(57)【要約】【課題】揺動ミラーによりレーザ光を走査するレーザレーダ装置において、物体検出周期が長くなることを抑制しながらも、物体までの距離を算出する式を補正する。【解決手段】投光部１０と、レーザ光Ｌを走査する揺動ミラー２２と、受光部３０と、レーザ光Ｌを投光してから反射光を受光するまでの時間に基づいて物体までの距離を算出する距離算出式を用いて、外部の物体までの距離を算出する距離算出部６５とを備えたレーザレーダ装置１であって、レーザ光Ｌの一部が揺動ミラー２２の周囲を通過するようになっており、揺動ミラー２２の周囲を通過したレーザ光Ｌを受光部３０に向けて反射する内部反射ミラー２３と、レーザ光Ｌを投光してから、レーザ光Ｌを内部反射ミラー２３が反射して生じた内部反射光を受光するまでの時間である内部反射光検出時間を測定する時間測定部６４と、内部反射光検出時間に基づいて距離算出式を補正する補正部６６とを備える。【選択図】図２
2018031670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状にレーザ光を投光する投光部（１０）と、
揺動することにより、前記投光部が投光した前記レーザ光を走査する揺動ミラー（２２）と、
前記レーザ光が物体で反射して生じた反射光を受光する受光部（３０）と、
前記投光部が前記レーザ光を投光してから前記レーザ光が外部の物体で反射して生じた前記反射光を受光するまでの時間に基づいて前記外部の物体までの距離を算出する距離算出式を用いて、前記外部の物体までの距離を算出する距離算出部（６５）とを備えたレーザレーダ装置（１、１００）であって、
前記投光部が投光した前記レーザ光の一部が、前記揺動ミラーの周囲を通過するようになっており、
前記揺動ミラーの周囲を通過した前記レーザ光を前記受光部に向けて反射する内部反射ミラー（２３）と、
前記投光部が前記レーザ光を投光してから、そのレーザ光を前記内部反射ミラーが反射して生じた前記反射光である内部反射光を前記受光部が受光するまでの時間である内部反射光検出時間を測定する時間測定部（６４）と、
前記時間測定部が測定した前記内部反射光検出時間に基づいて、前記距離算出式を補正する補正部（６６）とを備えるレーザレーダ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記揺動ミラーの振れ角によらず、前記レーザ光の一部が前記揺動ミラーの周囲を通過するレーザレーダ装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記揺動ミラーは、前記投光部が投光した前記レーザ光のスポットの全部が照射される角度範囲である全量反射角度範囲と、前記投光部が投光した前記レーザ光のスポットの一部が前記揺動ミラーの周囲を通過する角度範囲である漏れ光生成角度範囲とを取り得るようになっているレーザレーダ装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記揺動ミラーは、前記レーザ光の照射方向を少なくとも上下方向に走査し、
前記漏れ光生成角度範囲は、前記レーザ光の照射方向が水平方向よりも下向きとなる角度範囲内であり、かつ、前記外部の物体を検出可能な距離の最大値として予め設定されている最大検出距離よりも近い距離において前記レーザ光が地面に当たる角度範囲内であるレーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザレーダ装置に関し、特に、物体までの距離を算出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザレーダ装置は、装置外部に存在する物体までの距離をレーザ光の投光から受光までの時間で測定する。そのため、物体までの距離を測定する際には、レーザ光を投光する投光部に対する信号の伝達時間や、受光部からの信号の伝達時間など、演算処理において生じる遅延時間を考慮する必要がある。
【０００３】
この遅延時間は、温度特性などの影響を受けて動的に変化するので、物体までの距離を測定している際にも遅延時間の変動を計測し、遅延時間の変動に基づいて物体までの距離を算出する式を補正する。
【０００４】
特許文献１では、レーザダイオードが生成したレーザ光の進行方向を回転ミラーで偏向して装置外部に照射している。また、特許文献１のレーザレーダ装置は、窓（特許文献１では光透過板）は、ケースの周方向の全部には設けられていないため、レーザ光の進行方向がケースに向かう方向になるときがある。たとえば、レーザ光の進行方向が背面方向である場合には、レーザ光の進行方向がケースに向かう方向になる。なお、背面方向とは、水平方向におけるレーザ光の走査範囲の中心方向を正面方向としたときに、その正面方向とは正反対の方向を意味する。
【０００５】
特許文献１では、レーザ光の進行方向が背面方向になるときにレーザ光を反射する反射部材をケース内に設け、レーザ光がこの反射部材で反射して生じた反射光を検出するまでの検出時間を計測する。レーザ光の速度と反射部材で反射して生じた反射光の光路長は既知であることから、検出時間の変動は上記遅延時間の変動に対応する。よって、反射部材で反射して生じた反射光の検出時間をもとに、物体までの距離を算出する式を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２０３８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
投光部が投光したレーザ光を走査するために、特許文献１で用いられている回転ミラーではなく、ＭＥＭＳミラーなどの揺動ミラーを用いることが考えられる。揺動ミラーを用いると、揺動ミラーの揺動によって、レーザ光を、水平方向だけでなく上下方向にも走査することができる。加えて、投光部が投光したレーザ光の走査方向を、全部、窓に向かう方向にすることができる。したがって、レーザ光の進行方向がケースに向かう方向になるときがある特許文献１の技術に比べ、物体検出周期を短くすることもできる。
【０００８】
揺動ミラーを用いるレーザレーダ装置に特許文献１の技術を適用する場合、揺動ミラーの振れ角範囲を大きくして、揺動ミラーで反射した後のレーザ光の光軸がケースに向かうことあるようにする。加えて、ケース内において、そのレーザ光を反射する反射部材をレーザ光の進行方向に設けることになる。
【０００９】
しかし、このようにしてしまうと、投光部が投光したレーザ光のうち、揺動ミラーで反射した後の光軸がケースに向かうレーザ光では外部の物体を検出することができない。よって、物体検出周期が長くなる。つまり、投光部が投光したレーザ光の走査方向を、全部、窓に向かう方向にすることができる、という揺動ミラーの利点が損なわれてしまう。
【００１０】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、揺動ミラーによりレーザ光を走査するレーザレーダ装置において、物体検出周期が長くなることを抑制しながらも、物体までの距離を算出する式を補正することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１２】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、パルス状にレーザ光を投光する投光部（１０）と、
揺動することにより、投光部が投光したレーザ光を走査する揺動ミラー（２２）と、
レーザ光が物体で反射して生じた反射光を受光する受光部（３０）と、
投光部がレーザ光を投光してからレーザ光が外部の物体で反射して生じた反射光を受光するまでの時間に基づいて外部の物体までの距離を算出する距離算出式を用いて、外部の物体までの距離を算出する距離算出部（６５）とを備えたレーザレーダ装置（１、１００）であって、
投光部が投光したレーザ光の一部が、揺動ミラーの周囲を通過するようになっており、
揺動ミラーの周囲を通過したレーザ光を受光部に向けて反射する内部反射ミラー（２３）と、
投光部がレーザ光を投光してから、そのレーザ光を内部反射ミラーが反射して生じた反射光である内部反射光を受光部が受光するまでの時間である内部反射光検出時間を測定する時間測定部（６４）と、
時間測定部が測定した内部反射光検出時間に基づいて、距離算出式を補正する補正部（６６）とを備える。
【００１３】
本発明によれば、投光部が投光したレーザ光の一部が、揺動ミラーの周囲を通過するようになっており、揺動ミラーの周囲を通過したレーザ光を受光部に向けて反射する内部反射ミラーを備える。
【００１４】
そのため、内部反射ミラーが反射して生じた反射光である内部反射光が生じるので、投光部がレーザ光を投光してから、内部反射光を受光部が受光するまでの時間である内部反射光検出時間を測定することができる。そして、この内部反射光検出時間に基づいて、距離算出式を補正することができる。
【００１５】
しかも、内部反射光が生じる場合にも、レーザ光の一部は揺動ミラーにより反射されて装置外部へ照射される。よって、投光部が投光したレーザ光が内部反射光を生じさせるレーザ光であっても、そのレーザ光のうち、揺動ミラーにより反射されて装置外部へ照射されるレーザ光によって、外部の物体までの距離を算出することができる。したがって、距離算出式を補正するために、物体検出周期が長くなってしまうことを抑制できる。
【００１６】
請求項２に係る発明では、揺動ミラーの振れ角によらず、レーザ光の一部が揺動ミラーの周囲を通過する。
【００１７】
この発明によれば、投光部がレーザ光を投光する毎に、内部反射光検出時間を測定して、距離算出式を補正することも可能になるなど、短い周期で距離算出式を補正することができる。よって、距離算出式を用いた距離算出精度を向上させることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、揺動ミラーは、投光部が投光したレーザ光のスポットの全部が照射される角度範囲である全量反射角度範囲と、投光部が投光したレーザ光のスポットの一部が揺動ミラーの周囲を通過する角度範囲である漏れ光生成角度範囲とを取り得るようになっている。
【００１９】
この発明によれば、揺動ミラーの角度が全量反射角度範囲にあるときは、揺動ミラーの角度が漏れ光生成角度範囲にある場合に比較して、装置外部へ多くの光量のレーザ光を照射することができる。そのため、揺動ミラーの角度が全量反射角度範囲にあるときは、揺動ミラーの角度が漏れ光生成角度範囲にある場合に比較して、物体検出感度を高くすることができる。
【００２０】
請求項４に係る発明では、揺動ミラーは、レーザ光の照射方向を少なくとも上下方向に走査し、
漏れ光生成角度範囲は、レーザ光の照射方向が水平方向よりも下向きとなる角度範囲内であり、かつ、外部の物体を検出可能な距離の最大値として予め設定されている最大検出距離よりも近い距離においてレーザ光が地面に当たる角度範囲内である。
【００２１】
この発明では、漏れ光生成角度範囲は、レーザ光の照射方向が水平方向よりも下向きとなる角度範囲内である。下向きの程度が僅かであれば、レーザ光は最大検出距離よりも遠方で地面に当たる可能性もあるが、本発明での漏れ光生成角度範囲は、レーザ光の下向きの程度が、予め設定されている最大検出距離よりも近い距離においてレーザ光が地面に当たる角度範囲内である。よって、揺動ミラーが漏れ光生成角度範囲であるときに検出する必要がある物体の最大距離は、最大検出距離よりも短い距離となる。
【００２２】
揺動ミラーの振れ角が漏れ光生成角度範囲内である場合、投光部が投光したレーザ光のスポットの一部が揺動ミラーを通過する。よって、揺動ミラーの振れ角が全量反射角度範囲内である場合よりも、装置外部に照射されるレーザ光の光量が減少する。光量が減少するため、予め設定されている最大検出距離に存在する物体からの反射光の光量が不足して、最大検出距離に存在する物体が検出できない恐れがある。
【００２３】
しかし、本発明では、上述したように、揺動ミラーが漏れ光生成角度範囲であるときに検出する必要がある物体の最大距離は、最大検出距離よりも短い距離となる。そのため、光量の低下によって物体が検出できなくなることが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態のレーザレーダ装置１の内部構成を示す図である。
【図２】揺動ミラー２２の周囲をレーザ光Ｌが通過している状態を示す図である。
【図３】図１の回路部５０の構成を詳しく示す図である。
【図４】図３の制御部６０の構成を詳しく示す図である。
【図５】変形例１のレーザレーダ装置１００の内部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
［レーザレーダ装置１のハードウェア構成］
図１に示すレーザレーダ装置１は、レーザ光Ｌを装置外部に照射し、そのレーザ光Ｌが外部の物体で反射して生じた反射光である外部反射光Ｒｏを検出することで、物体を検出する装置である。検出対象物体は、たとえば人である。
【００２７】
図１に示すように、レーザレーダ装置１は、投光部１０、偏向部２０、受光部３０、窓４０、回路部５０を備えている。これらのうち、投光部１０、偏向部２０、受光部３０、回路部５０は、図示しないケースに収容されており、直接あるいは間接的にケースに固定されている。一方、窓４０はケースの開口に取り付けられている。
【００２８】
投光部１０は、光源であるレーザダイオード１１と、投光コリメート部１２を備える。レーザダイオード１１は、パルス状のレーザ光Ｌを発生させる部品である。レーザダイオード１１に代えて発光ダイオードを用いることもできる。レーザダイオード１１が発生させるレーザ光Ｌの波長には特に制限はなく、可視光でもよく、また、赤外光でもよい。
【００２９】
投光コリメート部１２には、たとえばコリメートレンズを用いる。コリメートレンズを用いることで、投光部１０は、略平行なレーザ光Ｌを発生させて、そのレーザ光Ｌを投光する。投光コリメート部１２が投光したレーザ光Ｌのスポットサイズは、たとえば、縦横それぞれ５ｍｍ程度である。なお、レーザ光Ｌのスポットとは、レーザ光Ｌの光軸に垂直な断面におけるレーザ光Ｌの形状を意味する。
【００３０】
なお、図１、図２には、レーザ光Ｌがある太さを持っていることを示すように一対の線によりレーザ光Ｌを示している。また、外部反射光Ｒｏおよび後述する内部反射光Ｒｉも一対の線により示している。ただし、これら一対の線の間隔は、図示の都合上、必ずしも、光線の太さと対応しているわけではない。
【００３１】
偏向部２０は、偏向ミラー２１、揺動ミラー２２、内部反射ミラー２３を備えている。偏向ミラー２１は、投光部１０および受光部３０に対する位置および角度が固定されたハーフミラーであり、偏向ミラー２１のミラー面に、投光部１０が投光したレーザ光Ｌが入射する。偏向ミラー２１は、入射したレーザ光Ｌの一部を揺動ミラー２２に向けて反射する。偏向ミラー２１に入射したレーザ光の残りの部分は偏向ミラー２１を通過する。ただし、図１、図２では、偏向ミラー２１を通過するレーザ光Ｌは、図示を省略している。
【００３２】
また、偏向ミラー２１には外部反射光Ｒｏも入射する。偏向ミラー２１は、その外部反射光Ｒｏの一部を通過させる。偏向ミラー２１に入射した外部反射光Ｒｏの残りの部分は偏向ミラー２１で反射されて投光部１０の方向へ向かう。ただし、図１、図２では、偏向ミラー２１で反射された外部反射光Ｒｏは、図示を省略している。
【００３３】
揺動ミラー２２には、偏向ミラー２１が反射したレーザ光Ｌが入射し、そのレーザ光Ｌを窓４０の方向に偏向する。また、揺動ミラー２２は、偏向方向を二次元的、すなわち、偏向方向をレーザレーダ装置１の上下方向および左右方向に走査する。揺動ミラー２２の揺動により、レーザ光Ｌは、出射方向が二次元的に走査されつつ、窓４０を通過して、レーザレーダ装置１の外部へ出射される。
【００３４】
本実施形態の揺動ミラー２２は、ミラー面が平面となっており、２軸駆動可能なＭＥＭＳミラーであり、揺動することによりレーザ光Ｌを走査するミラーである。揺動ミラー２２の駆動方式は、本実施形態では電磁駆動方式であるとする。電磁駆動方式では、ミラーの周囲に、永久磁石とコイルとが配置されており、コイルに流す電流を変化させることでミラーの角度を変化させる。揺動ミラー２２の走査制御は回路部５０が行う。
【００３５】
なお、図１に示しているＺ軸は、揺動ミラー２２により二次元的に走査されるレーザ光Ｌの仰俯角方向の走査中心である。また、Ｚ軸は、レーザレーダ装置１の正面方向でもある。レーザレーダ装置１の正面方向は、たとえば、レーザレーダ装置１の底面に対して平行であって、レーザ光Ｌの走査範囲の左右方向中心となる方向である。
【００３６】
なお、本実施形態のレーザレーダ装置１は、地面、あるいは、地面から、検出対象である人の身長以下の高さに設置され、かつ、底面が水平に設置される。底面が水平に設置される場合、正面方向は水平面内の方向となり、レーザレーダ装置１の上下方向は鉛直方向となる。また、レーザレーダ装置１の正面方向は、レーザレーダ装置１の上下方向軸に垂直であって、レーザ光Ｌの走査範囲の左右方向中心となる方向と考えてもよい。Ｙ軸は、Ｚ軸に直交する上下方向の軸である。Ｘ軸は、Ｚ軸およびＹ軸に直交する軸である。
【００３７】
揺動ミラー２２のミラー面の形状は、本実施形態では矩形である。揺動ミラー２２を揺動させるためのコイルが非通電状態において、ミラー面の長辺がＸ軸に平行になるように、揺動ミラー２２は配置される。揺動ミラー２２は、Ｘ軸およびＹ軸周りに揺動し、Ｘ軸周りの振れ角はたとえば±１５度であり、Ｙ軸周りの振れ角はたとえば±１７．５度である。なお、振れ角の０度は、揺動ミラー２２がレーザ光Ｌを正面方向に反射する角度である。
【００３８】
この揺動ミラー２２には外部反射光Ｒｏも入射する。外部反射光Ｒｏが揺動ミラー２２に入射すると、外部反射光Ｒｏはレーザ光Ｌが揺動ミラー２２に入射した方向、すなわち、偏向ミラー２１の方向に反射される。
【００３９】
内部反射ミラー２３は、揺動ミラー２２を挟んで偏向ミラー２１に対向する位置に固定されたミラーである。内部反射ミラー２３の配置角度は、ミラー面が、偏向ミラー２１が反射したレーザ光Ｌの進行方向に対して垂直になる配置角度である。
【００４０】
受光部３０は、揺動ミラー２２により反射された外部反射光Ｒｏの進行方向において、偏向ミラー２１よりも揺動ミラー２２から遠い側に位置する。この受光部３０は、受光レンズ３１と、受光器であるフォトダイオード３２とを備える。
【００４１】
受光レンズ３１は、揺動ミラー２２が反射した外部反射光Ｒｏをフォトダイオード３２に集光する。フォトダイオード３２は、たとえば、アバランシェフォトダイオードなどであり、このフォトダイオード３２に入射する外部反射光Ｒｏの光量を示す信号を出力する。
【００４２】
窓４０は、光透過性部材であり、レーザ光Ｌの走査範囲よりも広い範囲に形成されている。したがって、揺動ミラー２２により走査されるレーザ光Ｌの照射方向は、全部、窓４０に向かう方向である。
【００４３】
ただし、図２に示すように、揺動ミラー２２の振れ角によっては、偏向ミラー２１が反射したレーザ光Ｌの一部は、揺動ミラー２２には入射せず、揺動ミラー２２の周囲を通過する。揺動ミラー２２の周囲を通過するレーザ光Ｌを漏れ光とする。内部反射ミラー２３は、漏れ光を全部反射する位置および大きさである。
【００４４】
漏れ光が生じる揺動ミラー２２の振れ角の範囲を漏れ光生成角度範囲とする。一方、漏れ光が生じない揺動ミラー２２の振れ角の範囲、すなわち、投光部１０が投光したレーザ光Ｌのスポットの全部が揺動ミラー２２に照射される振れ角の範囲を全量反射角度範囲とする。
【００４５】
漏れ光生成角度範囲と全量反射角度範囲は、レーザ光Ｌのスポットサイズに対する揺動ミラー２２の大きさ、および、揺動ミラー２２の振れ角により調整可能である。
【００４６】
本実施形態では、揺動ミラー２２は、短辺の長さが、投光コリメート部１２が投光したレーザ光Ｌのスポットサイズよりも僅かに大きい長さとされる。揺動ミラー２２の短辺の具体的長さを例示すると、レーザ光ＬのＺ軸方向のスポットサイズが５ｍｍである場合に、揺動ミラー２２の短辺の長さは６ｍｍとされる。これにより、揺動ミラー２２のＸ軸周りの振れ角が最も大きくなる付近において、漏れ光が生じる。
【００４７】
なお、揺動ミラー２２のＸ軸周りの揺動により、レーザ光Ｌの照射方向は上下方向に変化するが、本実施形態では、図２にも示すように、レーザ光Ｌの照射方向が水平方向よりも下向きになる側に揺動ミラー２２がＸ軸周りに揺動したときに漏れ光が生じる。つまり、漏れ光生成角度範囲は、レーザ光Ｌの照射方向が水平方向よりも下向きとなる角度範囲内である。
【００４８】
さらに、この図２にも示すように、漏れ光が生じる状態では、レーザ光Ｌの照射方向は、水平方向よりもかなり下向きである。そのため、漏れ光生成角度範囲では、装置外部に照射されるレーザ光Ｌは、予め設定されている最大検出距離よりも近い距離において地面に当たる角度範囲内になっている。なお、最大検出距離は、外部の物体を検出可能な距離として設定されているカタログ上の距離である。
【００４９】
漏れ光生成角度範囲においてレーザ光Ｌが地面に当たる距離の最大値は、好ましくは、式１で表される係数ｋを最大検出距離に乗じた距離よりも、短い距離とする。係数ｋを最大検出距離に乗じた距離は、漏れ光が生じることにより外部に照射されるレーザ光Ｌのパワーが低下する分に応じて、検出が必要な距離を短くすることを意味する。このようにすることで、漏れ光が生じることによる物体検出性能の低下を特に抑制できる。なお、式１における光量は、スポットサイズと考えることもできる。
（式１）  ｋ＝（漏れ光生成角度範囲においてレーザ光Ｌが最も遠くまで届くときに揺動ミラー２２が偏向するレーザ光Ｌの光量）／（偏向ミラー２１が反射するレーザ光Ｌの光量）
【００５０】
一方、本実施形態の揺動ミラー２２は長辺のサイズは、投光コリメート部１２が投光したレーザ光ＬのＸ軸方向のサイズよりも十分に大きく、投光コリメート部１２が投光したレーザ光ＬのＸ軸方向のサイズの２倍程度である。したがって、本実施形態では、揺動ミラー２２のＹ軸周りの揺動によっては、漏れ光は生じない。
【００５１】
内部反射ミラー２３は、レーザ光Ｌを受光部３０に向けて反射する。内部反射ミラー２３で反射されて生じた反射光を内部反射光Ｒｉとする。内部反射光Ｒｉは、偏向ミラー２１を通過して受光レンズ３１により集光されてフォトダイオード３２により受光される。
【００５２】
［回路部５０の詳細構成］
回路部５０は、図３に示すように、ＬＤ駆動回路５１、増幅器５２、ミラー駆動回路５３、記憶部５４、制御部６０を備えている。ＬＤ駆動回路５１は、レーザダイオード１１を駆動させる回路である。増幅器５２は、フォトダイオード３２が出力した電気信号を増幅して制御部６０に出力する。ミラー駆動回路５３は、揺動ミラー２２が備えるコイルに電流を流して揺動ミラー２２を揺動させる回路である。記憶部５４は、書き換え可能な構成であり、物体までの距離を算出する距離算出式を記憶している。距離算出式は、光速に反射光検出時間を乗じて光伝播距離を算出し、その光伝播距離に補正係数を乗じた式である。補正係数は演算処理において生じる遅延時間を補正するための係数である。なお、距離算出式を、光伝播距離から、レーザレーダ装置１の内部の光路長を減算した値に補正係数を乗じた式としてもよい。
【００５３】
制御部６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、ＣＰＬＤ、コンパレータ等の回路を備えている。制御部６０は、たとえば、ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行するなど、回路の一部または全部を使用して、種々の機能を実行する。
【００５４】
［制御部６０の機能］
図４に制御部６０が実行する機能を示す。図４に示すように、制御部６０は、発光制御部６１、走査制御部６２、検出レベル設定部６３、時間測定部６４、距離算出部６５、補正部６６として機能する。
【００５５】
発光制御部６１は、ＬＤ駆動回路５１に発光指令を出力して、レーザダイオード１１にレーザ光Ｌをパルス状に発生させる。この発光指令には、駆動電圧値を指示する情報が含まれており、ＬＤ駆動回路５１は、発光指令により定まる駆動電圧値でレーザダイオード１１からレーザ光Ｌを発生させる。駆動電圧値の変化をパルス状とすることで、レーザダイオード１１からパルス状のレーザ光Ｌが発生する。発光制御部６１は、一定周期で、パルス状にレーザ光Ｌを発生させる。
【００５６】
走査制御部６２は、ミラー駆動回路５３に与える電圧を所定の周波数で変化させることで、揺動ミラー２２を、Ｘ方向およびＹ方向に所定の走査角度範囲で変化させる。これにより、レーザ光Ｌは、Ｘ方向およびＹ方向に所定の角度範囲で走査される。本実施形態では、リサージュ曲線を描くようにしてレーザ光Ｌの照射方向を走査することで、走査角度範囲内を走査する。よって、走査制御部６２は、揺動ミラー２２を、リサージュ曲線を描くように揺動させる。
【００５７】
検出レベル設定部６３は、検出レベルを、レーザ光Ｌを照射してからの経過時間に基づいて変化させる。検出レベルの設定は、具体的には、増幅器５２の受光ゲインを制御することで行う。
【００５８】
受光ゲインを変化させる理由は、フォトダイオード３２の出力値が飽和しないようにしつつ、外部反射光Ｒｏおよび内部反射光Ｒｉを検出できるようにするためである。物体がレーザレーダ装置１から遠いほど、通常、その物体からの外部反射光Ｒｏの光量は少なくなり、また、フォトダイオード３２に入射する内部反射光Ｒｉの光量は多い。そこで、検出レベル設定部６３は、レーザ光Ｌを照射した当初の受光ゲインは低くし、レーザ光Ｌを照射してから時間が経過するのに伴い、受光ゲインを高くする。なお、揺動ミラー２２の振れ角が内部反射光Ｒｉが生じない振れ角である場合、レーザレーダ装置１の内部で生じた反射光を受光部３０が受光する時間帯についての受光ゲインを、最も低いレベルで一定としてもよい。
【００５９】
時間測定部６４は、レーザダイオード１１がレーザ光Ｌを投光してから、フォトダイオード３２が反射光を検出するまでの時間である反射光検出時間を測定する。レーザダイオード１１がレーザ光Ｌを投光する時点としては、発光制御部６１がＬＤ駆動回路５１に発光指令を出力した時点を用いる。フォトダイオード３２が反射光を検出する時点としては、フォトダイオード３２が出力した電気信号を増幅器５２を介して取得し、その電気信号が所定の反射光検出閾値を超えた時点とする。
【００６０】
反射光には、前述したように、内部反射光Ｒｉと外部反射光Ｒｏがある。反射光が内部反射光Ｒｉである場合の反射光検出時間を内部反射光検出時間とし、反射光が外部反射光Ｒｏである場合の反射光検出時間を外部反射光検出時間とする。
【００６１】
フォトダイオード３２が検出した反射光が内部反射光Ｒｉであるか外部反射光Ｒｏであるかは、反射光検出時間により区別できる。内部反射光Ｒｉの光路長は既知であるので、演算処理における遅延時間が変動するとしても、内部反射光Ｒｉが検出される可能性がある時間帯は、外部反射光Ｒｏが検出される可能性がある時間帯と区別できるからである。
【００６２】
また、内部反射光Ｒｉが検出できる場合、一度のレーザ光Ｌの照射により、内部反射光Ｒｉと外部反射光Ｒｏを検出して、内部反射光検出時間と外部反射光検出時間とを測定する。
【００６３】
距離算出部６５は、外部反射光検出時間と、記憶部５４に予め記憶されている距離算出式とを用いて、物体までの距離を算出する。
【００６４】
補正部６６は、記憶部５４に記憶されている距離算出式の補正係数を補正する。この補正には、時間測定部６４が測定した内部反射光検出時間を用い、内部反射光検出時間を測定する毎に補正係数を補正する。
【００６５】
内部反射光Ｒｉは、レーザ光Ｌが窓４０で反射した光であるので光路長は既知である。したがって、時間測定部６４が測定した内部反射光検出時間の変化は、演算処理の遅延時間の変化に対応する。よって、時間測定部６４が測定した内部反射光検出時間に基づいて補正係数を補正できるのである。
【００６６】
［実施形態のまとめ］
以上、説明したレーザレーダ装置１では、揺動ミラー２２の振れ角によっては、投光部１０が投光したレーザ光Ｌの一部が揺動ミラー２２の周囲を通過して漏れ光が生じ、かつ、漏れ光を受光部３０に向けて反射する内部反射ミラー２３を備える。
【００６７】
この構成により、内部反射ミラー２３が漏れ光を反射して内部反射光Ｒｉが生じるので、時間測定部６４は内部反射光検出時間を測定することができ、補正部６６は、この内部反射光検出時間に基づいて距離算出式を補正することができる。
【００６８】
しかも、内部反射光Ｒｉが生じる場合にも、レーザ光Ｌの一部は揺動ミラー２２により反射されて装置外部へ照射される。よって、投光部１０が投光したレーザ光Ｌが、内部反射光Ｒｉを生じさせるレーザ光Ｌであっても、そのレーザ光Ｌのうち、揺動ミラー２２により反射されて装置外部へ照射されるレーザ光Ｌによって、外部の物体までの距離を算出することができる。したがって、距離算出式を補正するために、物体検出周期が長くなってしまうことを抑制できる。
【００６９】
また、本実施形態では、揺動ミラー２２は、投光部１０が投光したレーザ光Ｌのスポットの全部が照射される角度範囲である全量反射角度範囲と、漏れ光が生じる角度範囲である漏れ光生成角度範囲とを取り得る。揺動ミラー２２の角度が全量反射角度範囲にあるときは、揺動ミラー２２の角度が漏れ光生成角度範囲にある場合に比較して、装置外部へ多くの光量のレーザ光Ｌを照射することができる。したがって、揺動ミラー２２の角度が全量反射角度範囲にあるときは、揺動ミラー２２の角度が漏れ光生成角度範囲にある場合に比較して、物体検出感度を高くすることができる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、レーザ光Ｌの照射方向が水平方向よりも下向きになる側に揺動ミラー２２がＸ軸周りに揺動して、レーザ光Ｌが予め設定された最大検出距離よりも近くの地面に当たるときに漏れ光が生じるようにしている。
【００７１】
より具体的には、漏れ光が生じることにより外部に照射されるレーザ光Ｌのパワーが低下する分に応じて、レーザ光Ｌが地面に当たるまでの距離が最大検出距離よりも短くなるようにしている。これにより、漏れ光が生じることで装置外部に照射されるレーザ光Ｌの光量が低下しても、物体が検出できなくなることが抑制される。
【００７２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
【００７３】
＜変形例１＞
前述の実施形態では、揺動ミラー２２の振れ角の角度範囲は、全量反射角度範囲と漏れ光生成角度範囲とを取ることができるようになっていた。しかし、揺動ミラー２２の大きさを調整することで、揺動ミラー２２は、振れ角によらず、レーザ光Ｌの一部が揺動ミラー２２の周囲を通過して漏れ光を生じさせるようになっていてもよい。
【００７４】
揺動ミラー２２が、振れ角によらず漏れ光を生じさせるようになっている場合、投光部１０がレーザ光Ｌを投光する毎に内部反射光検出時間を測定して、距離算出式を補正することができる。投光部１０がレーザ光Ｌを投光する毎に距離算出式を補正すれば、前述の実施形態よりも、距離算出式を用いた距離算出精度が向上する。
【００７５】
なお、投光部１０がレーザ光Ｌを投光する毎に漏れ光が生じる場合であっても、必ずしも、投光部１０がレーザ光Ｌを投光する毎に距離算出式を補正する必要はなく、２以上の一定数の投光毎に距離算出式を補正してもよい。
【００７６】
＜変形例２＞
前述の実施形態では、受光部３０が偏向ミラー２１の上方に配置され、投光部１０が偏向ミラー２１の側方に配置されていた。しかし、これに限られず、図５に示すレーザレーダ装置１００のように、投光部１０が偏向ミラー２１の上方に配置され、受光部３０が偏向ミラー２１の側方に配置されてもよい。
【００７７】
＜変形例３＞
前述の実施形態では、漏れ光は、揺動ミラー２２に対してＺ軸方向の前側および後側にそれぞれ生成していたが、漏れ光が揺動ミラー２２に対してＺ軸方向の前側および後側のいずれか一方のみに生成するようにしてもよい。このようにすれば、漏れ光が揺動ミラー２２に対してＺ軸方向の前側および後側にそれぞれ生成する場合に比較して、漏れ光が生じる際のレーザ光Ｌによる物体検出感度を高くすることができる。
【００７８】
＜変形例４＞
前述の実施形態では、揺動ミラー２２のＸ軸周りの揺動により、レーザ光Ｌの照射方向が水平方向よりも下向きになっているときに漏れ光が生じるようになっていた。しかし、これに限られず、レーザ光Ｌの照射方向が水平方向よりも上向きになっているときに漏れ光が生じるようになっていてもよい。また、Ｙ軸周りの揺動により漏れ光が生じるようになっていてもよい。また、Ｘ軸周りの揺動とＹ軸周りの揺動との組み合わせにより漏れ光が生じるようになっていてもよい。
【００７９】
＜変形例５＞
前述の実施形態では、リサージュ曲線を描くようにしてレーザ光Ｌの照射方向を走査していた。しかし、直線を上下方向に順次移動させるラスタースキャンによりレーザ光Ｌの照射方向を走査してもよい。また、Ｘ軸周りの回転以外の移動と、Ｙ軸周りの回転以外の移動とを組みわせて揺動ミラー２２を揺動させて、レーザ光Ｌの照射方向を走査してもよい。なお、軸周りの揺動は、その軸周りの回転方向が変化する動きを意味する。
【００８０】
＜変形例６＞
前述の実施形態では、レーザレーダ装置１は、地面あるいは地面に近い高さに設置され、かつ、底面が水平に設置されるとしていた。しかし、これに限られず、レーザレーダ装置１は、上方から人を監視することもできる。この場合、レーザレーダ装置１の設置高さを人の身長よりも高い高さとして、レーザレーダ装置１の正面方向が水平方向よりも下向きになるように、レーザレーダ装置１を設置すればよい。
【符号の説明】
【００８１】
１：レーザレーダ装置      １０：投光部      １１：レーザダイオード      １２：投光コリメート部      ２０：走査部      ２１：偏向ミラー      ２２：走査ミラー      ３０：受光部      ３１：受光レンズ      ３２：フォトダイオード      ４０：窓      ５０：回路部      ５１：ＬＤ駆動回路      ５２：増幅器      ５３：ミラー駆動回路      ５４：記憶部      ６０：制御部      ６１：発光制御部      ６２：走査制御部      ６３：検出レベル設定部      ６４：時間測定部      ６５：距離算出部      ６６：補正部      Ｌ：レーザ光      Ｒｉ：内部反射光      Ｒｏ：外部反射光
【図１】
2018031670.tif 000003
【図２】
2018031670.tif 000004
【図３】
2018031670.tif 000005
【図４】
2018031670.tif 000006
【図５】
2018031670.tif 000007