(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生させて投光する投光部（１０）と、
前記投光部が投光した前記レーザ光、および、前記レーザ光が外部の物体で反射して生じた外部反射光が通過する筐体窓（８２）と、
前記外部反射光を受光する外部反射光用受光センサ（２０）と、
を備えたレーザレーダ装置（１、１００、２００、３００、４００）であって、
前記筐体窓の前記レーザ光が通過する部分に不透過性の汚れが付着している場合に前記レーザ光が前記汚れで反射して生じる反射光である汚れ拡散反射光を、前記筐体窓の前記レーザ光が通過する部分に汚れが付着していない場合に前記レーザ光が前記筐体窓を通過する際に生じる反射光である通常拡散反射光と区別可能な受光強度で受光できる位置に配置された、前記外部反射光用受光センサとは別の汚れ検出用受光センサ（４５）と、
前記投光部が投光した前記レーザ光を、回転しつつ前記筐体窓の方向に反射するとともに、前記外部反射光および前記汚れ拡散反射光を、前記レーザ光の入射方向へ反射する回転ミラー（５０）を備え、
前記汚れ検出用受光センサは、前記回転ミラーが反射した前記汚れ拡散反射光が向かう方向に配置されていることを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
レーザ光を発生させて投光する投光部（１０）と、
前記投光部が投光した前記レーザ光、および、前記レーザ光が外部の物体で反射して生じた外部反射光が通過する筐体窓（８２）と、
前記外部反射光を受光する外部反射光用受光センサ（２０）と、
を備えたレーザレーダ装置（１、１００、２００、３００）であって、
前記筐体窓の前記レーザ光が通過する部分に不透過性の汚れが付着している場合に前記レーザ光が前記汚れで反射して生じる反射光である汚れ拡散反射光を、前記筐体窓の前記レーザ光が通過する部分に汚れが付着していない場合に前記レーザ光が前記筐体窓を通過する際に生じる反射光である通常拡散反射光と区別可能な受光強度で受光できる位置に配置された、前記外部反射光用受光センサとは別の汚れ検出用受光センサ（４５）と、
前記投光部が投光した前記レーザ光を、回転しつつ前記筐体窓の方向に反射するとともに、前記外部反射光および前記汚れ拡散反射光を、前記レーザ光の入射方向へ反射する回転ミラー（５０）と、
前記投光部と前記回転ミラーの間に配置され、前記投光部が投光した前記レーザ光が通過して前記回転ミラーに到達する貫通穴（４２）を有しており、前記回転ミラー側が反射面（４１）となっており、前記回転ミラーが反射した前記外部反射光を前記外部反射光用受光センサの方向に反射する穴あきミラー（４０）を備え、
前記筐体窓は、前記通常拡散反射光の最大強度方向が、前記回転ミラーよりも前記穴あきミラー方向となるように傾斜しており、
前記汚れ検出用受光センサが、前記穴あきミラーよりも、前記投光部側において、前記汚れ拡散反射光の光路上に配置されていることを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記投光部と前記穴あきミラーとの間において、前記汚れ拡散反射光の光路上に配置され、前記汚れ拡散反射光をさらに拡散反射させる表面形状を有する拡散反射部材（４４）を備え、
前記汚れ検出用受光センサが、前記穴あきミラーの前記投光部側の面において、前記拡散反射部材に対向する位置に配置されていることを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項４】
レーザ光を発生させて投光する投光部（１０）と、
前記投光部が投光した前記レーザ光、および、前記レーザ光が外部の物体で反射して生じた外部反射光が通過する筐体窓（８２）と、
前記外部反射光を受光する外部反射光用受光センサ（２０）と、
を備えたレーザレーダ装置（１、１００、２００、３００）であって、
前記筐体窓の前記レーザ光が通過する部分に不透過性の汚れが付着している場合に前記レーザ光が前記汚れで反射して生じる反射光である汚れ拡散反射光を、前記筐体窓の前記レーザ光が通過する部分に汚れが付着していない場合に前記レーザ光が前記筐体窓を通過する際に生じる反射光である通常拡散反射光と区別可能な受光強度で受光できる位置に配置された、前記外部反射光用受光センサとは別の汚れ検出用受光センサ（４５）と、
前記汚れ拡散反射光の光路上に配置され、前記汚れ拡散反射光をさらに拡散反射させる表面形状を有する拡散反射部材（４４）を備え、
前記汚れ検出用受光センサは、前記拡散反射部材に対向する位置に配置されていることを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記筐体窓は、前記レーザレーダ装置の全周の一部に形成されており、
前記回転ミラーは、前記通常拡散反射光の最大強度方向ではない方向であって、前記汚れ拡散反射光を反射する位置に配置され、
前記汚れ検出用受光センサは、前記筐体窓が形成されていない方向に受光面が向いており、
前記回転ミラーにより反射された前記汚れ拡散反射光の光路上に配置され、前記汚れ拡散反射光を前記汚れ検出用受光センサの方向に反射する反射部材（４４）を備えていることを特徴とす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、このレーザレーダ装置が備える筐体窓に付着する汚れを検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザレーダ装置は、レーザ光を走査しつつ外部に照射し、照射した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。以下では、レーザレーダ装置が照射するレーザ光を、そのレーザ光が物体により反射されて生じた反射光と区別するために、照射光と記載することもある。レーザレーダ装置は、照射光を照射してから反射光を受光するまでの時間と光速とから、物体までの距離を算出する。
【０００３】
レーザレーダ装置は装置全体が筐体に覆われており、筐体の一部に、照射光や反射光を通過させつつ、内部の部品を保護する光透過性の筐体窓が設けられる。筐体窓に不透過性の汚れが付着すると、照射光を装置外部に照射することができなくなるので、物体までの距離を算出できなくなる。
【０００４】
そこで、筐体窓に汚れが付着しているか否かを判定する技術が知られている。たとえば、特許文献１では、計測時間が所定計測時間よりも短く、かつ、所定の受光強度以上であった場合に、筐体窓に汚れが付着していると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１００９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、装置外部の物体で反射して生じた外部反射光を受光する受光センサを用いて、筐体窓に汚れが付着しているか否かを判定する。筐体窓に汚れが付着しており、その汚れで反射して生じた反射光は、光路長が短いので減衰が少ない。そのため、受光強度が高いので、受光センサが飽和してしまう可能性がある。受光センサが飽和する場合としては、筐体窓の照射光が通過する範囲の全部に汚れが付着している場合に限らない。照射光が通過する範囲の一部に汚れが付着している場合にも、その汚れによる反射光で受光センサが飽和してしまう可能性がある。
【０００７】
したがって、特許文献１の技術では、筐体窓において照射光が通過する範囲に汚れが部分的に付着しており、照射光の一部は装置外部へ照射される場合であっても、照射光の残りの一部が筐体窓に付着した汚れで反射して受光センサに受光されることで、外部の物体からの反射光を検出できない時間が生じる恐れがあった。
【０００８】
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、筐体窓の汚れを検出することができ、かつ、筐体窓の汚れにより装置外部の物体を検出できない時間が生じてしまうことを抑制できるレーザレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、レーザ光を発生させて投光する投光部（１０）と、
投光部が投光したレーザ光、および、レーザ光が外部の物体で反射して生じた外部反射光が通過する筐体窓（８２）と、
外部反射光を受光する外部反射光用受光センサ（２０）と、
を備えたレーザレーダ装置（１、１００、２００、３００、４００）であって、
筐体窓のレーザ光が通過する部分に不透過性の汚れが付着している場合にレーザ光が汚れで反射して生じる反射光である汚れ拡散反射光を、筐体窓のレーザ光が通過する部分に汚れが付着していない場合にレーザ光が筐体窓を通過する際に生じる反射光である通常拡散反射光と区別可能な受光強度で受光できる位置に配置された、外部反射光用受光センサとは別の汚れ検出用受光センサ（４５）と、
投光部が投光したレーザ光を、回転しつつ筐体窓の方向に反射するとともに、外部反射光および汚れ拡散反射光を、レーザ光の入射方向へ反射する回転ミラー（５０）を備え、
汚れ検出用受光センサは、回転ミラーが反射した汚れ拡散反射光が向かう方向に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
汚れ拡散反射光は、筐体窓に付着している不透過性の汚れでランバート拡散反射をして生じる。一方、通常拡散反射光は、正規分布に類似した強度分布の拡散反射をした反射光である。したがって、通常拡散反射光の強度が最も強くなる方向である最大反射方向に対する角度が大きい方向に進む反射光を検出する位置に汚れ検出用受光センサを配置すれば、汚れ検出用受光センサにより、汚れ拡散反射光を、通常拡散反射光と区別可能な受光強度で受光できる。よって、汚れ検出用受光センサの検出値から、筐体窓に不透過性の汚れが付着しているか否かを判断できる。
【００１２】
汚れ検出用受光センサは、外部反射光用受光センサに加えて備えられている受光センサである。そのため、外部反射光用受光センサを用いて筐体窓の汚れを検出する必要がない。したがって、レーザ光を投光してから、汚れ拡散反射光が外部反射光用受光センサに到達するまでの間、外部反射光用受光センサのゲインを低くすることが可能である。これにより、外部反射光用受光センサの検出値が、汚れ拡散反射光により飽和してしまうことを抑制できるので、筐体窓の汚れにより装置外部の物体を検出できない時間が生じてしまうことを抑制できる。
【００１４】
また、筐体窓に付着した不透過性の汚れでレーザ光が反射して生じた汚れ拡散反射光の一部は、回転ミラーにより反射される結果、外部反射光が回転ミラーで反射される場合と同様、汚れが付着している角度によらず、レーザ光の入射方向、すなわち、一定の方向に反射される。
【００１５】
したがって、筐体窓の複数の箇所において生じた汚れ拡散反射光を、同じ汚れ検出用受光センサで検出できる。そのため、筐体窓において不透過性の汚れを検出する必要がある角度毎に汚れ検出用センサを用意する必要がないことから、汚れ検出用センサを少なくすることができる。
【００１６】
請求項２に係る発明は、
レーザ光を発生させて投光する投光部（１０）と、
投光部が投光したレーザ光、および、レーザ光が外部の物体で反射して生じた外部反射光が通過する筐体窓（８２）と、
外部反射光を受光する外部反射光用受光センサ（２０）と、
を備えたレーザレーダ装置（１、１００、２００、３００）であって、
筐体窓のレーザ光が通過する部分に不透過性の汚れが付着している場合にレーザ光が汚れで反射して生じる反射光である汚れ拡散反射光を、筐体窓のレーザ光が通過する部分に汚れが付着していない場合にレーザ光が筐体窓を通過する際に生じる反射光である通常拡散反射光と区別可能な受光強度で受光できる位置に配置された、外部反射光用受光センサとは別の汚れ検出用受光センサ（４５）と、
投光部が投光したレーザ光を、回転しつつ筐体窓の方向に反射するとともに、外部反射光および汚れ拡散反射光を、レーザ光の入射方向へ反射する回転ミラー（５０）と、
投光部と回転ミラーの間に配置され、投光部が投光したレーザ光が通過して回転ミラーに到達する貫通穴（４２）を有しており、回転ミラー側が反射面（４１）となっており、回転ミラーが反射した外部反射光を外部反射光用受光センサの方向に反射する穴あきミラー（４０）を備え、
筐体窓は、通常拡散反射光の最大強度方向が、回転ミラーよりも穴あきミラー方向となるように傾斜しており、
汚れ検出用受光センサが、穴あきミラーよりも、投光部側において、汚れ拡散反射光の光路上に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
回転ミラーで反射されて筐体窓に向かったレーザ光は、筐体窓が汚れていなくても、多少は筐体窓で反射される。つまり、通常拡散反射光が生じる。通常拡散反射光が回転ミラーに戻り、穴あきミラーで反射されて外部反射光用受光センサに検出されてしまうと誤検出になる。そのため、穴あきミラーを備えているレーザレーダ装置の筐体窓は、通常拡散反射光が回転ミラーの方向に向かわないように傾斜している。一般的な筐体窓の傾斜と同様、この請求項３に係る発明では、筐体窓の傾斜は、通常拡散反射光の最大強度方向が、回転ミラーよりも穴あきミラー方向となる傾斜である。そのため、汚れ検出用受光センサが穴あきミラーよりも回転ミラー側にあると、汚れ検出用受光センサが通常拡散反射光を受光してしまう恐れがある。
【００１８】
しかし、この請求項２に係る発明では、汚れ検出用受光センサは、穴あきミラーよりも投光部側に配置されている。したがって、通常拡散反射光は穴あきミラーにより遮られるので、汚れ検出用受光センサが通常拡散反射光を受光してしまうことが抑制される。
【００１９】
一方、汚れ拡散反射光はランバート拡散反射をするので、一部は回転ミラーにより反射され、かつ、穴あきミラーの貫通穴を通過する。したがって、汚れ拡散反射光は、穴あきミラーよりも投光部側において汚れ拡散反射光の光路上に配置されている汚れ検出用受光センサにより検出できる。
【００２０】
請求項３に係る発明は、投光部と穴あきミラーとの間において、汚れ拡散反射光の光路上に配置され、汚れ拡散反射光をさらに拡散反射させる表面形状を有する拡散反射部材（４４）を備え、
汚れ検出用受光センサが、穴あきミラーの投光部側の面において、拡散反射部材に対向する位置に配置されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、
レーザ光を発生させて投光する投光部（１０）と、
投光部が投光したレーザ光、および、レーザ光が外部の物体で反射して生じた外部反射光が通過する筐体窓（８２）と、
外部反射光を受光する外部反射光用受光センサ（２０）と、
を備えたレーザレーダ装置（１、１００、２００、３００）であって、
筐体窓のレーザ光が通過する部分に不透過性の汚れが付着している場合にレーザ光が汚れで反射して生じる反射光である汚れ拡散反射光を、筐体窓のレーザ光が通過する部分に汚れが付着していない場合にレーザ光が筐体窓を通過する際に生じる反射光である通常拡散反射光と区別可能な受光強度で受光できる位置に配置された、外部反射光用受光センサとは別の汚れ検出用受光センサ（４５）と、
汚れ拡散反射光の光路上に配置され、汚れ拡散反射光をさらに拡散反射させる表面形状を有する拡散反射部材（４４）を備え、
汚れ検出用受光センサは、拡散反射部材に対向する位置に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に係る発明によれば、拡散反射部材により汚れ拡散反射光が拡散反射されるので、汚れ検出用受光センサは、拡散反射部材に対向する位置に配置されていれば、汚れ拡散反射光を受光することができる。したがって、汚れ検出用センサの位置を決めるための細かな計算が不要となるので設計が容易になり、また、汚れ検出用センサの取り付け位置が少しずれていても、汚れ拡散反射光を受光できるので、組み立ても容易になる。
【００２２】
請求項５に係る発明では、筐体窓は、レーザレーダ装置の全周の一部に形成されており、
回転ミラーは、通常拡散反射光の最大強度方向ではない方向であって、汚れ拡散反射光を反射する位置に配置され、
汚れ検出用受光センサは、筐体窓が形成されていない方向に受光面が向いており、
回転ミラーにより反射された汚れ拡散反射光の光路上に配置され、汚れ拡散反射光を汚れ検出用受光センサの方向に反射する反射部材（４４）を備えていることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、汚れ検出用受光センサの受光面は、筐体窓が形成されていない方向を向いている。よって汚れ検出用センサには、筐体窓で反射した通常拡散反射光が直接受光されることはない。
【００２４】
また、回転ミラーは、通常拡散反射光の最大強度方向ではない方向に配置されている。通常拡散反射光は正規分布に類似した強度分布の拡散反射をするので、回転ミラーが、通常拡散反射光の最大強度方向ではない方向に配置されていると、回転ミラーにより反射される通常拡散反射光の強度は低くなる。よって、通常拡散反射光は、回転ミラーによって反射されて汚れ検出用受光センサに受光されることも抑制される。
【００２５】
一方、汚れ拡散反射光はランバート拡散反射をした反射光であることから、汚れ拡散反射光の一部は、強い強度のまま、回転ミラーにより反射される。本発明では、回転ミラーにより反射された汚れ拡散反射光を汚れ検出用受光センサの方向に反射する反射部材が備えられているので、汚れ拡散反射光は汚れ検出用受光センサにより検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態のレーザレーダ装置１の概略断面図である。
【図２】図１の拡散反射部材４４の配置と形状を示す図である。
【図３】筐体窓８２に付着した汚れ８４により汚れ拡散反射光Ｌ３が生じる方向の一部を示す図である。
【図４】第２実施形態のレーザレーダ装置１００の構成図である。
【図５】第３実施形態のレーザレーダ装置２００の構成図である。
【図６】第４実施形態のレーザレーダ装置３００の構成図である。
【図７】第５実施形態のレーザレーダ装置４００の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、第１実施形態のレーザレーダ装置１は、投光部であるレーザダイオード１０と、装置外部の物体からの反射光（以下、外部反射光）Ｌ１を受光する第１フォトダイオード２０とを備え、装置外部の物体までの距離や方位を検出する装置である。このレーザレーダ装置１は、屋外に設置されて、このレーザレーダ装置１の監視エリア内を移動する物体を検出する。
【００２８】
図１において、レーザダイオード１０は、駆動回路からパルス電流が供給されてパルスレーザ光（以下、照射光Ｌ０）を投光する。第１フォトダイオード２０は、外部反射光用受光センサの一例に相当するものであり、照射光Ｌ０が装置外部の物体で反射されて生じた外部反射光Ｌ１を検出し電気信号に変換する。
【００２９】
レーザダイオード１０の光軸上にはコリメートレンズ３０および穴あきミラー４０が設けられている。コリメートレンズ３０は、レーザダイオード１０が投光した照射光Ｌ０を平行光に変換する。
【００３０】
穴あきミラー４０は、平板状であって、レーザダイオード１０の光軸上に、その光軸に対し所定角度で傾斜して配置されている。穴あきミラー４０の下側の面、すなわち、回転ミラー５０側の面は反射面４１となっており、穴あきミラー４０の中心には、上下方向、すなわち、レーザダイオード１０の光軸方向に貫通する貫通穴４２が形成されている。この貫通穴４２がレーザダイオード１０の光軸上に位置するように、穴あきミラー４０は配置されている。
【００３１】
穴あきミラー４０のレーザダイオード１０側の面（以下、投光部側面）４３には、拡散反射部材４４と、第２フォトダイオード４５が配置されている。拡散反射部材４４は、図２に示すように、穴あきミラー４０の投光部側面４３から突き出しており、かつ、貫通穴４２の半周分以上を囲うように、貫通穴４２の周囲に配置されている。貫通穴４２に対して拡散反射部材４４が配置されている方向は、貫通穴４２に対して筐体窓８２とは反対方向である。換言すれば、貫通穴４２において、拡散反射部材４４により囲われていない方向は筐体窓８２の方向である。この拡散反射部材４４は、本実施形態では紙製である。紙製であることから、表面は鏡面ではない。鏡面ではない表面形状であるので、拡散反射部材４４に光が当たると拡散反射する。
【００３２】
第２フォトダイオード４５は、拡散反射部材４４よりもレーザレーダ装置１の正面側に配置されている。第２フォトダイオード４５の向きは、受光面が拡散反射部材４４の方向を向く向き、すなわち、受光面が拡散反射部材４４に対向する向きである。したがって、第２フォトダイオード４５の受光面の水平面内における向きは、筐体８０の背面８１の方向、すなわち、筐体窓８２が形成されていない方向である。この第２フォトダイオード４５は、汚れ検出用受光センサの一例である。
【００３３】
穴あきミラー４０を通過する照射光Ｌ０の光軸上には、回転ミラー５０が設けられている。この回転ミラー５０は、レーザダイオード１０の光軸方向に延びる中心軸を中心として回動可能に配設されるとともに、この中心軸上に焦点位置が設定される凹面鏡５１によって照射光Ｌ０を偏向して、照射光Ｌ０を装置外部に向け照射する。また、凹面鏡５１は、外部反射光Ｌ１を穴あきミラー４０の方向に偏向する。
【００３４】
さらに、回転ミラー５０を回転駆動するモータ６０が設けられている。モータ６０は、回転軸６１を回転させることで、回転軸６１と連結された回転ミラー５０を回転駆動する。この回転軸６１はモータ６０の回転軸であるとともに、回転ミラー５０がこの回転軸６１の回転により回転させられるので、回転ミラー５０の回転軸になっている。
【００３５】
回転角度位置センサ６２は、回転軸６１の回転角度位置（すなわち凹面鏡５１の回転角度位置）を検出する。回転角度位置センサ６２は、ロータリーエンコーダなど、回転軸６１の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用できる。
【００３６】
回路部７０は、レーザダイオード１０を駆動させる駆動回路、第１フォトダイオード２０が検出した検出信号に基づいて物体までの距離を演算する距離演算回路、回転角度位置センサ６２の検出値を取得して回転ミラー５０の回転位置および回転速度を決定しつつ、モータ６０を所定の回転速度で回転させるモータ駆動回路を備えている。また、第２フォトダイオード４５が検出した信号に基づいて、筐体窓８２に不透過性の汚れ（以下、単に汚れ）８４が付着しているか否を判定する汚れ判定回路も備えている。
【００３７】
これらの構成は、筐体８０および筐体窓８２により形成される装置内部空間に収容されている。筐体８０は、筐体窓８２が取り付けられる部分が開口する箱型の形状である。筐体窓８２は、光透過性部材で構成されており、筐体８０に取り付けられている。筐体窓８２が取り付けられている水平面周りの範囲は、レーザレーダ装置１の正面方向を中心として、走査角度範囲あるいは走査角度範囲よりも大きい角度範囲である。走査角度範囲はたとえば１９０度である。なお、レーザレーダ装置１の正面方向は、筐体窓８２を２等分する垂直断面においてレーザレーダ装置１の内部から筐体窓８２に向かう方向である。
【００３８】
筐体窓８２は板状体であり、水平断面形状が部分的に弧状に湾曲している。また、筐体窓８２は、上側ほど、回転軸６１に直交する平面における回転軸６１までの距離が長くなるように傾斜している。
【００３９】
筐体窓８２がこのように傾斜している理由は、照射光Ｌ０が筐体窓８２を通過するときに、部分的に筐体窓８２で反射する反射光が第１フォトダイオード２０に検出されないようにするためである。
【００４０】
以下、筐体窓８２の照射光Ｌ０が通過する部分に汚れ８４が付着しておらず、照射光Ｌ０の大部分が筐体窓８２を通過する際に、一部が筐体窓８２で反射して生じる反射光を通常拡散反射光Ｌ２という。
【００４１】
［光路の説明］
照射光Ｌ０は、レーザダイオード１０から周期的に投光され、コリメートレンズ３０により平行光とされて、穴あきミラー４０の貫通穴４２を通過して、回転ミラー５０により反射されて、筐体窓８２を通過して装置外部へ照射される。また、回転ミラー５０は所定速度で回転しているので、照射光Ｌ０が照射される方向は一定の角速度で変化する。
【００４２】
照射光Ｌ０が装置外部の物体で反射すると外部反射光Ｌ１が生じる。外部反射光Ｌ１は、筐体窓８２を通過して装置内部に入り、回転ミラー５０の凹面鏡５１により反射されて穴あきミラー４０の反射面４１の方向に偏向させられる。さらに、反射面４１で反射して第１フォトダイオード２０に入射する。
【００４３】
照射光Ｌ０が、汚れていない筐体窓８２を通過するとき、照射光Ｌ０の一部が筐体窓８２で反射して通常拡散反射光Ｌ２が生じる。通常拡散反射光Ｌ２は、反射の法則により、図１に示す方向に最大強度で反射する。以下、図２に示す方向を最大反射方向とする。この最大反射方向が回転ミラー５０に向かう方向とならないように、筐体窓８２の傾斜は設定されている。
【００４４】
ただし、通常拡散反射光Ｌ２は最大反射方向以外の方向にも生じる。通常拡散反射光Ｌ２は、最大反射方向を中心として、最大反射方向に対する角度と強度との関係が、正規分布に類似した形状となる。正規分布に類似した形状であるので、通常拡散反射光Ｌ２の一部は回転ミラー５０の方向に反射されるが、回転ミラー５０により反射される通常拡散反射光Ｌ２の強度は弱い。したがって、通常拡散反射光Ｌ２は、第１フォトダイオード２０や第２フォトダイオード４５には検出されないか、検出されるとしても十分に低い強度で検出される。
【００４５】
これに対して、筐体窓８２の照射光Ｌ０が照射される部分に汚れ８４が付着していると、照射光Ｌ０がその汚れ８４により反射される。このとき生じる反射光を汚れ拡散反射光Ｌ３という。
【００４６】
汚れ拡散反射光Ｌ３は、ランバート拡散反射をする。汚れ拡散反射光Ｌ３の反射中心は、通常拡散反射光Ｌ２と同じであるが、ランバート拡散反射をするため、最大反射方向に対する角度が大きい方向の汚れ拡散反射光Ｌ３でも比較的強い強度となる。
【００４７】
したがって、汚れ拡散反射光Ｌ３は、種々の反射方向において強い強度で生じる。その結果、図３に示すように、汚れ拡散反射光Ｌ３の一部は、凹面鏡５１で反射して、かつ、穴あきミラー４０の貫通穴４２を通って、拡散反射部材４４の種々の位置で反射される。よって、拡散反射部材４４は、汚れ拡散反射光Ｌ３の光路上に配置されていることになる。なお、図３には、主として、貫通穴４２を通過する汚れ拡散反射光Ｌ３について、光路を示している。
【００４８】
また、拡散反射部材４４は紙製であることから、汚れ拡散反射光Ｌ３は、拡散反射部材４４で拡散反射をする。この拡散反射部材４４で拡散反射した汚れ拡散反射光Ｌ３が第２フォトダイオード４５により検出される。
【００４９】
前述したように、第２フォトダイオード４５には、通常拡散反射光Ｌ２は検出されないか、検出されるとしても十分に低い強度で検出されることから、第２フォトダイオード４５は、通常拡散反射光Ｌ２と汚れ拡散反射光Ｌ３とを区別可能な受光強度で受光できる位置に配置されていることになる。
【００５０】
汚れ拡散反射光Ｌ３の光路長は予め計算できる。そこで、回路部７０は、レーザダイオード１０から照射光Ｌ０を投光してから、汚れ拡散反射光Ｌ３の光路長をレーザ光が伝播する時間に基づいて定まる汚れ判定時間の間、第２フォトダイオード４５を作動させ、第２フォトダイオード４５の検出値を取得する。
【００５１】
第２フォトダイオード４５の検出値が所定の汚れ判定強度以上であれば、筐体窓８２には、照射光Ｌ０の照射角度に汚れ８４が付着していると判断する。反対に、第２フォトダイオード４５の検出値が汚れ判定強度よりも小さければ、筐体窓８２の照射光Ｌ０を照射した角度は、汚れ８４が付着していないと判断する。
【００５２】
一方、回路部７０は、レーザダイオード１０から照射光Ｌ０を投光してから、汚れ拡散反射光Ｌ３の光路長をレーザ光が伝播する時間が経過するまでは第１フォトダイオード２０のゲインを低くしておき、その時間が経過した後、第１フォトダイオード２０のゲインを物体検出時のゲインとする。これにより、第１フォトダイオード２０は汚れ拡散反射光Ｌ３を受光しても飽和しないので、外部反射光Ｌ１を受光できない時間が生じてしまうことを抑制できる。
【００５３】
［第１実施形態まとめ］
以上、説明した第１実施形態では、第２フォトダイオード４５は、汚れ拡散反射光Ｌ３を、通常拡散反射光Ｌ２と区別可能な受光強度で検出できる。したがって、第２フォトダイオード４５の検出値から、筐体窓８２に不透過性の汚れ８４が付着しているか否かを判断することができる。
【００５４】
この第２フォトダイオード４５が、装置外部の物体を検出するための第１フォトダイオード２０とは別に備えられているので、第１フォトダイオード２０を用いて筐体窓８２の汚れを検出する必要がない。したがって、第１フォトダイオード２０の検出値が、汚れ拡散反射光Ｌ３により飽和してしまうことを抑制できるので、筐体窓８２の汚れにより装置外部の物体を検出できない時間が生じてしまうことを抑制できる。
【００５５】
また、本実施形態では、第２フォトダイオード４５は、穴あきミラー４０に固定されている。穴あきミラー４０は、回転ミラー５０が反射した外部反射光Ｌ１を第１フォトダイオード２０の方向に反射する部材である。したがって、本実施形態では、第２フォトダイオード４５は、回転ミラー５０が外部反射光Ｌ１を反射する方向に配置されている。
【００５６】
回転ミラー５０は、種々の方向から反射してくる外部反射光Ｌ１を穴あきミラー４０の方向に反射する。筐体窓８２に付着した汚れ８４で反射して生じた汚れ拡散反射光Ｌ３の一部は、回転ミラー５０により反射される結果、外部反射光Ｌ１が回転ミラー５０で反射される場合と同様、汚れ８４が付着している角度によらず、照射光Ｌ０の入射方向に反射される。
【００５７】
したがって、筐体窓８２の種々の箇所において生じた汚れ拡散反射光Ｌ３を、１つの第２フォトダイオード４５で検出できる。そのため、筐体窓８２において汚れ８４を検出する必要がある角度毎に第２フォトダイオード４５を用意する必要がないことから、第２フォトダイオード４５を少なくすることができる。しかも、回転ミラー５０の向きを検出することにより、汚れ８４が付着している方向がどの方向であるかも分かる。
【００５８】
また、第２フォトダイオード４５は、穴あきミラー４０の投光部側面４３に配置されていることから、穴あきミラー４０よりも、レーザダイオード１０側に配置されていることになる。この配置により、通常拡散反射光Ｌ２の最大反射方向成分は穴あきミラー４０により遮られ易くなるので、第２フォトダイオード４５が通常拡散反射光Ｌ２を受光してしまうことが抑制される。
【００５９】
一方、汚れ拡散反射光Ｌ３はランバート拡散反射をするので、一部は回転ミラー５０により反射され、かつ、穴あきミラー４０の貫通穴４２を通過する。したがって、汚れ拡散反射光Ｌ３は、第２フォトダイオード４５が穴あきミラー４０の投光部側面４３に配置されていても、第２フォトダイオード４５により受光できる。
【００６０】
また、本実施形態では、汚れ拡散反射光Ｌ３を拡散反射する拡散反射部材４４を備えている。そのため、第２フォトダイオード４５は、拡散反射部材４４に対向していれば、汚れ拡散反射光Ｌ３を受光することができる。したがって、設計および組み立てが容易になる。
【００６１】
また、本実施形態では、第２フォトダイオード４５は、受光面が筐体窓８２が形成されていない方向を向いた配置となっている。よって第２フォトダイオード４５には、筐体窓８２で反射した通常拡散反射光Ｌ２が直接受光されることはない。
【００６２】
また、回転ミラー５０は、通常拡散反射光Ｌ２の最大強度方向ではない方向に配置されている。通常拡散反射光Ｌ２は正規分布に類似した強度分布の拡散反射をするので、回転ミラー５０が、通常拡散反射光Ｌ２の最大強度方向ではない方向に配置されていると、回転ミラー５０により反射される通常拡散反射光Ｌ２の強度は低くなる。よって、通常拡散反射光Ｌ２が回転ミラー５０によって反射されて、強い強度で第２フォトダイオード４５に受光されることも抑制される。
【００６３】
一方、汚れ拡散反射光Ｌ３はランバート拡散反射をした反射光であることから、汚れ拡散反射光Ｌ３の一部は、強い強度のまま、回転ミラー５０により反射される。回転ミラー５０により反射された汚れ拡散反射光Ｌ３は拡散反射部材４４により反射されるので、汚れ拡散反射光Ｌ３は第２フォトダイオード４５により受光できる。
【００６４】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。この第２実施形態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。
【００６５】
第１実施形態では、拡散反射部材４４を穴あきミラー４０に固定していたが、第２実施形態のレーザレーダ装置１００は、図４に示すように、拡散反射部材４４を、貫通穴４２の上方であって、レーザダイオード１０の近くに配置する。図４に示す位置に拡散反射部材４４を配置する場合、図示しない固定部材で拡散反射部材４４を筐体８０に固定する。
【００６６】
拡散反射部材４４の位置が貫通穴４２の上方であることから、図４に示す位置でも、拡散反射部材４４には汚れ拡散反射光Ｌ３が当たり、汚れ拡散反射光Ｌ３は、拡散反射部材４４で拡散反射されることにより、第２フォトダイオード４５に受光される。なお、図４では、第２フォトダイオード４５は第１実施形態と同じ位置に配置されているが、第２フォトダイオード４５の受光面を拡散反射部材４４の方向に向けても良い。
【００６７】
この第２実施形態に示すように、拡散反射部材４４は、穴あきミラー４０に固定されていなくてもよい。
【００６８】
＜第３実施形態＞
図５に示すように、第３実施形態のレーザレーダ装置２００では、これまでの実施形態と同様、拡散反射部材４４は、穴あきミラー４０の投光部側面４３において貫通穴４２の周囲に配置されている。ただし、拡散反射部材４４の貫通穴４２に対する配置はこれまでの実施形態と異なる。第３実施形態のレーザレーダ装置２００では、拡散反射部材４４は、貫通穴４２に対してレーザレーダ装置２００の正面方向に配置されている。
【００６９】
一方、第２フォトダイオード４５は、穴あきミラー４０の投光部側面４３において、筐体窓８２とは反対側の端に配置されている。
【００７０】
この配置であっても、図５に示すように、拡散反射部材４４には汚れ拡散反射光Ｌ３が当たり、拡散反射部材４４で反射された汚れ拡散反射光Ｌ３が第２フォトダイオード４５により受光される。
【００７１】
＜第４実施形態＞
第４実施形態のレーザレーダ装置３００は、図６に示すように、穴あきミラー４０の傾斜方向がこれまでの実施形態と異なる。第４実施形態では、穴あきミラー４０、拡散反射部材４４、第２フォトダイオード４５、第１フォトダイオード２０を、レーザダイオード１０の光軸を対称軸として１８０度回転させた配置となっている。
【００７２】
したがって、穴あきミラー４０は、筐体窓８２から離れるほど、反射面４１が下方に位置する傾斜となっている。また、第１フォトダイオード２０は、穴あきミラー４０よりもレーザレーダ装置３００の正面方向に配置されている。
【００７３】
拡散反射部材４４は、穴あきミラー４０の投光部側面４３において、貫通穴４２の周囲かつ筐体窓８２側に配置されている。第２フォトダイオード４５は、穴あきミラー４０の投光部側面４３において、筐体８０の背面８１側の端に配置されている。
【００７４】
このような配置でも、図６に示すように、拡散反射部材４４には汚れ拡散反射光Ｌ３が当たり、拡散反射部材４４で反射された汚れ拡散反射光Ｌ３が第２フォトダイオード４５により受光される。
【００７５】
＜第５実施形態＞
第５実施形態のレーザレーダ装置４００は、図７に示すように、穴あきミラー４０を備えておらず、代わりに、偏向ミラー４０２を備えている。また、レーザダイオード１０と第１フォトダイオード２０の配置が、これまでの実施形態と逆になっている。
【００７６】
第５実施形態のレーザレーダ装置４００は、図７に示すように、レーザダイオード１０から、レーザレーダ装置４００の正面方向に投光された照射光Ｌ０が、偏向ミラー４０２により回転ミラー５０の方向に偏向される。
【００７７】
外部反射光Ｌ１は、回転ミラー５０の凹面鏡５１により反射されて装置上方に向かう方向に偏向される。回転ミラー５０の上方に第１フォトダイオード２０が配置されているので、外部反射光Ｌ１は第１フォトダイオード２０により受光される。
【００７８】
第５実施形態では、第２フォトダイオード４５は、回転ミラー５０の上方において、受光面が凹面鏡５１の方向を向く姿勢で配置されている。したがって、凹面鏡５１で反射された汚れ拡散反射光Ｌ３は、第２フォトダイオード４５により受光される。
【００７９】
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。
【００８０】
＜変形例１＞
前述の実施形態では拡散反射部材４４を用いていたが、表面が鏡面となっている反射部材（以下、鏡面反射部材）を用いてもよい。鏡面反射部材を用いる場合には、反射の法則にしたがって、汚れ拡散反射光Ｌ３を第２フォトダイオード４５の方向に反射できるように、鏡面反射部材の角度を調整する。
【００８１】
＜変形例２＞
拡散反射部材の形状は、前述の実施形態の形状に限られない。たとえば、拡散反射部材は、平板形状でもよい。また、複数の平板形状が連結された形状でもよい。また、前述の実施形態の拡散反射部材４４は、貫通穴４２の半周分以上を囲う形状となっていた。しかし、拡散反射部材４４は、前述の実施形態のものよりも短い長さであってもよい。汚れ拡散反射光Ｌ３はランバート拡散反射で生じているので、種々の方向に向かう成分がある。したがって、拡散反射部材の長さが短くても、汚れ拡散反射光Ｌ３の一部は拡散反射部材に当たる。また、拡散反射部材は、汚れ拡散反射光Ｌ３を拡散反射する。したがって、拡散反射部材の長さが短くても、拡散反射部材は、汚れ拡散反射光Ｌ３を第２フォトダイオード４５の方向に反射することができる。
【００８２】
＜変形例３＞
拡散反射部材の材質は紙に限られず、表面形状が鏡面となっていなければ、材質に制限はない。
【００８３】
＜変形例４＞
前述の実施形態では、走査角度範囲が１８０度となっていたが、走査角度範囲は１８０度よりも広くてもよい。走査角度範囲はたとえば３６０度でもよい。また、反対に、走査角度範囲は１８０度よりも狭くてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１：レーザレーダ装置      １０：レーザダイオード      ２０：第１フォトダイオード      ３０：コリメートレンズ      ４０：穴あきミラー      ４１：反射面      ４２：貫通穴      ４３：投光部側面      ４４：拡散反射部材      ４５：第２フォトダイオード      ５０：回転ミラー      ５１：凹面鏡      ６０：モータ      ６１：回転軸      ６２：回転角度位置センサ      ７０：回路部      ８０：筐体      ８１：背面      ８２：筐体窓      １００：レーザレーダ装置      ２００：レーザレーダ装置      ３００：レーザレーダ装置      ４００：レーザレーダ装置      ４０２：偏向ミラー      Ｌ０：照射光      Ｌ１：外部反射光      Ｌ２：通常拡散反射光      Ｌ３：拡散反射光
【図１】
0006540388.tif 000002
【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】
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