(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光であるレーザ光が出射された出射済み方向、及び出射時間の履歴を管理する第１の管理部であって、測距センサが走査するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーが安全規格で規定される閾値を超えないようにセンシング不可エリアを算出する第１の管理部と、
センシングすべき方向を含む要求エリアを管理する第２の管理部と、
前記センシング不可エリアに前記レーザ光が出射されないように、前記要求エリアに対する前記レーザ光の出射をスケジュールするスケジューラと、
前記スケジュールに従って、前記レーザ光の出射方向を指示する出射指示部と、を備え、
前記測距センサのセンシング領域への侵入物の侵入を検知する前には、低解像度モードでセンシングを行い、
前記低解像度モードで前記測距センサのセンシング領域への侵入物が侵入した場合に、前記侵入物を含むようにセンシング領域を狭くした前記要求エリアに対して、前記低解像度モードよりも高密度にセンシングを行う高解像度モードに移行し、
出射済み方向、及び出射時間の履歴に基づいて、前記要求エリアが更新され、
１又は複数のパルス毎に前記センシング不可エリアが更新される測距センサの制御装置。
【請求項２】
レーザ光である光信号を発生させる光信号発生部と、
前記レーザ光の出射方向を変えるよう、前記レーザ光を走査する方向制御部と、
前記レーザ光が照射された物体からの反射光を検出する検出器と、
前記物体までの距離を測定するため、前記検出器からの検出信号を処理する信号処理部と、
パルス光である前記レーザ光が出射された出射済み方向、及び出射時間の履歴を管理する第１の管理部であって、走査された前記レーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワー
が安全規格で規定される閾値を超えないようにセンシング不可エリアを算出する第１の管理部と、
センシングすべき方向を含む要求エリアを管理する第２の管理部と、
前記センシング不可エリアに前記レーザ光が出射されないように、前記要求エリアに対する前記レーザ光の出射をスケジュールするスケジューラと、
前記スケジュールに従って、前記方向制御部に出射方向を指示する出射指示部と、を備え、
測距センサのセンシング領域への侵入物の侵入を検知する前には、低解像度モードでセンシングを行い、
前記低解像度モードで前記測距センサのセンシング領域への侵入物が侵入した場合に、前記侵入物を含むようにセンシング領域を狭くした前記要求エリアに対して、前記低解像度モードよりも高密度にセンシングを行う高解像度モードに移行し、
出射済み方向、及び出射時間の履歴に基づいて、前記要求エリアが更新され、
１又は複数のパルス毎に前記センシング不可エリアが更新される測距センサ。
【請求項３】
パルス光であるレーザ光が出射された出射済み方向、及び出射時間の履歴を管理するステップであって、測距センサが走査するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーが安全規格で規定される閾値を超えないようにセンシング不可エリアを算出するステップと、
センシングすべき方向を含む要求エリアを管理するステップと、
前記センシング不可エリアに前記レーザ光が出射されないように、前記要求エリアに対する前記レーザ光の出射をスケジュールするステップと、
前記スケジュールに従って、前記レーザ光の出射方向を指示するステップと、を備え、
前記測距センサのセンシング領域への侵入物の侵入を検知する前には、低解像度モードでセンシングを行い、
前記低解像度モードで前記測距センサのセンシング領域への侵入物が侵入した場合に、前記侵入物を含むようにセンシング領域を狭くした前記要求エリアに対して、前記低解像度モードよりも高密度にセンシングを行う高解像度モードに移行し、
出射済み方向、及び出射時間の履歴に基づいて、前記要求エリアが更新され、
１又は複数のパルス毎に前記センシング不可エリアが更新される測距センサの制御方法。
【請求項４】
パルス光であるレーザ光が出射された出射済み方向、及び出射時間の履歴を管理するステップであって、測距センサが走査するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーが安全規格で規定される閾値を超えないようにセンシング不可エリアを算出するステップと、
センシングすべき方向を含む要求エリアを管理するステップと、
前記センシング不可エリアに前記レーザ光が出射されないように、前記要求エリアに対する前記レーザ光の出射をスケジュールするステップと、
前記スケジュールに従って、前記レーザ光の出射方向を指示するステップと、を備え、
前記測距センサのセンシング領域への侵入物の侵入を検知する前には、低解像度モードでセンシングを行い、
前記低解像度モードで前記測距センサのセンシング領域への侵入物が侵入した場合に、前記侵入物を含むようにセンシング領域を狭くした前記要求エリアに対して、前記低解像度モードよりも高密度にセンシングを行う高解像度モードに移行し、
出射済み方向、及び出射時間の履歴に基づいて、前記要求エリアが更新され、
１又は複数のパルス毎に前記センシング不可エリアが更新される測距センサの制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、測距センサ、制御装置、制御方法及びプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ライダを用いた物体検出装置が開示されている。特許文献１の物体検出装置は、パルスレーザ光を投光する投光系と、物体からの反射光を受光する受光系と、を備えている。物体検出装置は、パルス発光されたタイミングから、受光タイミングまでの時間を測定することで、物体までの距離を求めている。【０００３】
特許文献１の物体検出装置は、物体までの距離が所定距離未満の場合、非注目モードから注目モードに移行している。物体検出装置は、非注目モードにおいて、投光範囲に物体がある場合、物体が存在する領域を注目領域としている。物体検出装置は、受光信号の信号レベルが閾値を上回るまで、注目領域への投光を繰り返している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１７３２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１にかかる技術では、レーザ光が用いられている。レーザ機器では、ＩＥＣ（国際電気標準会議）又はＪＩＳ（日本工業規格）等により安全規格が規定されている。安全規格では、レーザ出力が高い機器は、レーザクラスが高くなる。レーザクラス１がレーザクラス２となった場合でも直ちに危険というわけではないが、レーザクラスに応じて、警告ラベルを付すなどの安全措置が取られる。レーザクラスが低いほど、安全措置が簡素になる。したがって、より低い安全規格のレーザ機器とすることが望まれる。【０００６】
本開示の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、低い安全規格で使用可能な測距センサ、制御装置、制御方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示にかかる測距センサの制御装置は、測距センサが走査するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、レーザ光の出射不可方向を管理する第１の管理部と、前記出射不可方向に基づいて、レーザ光の出射をスケジュールするスケジューラと、前記スケジュールに従って、前記レーザ光の出射方向を指示する出射指示部と、を備えたものである。【０００８】
本開示にかかる測距センサは、レーザ光である光信号を発生させる光信号発生部と、前記レーザ光の出射方向を変えるよう、前記レーザ光を走査する方向制御部と、前記レーザ光が照射された物体からの反射光を検出する検出器と、前記物体までの距離を測定するため、前記検出器からの検出信号を処理する信号処理部と、走査された前記レーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、レーザ光の出射不可方向を管理する第１の管理部と、前記出射不可方向に基づいて、レーザ光の出射をスケジュールするスケジューラと、前記スケジュールに従って、前記方向制御部に出射方向を指示する出射指示部と、を備えたものである。【０００９】
本開示にかかる測距センサの制御方法は、測距センサが走査するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、レーザ光の出射不可方向を管理するステップと、前記出射不可方向に基づいて、レーザ光の出射をスケジュールするステップと、前記スケジュールに従って、前記レーザ光の出射方向を指示するステップと、を備えたものである。【００１０】
本開示にかかる非一時的なコンピュータ可読媒体は、測距センサが走査するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、レーザ光の出射不可方向を管理するステップと、前記出射不可方向に基づいて、レーザ光の出射をスケジュールするステップと、前記スケジュールに従って、前記レーザ光の出射方向を制御するステップと、備えた測距センサの制御方法をコンピュータに実行させるプログラムが格納されているものである。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、低い安全規格で使用可能な測距センサ、制御装置、制御方法、及びプログラムを提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の実施の形態にかかる測距センサの制御装置の概要を示す図である。
【図２】測距センサの構成を示す機能ブロック図である。
【図３】高解像度モードと低解像度モーとでのセンシング領域を説明する図である。
【図４】走査範囲とレーザ光の出力パワーの関係を説明するための図である。
【図５】測距センサの制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】制御方法を示すフローチャートである。
【図７】センシング不可メモリを管理する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本開示にかかる実施の形態の概要）
本開示の実施形態の説明に先立って、本開示にかかる実施の形態の概要について説明する。図１は、本開示の実施の形態にかかる制御装置１の概要を示す図である。
【００１４】
制御装置１は、管理部２と、スケジューラ３と、出射指示部４と、を備えている。管理部２は、測距センサ５が走査するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、レーザ光の出射不可方向を管理する。スケジューラ３は、前記出射不可方向に基づいて、レーザ光の出射をスケジュールする。出射指示部４は、前記スケジュールに従って、前記レーザ光の出射方向を指示する。この構成により、低い安全規格で測距センサを使用可能となる。
【００１５】
さらに、測距センサ５が上記の制御装置１を備えていてもよい。制御装置が実行する制御方法によって、低い安全規格で測距センサを使用可能となる。また、制御装置１が実行する制御方法は、コンピュータが実行するプログラムによって、実現可能である。
【００１６】
［実施の形態１］
本実施の形態にかかる測距センサは、パルスレーザ光を用いて、距離を測定するものである。具体的には、測距センサは、ライダ（ＬＩＤＡＲ；Light Detection and Ranging）である。測距センサは、三次元空間における三次元座標を認識可能である。三次元空間は、直交座標系で表現されてもよいし、極座標系で表現されてもよい。
【００１７】
測距センサを用いることで、侵入物又は侵入者（以下、侵入物及び侵入者をまとめて侵入物とする）の侵入を検知することができる。従って、測距センサは、民間施設または公共施設等の監視に用いることが可能となる。例えば、監視対象となる対象施設に、複数の測距センサを配置することで、対象施設の監視が可能となる。
【００１８】
図２を用いて、測距センサ２０１の構成について説明する。図２は測距センサ２０１を示す機能ブロック図である。測距センサ２０１が、パルスレーザ光を測定信号として用いるライダであるとして説明する。測距センサ２０１は、光信号生成部２１０と、コリメート部２１１と、方向制御部２１３と、集光部２１５と、検出部２１６と、信号処理部２１７と、通信部２１８と、を備えている。
【００１９】
光信号生成部２１０は、測定信号となる光信号を発生する光源を備えている。具体的には、光信号生成部２１０は、パルスレーザ光を発生するレーザダイオードなどを有している。光信号生成部２１０は、所定の繰り返し周波数のパルスレーザ光を測定信号として生成する。光信号生成部２１０は、測定信号の光強度、繰り返し周波数などを調整することができてもよい。
【００２０】
コリメート部２１１は、レンズ等を備えており、光信号であるパルスレーザ光をコリメートする。例えば、コリメート部２１１は、パルスレーザ光を平行光束にする。
【００２１】
方向制御部２１３は、光信号の出射方向を制御する。例えば、方向制御部２１３は、スキャナや光学系を有しており、光信号の出射方向を走査する。方向制御部２１３は、回転ミラーなどを有しており、光信号を一定の回転速度で走査する。回転ミラーが回転することで、光信号の出射方向を変化させることができる。
【００２２】
例えば、水平面（ＸＹ平面）と直交するＺ方向を回転軸として、３６０°回転可能な回転ミラーをスキャナとして用いる。このようにすることで、測距センサ２０１が光信号を全方位に向けて出射することができる。もちろん、走査範囲は０〜３６０°の全周に限らず、一部の範囲のみであってもよい。つまり、監視したい方向に応じて走査範囲が設定されていてもよい。また、方向制御部２１３は、走査範囲を可変とする。
【００２３】
さらには、方向制御部２１３は、上下方向にパルスレーザ光を走査してもよい。方向制御部２１３が、方位角、及び仰角の両方を変えていくことで、３次元走査が可能となる。なお、方位角は、測距センサ２０１を中心とし、基準となる方位（例えば、真北方向）を０°とする水平面内の角度である。仰角は、水平方向を０°とし、鉛直上方向を９０°とする鉛直面内の角度である。
【００２４】
方向制御部２１３で走査された光信号が、測距センサ２０１から出射する。光信号が出射する方向は、方向制御部２１３での走査角度、つまり回転ミラーの角度に対応している。パルスレーザ光の繰り返し周期、及び走査速度が一定であるとすると、一定の方位角毎に光信号が出射される。光信号は、測距センサ２０１の周囲にある対象物で反射する。対象物で反射した光信号を反射光とする。光信号はパルス光であるため、反射光もパルス光となる。
【００２５】
集光部２１５は、レンズ等を有しており、対象物で反射した反射光を集光する。検出部２１６は、集光部２１５で集光された反射光を検出する。検出部２１６は、フォトダイオードなどの光センサを有している。検出部２１６は、検出光量に応じた検出信号を信号処理部２１７に出力する。
【００２６】
信号処理部２１７は、検出部２１６からの検出信号に対して所定の処理を行う回路やプロセッサを有している。信号処理部２１７は、検出信号に基づいて、対象物までの距離を算出する。信号処理部２１７は、光信号であるパルスレーザ光が出射してから、検出部２１６で検出されるまでの時間を推定する。そして、信号処理部２１７は、推定された時間に基づいて、対象物までの距離を計測する。つまり、光信号生成部２１０がパルスレーザ光を発生したタイミングと、検出部２１６が検出したタイミングとの差分から、信号処理部２１７が対象物までの距離を算出する。信号処理部２１７は、光信号が反射される反射位置までの往復時間を求め、往復時間に基づいて対象物の表面までの距離を算出する。
【００２７】
このようにすることで、測距センサ２０１の周囲にある対象物までの距離を測定することができる。さらに、方向制御部２１３が光信号の出射方向を制御しているため、それぞれの方位において、対象物までの距離を測定することができる。方向制御部２１３が所定の走査範囲を繰り返し走査することで、測定データが随時更新されていく。
【００２８】
通信部２１８は、有線通信又は無線通信によって、測定データを後述する制御装置に送信する。さらに、通信部２１８は出射完了通知を制御装置に送信してもよい。出射完了通知は、出射済み方向と出射時間とを示す信号である。通信部２１８の通信方式は特に限定されるものではい。通信部２１８は一定間隔毎に最新の測定データを送信する。例えば、走査範囲（例えば、０〜３６０°）の全体又は一部の測定が終了すると、通信部２１８は新たに取得された測定データを送信する。そして、測距センサ２０１が、光信号の走査を繰り返し行うことで、測定データが更新される。
【００２９】
なお、測距センサ２０１の制御装置は、測距センサ２０１と別の装置であってもよく、測距センサ２０１に搭載されていてもよい。すなわち、制御装置と測距センサ２０１とは物理的に単一の装置であってもよく、別々の装置であってもよい。制御装置と測距センサ２０１とは物理的に単一の装置である場合、通信部２１８を省略することが可能である。
【００３０】
上記のように、測距センサ２０１は、侵入物の侵入を検知する。例えば、測距センサ２０１のセンシング範囲に侵入物が侵入すると、測距センサ２０１の測定データが示す測定距離が短くなる。よって、測距センサ２０１のセンシング結果に基づいて、侵入を検知することができる。
【００３１】
さらに、測距センサ２０１は、侵入物や侵入者を特定するために、センシング領域を狭くして、高解像度の測定を行っている。高解像度での測定により、侵入物の形状などを識別できるようになる。以下、ライダの走査範囲と解像度の関係について説明する。
【００３２】
ライダでは、走査範囲とセンシング密度とが反比例する関係にある。例えば、単位時間当りに測距センサがセンシングするポイント数Ｎはパルスレーザ光の繰り返し周波数で規定された固定値となる。つまり、単位時間当りにセンシングするポイント数Ｎは一定である。単位時間当りの走査範囲と、センシング密度を用いると、単位時間当りにセンシングするポイント数Ｎは、以下のように示される。
Ｎ＝（単位時間当りの走査範囲）×（センシング密度）
【００３３】
単位時間当りの走査範囲は、例えば、方向制御部２１３による走査速度、つまり、回転ミラーの回転速度で規定される。センシング密度は、例えば、単位角度（３次元走査の場合は、単位立体角）当りに照射されるパルス数で規定される。走査速度が一定であるとすると、走査範囲を狭くすることで、センシングするポイントが狭い範囲に集中する。つまり、走査範囲を狭くすることで、侵入物の表面において、センシングするポイントをより接近させることができる。
【００３４】
測距センサ２０１がセンシング領域を狭くすることで、より高解像度のセンシングを行うことが可能となる。例えば、1秒間当り３６０°の走査範囲を、１秒間当り１０°の走査範囲に変更すると、センシング密度、つまり解像度が３６倍となる。侵入物を含む範囲に高いセンシング密度でパルスレーザ光を照射すると、高解像度での測定が可能となり、侵入物を特定することができる。
【００３５】
侵入を検知する前は、測距センサ２０１が広いセンシング範囲で走査を行う低解像度モードとなる。測距センサ２０１が侵入を検知した後は狭いセンシング範囲で走査を行う高解像度モードとなる。
【００３６】
図３を用いて、測距センサ２０１による侵入物の特定について説明する。図３は、侵入物１１５が侵入する前後のセンシング領域２２１の変化を示す図である。図３では、侵入前のセンシング領域２２１が左側に示され、侵入後のセンシング領域２２１が右側に示されている。
【００３７】
侵入物１１５が侵入する前は、測距センサ２０１が低解像度モードとなる。測距センサ２０１が全方位を走査している。つまり、測距センサ２０１は、レーザ光を広い走査範囲で走査しており、センシング領域２２１が円形となっている。
【００３８】
センシング領域２２１に侵入物１１５が侵入すると、測距センサ２０１が高解像度モードになる。測距センサ２０１は、侵入物１１５に向けて、センシング領域２２１を狭くしている。例えば、３次元走査の場合、センシング領域２２１は、侵入物１１５に向いた円錐状（コーン状）となる。侵入物１１５に対するセンシング密度を高くすることで、測距センサ２０１が高解像でのセンシングを行うことができる。
【００３９】
このように、測距センサ２０１は、侵入物１１５を検知した場合、センシング領域を狭くして、高解像度モードでのセンシングを行う。つまり、測距センサ２０１は、侵入物１１５に向けて高いセンシング密度で光信号を出射する。高解像度でのセンシングを行うことで、侵入物１１５の形状を検出することが可能となる。侵入物１１５の形状から侵入物１１５を特定することが可能となる。一方、侵入物が検知されていない場合は、測距センサ２０１は、走査範囲を広くして、低解像度モードでの測定を行う。
【００４０】
ところで、ライダには、１ｋｍ以上の遠距離をセンシング可能なものがある。このようなライダの用途の一例として、駅や空港、ショッピングモール等の施設に接近するドローンを遠方から検知するといった用途が存在する。ドローンによる不法侵入が世界的に問題になりつつあり、このようなドローンに対して対策を講じるために、例えば１ｋｍ〜１０ｋｍオーダの遠距離までセンシング可能なライダが測距センサ２０１として用いられる。
【００４１】
このようなライダは、設置場所が市街地に近い場合があることから、レーザクラス１の安全規格（安全基準）を満たすことが好ましい。レーザクラスは、１０ｃｍ程度の近距離で眼球や皮膚に照射されるケースを想定して決定される。判定方法の１つとして、１０ｃｍの距離で直径７ｍｍの範囲に一定期間に照射されるレーザのエネルギー量を求め、各クラスで定められた安全基準と比較する。例えば、レーザクラス１Ｍでは、光源から１００ｍｍで直径７ｍｍの円形開口でのレーザ出力パワーを所定値以下にするように制限されている。
【００４２】
一方、レーザ光の反射光がノイズに埋もれないようにレーザ光の出力パワーを高くすることが好ましい。特に、遠距離をセンシングするためには、レーザ光の出力パワーをより高くすることが望まれる。
【００４３】
ドローン検出目的において、ドローンの型式を認識する場合、図４に示すように、解像度は１０ｋｍの遠距離で１０ｃｍ以下が少なくとも必要であると考えられる。１０ｋｍの距離で１０ｃｍの解像度を得るには、レーザ光の振り幅（走査間隔）を１０μｒａｄ（マイクロラジアン）にする必要がある。１０μｒａｄの振り幅で走査した場合、１０ｃｍの距離かつ７ｍｍの円形範囲に含まれるレーザの出射回数（パルス数）は７０００回となる。このため、より高解像度での測定を短時間で行う場合、レーザのクラスで定めるエネルギー量を超える可能性がある。
【００４４】
実際には、１０ｃｍの距離で７ｍｍの円形範囲（７０ｍｒａｄ（ミリラジアン））にレーザを射出すると、１０ｋｍ先では７００ｍの円形範囲に相当するため、ドローンの大きさ（数１０ｃｍ〜数ｍ）相当分の円形範囲であれば、レーザの射出回数は数回〜数十回程度となり、レーザのクラスで定めるエネルギー量は超えない可能性もある。しかし、侵入物を検知した時点ではドローンであるかどうかは分かっておらず、その後の高解像度な走査によって判別可能となる。侵入物にはドローンに加え、鳥やゴミ等の可能性があることから、高解像度に走査すべき侵入物の数は一般に複数となる。そのため、７００ｍの円形範囲に侵入した物体全てに高解像度な走査を行った結果、やはりレーザのクラスで定めるエネルギー量を超える可能性がある。
【００４５】
つまり、狭いエリア内に短時間に連続してパルスレーザ光を照射すると、レーザの安全規格で規定されるパワーを越えてしまう恐れがある。レーザクラス１を越えるレーザ出力パワーとなったとしても、直ちに危険というわけではないが、ラベルを貼るなどの追加の安全措置が必要となる。そこで、本実施の形態では、測距センサ２０１が出射するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、制御装置がレーザ光の出射不可方向を管理している。以下、本実施形態にかかる測距センサ２０１の制御装置について、図５を用いて説明する。図５は、制御装置３００の構成を示す機能ブロック図である。
【００４６】
制御装置３００は、エリア管理部３０１と、センシング要求管理部３０２と、スケジューラ３０３と、出射指示部３０４と、を備えている。なお、制御装置３００は、例えば、パーソナルコンピュータ、又はサーバ等のコンピュータであってもよい。制御装置３００は、測距センサ２０１と、有線又は無線を介して通信可能に接続されている。例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）等の無線ＬＡＮなどが用いられていてもよい。あるいは、測距センサ２０１が制御装置３００を備えていてもよい。この場合、例えば、制御装置３００は、測距センサ２０１に内蔵されたプロセッサなどで有ってもよい。
【００４７】
エリア管理部３０１は、レーザ光の出射不可方向を管理する第１の管理部である。エリア管理部３０１は、レーザ光の出射不可方向を示すセンシング不可エリアを記憶するメモリを有している。具体的には、エリア管理部３０１は、センシング不可エリアマップ３０５を用いて、出射不可方向を管理している。
【００４８】
例えば、センシング不可エリアマップ３０５は、レーザ光の出射方向を２次元に展開したマップである。センシング不可エリアマップ３０５は、レーザ光の出射方向の方位角を横方向（θ軸）とし、仰俯角を縦方向（φ軸）とする２次元マップデータである。センシング不可エリアマップ３０５でのθφ座標が、レーザ光を出射する出射方向に対応する。
【００４９】
エリア管理部３０１は、スケジューラ３０３又は測距センサ２０１から出射完了通知を受け取る。出射完了通知は、レーザ光を出射した出射済み方向及びその出射時間に関する情報を含んでいる。エリア管理部３０１は、出射完了通知を受け取ると、センシング不可エリアマップ３０５を作成する。センシング不可エリアマップ３０５は、センシング不可エリア３０５ｂを示すマップである。
【００５０】
例えば、エリア管理部３０１は、パルス毎に、出射済み方向３０５ａを出射時間とともに記録する。そして、設定期間内に出射されたパルス数分だけ、出射済み方向３０５ａの履歴を保存する。レーザ光の出射の可否は一定時間内のレーザ光の総エネルギー量によって決まる。したがって、エリア管理部３０１は、設定期間におけるレーザ光のエネルギーの合計値（積分値）を算出する。エリア管理部３０１は、エネルギーの合計値（積分値）が安全規格に基づく閾値を越えてしまうエリアをセンシング不可エリア３０５ｂとして特定する。具体的には、レーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、センシング不可エリア３０５ｂを算出する。
【００５１】
例えば、エリア管理部３０１は、１パルス毎に、候補エリアマップ３０５１を作成する。候補エリアマップ３０５１は、１つの出射済み方向３０５ａに対応する候補エリア３０５ｄを示すマップである。出射済み方向３０５ａから所定の距離以内にあるエリアが、候補エリア３０５ｄとなる。エリア管理部３０１は、測距センサ２０１から出射完了通知を受け取る毎に、新たな候補エリアマップ３０５１をエントリとして追加していく。
【００５２】
エリア管理部３０１は、設定期間内に出射されるパルス数分の候補エリアマップ３０５１を作成する。よって、エリア管理部３０１は、複数の候補エリアマップ３０５１をメモリに記憶する。エリア管理部３０１は、複数の候補エリアマップ３５０１を足し合わせることで、センシング不可エリア３０５ｂを示すセンシング不可エリアマップ３０５を作成する。例えば、エリア管理部３０１は、重複する候補エリア３０５ｄの数が多い領域を、センシング不可エリア３０５ｂとして算出することができる。
【００５３】
このように、エリア管理部３０１は、出射済み方向３０５ａの履歴に基づいて、センシング不可エリア３０５ｂを算出する。レーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーが、安全規格で規定される閾値を越えないように、エリア管理部３０１は、センシング不可エリア３０５ｂを算出する。つまり、短時間に連続してパルスレーザ光照射すると、安全規格を越える方向を特定して、センシング不可エリア３０５ｂとする。レーザクラス１Ｍの場合、光源から１００ｍｍで直径７ｍｍの円形開口でのレーザ出力パワーが所定の閾値以上となる方向が、センシング不可エリア３０５ｂとなる。センシング不可エリア３０５ｂは、光信号生成部２１０のレーザダイオードの繰り返し周波数、レーザ波長、１パルス当りの出力パワー等の仕様値から決定される。
【００５４】
このように、エリア管理部３０１は、測距センサ２０１が走査するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、レーザ光の出射不可方向を管理する。また、エリア管理部３０１は、出射時間に関する時間情報を出射済み方向３０５ａと対応付けて記憶する。時間情報は、時分秒などを含む実時間であってもよい。測定信号の繰り返し周波数が一定である場合、時間情報はパルス数を示す値でもよい。
【００５５】
センシング不可エリアマップ３０５において、センシング不可エリア３０５ｂ以外の箇所がセンシング可能エリア３０５ｃとなっている。エリア管理部３０１は、センシング不可エリア３０５ｂ、センシング可能エリア３０５ｃ、出射済み方向３０５ａ、及び時間情報を含むセンシング不可エリアマップ３０５を作成する。
【００５６】
エリア管理部３０１は、設定期間分の履歴からセンシング不可エリアマップ３０５を作成して、メモリに保存する。エリア管理部３０１は、設定期間分、つまり所定パルス数分だけ、出射済み方向３０５ａ及び出射時間等の履歴を管理している。エリア管理部３０１は、出射時間から設定時間以上経過した出射済み方向３０５ａを履歴から削除する。なお、センシング不可エリアマップ３０５は、出射済み方向３０５ａに対応したキューを集めたデータ構造となっていてもよい。
【００５７】
なお、エリア管理部３０１は、１パルス毎に、センシング不可エリアマップ３０５を更新してもよく、複数パルスを含む所定時間毎にセンシング不可エリアマップ３０５を、更新してもよい。エリア管理部３０１は、データが更新される毎に、新たな候補エリアマップ３０５１を追加するとともに、古くなった候補エリアマップ３０５１を削除する。
【００５８】
センシング要求管理部３０２は、センシングすべき方向を示すセンシング要求を管理する第２の管理部である。ここでは、センシング要求管理部３０２は、要求ビットマップ３０６を記憶するメモリを有している。要求ビットマップ３０６は、センシング要求の有無を示すマップである。要求ビットマップ３０６は、センシング不可エリアマップ３０５と同様に、レーザ光の出射方向を展開した２次元マップである。
【００５９】
つまり、要求ビットマップ３０６は、方位角を横方向（θ軸）とし、仰俯角を縦方向（φ軸）とする２次元マップデータである。そして、要求ビットマップ３０６は、センシング要求がある方向を第１の値（例えば、１）とし、センシング要求がない方向を第２の値（例えば、０）とするビットマップとなっている。
【００６０】
例えば、測距センサ２０１が低解像度モードでのセンシング中に侵入物１１５を検知した場合、制御装置３００は、測距センサ２０１を高解像度モードに移行するように制御する。つまり、制御装置３００は、侵入物１１５を含むように測距センサ２０１のセンシング領域２２１を狭くする。測距センサ２０１のセンシング領域への侵入物が侵入した場合に、制御装置３００は、低解像度モードよりも侵入物の方向に高密度にセンシングを行うように、測距センサ２０１を制御する。これにより、センシング要求が行われ、要求ビットマップ３０６が、要求エリア３０６ａと、非要求エリア３０６ｂとに分離される。
【００６１】
要求エリア３０６ａは、センシング要求がある方向を含むエリアであり、センシング領域２２１が侵入物１１５を含むように設定される。つまり、要求エリア３０６ａは、センシングすべき方向を含んでいる。非要求エリア３０６ｂは、センシング要求がある方向を含まないエリアである。つまり、非要求エリア３０６ｂは、センシングしない方向、又はセンシングが終了した方向を含んでいる。センシング要求管理部３０２は、センシング領域２２１に応じて、要求エリア３０６ａのビットを０から１に書き換える。
【００６２】
センシング要求管理部３０２は、測距センサ２０１等から出射完了通知を受け取る。センシング要求管理部３０２は、出射完了通知に応じて、要求ビットマップ３０６を更新する。センシング要求管理部３０２は、出射完了通知を受信すると、出射済み方向３０５ａに対応するビットを１から０に書き換える。
【００６３】
このように、センシング要求管理部３０２は、要求ビットマップ３０６を管理している。さらに、センシング要求管理部３０２は、センシング要求の優先度を管理してもよい。つまり、単一の要求エリア３０６ａを複数に分割して優先度を与え、優先度が高いエリアからセンシングを行うようにしてもよい。また、高解像度にセンシングを行うエリアが同時に複数発生することも起こりうることから、要求エリア３０６ａを複数設定してもよい。また、複数設定した要求エリア３０６ａに対して、優先度を与えることも可能である。
【００６４】
スケジューラ３０３は、出射済み方向及び出射時間の履歴に基づいて、レーザ光の出射をスケジューリングする。具体的には、スケジューラ３０３は、センシング不可エリアマップ３０５と要求ビットマップ３０６とを参照して、測定信号の出射スケジュールを決定する。
【００６５】
スケジューラ３０３は、要求ビットマップ３０６からセンシング要求がある方向を読み出す。スケジューラ３０３は、センシング不可エリアマップ３０５を参照して、センシング要求がある方向が、センシング不可エリア３０５ｂとなっているか否かを判定する。スケジューラ３０３は、センシング要求がある方向、かつ、センシング不可エリア３０５ｂではない方向をスケジュールに登録する。スケジュールは、例えば、出射方向を出射順に並べたキュー形式で規定されていてもよい。
【００６６】
スケジューラ３０３は、センシング要求がある方向、かつ、センシング不可エリアである方向を、待機バッファに格納する。待機バッファに格納された方向は、設定時間経過後に、測定信号が出射されるようになる。これにより、安全規格を満たすように、測距センサ２０１を制御することができる。スケジューラ３０３は、センシング不可エリアマップ３０５と要求ビットマップ３０６とを参照して、出射方向（θφ座標）と出射順を決定する。また、出射順は、上記したようにセンシング要求の優先度に基づいて設定されていてもよい。
【００６７】
出射指示部３０４は、スケジュールに従って出射指示を測距センサ２０１に出力する。測距センサ２０１の方向制御部２１３は、スキャナを制御して、出射指示の示す出射方向に、測定信号を出力する。つまり、スケジュールに沿った出射順で、測距センサ２０１から測定信号が出力されるように、測距センサ２０１が測定信号を走査する。
【００６８】
測距センサ２０１は、測定信号を出射すると、出射完了通知をエリア管理部３０１、及びセンシング要求管理部３０２に出力する。上記の通り、出射完了通知は、出射済み方向及び出射時間を含んでいる。そして、エリア管理部３０１は、出射完了通知に基づいて、センシング不可エリアマップ３０５を更新する。センシング要求管理部３０２は、出射完了通知に基づいて、要求ビットマップ３０６を更新する。
【００６９】
このようにすることで、安全規格を越えないように、方向制御部２１３が測定信号を走査することができる。測距センサ２０１をより低いクラスのレーザ機器とすることができる。例えば、測距センサ２０１をレーザクラス１Ｍのレーザ機器として取り扱うことができる。よって、必要な安全措置を緩和することができる。
【００７０】
さらに、エリア管理部３０１が、出射済み方向と出射時間の履歴を管理している。そして、エリア管理部３０１は、履歴から出射不可方向を含むセンシング不可エリアを算出している。これにより、エリア管理部３０１は、容易に出射不可方向を管理することができる。
【００７１】
出射指示部３０４は、センシングすべき方向を示すセンシング要求を管理している。センシング要求がある方向であり、かつ前記出射不可方向ではない方向にレーザ光の出射を指示することで、容易にスケジューリングを行うことができる。
【００７２】
図６を用いて、本実施の形態にかかる制御方法について説明する。図６は、測距センサ２０１の制御方法を示すフローチャートである。
【００７３】
スケジューラ３０３がセンシング要求の有無を確認する（Ｓ１１）。ここでは、スケジューラ３０３は、待機バッファと要求ビットマップ３０６の両方を確認する。スケジューラ３０３が、要求ビットマップ３０６を参照して、センシング要求があるか否かを確認する（Ｓ１２）。センシング要求がない場合（Ｓ１２のＮＯ）、Ｓ１１に戻る。例えば、センシング要求があった全ての方向に対して、測定信号が出射済みの場合は、スケジューラ３０３は、センシング要求がないと判定する。あるいは低解像度モードの場合はあらかじめ定められたスケジュールに従ってセンシングを行う自動走査モードとし、スケジューラ３０３が明示的に制御を行うセンシング要求がないと判定してもよい。センシング要求があると判定されるまで、Ｓ１１、Ｓ１２の処理を繰り返す。
【００７４】
センシング要求がある場合（Ｓ１２のＹＥＳ）、スケジューラ３０３は、センシング不可エリアマップ３０５を参照して、センシング要求がある方向がセンシング可能か否かを判定する（Ｓ１３）。センシング要求がある方向がセンシング可能でない場合（Ｓ１３のＮＯ）、スケジューラ３０３は、センシング要求を待機バッファに追加する（Ｓ１４）。そして、Ｓ１１に戻って、処理を繰り返す。Ｓ１１では、スケジューラ３０３が、待機バッファ及び要求ビットマップ３０６の両方を確認している。
【００７５】
センシング要求がある方向がセンシング可能な場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、スケジューラ３０３は、出射方向をスケジューリングする（Ｓ１５）。例えば、スケジューラ３０３は、出射方向と出射順を決定し、キューに登録する。出射指示部３０４は、スケジュールに従って出射指示を行う（Ｓ１６）。つまり、出射指示部３０４が、スケジュールされた出射順で、出射方向を測距センサ２０１に指示する。これにより、測距センサ２０１は、スケジュールされた順番で測定信号を出射する。つまり、方向制御部２１３が出射指示に基づいて、走査角度を制御する。
【００７６】
次に、エリア管理部３０１は、出射完了通知に基づいて、出射時間をセンシング不可エリアマップ３０５に記録する（Ｓ１７）。例えば、エリア管理部３０１は、新たなセンシング不可エリアマップ３０５を追加する。エリア管理部３０１は、出射済み方向３０５ａに基づいて、センシング不可エリア３０５ｂを算出する（Ｓ１８）。センシング不可エリア３０５ｂは、上記の通り、所望の安全規格を満たすように決定される。従って、出射済み方向３０５ａの周辺が、センシング不可エリア３０５ｂとなる。
【００７７】
エリア管理部３０１は、センシング不可エリアマップ３０５にセンシング不可エリア３０５ｂを登録する（Ｓ１９）。これらの処理により、エリア管理部３０１は、センシング不可エリアを示す方向と、時間情報とを対応付けて、メモリに記憶することができる。さらに、センシング要求管理部３０２が要求ビットマップ３０６を更新する（Ｓ２０）。つまり、センシング要求管理部３０２は、要求ビットマップ３０６において出射済み方向に対応するビットを下げる。
【００７８】
上記の処理を繰り返すことで、センシング要求がある全方向についてセンシングが完了する。これにより、侵入物１１５を高解像度でセンシングすることができるため、測距センサ２０１又は制御装置３００が侵入物１１５を特定することが可能となる。つまり、高解像度モードでは、レーザ光の振り角（走査間隔）を狭くすることができるため、侵入物１１５の形状や大きさを特定することができる。さらに、振り角を狭くした場合でも、レーザの安全規格を満たすように操作を行うことができる。よって、必要な安全措置を緩和することができる。
【００７９】
次に、図７を用いて、センシング不可エリアマップ３０５を更新する処理を説明する。図７は、エリア管理部３０１における処理を説明するためのフローチャートである。なお、図７では、設定時間分だけ記憶された複数の候補エリアマップ３０５１のそれぞれをセンシング不可エリアマップ３０５のエントリとしている。
【００８０】
まず、エリア管理部３０１がセンシング不可エリアマップ３０５の先頭エントリの時間と現在時間を比較する（Ｓ３１）。先頭エントリとその時間とは、最も古いエントリと、それに対応する出射時間である。エリア管理部３０１は、先頭エントリの時間と現在時間との比較結果から、設定時間以上経過しているか否かを判定する（Ｓ３２）。
【００８１】
先頭エントリの時間から、設定時間以上経過している場合（Ｓ３２のＹＥＳ）、該当エントリを削除する（Ｓ３３）。そして、処理を終了する。先頭エントリの時間から、設定時間以上経過していない場合（Ｓ３２のＮＯ）、エリア管理部３０１は、エントリを削除せずに、処理を終了する。
【００８２】
このようにすることで、所望の安全規格を満たすように出射方向を制御することができる。出射済み方向３０５ａに出射した出射時間から設定時間以上経過すると、レーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーが安全規格を満たすようになる。このため、出射済み方向３０５ａの周辺にレーザ光を出射可能となる。エリア管理部３０１が、設定時間以上経過した古いエントリを削除する。
【００８３】
上記の説明では、高解像度モードの場合に、エリア管理部３０１が、出射不可方向を管理している。つまり、低解像度モードは、センシング密度が高くならないため、安全規格を越える恐れがない。よって、低解像度モードでは、制御装置３００は、出射不可方向の管理、及びスケジューリングなどの処理を行わなくてもよい。もちろん、常時、出射不可方向の管理等を行ってもよい。つまり、低解像度モード、及び高解像度モードの両方で、エリア管理部３０１が出射不可方向の管理、及びスケジューリングなどを行ってもよい。
【００８４】
制御装置３００の各構成要素は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによって実現可能である。また、必要なプログラムを任意の不揮発性記録媒体に記録しておき、必要に応じてインストールするようにしてもよい。なお、各構成要素は、上記のようにソフトウェアによって実現されることに限定されず、何らかの回路素子等のハードウェアによって実現されてもよい。また、上記構成要素の１つ以上は、物理的に別個のハードウェアによってそれぞれ実現されてもよい。
【００８５】
上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００８６】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００８７】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００８８】
（付記１）
測距センサが走査するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、レーザ光の出射不可方向を管理する第１の管理部と、
前記出射不可方向に基づいて、レーザ光の出射をスケジュールするスケジューラと、
前記スケジュールに従って、前記レーザ光の出射方向を指示する出射指示部と、を備えた測距センサの制御装置。
（付記２）
前記第１の管理部が、
前記レーザ光が出射された出射済み方向、及び出射時間の履歴を管理しており、
前記履歴から前記出射不可方向を含むセンシング不可エリアを算出している付記１に記載の測距センサの制御装置。
（付記３）
センシングすべき方向を示すセンシング要求を管理する第２の管理部を備え、
前記センシング要求がある方向であり、かつ前記出射不可方向ではない方向にレーザ光の出射を指示する付記１、又は２に記載の測距センサの制御装置。
（付記４）
前記測距センサのセンシング領域への侵入物の侵入を検知する前には、低解像度モードでセンシングを行い、
前記測距センサのセンシング領域への侵入物が侵入した場合に、前記低解像度モードよりも侵入物の方向に高密度にセンシングを行う高解像度モードに移行し、
前記高解像度モードとなった場合に、前記第１の管理部が、レーザ光の出射不可方向を管理する付記１〜３のいずれか１項に記載の測距センサの制御装置。
（付記５）
レーザ光である光信号を発生させる光信号発生部と、
前記レーザ光の出射方向を変えるよう、前記レーザ光を走査する方向制御部と、
前記レーザ光が照射された物体からの反射光を検出する検出器と、
前記物体までの距離を測定するため、前記検出器からの検出信号を処理する信号処理部と、
走査された前記レーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、レーザ光の出射不可方向を管理する第１の管理部と、
前記出射不可方向に基づいて、レーザ光の出射をスケジュールするスケジューラと、
前記スケジュールに従って、前記方向制御部に出射方向を指示する出射指示部と、を備えた測距センサ。
（付記６）
前記第１の管理部が、
前記レーザ光を出射した出射済み方向、及び出射時間の履歴を管理しており、
前記履歴から前記出射不可方向を含むセンシング不可エリアを算出している付記５に記載の測距センサ。
（付記７）
センシングすべき方向を示すセンシング要求を管理する第２の管理部を備え、
前記センシング要求が有る方向であり、かつ前記出射不可方向ではない方向に前記レーザ光の出射を指示する付記５、又は６に記載の測距センサ。
（付記８）
前記測距センサのセンシング領域への侵入物の侵入を検知する前には、低解像度モードでセンシングを行い、
前記測距センサのセンシング領域への侵入物が侵入した場合に、前記低解像度モードよりも侵入物の方向に高密度にセンシングを行う高解像度モードに移行し、
前記高解像度モードとなった場合に、前記第１の管理部が、レーザ光の出射不可方向を管理する付記５〜７のいずれか１項に記載の測距センサ。
（付記９）
測距センサが走査するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、レーザ光の出射不可方向を管理するステップと、
前記出射不可方向に基づいて、レーザ光の出射をスケジュールするステップと、
前記スケジュールに従って、前記レーザ光の出射方向を指示するステップと、を備えた測距センサの制御方法。
（付記１０）
前記レーザ光を出射した出射済み方向、及び出射時間の履歴が管理されており、
前記履歴から前記出射不可方向を含むセンシング不可エリアが算出されている付記９に記載の測距センサの制御方法。
（付記１１）
センシングすべき方向を示すセンシング要求を管理するステップをさらに備え、
前記センシング要求が有る方向であり、かつ前記出射不可方向ではない方向に前記レーザ光の出射を指示する付記９、又は１０に記載の測距センサの制御方法。
（付記１２）
前記測距センサのセンシング領域への侵入物の侵入を検知する前には、低解像度モードでセンシングを行い、
前記測距センサのセンシング領域への侵入物が侵入した場合に、前記低解像度モードよりも侵入物の方向に高密度にセンシングを行う高解像度モードに移行し、
前記高解像度モードとなった場合に、レーザ光の出射不可方向が管理される付記９〜１１のいずれか１項に記載の測距センサの制御方法。
（付記１３）
測距センサが走査するレーザ光の所定の角度範囲当たりの出力パワーに応じて、レーザ光の出射不可方向を管理するステップと、
前記出射不可方向に基づいて、レーザ光の出射をスケジュールするステップと、
前記スケジュールに従って、前記レーザ光の出射方向を制御するステップと、
を備えた測距センサの制御方法をコンピュータに実行させるプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
（付記１４）
前記レーザ光を出射した出射済み方向、及び出射時間の履歴が管理されており、
前記履歴から前記出射不可方向を含むセンシング不可エリアが算出されている付記１３に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
（付記１５）
前記制御方法がセンシングすべき方向を示すセンシング要求を管理するステップをさらに備え、
前記センシング要求が有る方向であり、かつ前記出射不可方向ではない方向に前記レーザ光の出射を指示する付記１３、又は１４に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
（付記１６）
前記測距センサのセンシング領域への侵入物の侵入を検知する前には、低解像度モードでセンシングを行い、
前記測距センサのセンシング領域への侵入物が侵入した場合に、前記低解像度モードよりも侵入物の方向に高密度にセンシングを行う高解像度モードに移行し、
前記高解像度モードとなった場合に、レーザ光の出射不可方向が管理される付記１３〜１５のいずれか１項に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【符号の説明】
【００８９】
１１５  侵入物
２０１  測距センサ
２１０  光信号生成部
２１１  コリメート部
２１３  方向制御部
２１５  集光部
２１６  検出部
２１７  信号処理部
２１８  通信部
２２１  センシング領域
３００  制御装置
３０１  エリア管理部
３０２  センシング要求管理部
３０３  スケジューラ
３０４  出射指示部
３０５  センシング不可エリアマップ
３０６  要求ビットマップ
【図１】
0006984737.tif 000002
【図２】
0006984737.tif 000003
【図３】
0006984737.tif 000004
【図４】
0006984737.tif 000005
【図５】
0006984737.tif 000006
【図６】
0006984737.tif 000007
【図７】
0006984737.tif 000008