本發(fā)明涉及一種目標(biāo)探測(cè)器。

背景技術(shù)：
激光雷達(dá)作為車載裝置，可探測(cè)移動(dòng)運(yùn)載工具前是否存在目標(biāo)，也可探測(cè)與目標(biāo)之間的距離。激光雷達(dá)能夠探測(cè)在一定預(yù)期距離之內(nèi)是否存在目標(biāo)，并且探測(cè)與目標(biāo)之間的距離。為了能夠探測(cè)目標(biāo)或探測(cè)與目標(biāo)之間的距離，激光雷達(dá)采用光源(激光二極管)發(fā)出的激光束照射目標(biāo)，同時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)鏡掃描此激光束，并且激光雷達(dá)通過(guò)光電探測(cè)器探測(cè)目標(biāo)反射或散射的光。其中光電探測(cè)器可以使用例如雪崩光電二極管。在探測(cè)距離內(nèi)，存在最小可探測(cè)角度范圍(下文稱為“角分辨率”)。在探測(cè)距離內(nèi)，主掃描方向是指被掃描激光束的方向，次掃描方向是指掃描激光束所在的平面的垂直方向，主掃描方向的角分辨率與次掃描方向的角分辨率不同。盡管角分辨率取決于很多種因素，例如光電二極管的性能或者目標(biāo)的反射特性，但是一般來(lái)說(shuō)，角分辨率是指通過(guò)單次脈沖掃描能夠探測(cè)到的目標(biāo)范圍。其中，“通過(guò)單次脈沖掃描能夠探測(cè)到的目標(biāo)范圍”是指，在探測(cè)距離內(nèi)，光源圖像與光電探測(cè)器圖像重疊部分的區(qū)域。例如，某個(gè)特定區(qū)域在光源圖像的區(qū)域內(nèi)，即此特定區(qū)域在能夠被光源照射到的范圍內(nèi)，但如果此特定區(qū)域不在光電探測(cè)器的可探測(cè)區(qū)域內(nèi)，那么此特定區(qū)域的反射光將不會(huì)進(jìn)入到光電探測(cè)器。因此，此特定區(qū)域的反射光沒有被檢測(cè)到。相反的，如果比特定區(qū)域在光電探測(cè)器的可探測(cè)區(qū)域內(nèi)，但此特定區(qū)域不在光源圖像的區(qū)域內(nèi)，那么此特定區(qū)域沒有被光源照射到。因此，在這種情況下，沒有產(chǎn)生反射光或者散射光。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
專利文件1(日本未審查專利公開號(hào)H11-304469)公開了一種目標(biāo)探測(cè)器的示例。在專利文件1中，作為光源的半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束通過(guò)作為光學(xué)系統(tǒng)的擴(kuò)束鏡而轉(zhuǎn)換成平行光。也就是說(shuō)，半導(dǎo)體激光器到擴(kuò)束鏡主點(diǎn)的距離被設(shè)置成等于轉(zhuǎn)換透鏡(transmitterlens)的焦距，因此目標(biāo)點(diǎn)的共軛像位于無(wú)窮遠(yuǎn)處。通過(guò)轉(zhuǎn)換透鏡轉(zhuǎn)換成平行光的光束隨后被旋轉(zhuǎn)鏡掃描。在這種使用平行光的探測(cè)器中，在與旋轉(zhuǎn)鏡分離恒定距離的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行必要且充分的探測(cè)。但是在與旋轉(zhuǎn)鏡分離超過(guò)恒定距離的范圍內(nèi)，可能會(huì)遺漏某些探測(cè)區(qū)域，或者某些探測(cè)區(qū)域會(huì)相互重疊。此外，在專利文件1的示例中，沒有考慮半導(dǎo)體激光器的發(fā)光區(qū)尺寸。在此，在預(yù)定方向上發(fā)光區(qū)域的寬度被稱為“發(fā)光區(qū)尺寸”。當(dāng)發(fā)光區(qū)尺寸大到某一程度，即使采用如上所說(shuō)的裝置，通過(guò)擴(kuò)束鏡的光束也可能不是平行的。另一個(gè)問(wèn)題是當(dāng)不考慮發(fā)光區(qū)尺寸時(shí)，光量的損失會(huì)增大。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式正是為了解決上述問(wèn)題。目前需要一種能夠減少光量損失的目標(biāo)探測(cè)器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種目標(biāo)探測(cè)器，包括光源；光學(xué)系統(tǒng)，被配置用于將從光源發(fā)出的光束轉(zhuǎn)換成預(yù)定狀態(tài)；偏轉(zhuǎn)器，被配置用于對(duì)穿過(guò)上述光學(xué)系統(tǒng)的光束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)和掃描，并被配置用于將光束照射到目標(biāo)上；以及光電探測(cè)器，用于探測(cè)照射目標(biāo)的光束從目標(biāo)上反射或散射的光。上述光源的發(fā)光區(qū)的第一尺寸與發(fā)光區(qū)的第二尺寸不同，其中第一尺寸是指在第一方向上發(fā)光區(qū)的第一寬度，并且第二尺寸是指在第二方向上發(fā)光區(qū)的第二寬度。同所述第一尺寸和第二尺寸中較小者對(duì)應(yīng)的第一方向和第二方向中的一個(gè)方向與角分辨率高的方向一致，其中，所述角分辨率高的方向是指此方向上角分辨率較高，角分辨率是最小可探測(cè)角度范圍。根據(jù)已公開的技術(shù)，能夠提供減少光量損失的目標(biāo)探測(cè)器。通過(guò)以下詳細(xì)說(shuō)明并參閱附圖，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加顯著。附圖說(shuō)明圖1A和圖1B為基于一個(gè)實(shí)施方式的目標(biāo)探測(cè)器的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)示例簡(jiǎn)圖；圖2A和圖2B為基于該實(shí)施方式的目標(biāo)探測(cè)器的接收光學(xué)系統(tǒng)示例簡(jiǎn)圖；圖3A和圖3B所示為主掃描方向的角分辨率；圖4A和圖4B所示為次掃描方向的角分辨率；圖5所示為發(fā)光區(qū)尺寸；圖6所示為考慮光源的發(fā)光區(qū)域時(shí)的光源照射區(qū)域；圖7A和圖7B所示為基于角分辨率和發(fā)光區(qū)域的照射范圍；圖8A和圖8B為照射范圍隨著光源的發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡之間的距離波動(dòng)而變化的示例圖(版本1)；圖9A和圖9B為光源圖像隨著耦合透鏡位置而變化的示例圖；圖10A和圖10B為具體說(shuō)明了一個(gè)基于改進(jìn)示例的目標(biāo)探測(cè)器的投影光學(xué)系統(tǒng)原理圖；圖11A和11B為具體說(shuō)明了另一個(gè)基于改進(jìn)示例的目標(biāo)探測(cè)器的投影光學(xué)系統(tǒng)原理圖；以及圖12為照射范圍關(guān)于從光源的發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡之間的距離波動(dòng)的變化情況的示例圖(版本2)。具體實(shí)施方式下面，通過(guò)參閱附圖將對(duì)實(shí)施本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋。附圖中，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)中相同部分使用相同的參考標(biāo)記來(lái)省略重復(fù)的解釋。圖1A和1B為基于一個(gè)實(shí)施方式的目標(biāo)探測(cè)器的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)示例簡(jiǎn)圖。圖1A示出沿與XY平面平行的方向的橫截面圖。圖1B示出沿與XZ平面平行的方向的橫截面圖。圖2A和2B為基于該實(shí)施方式的目標(biāo)探測(cè)器的接收光學(xué)系統(tǒng)示例簡(jiǎn)圖。圖2A示出沿與XY平面平行的方向的橫截面圖。圖2B示出沿與XZ平面平行的方向的橫截面圖。參閱圖1A、1B、2A和2B，目標(biāo)探測(cè)器10至少包括，光源11；耦合透鏡12；反射鏡13；旋轉(zhuǎn)鏡14；反射鏡15；成像透鏡16；以及光電探測(cè)器17。目標(biāo)探測(cè)器10是用于探測(cè)是否存在目標(biāo)，探測(cè)與目標(biāo)之間的距離等類似功能的裝置。例如，目標(biāo)探測(cè)器10可用于車載激光雷達(dá)。在圖1A、1B、2A和2B中，參考標(biāo)記100表示被探測(cè)物體的圖像表面，參考標(biāo)記110表示探測(cè)范圍。在圖1A、1B、2A和2B中，坐標(biāo)軸定義為三維直角坐標(biāo)系，X軸定義為旋轉(zhuǎn)鏡14到探測(cè)范圍110的中心的軸，Y軸定義為被旋轉(zhuǎn)鏡14掃描的方向，以及Z軸定義為旋轉(zhuǎn)鏡14的轉(zhuǎn)軸方向(在后續(xù)圖中相同)。作為偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)鏡14在Y軸方向上偏轉(zhuǎn)光束并掃描光束，Y軸可被稱為“主掃描方向”，且垂直于主掃描方向的Z軸方向可被稱為“次掃描方向”。額外地或可選地，主掃描方向或次掃描方向中的一個(gè)可被稱為“第一方向”，另一個(gè)可被稱為“第二方向”。可以使用固體光源作為光源11，例如半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管。在本實(shí)施方式中，使用半導(dǎo)體激光器作為光源11。下面，描述一個(gè)使用半導(dǎo)體激光器進(jìn)行脈沖光發(fā)射的例子。耦合透鏡12放置在光源11的下游。這里，耦合透鏡12可以是由多個(gè)光學(xué)元件組成的。耦合透鏡12是將光源11發(fā)射出的光束(發(fā)散光)轉(zhuǎn)換為預(yù)定狀態(tài)的光學(xué)系統(tǒng)。這里，“將光束轉(zhuǎn)換為預(yù)定狀態(tài)”可以是指例如集中光束，或者將光束轉(zhuǎn)換為平行光。在本實(shí)施方式中，在主掃描方向上的耦合透鏡12的焦距與次掃描方向上的耦合透鏡12的焦距相等。在本實(shí)施方式中，將光源11和耦合透鏡12放置成，使從光源11的發(fā)光點(diǎn)到在主掃描方向上耦合透鏡12的第一主點(diǎn)間的距離L1小于在主掃描方向上耦合透鏡12的焦距。即，在主掃描方向，耦合透鏡12放置的位置，使第一主點(diǎn)與光源的發(fā)光點(diǎn)分隔一段距離，此距離小于耦合透鏡12的焦距。這里，耦合透鏡12的第一主點(diǎn)定義為耦合透鏡的主平面和此耦合透鏡光軸的直角交點(diǎn)。此外，將光源11和耦合透鏡12放置成，使從光源11的發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12的第一主點(diǎn)間的距離L1小于在次掃描方向上耦合透鏡12的焦距。即，在次掃描方向，耦合透鏡12放置的位置，使第一主點(diǎn)與光源11的發(fā)光點(diǎn)分隔一段距離，此距離小于耦合透鏡12的焦距。通過(guò)耦合透鏡12的光進(jìn)入反射鏡13，并且光的光路被轉(zhuǎn)換。然后，光進(jìn)入旋轉(zhuǎn)鏡14。旋轉(zhuǎn)鏡14包括至少兩個(gè)反射器(反射表面)。反射器安置在旋轉(zhuǎn)鏡14中，同時(shí)反射器相對(duì)旋轉(zhuǎn)鏡14的轉(zhuǎn)軸14o而傾斜相應(yīng)的角度，所述角度互不相同。在此實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)鏡14包括4個(gè)反射器14a、14b、14c和14d。調(diào)整反射器14a、14b、14c和14d相對(duì)轉(zhuǎn)軸14o的傾斜角度，使所述傾斜角度互不相同。通過(guò)這樣的配置，從反射鏡14反射的光的傳播方向角度可以相對(duì)XY平面進(jìn)行切換，并且被探測(cè)的層可以在Z軸方向移動(dòng)，這取決于使用反射器14a、14b、14c和14d中的哪一個(gè)。即，對(duì)每一個(gè)反射器14a、14b、14c和14d，可以掃描Z軸方向的相應(yīng)區(qū)域。這里，使用反射器14a、14b、14c和14d的掃描區(qū)域彼此不相同。在本實(shí)施方式中，可以掃描四個(gè)層。進(jìn)入旋轉(zhuǎn)鏡14的光轉(zhuǎn)反射器14a、14b、14c和14d偏離和掃描，從而照射圖像表面100的探測(cè)范圍110。從圖像表面100的探測(cè)范圍110反射或散射的光再次進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)鏡14中，然后，該光被反射鏡14a、14b、14c和14d反射。接下來(lái)，該光經(jīng)反射鏡15反射進(jìn)入成像透鏡16。如上面所述，旋轉(zhuǎn)鏡14能夠通過(guò)偏轉(zhuǎn)和掃描經(jīng)過(guò)耦合透鏡12的光束來(lái)使該光束照射到目標(biāo)上。旋轉(zhuǎn)鏡14是偏轉(zhuǎn)器的一個(gè)示例。成像透鏡16可以對(duì)來(lái)自圖像表面100的探測(cè)范圍110的反射光和散射光進(jìn)行成像。在實(shí)施方式中，成像透鏡16主掃描方向的焦距與成像透鏡16次掃描方向的焦距相等。來(lái)自圖像表面100的探測(cè)范圍110的反射光和散射光經(jīng)過(guò)成像透鏡16進(jìn)入光電探測(cè)器17。光電探測(cè)器17能夠通過(guò)成像透鏡16探測(cè)照射到圖像表面100的探測(cè)范圍110上的光束的反射光或散射光(即，光電探測(cè)器17能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行探測(cè))。例如，可選用雪崩二極管(APD)或者pin光電二極管(PD)作為光電探測(cè)器17。在此，光學(xué)接收系統(tǒng)可以僅包括透鏡和光電探測(cè)器，不必包括旋轉(zhuǎn)鏡。在具體實(shí)施方式中，將成像透鏡16的主平面與該成像透鏡16光軸的垂直交點(diǎn)定義為第二主點(diǎn)。光電探測(cè)器17和成像透鏡16按下述方式放置。即，在主掃描方向，光電探測(cè)器17和成像透鏡被放置成，使得光電探測(cè)器17的光接收部分與成像透鏡16的第二主點(diǎn)之間的距離L2等于成像透鏡16的焦距。即在主掃描方向，成像透鏡16放置成，使第二基準(zhǔn)點(diǎn)放置在與光電探測(cè)器17的光接收部分分隔一段距離的位置，所述距離等于成像透鏡16的焦距。此外，在次掃描方向，光電探測(cè)器17和成像透鏡16被放置成，使得光電探測(cè)器17光束接收部分與成像透鏡16的第二主點(diǎn)之間的距離L2等于該成像透鏡16的焦距。即在次掃描方向，成像透鏡16放置成，使第二基準(zhǔn)點(diǎn)放置在與光電探測(cè)器17的光接收部分分隔一段距離的位置，所述距離等于成像透鏡16的焦距。如圖2A和2B所示，L3為最小可探測(cè)距離，即目標(biāo)探測(cè)器10所能探測(cè)到的最小距離。接下來(lái)解釋角分辨率。在所有的主掃描和次掃描方向，目標(biāo)探測(cè)器10的角分辨率定義為最小可探測(cè)的角度范圍。這是由于，在探測(cè)范圍內(nèi)，為了在探測(cè)時(shí)無(wú)論物體與目標(biāo)探測(cè)器10之間的距離如何都不會(huì)遺漏或者重疊目標(biāo)的某些區(qū)域，用角度來(lái)標(biāo)定分辨率更加方便，如圖3A和3B所示。圖3A和3B為主掃描方向角分辨率θm的示意圖，如圖3A所示，在特定時(shí)刻，θm被探測(cè)到。然后，如圖3B所示，旋轉(zhuǎn)鏡14旋轉(zhuǎn)θm/2。因此掃描光束旋轉(zhuǎn)θm，下一個(gè)θm被探測(cè)到。采用這種方式，可以探測(cè)每一個(gè)區(qū)域θm是否有目標(biāo)存在。當(dāng)存在目標(biāo)時(shí)，離目標(biāo)的距離可以被探測(cè)到。圖4A和4B為次掃描方向角分辨率θs的示意圖。如圖4A和4B所示，在次掃描方向，旋轉(zhuǎn)鏡14的反射面14a與旋轉(zhuǎn)軸14o之間存在傾斜角，旋轉(zhuǎn)鏡14的反射面14b與旋轉(zhuǎn)軸14o之間存在傾斜角，通過(guò)使這兩個(gè)傾斜角之間存在角度差來(lái)掃描不同的區(qū)域。角分辨率被定義為光源11的像與光電探測(cè)器17可探測(cè)區(qū)域的重疊部分。但是，僅在光源11的像中定義角分辨率更合適。在這種情況下，可以增加設(shè)計(jì)接收光學(xué)系統(tǒng)的自由程度、更容易保證一定的光通量、并能夠避免在探測(cè)范圍中遺漏區(qū)域。接下來(lái)解釋發(fā)光區(qū)域的大小。光源11(半導(dǎo)體激光器)包括發(fā)光的區(qū)域(在下文中被稱為“發(fā)光區(qū)域”)。上述發(fā)光點(diǎn)為發(fā)光區(qū)域中任何合適的點(diǎn)。例如，發(fā)光點(diǎn)可以為發(fā)光區(qū)域的中心點(diǎn)。一般而言，在垂直于活性層(activelayer)的方向上的發(fā)光區(qū)域和在平行于活性層的方向上的發(fā)光區(qū)域不同。在具體實(shí)施方式中，主掃描方向的角分辨率θm大于(角度小于)次掃描方向的角分辨率θs(θm<θs)。按照?qǐng)D5所示設(shè)置發(fā)光區(qū)域。在圖5中，在主掃描方向上發(fā)光區(qū)域的寬度被定義為主掃描方向上發(fā)光區(qū)域的尺寸“am”。在圖5中，在次掃描方向上發(fā)光區(qū)域的寬度被定義為次掃描方向上發(fā)光區(qū)域的尺寸“as”。當(dāng)每一個(gè)主掃描方向和次掃描方向上發(fā)光區(qū)域的寬度發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)方向發(fā)光區(qū)域的尺寸就被定義為此方向上發(fā)光區(qū)域的最大寬度或平均寬度。以圖5為例，發(fā)光區(qū)域的尺寸“am”(光源11的發(fā)光區(qū)域在主掃描方向的寬度)與發(fā)光區(qū)域的尺寸“as”(光源11在次掃描方向發(fā)光區(qū)域的寬度)不同。發(fā)光區(qū)域的尺寸“am”小于發(fā)光區(qū)域的尺寸“as”。發(fā)光區(qū)域的尺寸較小的方向?qū)?yīng)于角分辨率(即最小可探測(cè)角度范圍)較大的方向(均為主掃描方向)。在具體實(shí)施方式中，光源11按上述方式設(shè)置，使得主掃描方向上的發(fā)光區(qū)域的尺寸變小(角分辨率大)。按照這種設(shè)置，可以簡(jiǎn)化耦合透鏡12的結(jié)構(gòu)，而不增加光通量(例如，同軸單透鏡的結(jié)構(gòu))。接下來(lái)將進(jìn)行詳細(xì)的介紹。具體示例如下，耦合透鏡12設(shè)置成，使得從光源11的單個(gè)發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光束轉(zhuǎn)換成平行光(以至于光源11的共軛像位于無(wú)窮遠(yuǎn)處)。在這種情況下，假設(shè)發(fā)光區(qū)域的尺寸不可忽略。那么即使布置耦合透鏡12，穿過(guò)耦合透鏡12的光束也會(huì)變成發(fā)散光，因此從光源11單個(gè)發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光束會(huì)變得平行。這將參考圖6進(jìn)行解釋。圖6所示為當(dāng)考慮到光源的發(fā)光區(qū)域時(shí)被光源照射到的照射區(qū)域。如圖6所示，耦合透鏡12的主平面12a與光源11發(fā)光點(diǎn)的距離等于耦合透鏡12的焦距f，從而將光源11上單個(gè)發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光束轉(zhuǎn)換為平行光。在圖6中，當(dāng)光源11上發(fā)光區(qū)域11a的尺寸被標(biāo)記為“a”，并僅考慮近軸區(qū)域時(shí)，光源11a的成像區(qū)域可以通過(guò)θ1＝2×tan-1(a/2f)得出。即光源11上發(fā)光區(qū)域11a的照射區(qū)域的角度范圍為θ1。在這種情況下，如果光源上發(fā)光區(qū)域11a不可忽略，那么經(jīng)過(guò)耦合透鏡12的光束被拓寬。當(dāng)發(fā)光區(qū)域11a的尺寸“a”較小時(shí)，被光束照射區(qū)域的角度范圍θ1變小。因此，角分辨率較大的方向可以與發(fā)光區(qū)域的尺寸“a”較小的方向一致，從而減小光通量的損失。圖7A和7B所示為基于角分辨率和發(fā)光區(qū)域的照射范圍。圖7A所示為根據(jù)本實(shí)施方式的照射范圍，圖7B為根據(jù)對(duì)比示例的照射范圍。在圖7A和7B中，角分辨率被標(biāo)記為“A”，發(fā)光區(qū)域的照射范圍被標(biāo)記為“B”(“B”所示的范圍包括有圖案的部分和沒有圖案的部分)。此外，主掃描方向上發(fā)光區(qū)域的尺寸“am”和次掃描方向上發(fā)光區(qū)域的尺寸“as”如圖5所示。如圖7A所示，光源11的位置以及耦合透鏡12的焦距被設(shè)定，以至于在主掃描方向上，角分辨率變大，發(fā)光區(qū)域的尺寸變小。當(dāng)耦合透鏡12僅包含單透鏡時(shí)，照射范圍可直接反應(yīng)出主掃描方向上與次掃描方向上發(fā)光區(qū)域的尺寸之比。如上述公式所述，照射范圍以角度為單位。理想情況下光源11的像能夠照射整個(gè)角分辨率區(qū)域。由于角分辨率“A”與照射范圍“B”一致，因比在主掃描方向，圖7A所示為最有效的狀態(tài)。在圖7A中，沒有達(dá)到次掃描方向的角分辨率(在次掃描方向，照射范圍“B”大于角分辨率“A”)。但是，通過(guò)一些方法，例如通過(guò)定義光電探測(cè)器17的圖像，可以達(dá)到次掃描方向的角分辨率，從而使得光源11的像與光電探測(cè)器17的圖像重疊。接下來(lái)，假設(shè)光源11已如圖7B的對(duì)比示例所示地放置，在主掃描方向發(fā)光區(qū)域變大，角分辨率“A”較高。在圖7B所示的對(duì)比示例中，除非耦合透鏡12的焦距等于3f，即圖7A所示“f”的三倍(另一對(duì)比實(shí)施方式中，主掃描方向上的角分辨率通過(guò)光電探測(cè)器17的圖像獲得)，否則，次掃描方向上整個(gè)角度范圍，即角分辨率之和，沒有全部照射到。按照上述方式，角分辨率與照射范圍的比值變小，光通量的損失增大。接下來(lái)，舉例說(shuō)明，發(fā)光區(qū)域的縱向長(zhǎng)度為200微米，另一較短的方向長(zhǎng)度為10微米。主掃描方向上的角分辨率設(shè)定為0.1°，次掃描方向上的角分辨率設(shè)定為1°。長(zhǎng)度較短的方向上的發(fā)光區(qū)域與主掃描方向?qū)R。為了使主掃描方向上的角分辨率與長(zhǎng)度較短的方向上的發(fā)光區(qū)域照射范圍相符，耦合透鏡12的焦距被調(diào)整為5.7mm。但是，該焦距長(zhǎng)度相對(duì)較小，由于光源11的機(jī)械干擾，上述焦距很難達(dá)到。此外，耦合透鏡12位置的變化對(duì)照射位置影響較大。照射位置很容易隨著耦合透鏡12位置的變動(dòng)而發(fā)生偏移。因此，調(diào)整耦合透鏡12的位置是困難的，或者照射位置的變化隨著時(shí)間推移而增加。因此，在這個(gè)實(shí)施方式中，例如，使用焦距為13mm的耦合透鏡12(大于5.7mm)。當(dāng)該耦合透鏡12放好后，從它的主點(diǎn)到發(fā)光點(diǎn)的距離等于焦距，理論上，通過(guò)替代在上述方程中的數(shù)值，可以得到在主掃描方向上的照射范圍為0.04度，而實(shí)際中，例如由于相差的影響，在主掃描方向上的照射范圍可能為0.08度。然而，在這種情況下，在主掃描方向上的照射范圍小于0.1度，也即小于主掃描方向上的角分辨率。因此，照射范圍的某些部分會(huì)被遺漏。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)將光源11的發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12之間的距離(為13mm)縮短例如20μm，來(lái)將透過(guò)耦合透鏡12的光束在主掃描方向上轉(zhuǎn)換成發(fā)散光，其中主掃描方向上的發(fā)光區(qū)尺寸較小。通過(guò)這種方式，主掃描方向上的照射范圍被調(diào)整為0.1度。此時(shí)，由于發(fā)光區(qū)的尺寸較大，在次掃描方向的照射范圍內(nèi)，發(fā)光區(qū)的尺寸是影響通過(guò)耦合透鏡12光束發(fā)散度的一個(gè)主要因素。因此，即使光源11的發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12之間的距離被縮短了20μm，也保留1.0度的照射范圍。如上所述，理論上，在次掃描方向上的照射范圍可能是0.9度，然而，例如由于偏差的影響，能夠得到1.0度的照射范圍。圖8A和圖8B為照射范圍隨著光源11的發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12之間的距離波動(dòng)而變化的示例圖。圖8A所示為照射范圍在主掃描方向上的變化情況。圖8B所示為照射范圍在次掃描方向上的變化情況。在圖8A和圖8B中，發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12的之間距離波動(dòng)為0，相應(yīng)地，發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12的主點(diǎn)的距離等于耦合透鏡12的焦距。這種情況下，可以發(fā)現(xiàn)光幾乎是平行光(意味著照射范圍很小，即發(fā)散度很小)。調(diào)整圖8A的垂直軸和水平軸，使其分別與圖8B垂直軸和水平軸的范圍相等。在次掃描方向上，發(fā)光區(qū)的尺寸較大，當(dāng)發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12之間的距離改變時(shí)，發(fā)散度的變化較小。也就是，當(dāng)發(fā)光區(qū)的尺寸較大時(shí)，透過(guò)耦合透鏡12的光束的發(fā)散度較不容易隨著發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12的距離而變化?？梢辕B加多個(gè)發(fā)光層。通過(guò)疊加多個(gè)發(fā)光層，可以提高光源11的發(fā)光量。這種情況下，能探測(cè)到在遠(yuǎn)處的目標(biāo)，此外，探測(cè)較不易受到天氣的影響。圖9A和圖9B為光源11的圖像隨著耦合透鏡12位置而變化的示例圖。圖9A所示為光源11的圖像，其使用疊加了多個(gè)發(fā)光層的光源11，并且光源11到耦合透鏡12的距離等于耦合透鏡12的焦距。圖9A中，白色區(qū)域的光強(qiáng)度高。隨著區(qū)域變暗，光強(qiáng)變低。這時(shí)，發(fā)光區(qū)的共軛像在遠(yuǎn)處區(qū)域出現(xiàn)。發(fā)光區(qū)的圖像看來(lái)幾乎是正常的。圖9A中，疊加三個(gè)發(fā)光層，可以看到三個(gè)發(fā)光層的圖像。由于發(fā)光層之間的縫隙不發(fā)光，會(huì)使在相應(yīng)區(qū)域中的目標(biāo)的光量不足，導(dǎo)致探測(cè)不到某些區(qū)域。許多情況下，在與活性層延伸的方向(圖9A中的垂直方向)垂直的方向(圖9A中的水平方向)上疊加發(fā)光層。也就是，在光源11的發(fā)光區(qū)，在發(fā)光區(qū)尺寸較小的方向上疊加多個(gè)發(fā)光層。如上所述，在發(fā)光區(qū)的尺寸較小的方向上提高光束的發(fā)散度，以便獲得角分辨率，不發(fā)光的縫隙所對(duì)應(yīng)的探測(cè)區(qū)域就不會(huì)被遺漏。這種情況下，光束就能夠照射而不會(huì)遺漏一些探測(cè)區(qū)域。也就是，光源11的發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12之間的距離小于耦合透鏡12的焦距時(shí)，光束就能夠照射而不會(huì)遺漏與不發(fā)光的縫隙所對(duì)應(yīng)的探測(cè)區(qū)域。圖9B所示為光源11在遠(yuǎn)處區(qū)域的圖像，其使用疊加多個(gè)發(fā)光層的光源11，并且從光源11到耦合透鏡12的主點(diǎn)距離小于耦合透鏡12的焦距。在圖9B中，光束發(fā)散度比在圖9A中的大。從圖9B可以看出，在整個(gè)發(fā)光區(qū)域中，光量充足。對(duì)于圖9B的情況，在光源11的發(fā)光區(qū)域中，三個(gè)發(fā)光層也疊加在發(fā)光區(qū)的尺寸較小的方向上。不同于圖9A的情形，光量在整個(gè)區(qū)域中充足。同理，通過(guò)耦合透鏡12將光源11(例如，半導(dǎo)體激光器)發(fā)出的光束轉(zhuǎn)換成預(yù)定狀態(tài)來(lái)產(chǎn)生照射到目標(biāo)的光束。這時(shí)，照射的角度范圍取決于光源11的發(fā)光區(qū)尺寸和耦合透鏡12的焦距。發(fā)光區(qū)的尺寸越小，照射角度范圍越小。在該實(shí)施方式中，通過(guò)使發(fā)光區(qū)的尺寸較小的方向和角分辨率較大的方向(也就是最小可探測(cè)角度范圍較小的方向)一致，可以簡(jiǎn)化耦合透鏡12的結(jié)構(gòu)(例如：同軸單透鏡的結(jié)構(gòu))，而不增加光量損失。在發(fā)光區(qū)的尺寸較小的方向上，光源11基本可以被認(rèn)為是點(diǎn)光源，因此，通過(guò)放置耦合透鏡12，使得發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12主點(diǎn)的距離等于耦合透鏡12的焦距，從而可將發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光束(發(fā)散光)基本轉(zhuǎn)換成平行光。然而，為了進(jìn)行探測(cè)而不遺漏任何探測(cè)區(qū)域，透過(guò)耦合透鏡12的光束可以具有發(fā)散角，而不是平行光。在該實(shí)施方式中，通過(guò)用耦合透鏡12將光束由平行狀態(tài)變?yōu)榫酃鉅顟B(tài)(也就是將光束轉(zhuǎn)換為略微發(fā)散)，可以對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，而不會(huì)漏掉任何探測(cè)區(qū)域。在發(fā)光區(qū)的尺寸較大的方向上，光源11不能被認(rèn)為是點(diǎn)光源。因此，即使放置耦合透鏡12，使發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12主點(diǎn)的距離等于耦合透鏡12的焦距，發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光束也不能被轉(zhuǎn)變成平行光。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)方向上的角分辨率，可以調(diào)整耦合透鏡的焦距。在發(fā)光區(qū)的尺寸較大的方向上，由于發(fā)光區(qū)尺寸的影響，即使發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡12主點(diǎn)的距離由原來(lái)耦合透鏡12的焦距而略微改變，光束發(fā)散度也沒有顯著變化。因此，如上所述，在發(fā)光區(qū)的尺寸較大的方向能夠保持光束的發(fā)散度，即使耦合透鏡12將光束由平行狀態(tài)變?yōu)榫酃鉅顟B(tài)。也就是，在該實(shí)施方式中，在發(fā)光區(qū)的尺寸較大的方向能夠保持光束的發(fā)散度，同時(shí)，通過(guò)耦合透鏡12將光束由平行狀態(tài)變?yōu)榫酃鉅顟B(tài)(也就是將光束轉(zhuǎn)變?yōu)槁晕l(fā)散)，可以得到發(fā)光區(qū)的尺寸較小方向的角分辨率。此外，在發(fā)光區(qū)疊加多個(gè)發(fā)光層，可增加光源11的發(fā)光量。這種情況下，能探測(cè)到在遠(yuǎn)處的目標(biāo)，并且探測(cè)較不易受到天氣的影響。另外，通過(guò)在發(fā)光區(qū)的尺寸較小的方向上將光束轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)散光，光束就能夠照射到探測(cè)區(qū)域而不會(huì)遺漏對(duì)應(yīng)于各層之間不能發(fā)光的縫隙的區(qū)域。另一個(gè)示例以下將說(shuō)明另外一個(gè)示例。在這個(gè)例子中，改進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)將光源發(fā)出的光束轉(zhuǎn)變到預(yù)定狀態(tài)(也就是該光學(xué)系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡的示例)。在以下的說(shuō)明中，省略了與之前描述的結(jié)構(gòu)相同的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)部分的說(shuō)明。圖10A和圖10B為具體說(shuō)明了一個(gè)基于本示例的目標(biāo)探測(cè)器20的投影光學(xué)系統(tǒng)原理圖。圖10A給出了平行XY平面方向的橫截面圖。圖10B給出了平行XZ平面方向的橫截面圖。如圖10A和圖10B所示，目標(biāo)探測(cè)器20與目標(biāo)探測(cè)器10不同，不同之處在于，耦合透鏡12由耦合透鏡22和23替換(與圖1A，1B，2A，2B比較)。耦合透鏡22和23是圓柱形透鏡。耦合透鏡22僅在XY平面有光功率，耦合透鏡22置于靠近光源11的位置(光源11的光路下游)。耦合透鏡23僅在ZX平面有光功率，耦合透鏡23置于與光源11隔開的位置(耦合透鏡22的光路下游)。按照?qǐng)D10A和圖10B的結(jié)構(gòu)，從光源11發(fā)出并透過(guò)耦合透鏡22的光束的發(fā)散角隨著方向而不同。因此，耦合透鏡23的形狀隨著方向而不同。此外，如果耦合透鏡22和23沿著對(duì)應(yīng)于光束行進(jìn)方向的軸而旋轉(zhuǎn)，耦合透鏡22和23在不需要的方向上會(huì)有光功率。因此，為了防止耦合透鏡22和23旋轉(zhuǎn)，耦合透鏡22和23的外部形狀可以做成方形。然后進(jìn)行細(xì)節(jié)描述，發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡22主點(diǎn)之間的距離L4等于耦合透鏡22的焦距。同樣地，發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡23的主點(diǎn)之間的距離L5等于耦合透鏡23的焦距。在這個(gè)示例中，用到了耦合透鏡22和耦合透鏡23。耦合透鏡22只在主掃描方向有光功率。耦合透鏡23只在次掃描方向有光功率。這樣，可以分別設(shè)置在主掃描方向的角分辨率和在次掃描方向的分辨率。因此，可以增加設(shè)計(jì)的自由度。此外，可以分別在主掃描方向上將發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡22的主點(diǎn)的距離設(shè)置成耦合透鏡22的焦距，且在次掃描方向上將從發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡23的主點(diǎn)距離設(shè)置成在耦合透鏡23的焦距。因此，可以增加在主掃描方向和次掃描方向形成的光束的自由度。因此，在主掃描方向和在次掃描方向可以得到高精度的角分辨率。＜另一個(gè)示例＞在下文中，將說(shuō)明另外一個(gè)示例。在這個(gè)示例中，改進(jìn)將從光源發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換到預(yù)定狀態(tài)的光學(xué)系統(tǒng)。在以下的說(shuō)明中，將省略與之前描述的結(jié)構(gòu)相同的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)部分的說(shuō)明。圖11A和圖11B為具體說(shuō)明了一個(gè)基于本示例的目標(biāo)探測(cè)器30的投影光學(xué)系統(tǒng)原理圖。圖11A給出了平行于XY平面方向的橫截面圖。圖11B給出了平行于XZ平面方向的橫截面圖。如圖11所示，在目標(biāo)探測(cè)器30中，將光源11發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換到預(yù)定狀態(tài)的光學(xué)系統(tǒng)包括具有光功率的單個(gè)耦合透鏡32，使得在主掃描方向和次掃描方向的光功率是不同的。該耦合透鏡32是單個(gè)耦合透鏡，使得入射表面和出射表面中的一個(gè)在主掃描方向上有光功率，而入射表面和出射表面中的另一個(gè)在次掃描方向上有光功率。通過(guò)形成將從光源11發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換到預(yù)定狀態(tài)的具有單個(gè)耦合透鏡32的光學(xué)系統(tǒng)，可以減少組件的數(shù)量，也可以降低成本。另外，相比由具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的耦合透鏡所形成的光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)形成具有單個(gè)耦合透鏡32的光學(xué)系統(tǒng)，可以得到在主掃描方向和次掃描方向的更加精確的光學(xué)分辨率。在這個(gè)示例中，列舉了耦合透鏡32，其在入射表面的光功率與出射表面的光功率是不同的。然而，耦合透鏡的單個(gè)表面可具有光功率，使得在主掃描方向的光功率和次掃描方向的光功率是不同的。例如，可以使用只在出射表面有光功率的耦合透鏡，使得在主掃描方向的光功率和次掃描方向的光功率是不同的。這樣的話，在主掃描方向和次掃描方向上，將發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡的主點(diǎn)的距離均設(shè)置成等于耦合透鏡的焦距是困難的。然而，這個(gè)結(jié)構(gòu)有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，即在主掃描方向和次掃描方向上均可以容易地校正像差。另外，該結(jié)構(gòu)還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是光學(xué)特性的變化很小，例如在表面精度的變化是很小的。正如耦合透鏡的另外一個(gè)示例，可考慮將結(jié)構(gòu)設(shè)置為，在入射表面，凹光功率被加到主掃描方向和次掃描方向中的一個(gè)，而在出射表面，增加光功率使得光束在穿過(guò)耦合透鏡后被轉(zhuǎn)到預(yù)定的發(fā)散狀態(tài)。在這種情況下，焦距可能被設(shè)置成在耦合透鏡外的一個(gè)位置。因此，其優(yōu)勢(shì)在于焦距可以被動(dòng)態(tài)地調(diào)整。正如上所描述的，根據(jù)所需的光學(xué)特性，可以使用多種方法調(diào)節(jié)耦合透鏡的表面形狀。對(duì)于如上所述使用了兩個(gè)耦合透鏡的情況，相應(yīng)透鏡的表面形狀可以通過(guò)多種方法改變。通過(guò)這種方式，可以選擇更適合通過(guò)各種改進(jìn)得到的光學(xué)特性的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，可以設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)，使得在發(fā)光區(qū)尺寸較大的方向上從光源11的發(fā)光點(diǎn)到光學(xué)系統(tǒng)(該光學(xué)系統(tǒng)將從光源11發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換到一個(gè)預(yù)定的狀態(tài))的主點(diǎn)的距離等于該方向上光學(xué)系統(tǒng)的焦距。圖12為照射范圍隨著光源11的發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡之間距離波動(dòng)而變化的示例圖。在圖12中，可以發(fā)現(xiàn)，在發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡的距離波動(dòng)量為零的點(diǎn)附近，即使從發(fā)光點(diǎn)到耦合透鏡的主點(diǎn)的距離是變化的，照射范圍的變化也是較小的。即，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，即使在設(shè)置有耦合透鏡和類似的透鏡的位置處存在變化(尤其是在光軸方向)，受照射的光束的角度范圍的變化能夠被調(diào)控到較小，角分辨率也可以被穩(wěn)定地控制。綜上，通過(guò)實(shí)施方式介紹了一種可以減少光量損失的探測(cè)器。然而，本申請(qǐng)并不局限于所給出的特定實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以進(jìn)行多種變形和改進(jìn)。例如，在次掃描方向的角分辨率高于主掃描方向的角分辨率的目標(biāo)探測(cè)器；發(fā)光區(qū)的形狀不是長(zhǎng)方形的形狀的目標(biāo)探測(cè)器；不同于上述實(shí)施方式在光發(fā)射層的方向上進(jìn)行層疊的目標(biāo)探測(cè)器，上述目標(biāo)探測(cè)器都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)基于并要求獲得日本在先申請(qǐng)文件的優(yōu)先權(quán)，其申請(qǐng)?zhí)枮?013-015941，申請(qǐng)日為2013年1月30日，該申請(qǐng)文件的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。