(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発光する発光手段（２２）と、
所定の回転軸周りを回転するとともに、前記発光手段によって発光されたレーザ光を、所定の検知エリアに向けて反射する平面状の第１反射面（３２ａ）を有する回転体（３２）と、
前記回転体が目標とする一定速度にて回転するように、フィードバック制御により前記回転体を回転駆動する駆動手段（３４、３８）と、
少なくとも前記第１反射面の開始位置を含む回転位置を検出する回転位置検出手段（３６）と、
前記第１反射面において複数のレーザ光が反射されるように、所定の時間間隔で、前記発光手段に前記レーザ光を発光させる発光制御手段（６０）と、を備え
前記発光制御手段は、少なくとも、前記回転体が連続して２回転する際、１回目の回転と２回目の回転とで、前記第１反射面の開始位置が検出されてから最初の前記レーザ光の発光を開始するまでの経過時間を異ならせることにより、前記１回目の回転時の前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射位置と、前記２回目の回転時の前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射位置をずらすものであって、前記回転位置検出手段により検出される前記第１反射面の開始位置に基づいて、前記１回目の回転における前記第１反射面の開始位置直前の回転速度に対する前記２回目の回転における前記第１反射面開始位置直前の回転速度の変動分を求め、その回転速度の変動分による前記レーザ光の照射開始位置の誤差をキャンセルするように、前記２回目の回転時における前記経過時間を補正することを特徴とするレーザ照射制御装置。
【請求項２】
前記発光制御手段は、前記第１反射面の開始位置が検出される間隔から、前記回転体が１回転する間の平均回転速度を求め、前記１回目の回転の直前の回転での平均回転速度に対する、前記２回目の回転の直前の回転での平均回転速度の大きさから、前記１回目の回転における前記第１反射面の開始位置直前の回転速度に対する前記２回目の回転における前記第１反射面開始位置直前の回転速度の変動分を求めることを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射制御装置。
【請求項３】
前記回転体には、前記第１反射面の開始位置を終了位置とする第２反射面（３２ｄ）が形成され、
前記回転位置検出手段は、前記第２反射面の開始位置も検出するものであり、
前記発光制御手段は、前記１回目の回転の直前の回転において前記回転体が前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度に対する、前記２回目の回転の直前の回転において前記回転体が前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度の大きさに基づいて、前記１回目の回転における前記第１反射面の開始位置直前の回転速度に対する前記２回目の回転における前記第１反射面開始位置直前の回転速度の変動分を求めることを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射制御装置。
【請求項４】
前記発光制御手段は、前記第１反射面の開始位置が検出される間隔から、前記回転体が１回転する間の平均回転速度を求め、前記１回目の回転の直前の回転での、前記平均回転速度と前記回転体が前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度との各々に所定の重み付け係数を用いた重み付け平均速度に対する、前記２回目の回転の直前の回転での、前記平均回転速度と前記回転体が前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度との各々に前記所定の重み付け係数を用いた重み付け平均速度の大きさから、前記１回目の回転における前記第１反射面の開始位置直前の回転速度に対する前記２回目の回転における前記第１反射面開始位置直前の回転速度の変動分を求めることを特徴とする請求項３に記載のレーザ照射制御装置。
【請求項５】
前記回転体には、各反射面の端部同士が連結されるように、前記第１反射面を含む少なくとも３つの反射面が形成され、前記３つの反射面は、前記回転体の回転方向に沿って、第３反射面（３２ｃ）、第２反射面（３２ｄ）、前記第１反射面（３２ａ）の順に形成され、
前記回転位置検出手段は、前記３つの反射面のそれぞれの開始位置を検出するものであり、
前記発光制御手段は、前記１回目の回転の直前の回転での、前記回転体が前記第３反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度、前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度、及び前記第１反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度の各々に所定の重み付け係数を用いた第１重み付け平均速度に対する、前記２回目の回転の直前の回転での、前記回転体が前記第３反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度、前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度、及び前記第１反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度の各々に前記所定の重み付け係数を用いた第２重み付け平均速度の大きさから、前記１回目の回転における前記第１反射面の開始位置直前の回転速度に対する前記２回目の回転における前記第１反射面開始位置直前の回転速度の変動分を求めることを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射制御装置。
【請求項６】
前記回転体には、各反射面の端部同士が連結されるように、前記第１反射面を含む少なくとも３つの反射面が形成され、前記３つの反射面は、前記回転体の回転方向に沿って、第３反射面（３２ｃ）、第２反射面（３２ｄ）、前記第１反射面（３２ａ）の順に形成され、
前記回転位置検出手段は、前記３つの反射面のそれぞれの開始位置を検出するものであり、
前記発光制御手段は、前記１回目の回転の直前の回転において、前記回転体が前記第３反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度と、前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度とから、前記第１反射面の開始位置直前の前記回転体の第１回転加速度を求め、前記２回目の回転の直前の回転において、前記回転体が前記第３反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度と、前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度とから、前記第１反射面の開始位置直前の前記回転体の第２回転加速度を求め、そして、前記第１回転加速度により前記１回目の回転における前記第１反射面の開始位置直前の回転速度を補正し、前記第２回転加速度により前記１回目の回転における前記第１反射面の開始位置直前の回転速度を補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ照射制御装置。
【請求項７】
前記発光制御手段は、前記１回目の回転時の前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射位置と、前記２回目の回転時の前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射位置との間隔が等間隔となるように、前記経過時間を異ならせることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレーザ照射制御装置。
【請求項８】
レーザ光を発光する発光手段（２２）と、
所定の回転軸周りを回転するとともに、前記発光手段によって発光されたレーザ光を、所定の検知エリアに向けて反射する平面状の第１反射面（３２ａ）を有する回転体（３２）と、
前記回転体が目標とする一定速度にて回転するように、フィードバック制御により前記回転体を回転駆動する駆動手段（３４、３８）と、
少なくとも前記第１反射面の開始位置を含む回転位置を検出する回転位置検出手段（３６）と、
前記第１反射面において複数のレーザ光が反射されるように、所定の時間間隔で、前記発光手段に前記レーザ光を発光させる発光制御手段（６０）と、を備え
前記発光制御手段は、少なくとも、前記回転体が連続して２回転する際、１回目の回転と２回目の回転とで、前記第１反射面の開始位置が検出されてから最初の前記レーザ光の発光を開始するまでの経過時間を異ならせることにより、前記１回目の回転時の前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射位置と、前記２回目の回転時の前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射位置をずらすものであって、前記回転位置検出手段により検出される前記第１反射面の開始位置に基づき、前記一定速度に対する前記１回目の回転における前記第１反射面の開始位置直前の回転速度の第１変動分を求めて、前記第１変動分による前記レーザ光の照射開始位置の誤差をキャンセルするように、前記１回目の回転時における前記経過時間を補正するとともに、前記一定速度に対する前記２回目の回転における前記第１反射面の開始位置直前の回転速度の第２変動分を求めて、前記第２変動分による前記レーザ光の照射開始位置の誤差をキャンセルするように、前記２回目の回転時における前記経過時間を補正することを特徴とするレーザ照射制御装置。
【請求項９】
前記発光制御手段は、前記第１反射面の開始位置が検出される間隔から、前記回転体が１回転する間の平均回転速度を求めるものであって、前記一定速度に対する前記１回目の回転の直前の回転での平均回転速度の大きさから前記第１変動分を求め、前記一定速度に対する前記２回目の回転の直前の回転での平均回転速度の大きさから前記第２変動分を求めることを特徴とする請求項８に記載のレーザ照射制御装置。
【請求項１０】
前記回転体には、前記第１反射面の開始位置を終了位置とする第２反射面が形成され、
前記回転位置検出手段は、前記第２反射面の開始位置も検出するものであり、
前記発光制御手段は、前記一定速度に対する前記１回目の回転の直前の回転において前記回転体が前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度の大きさに基づいて前記第１変動分を求め、前記一定速度に対する前記２回目の回転の直前の回転において前記回転体が前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度の大きさに基づいて前記第２変動分を求めることを特徴とする請求項８に記載のレーザ照射制御装置。
【請求項１１】
前記発光制御手段は、前記第１反射面の開始位置が検出される間隔から、前記回転体が１回転する間の平均回転速度を求めるものであって、前記一定速度に対する、前記１回目の回転の直前の回転での、前記平均回転速度と前記回転体が前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度との各々に所定の重み付け係数を用いた重み付け平均速度の大きさから前記第１変動分を求め、前記一定速度に対する、前記２回目の回転の直前の回転での、前記平均回転速度と前記回転体が前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度との各々に所定の重み付け係数を用いた重み付け平均速度の大きさから前記第２変動分を求めることを特徴とする請求項１０に記載のレーザ照射制御装置。
【請求項１２】
前記回転体には、各反射面の端部同士が連結されるように、前記第１反射面を含む少なくとも３つの反射面が形成され、前記３つの反射面は、前記回転体の回転方向に沿って、第３反射面（３２ｃ）、第２反射面（３２ｄ）、前記第１反射面（３２ａ）の順に形成され、
前記回転位置検出手段は、前記３つの反射面のそれぞれの開始位置を検出するものであり、
前記発光制御手段は、前記一定速度に対する、前記１回目の回転の直前の回転での、前記回転体が前記第３反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度、前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度、及び前記第１反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度の各々に所定の重み付け係数を用いた第１重み付け平均速度の大きさから前記第１変動分を求め、前記一定速度に対する、前記２回目の回転の直前の回転での、前記回転体が前記第３反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度、前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度、及び前記第１反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度の各々に前記所定の重み付け係数を用いた第２重み付け平均速度の大きさから前記第２変動分を求めることを特徴とする請求項８に記載のレーザ照射制御装置。
【請求項１３】
前記回転体には、各反射面の端部同士が連結されるように、前記第１反射面を含む少なくとも３つの反射面が形成され、前記３つの反射面は、前記回転体の回転方向に沿って、第３反射面（３２ｃ）、第２反射面（３２ｄ）、前記第１反射面（３２ａ）の順に形成され、
前記回転位置検出手段は、前記３つの反射面のそれぞれの開始位置を検出するものであり、
前記発光制御手段は、前記１回目の回転の直前の回転において、前記回転体が前記第３反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度と、前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度とから、前記第１反射面の開始位置直前の前記回転体の第１回転加速度を求め、前記２回目の回転の直前の回転において、前記回転体が前記第３反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度と、前記第２反射面の開始位置から終了位置まで回転する際の回転速度とから、前記第１反射面の開始位置直前の前記回転体の第２回転加速度を求め、そして、前記第１回転加速度により前記１回目の回転における前記第１反射面の開始位置直前の回転速度を補正し、前記第２回転加速度により前記１回目の回転における前記第１反射面の開始位置直前の回転速度を補正することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のレーザ照射制御装置。
【請求項１４】
前記発光制御手段は、前記１回目の回転時の前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射位置と、前記２回目の回転時の前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射位置との間隔が等間隔となるように、前記経過時間を異ならせることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載のレーザ照射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体により反射されるレーザ光が所定の検知エリアを走査するように、レーザ光の照射を制御するレーザ照射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、環境の変化によりポリゴンミラーの回転軸の回転速度が変化したとしても、ポリゴンミラーの面倒れ角（傾斜角）が異なる各反射面において反射されるレーザ光による走査の検出結果を、角度的に互いに対応させることが可能な車載レーダ装置について開示されている。具体的には、特許文献１の車載レーダ装置では、ポリゴンミラーの原点位置が検出されると、待機時間Ｔｚ経過後に、及び、それ以後は走査開始間隔Ｔｅｍが経過する毎に測距処理を起動する。この測距処理では、所定数のパルス状のレーザ光が、所定間隔でポリゴンミラーの各反射面に照射され、各反射面にて反射されたレーザ光により所定の検知エリアの走査が行われる。その際、特許文献１の車載レーダ装置では、回転軸の回転周期の実測値Ｔｍ１に基づいて過去の数周期の平均周期Ｔａｖを算出し、この平均周期Ｔａｖを反射面の数で除算した結果を、走査開始間隔Ｔｅｍとして設定する。その結果、ポリゴンミラーのどの反射面でも同じタイミングでレーザ光の照射が開始され、レーザ光により同じ角度範囲内を走査することができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８４００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなレーダ装置において、レーザ光の照射間隔を短くすることができれば、レーザ光による走査時の角度分解能を高めることができる。ただし、レーザ光がレーザダイオードによって発光される場合、単にレーザダイオードの駆動間隔を短くすると、レーザダイオードの寿命を縮める可能性が大きくなる。
【０００５】
レーザダイオードなどのレーザ光の発光手段の寿命を縮めることを抑制しつつ、角度分解能を高めるために、ポリゴンミラーが複数回回転する間に、同じ反射面において、レーザ光の照射位置をずらすことが考えられる。例えば、同じ反射面における、１回目の回転でのレーザ光の照射位置のちょうど中間の位置に、２回目の回転でレーザ光を照射することができれば、角度分解能を２倍に高めることが可能となる。
【０００６】
しかし、ポリゴンミラーを回転駆動するモータは、特許文献１に記載されているように、周囲温度やバッテリ電圧の変化等、様々な要因によって、回転周期（つまり、回転速度）が変化する。上述したような手法で、角度分解能を高めようとした場合に、１回目の回転と２回目の回転とで回転速度が変化してしまうと、１回目の回転でのレーザ光の照射位置と、２回目の回転でのレーザ光の照射位置とを、狙い通りにずらすことが困難になってしまう。
【０００７】
この回転速度の変動を抑えるため、モータの回転速度制御にフィードバック制御を採用することが考えられる。しかしながら、たとえフィードバック制御を採用したとしても、完全に回転速度の変動を無くすことはできず、その回転速度には揺らぎが発生する。つまり、フィードバック制御は、例えば、実際のモータ回転速度を検出し、その実際のモータ回転速度を目標回転速度に一致させるようにモータトルクを制御するものである。そのため、フィードバック制御では、実際のモータ回転速度が目標回転速度よりも低下するとモータトルクを増加させ、モータ回転速度を速める。その結果、モータ回転速度が目標回転速度よりも上昇すると、今度は逆にモータトルクを減少させ、モータの回転速度を遅くする。このような、回転速度の増減が繰り返されることにより、モータ回転速度に揺らぎが生じるのである。
【０００８】
このため、フィードバック制御によってモータ回転速度が一定であることを前提としてしまうと、２回目の回転時に、１回目の回転時における反射面に対するレーザ光の照射開始位置から所定角度だけずれた、狙いとする位置からレーザ光の照射を開始することができなくなる可能性が生じる。このような場合、期待される角度分解能を得られなくなるという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、ポリゴンミラーのような回転体の回転速度をフィードバック制御しても、依然として発生する回転速度の揺らぎの影響を抑制して、回転体の複数回の回転において、回転体の反射面におけるレーザ光の照射位置を極力狙い通りにずらすことが可能なレーザ照射制御装置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】
【００１０】
上述した目的を達成するために、第１発明によるレーザ照射制御装置は、
レーザ光を発光する発光手段（２２）と、
所定の回転軸周りを回転するとともに、発光手段によって発光されたレーザ光を、所定の検知エリアに向けて反射する平面状の第１反射面（３２ａ）を有する回転体（３２）と、
回転体が目標とする一定速度にて回転するように、フィードバック制御により回転体を回転駆動する駆動手段（３４、３８）と、
少なくとも第１反射面の開始位置を含む回転位置を検出する回転位置検出手段（３６）と、
第１反射面において複数のレーザ光が反射されるように、所定の時間間隔で、発光手段にレーザ光を発光させる発光制御手段（６０）と、を備え
発光制御手段は、少なくとも、回転体が２回転する際、１回目の回転と２回目の回転とで、第１反射面の開始位置が検出されてから最初のレーザ光の発光を開始するまでの経過時間を異ならせることにより、１回目の回転時の第１反射面に対するレーザ光の照射位置と、２回目の回転時の第１反射面に対するレーザ光の照射位置をずらすものであって、回転位置検出手段により検出される第１反射面の開始位置に基づいて、１回目の回転における第１反射面の開始位置直前の回転速度に対する２回目の回転における第１反射面開始位置直前の回転速度の変動分を求め、その回転速度の変動分によるレーザ光の照射開始位置の誤差をキャンセルするように、２回目の回転時における経過時間を補正することを特徴とする。
【００１１】
このように、第１発明によるレーザ照射制御装置は、第１反射面の開始位置を含む回転位置を検出する回転位置検出手段を備えている。このため、発光制御手段は、第１反射面の開始位置の検出結果に基づき、第１反射面の開始位置直前の回転体の回転速度を求めることができる。この発光制御手段は、１回目の回転における第１反射面の開始位置直前の回転速度、及び、２回目の回転における第１反射面開始位置直前の回転速度をそれぞれ求める。さらに、それぞれの回転速度から、１回目の回転における回転速度に対する２回目の回転における回転速度の変動分を求める。このようにして、１回目の回転に対する２回目の回転での、第１反射面開始位置直前の回転速度の変動分が求まれば、その変動分に基づいて、レーザ光の照射開始位置の誤差をキャンセルするように、２回目の回転時における経過時間を補正することが可能になる。この結果、１回目の回転時におけるレーザ光の照射開始位置に対して、ほぼ狙いとするずれた位置から、２回目の回転時のレーザ光の照射を開始することが可能となる。それにより、回転体の複数回の回転において、回転体の反射面におけるレーザ光の照射位置を極力狙い通りにずらすことができるようになる。
【００１２】
また、上述した目的を達成するために、第２発明によるレーザ照射制御装置は、
レーザ光を発光する発光手段（２２）と、
所定の回転軸周りを回転するとともに、発光手段によって発光されたレーザ光を、所定の検知エリアに向けて反射する平面状の第１反射面（３２ａ）を有する回転体（３２）と、
回転体が目標とする一定速度にて回転するように、フィードバック制御により回転体を回転駆動する駆動手段（３４、３８）と、
少なくとも第１反射面の開始位置を含む回転位置を検出する回転位置検出手段（３６）と、
第１反射面において複数のレーザ光が反射されるように、所定の時間間隔で、発光手段にレーザ光を発光させる発光制御手段（６０）と、を備え
発光制御手段は、少なくとも、回転体が２回転する際、１回目の回転と２回目の回転とで、第１反射面の開始位置が検出されてから最初のレーザ光の発光を開始するまでの経過時間を異ならせることにより、１回目の回転時の第１反射面に対するレーザ光の照射位置と、２回目の回転時の第１反射面に対するレーザ光の照射位置をずらすものであって、回転位置検出手段により検出される第１反射面の開始位置に基づき、目標とする一定速度に対する１回目の回転における第１反射面の開始位置直前の回転速度の第１変動分を求めて、第１変動分によるレーザ光の照射開始位置の誤差をキャンセルするように、１回目の回転時における経過時間を補正するとともに、目標とする一定速度に対する２回目の回転における第１反射面の開始位置直前の回転速度の第２変動分を求めて、第２変動分によるレーザ光の照射開始位置の誤差をキャンセルするように、２回目の回転時における経過時間を補正することを特徴とする。
【００１３】
このように、第２発明によるレーザ照射制御装置も、第１発明によるレーザ照射制御装置と同様に、第１反射面の開始位置を含む回転位置を検出する回転位置検出手段を備えている。このため、発光制御手段は、第１反射面の開始位置の検出結果に基づき、第１反射面の開始位置直前の回転体の回転速度を求めることができる。
【００１４】
そして、発光制御手段は、１回目の回転における第１反射面の開始位置直前の回転速度を求め、さらに、目標とする一定速度に対する１回目の回転における第１反射面の開始位置直前の回転速度の第１変動分を求める。このように、目標とする一定速度に対する、１回目の回転における第１反射面開始位置直前の回転速度の第１変動分が求まれば、その第１変動分に基づいて、回転体が一定速度にて回転している場合のレーザ光の照射開始位置に対する誤差をキャンセルするように、１回目の回転時における経過時間を補正することが可能になる。その結果、１回目の回転時において、回転体が一定速度にて回転している場合のレーザ光の照射開始位置に相当する位置からレーザ光の照射を開始できるようになる。
【００１５】
同様に、発光制御手段は、２回目の回転における第１反射面の開始位置直前の回転速度を求め、さらに、目標とする一定速度に対する２回目の回転における第１反射面の開始位置直前の回転速度の第２変動分を求める。すると、１回目の回転の場合と同じく、この第２変動分に基づいて、回転体が一定速度にて回転している場合のレーザ光の照射開始位置に対する誤差をキャンセルするように、２回目の回転時における経過時間を補正することが可能になる。その結果、２回目の回転時において、回転体が一定速度にて回転している場合のレーザ光の照射開始位置に相当する位置からレーザ光の照射を開始できるようになる。
【００１６】
上述したように、第２発明によるレーザ照射制御装置によれば、１回目及び２回目の回転時とも、回転体が目標とする一定速度にて回転している場合のレーザ光の照射開始位置に相当する位置からレーザ光の照射が開始できる。この結果、１回目の回転時におけるレーザ光の照射開始位置と、２回目の回転時におけるレーザ光の照射開始位置とは、ほぼ狙いとする分だけずらすことが可能となる。それにより、回転体の複数回の回転において、回転体の反射面におけるレーザ光の照射位置を極力狙い通りにずらすことができるようになる。
【００１７】
上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。
【００１８】
また、上述した特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態によるレーザ照射制御装置を含むレーザレーダ装置の全体の構成を概略的に示す構成図である。
【図２】ポリゴンミラーを上方から見た上面図及び側方から見た側面図を含む、ポリゴンミラーの説明図である。
【図３】レーザレーダ装置による物体の検知エリアを示す図である。
【図４】回転位置検出センサによって出力される検出信号を示した図である。
【図５】ポリゴンミラーの１回転目と２回転目とで、発光トリガ信号の出力タイミングをずらした場合の一例を示す図である。
【図６】図５のように、ポリゴンミラーの１回転目と２回転目とで発光トリガ信号の出力タイミングをずらした場合に、ポリゴンミラーの反射面にて反射されるレーザ光の位置関係を示した図である。
【図７】図５のように、ポリゴンミラーの１回転目と２回転目とで発光トリガ信号の出力タイミングをずらす場合に発生する可能性がある不具合について説明する説明図である。
【図８】第１実施形態のレーザレーダ制御装置により実行される機能を説明するための機能ブロック部である。
【図９】第１反射面３２ａについての面回転時間及び面間隔時間を示した図である。
【図１０】第２反射面３２ｂについての面回転時間及び面間隔時間を示した図である。
【図１１】第３反射面３２ｃについての面回転時間及び面間隔時間を示した図である。
【図１２】全ての反射面３２ａ〜３２ｄに関する面回転時間と面間隔時間とを示した図である。
【図１３】第１実施形態による作用効果を説明するための説明図である。
【図１４】信号間隔計測部によって実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】発光制御部によって実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】ポリゴンミラーの回転速度を求めるための他の手法を説明するための説明図である。
【図１７】ポリゴンミラーの回転速度を求めるための、さらなる他の手法を説明するための説明図である。
【図１８】第２実施形態の発光制御部によって実行されるフローチャートの一部である。
【図１９】第２実施形態による作用効果を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態によるレーザ照射制御装置を含むレーザレーダ装置について、図面を参照して説明する。図１は、レーザレーダ装置１の全体の構成を概略的に示す構成図である。
【００２１】
図１に示すように、レーザレーダ装置１は、主として、発光部１０、受光部４０、処理回路５０、及びレーザレーダ制御装置６０によって構成される。レーザレーダ装置１は、発光部１０により発生されたレーザ光を所定の検知エリアに向けて照射し、検知エリア内の物体から反射される反射光を受光部４０にて受光することによって、当該物体までの距離や方位を検出するものである。
【００２２】
発光部１０は、図１に示すように、発光ユニット２０及びスキャナ３０を備えている。発光ユニット２０は、レーザダイオード２２、レンズ２４、及び駆動回路２８を有している。発光ユニット２０の駆動回路２８は、レーザレーダ制御装置６０から発光トリガ信号を受けることにより、レーザダイオード２２を駆動するためのパルス電流を発生する。発光トリガ信号がオンされる時間、すなわちパルス電流の発生時間は、レーザダイオード２２の種類などによって変わるが、通常ｎｓのオーダーである。そして、予め定められたレーザ光の発光間隔時間が経過するごとに、レーザレーダ制御装置６０から繰り返し発光トリガ信号が出力される。この発光トリガ信号の出力は、規定数のレーザ光の出力が完了するまで継続される。
【００２３】
レーザダイオード２２は、発光手段の一例に相当するもので、駆動回路２８からパルス電流を供給されると、パルスレーザ光を発生する。レンズ２４は、コリメートレンズであり、レーザダイオード２２からのパルスレーザ光を平行光に変換する。レンズ２４を通過したレーザ光は、スキャナ３０に向けて照射される。
【００２４】
スキャナ３０は、ポリゴンミラー３２、モータ３４、位置センサ３６、及びモータ制御回路３８を有している。ポリゴンミラー３２は、回転体の一例に相当するものであり、所定の回転軸周りを回転する。このポリゴンミラー３２は、図２に示すように、例えば第１反射面３２ａ〜第４反射面３２ｄの複数の反射面を有している。ただし、ポリゴンミラーの反射面の数は４面に限られる訳ではなく、３面であっても良いし、５面以上であっても良い。これら複数の反射面は、円錐台形状のポリゴンミラー３２の側面を、それぞれ滑らかな平面となるように削って形成されたものである。なお、図２には、ポリゴンミラー３２を上方から見た上面図、及び側方から見た側面図が示してある。
【００２５】
そして、複数の反射面は、図２に示すように、ポリゴンミラー３２の回転方向に沿って、第１反射面３２ａ〜第４反射面３２ｄの順に、相互に隣接して形成されている。従って、例えば、第４反射面３２ｄの終了位置は、第１反射面の開始位置に等しくなっている。なお、本実施形態における第１反射面３２ａ〜第４反射面３２ｄの形成順序は、特許請求の範囲における、第１反射面〜第３反射面とは逆になっている。発光ユニット２０から照射されるレーザ光は、これらの反射面に照射される。ポリゴンミラー３２の反射面に照射されたレーザ光は、その反射面によって反射され、図示しない保護レンズなどを介して外部に投光される。
【００２６】
ポリゴンミラー３２が回転することにより、同じ反射面におけるレーザ光の反射角度が変化するので、ポリゴンミラー３２の回転中心軸と直交する水平方向において、レーザ光の照射方向を変化させることができる。さらに、ポリゴンミラー３２の複数の反射面は、それぞれ、回転中心軸方向に対する面倒れ角（傾斜角）が異なっている。このため、複数の反射面において、それぞれ、レーザ光を反射させることにより、ポリゴンミラー３２の回転中心軸方向においても、レーザ光の照射方向を変化させることができる。
【００２７】
従って、ポリゴンミラー３２を一定速度で回転させつつ、レーザダイオード２２からパルスレーザ光を定期的に発光させることにより、図３に示すように、ポリゴンミラー３２の回転中心軸と直交する方向（図３における水平方向）だけでなく、回転中心軸方向（図３における垂直方向）においても、それぞれ所定角度の範囲でレーザ光の照射方向を変化させることが可能となる。そして、このレーザ光によって走査される範囲が、被検出物体までの距離及び方位を検出する検知エリアを定めることになる。
【００２８】
モータ３４は、モータ制御回路３８とともに駆動手段の一例を構成し、ポリゴンミラー３２を上述した中心軸の周りで回転させることで、ポリゴンミラー３２を回転駆動するものである。モータ制御回路３８は、モータ３４の回転速度、すなわちポリゴンミラー３２の回転速度をフィードバック制御する。具体的には、ポリゴンミラー３２もしくはモータ３４には、ポリゴンミラー３２の回転位置を検出する回転位置センサ３６が設けられており、モータ制御回路３８は、この回転位置センサ３６による検出結果に基づいて、ポリゴンミラー３２の回転速度が目標とする一定速度に一致するようにフィードバック制御を行う。
【００２９】
回転位置センサ３６は、例えばホール素子や磁気抵抗効果素子により構成され、図４に示すように、ポリゴンミラー３２において、レーザ光の反射面が第４反射面３２ｄから第１反射面３２ａに切り替わる直前に、その切り替わりを示す原点信号と、各反射面３２ａ〜３２ｄの開始位置（隣接する反射面同士の切り替わり位置）を示す面信号とを出力する。これら原点信号と面信号とは、図４に示すように、原点信号が発生した後、ポリゴンミラー３２の回転速度に応じて決まる所定の遅延時間の経過後に、第１反射面３２ａの開始位置を示す面信号が発生するようになっている。このため、レーザレーダ制御装置６０において、原点信号を基準として面信号をカウントすることにより、第１反射面３２ａ〜第４反射面３２ｄのいずれが、レーザ光の反射面となっているかを識別することができる。
【００３０】
なお、図４において、原点信号は、第４反射面３２ｄから第１反射面３２ａに切り替わる直前にハイレベルからローレベルに変化するものとして示されているが、その信号の変化は、ローレベルからハイレベルに変化するものであっても良い。また、各反射面の開始位置を示す面信号は、各反射面の開始位置において、ハイレベルからローレベルに変化するものとして示されているが、同様に、その信号の変化は、ローレベルからハイレベルに変化するものであっても良い。さらに、面信号は、図４において、ローレベルとハイレベルとのデューティ比が５０：５０の場合を示しているが、そのデューティ比は特に制限されるものではない。
【００３１】
モータ制御回路３８は、上述したように、回転位置センサ３６の検出信号（原点信号、面信号）を取り込み、その検出信号に基づいて、ポリゴンミラー３２の回転速度をフィードバック制御する。さらに、モータ制御回路３８は、回転位置センサ３６の検出信号をレーザレーダ制御装置６０に出力する。なお、回転位置センサ３６とは別に、ポリゴンミラー３２もしくはモータ３４の回転を検出する回転センサを設け、モータ制御回路３８は、その回転センサの検出結果に基づいて、フィードバック制御を行っても良い。
【００３２】
受光部４０は、受光レンズ４２及び受光素子４４を備えている。受光レンズ４２は、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の凸レンズである。受光レンズ４２は、検知エリア内の物体から反射される反射レーザ光を集光して、受光素子４４に向けて射出する。受光素子４４は、例えばフォトダイオードからなり、反射光の強度に対応する電圧を発生して、処理回路５０へ出力する。
【００３３】
処理回路５０は、増幅器５２、コンパレータ５４及び時間計測回路５６を有している。受光素子４４からの出力電圧は、増幅器５２により増幅された後、コンパレータ５４に出力される。コンパレータ５４は、増幅器５２の出力電圧が基準電圧を超えたときに、受光信号を時間計測回路５６へ出力する。時間計測回路５６には、レーザレーダ制御装置６０から発光トリガ信号も入力されている。そして、時間計測回路５６は、発光トリガ信号によりレーザ光が照射された時刻と、反射レーザ光が受光されて受光信号が発生した時刻との時間差をデジタル信号に符号化して、レーザレーダ制御装置６０へ出力する。
【００３４】
レーザレーダ制御装置６０は、時間計測回路５６から入力された時間差から物体までの距離を算出する。さらに回転位置センサ検出信号に基づいて、レーザ光の照射方向（水平方向角度及び垂直方向角度）を算出する。これらの値に基づいて、レーザレーダ制御装置６０は、検知エリア内の物体までの距離や方位を検出し、位置データとして外部装置に出力する。
【００３５】
ここで、本実施形態では、レーザレーダ制御装置６０が、ポリゴンミラー３２が複数回回転する間に、同じ反射面においてレーザ光の照射位置をずらすように発光トリガ信号を発生するようにしている。これにより、レーザダイオード２２の寿命を縮めることを抑制しつつ、レーザ光が検知エリアを走査するように照射されるときの角度分解能を高めることが可能になる。
【００３６】
例えば、ポリゴンミラー３２の回転速度が一定であると仮定すると、図５に示すように、第Ｎ反射面の開始を示す面信号の立ち下がりから発光トリガ信号の出力開始までの時間に関して、２回転目のＮ面定時間２を、１回転目のＮ面定時間１＋発光トリガ信号の出力間隔（レーザ光の発光間隔）／２に設定すると、２回転目の最初の発光トリガ信号の出力タイミングは、１回転目の発光トリガ信号の出力間隔のちょうど中間のタイミングとなる。これにより、同じ反射面（第Ｎ反射面）における、１回転目のレーザ光の照射位置のちょうど中間の位置から、２回転目のレーザ光の照射を開始することができる。なお、Ｎ面定時間１は、検知エリアをどの程度の大きさとするかや、照射するレーザ光の数などによって定められる一定の時間である。
【００３７】
その結果、図６に示すように、第Ｎ反射面（図６に示す例では第１反射面）にて反射されて外部に照射されるレーザ光の角度分解能を、１回転のみで外部に照射されるレーザ光の角度分解能の２倍に高めることが可能となる。
【００３８】
ただし、「発明が解決しようとする課題」の欄に記載したように、たとえポリゴンミラー３２の回転速度制御にフィードバック制御を採用したとしても、完全に回転速度の変動を無くすことはできず、ポリゴンミラー３２の回転速度には揺らぎが発生する。このように回転速度に揺らぎが発生すると、ポリゴンミラー３２の各反射面の開始位置を検出する面信号にも揺らぎが発生する。
【００３９】
図７は、このような面信号の揺らぎにより、２回転目の発光トリガ信号の出力タイミングが、狙いとするタイミングからどのようにずれるかの一例を示している。例えば、１回転目において面信号が立ち下がるときのポリゴンミラー３２の回転速度が目標とする一定速度よりも速く、逆に、２回転目において面信号が立ち下がるときの回転速度が目標速度よりも遅い場合など、図７に示すように、面信号が大きく揺らぐ可能性がある。この場合、２回転目において、面信号の立ち下がりからＮ面定時間２だけ経過したときに、最初の発光トリガ信号を出力すると、２回転目の最初の発光トリガ信号の出力タイミングが１回転目の発光トリガ信号の出力間隔のちょうど中間のタイミングとなることはない。条件によっては、図７に示すように、１回転目において２つの発光トリガ信号を出力した後のタイミングで、２回転目の最初の発光トリガ信号が出力されることも起こりえる。
【００４０】
このように、２回転目の最初の発光トリガ信号の出力タイミングがずれると、狙いとする照射角度においてレーザ光を照射することができず、その結果、検知エリア内の物体の検出も正しく行いえないという問題が生じる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、ポリゴンミラー３２の回転速度に揺らぎが生じた場合であっても、ポリゴンミラー３２の複数回の回転において、同じ反射面におけるレーザ光の照射位置（反射位置）を極力狙い通りにずらすことを可能にしたものである。以下、本実施形態の技術的特徴について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００４２】
まず、上述した技術的特徴を実現するための、本実施形態の基本的な考え方を説明する。本実施形態では、面信号により検出される各反射面３２ａ〜３２ｄの開始位置に基づいて、各反射面３２ａ〜３２ｄごとに、１回転目の該当反射面の開始位置直前の回転速度を求めるとともに、２回転目の該当反射面の開始位置直前の回転速度を求める。そして、それぞれの回転速度から、１回転目の回転速度に対する２回転目の回転速度の変動分を求める。このようにして、１回転目に対する２回転目での、該当反射面の開始位置直前の回転速度の変動分が求まれば、その変動分に基づいて、レーザ光の照射開始位置の誤差をキャンセルするように、２回転目における、該当反射面の開始位置の検出から最初のレーザ光の発光までの経過時間であるＮ面定時間２を補正することが可能になる。そして、２回転目において、補正したＮ面定時間２が経過したときに、発光トリガ信号の出力を開始することにより、１回転目のレーザ光の照射位置に対して、ほぼ狙いとするずれた位置から、２回転目のレーザ光の照射を開始することが可能となる。それにより、ポリゴンミラー３２の複数回の回転において、ポリゴンミラー３２のそれぞれの反射面におけるレーザ光の照射位置（反射位置）を極力狙い通りにずらすことができるようになる。
【００４３】
なお、本実施形態では、以下に、ポリゴンミラー３２の２回転を物体検出の１周期とし、２回転目の最初の発光トリガ信号の出力タイミングを、１回転目の発光トリガ信号の出力間隔のちょうど中間のタイミングとする例について説明する。ただし、その他の例として、ポリゴンミラー３２の３回転を物体検出の１周期として、２回転目及び３回転目の最初の発光トリガ信号の出力タイミングを、１回転目の発光トリガ信号の出力タイミングに対して、発光トリガ信号の出力間隔の１／３ずつずらすようにしても良い。さらに、４回転を１周期として、２回転目、３回転目、及び４回転目の最初の発光トリガ信号の出力タイミングを、１回転目の発光トリガ信号の出力タイミングに対して、発光トリガ信号の出力間隔の１／４ずつずらすようにしても良い。
【００４４】
図８は、本実施形態におけるレーザレーダ制御装置６０により実行される機能を説明するための機能ブロック部である。図８に示すように、レーザレーダ制御装置６０は、信号間隔計測部６２及び発光制御部６４を備えている。
【００４５】
信号間隔計測部６２は、回転位置センサ３６の検出信号である原点信号及び面信号に基づいて、第１反射面３２ａ〜第４反射面３２ｄのいずれがレーザ光の反射面となっているかを示す面指定信号を生成して、発光制御部６４に出力する。
【００４６】
また、信号間隔計測部６２は、面信号に基づいて、各反射面３２ａ〜３２ｄごとに、反射面の開始位置の前回の検出から、同じ反射面の開始位置の今回の検出までの経過時間である面回転時間を算出して、発光制御部６４に出力する。この面回転時間について、図９〜図１２を用いて、さらに詳しく説明する。
【００４７】
図９は第１反射面３２ａについての面回転時間を示し、図１０は第２反射面３２ｂについての面回転時間を示し、図１１は第３反射面の面回転時間を示している。各反射面の面回転時間の算出方法は同様であるため、以下、第１反射面３２ａを例として説明する。
【００４８】
図９に示すように、今回の物体検出周期における１回転目での、第１反射面３２ａの面回転時間Ｔ０は、前回の物体検出周期における２回転目の第１反射面３２ａの開始位置の検出から、今回の物体検出周期における１回転目の第１反射面３２ａの開始位置の検出までの時間として算出される。また、今回の物体検出周期における２回転目での、第１反射面３２ａの面回転時間Ｔ１は、今回の物体検出周期における１回転目の第１反射面３２ａの開始位置の検出から、今回の物体検出周期における２回転目の第１反射面３２ａの開始位置の検出までの時間として算出される。換言すれば、第１反射面３２ａの開始位置を基準として、ポリゴンミラー３２が１回転する間の時間として、第１反射面３２ａの面回転時間が算出される。
【００４９】
同様にして、第２反射面３２ｂの面回転時間は、図１０に示すように、第２反射面３２ｂの開始位置を基準として、ポリゴンミラー３２が１回転する間の時間として算出される。また、第３反射面３２ｃの面回転時間は、図１１に示すように、第３反射面３２ｂの開始位置を基準として、ポリゴンミラー３２が１回転する間の時間として算出される。さらに、図示していないが、第４反射面３２ｄの面回転時間も、第４反射面３２ｄの開始位置を基準として、ポリゴンミラー３２が１回転する間の時間として算出される。このようにして、本実施形態では、それぞれの反射面３２ａ〜３２ｄに関して、それぞれの反射面３２ａ〜３２ｄの開始位置に基づいて、対応する反射面の開始位置直前のポリゴンミラー３２の１回転に要する時間を求めることができる。
【００５０】
さらに、信号間隔計測部６２は、面信号に基づいて、それぞれの反射面３２ａ〜３２ｄの直前の反射面の開始から終了までの時間を、該当する反射面の面間隔時間として算出する。例えば、図９に示すように、今回の物体検出周期における１回転目の第１反射面３２ａの面間隔時間ΔＴ０は、前回の物体検出周期における２回転目の第４反射面３２ｄの開始位置の検出から、今回の物体検出周期における１回転目の第１反射面３２ａの開始位置の検出までの時間として算出される。また、今回の物体検出周期における２回転目の第１反射面３２ａの面間隔時間ΔＴ１は、今回の物体検出周期における１回転目の第４反射面３２ｄの開始位置の検出から、今回の物体検出周期における２回転目の第１反射面３２ａの開始位置の検出までの時間として算出される。
【００５１】
同様にして、他の反射面３２ｂ〜３２ｄについても、図１０及び図１１に示されるように、それぞれの回転において、直前の反射面の開始位置から、該当する反射面の開始位置までの時間から、各反射面３２ｂ〜３２ｄの面間隔時間ΔＴ０、ΔＴ１が算出される。
【００５２】
図１２は、全ての反射面３２ａ〜３２ｄに関する面回転時間と面間隔時間とを示したものである。図１２に示すように、面信号により第１〜第４反射面３２ａ〜３２ｄの開始位置が検出されたタイミングで、該当する反射面に関する面回転時間と面間隔時間とが算出される。例えば、物体検出周期の１回転目では、第１反射面３２ａの開始位置が検出されたときに、第１反射面３２ａの１面回転時間Ｔ１_０と１面間隔時間ΔＴ１_０とが算出され、第２反射面３２ｂの開始位置が検出されたときに、第２反射面３２ｂの２面回転時間Ｔ２_０と２面間隔時間ΔＴ２_０とが算出され、第３反射面３２ｃの開始位置が検出されたときに、第３反射面３２ｃの３面回転時間Ｔ３_０と３面間隔時間ΔＴ３_０とが算出され、第４反射面３２ｄが検出されたときに、第４反射面３２ｂの４面回転時間Ｔ４_０と４面間隔時間ΔＴ４_０とが算出される。また、物体検出周期の２回転目においても、順次、第１反射面３２ａの１面回転時間Ｔ１_１と１面間隔時間ΔＴ１_１とが算出され、第２反射面３２ｂの２面回転時間Ｔ２_１と２面間隔時間ΔＴ２_１とが算出され、第３反射面３２ｃの３面回転時間Ｔ３_１と３面間隔時間ΔＴ３_１とが算出され、第４反射面３２ｂの４面回転時間Ｔ４_１と４面間隔時間ΔＴ４_１とが算出される。
【００５３】
そして、信号間隔計測部６２は、算出した面指定信号、面回転時間、面間隔時間を発光制御部６４に出力する。発光制御部６４は、面指定信号によって分類しつつ、面回転時間、面間隔時間を計測値記憶部６６に保存する。
【００５４】
ここで、各反射面３２ａ〜３２ｄにおいて、２回転目での最初の照射位置（反射位置）が、１回転目の照射位置（反射位置）のちょうど中間となるためには、１回転目の反射面の開始位置直前の回転速度をω０、２回転目の反射面の開始位置直前の回転速度をω１、１回転目での開始位置検出から照射開始までの定時間をα１、２回転目での開始位置検出から照射開始までの定時間をα２とすると、以下の数式１が成立する必要がある。
（数１）
ω０×（α１＋発光間隔／２）＝ω１×α２
【００５５】
つまり、各反射面での照射開始位置は、ポリゴンミラー３２の回転速度ω０、ω１と、照射開始までの定時間α１、α２とによって決まり、上記数式１が成立すれば、たとえ１回転目と２回転目の回転速度ω０、ω１が異なっていたとしても、２回転目のレーザ光の照射を、１回転目の照射位置に対してちょうど中間となる位置から開始することができる。ただし、上記数式１では、反射面の開始位置直前の回転速度が、定時間α１，α２が経過するまで変化しないことを前提としている。
【００５６】
回転体の１回転当りの長さをＬとし、各反射面の長さは等しいものとすると、１回転目及び２回転目の第Ｎ反射面の開始位置直前の回転速度ω０、ω１は、以下の数式２のように表すことができる。
（数２）
ω０＝Ｌ×（ｍ＋ｎ）／（ｍ×ＴＮ_０＋４×ｎ×ΔＴＮ_０）
ω１＝Ｌ×（ｍ＋ｎ）／（ｍ×ＴＮ_１＋４×ｎ×ΔＴＮ_１）
【００５７】
上記数式２のように、回転速度ω０、ω１の算出において、面回転時間ＴＮ_０、ＴＮ_１を用いることにより、各反射面の開始位置を基準として、ポリゴンミラー３２が１回転する間の平均回転速度を求めることができる。ただし、１回転の平均回転速度のみでは、各反射面の開始位置直前での回転速度の精度が不十分となる可能性がある。そのため、本実施形態では、ω０、ω１の算出に、面間隔時間ΔＴＮ_０、ΔＴＮ_１も用いている。これら面間隔時間ΔＴＮ_０、ΔＴＮ_１は、上述したように、直前の反射面の開始位置から該当する反射面の開始位置までの時間である。そのため、これら面間隔時間ΔＴＮ_０、ΔＴＮ_１を用いることにより、直前の反射面の長さ分だけポリゴンミラー３２が回転したときの回転速度を求めることができる。従って、平均回転速度だけを用いる場合に比較して、各反射面の開始位置直前の回転速度により近い回転速度を算出することが可能となる。なお、上記数式２において、ｍ、ｎは重み係数であり、これら重み係数は、例えば実験的に決定することができる。
【００５８】
上記数式１を変形して、上記数式２を代入することにより、下記数式３が得られる。
（数３）
α２＝（α１＋発光間隔／２）×｛ω０／ω１｝
＝（α１＋発光間隔／２）
×｛（ｍ×ＴＮ_１＋４×ｎ×ΔＴＮ_１）／（ｍ×ＴＮ_０＋４×ｎ×ΔＴＮ_０）｝
【００５９】
上記数式３における、（ｍ×ＴＮ_１＋４×ｎ×ΔＴＮ_１）／（ｍ×ＴＮ_０＋４×ｎ×ΔＴＮ_０）の項は、１回転目における反射面の開始位置直前の回転速度に対する２回転目におけるその反射面の開始位置直前の回転速度の変動分に相当する。この変動分を、本来の定時間α２に相当する項（α１＋発光間隔／２）に乗算することにより、回転速度の変動分によるレーザ光の照射開始位置の誤差をキャンセルするように、２回転目における定時間α２を補正することができる。
【００６０】
この結果、図１３に示すように、回転速度の揺らぎにより、１回転目と２回転目との面信号に揺らぎが生じた場合であっても、面信号の立ち下がりから、修正された定時間α２が経過した時点で、発光トリガ信号の出力を開始することにより、２回転目の最初の発光トリガ信号の出力タイミングを、１回転目の発光トリガ信号の出力間隔のちょうど中間となるように合わせ込むことが可能となる。
【００６１】
次に、図１４及び図１５のフローチャートを参照しつつ、信号間隔計測部６２及び発光制御部６４により実行される制御処理の一例を説明する。なお、図１４は、信号間隔計測部６２によって実行される制御処理の一例を示すフローチャートであり、図１５は、発光制御部６４によって実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。これらのフローチャートに示す処理は、レーザレーダ装置１の電源投入により開始される。
【００６２】
まず、図１４のフローチャートのステップＳ１００では、第１反射面３２ａ〜第４反射面３２ｄのいずれがレーザ光の反射面となっているかを示す面カウンタをゼロにリセットする。
【００６３】
続くステップＳ１１０では、原点信号に基づいて、原点信号の立ち下がりが検出されたか否かを判定する。原点信号の立ち下がりが検出されたと判定された場合には、ステップＳ１２０の処理に進む。一方、原点信号の立ち下がりが検出されていないと判定された場合には、立ち下がりが検出されるまで待機する。
【００６４】
ステップＳ１２０では、面信号に基づいて、面信号の立ち下がりが検出されたか否かを判定する。面信号の立ち下がりが検出されたと判定された場合には、ステップＳ１３０の処理に進む。一方、面信号の立ち下がりが検出されていないと判定された場合には、立ち下がりが検出されるまで待機する。
【００６５】
ステップＳ１３０では、面カウンタを１だけインクリメントする。これにより、原点信号の立ち下がりが検出された直後に面信号の立ち下がりが検出された場合、面カウンタの値は１となり、レーザ光が照射される反射面は第１反射面３２ａであることを示すことになる。また、その後、面信号の立ち下がりが検出されるごとに、面カウンタが１ずつインクリメントされるので、面カウンタの値は、その時々のレーザ光の反射面を示すものとなる。
【００６６】
続くステップＳ１４０では、面カウンタの値に基づいて、面回転時間カウンタの選択を行う。面回転時間カウンタは、各反射面の開始位置を基準として、ポリゴンミラー３２が１回転するのに要した時間をカウントするためのカウンタであり、反射面の数だけ用意されている。ステップＳ１４０では、面カウンタの値から現在の反射面に対応する面回転時間カウンタを選択する。
【００６７】
続くステップＳ１５０では、ステップＳ１４０にて選択された面回転時間カウンタのカウント値を、面回転時間として保存する。つまり、面回転時間カウンタは、前回、同じ反射面の開始位置が検出されたときにカウント動作を開始しており、今回、同じ反射面の開始位置が検出されたときに、その開始位置を基準として、ポリゴンミラー３２が１回転するのに要した時間に相当するカウント値となっている。従って、選択した面回転時間カウンタのカウント値から、該当する反射面の面回転時間を求めることができる。
【００６８】
続くステップＳ１６０では、面時間カウンタのカウント値を、面間隔時間として保存する。面時間カウンタは、各反射面の開始位置が到来して面信号が立ち下がるごとに、カウント動作を繰り返す。従って、面時間カウンタのカウント値は、前回の面信号の立ち下がりが検出されてから、今回の面信号の立ち下がりが検出されるまでの時間を示すものとなる。そのため、面時間カウンタのカウント値から、面間隔時間を求めることができる。
【００６９】
続くステップＳ１７０では、面カウンタのカウント値である面指定信号、算出した面回転時間、及び面間隔時間を、発光制御部６４に出力する。そして、ステップＳ１８０において、選択した面回転時間カウンタ及び面時間カウンタをリセット後、再作動させ、新たなカウントを開始させる。
【００７０】
ステップＳ１９０では、面カウンタの値が４より小さいか否かを判定する。４より小さいと判定されると、ステップＳ１２０の処理に戻る。この場合、面カウンタの値が４になるまで、上述したステップＳ１２０〜Ｓ１８０までの処理が繰り返される。一方、面カウンタの値が４となると、ステップＳ１９０にて否定判定され、ステップＳ１００の処理に戻る。この場合、第１反射面３２ａからの反射面のカウントを行うために、ステップＳ１００において面カウンタの値を０にリセットする。
【００７１】
次に、発光制御部６４によって実行される制御処理について説明する。まず、図１５のフローチャートのステップＳ２００では、ポリゴンミラー３２の２回転からなる物体検出の１周期における、１回転目であることを示す１回転目フラグをセットする。
【００７２】
続くステップＳ２１０では、原点信号に基づいて、原点信号の立ち下がりが検出されたか否かを判定する。限定信号の立ち下がりが検出されたと判定された場合には、ステップＳ２２０の処理に進む。一方、原点信号の立ち下がりが検出されていないと判定された場合には、立ち下がりが検出されるまで待機する。ステップＳ２２０では、面カウンタに１を設定する。このように、発光制御部６４においても、信号間隔計測部６２と同様の面カウンタが設けられている。
【００７３】
ステップＳ２３０では、光ビームが照射される反射面が第１反射面３２ａとなることに備え、当該第１反射面３２ａに対して予め定めら、記憶されている、１回転目の反射面開始位置から最初の発光トリガ信号の出力までの時間である１面定時間１、２回転目の反射面開始位置から最初の発光トリガ信号の出力までの時間である１面定時間２、１回転目におけるレーザダイオード２２の発光数である発光数１、２回転目におけるレーザダイオード２２の発光数である発光数２を読み出して、レーザ光の照射に関する制御パラメータとして設定する。
【００７４】
続くステップＳ２４０では、面信号に基づいて、面信号の立ち下がりが検出されたか否かを判定する。面信号の立ち下がりが検出されたと判定された場合には、ステップＳ２５０の処理に進む。一方、面信号の立ち下がりが検出されていないと判定された場合には、立ち下がりが検出されるまで待機する。
【００７５】
ステップＳ２５０では、１回転目フラグがセットされているか否かを判定する。１回転目フラグがセットされていると判定されると、ステップＳ２６０の処理に進み、セットされていないと判定されるとステップＳ２８０の処理に進む。
【００７６】
ステップＳ２６０では、物体検出周期における１回転目であるため、１回転目の反射面開始位置から最初の発光トリガ信号の出力までの出力開始時間として、１面定時間１を定める。また、ステップＳ２７０において、レーザダイオード２２によるレーザ光の発光規定数として、発光数１を定める。
【００７７】
一方、ステップＳ２８０では、物体検出周期における２回転目であるため、設定された制御パラメータにおける１面定時間２を、上述した数式３に従って補正する。すなわち、計測値記憶部６６に記憶されている、第１反射面３２ａの開始位置を基準とする過去２回転分の面回転時間Ｔ１_０、Ｔ１_１と、第４反射面３２ｄの開始位置から第１反射面３２ａの開始位置までの回転に要した面間隔時間ΔＴ１_０、ΔＴ１_１に基づいて、回転速度の変動分によるレーザ光の照射開始位置の誤差をキャンセルするように、２回転目における１面定時間２を補正する。そして、ステップＳ２９０において、補正した１面定時間２を、２回転目の反射面開始位置から最初の発光トリガ信号の出力までの出力開始時間として定める。また、ステップＳ３００において、発光数２を、レーザダイオード２２によるレーザ光の発光規定数として定める。
【００７８】
続くステップＳ３１０では、面信号の立ち下がりから発光トリガ信号の出力までの時間を計時するための出力開始タイマを始動する。また、ステップＳ３２０において、レーザダイオード２２によるレーザ光の発光数をカウントするための発光数カウンタをクリアする。
【００７９】
そして、ステップＳ３３０において、出力開始タイマの計時時間に基づいて、ステップＳ２６０又はＳ２９０にて設定された出力開始時間が経過したか否かを判定する。出力開始時間が経過したと判定すると、ステップＳ３４０の処理に進む。一方、出力開始時間が経過していないと判定した場合には、出力開始時間が経過するまで待機する。
【００８０】
ステップＳ３４０では、出力開始時間が経過したので、発光トリガ信号を出力する。ステップＳ３５０では、発光トリガ信号の出力により、レーザ光が照射されるため、発光数カウンタを１だけインクリメントする。そして、ステップＳ３６０にて、発光数カウンタの値に基づき、発光規定数分のレーザ光の照射が行われたか否かを判定する。発光規定数分のレーザ光の照射が行われたと判定されるとステップＳ３９０の処理に進む。一方、レーザ光を照射した数は、発光規定数に達していないと判定されるとステップＳ３７０の処理に進む。
【００８１】
ステップＳ３７０では、レーザダイオード２２によるレーザ光の発光からの経過時間を計時するための発光間隔タイマを始動する。そして、ステップＳ３８０において、発光間隔タイマの計時時間に基づいて、レーザ光の発光間隔が経過し、次のレーザ光を発光するタイミングとなったか否かを判定する。レーザ光の発光間隔が経過したと判定すると、ステップＳ３４０の処理に進む。一方、レーザ光の発光間隔が経過していないと判定した場合には、発光間隔が経過するまで待機する。このようにして、レーザ光の発光、照射が繰り返されることにより、ステップＳ３６０における判定処理において、発光規定数分のレーザ光の照射が行われたと判定されるようになる。
【００８２】
ステップＳ３９０では、発光規定数分のレーザ光の照射が完了したため、面カウンタの値を１だけインクリメントする。そして、ステップＳ４００において、面カウンタの値が４よりも大きいか否かを判定する。面カウンタの値が４以下であると判定された場合、ステップＳ４１０の処理に進む。この場合、まだ、ポリゴンミラー３２は１回転目の途中であるので、次の反射面でのレーザ光の照射に備えるべく、面カウンタの値から次の反射面を特定し、その特定した反射面に対して予め定められている、定時間１、定時間２、発光数１、発光数２をレーザ光の照射に関する制御パラメータとして設定する。その上で、上述したステップＳ２４０〜Ｓ４００の処理を再び実行する。一方、面カウンタの値が４よりも大きいと判定された場合、第１反射面３２ａ〜第４反射面３２ｄに対する１回転目のレーザ光の照射は全て完了したことになるので、ステップＳ４２０において、１回転目フラグをトグルする。つまり、１回転目フラグがセットされているならばクリアし、クリアされているならばセットする。その上で、上述したステップＳ２１０〜Ｓ４００の処理を再び実行する。
【００８３】
上述したような制御処理を、信号間隔計測部６２及び発光制御部６４が実行することにより、ポリゴンミラー３２の回転速度が変動したとしても、各反射面３２ａ〜３２ｄにおいて、１回転目のレーザ光の照射開始位置に対して、ほぼ狙いとするずれた位置から、２回転目のレーザ光の照射を開始することが可能となる。それにより、ポリゴンミラー３２の複数回の回転において、ポリゴンミラー３２の各反射面３２ａ〜３２ｄにおけるレーザ光の照射位置を極力狙い通りにずらすことができるようになる。
【００８４】
なお、上述した実施形態において、１回転目のレーザ光の発光数と、２回転目のレーザ光の発光数とは同じであっても良いし、異なっていても良い。また、各反射面３２ａ〜３２ｄにおける定時間１、定時間２、発光数１、発光数２は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
【００８５】
また、上述した実施形態では、ポリゴンミラー３２の１回転目と２回転目の回転速度ω０、ω１を、面回転時間ＴＮ_０、ＴＮ_１に基づくポリゴンミラー３２が１回転する間の平均回転速度と、面間隔時間ΔＴＮ_０、ΔＴＮ_１に基づく、直前の反射面の長さ分だけポリゴンミラー３２が回転するときの回転速度とを用いて算出する例について説明した。しかしながら、１回転目と２回転目の回転速度ω０、ω１は、図１６に示すように、各反射面の開始位置を基準とする、ポリゴンミラー３２が１回転する間の平均回転速度（Ｌ／Ｔ０、Ｌ／Ｔ１）だけから求めるものとしても良い。この場合、ポリゴンミラー３２の回転速度の変動分の検出精度は多少劣ることになるが、定時間α２は単なる面回転時間Ｔ０、Ｔ１の比（Ｔ１／Ｔ０）によって補正することができ、補正のための演算を簡単に行うことができる。
【００８６】
また、１回転目と２回転目の回転速度ω０、ω１は、図１７に示すように、平均回転速度（Ｌ／Ｔ０、Ｌ／Ｔ１）を用いずに、面間隔時間（ΔＴ１_０、ΔＴ２_０、ΔＴ３_０、ΔＴ４_０、ΔＴ１_１、ΔＴ１_２、ΔＴ１_３、ΔＴ１_４）だけから求めるものとしても良い。例えば、１回転目と２回転目の回転速度ω０、ω１を、下記の数式４によって算出しても良い。
（数４）
ω０＝（Ｌ／４）×（ｋ１＋ｋ２＋ｋ３＋ｋ４）
÷（ｋ１×ΔＴ１_０＋ｋ２×ΔＴ２_０＋ｋ３×ΔＴ３_０＋ｋ４×ΔＴ４_０）
ω１＝（Ｌ／４）×（ｋ１＋ｋ２＋ｋ３＋ｋ４）
÷（ｋ１×ΔＴ１_１＋ｋ２×ΔＴ２_１＋ｋ３×ΔＴ３_１＋ｋ４×ΔＴ４_１）
【００８７】
上記数式４において、ｋ１〜ｋ４は、各面間隔時間の重み係数であり、該当する反射面の直前の反射面により算出した面間隔時間の重み係数を０より大きい値としつつ、具体的な値は実験的に定めれば良い。この重み係数の例としては、例えば、第１反射面３２ａの回転速度を求める場合、ｋ１だけを１とし、他の重み係数ｋ２〜ｋ４はすべて０としても良い。ただし、一般的には、該当する反射面の開始位置に近い反射面の面間隔時間の重みを相対的に大きくし、その開始位置から遠い反射面の面間隔時間ほど重みを相対的に小さくするように、各重み係数ｋ１〜ｋ４を定めることが好ましい。
【００８８】
この場合、２回転目の定時間α２は、下記の数式５に従って補正することができる。
（数５）
α２＝（α１＋発光間隔／２）
×｛（ｋ１×ΔＴ１_１＋ｋ２×ΔＴ２_１＋ｋ３×ΔＴ３_１＋ｋ４×ΔＴ４_１）
÷（ｋ１×ΔＴ１_０＋ｋ２×ΔＴ２_０＋ｋ３×ΔＴ３_０＋ｋ４×ΔＴ４_０）｝
【００８９】
さらに、ポリゴンミラー３２の回転速度の精度を高めようとした場合には、面間隔時間の変動から、該当する反射面の開始位置直前の速度の変動（つまり、加速度）を算出し、その加速度も加味して、ポリゴンミラー３２の回転速度を算出するようにしても良い。このように加速度を加味することで、より現実に近い回転速度を求めることが可能になる。
【００９０】
本実施形態では、加速度は、該当する反射面の開始位置直前の回転速度の時間変化を用いて算出する。例えば、図１７において、２回転目の第１反射面３２ａに関して、加速度ａ１は、以下の数式６によって算出される。
（数６）
ａ１＝｛（Ｌ／４）÷ΔＴ４_０−（Ｌ／４）÷ΔＴ１_１｝÷ΔＴ１_１
【００９１】
そして、２回転目の第１反射面３２ａの開始位置直前の回転速度ω１は、加速度ａ１を加味して、以下の数式７のように補正することができる。
（数７）
ω１（ｔ）＝ω１＋ａ１×ｔ
【００９２】
なお、ｔは第１反射面３２ａの開始位置からの経過時間であり、ω１（ｔ）は、経過時間ｔに応じて加速度ａ１に従って変化する回転速度を示している。
【００９３】
そして、１回転目の回転速度ω０と、数式７の回転速度ω１（ｔ）との関係式として、下記数式８が成り立つ。
（数８）
ω０×（α１＋発光間隔／２）＝∫ω１（ｔ）ｄｔ
【００９４】
数式８の積分範囲は０からｔであり、この数式８を時間ｔについて解くことにより、２回転目の定時間α２として最適な時間ｔを求めることができる。
【００９５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるレーザ照射制御装置を含むレーザレーダ装置について、図面を参照して説明する。
【００９６】
上述した第１実施形態では、物体検出の１周期における、１回転目のレーザ光の照射位置に対して、ほぼ狙いとするずれた位置から、２回転目及びそれ以降の回転において、レーザ光の照射を開始するものであった。このように、２回転目以降のレーザ項の照射開始位置を、１回転目のレーザ光の照射位置を基準として合わせ込むことにより、ポリゴンミラー３２の複数回の回転において、レーザ光の照射位置（反射位置）を極力狙い通りにずらすことができるようになる。
【００９７】
しかしながら、上記第１実施形態では、１回転目の反射面の開始位置検出から発光トリガ信号の出力までの定時間α１を何ら補正していないので、各反射面における１回転目のレーザ光の照射位置の変動を抑制することはできない。それに対して、本第２実施形態では、１回転目におけるレーザ照射位置の変動をも抑制可能にしたものである。
【００９８】
本実施形態の構成は、上述した第１実施形態と同様であるため、構成に関する説明は省略する。
【００９９】
最初に、本実施形態における、物体検出の１周期における、１回転目のレーザ光の照射位置の変動を抑制するための基本的な考え方を説明する。
【０１００】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、面信号により検出される各反射面３２ａ〜３２ｄの開始位置に基づいて、各反射面３２ａ〜３２ｄごとに、１回転目の該当反射面の開始位置直前の回転速度を求める。そして、ポリゴンミラー３２の目標とする一定速度に対する１回転目の該当反射面の開始位置直前の回転速度の第１変動分を求める。このように、目標とする一定速度に対する、１回目の回転における該当反射面の開始位置直前の回転速度の第１変動分が求まれば、その第１変動分に基づいて、ポリゴンミラー３２が一定速度にて回転している場合の、該当反射面におけるレーザ光の照射開始位置に対する誤差をキャンセルするように、１回転目における、該当反射面の開始位置の検出から最初のレーザ光の発光までの経過時間であるＮ面定時間１を補正することが可能になる。その結果、１回転目において、ポリゴンミラー３２が一定速度にて回転している場合のレーザ光の照射開始位置に相当する位置からレーザ光の照射を開始できるようになる。
【０１０１】
同様に、各反射面３２ａ〜３２ｄごとに、２回転目の該当反射面の開始位置直前の回転速度を求める。そして、目標とする一定速度に対する２回転目の該当反射面の開始位置直前の回転速度の第２変動分を求める。すると、１回転目の場合と同じく、この第２変動分に基づいて、ポリゴンミラー３２が一定速度にて回転している場合のレーザ光の照射開始位置に対する誤差をキャンセルするように、２回転目のＮ面定時間２を補正することが可能になる。その結果、２回転目においても、ポリゴンミラー３２が一定速度にて回転している場合のレーザ光の照射開始位置に相当する位置からレーザ光の照射を開始できるようになる。
【０１０２】
図１８に、本実施形態の発光制御部６４により実行されるフローチャートの一部であって、第１実施形態と異なる箇所を示す。なお、信号間隔計測部６２によって実行される制御処理は、第１実施形態と同様である。
【０１０３】
本実施形態では、図１８に示すように、図１５のフローチャートに対して、ステップＳ２５５の処理が追加されている。このステップＳ２５５では、ステップＳ２３０又はＳ４１０にて設定された定時間１を補正して、補正定時間α１を算出する。なお、定時間１は、ポリゴンミラー３２が目標とする一定速度にて回転するものと仮定して定められている。
【０１０４】
この補正は、例えば、以下の数式９により行うことができる。
（数９）
α１＝（定時間１）×｛（ｍ×ＴＮ_０＋４ｎ×ΔＴＮ_０）／（ｍ＋ｎ）｝／ＴＭ
【０１０５】
ここで、ＴＭは、ポリゴンミラーが目標とする一定速度にて回転したとき、１回転するのに要する回転時間である。
【０１０６】
また、ステップＳ２８０の処理では、例えば、以下の数式１０を用いて、定時間２を補正した補正定時間α２を算出する。
（数１０）
α２＝（定時間２）×｛（ｍ×ＴＮ_１＋４ｎ×ΔＴＮ_１）／（ｍ＋ｎ）｝／ＴＭ
【０１０７】
その他の制御処理は、第１実施形態と同様に行えば良い。
【０１０８】
本第２実施形態により、図１９に示すように、ポリゴンミラー３２の回転速度に揺らぎが生じた場合であっても、１回転目及び２回転目とも、ポリゴンミラー３２が目標とする一定速度にて回転している場合のレーザ光の照射開始位置に相当する位置からレーザ光の照射を開始できるようになる。
【０１０９】
その結果、各反射面における、１回転目のレーザ光の照射開始位置と、２回転目のレーザ光の照射開始位置とは、ほぼ狙いとする分だけずらすことが可能となる。それにより、ポリゴンミラー３２の複数回の回転において、各反射面におけるレーザ光の照射位置を極力狙い通りにずらすことができるようになる。
【０１１０】
なお、上記の数式９、１０には、該当反射面の開始位置を基準として、ポリゴンミラー３２が一回転する間の平均回転速度と、直前の反射面の長さだけ回転するときの速度とから、該当反射面の開始位置直前の回転速度を求め、目標とする一定速度との変動分を補正する補正式を示した。しかしながら、該当反射面の開始位置直前の回転速度は、第１実施形態において説明した他の手法によって算出したり、さらには加速度を加味して補正したりしても良い。
【符号の説明】
【０１１１】
１  レーザレーダ装置
１０  発光部
２０  発光ユニット
３０  スキャナ
３２  ポリゴンミラー
３４  モータ
３６  回転位置センサ
３８  モータ制御回路
４０  受光部
５０  処理回路
６０  レーザレーダ制御装置
【図１】
0006314774.tif 000002
【図２】
0006314774.tif 000003
【図３】
0006314774.tif 000004
【図４】
0006314774.tif 000005
【図５】
0006314774.tif 000006
【図６】
0006314774.tif 000007
【図７】
0006314774.tif 000008
【図８】
0006314774.tif 000009
【図９】
0006314774.tif 000010
【図１０】
0006314774.tif 000011
【図１１】
0006314774.tif 000012
【図１２】
0006314774.tif 000013
【図１３】
0006314774.tif 000014
【図１４】
0006314774.tif 000015
【図１５】
0006314774.tif 000016
【図１６】
0006314774.tif 000017
【図１７】
0006314774.tif 000018
【図１８】
0006314774.tif 000019
【図１９】
0006314774.tif 000020