１から入射するレーザ光の光軸に対して４５°傾斜した角度を中心として設定された所定角度範囲内で角度を変化させることができるように構成されている。
【００５７】
そして、偏光分離素子３４で反射した照射光が照射される範囲を走査範囲として、１／４波長板３５は、偏光分離素子３４を挟んで走査範囲と対向する位置に配置されている。
更にレーダ装置３は、１／４波長板３５を透過したレーザ光を、その入射方向とは逆方向に反射する機能を有した再帰性反射素子３６を備えている。なお、再帰性反射素子３６は、素子本体となる基板の表面に、例えばコーナーキューブアレイ、ビーズアレイ、及びプリズムアレイのいずれかを形成することにより構成される。
【００５８】
また、発光部３０は、金属製の発光部シールド３７に収納されており、その発光部シールド３７には、発光部３０から照射されたレーザ光を発光部シールド３７の外部に取り出すための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように、投光光学系３１を形成するレンズが設置されている。
【００５９】
一方、受光部３２及び受光光学系３３，１／４波長板３５，再帰性反射素子３６は、金属製の受光部シールド３８に収納されており、その受光部シールド３８には、レーザ光を受光部シールド２８内の受光光学系２３に導くための開口部が設けられ、更に、その開口部を塞ぐように偏光分離素子３４が設置されている。但し、受光部シールド３８と偏光分離素子３４の偏光分離構造体３４２とは互いに導通するように接続され、共通のグランドに接地されている。つまり、受光部３２は、受光部シールド３８と偏光分離素子３４とが形成する電磁遮蔽空間内に配置されるように構成されている。
【００６０】
＜動作＞
次に、このように構成されたレーダ装置３の動作を説明する。
まず、発光部３０から照射されたレーザ光（照射光）は、投光光学系３１により略平行光に変換され偏光分離素子３４に到達する（光Ｌ３１を参照）。偏光分離素子３４に到達した照射光のうち、格子方向に直行した偏光方向を有する成分（ＴＥ成分）は、偏光分離素子３４で反射することで光路が変化し、走査範囲に向けて照射される（光Ｌ３２を参照）。
【００６１】
走査角度範囲内に存在する物体Ｂで反射し、入射方向とは逆方向に戻ってくるレーザ光（反射光）のうち、格子方向と同じ偏光方向を有する成分（ＴＭ成分）は、偏光分離素子３４を透過して１／４波長板２５に到達する（光Ｌ３４を参照）。１／４波長板３５を通過した反射光は、直線偏光から円偏光に変換されて再帰性反射素子３６に到達する（光Ｌ３５を参照）。
【００６２】
再帰性反射素子３６に到達した反射光は、再帰性反射素子３６で入射方向とは逆方向に反射し、再び１／４波長板２５に到達する（光Ｌ３６を参照）。１／４波長板３５を通過した反射光（再帰反射光）は、円偏光から直線偏光に変換されて偏光分離素子３４に到達する（光Ｌ３７を参照）。
【００６３】
偏光分離素子３４に到達した反射光は、１／４波長板３５を２度通過したことにより、偏光分離素子３４を透過したＴＭ成分からなる反射光とは、偏光方向が９０°異なったもの（即ちＴＥ成分）となっているため、偏光分離素子３４で反射して受光光学系３３に導かれる。この受光光学系３３に導かれた反射光は、受光光学系３３で収束して受光部３２に到達し、受光部３２にて受光信号に光電変換される（光Ｌ３８を参照）。
【００６４】
そして、レーダ装置３では、この受光信号に基づき、図示しない信号処理部にて、発光部３０がパルスレーザ光を照射した時刻と、受光部３２が反射光を受光した時刻との差を計測し、その計測結果から、レーザ光を反射した物体までの距離が、走査範囲内の方位毎に求められることになる。
【００６５】
なお、反射光のうち、物体Ｂにて鏡面反射した成分については、偏光の向きが保存されるため、その殆どが偏光分離素子３４を透過して受光部２２に導かれるが、物体Ｂにて散乱反射した成分については、約半分が偏光分離素子３４を透過して受光部２２に導かれることになる。
【００６６】
また、図４中において、点線で示した部分（但し物体Ｂを除く）は、偏光分離素子３４の角度を異なる角度に変化させることで照射光，反射光の経路が変化する様子を示したものである。
【００６７】
＜効果＞
このように構成されたレーダ装置３によれば、受光部３２が受光部シールド３８及び偏光分離素子３４が形成する電磁遮蔽空間内に配置されているため、レーザ光の照射時に発光部３０にて発生した電磁ノイズが、反射光を取り込むために設けられた受光部シールド３８の開口部から（即ち偏光分離素子３４を介して）侵入することを抑制することができる。
【００６８】
つまり、発光部３０にて発生し、受光部３２に干渉する電磁ノイズの影響を低減することができるため、発光部３０と受光部３２とを接近配置させて装置を小型化しても、電磁ノイズの影響の少ない受光信号を得ること、ひいては、正常な測距を行うことができる。
【００６９】
なお、本実施形態において、偏光分離素子３４を回動させるための構成が第２走査手段に相当する。
［他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を取ることができる。
【００７０】
例えば、上記実施形態では、レーザ光によって走査角度範囲内を走査するように構成したが、第１及び第２実施形態における走査部１６，２６を省略したり、第３実施形態における偏光分離素子３４を固定して取り付けたりすることで、走査をしないように構成してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１，２，３…レーダ装置 １０，２０，３０…発光部 １１，２１，３１…投光光学系 １２，２２，３２…受光部 １３，２３，３３…受光光学系 １４，２４，３４…光路変更部（偏光分離素子） ５，２５，３５…１／４波長板 １６，２６…走査部 １７，２７，３７…発光部シールド １８，２８，３８…受光部シールド ３６…再帰性反射素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を照射する発光部と、
光を受光する受光部と、
予め設定された第１偏光方向の成分の光を透過し、前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の成分の光を反射することにより、前記発光部から照射された照射光を、予め設定された投射方向に導くと共に、前記投射方向から到来する反射光を前記受光部に導く光路変更部と、
を備え、
前記光路変更部は、前記照射光の波長より短い間隔で周期的に配置された金属細線からなる構造体を有した偏光分離素子からなり、
前記発光部及び前記受光部のうち一方が、光を通過させる開口部を有する電磁遮蔽体と該開口部を塞ぐように設けた前記偏光分離素子とで形成された電磁遮蔽空間内に配置されていることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記電磁遮蔽空間内には前記発光部が配置され、
前記発光部，前記受光部，前記偏光分離素子は、前記偏光分離素子を透過した前記照射光の進行方向が前記投射方向となり、前記偏光分離素子で反射した前記反射光を、前記受光部が受光する位置関係を有することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記電磁遮蔽空間内には前記受光部が配置され、
前記発光部，前記受光部，前記偏光分離素子は、前記偏光分離素子で反射した前記照射光の進行方向が前記投射方向となり、前記偏光分離素子を透過した前記反射光を、前記受光部が受光する位置関係を有することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記偏光分離素子から前記投射方向に向かう照射光及び前記投射方向から到来し前記偏光分離素子に向かう反射光が通過する経路上に１／４波長板を設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記偏光分離素子によって前記投射方向に導かれた前記照射光の進行方向を変化させることにより、予め設定された走査角度範囲内を走査する第１走査手段を備えることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記偏光分離素子を透過した反射光を、該反射光の入射方向に向けて反射する反射素子と、
前記偏光分離素子と前記反射素子との間に設けられた１／４波長板と、
を備え、前記受光部は、前記反射素子にて反射され１／４波長板を通過して到来する反射光を再帰反射光として、前記偏光分離素子で反射した前記再帰反射光を受光する位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項７】
予め設定された所定回転軸を中心に前記偏光分離素子を回動させることで、前記偏光分離素子で反射する前記照射光の進行方向を変化させることにより、予め設定された走査角度範囲内を走査する第２走査手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項１】
光を照射する発光部と、
光を受光する受光部と、
予め設定された第１偏光方向の成分の光を透過し、前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の成分の光を反射することにより、前記発光部から照射された照射光を、予め設定された投射方向に導くと共に、前記投射方向から到来する反射光を前記受光部に導く光路変更部と、
を備え、
前記光路変更部は、前記照射光の波長より短い間隔で周期的に配置された金属細線からなる構造体を有した偏光分離素子からなり、
前記発光部及び前記受光部のうち一方が、光を通過させる開口部を有する電磁遮蔽体と該開口部を塞ぐように設けた前記偏光分離素子とで形成された電磁遮蔽空間内に配置されていることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記電磁遮蔽空間内には前記発光部が配置され、
前記発光部，前記受光部，前記偏光分離素子は、前記偏光分離素子を透過した前記照射光の進行方向が前記投射方向となり、前記偏光分離素子で反射した前記反射光を、前記受光部が受光する位置関係を有することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記電磁遮蔽空間内には前記受光部が配置され、
前記発光部，前記受光部，前記偏光分離素子は、前記偏光分離素子で反射した前記照射光の進行方向が前記投射方向となり、前記偏光分離素子を透過した前記反射光を、前記受光部が受光する位置関係を有することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記偏光分離素子から前記投射方向に向かう照射光及び前記投射方向から到来し前記偏光分離素子に向かう反射光が通過する経路上に１／４波長板を設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記偏光分離素子によって前記投射方向に導かれた前記照射光の進行方向を変化させることにより、予め設定された走査角度範囲内を走査する第１走査手段を備えることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記偏光分離素子を透過した反射光を、該反射光の入射方向に向けて反射する反射素子と、
前記偏光分離素子と前記反射素子との間に設けられた１／４波長板と、
を備え、前記受光部は、前記反射素子にて反射され１／４波長板を通過して到来する反射光を再帰反射光として、前記偏光分離素子で反射した前記再帰反射光を受光する位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項７】
予め設定された所定回転軸を中心に前記偏光分離素子を回動させることで、前記偏光分離素子で反射する前記照射光の進行方向を変化させることにより、予め設定された走査角度範囲内を走査する第２走査手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６８５８４（Ｐ２０１３−６８５８４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９３６０（Ｐ２０１１−２０９３６０）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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