光检测装置的制作方法

光检测装置
1.相关申请的交叉引用
2.该申请主张于2020年11月3日在日本技术的日本专利申请第2020－184033号的优先权，并在此引用其全部内容。
技术领域
3.该说明书的公开涉及光检测装置。


背景技术：

4.在专利文献1公开了通过旋转的偏转镜使从一维排列的多个端面发光激光器或者面发光激光器辐射的激光反射，来对装置外部的照射区域进行扫描的距离测定装置。该距离测定装置通过接收照射到照射区域的激光的反射光，测定与存在于照射区域的对象物的距离。
5.专利文献1：日本专利第6025014号公报
6.如专利文献1那样，在使端面发光激光器或者面发光激光器等发光部排列的结构中，不可避免地在多个发光部之间产生成为未发光部的缝隙。若存在这样的未发光部，则在向照射区域照射的各激光之间也产生未射出区域。而且，激光的未射出区域使不能够检测对象物的未检测区域产生。其结果，可能引起检测的分辨率的降低。


技术实现要素：

7.本公开的目的在于提供能够提高检测的分辨率的光检测装置。
8.为了实现上述目的，公开的一个方式为光检测装置，具备：发光单元，在特定排列方向相互隔开间隔地排列辐射光束的多个发光部；扫描单元，扫描从发光单元辐射的光束，向测定区域进行投光；受光单元，接收来自测定区域的光束的返回光；以及光学单元，位于从发光单元朝向扫描单元的光束的光路上，光学单元包含：第一光学元件，在从发光单元朝向扫描单元的光束的透射方向上具有正光焦度；以及第二光学元件，位于第一光学元件的后级，在向透射方向以及特定排列方向扩展的特定剖面上在透射方向上具有正光焦度。
9.另外公开的一个方式为光检测装置，具备：发光单元，在特定排列方向相互隔开间隔地排列辐射光束的多个发光部；扫描单元，扫描从发光单元辐射的光束，向测定区域进行投光；受光单元，接收来自测定区域的光束的返回光；以及光学单元，位于从发光单元朝向扫描单元的光束的光路上，光学单元包含：第一光学元件，在从发光单元朝向扫描单元的光束的透射方向上具有正光焦度；以及第二光学元件，位于第一光学元件的后级，在向透射方向以及特定排列方向扩展的特定剖面上使衍射光产生。
10.在这些方式中，从在特定排列方向上排列的多个发光部辐射的各光束在第一光学元件中调整行进方向，之后通过第二光学元件的正光焦度或者衍射光的产生作用，在特定剖面内向特定排列方向扩展。因此，即使在发光单元中在多个发光部之间存在未发光部，也不容易在向测定区域投光的各光束之间产生使未检测区域产生的缝隙。因此，能够提高光
检测装置的检测的分辨率。
11.另外公开的一个方式为光检测装置，具备：发光单元，在特定排列方向相互隔开间隔地排列辐射光束的多个发光部；扫描单元，扫描从发光单元辐射的光束，向测定区域进行投光；受光单元，接收来自测定区域的光束的返回光；以及光学单元，位于从发光单元朝向扫描单元的光束的光路上，光学单元包含：第一光学元件，形成在从发光单元朝向扫描单元的光束的透射方向具有正光焦度的第一柱面透镜面，并以使第一柱面透镜面的母线方向沿着特定排列方向的姿势配置；以及第二光学元件，位于第一光学元件的后级，形成在透射方向具有正光焦度或者负光焦度的第二柱面透镜面，并以使与第二柱面透镜面的母线垂直的方向沿着特定排列方向的姿势配置。
12.在该方式中，从在特定排列方向上排列的多个发光部辐射的各光束在第一柱面透镜面中调整行进方向，之后通过第二柱面透镜面的正或者负的光焦度，向特定排列方向扩展。因此，即使在发光单元中在多个发光部之间存在未发光部，也不容易在向测定区域投光的各光束之间产生使未检测区域产生的缝隙。因此，能够提高光检测装置的检测的分辨率。
13.另外公开的一个方式为光检测装置，具备：发光单元，在特定排列方向相互隔开间隔地排列辐射光束的多个发光部；扫描单元，扫描从发光单元辐射的光束，向测定区域进行投光；受光单元，接收来自测定区域的光束的返回光；以及光学单元，位于从发光单元朝向扫描单元的光束的光路上，光学单元包含：均化器，使从多个发光部辐射的各光束的强度至少在特定排列方向上均匀；以及整形光学元件，位于均化器的后级，将通过均化器成像的光束整形为向特定排列方向延伸的线状。
14.在该方式中，从在特定排列方向上排列的多个发光部辐射的各光束在均化器中使强度在特定排列方向上均匀，之后在整形光学元件中被整形为向特定排列方向延伸的线状。因此，即使在发光单元中在多个发光部之间存在未发光部，也不容易在向测定区域投光的各光束之间产生使未检测区域产生的缝隙。因此，能够提高光检测装置的检测的分辨率。
15.另外，权利要求书等中的括号内的参照编号仅表示与后述的实施方式中的具体的构成的对应关系的一个例子，并不对技术范围进行任何限制。
附图说明
16.图1是表示本公开的第一实施方式的激光雷达装置的构成的图。
17.图2是说明副扫描面内的光学单元的光学作用的图。
18.图3是说明主扫描面内的光学单元的光学作用的图。
19.图4是说明副扫描面上的光学单元的结构的图。
20.图5是说明主扫描面上的光学单元的结构的图。
21.图6是说明比较例的光学单元的副扫描面上的光学作用的图。
22.图7是说明本公开的第二实施方式的光学单元的副扫描面内的光学作用的图。
23.图8是说明本公开的第三实施方式的光学单元的副扫描面内的光学作用的图。
24.图9是说明本公开的第四实施方式的光学单元的副扫描面内的光学作用的图。
25.图10是说明本公开的第五实施方式的光学单元的副扫描面内的光学作用的图。
26.图11是说明本公开的第五实施方式的光学单元的主扫描面内的光学作用的图。
27.图12是说明本公开的第六实施方式的光学单元的副扫描面内的光学作用的图。
28.图13是说明本公开的第七实施方式的光学单元的副扫描面内的光学作用的图。
29.图14是说明本公开的第七实施方式的光学单元的主扫描面内的光学作用的图。
30.图15是说明本公开的第八实施方式的光学单元的副扫描面内的光学作用的图。
31.图16是说明本公开的第八实施方式的光学单元的主扫描面内的光学作用的图。
32.图17是说明变形例1的光学单元的副扫描面内的光学作用的图。
具体实施方式
33.以下，基于附图对本公开的多个实施方式进行说明。另外，有时通过对各实施方式中对应的构成要素附加相同的附图标记，来省略重复的说明。在各实施方式中仅对构成的一部分进行说明的情况下，该构成的其它的部分能够应用先行说明的其它的实施方式的构成。另外，不仅是各实施方式的说明中明示的构成的组合，只要组合未特别产生妨碍，则即使未明示也能够部分地组合多个实施方式的构成彼此。而且，多个实施方式以及变形例所记述的构成彼此的未明示的组合也通过以下的说明公开。
34.(第一实施方式)
35.图1～图3所示的本公开的第一实施方式的激光雷达(lidar，light detection and ranging/laser imaging detection and ranging：光探测测距/激光成像探测测距)装置100作为光检测装置发挥作用。激光雷达装置100搭载于作为移动体的车辆。激光雷达装置100例如配置在车辆的前方部、左右的侧方部、后方部或者车顶。激光雷达装置100通过投射光束pb扫描成为装置外部的车辆的规定的周边区域(以下，称为测定区域)。激光雷达装置100检测照射到测定区域的投射光束pb被测定对象物反射所引起的返回光(以下，称为反射光束rb)。投射光束pb通常使用外界的人难以视觉确认的近红外域的光。
36.激光雷达装置100通过反射光束rb的检测，能够对测定对象物进行测定。测定对象物的测定例如是测定对象物存在的方向(相对方向)的测定、从激光雷达装置100到测定对象物为止的距离(相对距离)的测定等。在应用于车辆的激光雷达装置100中，代表性的测定对象物是行人、自行车手、人以外的动物、以及其它车辆等移动物体，还为护栏、道路标志、道路旁的结构物、道路上的落下物等静止物体。
37.另外，除非另有说明，则以在水平面上静止的车辆为基准定义前后、上下、左右表示的各方向。另外，水平方向表示相对于水平面的切线方向，垂直方向表示相对于水平面的垂直方向。
38.激光雷达装置100具备发光单元20、扫描单元30、受光单元40、控制器50以及光学单元60、及收容这些构成的壳体。
39.壳体形成激光雷达装置100的外壳。壳体由遮光容器以及盖板等构成。遮光容器由具有遮光性的合成树脂或者金属等形成，作为整体呈大致长方体的箱状。在遮光容器形成有收容室以及光学窗。在收容室收容有激光雷达装置100的主要的光学构成。光学窗是使投射光束pb以及反射光束rb两方在收容室与测定区域之间往复的矩形形状的开口。盖板例如是由合成树脂或者玻璃等透光性材料形成的盖体。在盖板形成有使投射光束pb以及反射光束rb透过的透过部。盖板以配置为通过透过部堵住遮光容器的光学窗的状态组装于遮光容器。壳体以使光学窗的长边方向沿着车辆的水平方向的姿势保持于车辆。
40.发光单元20具有多个激光振荡元件22。各激光振荡元件22与控制器50电连接。各
激光振荡元件22在与来自控制器50的电信号对应的发光定时，从各激光辐射窗24辐射光束sb。
41.各激光振荡元件22采用激光二极管(laser diode)。各激光振荡元件22具有谐振器结构。谐振器结构是包含接合在p型半导体以及n型半导体之间的活性层、和配置在该活性层的两端面的一对反射镜的构成。在谐振器结构中，通过向各半导体施加电压，而向活性层供给电子以及空穴。电子以及空穴通过在活性层内的再结合而发光。在活性层内产生的光通过受激发射进行放大，通过基于夹着活性层配置的一对反射镜的反射的反复，成为相位一致的相干激光。谐振器结构使成为同相状态的激光通过设置于一方的反射镜的半透明反射镜状的激光辐射窗24进行辐射。该光束状的激光(以下，称为光束sb)构成投射光束pb的一部分。即，从多个激光振荡元件22振荡的光束sb的集合体成为投射光束pb。
42.作为一个例子，以上的激光振荡元件22采用从谐振器结构的侧面射出光束sb的边缘发射型的元件。另外，激光振荡元件22也可以采用使谐振器结构相对于半导体基板垂直地构成的垂直谐振器面发光激光器(vertical cavity surface emitting laser：垂直腔面发射激光器，vcsel)。vcsel相对于半导体基板向垂直方向射出光束sb。
43.多个激光振荡元件22在发光单元20的主基板上，排列在将特定的光源排列方向ads作为长边的长边矩形形状的发光区域21内。发光区域21是在主基板上安装了激光振荡元件22的区域。发光区域21只要是将光源排列方向ads作为长边的长边形状，则既可以是沿着z－x平面(后述)的平面区域，也可以是沿着x－y平面(后述)的平面区域，也可以是三维的空间区域。发光区域21的形状例如也可以是椭圆状等。多个激光振荡元件22在发光区域21内，在光源排列方向ads上相互隔开间隔地排列。多个激光振荡元件22既可以配置为单列(一列)，也可以配置为多列。
44.在各激光振荡元件22以矩形形状形成有上述的激光辐射窗24。各激光振荡元件22以使激光辐射窗24的长边方向沿着光源排列方向ads的朝向安装于主基板。通过多个激光辐射窗24排成一列的配置，在发光区域21形成向光源排列方向ads延伸的细带状的激光发光开口25。激光发光开口25的中心上的法线成为从激光发光开口25辐射的光束sb的光轴(以下，称为光束光轴bla)。另外，激光发光开口25的光源排列方向ads上的尺寸相对于与光源排列方向ads垂直的宽度方向的尺寸例如在100倍以上。
45.另外，假定代替通过多个激光辐射窗24构成激光发光开口25，而在一个激光振荡元件形成细带状的激光辐射窗的光源结构。但是，在这样的光源结构中，引起发光效率的降低，所以光束sb的输出确保变得困难。与此相对，将多个激光振荡元件22排列为阵列状的上述的构成适合于在确保光束sb的整体输出的同时，形成模拟的细长状的激光发光开口25。但是，在多个激光振荡元件22的元件间，例如为了冷却性、制造性以及发光效率的确保等，而确保规定的缝隙。其结果，在激光发光开口25不可避免地产生由激光振荡元件22的间隙所引起的未发光部23x(参照图2)。
46.扫描单元30扫描从各激光振荡元件22辐射的光束sb，作为投射光束pb投光到测定区域。除此之外扫描单元30使在测定区域进行了反射的反射光束rb射入受光单元40。扫描单元30构成为包含驱动马达31以及扫描镜33等。
47.驱动马达31例如是音圈马达、有刷dc马达、或者步进电机等。驱动马达31具有与扫描镜33机械结合的轴部32。轴部32以沿着激光振荡元件22的光源排列方向ads的姿势配置，
并规定扫描镜33的转动轴as。转动轴as为沿着光源排列方向ads的姿势，与光源排列方向ads实质上平行。驱动马达31以与来自控制器50的电信号对应的旋转量以及旋转速度驱动轴部32。
48.扫描镜33通过以由轴部32规定的转动轴as为转动中心，绕着转动轴as进行往复转动，在有限的角度范围ra内进行摆动运动。能够通过机械限位器、电磁限位器、或者驱动控制等设定扫描镜33的角度范围ra。角度范围ra被限制为投射光束pb不从壳体的光学窗脱离。
49.扫描镜33具有主体部35以及反射面36。主体部35例如通过玻璃以及合成树脂等形成为平板状。主体部35使用由金属等形成的机械部件与驱动马达31的轴部32结合。反射面36是通过在主体部35的单侧的表面对铝、银以及金等金属膜进行蒸镀，并进一步在该蒸镀面上形成二氧化硅等保护膜而成的镜面。反射面36形成为平滑的矩形平面状。反射面36以使长边方向沿着转动轴as的姿势设置。其结果，反射面36的长边方向与光源排列方向ads实质上一致。
50.对投射光束pb以及反射光束rb共用地设置扫描镜33。即，扫描镜33将反射面36的一部分作为投射光束pb的投光所使用的投光反射部37，并将反射面36的其它的一部分作为反射光束rb的受光所使用的受光反射部38。投光反射部37以及受光反射部38在反射面36上，既可以规定为相互分离的区域，也可以规定为至少一部分重合的区域。
51.扫描镜33根据反射面36的朝向的变化，使投射光束pb的偏转方向变化。扫描镜33通过驱动马达31的转动使朝向测定区域照射的投射光束pb移动，从而在时间以及空间上对测定区域进行扫描。这样的扫描镜33的扫描成为仅绕着转动轴as的扫描，成为省去了向光源排列方向ads的扫描的一维的扫描。
52.通过以上的构成，实质上与转动轴as正交的平面成为扫描镜33的主扫描面ms。另一方面，沿着从发光单元20射入扫描单元30的光束sb的光束光轴bla和转动轴as双方(实质上平行)的平面成为扫描镜33的副扫描面ss。主扫描面ms以及副扫描面ss是相互正交的平面。光源排列方向ads是实质上与副扫描面ss平行的方向，成为实质上与主扫描面ms垂直的方向。扫描镜33的扫描成为使沿着光源排列方向ads细长地延伸的线状的投射光束pb的照射范围沿着主扫描面ms往复移动的扫描。
53.这里，在激光雷达装置100的车载状态下，成为光源排列方向ads、转动轴as以及副扫描面ss沿着垂直方向的姿势。另一方面，成为光束光轴bla以及主扫描面ms沿着水平方向的姿势。通过以上，照射到测定区域的投射光束pb的形状成为向垂直方向细长地延伸的线状，决定激光雷达装置100的垂直视角。另一方面，扫描镜33的扫描时的有限的角度范围ra规定投射光束pb的照射范围，所以决定激光雷达装置100中的水平视角。
54.受光单元40接收来自测定区域的反射光束rb。反射光束rb是透过了壳体的光学窗的投射光束pb被存在于测定区域的测定对象物反射，再次透过光学窗，并射入到扫描镜33的激光。由于投射光束pb以及反射光束rb的速度相对于扫描镜33的转动速度足够大，所以投射光束pb与反射光束rb的相位偏移小至能够忽略的程度。因此，反射光束rb以与投射光束pb大致相同的反射角被反射面36反射，并在与投射光束pb相反的方向导光到受光单元40。
55.受光单元40构成为包含检测部41以及受光透镜44等。在检测部41设置有检测面42
以及解码器。检测面42由许多的受光元件形成。许多的受光元件以高度集成化的状态排列为阵列状，在检测面42形成长边矩形形状的元件阵列。检测面42的长边方向沿着激光发光开口25的长边方向亦即光源排列方向ads，与光源排列方向ads实质上平行。通过以上的构成，对于检测面42来说，能够在检测面42高效地接收沿着光源排列方向ads的呈线状的反射光束rb。
56.作为一个例子，受光元件采用单光子雪崩光电二极管(single photon avalanche diode，以下称为spad)。spad若射入一个以上的光子，则通过基于雪崩倍增的电子倍增动作，生成一个电脉冲。spad能够不经由ad转换电路，而输出作为数字信号的电脉冲。其结果，能够实现在检测面42聚光的反射光束rb的检测结果的高速读出。另外，能够采用与spad不同的元件作为受光元件。例如，受光元件能够采用通常的雪崩光电二极管、以及其它的光电二极管等。
57.解码器是将通过受光元件生成的电脉冲输出到外部的电路部。解码器从许多的受光元件中依次选择取出电脉冲的对象元件。解码器将选择的受光元件的电脉冲输出到控制器50。若从全部的受光元件的输出结束，则一次的取样结束。
58.受光透镜44是位于从扫描镜33朝向检测部41的反射光束rb的光路上的光学元件。受光透镜44形成受光光轴rla。受光光轴rla被定义为沿着通过受光透镜44的各折射面的曲率中心的虚拟的光线的轴。受光光轴rla实质上与光束光轴bla平行。受光透镜44对反射光束rb进行聚光，并使其聚焦到检测面42上。受光透镜44不管扫描镜33的朝向，而将在反射面36进行了反射的反射光束rb聚光到检测面42上。
59.控制器50控制测定区域的光检测。控制器50包含控制电路部、和驱动激光振荡元件22以及驱动马达31的驱动电路部，控制电路部包含处理器、ram、存储部、输入输出接口以及连接它们的总线等。控制电路部例如是以包含cpu(central processing unit：中央处理器)作为处理器的微控制器为主体的构成。控制电路部也可以是以fpga(field-programmable gate array：现场可编程门阵列)或者asic(application specific integrated circuit：专用集成)等为主体的构成。
60.控制器50与各激光振荡元件22、驱动马达31以及检测部41电连接。控制器50具备发光控制部51、扫描控制部52以及测定运算部53等功能部。各功能部既可以是基于程序以软件的方式构建的构成，或者也可以是以硬件的方式构建的构成。
61.发光控制部51朝向各激光振荡元件22输出驱动信号，以在与扫描镜33的光束扫描协作的发光定时，从各激光振荡元件22辐射光束sb。发光控制部51使光束sb从各激光振荡元件22以短脉冲状振荡。发光控制部51既可以控制为使多个激光振荡元件22的光束sb的振荡实质上同时，也可以设置微小的时间差使各激光振荡元件22依次振荡。
62.扫描控制部52朝向驱动马达31输出驱动信号，以实现与激光振荡元件22的光束振荡协作的光束扫描。
63.测定运算部53对从检测部41输入的电脉冲进行运算处理，判定测定区域上的测定对象物的有无。除此之外测定运算部53测定到掌握了存在的测定对象物为止的距离。测定运算部53在各取样中，对在投射光束pb的投光后从检测部41的各受光元件输出的电脉冲数进行计数。测定运算部53生成记录了每次取样的电脉冲数的直方图。直方图的等级表示从光束sb的辐射时刻到反射光束rb的检测时刻为止的光的飞行时间(time of flight，tof)。
另外，检测部41的取样频率相当于tof测定中的时间分辨率。
64.光学单元60是位于从发光单元20朝向扫描单元30的光束sb的光路上的光学元件组。光学单元60对从各激光振荡元件22辐射的光束sb的形状进行调整，使其射入反射面36。光学单元60构成为包含准直透镜61、光束整形透镜66以及镜筒70(参照图4以及图5)等。
65.这里，为了对光学单元60的详细构成进行说明，定义x轴、y轴以及z轴。x轴实质上与扫描单元30的副扫描面ss正交，且实质上与扫描单元30的主扫描面ms平行。x轴相当于激光的快轴(速轴)。y轴实质上与光源排列方向ads以及转动轴as平行。y轴相当于激光的慢轴(迟轴)。z轴实质上与从发光区域21朝向扫描镜33的光束光轴bla平行。z方向是透过光学单元60的光束sb的透射方向，是从发光单元20朝向扫描单元30的方向。通过以上，光学单元60的z－x平面与激光雷达装置100的主扫描面ms一致(参照图3)。另外，光学单元60的y－z平面与激光雷达装置100的副扫描面ss一致(参照图2)。
66.准直透镜61例如由合成石英玻璃或者合成树脂等光学特性优异的透光性材料形成。准直透镜61采用非球面双凸透镜。准直透镜61具有在发光单元20侧成为凸面状的凸射入面62、和在扫描单元30侧成为凸面状的凸射出面63。准直透镜61以光束光轴bla通过凸射入面62以及凸射出面63的各光学中心的方式配置在光束sb的光路上。凸射入面62以及凸射出面63的各光学中心上的法线，即准直透镜61的透镜光轴实质上与光束光轴bla一致。
67.准直透镜61在从发光单元20朝向扫描单元30的光束sb的透射方向(z方向)具有正光焦度。准直透镜61通过使凸射入面62以及凸射出面63的光束sb折射的光学作用，使光束sb的行进方向集中在光束光轴bla侧，生成至少在主扫描面ms内沿着光束光轴bla的平行光。准直透镜61位于光束整形透镜66的前级，使相对于光束光轴bla成为平行光的光束sb射入到光束整形透镜66。
68.光束整形透镜66位于准直透镜61的后级。光束整形透镜66在向光束sb的透射方向以及光源排列方向ads扩展的副扫描面ss上，在透射方向(z方向)具有正光焦度。光束整形透镜66采用柱面透镜166。
69.柱面透镜166与准直透镜61相同，由合成石英玻璃或者合成树脂等透光性材料形成。柱面透镜166是具有像散的光学作用的光学元件。柱面透镜166具有射入平面165以及柱面透镜射出面167。射入平面165为平滑的平面状，实质上与光束光轴bla正交。柱面透镜射出面167是球面状的部分圆筒面或者非球面状的部分圆筒面，成为在副扫描面ss上向射出侧亦即z方向进行凸弯曲的形状。
70.柱面透镜166以具有正光焦度的透镜剖面相对于副扫描面ss平行的姿势配置。柱面透镜166调整沿着x－y平面的位置，以使柱面透镜射出面167的光学中心在光束光轴bla上。柱面透镜166通过使射入平面165以及柱面透镜射出面167的光束sb折射的光学作用，实质上仅向副扫描面ss内的一个方向拉伸光束sb(参照图2)。另一方面，柱面透镜166在主扫描面ms内实质上不发挥使光束sb偏转的光学作用(参照图3)。
71.图4以及图5所示的镜筒70通过具有遮光性的合成树脂或者金属等，作为整体形成为圆筒状。镜筒70收容准直透镜61以及柱面透镜166。在镜筒70安装有玻璃罩27。玻璃罩27是保护激光振荡元件22的部件。玻璃罩27既可以是包含于发光单元20的构成，也可以是包含于光学单元60的构成。镜筒70高精度地规定各激光振荡元件22、准直透镜61以及光束整形透镜66的位置关系。镜筒70保持于壳体等构成。由此，规定准直透镜61以及柱面透镜166
与反射面36的位置关系。
72.镜筒70具备筒状主体71、射入侧部件72、中间部件75以及射出侧部件77。筒状主体71形成为圆筒状。筒状主体71通过内周壁面保持射入侧部件72、中间部件75以及射出侧部件77。
73.射入侧部件72形成为有底圆筒状。射入侧部件72以使底壁朝向发光单元20侧的姿势，内嵌于筒状主体71的内周壁面。射入侧部件72位于准直透镜61的发光单元20侧，限制准直透镜61向发光单元20侧的移动。在射入侧部件72的底壁形成有视场光阑73。
74.视场光阑73在射入侧部件72的底壁的中央划分射入侧开口74。射入侧开口74形成为将光源排列方向ads作为长边方向的大致矩形形状。射入侧开口74在主扫描面ms内，设置在光学单元60的合成焦平面fpf附近。安装于射入侧部件72的底壁的发光单元20使从各激光辐射窗24辐射的光束sb通过射入侧开口74射入镜筒70内。视场光阑73位于准直透镜61的射入侧亦即前级，调整(限制)从激光辐射窗24射出的光束sb的角度。
75.中间部件75形成为圆环状，配置在准直透镜61以及柱面透镜166之间。中间部件75限制准直透镜61向扫描单元30侧的移动，并且限制柱面透镜166向发光单元20侧的移动。
76.射出侧部件77形成为有底圆筒状。射出侧部件77以使底壁朝向扫描单元30侧的姿势，内嵌于筒状主体71的内周壁面。射出侧部件77位于柱面透镜166的扫描单元30侧，限制柱面透镜166向扫描单元30侧的移动。在射出侧部件77的底壁形成有开口光阑78。
77.开口光阑78在射出侧部件77的底壁的中央划分射出侧开口79。射出侧开口79形成为将沿着x轴的方向作为长边方向的大致矩形形状。射出侧开口79在副扫描面ss内，设置在光束sb最收敛的位置。射出侧开口79使透射了柱面透镜166的光束sb朝向扫描单元30射出。开口光阑78位于柱面透镜166的射出侧亦即后级，使射出到扫描单元30的光束sb的光量不限于该光束sb的射出角度而调整为一样。
78.接下来，进一步对在准直透镜61的后级追加了柱面透镜166的构成所带来的光学的效果的详细进行说明。
79.在图6所示的比较例的光学单元60c中，省略光束整形透镜66。因此，透射了准直透镜61的光束sb不在光源排列方向ads上扩展。因此，在发光区域21内在激光辐射窗24之间产生的未发光部23x在投射光束pb中也作为光束sb间的缝隙残存。根据以上，由多个光束sb构成的投射光束pb成为在光源排列方向ads上断开为多个的不连续的线状。在这样的光束sb间产生的缝隙成为不能够检测被检物的未检测区域nda。
80.与此相对，在图2所示的光学单元60中，基于准直透镜61以及柱面透镜166的射入侧的合成焦平面fpf在副扫描面ss(y－z平面)内与发光区域21相比位于准直透镜61侧(z方向)。即，发光区域21设置在与合成焦平面fpf相比远离光学单元60的位置。因此，在副扫描面ss内，准直透镜61以及柱面透镜166发挥使激光发光开口25的焦点模糊，并沿着y轴拉伸细带状的光束sb的光学作用。其结果，即使在多个激光辐射窗24之间产生未发光部23x，由于透过了光学单元60的各光束sb相互重合所以也使未检测区域nda消失。根据以上，由多个光束sb构成的投射光束pb成为在光源排列方向ads上连续地延伸的线状。
81.另一方面，在图3所示的主扫描面ms(z－x平面)内，准直透镜61以及柱面透镜166的合成焦平面fpf与发光区域21交叉。换句话说，发光区域21根据合成焦平面fpf的位置规定距离光学单元60的距离。另外，配置在发光区域21内的各激光辐射窗24可以稍微偏离合
成焦平面fpf。具体而言，各激光辐射窗24可以相对于合成焦平面fpf稍微向z方向偏移，也可以相对于合成焦平面fpf稍微向－z方向偏移。
82.根据以上的配置，在主扫描面ms内，柱面透镜166不具有正光焦度，所以在准直透镜61中成为平行光的光束sb沿着光束光轴bla，实质上保持原样地透射柱面透镜166。其结果，准直透镜61以及柱面透镜166能够抑制细带状的光束sb的宽度的扩大，形成维持了较窄的光束宽度的线状的投射光束pb。
83.根据到此为止进行了说明的第一实施方式，从在特定的光源排列方向ads排列的多个激光振荡元件22辐射的各光束sb通过准直透镜61调整行进方向。并且，各光束sb由于光束整形透镜66的正光焦度，在副扫描面ss内在光源排列方向ads上扩展。因此，即使在发光单元20中在多个激光振荡元件22之间存在未发光部23x，也不容易在投光到测定区域的各光束sb之间产生使未检测区域nda产生的缝隙。因此，能够提高激光雷达装置100的检测的分辨率。
84.除此之外在第一实施方式中，在副扫描面ss内，基于准直透镜61以及光束整形透镜66的合成焦平面fpf的位置与激光振荡元件22相比在准直透镜61侧。根据这样的合成焦平面fpf与激光振荡元件22的位置关系，从各激光振荡元件22辐射的各光束sb由于通过光学单元60，而受到光束整形透镜66的正光焦度的影响，能够成为缝隙消失的连续的线形状。其结果，能够从向测定区域投光的投射光束pb实质上消除未检测区域nda，所以能够更可靠地实现高分辨率的激光雷达装置100。
85.另外在第一实施方式中，多个激光振荡元件22排列在将光源排列方向ads作为长边的长边形状的发光区域21内。若为这样的构成，则使透过了光学单元60的光束sb重合的投射光束pb通过光束整形透镜66的光学作用成为连续的线状，并且，成为沿着光源排列方向ads细长地延伸的形状。其结果，容易确保沿着副扫描面ss的方向的分辨率。
86.并且在第一实施方式中，在与副扫描面ss正交，并且，沿着光束sb的透射方向亦即z方向的主扫描面ms内，发光区域21配置在光束整形透镜66以及光束整形透镜66的合成焦平面fpf的位置。这样，若将排列激光振荡元件22的发光区域21规定在合成焦平面fpf的位置，则能够抑制主扫描面ms内的光束的扩展。其结果，能够抑制向测定区域投光的投射光束的扩展，所以即使在光路上追加光束整形透镜66，也不容易引起检测分辨率的降低。
87.除此之外第一实施方式的光学单元60具有位于准直透镜61的前级的视场光阑73。视场光阑73形成将光源排列方向ads作为长边的射入侧开口74。若在视场光阑73形成这样的形状的射入侧开口74，则能够有效地抑制由于激光振荡元件22的封装以及玻璃罩27等而成为杂散光的光束sb的向准直透镜61的射入。因此，能够实现在投射光束pb产生的噪声的降低。
88.另外第一实施方式的光学单元60具有位于光束整形透镜66的后级的开口光阑78。开口光阑78形成将沿着与光源排列方向ads以及z方向双方垂直的x轴的方向作为长边的射出侧开口79。这样的形状的射出侧开口79能够在主扫描面ms内使相对于光束光轴bla成为平行光的光束sb透射，并且在副扫描面ss内抑制在各透镜61、66等产生的杂散光的射出。其结果，能够实现在投射光束pb产生的噪声的降低。
89.除此之外第一实施方式的扫描单元30具有绕沿着光源排列方向ads的转动轴as转动的扫描镜33。这样，若光源排列方向ads与转动轴as实质上平行，则能够实现利用连续的
线光束作为投射光束pb的测定区域的扫描。因此，更容易发挥使激光雷达装置100高分辨率化的效果。
90.并且在第一实施方式中，在光学单元60包含具有在副扫描面ss向射出侧进行凸弯曲的柱面透镜射出面167的柱面透镜166作为光束整形透镜66。根据柱面透镜166的采用，能够限定在副扫描面ss内使正光焦度发挥作用。其结果，容易兼得拉伸光束sb的副扫描面ss内的光学作用、和使光束sb成像的主扫描面ms内的光学作用。其结果，更容易实现高分辨率的光检测装置。
91.除此之外在第一实施方式中，在具有正光焦度的准直透镜61的后级配置具有同种的正光焦度的柱面透镜166。根据这样的配置，能够减小柱面透镜射出面167的曲率。因此，容易兼得柱面透镜166的制造性的确保和形状精度的确保。
92.另外在第一实施方式的扫描单元30中，在扫描镜33的主体部35的单侧面形成反射面36，通过使扫描镜33往复转动的摆动运动，实施投射光束pb的扫描。若作为比较例，假定使扫描镜的两面为反射面，并使该扫描镜旋转的构成，则在该比较例中，投射光束pb照射不到反射面的边缘部，所以产生中断投射光束pb的照射的未检测期间。与此相对，若为使扫描镜33摆动运动的方式，则实质上不产生上述那样的未检测期间。因此，使扫描镜33往复转动的扫描有利于激光雷达装置100的高分辨率化。
93.另外，在第一实施方式中，激光振荡元件22相当于“发光部”，扫描镜33相当于“转动镜”，准直透镜61相当于“第一光学元件”，光束整形透镜66相当于“第二光学元件”。另外，视场光阑73相当于“前级光阑部”，射入侧开口74相当于“前级开口”，开口光阑78相当于“后级光阑部”，射出侧开口79相当于“后级开口”，柱面透镜射出面167相当于“射出面”。并且，光源排列方向ads相当于“特定排列方向”，主扫描面ms相当于“正交剖面”，副扫描面ss相当于“特定剖面”，z方向相当于“(光束sb的)透射方向”。而且，反射光束rb相当于“返回光”，激光雷达装置100相当于“光检测装置”。
94.(第二实施方式)
95.图7所示的本公开的第二实施方式是第一实施方式的变形例。第二实施方式的光学单元60采用柱状透镜266作为光束整形透镜66。柱状透镜266与准直透镜61相同，由合成石英玻璃或者合成树脂等透光性材料形成。柱状透镜266包含许多微小的平凸透镜部268。柱状透镜266是连续地排列许多的平凸透镜部268而成的光学元件。
96.各平凸透镜部268沿着x轴延伸为线状。各平凸透镜部268沿着光源排列方向ads(y轴)连续地排列。各平凸透镜部268分别具有微小射入面265以及微小射出面267。微小射入面265形成为平滑的平面状。多个平凸透镜部268的各微小射入面265在光源排列方向ads上连续地无阶梯差地排列，形成柱状透镜266的射入面。柱状透镜266以使射入面与光束光轴bla正交的姿势配置。微小射出面267为球面状或者非球面状的部分圆筒面，成为在副扫描面ss向射出侧亦即z方向进行凸弯曲的形状。通过在光源排列方向ads上连续地排列多个微小射出面267，来形成柱状透镜266的射出面。
97.柱状透镜266在副扫描面ss内具有正光焦度。柱状透镜266通过使各微小射入面265以及各微小射出面267的光束sb折射的光学作用，实质上使光束sb仅向副扫描面ss内的一个方向扩展，形成连续的线状的投射光束pb。与此相对，柱状透镜266在主扫描面ms内实质上不发挥使光束sb扩展的光学作用。
98.在到此为止进行了说明的第二实施方式中，也起到与第一实施方式相同的效果，即使在发光区域21中排列的激光振荡元件22之间存在未发光部23x，也能够将由多个光束sb构成的投射光束pb整形为连续的线状。因此，能够实现高分辨率的检测。
99.除此之外根据第二实施方式那样的柱状透镜266的采用，能够限定在副扫描面ss内使正光焦度发挥作用。其结果，能够容易地兼得拉伸光束sb的副扫描面ss内的光学作用、和使光束sb成像的主扫描面ms内的光学作用。
100.并且，即使柱状透镜266相对于准直透镜61的相对位置沿着x－y平面偏移，对光束sb的光学作用也不容易变化。这样，在采用了柱状透镜266作为光束整形透镜66的方式中，容易允许柱状透镜266的位置偏移。另外，在第二实施方式中，微小射出面267相当于“射出面”。
101.(第三实施方式)
102.图8所示的本公开的第三实施方式是第一实施方式的其它的变形例。第三实施方式的光学单元60采用菲涅耳透镜366作为光束整形透镜66。菲涅耳透镜366与准直透镜61相同，由合成石英玻璃或者合成树脂等透光性材料形成。菲涅耳透镜366具有菲涅耳射入面365以及菲涅耳射出面367。
103.菲涅耳射入面365为平滑的平面状，实质上与光束光轴bla正交。在菲涅耳射出面367排列有作为整体在副扫描面ss向射出侧凸弯曲的多个分割射出面部368。分割射出面部368为沿着x轴延伸的形状，在光源排列方向ads断续地排列。
104.菲涅耳透镜366以光束光轴bla通过菲涅耳射入面365以及菲涅耳射出面367的各光学中心的方式，配置在光束sb的光路上。菲涅耳射入面365以及菲涅耳射出面367的各光学中心上的法线，即菲涅耳透镜366的透镜光轴实质上与光束光轴bla一致。
105.在到此为止进行了说明的第三实施方式中，也起到与第一实施方式相同的效果，即使在发光区域21上排列的激光振荡元件22之间存在未发光部23x，也能够整形连续的线状的投射光束pb。因此，能够实现高分辨率的检测。除此之外根据第三实施方式那样的菲涅耳透镜366的采用，能够实现光束整形透镜66的轻薄化。因此，能够实现光学单元60的小型化。
106.(第四实施方式)
107.图9所示的本公开的第四实施方式是第一实施方式的其它的变形例。第四实施方式的光学单元460具备衍射光学元件466作为代替光束整形透镜66(参照图2)的光学元件。衍射光学元件466作为整体形成为平板状。衍射光学元件466以使两面沿着x－y平面的姿势，配置在准直透镜61的后级。衍射光学元件466发挥使透射的光束sb在空间上进行分支的光学作用，在副扫描面ss上使衍射光产生。
108.在到此为止进行了说明的第四实施方式中，通过准直透镜61调整了行进方向的各光束sb由于衍射光学元件466的衍射光的产生作用，而在副扫描面ss内向光源排列方向ads扩展。因此，即使在发光单元20中在多个激光振荡元件22之间存在未发光部23x，也不容易在向测定区域投光的各光束sb之间产生使未检测区域nda产生的缝隙。因此，能够提高激光雷达装置400的检测的分辨率。
109.除此之外在第四实施方式中，即使衍射光学元件466相对于发光单元20的相对位置沿着x－y平面偏移，对光束sb的光学作用也不容易变化。因此，衍射光学元件466容易允
许x－y平面上的位置偏移。另外，在第四实施方式中，衍射光学元件466相当于“第二光学元件”，激光雷达装置400相当于“光检测装置”。
110.(第五实施方式)
111.图10以及图11所示的本公开的第五实施方式是第一实施方式的其它的变形例。第五实施方式的光学单元560由第一柱面透镜561以及第二柱面透镜566等光学元件构成。
112.第一柱面透镜561是由合成石英玻璃或者合成树脂等透光性材料形成的平凸柱面透镜。在第一柱面透镜561形成有射入平面562以及凸柱面透镜射出面563。射入平面562为平滑的平面状，实质上与光束光轴bla正交。凸柱面透镜射出面563是球面状的部分圆筒面或者非球面状的部分圆筒面，成为在主扫描面ms向射出侧亦即z方向凸弯曲的形状。凸柱面透镜射出面563在光束sb的透射方向(z方向)具有正光焦度。
113.第一柱面透镜561以光束光轴bla通过射入平面562以及凸柱面透镜射出面563的各光学中心的方式配置在光束sb的光路上。第一柱面透镜561以使凸柱面透镜射出面563的母线方向(非光焦度方向)沿着光源排列方向ads的姿势配置在光束光轴bla上。第一柱面透镜561发挥在主扫描面ms内使各光束sb折射的光学作用，作为生成沿着光束光轴bla的平行光的准直发挥作用。
114.第二柱面透镜566是由合成石英玻璃或者合成树脂等透光性材料形成的平凹柱面透镜。第二柱面透镜566在第一柱面透镜561的后级，位于远离第一柱面透镜561的位置。在第二柱面透镜566形成有凹柱面透镜射入面565以及射出平面567。凹柱面透镜射入面565为球面状的部分圆筒面或者非球面状的部分圆筒面，成为在副扫描面ss向射入侧凹弯曲的形状。凹柱面透镜射入面565在光束sb的透射方向(z方向)具有负光焦度。射出平面567为平滑的平面状，实质上与光束光轴bla正交。
115.第二柱面透镜566以光束光轴bla通过凹柱面透镜射入面565以及射出平面567的各光学中心的方式配置在光束sb的光路上。第二柱面透镜566以使与凹柱面透镜射入面565的母线垂直的方向(光焦度方向)沿着光源排列方向ads的姿势配置在光束光轴bla上。第二柱面透镜566发挥在副扫描面ss内使各光束sb折射的光学作用，使各光束sb向光源排列方向ads拉伸从而形成线状的投射光束pb。
116.在以上的光学单元560中，在副扫描面ss(y－z平面)内，与第二柱面透镜566相比在射出侧(z方向)规定基于第一柱面透镜561以及第二柱面透镜566的合成焦平面(慢轴焦平面)fpb。另一方面，在主扫描面ms(z－x平面)内，与第一柱面透镜561相比在射入侧(－z方向)规定基于各柱面透镜561、566的合成焦平面(快轴焦平面)fpf，且该合成焦平面与发光区域21重合。
117.另外，在第一柱面透镜561以及第二柱面透镜566中，凸柱面透镜射出面563以及凹柱面透镜射入面565可以形成为球面状或者非球面形状。除此之外，第一柱面透镜561也可以是具有向射入侧凸弯曲的柱面透镜面的平凸柱面透镜。同样地，第二柱面透镜566也可以是具有向射出侧凹弯曲的柱面透镜面的平凹柱面透镜。并且，第一柱面透镜561以及第二柱面透镜566也可以是在射入面以及射出面的两面具有曲率的柱面透镜。
118.在到此为止进行了说明的第五实施方式的激光雷达装置500中，也起到与第一实施方式相同的效果，从在特定的光源排列方向ads上排列的多个激光振荡元件22辐射的各光束sb在凸柱面透镜射出面563上调整行进方向。并且，各光束sb由于凹柱面透镜射入面
565的负光焦度，而在副扫描面ss内向光源排列方向ads扩展。因此，即使在发光单元20中在多个激光振荡元件22间存在未发光部23x，也不容易在向测定区域投光的各光束sb之间产生使未检测区域产生的缝隙。因此，能够提高激光雷达装置500的检测的分辨率。
119.另外，在第五实施方式中，第一柱面透镜561相当于“第一光学元件”，凸柱面透镜射出面563相当于“第一柱面透镜面”，凹柱面透镜射入面565相当于“第二柱面透镜面”。并且，第二柱面透镜566相当于“第二光学元件”，激光雷达装置500相当于“光检测装置”。
120.(第六实施方式)
121.图12所示的本公开的第六实施方式是第五实施方式的变形例。第六实施方式的光学单元560由第一柱面透镜561以及第二柱面透镜666等光学元件构成。
122.第二柱面透镜666是由合成石英玻璃或者合成树脂等透光性材料形成的平凸柱面透镜。第二柱面透镜666是与第五实施方式的凹柱面透镜射入面565(参照图10)对应的光学元件，位于第一柱面透镜561的后级。在第二柱面透镜666形成有射入平面665以及凸柱面透镜射出面667。射入平面665为平滑的平面状，实质上与光束光轴bla正交。凸柱面透镜射出面667为球面状的部分圆筒面或者非球面状的部分圆筒面，成为在副扫描面ss向射出侧凸弯曲的形状。凸柱面透镜射出面667既可以形成为球面状，也可以形成为非球面状。凸柱面透镜射出面667在光束sb的透射方向(z方向)具有正光焦度。
123.第二柱面透镜666以光束光轴bla通过射入平面665以及凸柱面透镜射出面667的各光学中心的方式配置在光束sb的光路上。第二柱面透镜666以使与凸柱面透镜射出面667的母线垂直的方向(光焦度方向)沿着光源排列方向ads的姿势，配置在光束光轴bla上。第二柱面透镜666发挥在副扫描面ss内使各光束sb折射的光学作用，使各光束sb在光源排列方向ads上拉伸从而形成线状的投射光束pb。
124.根据以上的光学构成，与第一柱面透镜561相比在射入侧(－z方向)规定基于第一柱面透镜561以及第二柱面透镜666的合成焦平面(慢轴焦平面)fpf。发光区域21与合成焦平面fpf相比，位于远离第一柱面透镜561的位置。
125.在到此为止进行了说明的第六实施方式中，也起到与第五实施方式相同的效果，通过连续的线形状的投射光束pb的形成，能够提高检测分辨率。另外，在第六实施方式中，凸柱面透镜射出面667相当于“第二柱面透镜面”，第二柱面透镜666相当于“第二光学元件”。
126.(第七实施方式)
127.图13以及图14所示的本公开的第七实施方式是第一实施方式的其它的变形例。第七实施方式的光学单元760构成为包含均化器80以及准直透镜761等。
128.均化器80位于发光单元20与准直透镜761之间，发挥使从多个激光振荡元件22辐射的各光束sb的强度至少在光源排列方向ads上均匀的功能。均化器80构成为包含第一柱状透镜81、第二柱状透镜84以及具有正光焦度的透镜87等光学元件。构成均化器80的各光学元件既可以具有球面状的透镜面，也可以具有非球面状的透镜面。
129.第一柱状透镜81以及第二柱状透镜84实质为彼此相同的光学元件，是连续地排列许多的平凸透镜部而成的光学元件。第一柱状透镜81以及第二柱状透镜84在具有正光焦度的透镜87的前级，以使平面状的透镜面彼此相对的姿势对置配置。
130.第一柱状透镜81具有许多的凸射入面部82以及射出平面83。凸射入面部82形成为
部分圆筒状，在副扫描面ss向射入侧凸弯曲。各凸射入面部82以使与母线垂直的光焦度方向沿着光源排列方向ads的姿势，在光源排列方向ads上连续地排列，形成第一柱状透镜81的射入面。凸射入面部82具有正光焦度，使从各激光振荡元件22射入的各光束sb向使其收敛的方向折射。射出平面83为平滑的平面状，使在各凸射入面部82进行了折射的光束sb透射。
131.第二柱状透镜84配置在第一柱状透镜81的后级。第二柱状透镜84具有射入平面85以及许多的凸射出面部86。射入平面85为平滑的平面状，在与第二柱状透镜84分离的位置，与射出平面83对置地配置。凸射出面部86形成为实质上与凸射入面部82相同的部分圆筒状，在副扫描面ss向射出侧凸弯曲。各凸射出面部86以使与母线垂直的光焦度方向沿着光源排列方向ads的姿势，在光源排列方向ads上连续地排列，形成第二柱状透镜84的射出面。各凸射出面部86的x－y平面上的位置实质上与各凸射入面部82的位置一致。凸射出面部86具有正光焦度，进一步使射入到射入平面85的各光束sb向使其收敛的方向折射。
132.具有正光焦度的透镜87配置在第二柱状透镜84的后级。在具有正光焦度的透镜87例如形成有凸射入面88以及凸射出面89。具有正光焦度的透镜87在主扫描面ms内以及副扫描面ss内双方发挥正光焦度。具有正光焦度的透镜87在均化器80的后级，使光源排列方向ads方向的强度被均匀化的线状的光束sb进行中间成像。
133.准直透镜761是实质与第一实施方式的准直透镜61(参照图1)相同的具有正光焦度的非球面透镜，例如具有凸射入面62以及凸射出面63。准直透镜761位于均化器80的后级。准直透镜761将透射了均化器80的光束sb转换为沿着光束光轴bla的平行光。准直透镜761的射入侧的焦平面fpc规定在均化器80使光束sb中间成像的位置。换句话说，准直透镜761设置在从光束sb进行中间成像的成像位置远离了焦距后的位置。准直透镜761对通过均化器80进行中间成像的光束sb进行整形，形成延伸为线状的投射光束pb。
134.在到此为止进行了说明的第七实施方式的激光雷达装置700中，也起到与第一实施方式相同的效果，从在特定的光源排列方向ads上排列的多个激光振荡元件22辐射的各光束sb通过均化器80在光源排列方向ads上使强度均匀。并且，各光束sb通过准直透镜761被整形为向光源排列方向ads延伸的线状。因此，即使在发光单元20中在多个激光振荡元件22间存在未发光部23x，也不容易在向测定区域投光的各光束sb之间产生使未检测区域产生的缝隙。因此，能够提高激光雷达装置700的检测的分辨率。
135.除此之外如第七实施方式那样，根据均化器80使用一对柱状透镜81、84的构成，能够有效地使光束sb的强度均匀化。其结果，能够投射不仅未检测区域消失，还在整体上使强度均匀化的投射光束pb。因此，激光雷达装置700的检测分辨率能够进一步提高。
136.另外，在第七实施方式中，凸射入面部82相当于“第一射出面”，凸射出面部86相当于“第二射出面”，准直透镜761相当于“整形光学元件”，激光雷达装置700相当于“光检测装置”。
137.(第八实施方式)
138.图15以及图16所示的本公开的第八实施方式是第七实施方式的变形例。第八实施方式的均化器80代替第一柱状透镜81以及第二柱状透镜84，而与具有正光焦度的透镜87一起具有第一凸透镜阵列181以及第二凸透镜阵列184。第一凸透镜阵列181以及第二凸透镜阵列184实质为彼此相同的光学元件，是连续地二维排列许多的微透镜部而成的光学元件。
第一凸透镜阵列181以及第二凸透镜阵列184在具有正光焦度的透镜87的前级，以使平面状的透镜面彼此相对的姿势对置配置。
139.第一凸透镜阵列181具有许多的凸射入面部82以及射出平面83。凸射入面部82形成为凸球面状，向射入侧凸弯曲。沿着x－y平面(射出平面83)连续地二维排列各凸射入面部82，形成第一凸透镜阵列181的射入面。凸射入面部82具有正光焦度，在主扫描面ms以及副扫描面ss的两面内，使从各激光振荡元件22射入的各光束sb向使其收敛的方向折射。射出平面83为平滑的平面状，使在各凸射入面部82进行了折射的光束sb透射。
140.第二凸透镜阵列184配置在第一凸透镜阵列181的后级。第二凸透镜阵列184具有射入平面85以及许多的凸射出面部86。射入平面85为平滑的平面状，在与第二凸透镜阵列184分离的位置，与射出平面83对置地配置。凸射出面部86形成为实质与凸射入面部82相同的半球面状，向射出侧凸弯曲。沿着x－y平面(射入平面85)连续地二维排列各凸射出面部86，形成第二凸透镜阵列184的射出面。各凸射出面部86的x－y平面上的位置实质上与各凸射入面部82的位置一致。凸射出面部86具有正光焦度，在主扫描面ms以及副扫描面ss的两面内，使射入到射入平面85的各光束sb进一步向使其收敛的方向折射。
141.在到此为止进行了说明的第八实施方式中，也起到与第七实施方式相同的效果，均化器80能够在光源排列方向ads上使光束sb的强度均匀化。其结果，向光源排列方向ads延伸的连续的线状的投射光束pb被整形，所以能够实现检测的高分辨率化。
142.除此之外如第八实施方式那样，根据均化器80使用一对凸透镜阵列181、184的构成，能够有效地使光束sb的强度均匀化。其结果，能够投射不仅未检测区域消失，还在整体上使强度均匀化的投射光束pb，所以能够实现检测分辨率的进一步的提高。
143.(其它的实施方式)
144.以上，对本公开的多个实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式进行解释，能够在不脱离本公开的主旨的范围内应用于各种实施方式以及组合。
145.在图17所示的上述实施方式的变形例1的镜筒970中，除了视场光阑73以及开口光阑78之外，还设置有中间光阑76。中间光阑76是形成在中间部件975的大致矩形形状的开口。中间光阑76使从凸射出面63朝向射入平面165的光束sb通过。中间光阑76抑制镜筒970内部的杂散光的产生。
146.在上述实施方式中，设置了投射光束pb以及反射光束rb所共用的扫描镜33。这样的扫描镜33的转动轴as也可以相对于光学单元60的y轴稍微倾斜。另外，在上述实施方式的变形例2中，与使投射光束pb偏转的扫描镜独立地设置使反射光束rb偏转的扫描镜。除此之外，在上述实施方式的变形例3中，省略使投影光束sb偏转的扫描镜。在变形例3中，沿着x轴排列多个激光发光开口25，并通过发光控制部51，使各激光发光开口25依次辐射光束sb。并且，在上述实施方式的变形例4中，进一步省略使反射光束rb偏转的扫描镜。在变形例4中，具有平面状的检测面的检测部在受光单元中检测反射光束rb。
147.在上述实施方式的变形例5中，扫描镜并不构成为在规定的角度范围ra内进行摆动运动，而在一个方向上旋转运动360度。在变形例5的扫描镜中，在主体部的两表面形成反射面。扫描镜也可以是多面镜等实施二维的扫描的反射镜。
148.在上述实施方式的变形例6、7中，未平行地配置光束光轴bla与受光光轴rla。具体而言，在变形例6中，光束光轴bla与受光光轴rla的间隔随着接近扫描镜33的反射面36而递
减。另一方面，在变形例7中，光束光轴bla与受光光轴rla的间隔随着接近扫描镜33的反射面36而递增。
149.上述实施方式的变形例8的光束整形透镜66不仅具有副扫描面ss内的正光焦度，在主扫描面ms内也具有光焦度。即，光束整形透镜66的射出面即使在沿着主扫描面ms的剖面上，也具有微小的曲率。如以上的变形例8那样，光束整形透镜66只要在副扫描面ss上具有正光焦度，则可以适当地变更其它的光学特性。
150.在上述实施方式的变形例9中，在激光雷达装置的壳体外部设置相当于控制器50的运算处理部。运算处理部既可以作为独立的车载ecu设置，也可以作为功能部安装于驾驶支援ecu或者自动驾驶ecu。另外，在上述实施方式的变形例10中，控制器50的功能作为功能部安装于受光单元40的检测部41。
151.在上述实施方式的变形例11中，在与车辆不同的移动体搭载激光雷达装置。具体而言，可以在能够无人移动的配送用机器人以及无人机等搭载激光雷达装置。另外，在上述实施方式的变形例12中，在非移动体安装激光雷达装置。激光雷达装置例如也可以构成为设置在路侧器等道路基础设施，并测量车辆以及行人等测量对象物。
152.也可以通过被编程为执行通过计算机程序具体化的一个或者多个功能的专用计算机的处理部实现本公开所记载的处理器及其方法。或者，也可以通过专用硬件逻辑电路实现本公开所记载的处理器及其方法。另外，也可以通过分立电路实现本公开所记载的处理器及其方法。或者，也可以通过从执行计算机程序的一个以上的计算机的处理部、一个以上的硬件逻辑电路以及一个以上的分立电路中选择的任意的组合实现本公开所记载的处理器及其方法。另外，计算机程序也可以作为通过计算机执行的指令，存储于计算机能够读取的非迁移有形记录介质。

技术特征：
1.一种光检测装置，具备：发光单元(20)，在特定排列方向(ads)上相互隔开间隔地排列辐射光束(sb)的多个发光部(22)；扫描单元(30)，扫描从上述发光单元辐射的上述光束，并向测定区域进行投光；受光单元(40)，接收来自上述测定区域的上述光束的返回光(rb)；以及光学单元(60)，位于从上述发光单元朝向上述扫描单元的上述光束的光路上，上述光学单元包含：第一光学元件(61)，在从上述发光单元朝向上述扫描单元的上述光束的透射方向上具有正光焦度；以及第二光学元件(66)，位于上述第一光学元件的后级，在向上述透射方向以及上述特定排列方向扩展的特定剖面(ss)上在上述透射方向上具有正光焦度。2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，在上述特定剖面内，基于上述第一光学元件以及上述第二光学元件的射入侧的合成焦点的位置与上述发光部相比在上述第一光学元件侧。3.根据权利要求1或者2所述的光检测装置，其中，多个上述发光部排列在将上述特定排列方向作为长边的长边形状的发光区域(21)内。4.根据权利要求3所述的光检测装置，其中，在与上述特定剖面正交且沿着上述透射方向的正交剖面(ms)内，上述发光区域配置在基于上述第一光学元件以及上述第二光学元件的射入侧的合成焦点的位置。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的光检测装置，其中，上述光学单元具有位于上述第一光学元件的前级的前级光阑部(73)，上述前级光阑部形成矩形形状的前级开口(74)。6.根据权利要求1～5中任意一项所述的光检测装置，其中，上述光学单元具有位于上述第二光学元件的后级的后级光阑部(78)，上述后级光阑部形成矩形形状的后级开口(79)。7.根据权利要求1～6中任意一项所述的光检测装置，其中，上述扫描单元具有绕沿着上述特定排列方向的转动轴(as)转动的转动镜(33)。8.根据权利要求1～7中任意一项所述的光检测装置，其中，上述光学单元包含具有在上述特定剖面上向射出侧进行凸弯曲的射出面(167)的柱面透镜(166)作为上述第二光学元件。9.根据权利要求1～7中任意一项所述的光检测装置，其中，上述光学单元包含连续地排列在上述特定剖面上向射出侧凸弯曲的多个射出面(267)而成的柱状透镜(266)作为上述第二光学元件。10.根据权利要求1～7中任意一项所述的光检测装置，其中，上述光学单元包含断续地排列在上述特定剖面上向射出侧凸弯曲的分割射出面部(368)而成的菲涅耳透镜(366)作为上述第二光学元件。11.一种光检测装置，具备：发光单元(20)，在特定排列方向(ads)上相互隔开间隔地排列辐射光束(sb)的多个发光部(22)；
扫描单元(30)，扫描上述发光单元辐射的上述光束，并向测定区域进行投光；受光单元(40)，接收来自上述测定区域的上述光束的返回光(rb)；以及光学单元(460)，位于从上述发光单元朝向上述扫描单元的上述光束的光路上，上述光学单元包含：第一光学元件(61)，在从上述发光单元朝向上述扫描单元的上述光束的透射方向上具有正光焦度；以及第二光学元件(466)，位于上述第一光学元件的后级，在向上述透射方向以及上述特定排列方向扩展的特定剖面(ss)上使衍射光产生。12.一种光检测装置，具备：发光单元(20)，在特定排列方向(ads)上相互隔开间隔地排列辐射光束(sb)的多个发光部(22)；扫描单元(30)，扫描从上述发光单元辐射的上述光束，并向测定区域进行投光；受光单元(40)，接收来自上述测定区域的上述光束的返回光(rb)；以及光学单元(560)，位于从上述发光单元朝向上述扫描单元的上述光束的光路上，上述光学单元包含：第一光学元件(561)，形成在从上述发光单元朝向上述扫描单元的上述光束的透射方向上具有正光焦度的第一柱面透镜面(563)，并以使上述第一柱面透镜面的母线方向沿着上述特定排列方向的姿势配置；以及第二光学元件(566、666)，位于上述第一光学元件的后级，形成在上述透射方向上具有正或者负的光焦度的第二柱面透镜面(565、667)，并以使与上述第二柱面透镜面的母线垂直的方向沿着上述特定排列方向的姿势配置。13.一种光检测装置，具备：发光单元(20)，在特定排列方向(ads)上相互隔开间隔地排列辐射光束(sb)的多个发光部(22)；扫描单元(30)，扫描从上述发光单元辐射的上述光束，并向测定区域进行投光；受光单元(40)，接收来自上述测定区域的上述光束的返回光(rb)；以及光学单元(760)，位于从上述发光单元朝向上述扫描单元的上述光束的光路上，上述光学单元包含：均化器(80)，使从多个上述发光部辐射的各上述光束的强度至少在上述特定排列方向上均匀；以及整形光学元件(761)，位于上述均化器的后级，将通过上述均化器成像的上述光束整形为向上述特定排列方向延伸的线状。14.根据权利要求13所述的光检测装置，其中，上述均化器包含：第一柱状透镜(81)，在上述特定排列方向上连续地排列在向上述光束的透射方向以及上述特定排列方向扩展的特定剖面上凸弯曲的多个第一射出面(82)而成；以及81第二柱状透镜(84)，位于上述第一柱状透镜的后级，在上述特定排列方向上连续地排列在上述特定剖面上凸弯曲的多个第二射出面(86)而成。15.根据权利要求13所述的光检测装置，其中，
上述均化器包含：第一凸透镜阵列(181)，连续地二维排列凸弯曲的多个第一射出面(82)而成；以及第二凸透镜阵列(184)，位于上述第一凸透镜阵列的后级，连续地二维排列凸弯曲的多个第二射出面(86)而成。

技术总结
激光雷达装置(100)是具备发光单元(20)、扫描单元(30)、受光单元(40)以及光学单元(60)的光检测装置。在发光单元(20)中，在光源排列方向(ADs)相互隔开间隔地排列辐射光束(SB)的多个激光振荡元件(22)。扫描单元(30)扫描从发光单元(20)辐射的光束(SB)，并向测定区域进行投光。受光单元(40)接收来自测定区域的反射光束(RB)。光学单元(60)位于从发光单元(20)朝向扫描单元(30)的光束的光路上。光学单元(60)包含在光束(SB)的透射方向具有正光焦度的准直透镜(61)、和位于准直透镜(61)的后级，且在副扫描面(SS)上在透射方向上具有正光焦度的光束整形透镜(66)。束整形透镜(66)。束整形透镜(66)。


技术研发人员：恩田一寿 三木早树人 清野光宏
受保护的技术使用者：株式会社电装
技术研发日：2021.10.19
技术公布日：2023/8/14