(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ物体検出装置において、高精度のアクチュエータを用いない場合であっても、基準面に平行な方向に対してレーザの出射方向がずれることを抑制する。【解決手段】レーザを出射して物体を検出するレーザ物体検出装置１０であって、基準面に平行な方向に対するレーザＬ１の出射方向を、所定範囲で周期的に変動させる変動機構９０と、変動機構９０を支持する支持部４３と、支持部の傾斜角度を検出する傾斜センサ５３と、変動機構９０の駆動状態、及び変動機構９０に入射するレーザＬ１を間欠的に発光させる時期を制御する制御部７０と、を備え、制御部７０は、変動機構９０の駆動状態、及び傾斜センサ５３により検出された傾斜角度に基づいて、変動機構９０を介して所定範囲に出射されるレーザのうち、基準面に平行な方向を含む平行範囲の外に出射されるレーザＬ１を発光させず、平行範囲に出射されるレーザＬ１を発光させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザを出射して物体を検出するレーザ物体検出装置であって、
基準面に平行な方向に対する前記レーザの出射方向を、所定範囲で周期的に変動させる変動機構と、
前記変動機構を支持する支持部と、
前記支持部の傾斜角度を検出する傾斜センサと、
前記変動機構の駆動状態、及び前記変動機構に入射する前記レーザを間欠的に発光させる時期を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記変動機構の駆動状態、及び前記傾斜センサにより検出された前記傾斜角度に基づいて、前記変動機構を介して前記所定範囲に出射される前記レーザのうち、前記基準面に平行な方向を含む平行範囲の外に出射される前記レーザを発光させず、前記平行範囲に出射される前記レーザを発光させる、レーザ物体検出装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記平行範囲に出射される前記レーザを発光させる際に、前記平行範囲に出射される複数の前記レーザのうち一部の前記レーザのみを発光させる、請求項１に記載のレーザ物体検出装置。
【請求項３】
レーザを出射して物体を検出するレーザ物体検出装置であって、
基準面に平行な方向に対する前記レーザの出射方向を、所定範囲で周期的に変動させる変動機構と、
前記変動機構を支持する支持部と、
前記支持部の傾斜角度を検出する傾斜センサと、
前記変動機構の駆動状態、及び前記変動機構に入射する前記レーザを間欠的に発光させる時期を制御する制御部と、
を備え、
前記傾斜センサは、前記所定範囲の中央に出射される前記レーザである中央レーザが前記基準面に平行になる場合に、前記傾斜角度を所定値として検出するように前記支持部に取り付けられており、
前記制御部は、前記変動機構の駆動状態に基づいて、前記変動機構を介して前記所定範囲に出射される前記レーザのうち、前記傾斜センサにより検出された前記傾斜角度から前記所定値を引いた値と、前記レーザの出射方向が前記中央レーザの出射方向となす角度との和の絶対値が、判定角度よりも大きくなる前記レーザを発光させず、前記和の絶対値が前記判定角度よりも小さくなる前記レーザを発光させる、レーザ物体検出装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記和の絶対値が前記判定角度よりも小さくなる前記レーザを発光させる際に、前記和の絶対値が前記判定角度よりも小さくなる複数の前記レーザのうち、一部の前記レーザのみを発光させる、請求項３に記載のレーザ物体検出装置。
【請求項５】
前記判定角度は０°よりも大きく且つ０．０５°以下に設定されている、請求項３又は４に記載のレーザ物体検出装置。
【請求項６】
前記所定範囲の中央に出射される前記レーザである中央レーザが前記基準面に平行になる場合に、前記基準面に沿って前記変動機構を回転させる回転機構を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ物体検出装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記回転機構の駆動状態を制御し、前記回転機構の回転位置と前記レーザを発光させる時期との位相を、前記回転機構の１周毎に変更する、請求項６に記載のレーザ物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザを出射して物体を検出するレーザ物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置において、物体までの距離の測定精度を高めるべく、計測回路のばらつきに起因する誤差を排除する処理を行うものがある（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５３１００９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の装置では、装置の設置角度に誤差が生じることで、レーザの出射方向が水平面（基準面）に平行な方向からずれることを考慮していない。長距離の物体を検出する装置では、例えば設置角度が０．０５°ずれるだけで、３００ｍ先ではレーザの当たる位置が２６２ｍｍずれることとなる。レーザの当たる位置が２６２ｍｍずれると、例えば子供を検出する際に支障が生じるおそれがある。そして、作業者が装置の設置角度を正確に合わせることでレーザの出射方向のずれを抑制するにも限度がある。
【０００５】
これに対して、装置の角度を調節するアクチュエータと傾斜センサとを装置に取り付けて、レーザが水平に出射されるように、傾斜センサで装置の角度を検出してアクチュエータで装置の角度を調節することが考えられる。しかしながら、上記のように装置の設置角度がわずかにずれるだけでも、長距離の物体にレーザが当たる位置は大きくずれるため、高精度のアクチュエータが必要となる。
【０００６】
本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、レーザ物体検出装置において、高精度のアクチュエータを用いない場合であっても、基準面に平行な方向に対してレーザの出射方向がずれることを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための第１の手段は、
レーザを出射して物体を検出するレーザ物体検出装置であって、
基準面に平行な方向に対する前記レーザの出射方向を、所定範囲で周期的に変動させる変動機構と、
前記変動機構を支持する支持部と、
前記支持部の傾斜角度を検出する傾斜センサと、
前記変動機構の駆動状態、及び前記変動機構に入射する前記レーザを間欠的に発光させる時期を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記変動機構の駆動状態、及び前記傾斜センサにより検出された前記傾斜角度に基づいて、前記変動機構を介して前記所定範囲に出射される前記レーザのうち、前記基準面に平行な方向を含む平行範囲の外に出射される前記レーザを発光させず、前記平行範囲に出射される前記レーザを発光させる。
【０００８】
上記構成によれば、レーザ物体検出装置により、レーザが出射されて物体が検出される。変動機構は支持部により支持されており、支持部の傾斜角度が傾斜センサにより検出される。このため、作業者がレーザ物体検出装置を設置する際に支持部が傾斜した場合に、支持部の傾斜角度を傾斜センサにより検出することができる。
【０００９】
ここで、変動機構により、基準面（例えば水平面）に平行な方向に対するレーザの出射方向が、所定範囲で周期的に変動させられる。このため、基準面に平行な方向に対して出射方向が周期的に変動させられたレーザのうち、一部のレーザは基準面に平行（略平行）な方向に出射される。変動機構は、レーザの出射方向を所定範囲で周期的に変動させればよいため、高精度のアクチュエータである必要はない。なお、基準面は、レーザ物体検出装置が設置されることが想定される斜面であってもよい。すなわち、基準面はレーザ物体検出装置がレーザを最終的に出射すべき方向に平行な面であり、レーザ物体検出装置の設置角度が正しい場合は基準面に平行にレーザが出射される。
【００１０】
そして、制御部により、変動機構の駆動状態が制御され、変動機構に入射するレーザを間欠的に発光させる時期が制御される。このため、制御部は、変動機構の駆動状態、及び傾斜センサにより検出された傾斜角度に基づいて、変動機構を介して所定範囲に出射されるレーザのうち、基準面に平行な方向を含む平行範囲の外に出射されるレーザを発光させず、平行範囲に出射されるレーザを発光させることができる。例えば、支持部の傾斜角度と、基準面に平行な方向に対するレーザの出射角度とを相殺して、基準面に平行（略平行）な方向に出射されるレーザのみを出射させることができる。すなわち、レーザ物体検出装置から出射されるレーザを、基準面に平行な方向を含む平行範囲に出射されるレーザに制限することができる。その結果、レーザ物体検出装置において、高精度のアクチュエータを用いない場合であっても、基準面に平行な方向に対してレーザの出射方向がずれることを抑制することができる。
【００１１】
さらに、上記平行範囲の外に出射される無駄なレーザの発光を抑制することができる。また、単位時間当たりにレーザの発光に使用可能なエネルギに制限がある場合には、単位時間当たりのレーザの発光数を減少させることで、個々のレーザの発光強度を向上させることができる。
【００１２】
第２の手段では、前記制御部は、前記平行範囲に出射される前記レーザを発光させる際に、前記平行範囲に出射される複数の前記レーザのうち一部の前記レーザのみを発光させる。
【００１３】
上記構成によれば、制御部により、平行範囲に出射されるーザが発光させられる際に、平行範囲に出射される複数のレーザのうち一部のレーザのみが発光させられる。このため、発光させるレーザを、必要なレーザのみに更に絞ることができる。
【００１４】
第３の手段は、
レーザを出射して物体を検出するレーザ物体検出装置であって、
基準面に平行な方向に対する前記レーザの出射方向を、所定範囲で周期的に変動させる変動機構と、
前記変動機構を支持する支持部と、
前記支持部の傾斜角度を検出する傾斜センサと、
前記変動機構の駆動状態、及び前記変動機構に入射する前記レーザを間欠的に発光させる時期を制御する制御部と、
を備え、
前記傾斜センサは、前記所定範囲の中央に出射される前記レーザである中央レーザが前記基準面に平行になる場合に、前記傾斜角度を所定値として検出するように前記支持部に取り付けられており、
前記制御部は、前記変動機構の駆動状態に基づいて、前記変動機構を介して前記所定範囲に出射される前記レーザのうち、前記傾斜センサにより検出された前記傾斜角度から前記所定値を引いた値と、前記レーザの出射方向が前記中央レーザの出射方向となす角度との和の絶対値が、判定角度よりも大きくなる前記レーザを発光させず、前記和の絶対値が前記判定角度よりも小さくなる前記レーザを発光させる。
【００１５】
上記構成によれば、第１の手段のレーザ物体検出装置と同様の前提構成を備えている。そして、傾斜センサは、上記所定範囲の中央に出射されるレーザである中央レーザが基準面に平行になる場合に、傾斜角度を所定値（例えば０）として検出する。このため、傾斜センサにより検出される傾斜角度は、中央レーザの出射方向が基準面に対して傾斜する角度に所定値を加えた角度となる。したがって、傾斜センサにより検出される傾斜角度と、所定レーザの出射方向が中央レーザの出射方向となす角度との和の絶対値が所定値になる場合に、所定レーザの出射方向は基準面に平行な方向になる。
【００１６】
そこで、制御部は、変動機構の駆動状態に基づいて、変動機構を介して所定範囲に出射されるレーザのうち、傾斜センサにより検出された傾斜角度から前記所定値を引いた値と、レーザの出射方向が中央レーザの出射方向となす角度との和の絶対値が、判定角度よりも大きくなるレーザを発光させず、上記和の絶対値が判定角度よりも小さくなるレーザを発光させる。このため、レーザ物体検出装置から出射されるレーザを、基準面に対する出射方向のなす角度が判定角度よりも小さくなるレーザに制限することができる。その結果、レーザ物体検出装置において、高精度のアクチュエータを用いない場合であっても、基準面に平行な方向に対してレーザの出射方向がずれることを抑制することができる。
【００１７】
さらに、基準面に対して出射方向のなす角度の絶対値が判定角度よりも大きくなる無駄なレーザの発光を、抑制することができる。また、単位時間当たりにレーザの発光に使用可能なエネルギに制限がある場合には、単位時間当たりのレーザの発光数を減少させることで、個々のレーザの発光強度を向上させることができる。
【００１８】
第４の手段では、前記制御部は、前記和の絶対値が前記判定角度よりも小さくなる前記レーザを発光させる際に、前記和の絶対値が前記判定角度よりも小さくなる複数の前記レーザのうち、一部の前記レーザのみを発光させる。
【００１９】
上記構成によれば、制御部により、上記和の絶対値が判定角度よりも小さくなるレーザを発光させられる際に、和の絶対値が判定角度よりも小さくなる複数のレーザのうち、一部のレーザのみが発光させられる。このため、発光させるレーザを、必要なレーザのみに更に絞ることができる。
【００２０】
第５の手段では、前記判定角度は０°よりも大きく且つ０．０５°以下に設定されている。
【００２１】
上記構成によれば、レーザ物体検出装置から出射されるレーザを、基準面に対する出射方向のなす角度の絶対値が最大０．０５°までのレーザに制限することができる。このため、レーザ物体検出装置の３００ｍ先においても、レーザの当たる位置のずれを２６２ｍｍよりも小さくすることができ、例えば子供を検出する際に支障が生じることを抑制することができる。
【００２２】
第６の手段では、前記所定範囲の中央に出射される前記レーザである中央レーザが前記基準面に平行になる場合に、前記基準面に沿って前記変動機構を回転させる回転機構を備える。
【００２３】
上記構成によれば、所定範囲の中央に出射されるレーザである中央レーザが基準面に平行になる場合に、回転機構により、基準面に沿って変動機構が回転させられる。このため、レーザは、変動機構から放射状に出射されるとともに、基準面に平行な方向に対する出射方向が所定範囲で周期的に変動させられる。このため、レーザ物体検出装置からレーザを放射状に出射させつつ、レーザ物体検出装置から出射されるレーザを、基準面に平行な方向を含む範囲に出射されるレーザに制限することができる。
【００２４】
回転機構の回転位置とレーザを発光させる時期との位相が一定の場合、放射状に出射されるとともに出射方向が基準面に対して周期的に変動させられるレーザが、常に一定の出射方向に出射される。このため、出射されるレーザ同士の間隔が広いと、レーザ同士の間に入った物体が検出から漏れるおそれがある。
【００２５】
この点、第７の手段では、前記制御部は、前記回転機構の駆動状態を制御し、前記回転機構の回転位置と前記レーザを発光させる時期との位相を、前記回転機構の１周毎に変更する。こうした構成によれば、出射されるレーザ同士の間隔が大きい場合であっても、回転機構の回転方向におけるレーザの出射方向を回転機構の１周毎に変更することができるため、レーザ同士の間に入った物体が検出から漏れることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】レーザ物体検出装置の断面図。
【図２】レーザ物体検出装置からの距離と出射位置のずれ量との関係を示す模式図。
【図３】レーザの出射態様及び発光態様を示す模式図。
【図４】設置角度がずれていない場合の水平地面とレーザとの位置関係を示す模式図。
【図５】設置角度がずれている場合の水平地面とレーザとの位置関係を示す模式図。
【図６】発光させる出射方向を選択する態様を示す模式図。
【図７】設置角度がずれていない場合の斜面とレーザとの位置関係を示す模式図。
【図８】設置角度がずれている場合の斜面とレーザとの位置関係を示す模式図。
【図９】回転機構の回転位置とレーザを発光させる時期との位相を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１に示すように、レーザ物体検出装置１０は、レーザダイオード１４と、物体からの反射光Ｌ２を受光するフォトダイオード２０とを備え、物体までの距離や方位を検出する装置として構成されている。ここでは、レーザ物体検出装置１０の設置角度が正確に合わせられ、レーザが水平に出射される場合を例に説明する。
【００２９】
レーザダイオード１４（レーザ発光部）は、制御部７０の制御により、図示しない駆動回路からパルス電流を受け、このパルス電流に応じたパルスレーザ（レーザＬ１）を間欠的に出射する。なお、レーザダイオード１４から物体に至るまでのレーザを符号Ｌ１にて示し、物体からフォトダイオード２０に至るまでの反射光を符号Ｌ２にて示している。
【００３０】
フォトダイオード２０（検出部）は、レーザダイオード１４からレーザＬ１が発生し、そのレーザＬ１が物体にて反射したとき、その反射光Ｌ２を受光して光の強度に応じた電気信号に変換する。すなわち、フォトダイオード２０は、レーザＬ１の反射光Ｌ２の強度を検出する。なお、物体からの反射光のうち、所定領域に出射される反射光が偏向部４１に取り込まれる。図１では、符号Ｌ２で示す２つのライン間の領域に出射される反射光が、偏向部４１に取り込まれる。偏向部４１は、平坦な反射面４１ａを有するミラーにより構成されている。
【００３１】
レーザダイオード１４から出射されるレーザＬ１の光軸上にはレンズ６０が設けられている。このレンズ６０は、コリメートレンズとして構成されており、レーザダイオード１４からのレーザＬ１を平行光に変換する。
【００３２】
レンズ６０を通過したレーザＬ１の光路上には、ミラー３０が設けられている。ミラー３０は、レンズ６０を透過したレーザＬ１の光軸に対して傾斜した反射面３０ａを備えている。ミラー３０は、レンズ６０を透過したレーザＬ１を、偏向部４１（正確には後述する変動機構９０）に向けて反射させる。ミラー３０は、レンズ６０を通過した水平方向のレーザＬ１を、鉛直方向（垂直方向）に反射させる。偏向部４１は、回転機構４０に取り付けられている。
【００３３】
回転機構４０は、偏向部４１（変動機構９０）を支持する支持台４３（支持部）と、支持台４３に連結された軸部４２と、軸部４２を回転可能に支持する図示しない軸受と、モータ５０と、回転角度位置センサ５２と、を備えている。
【００３４】
偏向部４１（変動機構９０）は、ミラー３０で反射されたレーザＬ１の光軸上に配置されると共に、中心軸Ｃ１を中心として回転可能とされている。偏向部４１（変動機構９０）は、レーザダイオード１４からのレーザＬ１をレーザ物体検出装置１０の外部に向けて偏向（反射）させ、且つ物体からの反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて偏向（反射）させる。
【００３５】
偏向部４１の回転中心となる中心軸Ｃ１の方向は、ミラー３０から偏向部４１（変動機構９０）に入射するレーザＬ１の方向と一致しており、レーザＬ１が偏向部４１（変動機構９０）に入射する位置Ｐ１が中心軸Ｃ１上の位置とされている。なお、本実施形態では、中心軸Ｃ１の方向を垂直方向（Ｙ軸方向）としており、中心軸Ｃ１と直交する平面方向を水平方向としている。また、水平方向のうちの所定方向をＸ軸方向として示している。
【００３６】
偏向部４１の反射面４１ａは、垂直方向（反射面４１ａに入射するレーザＬ１の方向）に対して４５°の角度で傾斜している。反射面４１ａ（正確には後述する反射面９０ａ）は、ミラー３０から入射するレーザＬ１を、水平方向に反射させる。また、偏向部４１は入射するレーザＬ１の方向と一致した方向の中心軸Ｃ１を中心として回転するため、偏向部４１の回転位置にかかわらず、レーザＬ１の入射角度は常に４５°で維持される。すなわち、位置Ｐ１からのレーザＬ１の出射方向は、水平方向（中心軸Ｃ１と直交する方向）となる。
【００３７】
また、偏向部４１における反射光Ｌ２を偏向する偏向領域（反射面４１ａの領域）は、ミラー３０におけるレーザＬ１を反射する反射領域（反射面３０ａの領域）よりも十分大きく構成されている。
【００３８】
モータ５０（駆動部）は、軸部４２を回転させることで、軸部４２と連結された偏向部４１（変動機構９０）を回転させる。モータ５０として、例えばサーボモータやステップモータを採用することができる。回転角度位置センサ５２は、軸部４２の回転角度位置（すなわち偏向部４１及び変動機構９０の回転角度位置）を検出する。回転角度位置センサ５２として、例えばロータリーエンコーダを採用することができる。
【００３９】
回転機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上には、フォトダイオード２０に向けて反射光Ｌ２を集光する集光レンズ６２が設けられている。集光レンズ６２とフォトダイオード２０の間には、フィルタ６４が設けられている。集光レンズ６２（集光部）は、偏向部４１からの反射光Ｌ２を集光して、フォトダイオード２０に導く。
【００４０】
フィルタ６４は、回転機構４０からフォトダイオード２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上において、反射光Ｌ２を透過させ且つ反射光Ｌ２以外の光を除去する。フィルタ６４は、例えば反射光Ｌ２に対応した特定波長の光のみを透過させ、それ以外の光を遮断する波長選択フィルタによって構成されている。
【００４１】
レーザダイオード１４、フォトダイオード２０、ミラー３０、レンズ６０、回転機構４０、変動機構９０、モータ５０等は、筐体１３内に収容されている。筐体１３により、内部の部品の防塵や衝撃保護が図られている。筐体１３における偏向部４１の周囲には、偏向部４１を取り囲むようにレーザ透過板１５が取り付けられている。レーザ透過板１５は、偏向部４１に入射するレーザＬ１の光軸を中心とした環状に形成されており、例えば３６０°にわたるように形成されている。なお、レーザ透過板１５は、回転機構４０の回転範囲に応じて、３６０°よりも狭い範囲にわたるように形成されていてもよい。
【００４２】
制御部７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータにより構成されている。制御部７０は、レーザダイオード１４にてパルスレーザＬ１が発生してから、このパルスレーザＬ１の反射光Ｌ２をフォトダイオード２０が検出するまでの時間ｔを検出し、この時間ｔに基づいて物体までの距離Ｌを算出する。
【００４３】
ここで、作業者がレーザ物体検出装置１０を設置する際に、レーザ物体検出装置１０が傾いて設置されることがある。具体的には、上記中心軸Ｃ１が鉛直方向になるように、すなわちレーザＬ１が水平面に平行な方向に出射されるように、レーザ物体検出装置１０を設置する必要がある。しかしながら、作業者が設置作業に熟練していない場合は、レーザ物体検出装置１０の設置角度に誤差が生じることがある。
【００４４】
図２は、レーザ物体検出装置１０からの距離と出射位置のずれ量との関係を示す模式図である。なお、領域Ｒは、レーザＬ１の当たる範囲を示している。
【００４５】
同図に示すように、レーザ物体検出装置１０の設置角度がわずかにずれるだけで、長距離の物体にレーザＬ１が当たる位置は大きくずれる。例えば、レーザ物体検出装置１０が水平面に対して０．０５°傾く（設置角度が０．０５°ずれる）と、３００ｍ先ではレーザＬ１の当たる位置（出射位置）は０．２６ｍずれることとなる。このため、例えば子供Ｋを検出する場合に、設置角度が０．０５°以上ずれると子供Ｋを検出できなくなるおそれがある。しかしながら、作業者がレーザ物体検出装置１０の設置角度を正確に合わせることでレーザＬ１の出射方向のずれを抑制するにも限度がある。
【００４６】
そこで、本実施形態では、図１に示すように、レーザ物体検出装置１０は、支持台４３の傾斜角度を検出する傾斜センサ５３と変動機構９０とを備えている。変動機構９０は支持台４３（支持部）により支持されている。傾斜センサ５３は、鉛直方向（重力方向）に対する支持台４３の傾斜角度、詳しくは垂直方向及び水平方向に出射されるレーザＬ１に沿った平面における鉛直方向に対する支持台４３の傾斜角度を検出する。傾斜センサ５３は、上記所定範囲の中央に出射されるレーザＬ１である中央レーザＬ１ｃが、平面（基準面）に平行になる場合に、傾斜角度を０（所定値）として検出するように支持台４３に取り付けられている。基準面はレーザ物体検出装置１０がレーザを最終的に出射すべき方向に平行な面であり、レーザ物体検出装置１０の設置角度が正しい場合は基準面に平行にレーザが出射される。回転角度位置センサ５２及び傾斜センサ５３の検出値は、制御部７０に入力される。そして、制御部７０は、回転角度位置センサ５２及び傾斜センサ５３の検出値に基づいて、回転機構４０及び変動機構９０の駆動状態を制御するとともに、変動機構９０に入射するレーザを間欠的に発光させる時期を制御する。
【００４７】
変動機構９０は、回転機構４０に取り付けられており、回転機構４０により中心軸Ｃ１を中心として回転させられる。変動機構９０は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーにより構成されている。ＭＥＭＳミラーは、周知の構成からなり、コイルに流れる電流に基づいて、反射面９０ａの角度を所定周波数（所定周期）で変化させる。ＭＥＭＳミラーの中立状態（非駆動状態）において、反射面９０ａは偏向部４１の反射面４１ａに平行（詳しくは面一）になっている。そして、変動機構９０は、ミラー３０から入射するレーザＬ１を反射面９０ａで反射するとともに、反射されたレーザＬ１が出射する方向を垂直方向（上下方向）に周期的に変動させる。詳しくは、変動機構９０は、水平面（基準面）に平行な方向に対するレーザＬ１の出射方向を、所定範囲で周期的に変動させる。この所定範囲は、レーザ透過板１５の垂直方向の幅よりも狭く設定されている。
【００４８】
回転機構４０は、中心軸Ｃ１を中心として偏向部４１及び変動機構９０を回転させる。このため、回転機構４０は、中央レーザＬ１ｃが水平面（基準面）に平行になる場合に、水平面に沿って変動機構９０を回転させる。これにより、レーザＬ１は、変動機構９０から放射状に出射されるとともに、水平面に平行な方向に対する出射方向が所定範囲で周期的に変動させられる。すなわち、本実施形態のレーザ物体検出装置１０は、水平な地面の上に存在する長距離の物体を検出することを想定している。
【００４９】
図３は、レーザＬ１の出射態様を示す模式図である。同図に示すように、変動機構９０を駆動させながら、回転機構４０により変動機構９０を回転させると、レーザＬ１は、出射方向が所定範囲で上下方向（垂直方向）に変動させられながら、略水平方向に放射状に出射される。
【００５０】
図４は、設置角度がずれていない場合の水平地面Ｇ１とレーザＬ１との位置関係を示す模式図である。なお、同図では、レーザ物体検出装置１０の構成を簡略化して示しているが、図１と同一の部分には同一の符号を付している。また、同図では、レーザＬ１の出射方向が変動させられる所定範囲を誇張して表示している。
【００５１】
レーザ物体検出装置１０の設置角度がずれていない場合は、変動機構９０の中立状態（非駆動状態）において、中央レーザＬ１ｃが水平地面Ｇ１に平行に出射される。そして、レーザＬ１は、中央レーザＬ１ｃを中心として所定範囲で上下（鉛直方向）に変動させられる。
【００５２】
図５は、設置角度がずれている場合の水平地面Ｇ１とレーザＬ１との位置関係を示す模式図である。図５も図４と同様に簡略化等を行って表示している。
【００５３】
レーザ物体検出装置１０の設置角度がずれている場合は、変動機構９０の中立状態（非駆動状態）において、中央レーザＬ１ｃは水平地面Ｇ１に斜めに出射される。ここで、出射方向が上下に変動させられるレーザＬ１のうち、いずれかのレーザＬ１は水平地面Ｇ１に平行に出射される。
【００５４】
そこで、図３に示すように、制御部７０は、変動機構９０の駆動状態、及び傾斜センサ５３により検出された支持台４３の傾斜角度θ１に基づいて、変動機構９０を介して所定範囲に出射されるレーザＬ１のうち、水平面ＰＨ（基準面）に平行な方向を含む平行範囲ＡＰの外に出射されるレーザＬ１を発光させず、平行範囲ＡＰに出射されるレーザＬ１を発光させる。作業者がレーザ物体検出装置１０を設置する際に支持台４３が傾斜した場合に、支持台４３の傾斜角度θ１が傾斜センサ５３により検出される。そして、制御部７０は、支持台４３の傾斜角度θ１と、水平面ＰＨに平行な方向に対するレーザＬ１の出射角度とを相殺して、水平面ＰＨに略平行な方向に出射されるレーザＬ１のみを出射させる。
【００５５】
詳しくは、図６に示すように、平行範囲ＡＰは、水平面ＰＨに対して上下に判定角度θｒの幅で設けられている。なお、同図では、中央レーザＬ１ｃの出射方向が水平面ＰＨに対して上側にずれるように、レーザ物体検出装置１０が傾いて設置された場合を示している。
【００５６】
制御部７０は、変動機構９０の駆動状態に基づいて、変動機構９０を介して上記所定範囲に出射されるレーザＬ１のうち、傾斜センサ５３により検出された傾斜角度θ１から上記所定値（本実施形態では０）を引いた値と、レーザＬ１の出射方向が中央レーザＬ１ｃの出射方向となす角度θ２との和の絶対値が、判定角度θｒよりも大きくなるレーザＬ１を発光させず、上記和の絶対値が判定角度θｒよりも小さくなるレーザＬ１を発光させる。本実施形態では、上記判定角度θｒを０．０５°に設定している。
【００５７】
ここで、傾斜センサ５３は、中央レーザＬ１ｃが、水平面ＰＨに平行になる場合に傾斜角度θ１を０（所定値）として検出する。このため、傾斜センサ５３により検出される傾斜角度θ１は、中央レーザＬ１ｃの出射方向が水平面ＰＨに対して傾斜する角度に所定値（０）を加えたとなる。したがって、傾斜センサ５３により検出される傾斜角度θ１から所定値（０）を引いた値と、例えばレーザＬ３５，Ｌ４８（所定レーザ）の出射方向が中央レーザＬ１ｃの出射方向となす角度θ２との和の絶対値が０になる場合に、レーザＬ３５，Ｌ４８の出射方向は水平面ＰＨに平行な方向になる。
【００５８】
同図では、制御部７０は、変動機構９０を介して出射されたレーザＬ１のうち、例えば平行範囲ＡＰの外に出射されるレーザＬ３１〜Ｌ３３，Ｌ３７〜Ｌ４６を発光させず、平行範囲ＡＰに出射されるレーザＬ３４〜Ｌ３６，Ｌ４７〜Ｌ４９を出射させる。
【００５９】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００６０】
・変動機構９０により、水平面ＰＨ（基準面）に平行な方向に対するレーザＬ１の出射方向が、所定範囲で周期的に変動させられる。このため、水平面ＰＨに平行な方向に対して出射方向が周期的に変動させられたレーザＬ１のうち、一部のレーザＬ１を水平面ＰＨに平行（略平行）な方向に出射することができる。変動機構９０は、レーザＬ１の出射方向を所定範囲で周期的に変動させればよいため、高精度のアクチュエータである必要はない。
【００６１】
・制御部７０により、変動機構９０の駆動状態が制御され、変動機構９０に入射するレーザＬ１を間欠的に発光させる時期が制御される。このため、制御部７０は、変動機構９０の駆動状態、及び傾斜センサ５３により検出された傾斜角度θ１に基づいて、変動機構９０を介して所定範囲に出射されるレーザＬ１のうち、水平面ＰＨに平行な方向を含む平行範囲ＡＰの外に出射されるレーザＬ１を発光させず、平行範囲ＡＰに出射されるレーザＬ１を発光させることができる。すなわち、レーザ物体検出装置１０から出射されるレーザＬ１を、水平面ＰＨに平行な方向を含む平行範囲ＡＰに出射されるレーザＬ１に制限することができる。その結果、レーザ物体検出装置１０において、高精度のアクチュエータを用いない場合であっても、水平面ＰＨに平行な方向に対してレーザＬ１の出射方向がずれることを抑制することができる。
【００６２】
・制御部７０は、変動機構９０の駆動状態に基づいて、変動機構９０を介して所定範囲に出射されるレーザＬ１のうち、傾斜センサ５３により検出された傾斜角度θ１から所定値（０）を引いた値と、レーザＬ１の出射方向が中央レーザＬ１ｃの出射方向となす角度θ２との和の絶対値が、判定角度θｒよりも大きくなるレーザＬ１を発光させず、上記和の絶対値が判定角度θｒよりも小さくなるレーザＬ１を発光させる。このため、レーザ物体検出装置１０から出射されるレーザＬ１を、水平面ＰＨに対する出射方向のなす角度θ２が判定角度θｒよりも小さくなるレーザＬ１に制限することができる。その結果、レーザ物体検出装置１０において、高精度のアクチュエータを用いない場合であっても、水平面ＰＨに平行な方向に対してレーザＬ１の出射方向がずれることを抑制することができる。
【００６３】
・レーザ物体検出装置１０から出射されるレーザＬ１を、水平面ＰＨに対する出射方向のなす角度θ２の絶対値が最大０．０５°までのレーザＬ１に制限することができる。このため、レーザ物体検出装置１０の３００ｍ先においても、レーザＬ１の当たる位置のずれを２６２ｍｍよりも小さくすることができ、例えば子供を検出する際に支障が生じることを抑制することができる。
【００６４】
・平行範囲ＡＰの外に出射される、すなわち水平面ＰＨに対して出射方向のなす角度の絶対値が判定角度θｒよりも大きくなる無駄なレーザＬ１の発光を抑制することができる。また、単位時間当たりにレーザＬ１の発光に使用可能なエネルギに制限がある場合には、単位時間当たりのレーザＬ１の発光数を減少させることで、個々のレーザＬ１の発光強度を向上させることができる。
【００６５】
・中央レーザＬ１ｃが水平面ＰＨに平行になる場合に、回転機構４０により、水平面ＰＨに沿って中心軸Ｃ１を中心として変動機構９０が回転させられる。このため、レーザＬ１は、変動機構９０から放射状に出射されるとともに、水平面ＰＨに平行な方向に対する出射方向が所定範囲で周期的に変動させられる。このため、レーザ物体検出装置１０からレーザＬ１を放射状に出射させつつ、レーザ物体検出装置１０から出射されるレーザＬ１を、水平面ＰＨに平行な方向を含む範囲に出射されるレーザＬ１に制限することができる。
【００６６】
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００６７】
・制御部７０は、平行範囲ＡＰに出射されるレーザＬ１を発光させる際に、平行範囲ＡＰに出射される複数のレーザＬ１（例えばＬ３４〜Ｌ３６，Ｌ４７〜Ｌ４９）のうち一部のレーザＬ１（例えばＬ３５，Ｌ４８）のみを発光させることもできる。こうした構成によれば、発光させるレーザＬ１を、必要なレーザＬ１のみに更に絞ることができる。
【００６８】
また、制御部７０は、平行範囲ＡＰに出射される複数のレーザＬ１のうち、Ｌ３５，Ｌ３６，Ｌ４８，Ｌ４９のみを発光させることもできる。なお、平行範囲ＡＰに出射される複数のレーザＬ１は、傾斜センサ５３により検出された傾斜角度θ１と、レーザＬ１の出射方向が中央レーザＬ１ｃの出射方向となす角度θ２との和の絶対値が、判定角度θｒよりも小さくなるレーザＬ１と同義である。また、判定角度θｒは、０．０５°に限らず、０°よりも大きく且つ０．０５°以下に設定することができる。判定角度θｒを０°に近付けるほど、基準面に対してより平行に近い出射方向のレーザＬ１のみを出射させることができる。
【００６９】
・上記実施形態では、レーザＬ１を出射する方向の基準となる基準面を水平面ＰＨとしていたが、レーザ物体検出装置１０が設置されることが想定される斜面を基準面とすることもできる。図７は、基準面を斜面Ｇ２として、設置角度がずれていない場合の斜面Ｇ２とレーザＬ１との位置関係を示す模式図である。なお、同図では、レーザ物体検出装置１０の構成を簡略化して示しているが、図１と同一の部分には同一の符号を付している。
【００７０】
レーザ物体検出装置１０の設置角度がずれていない場合は、変動機構９０の中立状態（非駆動状態）において、中央レーザＬ１ｃが斜面Ｇ２に平行に出射される。そして、レーザＬ１は、中央レーザＬ１ｃを中心として所定範囲で上下（鉛直方向）に変動させられる。
【００７１】
図８は、設置角度がずれている場合の斜面Ｇ２とレーザＬ１との位置関係を示す模式図である。レーザ物体検出装置１０の設置角度がずれている場合は、変動機構９０の中立状態（非駆動状態）において、中央レーザＬ１ｃは中央レーザＬ１ｃは水平地面Ｇ１に斜めに出射される。ここで、出射方向が上下に変動させられるレーザＬ１のうち、いずれかのレーザＬ１は水平地面Ｇ１に平行に出射される。
【００７２】
そこで、制御部７０は、変動機構９０の駆動状態、及び傾斜センサ５３により検出された支持台４３の傾斜角度θ１に基づいて、変動機構９０を介して所定範囲に出射されるレーザＬ１のうち、斜面Ｇ２（基準面）に平行な方向を含む平行範囲ＡＰの外に出射されるレーザＬ１を発光させず、平行範囲ＡＰに出射されるレーザＬ１を発光させる。これにより、レーザ物体検出装置１０から出射されるレーザＬ１を、斜面Ｇ２に平行な方向を含む平行範囲ＡＰに出射されるレーザＬ１に制限することができる。その結果、レーザ物体検出装置１０において、高精度のアクチュエータを用いない場合であっても、斜面Ｇ２に平行な方向に対してレーザＬ１の出射方向がずれることを抑制することができる。
【００７３】
・変動機構９０を、回転機構４０ではなく、ミラー３０に取り付けることもできる。そして、変動機構９０から偏向部４１の反射面４１ａに入射されるレーザＬ１の入射方向を変動させることもできる。この場合は、回転機構４０の回転に同期させて、ミラー３０を回転させればよい。こうした構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。
【００７４】
・回転機構４０の回転位置とレーザＬ１を発光させる時期との位相が一定の場合、放射状に出射されるとともに出射方向が基準面に対して周期的に変動させられるレーザＬ１が、常に一定の出射方向に出射される。このため、図９の１周目に示すように、出射されるレーザＬ１同士の間隔が広いと、レーザＬ１同士の間に入った物体が検出から漏れるおそれがある。
【００７５】
そこで、図９の２周目に示すように、制御部７０は、回転機構４０の駆動状態を制御し、回転機構４０の回転位置とレーザＬ１を発光させる時期との位相を、回転機構４０の１周毎に変更してもよい。こうした構成によれば、出射されるレーザＬ１同士の間隔が大きい場合であっても、回転機構４０の回転方向におけるレーザＬ１の出射方向を回転機構４０の１周毎に変更することができるため、レーザＬ１同士の間に入った物体が検出から漏れることを抑制することができる。
【００７６】
・回転機構４０を省略して、基準面に平行な一方向のみの物体を検出してもよい。
【００７７】
・レーザ物体検出装置１０のフォトダイオード２０によりレーザＬ１の反射光Ｌ２を検出する構成に代えて、レーザ物体検出装置１０とは別の受光装置によりレーザ物体検出装置１０から出射されたレーザＬ１を受光することもできる。この場合、受光装置がレーザＬ１を検出することができなくなった（受光したレーザＬ１の強度が閾値よりも低くなった）場合に、レーザ物体検出装置１０又は受光装置が物体を検出したと判定すればよい。こうした構成においても、基準面に平行な方向に対してレーザＬ１の出射方向がずれることを抑制することで、物体を適切に検出することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０…レーザ物体検出装置、１４…レーザダイオード、２０…フォトダイオード、３０…ミラー、３０ａ…反射面、４０…回転機構、４１…偏向部、４１ａ…反射面、４３…支持台、５３…傾斜センサ、７０…制御部、９０…変動機構、９０ａ…反射面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019060787.tif 000009
【図８】
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【図９】
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