(57)【要約】【課題】構成部材の位置ずれに基づくレーザ光の投射方向のズレを適正に補正して、各投射方向における物体の検出結果の精度を高めることが可能なレーザレーダおよびその製造方法を提供する。【解決手段】レーザレーダ１は、光源１１と、光源１１からのレーザ光を反射するミラー１３と、ミラー１３を回動させてレーザ光の投射方向を変化させるミラーアクチュエータ３０と、物体から反射されたレーザ光を受光する光検出器２３と、光検出器２３からの出力に基づき投射方向における物体の検出結果を取得する取得部と、を備える。取得部は、ミラー１３の回動位置に応じた基準の投射方向に対し、レーザ光を投射するための構成部材の位置ずれに基づく補正処理を施して得られた補正後の投射方向に基づいて、物体の検出結果を取得する。【選択図】図１
2019190860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を用いて物体を検出するレーザレーダであって、
レーザ光を出射する光源と、
前記レーザ光を反射するミラーと、
前記ミラーを回動させて前記レーザ光の投射方向を変化させるミラーアクチュエータと、
物体から反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、
前記光検出器からの出力に基づき前記投射方向における物体の検出結果を取得する取得部と、を備え、
前記取得部は、前記ミラーの回動位置に応じた基準の投射方向に対し、前記レーザ光を投射するための構成部材の位置ずれに基づく補正処理を施して得られた補正後の投射方向に基づいて、前記検出結果を取得する、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザレーダにおいて、
前記構成部材の位置ずれに基づく固有のパラメータ値と、前記基準の投射方向とから、前記補正後の投射方向を算出する演算式に基づいて、前記補正後の投射方向が設定されている、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザレーダにおいて、
前記取得部は、前記演算式により算出された前記補正後の投射方向を規定する補正テーブルを保持し、前記補正テーブルから前記ミラーの各回動位置における前記補正後の投射方向を取得する、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項４】
請求項２に記載のレーザレーダにおいて、
前記取得部は、前記固有のパラメータ値と、前記演算式とを保持し、前記固有のパラメータ値と前記基準の投射方向とを前記演算式に適用して、演算により、前記ミラーの各回動位置における前記補正後の投射方向を算出する、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載のレーザレーダにおいて、
前記取得部は、前記検出結果として、前記物体までの距離を取得する、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載のレーザレーダにおいて、
前記ミラーアクチュエータは、互いに垂直な２つの軸について前記ミラーを回動させる、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザレーダにおいて、
前記ミラーの回動中心軸の周方向の角度と、前記回動中心軸に対する傾きの角度とをパラメータとして含む座標系を設定した場合、
前記基準の投射方向の前記周方向の角度をφとし、
前記基準の投射方向の前記傾きの角度をθとし、
前記ミラーに入射する前記レーザ光の光軸の前記周方向の角度をズレ量φａとし、
前記ミラーに入射する前記レーザ光の光軸の前記傾きの角度をズレ量θａとすると、
前記補正後の投射方向の前記周方向の角度φ’および前記傾きの角度θ’は、
φ’＝φ＋θａ・ｓｉｎ（φ−φａ）
θ’＝θ＋θａ・ｃｏｓ（φ−φａ）
と等価な演算式を充足するよう規定される、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項８】
請求項７に記載のレーザレーダにおいて、
前記ズレ量φａおよび前記ズレ量θａは、前記回動中心軸について前記ミラーを回転させることにより描かれる前記レーザ光の走査軌跡に基づいて設定される、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項９】
請求項７に記載のレーザレーダの製造方法であって、
前記回動中心軸について前記ミラーを回転させることにより描かれる前記レーザ光の走査軌跡の長軸を特定し、
特定した前記長軸の前記周方向の角度を取得し、
取得した前記周方向の角度により前記ズレ量φａを取得する、
ことを特徴とするレーザレーダの製造方法。
【請求項１０】
請求項７に記載のレーザレーダの製造方法であって、
前記回動中心軸について前記ミラーを回転させることにより描かれる走査軌跡上の長軸に対応する位置を特定し、
特定した前記長軸に対応する位置に基づいて前記ズレ量θａを取得する、
ことを特徴とするレーザレーダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて物体を検出するレーザレーダおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を用いて物体を検出するレーザレーダが種々の分野で開発されている。この種のレーザレーダでは、所定の投射方向においてレーザ光が投射され、その反射光の有無に基づいて、当該投射方向に物体が存在するか否かが判別される。また、レーザ光の投射タイミングと反射光の受光タイミングとに基づいて、物体までの距離が計測される。
【０００３】
以下の特許文献１には、測距誤差を補正する構成を備えたレーザ測距装置が記載されている。この装置では、出射角度を変化させながら測距対象面にレーザ光が出射され、さらに、基準反射面にレーザ光が出射される。このとき、測距対象面の各反射点における位相値と、基準反射面での位相値が、位相検波器によって検出される。そして、レーザ送受信部と測距対象面との位置関係と、レーザ送受信部の仰角と、各々のレーザ光出射時の出射角度とに基づき、各反射点での位相値が算出され、位相検波器により検出された各反射点での位相値および基準反射板での位相値と、算出された各反射点での位相値とを用いて、測距誤差を補正するための補正値が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−００３０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザレーダでは、組み立て時における各部材の位置ずれにより、予め設定されたレーザ光の投射方向と、実際の投射方向との間にズレが生じることが起こり得る。このようなズレが生じると、設定された投射方向に物体が存在しないにも拘わらず、その投射方向に物体が存在するとして、測距等の処理がなされてしまう。上記特許文献１の構成では、測距誤差は補正できるものの、このような投射方向のズレに対応することはできない。
【０００６】
かかる課題に鑑み、本発明は、構成部材の位置ずれに基づくレーザ光の投射方向のズレを適正に補正して、各投射方向における物体の検出結果の精度を高めることが可能なレーザレーダおよびその製造方法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】
【０００７】
本発明の第１の態様は、レーザ光を用いて物体を検出するレーザレーダに関する。この態様に係るレーザレーダは、レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光を反射するミラーと、前記ミラーを回動させて前記レーザ光の投射方向を変化させるミラーアクチュエータと、物体から反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、前記光検出器からの出力に基づき前記投射方向における物体の検出結果を取得する取得部と、を備える。ここで、前記取得部は、前記ミラーの回動位置に応じた基準の投射方向に対し、前記レーザ光を投射するための構成部材の位置ずれに基づく補正処理を施して得られた補正後の投射方向に基づいて、前記検出結果を取得する。
【０００８】
本態様に係るレーザレーダによれば、ミラーの回動位置に応じた基準の投射方向が構成部材の位置ずれに応じて補正された補正後の投射方向に基づいて、物体の検出結果が取得される。よって、各投射方向における物体の検出結果の精度を高めることができる。
【０００９】
なお、「物体の検出結果」とは、物体の有無や物体までの距離等、物体に関する種々の検出結果を広く含み得る。たとえば、「物体の検出結果」は、物体の有無と物体までの距離の両方を含んでもよく、あるいは、物体の有無のみでもよい。
【００１０】
本発明の第２の態様は、レーザレーダの製造方法に関する。ここで、前記ミラーの回動中心軸の周方向の角度と、前記回動中心軸に対する傾きの角度とをパラメータとして含む座標系を設定した場合、前記基準の投射方向の前記周方向の角度をφとし、前記基準の投射方向の前記傾きの角度をθとし、前記ミラーに入射する前記レーザ光の光軸の前記周方向の角度をズレ量φａとし、前記ミラーに入射する前記レーザ光の光軸の前記傾きの角度をズレ量θａとすると、前記補正後の投射方向の前記周方向の角度φ’および前記傾きの角度θ’は、
φ’＝φ＋θａ・ｓｉｎ（φ−φａ）
θ’＝θ＋θａ・ｃｏｓ（φ−φａ）
と等価な演算式を充足するよう規定される。このとき、レーザレーダの製造方法は、前記回動中心軸について前記ミラーを回転させることにより描かれる走査軌跡の長軸を特定し、特定した前記長軸の前記周方向の角度を取得し、取得した前記周方向の角度により前記ズレ量φａを取得する。
【００１１】
本態様に係るレーザレーダの製造方法によれば、上記演算式におけるズレ量φａを適正に設定することができる。よって、上記演算式に基づき投射方向を適正に補正でき、各投射方向における物体の検出結果の精度を高めることができる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、レーザレーダに対する製造方法に関する。ここで、前記ミラーの回動中心軸の周方向の角度と、前記回動中心軸に対する傾きの角度とをパラメータとして含む座標系を設定した場合、前記基準の投射方向の前記周方向の角度をφとし、前記基準の投射方向の前記傾きの角度をθとし、前記ミラーに入射する前記レーザ光の光軸の前記周方向の角度をズレ量φａとし、前記ミラーに入射する前記レーザ光の光軸の前記傾きの角度をズレ量θａとすると、前記補正後の投射方向の前記周方向の角度φ’および前記傾きの角度θ’は、
φ’＝φ＋θａ・ｓｉｎ（φ−φａ）
θ’＝θ＋θａ・ｃｏｓ（φ−φａ）
と等価な演算式を充足するよう規定される。このとき、レーザレーダの製造方法は、前記回動中心軸について前記ミラーを回転させることにより描かれる走査軌跡上の長軸に対応する位置を特定し、特定した前記長軸に対応する位置に基づいて前記ズレ量θａを取得する。
【００１３】
本態様に係るレーザレーダの製造方法によれば、上記演算式におけるズレ量θａを適正に設定することができる。よって、上記演算式に基づき投射方向を適正に補正でき、各投射方向における物体の検出結果の精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のとおり、本発明によれば、構成部材の位置ずれに基づくレーザ光の投射方向のズレを適正に補正して、各投射方向における物体の検出結果の精度を高めることが可能なレーザレーダおよびその製造方法を提供することができる。
【００１５】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施の形態に係るレーザレーダの構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態に係るミラーアクチュエータの分解斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、実施の形態に係るミラーアクチュエータの一部を組み立てた構造体の構成を示す斜視図である。図３（ｂ）は、実施の形態に係る、図３（ａ）の構造体を、Ｙ軸方向の中間位置においてＸ−Ｚ平面に平行な平面で切断した断面図である。
【図４】図４（ａ）は、実施の形態に係る、図３（ａ）の構造体にミラーホルダが装着された状態を示す斜視図である。図４（ｂ）は、実施の形態に係る、図４（ａ）の構成に、さらに、押さえバネが装着された状態を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る、チルト駆動部１１８によるミラー１３の駆動動作を示す側面図である。
【図６】図６（ａ）は、実施の形態に係る、ミラーアクチュエータの水平方向の回動範囲を示す図である。図６（ｂ）は、実施の形態に係る、ミラーアクチュエータのレーザ光の出射軌跡を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態に係るレーザレーダの回路構成を示す図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る、投射のための各部材が適正に設置された場合のレーザ光の投射状態を模式的に示す図である。図８（ｄ）〜（ｆ）は、実施の形態に係る、光源が正規の位置からＸ軸負方向に所定距離だけシフトした状態で設置された場合のレーザ光の投射状態を模式的に示す図である。
【図９】図９は、実施の形態に係る、レーザ光の実際の投射方向を演算により取得する際の座標軸を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態に係る、光源が正規の位置からＸ軸負方向のみならずＹ軸負方向にもシフトした状態で設置された場合のレーザ光の投射状態を模式的に示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、実施の形態に係る、レーザレーダを平坦な床面に設置した状態で、床面をレーザ光で走査したときの走査軌跡を模式的に示す図である。図１１（ｂ）は、実施の形態に係る、図１１（ａ）の構成を楕円の短軸方向に見た状態を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態に係る、ミラー１３の各回動位置におけるレーザ光の実際の投射方向を規定する補正テーブルの生成工程を示すフローチャートである。
【図１３】図１３（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る、補正テーブルの構成例を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る、基準の投射方向と補正後の投射方向との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施の形態に係る、レーザレーダの測距処理を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、変更例に係るズレ量の取得方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図面には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸方向は、レーザレーダの高さ方向であり、Ｘ軸正方向は、レーザレーダの正面方向である。
【００１８】
図１は、実施の形態に係るレーザレーダ１の構成を示す斜視図である。図１は、ミラー１３が中立位置にある場合のレーザレーダ１の状態を示している。ここで、「中立位置」とは、ミラー１３がＸ軸に垂直な状態からＺ−Ｘ平面に平行な方向に４５度傾いた位置のことである。
【００１９】
レーザレーダ１は、投射光学系１０と、受光光学系２０と、ミラーアクチュエータ３０と、ＰＳＤ（Position Sensing Device）４１とを備える。
【００２０】
投射光学系１０は、光源１１と、コリメータレンズ１２と、ミラー１３とを備える。光源１１は、波長８８０ｎｍ〜９４０ｎｍ程度のレーザ光を出射する。光源１１は、出射光軸がＺ軸に平行となるように配置されている。コリメータレンズ１２は、光源１１から出射されたレーザ光を平行光に変換する。光源１１とコリメータレンズ１２は、それぞれ、Ｚ軸方向に並ぶように配置されている。より詳細には、光源１１の出射光軸とコリメータレンズ１２光軸が互いに一致するように、光源１１とコリメータレンズ１２が配置されている。また、光源１１は、出射光軸がミラー１３のＺ軸回りの回転中心を貫くように配置されている。光源１１から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１２によって平行光に変換された後、ミラー１３で反射されて、目標領域に投射される。
【００２１】
受光光学系２０は、２つの折り曲げミラー２１と、集光レンズ２２と、光検出器２３とを備える。２つの折り曲げミラー２１は、目標領域から反射され、さらにミラー１３によって反射されたレーザ光を、光検出器２３に向かう方向に反射させる。折り曲げミラー２１は、略直方体形状を有する。２つの折り曲げミラー２１は、それぞれ、所定の隙間を開けて、Ｙ軸方向に並ぶように配置されている。２つの折り曲げミラー２１の隙間は、コリメータレンズ１２を透過したレーザ光が通過可能な広さに設定されている。２つの折り曲げミラー２１は、それぞれ、ミラー１３が中立位置にあるとき、ミラー１３と同じ角度で傾くように配置される。
【００２２】
集光レンズ２２は、折り曲げミラー２１により反射された目標領域からのレーザ光を、光検出器２３に集光する。光検出器２３は、ＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）またはＰＩＮフォトダイオードからなっている。光検出器２３は、受光光量に応じた大きさの電気信号を出力する。
【００２３】
ミラーアクチュエータ３０は、ミラー１３を、Ｚ軸に平行な軸の周りにミラー１３を回動させるとともに、Ｙ軸に平行な軸の周りにミラー１３を回動させる。ミラー１３の回動に伴い、レーザ光の投射方向が変化する。ミラーアクチュエータ３０の構成については、追って、図２〜図５（ｂ）を参照して説明する。
【００２４】
ＰＳＤ４１は、ミラー１３のＸ軸負側に配置されている。ミラー１３がＸ軸負方向を向く位置に回動されると、光源１１から出射されたレーザ光が、ＰＳＤ４１に入射する。ＰＳＤ４１が、こうして入射するレーザ光を受光して、受光位置に応じた位置検出信号を出力する。
【００２５】
レーザレーダ１は、ミラーアクチュエータ３０によりミラー１３を回動させながら、所定の角度間隔で光源１１からレーザ光を出射させる。各角度位置において、レーザ光の反射光を光検出器２３が受光すると、レーザレーダ１は、その角度位置に物体が存在すると判定する。さらに、レーザレーダ１は、その角度位置において光源１１がレーザ光を投射したタイミングと、光検出器２３が目標領域からの反射光を受光したタイミングとの時間差により、物体までの距離を算出する。
【００２６】
図２は、ミラーアクチュエータ３０の構成を示す分解斜視図である。
【００２７】
ミラーアクチュエータ３０は、基板１０１と、パン駆動部１０２と、支軸１０３と、ピン１０４と、アウターフレーム１０５と、ガイドシャフト１０６と、ベアリング１０７と、ベアリングプレート１０８と、２つのネジ１０９と、インナーフレーム１１０と、押さえバネ１１１と、２つのネジ１１２と、ミラーホルダ１１３と、ローラ１１４と、支軸１１５と、ギアラック１１６と、コイルバネ１１７と、チルト駆動部１１８と、を備えている。
【００２８】
基板１０１は、２つの板状の部材から構成されている。基板１０１には、モータ１０２ａを駆動するための回路部が配置されている。基板１０１は、レーザレーダ１のシャーシに固定される。
【００２９】
パン駆動部１０２は、ミラー１３（図１参照）をＺ軸に平行な軸の回りに回動させるための駆動部である。パン駆動部１０２は、モータ１０２ａと、モータ１０２ａの駆動軸に設置された回転軸１０２ｂとを備える。モータ１０２ａは、たとえば、ブラシレスＤＣモータである。回転軸１０２ｂがＺ軸に平行となるように、モータ１０２ａが基板１０１に設置される。回転軸１０２ｂの上部は、Ｘ−Ｚ平面に平行な平面に切り欠かれており、これにより、段部１０２ｃが形成されている。段部１０２ｃは、回転軸１０２ｂのＹ軸正側とＹ軸負側にそれぞれ設けられている。
【００３０】
段部１０２ｃには、Ｙ軸方向に貫通する軸孔１０２ｄが形成されている。後述のように、この軸孔１０２ｄに支軸１０３が挿入される。支軸１０３は、ミラーホルダ１１３をＸ−Ｚ平面に平行な方向に回動可能に支持するためのものである。回転軸１０２ｂには、Ｘ軸負側の面にピン穴１０２ｅ（図３（ｂ）参照）が形成されている。このピン穴１０２ｅにピン１０４が嵌め込まれる。ピン穴１０２ｅにピン１０４が嵌め込まれると、ピン１０４のＸ軸負側の端部が回転軸１０２ｂの外周面よりもＸ軸負側に突出する。ピン１０４は、インナーフレーム１１０と回転軸１０２ｂとを連結するためのものである。
【００３１】
アウターフレーム１０５は、枠状の部材からなっている。アウターフレーム１０５は、Ｚ軸方向に貫通する円形の開口１０５ａを備える。この開口１０５ａの上端は下部よりも径が大きくなっており、これにより、段部１０５ｂが形成されている。アウターフレーム１０５の上面には、Ｙ軸方向に並ぶ２つのネジ孔１０５ｃが設けられている。
【００３２】
また、アウターフレーム１０５のＸ軸負側の側面には、直方体形状の案内部１０５ｄが設けられている。この案内部１０５ｄの中央に、上下に貫通する円形のガイド孔１０５ｅが設けられている。このガイド孔１０５ｅにガイドシャフト１０６が挿入される。ガイドシャフト１０６は、Ｚ軸に平行な状態で、レーザレーダ１のシャーシに固定される。これにより、アウターフレーム１０５が、ガイドシャフト１０６により、Ｚ軸方向に移動可能に支持される。
【００３３】
ベアリング１０７は、円柱状の外枠１０７ａと円柱状の内枠１０７ｂとを備える。ベアリング１０７は、外枠１０７ａと内枠１０７ｂとの間に多数のボールが介在するボールベアリングである。内枠１０７ｂは、外枠１０７ａに対してＺ軸方向に平行な軸の回りに回転可能となっている。外枠１０７ａの上端には、径が大きいリング状の鍔部１０７ｃが形成されている。外枠１０７ａの外径は、アウターフレーム１０５の開口１０５ａの径よりも僅かに小さく、鍔部１０７ｃの外径は、アウターフレーム１０５の段部１０５ｂの径よりも僅かに小さい。内枠１０７ｂには、上下に貫通する開口１０７ｄが形成されている。
【００３４】
ベアリングプレート１０８は、金属材料からなる板状の部材である。ベアリングプレート１０８は、平面視において、アウターフレーム１０５の上面の形状に沿った形状を有する。ベアリングプレート１０８には、中央に円形の開口１０８ａが設けられている。開口１０８ａの径は、ベアリング１０７の鍔部１０７ｃの外径よりも小さく、内枠１０７ｂの外径よりも大きい。ベアリングプレート１０８には、Ｙ軸方向に並ぶ２つの孔１０８ｂが設けられている。これら２つの孔１０８ｂにそれぞれ、ネジ１０９が通されて、ベアリングプレート１０８がアウターフレーム１０５の上面に設置される。
【００３５】
インナーフレーム１１０は、円筒部１１０ａと、円筒部１１０ａの上部に形成された円板部１１０ｂとを備える。円筒部１１０ａと円板部１１０ｂは、同軸である。円板部１１０ｂの中央に正方形の角が丸められた形状の凹部１１０ｃが形成され、この凹部１１０ｃの中央に、上下に貫通する円形の抜き孔１１０ｄが形成されている。抜き孔１１０ｄの径は、回転軸１０２ｂの径より僅かに大きい。抜き孔１１０ｄのＸ軸負側の内側面に、溝１１０ｅが形成されている。溝１１０ｅは、凹部１１０ｃから円筒部１１０ａの下面まで、Ｚ軸に平行に延びている。
【００３６】
円板部１１０ｂの上面には、Ｙ軸方向に並ぶ２つのネジ孔１１０ｆが形成されている。また、円板部１１０ｂの上面には、Ｘ軸正側の端部に、２つの突部１１０ｇが形成されている。これら２つの突部１１０ｇの間に平面部１１０ｈが形成されている。平面部１１０ｈは、円板部１１０ｂの上面よりも所定距離だけ高い位置に設けられている。
【００３７】
押さえバネ１１１は、板状の弾性部材により構成される。押さえバネ１１１は、平面視において、略Ｕ字型の形状を有する。押さえバネ１１１の一対の端部には、それぞれ、上方に持ち上がった鉤部１１１ａが設けられている。また、押さえバネ１１１には、Ｙ軸方向に並ぶ２つの孔１１１ｂが形成されている。これら２つの孔１１１ｂにネジ１１２が通されて、押さえバネ１１１がインナーフレーム１１０の上面に設置される。
【００３８】
ミラーホルダ１１３は、ミラー１３（図１）を装着するためのミラー装着部１１３ａを備える。ミラー装着部１１３ａの下端に、ミラー１３の下端を受けるための壁面１１３ｂが設けられている。ミラー１３は、背面がミラー装着部１１３ａに接触し、下端が壁面１１３ｂに接触するようにして、ミラー装着部１１３ａに接着剤で固定される。
【００３９】
ミラー装着部１１３ａの背面には、Ｙ軸方向に並ぶ一対の回転軸保持部１１３ｃが形成されている。回転軸保持部１１３ｃは、ミラー装着部１１３ａの背面から鍔状に突出している。Ｙ軸正方向から見たとき、回転軸保持部１１３ｃの下部は、円弧形状となっている。一対の回転軸保持部１１３ｃには、それぞれ、Ｙ軸方向に貫通する円形の軸孔１１３ｄが設けられている。一対の回転軸保持部１１３ｃの間の隙間は、回転軸１０２ｂの段部１０２ｃが設けられた部分のＹ軸方向の幅よりも僅かに広い。
【００４０】
一対の回転軸保持部１１３ｃの間の隙間に、回転軸１０２ｂの段部１０２ｃが設けられた部分が挿入された状態で、回転軸保持部１１３ｃの軸孔１１３ｄと回転軸１０２ｂの軸孔１０２ｄに支軸１０３が通される。これにより、ミラーホルダ１１３が、Ｘ−Ｚ平面に平行な方向に回動可能に、回転軸１０２ｂに軸支される。
【００４１】
さらに、ミラーホルダ１１３の下端には、下方に突出する一対のローラ保持部１１３ｅが設けられている。Ｙ軸正方向から見たとき、ローラ保持部１１３ｅの下部は、円弧形状となっている。一対のローラ保持部１１３ｅには、それぞれ、Ｙ軸方向に貫通する円形の軸孔１１３ｆが設けられている。一対のローラ保持部１１３ｅの間の隙間は、ローラ１１４のＹ軸方向の幅よりも僅かに広い。
【００４２】
一対のローラ保持部１１３ｅの間の隙間に、ローラ１１４が挿入された状態で、ローラ保持部１１３ｅの軸孔１１３ｆとローラ１１４に支軸１１５が通される。これにより、ローラ１１４が、Ｘ−Ｚ平面に平行な方向に回転可能に、ミラーホルダ１１３に軸支される。
【００４３】
ギアラック１１６は、可撓性の部材からなっている。ギアラック１１６は、ガイド保持部１１６ａと、ヒンジ部１１６ｂと、板部１１６ｃと、ギア部１１６ｄと、を備える。ガイド保持部１１６ａは、アウターフレーム１０５の案内部１０５ｄが嵌め込まれる枠状の形状となっている。ヒンジ部１１６ｂは、Ｙ軸方向に弾性変形可能に、ガイド保持部１１６ａと板部１１６ｃとを連結している。板部１１６ｃのＹ軸正側の面に、リードスクリュー１１８ｂと噛み合うギア部１１６ｄが形成されている。ガイド保持部１１６ａと板部１１６ｃとの間の隙間に、コイルバネ１１７が圧縮された状態で挿入される。これにより、板部１１６ｃは、Ｙ軸正方向に付勢される。
【００４４】
チルト駆動部１１８は、モータ１１８ａと、リードスクリュー１１８ｂと、シャーシ１１８ｃとを備える。モータ１１８ａは、ステッピングモータである。モータ１１８ａの駆動軸に、リードスクリュー１１８ｂが連結されている。シャーシ１１８ｃは、リードスクリュー１１８ｂをＺ軸に平行な軸の回りに回転可能に支持する。
【００４５】
ミラーアクチュエータ３０の組み立ては、以下のように行われる。
【００４６】
まず、ベアリング１０７の外枠１０７ａが、アウターフレーム１０５の開口１０５ａに嵌められる。この状態で、ベアリングプレート１０８が、ネジ１０９により、アウターフレーム１０５の上面に固定される。これにより、ベアリング１０７がアウターフレーム１０５に装着される。さらに、インナーフレーム１１０の円筒部１１０ａが、ベアリングプレート１０８の開口１０８ａを介して、ベアリング１０７の開口１０７ｄに嵌められる。これにより、インナーフレーム１１０が、Ｘ−Ｚ平面に平行な方向に回転可能にベアリング１０７に支持される。
【００４７】
そして、回転軸１０２ｂのピン穴１０２ｅにピン１０４が挿入され、回転軸１０２ｂとピン１０４の突出部分が、インナーフレーム１１０の抜き孔１１０ｄと溝１１０ｅに通される。これにより、回転軸１０２ｂとインナーフレーム１１０が連結される。さらに、ガイドシャフト１０６が、アウターフレーム１０５のガイド孔１０５ｅに通される。これにより、アウターフレーム１０５が、Ｚ軸方向に移動可能に支持される。そして、ギアラック１１６のガイド保持部１１６ａにアウターフレーム１０５の案内部１０５ｄが嵌められ、ギアラック１１６のギア部１１６ｄが、リードスクリュー１１８ｂに噛み合わされる。これにより、押さえバネ１１１、ネジ１１２、ミラーホルダ１１３、ローラ１１４および支軸１１５以外の構造体の組み立てが完成する。
【００４８】
図３（ａ）は、この構造体の構成を示す図である。便宜上、図３（ａ）では、ギアラック１１６、コイルバネ１１７およびチルト駆動部１１８の図示が省略されている。図３（ｂ）は、図３（ａ）の構造体を、Ｙ軸方向の中間位置においてＸ−Ｚ平面に平行な平面で切断した断面図である。
【００４９】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、この構造体では、回転軸１０２ｂの上部がインナーフレーム１１０の上面から突出している。また、チルト駆動部１１８により案内部１０５ｄが上下に移動されると、ピン１０４が溝１１０ｅに案内されて、インナーフレーム１１０が、アウターフレーム１０５、ベアリング１０７およびベアリングプレート１０８とともに、上下に移動する。
【００５０】
この状態で、図２に示した一対の回転軸保持部１１３ｃの間の隙間に、回転軸１０２ｂの段部１０２ｃが設けられた部分が挿入され、回転軸保持部１１３ｃの軸孔１１３ｄと回転軸１０２ｂの軸孔１０２ｄに支軸１０３が通される。また、一対のローラ保持部１１３ｅの間の隙間に、ローラ１１４が挿入され、ローラ保持部１１３ｅの軸孔１１３ｆとローラ１１４に支軸１１５が通される。こうして、ミラーホルダ１１３が、回転軸１０２ｂの上部に組み付けられる。
【００５１】
図４（ａ）は、回転軸１０２ｂにミラーホルダ１１３が装着された状態を示す斜視図である。図４（ｂ）は、さらに、押さえバネ１１１がインナーフレーム１１０に装着された状態を示す斜視図である。
【００５２】
図４（ａ）に示すように、予めミラー１３が装着された状態のミラーホルダ１１３が、支軸１０３によって、回転軸１０２ｂに装着される。このとき、ローラ１１４は、インナーフレーム１１０の平面部１１０ｈに載っており、支軸１１５の両端は、突部１１０ｇの上面に載っている。この状態において、鉤部１１１ａが支軸１１５を上側から押さえるように、押さえバネ１１１がインナーフレーム１１０の上面に載置される。そして、押さえバネ１１１の孔１１１ｂを介して、ネジ１１２が、インナーフレーム１１０のネジ孔１１０ｆに留められる。こうして、図４（ｂ）に示すように、押さえバネ１１１がインナーフレーム１１０に設置される。
【００５３】
図５（ａ）、（ｂ）は、チルト駆動部１１８によるミラー１３の駆動動作を示す側面図である。なお、図５（ａ）は、ミラー１３が最も時計方向に回動したときの状態を示し、図５（ｂ）は、ミラー１３が最も反時計方向に回動したときの状態を示している。
【００５４】
図５（ａ）に示す状態から、チルト駆動部１１８によって、アウターフレーム１０５とともにインナーフレーム１１０が上方に移動されると、インナーフレーム１１０により支軸１１５が上方に持ち上げられる。このとき、支軸１０３は固定されているため、ミラーホルダ１１３は、支軸１１５の上昇に伴い、支軸１０３を中心に、反時計方向に回動する。また、この回動に伴い、支軸１１５は、鉤部１１１ａで押さえられた状態のまま、突部１１０ｇの上面をＸ軸正方向に移動し、同時に、ローラ１１４が、図４（ａ）、（ｂ）に示した平面部１１０ｈの上面をＸ軸正方向に転動する。こうして、ミラー１３が、図５（ｂ）に示すように、上を向くように傾けられる。
【００５５】
図５（ｂ）の状態から、チルト駆動部１１８によって、アウターフレーム１０５とともにインナーフレーム１１０が下方に移動されると、上記と逆の動作により、ミラーホルダ１１３が時計方向に回動する。これにより、ミラー１３が、図５（ａ）に示す位置に戻される。このように、チルト駆動部１１８によってアウターフレーム１０５を上下に移動させることにより、上下方向（以下、「チルト方向」という）に、ミラー１３の傾き角を変化させることができる。
【００５６】
なお、チルト方向の何れの傾き角においても、パン駆動部１０２のモータ１０２ａを駆動することにより、ミラー１３を、回転軸１０２ｂを中心とする回転方向（以下、「パン方向」という）に回転させることができる。このとき、回転軸１０２ｂの回転に伴い、ベアリング１０７に案内されてインナーフレーム１１０が回転し、さらに、インナーフレーム１１０および回転軸１０２ｂに装着されたミラーホルダ１１３が回転する。こうして、ミラー１３をチルト方向の任意の回動位置に位置付けた状態で、ミラー１３をパン方向に回転させることができる。
【００５７】
図１に戻り、レーザレーダ１は、ミラーアクチュエータ３０によってミラー１３を上記のように駆動することにより、光源１１からのレーザ光を、チルト方向の所定の振り角で、パン方向に回転させることができる。これにより、レーザレーダ１において、レーザレーダ１の周囲に物体が存在することが検出され、さらに、その物体までの距離が算出される。
【００５８】
図６（ａ）は、パン方向におけるミラー１３の回動範囲を示す上面図である。
【００５９】
図６（ａ）に示すように、本実施の形態では、ミラー１３が１回転する間の走査範囲Ｗ１において、物体の検出が可能である。走査範囲Ｗ１は、たとえば、ミラー１３が２７０°回動する範囲に対応する。走査範囲Ｗ１において、光源１１からレーザ光が所定間隔でパルス発光され、その反射光により、物体の有無が検出され、同時に、物体までの距離が算出される。
【００６０】
走査範囲Ｗ１に続く停止範囲Ｗ２において、光源１１が停止される。なお、モータ１０２ａから出力される位置検出信号によって、ミラー１３の回動位置が検出される。その後、回動位置検出範囲Ｗ３において、光源１１から再びレーザ光が出射（パルス発光）される。回動位置検出範囲Ｗ３では、ミラー１３がＰＳＤ４１の方を向いている。これにより、光源１１から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１２とミラー１３を介して、ＰＳＤ４１に入射する。ＰＳＤ４１は、受光位置に応じた位置検出信号を出力する。
【００６１】
ＰＳＤ４１の出力は、パン方向におけるミラー１３の原点出しに用いられる。すなわち、回動位置検出範囲Ｗ３においてパルス発光されるレーザ光のうちＰＳＤ４１のＹ軸方向の中央位置に照射されたレーザ光の発光タイミングが特定される。そして、この発光タイミングに対応するミラー１３の回動位置（モータ１０２ａの回動位置）が、パン方向におけるミラー１３の原点位置とされる。このように原点出しをすることにより、位置検出信号（パルス信号）により検出されるミラー１３の回動位置と、ミラー１３の実際の回動位置とを整合させることができる。
【００６２】
チルト方向のミラー１３の回動位置も、ＰＳＤ４１からの出力をもとに修正される。ここでは、パルス発光されたレーザ光のＰＳＤ４１上における軌跡が、予め設定された当該走査の際の軌跡と整合するか否かが判定される。両軌跡が整合しない場合、両軌跡の差分を求め、差分に応じた角度だけ、ミラー１３のチルト方向の角度が調節される。
【００６３】
その後、停止範囲Ｗ４において、再び、光源１１が停止される。そして、パン方向におけるミラー１３の回動位置が走査範囲Ｗ１に到達すると、再び、光源１１からレーザ光が出射（パルス発光）される。このとき、ミラー１３がチルト方向に所定角度だけ回動され、次の走査ラインの走査位置に合わせられる。こうして、レーザ光が複数の走査ラインに沿って、目標領域に投射される。
【００６４】
図６（ｂ）は、レーザ光の出射軌跡を示すグラフである。横軸は、中立位置（０度）に対するミラー１３のパン方向の回動角であり、縦軸は、パン方向の各回動角にミラー１３があるときの、水平面（Ｘ−Ｙ平面）に対するチルト方向のレーザ光の傾き角である。横軸は、中立位置から正面左側の角度範囲に正の符号が付され、中立位置から正面右側の角度範囲に負の符号が付されている。また、縦軸は、中立位置から正面上側の角度範囲に正の符号が付され、中立位置から正面下側の角度範囲に負の符号が付されている。縦軸の０°は、水平方向に平行である。ここでは、パン方向のミラー１３の回動範囲が、中立位置に対して±１３５度に設定されている。また、３つの走査ラインが設定されている。
【００６５】
図６（ｂ）に示すように、すべての走査ラインにおいて、出射軌跡が略直線状になっている。これは、図１に示すように、光源１１の出射光軸がミラー１３のパン方向の回転中心を貫くためである。したがって、ミラー１３が、チルト方向の何れの回動角で回動した状態にあっても、ミラー１３をパン方向のみに回動させることにより、レーザ光を略水平に走査させることができる。このように、ミラー１３をパン方向に制御するだけで、レーザ光を略水平に走査させることができるため、ミラー１３の駆動制御を簡素にすることができる。
【００６６】
図７は、レーザレーダ１の回路部の構成を示すブロック図である。
【００６７】
レーザレーダ１は、回路部の構成として、レーザ駆動回路２０１と、ＰＤ信号処理回路２０２と、ＰＳＤ信号処理回路２０３と、アクチュエータ駆動回路２０４と、コントローラ２０５と、を備えている。
【００６８】
レーザ駆動回路２０１は、コントローラ２０５からの制御信号により、光源１１に駆動信号を供給する。ＰＤ信号処理回路２０２は、光検出器２３の受光光量に応じた信号を増幅およびデジタル化してコントローラ２０５に供給する。ＰＳＤ信号処理回路２０３は、ＰＳＤ４１からの出力信号をもとにレーザ光の入射位置を算出し、算出結果（位置検出信号）をコントローラ２０５に出力する。アクチュエータ駆動回路２０４は、コントローラ２０５からの制御信号をもとに、ミラーアクチュエータ３０を駆動する。具体的には、目標領域においてレーザ光を所定の軌道に沿って走査させるための駆動信号がミラーアクチュエータ３０に供給される。
【００６９】
コントローラ２０５は、マイクロコンピュータとメモリを備え、メモリに保持されたプログラムに従って各部を制御する。具体的には、コントローラ２０５は、アクチュエータ駆動回路２０４を制御して、ミラー１３を、チルト方向の所定の傾き角に設定した状態でパン方向に回転させる。また、コントローラ２０５は、図６（ａ）に示した走査範囲Ｗ１において、パン方向の所定の回転角ごとに光源１１からレーザ光をパルス発光させる。そして、コントローラ２０５は、各回転角において、光源１１から出射されたレーザ光の反射光が光検出器２３にて受光されたか否かによって、当該角度位置に物体が存在するか否かを判別する。また、コントローラ２０５は、光源１１からレーザ光が出射されたタイミングと、光検出器２３にてレーザ光の反射光が受光されたタイミングとの時間差をもとに、物体までの距離を測定する。
【００７０】
コントローラ２０５には、光検出器２３からの出力に基づきレーザ光の投射方向における物体の検出結果を取得する取得部２０５ａの機能が、メモリに保持されたプログラムによって設定されている。本実施形態では、取得部２０５ａにおいて、投射方向に物体が存在するか否かの判定と物体までの距離の算出が行われる。
【００７１】
ところで、本実施の形態の構成では、組み立て時における各部材の位置ずれにより、予め設定されたレーザ光の投射方向と、実際の投射方向との間にズレが生じることが起こり得る。このようなズレが生じると、設定された投射方向に物体が存在しないにも拘わらず、その投射方向に物体が存在するとして、距離測定等の処理がなされてしまう。
【００７２】
そこで、本実施の形態では、コントローラ２０５の取得部２０５ａにおいて、ミラー１３の回転位置ごとに設定された基準の投射方向を、構成部材の位置ずれに基づく実際の投射方向に補正して、各投射方向における物体の検出結果の精度を高める処理が行われる。以下、この処理について、構成部品の位置ずれと投射方向のズレとの関係を示しながら、詳細に説明する。
【００７３】
図８（ａ）〜（ｃ）は、投射のための各部材が適正に設置された場合のレーザ光の投射状態を模式的に示す図である。
【００７４】
図８（ａ）、（ｂ）は、光源１１からミラー１３までの光学系をＹ軸正側から見た側面図であり、図８（ｃ）は、光源１１からミラー１３までの光学系をＺ軸正側から見た上面図である。便宜上、図８（ｃ）では、コリメータレンズ１２の図示が省略されている。
【００７５】
図８（ａ）は、ミラー１３が中立位置にあるときの状態を示し、図８（ｂ）は、ミラー１３が中立位置からパン方向に９０°回転してＹ軸正方向を向いたときの状態を示している。図８（ｃ）には、ミラー１３が中立位置にあるときのレーザ光の投射方向Ｅ１と、ミラー１３が中立位置から９０°だけ時計方向に回転したときのレーザ光の投射方向Ｅ２の他、ミラー１３が中立位置から１８０°、２７０°だけ時計方向に回転したときのレーザ光の投射方向Ｅ３、Ｅ４が示されている。
【００７６】
図８（ａ）〜（ｃ）において、光源１１の出射光軸Ａ０およびコリメータレンズ１２の光軸は、何れもＺ軸に平行で、且つ、ミラー１３のパン方向の回動中心軸Ｒ０に整合している。この場合、レーザ光は、ミラー１３が中立位置にあるとき（図８（ａ）参照）はＸ軸に平行な投射方向Ｅ１に投射され、ミラー１３が中立位置から９０°回転したとき（図８（ｂ）参照）はＹ軸に平行な投射方向Ｅ２に投射される。したがって、レーザ光は、ミラー１３の回動位置ごとに設定された基準の投射方向に適正に投射される。基準の投射方向は、ミラー１３のパン方向およびチルト方向の回転角に整合する。
【００７７】
図８（ｄ）〜（ｆ）は、光源１１が正規の位置からＸ軸負方向に所定距離だけシフトした状態で設置された場合のレーザ光の投射状態を模式的に示す図である。ここで、図８（ｄ）、（ｅ）のミラー１３の回動状態は、図８（ａ）、（ｂ）の場合と同様である。
【００７８】
この場合、光源１１の出射光軸Ａ０は、コリメータレンズ１２の光軸に対してＸ軸負方向に所定距離だけずれる。これにより、コリメータレンズ１２を透過したレーザ光の光軸は、回動中心軸Ｒ０に対してズレ量θａだけ傾いた状態で、ミラー１３に入射する。このため、ミラー１３が中立位置にあるときのレーザ光の投射方向Ｅ１は、図８（ｄ）に示すように、回動中心軸Ｒ０に垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）に対してズレ量θａと同じ角度だけＺ軸正方向に傾く。また、ミラー１３が中立位置から９０°回転したときレーザ光の投射方向Ｅ２は、図８（ｅ）、（ｆ）に示すように、回動中心軸Ｒ０に平行かつ正面方向に垂直な平面（Ｙ−Ｚ平面）に対してズレ量θａと同じ角度だけＸ軸正方向に傾く。
【００７９】
このように、光源１１が正規の位置からＸ軸方向にずれると、ミラー１３の各回動位置におけるレーザ光の実際の投射方向が、回動位置ごとに予め規定された基準の投射方向（位置ずれが生じていない場合の投射方向）に対して、ズレ量θａに応じた角度だけ傾いてしまう。すなわち、実際の投射方向は、ミラー１３のパン方向およびチルト方向の回転角に整合しなくなる。したがって、物体の位置を正確に判別するためには、ミラー１３の各回動位置におけるレーザ光の実際の投射方向を適正に取得する必要がある。
【００８０】
本実施の形態では、レーザ光の実際の投射方向が演算により取得される。この演算において、鉛直角と水平角とをパラメータとする座標系が用いられる。
【００８１】
図９は、この座標系を示す図である。鉛直角とは、回動中心軸Ｒ０に対するＺ軸方向の傾き角のことである。
【００８２】
鉛直角は、高さ方向（Ｚ軸正方向）が基準方向（角度ゼロの方向）に設定される。また、水平角とは、回動中心軸Ｒ０を中心とする周方向の角度のことである。水平角は、正面方向（Ｘ軸正方向）が基準方向（角度ゼロの方向）に設定される。正面方向を規定する軸Ａ１に対する周方向の傾き角が、水平角である。軸Ａ１は、正面方向に平行で、且つ、回動中心軸Ｒ０と垂直に交わる。水平角の基準方向に対し、Ｚ軸正側からみて、反時計方向の範囲が水平角の正の範囲に設定され、時計方向の範囲が水平角の負の範囲に設定される。
【００８３】
この座標系に基づき、ミラー１３の各回動位置におけるレーザ光の実際の投射方向を、以下の演算式により求めることができる。
【００８４】
θ’＝θ＋θａ・ｃｏｓ（φ）  …（１）
φ’＝φ＋θａ・ｓｉｎ（φ）  …（２）
【００８５】
ここで、θ’およびφ’は、それぞれ、ミラー１３の各回動位置におけるレーザ光の実際の投射方向を、上記座標系における鉛直角および水平角で示すパラメータ値である。また、θおよびφは、光源１１からミラー１３までの光学系が正規の位置に適正に設置された場合の、ミラー１３の各回動位置におけるレーザ光の基準の投射方向を、上記座標系における鉛直角および水平角で示すパラメータ値である。θａは、回動中心軸Ｒ０に対するレーザ光軸のチルト方向の傾き角（ズレ量）を、上記座標系における鉛直角で示すパラメータ値である。
【００８６】
この場合、ズレ量θａが分かれば、式（１）、（２）の演算により、ミラー１３の各回動位置における実際のレーザ光の投射方向を取得することができる。よって、どの投射方向に物体が存在するかを適正に判別することができる。
【００８７】
なお、光源１１の位置ズレは、Ｘ軸方向のみならずＹ軸方向にも起こり得る。光源１１にこのような位置ズレが生じると、ミラー１３に入射するレーザ光の光軸は、上記座標系において、正規の光軸から、鉛直角の方向にズレ量θａだけ傾くだけでなく、水平角の方向にも、ズレ量φａだけ傾く。したがって、レーザ光の実際の投射方向は、さらにズレ量φａを加味して求める必要がある。
【００８８】
図１０（ａ）〜（ｄ）は、光源１１が正規の位置からＸ軸負方向のみならずＹ軸負方向にもシフトした状態で設置された場合のレーザ光の投射状態を模式的に示す図である。
【００８９】
図１０（ａ）、（ｃ）は、光源１１からミラー１３までの光学系をＹ軸正側から見た側面図であり、図１０（ｂ）、（ｄ）は、光源１１からミラー１３までの光学系をＺ軸正側から見た上面図である。便宜上、図１０（ｂ）、（ｄ）では、コリメータレンズ１２の図示が省略されている。図１０（ａ）、（ｂ）は、ミラー１３が中立位置にあるときの状態を示し、図１０（ｃ）、（ｄ）は、ミラー１３が中立位置からパン方向にφａだけ時計方向に回転しときの状態を示している。
【００９０】
この構成において、光源１１の出射光軸Ａ０は、コリメータレンズ１２の光軸に対してＸ軸負方向およびＹ軸負方向にずれる。これにより、コリメータレンズ１２を透過したレーザ光の光軸は、光源１１にズレがない場合のレーザ光の光軸に対し、鉛直角方向にズレ量θａだけ傾き、且つ、水平角方向にズレ量φａだけ傾く。このため、ミラー１３が中立位置にあるときのレーザ光の投射方向Ｅ１は、図１０（ａ）に示すように、回動中心軸Ｒ０に垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）に対して傾き角θｂだけＺ軸正方向に傾き、また、図１０（ｂ）に示すように、正面方向（Ｘ軸方向）を規定する軸Ａ１に対して、時計方向に所定の角度だけ傾く。
【００９１】
この場合、ミラー１３が中立位置にある場合の傾き角θｂは、ズレ量θａよりも小さい。図１０（ａ）、（ｂ）の状態からミラー１３が時計方向に回動するのに伴って、傾き角θｂが次第に大きくなり、その後、図１０（ｃ）、（ｄ）に示すように、正面方向（Ｘ軸方向）に対する時計方向のミラー１３の回動角がズレ量φａに一致したときに、傾き角θｂが最大となってズレ量θａに一致する。このとき、レーザ光の投射方向Ｅ１は、Ｚ軸正側から見て、ミラー１３が向く方向、すなわち、基準の投射方向に一致し、回動中心軸Ｒ０の周方向（水平角方向）における投射方向Ｅ１と基準の投射方向との間のズレは生じない。
【００９２】
このように、光源１１が正規の位置からＸ軸方向のみならずＹ軸方向にもずれると、ミラー１３の各回動位置におけるレーザ光の投射方向が、回動位置ごとに設定された基準の投射方向に対し、鉛直角方向および水平角方向に傾いてしまう。すなわち、実際の投射方向は、ミラー１３のパン方向およびチルト方向の回転角に整合しない。
【００９３】
ここで、ズレ量θａとともに、ズレ量φａをさらに加味すると、図９に示した座標系により、ミラー１３の各回動位置におけるレーザ光の実際の投射方向（θ’、φ’）を、以下の演算式により求めることができる。
【００９４】
θ’＝θ＋θａ・ｃｏｓ（φ−φａ）  …（３）
φ’＝φ＋θａ・ｓｉｎ（φ−φａ）  …（４）
【００９５】
式（３）、（４）において、φａ以外のパラメータは、上記式（１）、（２）と同様である。φａは、ミラー１３に入射するレーザの光軸の軸Ａ１に対する傾き角（ズレ量）を上記座標系における水平角で示すパラメータ値である。ズレ量θａとズレ量φａが分かれば、上記式（３）、（４）の演算により、ミラー１３の各回動位置における実際のレーザ光の投射方向を取得することができる。これにより、どの投射方向に物体が存在するかをより正確に判別することができる。
【００９６】
次に、ズレ量θａおよびズレ量φａの取得方法について説明する。
【００９７】
図１１（ａ）は、レーザレーダ１を平坦な床面Ｓ１に設置した状態で、床面Ｓ１をレーザ光で走査したときの走査軌跡Ｔ１を模式的に示す図である。
【００９８】
図１１（ａ）では、便宜上、レーザレーダ１の構成うち光源１１およびミラー１３のみが示されている。ここでは、光源１１が、正規の位置からＸ軸負方向およびＹ軸負方向にシフトした位置に設置されている。このため、ミラー１３に入射するレーザ光の光軸は、正面方向を規定する軸Ａ１に対して、回動中心軸Ｒ０の周方向（水平角方向）にズレ量φａだけ傾いている。図１１（ａ）では、ミラー１３が、正面方向を規定する軸Ａ１から時計方向にズレ量φａと同じ角度だけ回転した状態が示されている。
【００９９】
図１１（ａ）において、ミラー１３に向かう矢印は、ミラー１３に入射するレーザ光を示している。また、ミラー１３から抜け出る矢印は、ミラー１３により反射され床面Ｓ１に投射されるレーザ光を示している。ここでは、図１１（ａ）の状態において床面Ｓ１に投射されるレーザ光の他に、図１１（ａ）の状態からミラー１３が時計方向に９０°、１８０°、２７０°だけ時計方向に回動したときに床面Ｓ１に投射されるレーザ光が矢印で示されている。ミラー１３が図１１（ａ）の位置にあるときに床面Ｓ１に投射されるレーザ光には、符号Ｌ１が付され、図１１（ａ）の位置からミラー１３が時計方向に１８０°だけ回動したときに床面Ｓ１に投射されるレーザ光には、符号Ｌ２が付されている。
【０１００】
床面Ｓ１をレーザ光で走査する場合、レーザ光の投射方向が床面Ｓ１を向くようにチルト方向のミラー１３の回動位置が設定される。この状態で、光源１１を駆動させながら、ミラー１３がパン方向に１回転される。これにより、床面Ｓ１がレーザ光で走査される。
【０１０１】
なお、図１および図６（ａ）に示したように、レーザレーダ１の後ろ側（Ｘ軸負側）には、光検出器２３や、ミラーアクチュエータ３０（チルト駆動部１１８）等を支持するための壁が存在する。このため、レーザレーダ１の後ろ側の床面Ｓ１は、壁が存在する角度範囲において、レーザ光によって走査されない。具体的には、正面方向を基準として時計方向および反時計方向にそれぞれ１３５°の範囲においてのみ、床面Ｓ１がレーザ光で走査され、床面Ｓ１のその他の範囲は、レーザ光によって走査されない。図１１（ａ）には、実際にレーザ光で走査された走査軌跡に楕円を適合させた１ループの走査軌跡Ｔ１が示されている。
【０１０２】
ここで、光源１１からミラー１３までの光学系が、正規の位置にズレなく設置されている場合、走査軌跡Ｔ１は、略真円となる。これに対し、光源１１が正規の位置からシフトした位置に設置されていると、床面Ｓ１上の走査軌跡Ｔ１は、楕円に近い形状となる。すなわち、光源１１に位置ズレが生じると、上記のように、レーザ光の出射光軸Ａ０が回動中心軸Ｒ０に対して傾くため、パン方向におけるミラー１３の回動に伴い、Ｘ−Ｙ平面に対するレーザ光の投射方向の傾き角が次第に変化する。このため、パン方向におけるミラー１３の回動に伴い、床面Ｓ１に対するレーザ光の照射位置が、床面Ｓ１と回動中心軸Ｒ０との交点に対して、離間および接近する方向に変化する。これにより、走査軌跡Ｔ１の形状が楕円に近い形状となる。
【０１０３】
ここで、Ｘ−Ｙ平面に対するレーザ光の投射方向の傾き角は、ミラー１３に入射するレーザ光の光軸とミラー１３により反射されたレーザ光の光軸の両方が、Ｘ−Ｙ平面に垂直な１つの平面に含まれるときに、最大または最小となる。ミラー１３が図１１（ａ）の位置にあるときと、この位置から１８０°だけ時計方向にミラー１３が回転したときに、ミラー１３に入射するレーザ光の光軸とミラー１３により反射されたレーザ光の光軸の両方が１つの平面に含まれる。
【０１０４】
したがって、ミラー１３がこれら２つの位置にあるときに、Ｘ−Ｙ平面に対するレーザ光の投射方向の傾き角が、最大または最小となる。その結果、ミラー１３がこれら２つの位置にあるときに、レーザ光が、回動中心軸Ｒ０に対して最も離れた位置と最も接近した位置に、それぞれ、投射される。具体的には、図１１（ａ）の例では、レーザ光Ｌ１が、回動中心軸Ｒ０に最も接近する投射位置Ｐ１において床面Ｓ１に投射され、レーザ光Ｌ２が、回動中心軸Ｒ０から最も離れた投射位置Ｐ２において床面Ｓ１に投射される。
【０１０５】
ここで、レーザ光Ｌ１の投射位置Ｐ１は、走査軌跡Ｔ１が真円である場合に比べてそれほど大きく内側に変位しない。これに対し、レーザ光Ｌ２の投射位置Ｐ２は、走査軌跡Ｔ１が真円である場合に比べてかなり大きく外側に変位する。このため、床面Ｓ１上の走査軌跡Ｔ１は、投射位置Ｐ１、Ｐ２を結ぶ直線の方向に長い略楕円の形状となる。つまり、投射位置Ｐ１、Ｐ２を結ぶ直線は、走査軌跡Ｔ１に適合する楕円の長軸となる。この直線には、床面Ｓ１と回動中心軸Ｒ０との交点が含まれる。
【０１０６】
この直線は、正面方向を規定する軸Ａ１に対してズレ量φａだけ傾く。したがって、走査軌跡Ｔ１に楕円を適合させ、この楕円において長軸を特定し、正面方向を規定する軸Ａ１に対する長軸の傾き角を求めることにより、回動中心軸Ｒ０の周りのレーザ光軸のズレ量φａを取得することができる。上記座標系では、ズレ量φａが、以下の工程により取得され得る。
【０１０７】
ズレ量φａ＝走査軌跡に適合する楕円の長軸の水平角  …（５）
【０１０８】
上記工程（５）において、ズレ量φは、回動中心軸Ｒ０と床面Ｓ１との交点で楕円の長軸を分割した場合の長い方の線分、すなわち、図１１（ａ）の例では、回動中心軸Ｒ０と投射位置Ｐ２との間の線分に対する水平角として取得され得る。
【０１０９】
次に、ズレ量θａの求め方について説明する。
【０１１０】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の構成を楕円の短軸方向に見た状態を示す図である。便宜上、図１１（ｂ）では、光源１１の図示が省略されている。また、図１１（ｂ）では、ミラー１３が投射位置Ｐ２方向を向いている。破線の矢印は、光源１１がズレなく設置された場合のレーザ光Ｌ２’を示している。θ１、θ２は、それぞれ、投射位置Ｐ２、Ｐ１にレーザ光が投射された場合のレーザ光の光軸と床面Ｓ１とのなす角である。また、θ０は、光源１１がズレなく設置された場合のレーザ光Ｌ２’の光軸と床面Ｓ１とのなす角である。
【０１１１】
図１１（ａ）に示す楕円（走査軌跡Ｔ１）の長軸を、回動中心軸Ｒ０と床面Ｓ１との交点で分割したときの各線分の長さ（照射位置Ｐ２、Ｐ１と回動中心軸Ｒ０との距離）をそれぞれｒ１、ｒ２とし、床面Ｓ１に対するミラー１３の反射点の高さをＨとすると、次式が成り立つ。
【０１１２】
ｔａｎθ１＝Ｈ／ｒ１  …（６）
ｔａｎθ２＝Ｈ／ｒ２  …（７）
【０１１３】
式（６）、（７）から、θ１、θ２は次式で表され得る。
【０１１４】
θ１＝ａｒｃｔａｎ（Ｈ／ｒ１）  …（８）
θ２＝ａｒｃｔａｎ（Ｈ／ｒ２）  …（９）
【０１１５】
また、上記のように光軸ズレがない場合のレーザ光の光軸と床面Ｓ１とのなす角をθ０とすると、次式が成り立つ。
【０１１６】
θ１＝θ０−θａ  …（１０）
θ２＝θ０＋θａ  …（１１）
【０１１７】
式（１０）、（１１）から、ズレ量θａは次式で表され得る。
【０１１８】
θａ＝（θ２−θ１）／２  …（１２）
【０１１９】
式（８）、（９）を式（１２）に代入することにより、ズレ量θａを次式から取得され得る。
【０１２０】
θａ＝｛ａｒｃｔａｎ（Ｈ／ｒ１）−ａｒｃｔａｎ（Ｈ／ｒ２）｝／２  …（１３）
【０１２１】
このように、ズレ量θａは、床面Ｓ１に対する走査軌跡Ｔ１に楕円を適合させ、この楕円の長軸を床面Ｓ１と回動中心軸Ｒ０との交点で分割して分割後の各線分の長さｒ１、ｒ２を求め、求めた線分の長さｒ１、ｒ２をミラー１３の反射点の高さＨとともに式（１３）に適用することにより、取得することができる。
【０１２２】
なお、上記では、説明の便宜上、実際の走査軌跡に楕円を適合させて走査軌跡の長軸を設定したが、実際の走査軌跡から、回動中心軸Ｒ０に最も接近したレーザ光の投射位置Ｐ１と、回動中心軸Ｒ０から最も離れたレーザ光の投射位置Ｐ２を取得できれば、必ずしも、実際の走査軌跡に楕円を適合させなくてもよい。
【０１２３】
たとえば、レーザレーダ１が、１ループの走査軌跡を途切れることなく床面Ｓ１に描ける構成であれば、実際に描かれた走査軌跡から、回動中心軸Ｒ０に最も接近したレーザ光の投射位置Ｐ１と、回動中心軸Ｒ０から最も離れたレーザ光の投射位置Ｐ２を取得してもよい。上記工程（５）および式（１３）から明らかなとおり、回動中心軸Ｒ０に最も接近したレーザ光の投射位置Ｐ１と、回動中心軸Ｒ０から最も離れたレーザ光の投射位置Ｐ２さえ特定できれば、ズレ量φａおよびズレ量θａを取得することができる。
【０１２４】
図１２は、ミラー１３の各回動位置におけるレーザ光の実際の投射方向を規定する補正テーブルの生成工程を示すフローチャートである。
【０１２５】
補正テーブルの生成工程に先立ち、レーザレーダ１が、平面精度の高い床面Ｓ１に設置される。この状態において、ミラー１３のパン方向の回動中心軸Ｒ０は、床面Ｓ１に垂直である。
【０１２６】
次に、コントローラ２０５は、ミラーアクチュエータ３０を制御して、ミラー１３を床面投射用のチルト位置に設定する（Ｓ１０１）。さらに、コントローラ２０５は、光源１１からレーザ光を出射させて、ミラー１３をパン方向に１回転させる（Ｓ１０２）。これにより、床面Ｓ１に、レーザ光の走査軌跡が描かれる。
【０１２７】
こうして床面Ｓ１に描かれた走査軌跡が取得され（Ｓ１０３）、さらに、走査軌跡から、回動中心軸Ｒ０に最も接近したレーザ光の投射位置Ｐ１と、回動中心軸Ｒ０から最も離れたレーザ光の投射位置Ｐ２とが特性され、これら投射位置Ｐ１、Ｐ２を繋ぐ軸（長軸）が取得される（Ｓ１０４）。そして、上記工程（５）に基づき、長軸の水平角が、水平角方向のレーザ光軸のズレ量φａとして取得される（Ｓ１０５）。また、回動中心軸Ｒ０と床面Ｓ１との交点で長軸を分割したときの各線分の長さｒ１、ｒ２から、上記式（１３）に基づき、鉛直角方向のレーザ光軸のズレ量θａが取得される（Ｓ１０６）。
【０１２８】
こうして取得されたズレ量φａおよびズレ量θａが、上記式（３）、（４）に適用されて、ミラー１３の各回動位置におけるレーザ光の実際の投射方向（φ’，θ’）が算出される（Ｓ１０７）。そして、ミラー１３のパン方向およびチルト方向の回動位置と、算出した投射方向（φ’，θ’）とを対応付けた補正テーブルが生成され、生成された補正テーブルがコントローラ２０５のメモリに設定され、取得部２０５ａに取り込まれる（Ｓ１０８）。こうして、補正テーブルの生成工程が終了する。
【０１２９】
なお、ステップＳ１０３〜Ｓ１０８の工程は、レーザレーダ１のコントローラ２０５（取得部２０５ａ）において行われてもよく、あるいは、レーザレーダ１以外の他の処理装置において行われてもよい。ステップＳ１０３〜Ｓ１０８の処理が他の処理装置で行われる場合、他の処理装置は、たとえば、レーザレーダ１の上方から走査軌跡Ｔ１を撮影するためのカメラを備え、カメラの撮像画像に基づき、床面Ｓ１に描かれた走査軌跡を取得する（Ｓ１０３）。そして、取得した走査軌跡に基づき、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８の処理を実行して補正テーブルを生成し、生成した補正テーブルを、コントローラ２０５のメモリに記憶させる。
【０１３０】
また、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６の工程が、他の処理装置により行われ、ステップＳ１０７、Ｓ１０８の工程がレーザレーダ１のコントローラ２０５（取得部２０５ａ）により行われてもよい。
【０１３１】
この場合、他の処理装置は、上記と同様、カメラを介して走査軌跡を取得し（Ｓ１０３）、取得した走査軌跡に基づき、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理を実行して、ズレ量φａおよびズレ量θａを取得する。そして、他の処理装置は、取得したズレ量φａおよびズレ量θａをコントローラ２０５のメモリに格納させる。コントローラ２０５の取得部２０５ａは、こうして格納されたズレ量φａおよびズレ量θａに基づいて、ステップＳ１０７、Ｓ１０８の処理を実行し、補正テーブルを生成する。そして、取得部２０５ａは、生成した補正テーブルをメモリに記憶し、記憶した補正テーブルに基づいて、測距動作を実行する。
【０１３２】
なお、他の装置における走査軌跡の取得方法は、上記に限られるものではない。たとえば、コントローラ２０５（取得部２０５ａ）が取得した走査軌跡のデータが、コントローラ２０５から他の処理装置に受け渡されることにより、他の処理装置が走査軌跡を取得するようにしてもよい。
【０１３３】
また、走査軌跡の長軸の特定方法は、必ずしも、走査軌跡全体を撮影する方法に限られるものではない。たとえば、レーザレーダ１本体の設置位置を回動中心軸Ｒ０の周りに変化させながら、レーザレーダ１により床面に走査軌跡を描かせると、回動中心軸Ｒ０を横切る１つの基準軸上におけるレーザ光の照射位置が、レーザレーダ本体の設置位置の変化に応じて、基準軸上で変化する。この変化の振り幅において、レーザ光の照射位置が最も回動中心軸ＲＯから離れたときと最も回動中心軸Ｒ０に接近したときに、走査軌跡の長軸が基準軸に整合する。これにより、走査軌跡の長軸を特定できる。なお、このときのレーザレーダ１本体の基準軸に対する回動角がズレ量φａに対応する。また、回動中心軸Ｒ０から最も離れたレーザ光の照射位置と回動中心軸Ｒ０との距離が上記のｒ１となり、回動中心軸Ｒ０に最も接近したレーザ光の照射位置と回動中心軸Ｒ０との距離が上記のｒ２となる。このように、基準軸上のレーザ光の投射位置を検出することにより、長軸を特定でき、ズレ量φａおよび長さｒ１、ｒ２を取得できる。
【０１３４】
また、コントローラ２０５（取得部２０５ａ）が、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の全ての処理を行う構成である場合、レーザレーダ１の使用開始後の所定のタイミングで、コントローラ２０５（取得部２０５ａ）がステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理を行って、補正テーブルを更新してもよい。この場合、コントローラ２０５（取得部２０５ａ）は、補正テーブルの生成処理に先立って、レーザレーダ１を平坦な床面に設置することを、音声等により、ユーザに要求する処理を実行する。
【０１３５】
図１３（ａ）、（ｂ）は、補正テーブルの構成例を示す図である。
【０１３６】
図１３（ａ）には、基準の投射方向（φ，θ）に対する補正後の投射方向の鉛直角θ’が規定され、図１３（ｂ）には、基準の投射方向（φ，θ）に対する補正後の投射方向の水平角φ’が規定されている。なお、ここでは、便宜上、鉛直角θ、θ’が、正面方向を規定する軸Ａ１を含む水平面（Ｘ−Ｙ平面に平行な平面）に対する仰角に変換されて示されている。この水平面の上側（Ｚ軸正側）の角度範囲が仰角の正の範囲で、この水平面の下側（Ｚ軸負側）の角度範囲が仰角の負の範囲である。この水平面に平行な方向は、仰角がゼロの方向である。
【０１３７】
なお、図１３（ａ）、（ｂ）の補正テーブルでは、図９の座標系における鉛直角方向のズレ量θａが１°とされ、水平角方向のズレ量φａが１３５°とされている。図１３（ａ）において、列（基準の投射方向のφ）と行（基準の投射方向のθ）が交わる位置に、補正後の投射方向の鉛直角（ここでは仰角）が規定されている。同様に、図１３（ｂ）において、列（基準の投射方向のφ）と行（基準の投射方向のθ）が交わる位置に、補正後の投射方向の水平角が規定されている。
【０１３８】
上記のように、基準の投射方向（φ，θ）は、ミラー１３のパン方向およびチルト方向の回動位置に対応する。すなわち、図１３（ａ）、（ｂ）の補正テーブルは、ミラー１３の各回動位置におけるレーザ光の実際の投射方向（φ’，θ’）を規定している。補正テーブルに示された基準の投射方向（φ，θ）は、距離検出のための各回動位置に対応する。すなわち、ここでは、水平角方向に−１３５°〜＋１３５°の範囲で１°ずつ測距が行われる。この検出動作が、−１６°〜＋４４°の範囲で２°ずつ仰角を段階的に変化させて行われる。すなわち、この例では、図６（ｂ）に示した走査ラインが、仰角方向（チルト方向）に２°おきに設定されて、合計３１本となる。また、各走査ラインの水平角方向（パン方向）の距離検出の分解能は、−１３５°〜＋１３５°の範囲において、１°となる。
【０１３９】
図１４（ａ）、（ｂ）は、基準の投射方向と補正後の投射方向との関係を示すグラフである。
【０１４０】
図１４（ａ）、（ｂ）は、鉛直角方向のズレ量θａが１°であり、水平角方向のズレ量φａが−４５°である場合の、レーザ光の基準の投射方向と実際の投射方向のシミュレーション結果である。
【０１４１】
図１４（ａ）には、ミラー１３を中立位置から仰角方向のみに所定角度ごとに回動させた場合の基準の投射方向と補正後の投射方向がプロットされている。また、図１４（ｂ）には、ミラー１３を中立位置から水平方向のみに所定角度ごとに回動させた場合の基準の投射方向と補正後の投射方向がプロットされている。
【０１４２】
図１４（ａ）、（ｂ）を参照すると、光源１１の位置ズレにより、レーザ光の実際の投射方向は、位置ズレがない場合の基準の投射方向から大きく変化することが分かる。本実施の形態によれば、上述の処理により、ミラー１３の回動位置ごとに、レーザ光の実際の投射方向を取得できるため、物体の検出精度と距離の測定精度を高めることができる。
【０１４３】
図１５は、レーザレーダ１の測距処理を示すフローチャートである。
【０１４４】
測距処理が開始すると、コントローラ２０５は、図６（ｂ）を参照して説明した方法でミラーアクチュエータ３０の回動制御を開始する（Ｓ２０１）。なお、ミラー１３のチルト方向の回動角は、たとえば、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、仰角正方向に２２ステップおよび仰角負方向に８ステップに設定される。
【０１４５】
ミラー１３の回動位置が測距位置に到達すると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、光源１１をパルス発光させる（Ｓ２０３）。ここで、測距位置は、たとえば、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、仰角正方向に２２ステップおよび仰角負方向に８ステップに設定され、水平角正方向に１３５ステップおよび水平角負方向に１３５ステップに設定される。
【０１４６】
このとき、同時に、コントローラ２０５は、取得部２０５ａの機能により、ミラー１３の回動位置に対応するレーザ光の実際の投射方向を補正テーブルから取得する（Ｓ２０４）。そして、コントローラ２０５は、取得部２０５ａの機能により、光検出器２３からの検出信号に基づいて、測距処理を実行する（Ｓ２０５）。具体的には、コントローラ２０５は、目標領域からのレーザ光の反射光に基づく検出信号が光検出器２３から出力された場合に、当該回動位置に物体が存在すると判定し、さらに、光源１１の発光タイミングと光検出器２３の受光タイミングとの時間差から物体までの距離を算出する。他方、目標領域からのレーザ光の反射光に基づく検出信号が光検出器２３から出力されなかった場合、コントローラ２０５は、当該回動位置に物体が存在しなかったと判定し、距離の演算処理をスキップする。
【０１４７】
こうして測距処理を行った後、コントローラ２０５は、ステップＳ２０４で取得したレーザ光の実際の投射方向に対応づけて、ステップＳ２０６で求めた測距結果を取得する（Ｓ２０６）。たとえば、コントローラ２０５は、ステップＳ２０６で求めた測距結果を、ミラー１３の当該回動位置における実際の投射方向に対応付けて、メモリに記憶させる。
【０１４８】
その後、コントローラ２０５は、測距動作が終了したか否かを判定する（Ｓ２０７）。測距動作が終了していない場合（Ｓ２０７）、コントローラ２０５は、処理をステップＳ２０２に戻して、次の回動位置における処理を行う。コントローラ２０５は、測距動作が終了するまで（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理を繰り返し、ミラー１３の回動位置ごとに、測距を行う。その後、測距動作が終了すると（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、ミラー１３の回動制御を終了し（Ｓ２０８）、測距処理を終了する。
【０１４９】
＜実施形態の効果＞
上記実施の形態によれば、以下の効果が奏され得る。
【０１５０】
ミラー１３の回動位置に応じた基準の投射方向（φ，θ）が光源１１（投射のための構成部材）の位置ずれに応じて補正された補正後の投射方向に基づいて、物体の検出結果が取得される。よって、各投射方向における物体の検出結果の精度を高めることができる。
【０１５１】
光源１１（投射のための構成部材）の位置ずれに基づく固有のパラメータ値（ズレ量φａ、θａ）と、基準の投射方向（φ，θ）とから、補正後の投射方向を算出する演算式（３）、（４）に基づいて、補正後の投射方向（φ’，θ’）が設定されている。これにより、補正後の投射方向（φ’，θ’）を適切に取得できる。
【０１５２】
取得部２０５ａは、演算式（３）、（４）により算出された補正後の投射方向を規定する補正テーブルを保持し、この補正テーブルからミラー１３の各回動位置における補正後の投射方向を取得する。これにより、取得部２０５ａは、簡易な処理により円滑に、各回動位置における補正後の投射方向を取得できる。
【０１５３】
これに代えて、取得部２０５ａは、上記固有のパラメータ値（ズレ量φａ、θａ）と、上記演算式（３）、（４）とを保持し、この固有のパラメータ値（ズレ量φａ、θａ）と基準の投射方向（φ，θ）とを上記演算式（３）、（４）に適用して、演算により、ミラー１３の各回動位置における補正後の投射方向（φ’，θ’）を算出してもよい。これにより、取得部２０５ａは、各回動位置における補正後の投射方向を適切に取得できる。
【０１５４】
本実施の形態では、ミラー１３の各回動位置における検出結果として、物体の有無とともに、物体までの距離が取得される。これにより、レーザレーダ１に対する物体の接近度合いを判定でき、物体との距離に基づく制御を円滑に行うことができる。
【０１５５】
本実施の形態では、ミラーアクチュエータ３０が、互いに垂直な２つの軸（回転軸１０２ｂ、支軸１０３についてミラー１３を回動させる構成となっている。これにより、仰角方向におけるレーザ光の投射方向を段階的に変えながら、水平方向にレーザ光の投射方向を回転させて、物体の検出結果（物体の有無、物体までの距離）を取得することができる。
【０１５６】
本実施の形態では、上記のように、図９に示した座標系に基づき、レーザ光の実際の投射方向（φ’，θ’）が、上記演算式（３）、（４）を充足するように取得される。しかし、上記演算式（３）、（４）は、座標系が修正されると、これに伴い、変形される。たとえば、鉛直角が上述の仰角として表現される座標系では、この座標系の変更に伴い、上記演算式（３）、（４）が等価な式に変形される。すなわち、ミラー１３の回動位置ごとの補正テーブルは、座標系の修正とともに変形される上記演算式（３）、（４）と等価な演算式により設定されればよい。
【０１５７】
演算式（３）、（４）で用いられるズレ量φａ、θａは、図１１（ａ）、（ｂ）を参照して説明したとおり、回動中心軸Ｒ０についてミラー１３を回転させることにより回動中心軸Ｒ０に垂直な平面（床面Ｓ１）に描かれたレーザ光の走査軌跡Ｔ１に基づいて設定される。これにより、ズレ量φａ、θａを簡易な処理により適切に設定することができる。
【０１５８】
具体的には、図１１（ａ）を参照して説明したとおり、回動中心軸Ｒ０についてミラー１３を回転させることにより回動中心軸Ｒ０に垂直な平面（床面Ｓ１）に描かれたレーザ光の走査軌跡Ｔ１を取得し、取得した走査軌跡Ｔ１の長軸を特定し、長軸の周方向の角度を取得し、取得した周方向の角度によりズレ量φａを取得する。これにより、ズレ量φａを簡易な処理により適切に取得できる。
【０１５９】
また、図１１（ｂ）を参照して説明したとおり、回動中心軸Ｒ０についてミラー１３を回転させることにより回動中心軸Ｒ０に垂直な平面（床面Ｓ１）に描かれたレーザ光の走査軌跡Ｔ１を取得し、取得した走査軌跡Ｔ１上の長軸に対応する投射位置Ｐ１、Ｐ２を特定し、長軸と回動中心軸Ｒ０との交点によって分割される長軸の各線分の長さ（投射距離Ｐ１、Ｐ２と回動中心軸Ｒ０との距離）ｒ１、ｒ２を取得し、取得した各線分の長さｒ１、ｒ２に基づいてズレ量θａを取得する。ここでは、ミラー１３におけるレーザ光の反射位置と平面（床面Ｓ１）との距離をＨとして、上記式（１３）の演算により、ズレ量θａを取得する。これにより、ズレ量θａを簡易な処理により適切に取得できる。
【０１６０】
＜変更例＞
以上、本発明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、他に種々の変更が可能である。
【０１６１】
たとえば、上記実施の形態では、ズレ量φａ、θａを取得するために、床面Ｓ１に走査軌跡Ｔ１が描かれたが、走査軌跡Ｔ１を描く平面は、床面Ｓ１に限られない。たとえば、レーザレーダ１の上側（Ｚ軸正側）に、回動中心軸Ｒ０に垂直な平面を設定し、この平面にレーザ光の走査軌跡Ｔ１を描かせてもよい。また、走査軌跡は、必ずしも、回動中心軸Ｒ０に垂直な平面に描かなくてもよく、ズレ量φａ、θａを取得可能であれば、他の方法で走査軌跡が描かれてもよい。
【０１６２】
図１６は、変更例に係るズレ量φａ、θａの取得方法を示す図である。
【０１６３】
この変更例では、レーザレーダ１の周囲が、透明な円筒３０１によって囲まれる。円筒３０１は、中心軸がレーザレーダ１の回動中心軸Ｒ０に一致するように配置される。ミラー１３は、回動中心軸Ｒ０に対して４５°傾くように、チルト方向の回動角が設定される。この状態で、光源１１を動作させながら、ミラー１３を１回転させる。これにより、円筒３０１の内側面がレーザ光で走査され、円筒３０１の内側面に楕円形の走査軌跡が生じる。
【０１６４】
ここで、回動中心軸Ｒ０に垂直で、且つ、ミラー１３におけるレーザ光の反射点を含む平面Ｓ２を設定すると、円筒３０１の内側面に生じた走査軌跡は、周方向の位置に応じて、平面Ｓ２に対し上下方向に変位する。この変位量Ｈが最大となる走査軌跡上の位置が、この走査軌跡の長軸に対応する位置である。
【０１６５】
したがって、この方向によれば、平面Ｓ２に対する変位量が最大となる位置を走査軌跡上の長軸に対応する位置として取得し、この長軸の正面方向に対する傾き角を水平角方向のズレ量φａとして取得できる。また、鉛直角方向のズレ量θａは、円筒３０１の内径をＤとして、以下の式により算出され得る。
【０１６６】
θａ＝ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｄ）  …（１４）
【０１６７】
なお、この方法においては、必ずしも、走査軌跡の全範囲を追跡せずとも、以下の方法により、ズレ量φａ、θａを取得できる。
【０１６８】
たとえば、レーザレーダ１本体の設置位置をステージ３０２により回動中心軸Ｒ０の周りに変化させながら、レーザレーダ１により円筒３０１の内側面に走査軌跡を描かせると、回動中心軸Ｒ０に平行で且つ回動中心軸Ｒ０を含む１つの平面と円筒３０１の内側面との交線により規定される１つの基準軸上において、レーザ光の照射位置が、レーザレーダ本体の設置位置の周方向の変化に応じて、上下に変化する。この変化の振り幅において、レーザ光の照射位置が最も平面Ｓ２から離れたときに、走査軌跡の長軸が基準軸に整合する。これにより、走査軌跡の長軸を特定できる。たとえば、基準軸上におけるレーザ光の照射位置の移動を、円筒３０１の外側からカメラで撮影することにより基準軸上の照射位置の変化を検出でき、その検出結果に基づき長軸を特定できる。こうして特定した長軸に基づいて、上記のように、ズレ量φａ、θａを取得することができる。
【０１６９】
また、上記実施の形態では、ミラー１３の各回動位置において、物体の検出とともに物体までの距離が取得されたが、物体の検出のみが行われてもよく、あるいは、物体に関する他の検出が行われてもよい。
【０１７０】
また、図１３（ａ）、（ｂ）に示した補正テーブルでは、行と列の各項目が、それぞれ、物体検出のための各回動位置に対応したが、物体検出のための各回動位置を間引くように、補正テーブルの行と列の各項目が設定されてもよい。たとえば、物体検出のための水平角が１°ごとに設定されるのに対し、補正テーブルの水平角φが２°ごとに設定されてもよい。この場合、補正テーブルに設定された隣り合う水平角の間の投射方向（φ’、θ’）は、たとえば、これら隣り合う水平角の投射方向（φ’、θ’）の平均値として取得すればよい。
【０１７１】
また、ミラーアクチュエータ３０の構成、たとえば、ミラー１３をチルト方向に回動させる構成も、上記実施の形態に限られるものではない。さらに、レーザレーダ１は、必ずしも、ミラー１３が２つの軸の周りに回動する構成でなくともよく、たとえば、回動中心軸Ｒ０の周りのみに回動する構成であってもよい。レーザレーダ１の光学系も適宜変更され得る。
【０１７２】
また、上記実施の形態では、光源１１がシフトして配置された場合が例示されたが、コリメータレンズ１２が正規の位置からシフトした場合や、回動中心軸Ｒ０が正規な位置から傾いた場合等、レーザ光の光軸が回動中心軸Ｒ０に対して傾く他の形態の位置ズレにおいても、同様に、レーザ光の実際の投射方向を補正可能である。
【０１７３】
なお、上記実施形態では、コントローラ２０５の一部の機能として取得部２０５ａが実現されたが、取得部２０５ａがコントローラ２０５とは別の処理ユニットにより構成されてもよい。この場合、この処理ユニットは、コントローラ２０５から、ミラー１３の回動位置、光源１１の駆動タイミングおよび光検出器２３の受光タイミングに関する情報を取得する。そして、処理ユニットは、取得したミラー１３の回動位置に基づき、レーザ光の実際の投射方向を上記実施形態と同様の処理により取得し、さらに、光源１１の駆動タイミングおよび光検出器２３に受光タイミングに基づいて、当該投射方向における物体の有無と物体までの距離を取得する。
【０１７４】
この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１７５】
１  …  レーザレーダ
１１  …  光源
１３  …  ミラー
２３  …  光検出器
３０  …  ミラーアクチュエータ
２０５  …  コントローラ
１０２ｂ  …  回転軸
１０３  …  支軸
Ｒ０  …  回動中心軸
Ｔ１  …  走査軌跡
【図１】
2019190860.tif 000003
【図２】
2019190860.tif 000004
【図３】
2019190860.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019190860.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019190860.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019190860.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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