JP2010204015A - レーザレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を招くことなく検出物体までの測定距離の検出精度を高め得るレーザレーダ装置を提供する。
【解決手段】光ファイバ７４により、レーザ光Ｌ０の光軸上に光導入部７５が存在する場合に、このレーザ光Ｌ０の一部が導光されてフォトダイオード２０に出射する。また、レーザダイオード１０でのレーザ光Ｌ０の発生からこのレーザ光Ｌ０の一部が光ファイバ７４により導光されてフォトダイオード２０により検出されるまで導光時間Ｔと導光方向距離Ｘｆとに応じて距離補正値Ｘｃが算出される。そして、測定距離Ｘが距離補正値Ｘｃに基づいて補正される。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。

従来、レーザレーダ装置に関する技術として、下記特許文献１に示すレーザ距離測定装置が知られている。このレーザ距離測定装置は、装置内に設けられる基準物体に対して光を照射しこの基準物体からの反射光の到達時間に基づいて算出される距離と、予め設定される基準物体までの距離とを比較して、距離測定誤差を検出し、この距離測定誤差に基づいて測定距離を補正している。

特開平１０−０２００３５６号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す構成では、距離測定誤差の検出精度を高めるために、照射手段または受光手段から基準物体までの距離を長くする必要がある。このため、装置を大きくする必要があり、装置の小型化や軽量化を妨げるという問題がある。また、装置の小型化を図る場合には、基準物体までの距離を十分に長くすることができず、距離測定誤差の検出精度を十分に高めることができないという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、装置の大型化を招くことなく検出物体までの測定距離の検出精度を高め得るレーザレーダ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１のレーザレーダ装置では、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、当該レーザ光が検出物体にて反射した反射光を検出する光検出手段と、所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えるとともに、当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、かつ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、前記回動偏向手段を駆動する駆動手段と、前記レーザ光発生手段での前記レーザ光の発生からこのレーザ光が前記検出物体にて反射した反射光が前記光検出手段により検出されるまでの時間に基づいて前記検出物体までの距離を測定する距離測定手段と、を備えるレーザレーダ装置であって、前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光の一部を導光して前記光検出手段に出射する導光部材と、前記レーザ光発生手段での前記レーザ光の発生からこのレーザ光の一部が前記導光部材により導光されて前記光検出手段により検出されるまで導光時間と前記導光部材の導光方向距離とに応じて距離補正値を算出する補正値算出手段と、前記距離測定手段により検出される前記検出物体までの距離を前記補正値算出手段により算出される前記距離補正値に基づいて補正する距離補正手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザレーダ装置において、前記導光部材は、光ファイバであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載のレーザレーダ装置において、前記導光部材は、螺旋状に配置されることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記導光部材は、前記偏向手段にて偏向される前記レーザ光の一部が、導光方向一端部にて当該導光部材内に導光されるとともに導光方向他端部から前記光検出手段に向けて出射するように構成されることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記導光部材は、前記偏向手段にて偏向される前記レーザ光の一部が、導光方向一端部にて当該導光部材内に導光されるとともに導光方向他端部から前記偏向手段に向けて出射してこの偏向手段により前記光検出手段に向けて偏向されるように構成されることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記導光部材は、前記偏向手段にて偏向される前記レーザ光の一部が、導光方向一端部にて当該導光部材内に導光されるとともに導光方向他端部に設けられる反射部にて反射してこの導光部材内を逆方向に導光されて前記導光方向一端部から前記偏向手段に向けて出射してこの偏向手段により前記光検出手段に向けて偏向されるように構成されることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記光検出手段の受光側には、当該光検出手段に向けて内径がテーパ状に縮径する第１のカバーが設けられ、前記導光部材は、前記第１のカバーの内周面に向けて前記レーザ光の一部を出射することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記光検出手段の受光側には、当該光検出手段に向けて内径が階段状に縮径する第２のカバーが設けられ、前記導光部材は、前記第２のカバーの内周面に向けて前記レーザ光の一部を出射することを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置において、前記光検出手段にて検出される前記導光部材からの出射光の受光波形が受光状態を検出するための所定の閾値以上になるときの時間とこの受光波形が前記所定の閾値以下になるときの時間との時間差と、当該受光波形に応じて検出される前記導光時間と前記導光方向距離とに応じて算出される前記距離補正値との関係を、受光感度が変更された受光波形ごとに求めて、補正用マップを作成するマップ作成手段を備え、前記距離補正手段は、前記距離測定手段により検出される前記検出物体までの距離を、前記光検出手段にて受光される前記反射光の受光波形における前記時間差から前記補正用マップに応じて設定される前記距離補正値に基づいて補正することを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項９に記載のレーザレーダ装置において、光の透過率がそれぞれ異なる前記導光部材を複数備え、前記マップ作成手段は、前記光検出手段にて検出される前記各導光部材からの出射光の受光波形における前記時間差と前記距離補正値との関係を、受光感度が変更された受光波形ごとに求めて、前記補正用マップを作成することを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項９または１０に記載のレーザレーダ装置において、前記マップ作成手段は、前記時間差の変化に応じて前記距離補正値が変化する範囲に対応して前記受光波形の受光感度が変更されることを特徴とする。

請求項１の発明では、導光部材により、レーザ光発生手段からのレーザ光の一部が導光されて光検出手段に出射する。また、補正値算出手段により、レーザ光発生手段でのレーザ光の発生からこのレーザ光の一部が上記導光部材により導光されて光検出手段により検出されるまで導光時間と、導光部材の導光方向距離と、に応じて距離補正値が算出される。そして、距離補正手段により、距離測定手段により検出される検出物体までの距離が、補正値算出手段により算出される距離補正値に基づいて補正される。

これにより、レーザ光の一部が導光部材内を導光されて確実に光検出手段に出射することとなり、かつ、例えば、導光部材を当該装置内にて複数箇所湾曲させて配置させることで導光部材の導光方向距離が長くなるので、距離補正値の検出精度を高めることができる。
したがって、装置の大型化を招くことなく検出物体までの測定距離の検出精度を高めることができる。

請求項２の発明では、上記導光部材として光ファイバを採用するため、当該装置内にて湾曲させて配置させやすく、かつ、当該導光部材内に導光される光を確実に光検出手段に出射することができる。

請求項３の発明では、導光部材は、螺旋状に配置されるため、導光部材が該装置内にて占めるスペースが小さくなり、導光方向距離が長い導光部材を配置したことによる当該装置の大型化を抑制することができる。

請求項４の発明では、導光部材により、偏向手段にて偏向されるレーザ光の一部が、導光方向一端部にて当該導光部材内に導光されるとともに、導光方向他端部から光検出手段に向けて出射する。

レーザ光発生手段と偏向手段との間に導光方向一端部を配置してレーザ光発生手段からのレーザ光の一部を当該導光方向一端部を介して導光部材内に導光する場合、偏向手段の回転位置に関わらず、常に導光方向一端部が検出物体に向かうレーザ光に影響してしまう。

そこで、偏向手段にて偏向されるレーザ光の一部を導光方向一端部を介して導光部材内に導光することにより、偏向手段が所定の回転位置に位置するときのみ導光方向一端部が検出物体に向かうレーザ光に影響するので、導光方向一端部を設けることによるレーザ光への影響を抑制することができる。

請求項５の発明では、導光部材により、偏向手段にて偏向されるレーザ光の一部が、導光方向一端部にて当該導光部材内に導光されるとともに、導光方向他端部から偏向手段に向けて出射してこの偏向手段により光検出手段に向けて偏向される。

このようにしても、偏向手段が所定の回転位置に位置するときのみ導光方向一端部および導光方向他端部が検出物体に向かうレーザ光に影響するので、導光方向一端部および導光方向他端部を設けることによるレーザ光への影響を抑制することができる。

請求項６の発明では、導光部材により、偏向手段にて偏向されるレーザ光の一部が、導光方向一端部にて当該導光部材内に導光されるとともに、導光方向他端部に設けられる反射部にて反射してこの導光部材内を逆方向に導光されて導光方向一端部から偏向手段に向けて出射してこの偏向手段により光検出手段に向けて偏向される。

このようにしても、偏向手段が所定の回転位置に位置するときのみ導光方向一端部が検出物体に向かうレーザ光に影響するので、導光方向一端部を設けることによるレーザ光への影響を抑制することができる。特に、レーザ光の一部が導光方向一端部にて導光されかつ当該導光部材内から出射するので、請求項５の発明のようにレーザ光の一部を導光方向他端部から偏向手段に向けて出射する場合と比較して、導光方向他端部による検出物体に向かうレーザ光への影響をなくすことができる。

請求項７の発明では、光検出手段の受光側には、当該光検出手段に向けて内径がテーパ状に縮径する第１のカバーが設けられている。そして、導光部材は、第１のカバーの内周面に向けてレーザ光の一部を出射する。

レーザ光発生手段から発光されるレーザ光は、当該装置に対して遠方の検出物体からの反射光を受光するために、非常に高い光強度に設定される。このため、レーザ光の一部のみが導光部材を介して光検出手段にて受光される場合であっても、光強度が高いために光検出手段から出力される受光波形が飽和してしまい、正確な導光時間を検出できない場合がある。

そこで、導光部材から出射する光を、第１のカバーの内周面にて反射させてその一部のみが光検出手段にて受光されるように構成することにより、当該光検出手段にて受光される光の強度が抑制されるので、この光に応じて光検出手段から出力される受光波形の飽和を抑制することができる。

請求項８の発明では、光検出手段の受光側には、当該光検出手段に向けて内径が階段状に縮径する第２のカバーが設けられている。そして、導光部材は、第２のカバーの内周面に向けてレーザ光の一部を出射する。

このようにしても、上記請求項７の発明と同様に、導光部材から出射する光が、第２のカバーの内周面にて反射してその一部のみが光検出手段にて受光されるため、当該光検出手段にて受光される光の強度が抑制されるので、この光に応じて光検出手段から出力される受光波形の飽和を抑制することができる。特に、偏向手段を介した検出物体からのレーザ光も、第２のカバーの内周面にて反射してその一部のみが光検出手段にて受光されるため、距離測定時においても受光波形の飽和を抑制することができる。

請求項９の発明では、マップ作成手段により、光検出手段にて検出される導光部材からの出射光の受光波形が所定の閾値以上になるときの時間とこの受光波形が所定の閾値以下になるときの時間との時間差と、当該受光波形に応じて検出される導光時間と導光方向距離とに応じて算出される距離補正値との関係を、受光感度が変更された受光波形ごとに求めて、補正用マップが作成される。そして、距離補正手段は、距離測定手段により検出される検出物体までの距離を、光検出手段にて受光される反射光の受光波形における時間差から補正用マップに応じて設定される距離補正値に基づいて補正する。

光検出手段にて受光される反射光の光強度が高い場合には、光検出手段から出力される受光波形が飽和してしまい、正確な距離補正値を算出することができない。そこで、受光波形が飽和する場合には上記時間差が長くなることから、この時間差と、当該時間差に対応する距離補正値を予め補正用マップとして作成し、検出物体までの距離を、上記時間差から補正用マップに応じて設定される距離補正値に基づいて補正する。これにより、受光波形が飽和する場合でも、受光波形の飽和状態を考慮した補正用マップに基づいて距離補正値が設定されるので、当該距離補正値の検出精度が高まり、検出物体までの測定距離の検出精度を高めることができる。

請求項１０の発明では、光の透過率がそれぞれ異なる導光部材が複数設けられている。そして、マップ作成手段は、光検出手段にて検出される各導光部材からの出射光の受光波形における時間差と距離補正値との関係を、受光感度が変更された受光波形ごとに求めて、補正用マップを作成する。

導光部材が１つだけ設けられている場合、偏向手段が１回転するごとに一組の時間差および距離補正値が算出されるため、補正用マップを用いた距離補正値の正確さを高めるために複数組の時間差および距離補正値が必要となり、補正用マップを作成するために時間がかかってしまう。

そこで、光の透過率がそれぞれ異なる導光部材が複数設けることにより、偏向手段が１回転するごとに導光部材の個数分の組の時間差および距離補正値が算出されるので、補正用マップを作成するための時間を短縮することができる。

請求項１１の発明では、マップ作成手段は、時間差の変化に応じて距離補正値が変化する範囲に対応して受光波形の受光感度が変更されるため、受光波形が飽和していないことから距離補正値が時間差の変化に応じて変化しない範囲における時間差および距離補正値が算出されることもないので、補正用マップを作成するために不要な時間差および距離補正値の算出をなくして、補正用マップを作成するための時間を短縮することができる。

本第１実施形態に係るレーザレーダ装置１を概略的に例示する断面図である。 図１の集光部７０を示す拡大断面図である。 図１の光導入部７５を示す拡大断面図である。 図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図１の制御回路８０の距離測定処理に関する電気的構成を示すブロック図である。 本第１実施形態における距離測定処理を例示するフローチャートである。 発光信号Ｓ_１と受光信号Ｓ_２との関係を示す波形図である。 本第１実施形態に係る第１の変形例の集光部７０ａを示す拡大断面図である。 本第２実施形態に係るレーザレーダ装置１の要部を示す断面図である。 本第２実施形態における距離測定処理を例示するフローチャートである。 図１０の補正用マップ作成処理のサブルーチンを例示するフローチャートの一部である。 図１０の補正用マップ作成処理のサブルーチンを例示するフローチャートの一部である。 各光ファイバ９１〜９４にて導光される伝搬光Ｌ４が受光されるときの第２受光波形Ｓｂの状態の一例を示す波形図である。 各光ファイバ９１〜９４にて導光される伝搬光Ｌ４が受光されるときの第２受光波形Ｓｂの状態の一例を示す波形図である。 補正用時間差ΔＴおよび距離補正値Ｘｃの関係を示す補正用マップである。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係るレーザレーダ装置について図を参照して説明する。
図１に示すように、レーザレーダ装置１は、レーザダイオード１０と、検出物体からの反射光Ｌ３を受光するフォトダイオード２０と、レーザダイオード１０およびフォトダイオード２０を制御する制御回路８０とを備え、検出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。レーザダイオード１０は、「レーザ光発生手段」の一例に相当するものであり、制御回路８０の制御によりレーザ駆動回路８１からパルス電流を供給されてパルスレーザ光（レーザ光Ｌ０）を投光するものである。

フォトダイオード２０は、「光検出手段」の一例に相当するものであり、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ０が発生したときに、このレーザ光Ｌ０が検出物体によって反射した反射光Ｌ３等を検出し受光信号に変換して制御回路８０に出力する構成をなしている。なお、検出物体からの反射光については所定領域のものが取り込まれる構成となっており、図１の例では、符号Ｌ３で示す２つのライン間の領域の反射光が取り込まれるようになっている。

また、レーザ光Ｌ０の光軸上にはレンズ６０及びミラー３０が設けられている。レンズ６０は、コリメートレンズとして構成されるものであり、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ０を平行光に変換する。

ミラー３０は、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ０の透過と、検出物体側からの反射光Ｌ３の反射を実現するものである。具体的には、レーザ光Ｌ０の光軸に対し所定角度で傾斜してなる反射面３１を有するとともに、反射面３１と交差する方向の貫通路３２を備えている。本構成では、レーザ光Ｌ０の光軸と反射光Ｌ３の光軸とを一致させる構成としており、ミラー３０は、共通の光軸上に配されて貫通路３２を介してレーザ光Ｌ０を通過させる一方、反射面３１により反射光Ｌ３をフォトダイオード２０に向けて反射する構成をなしている。

なお、上述したように、レーザダイオード１０から貫通路３２までのレーザ光Ｌ０の光路上に、レーザ光Ｌ０を平行光に変換するレンズ６０が設けられているが、このレンズ６０は、貫通路３２においてほぼすべての光を通過させる平行光を発生させる形態とすると良い。逆に、貫通路３２に着目した場合、当該貫通路３２は、レンズ６０によって平行光とされたレーザ光Ｌ０のほぼすべての光を通過させるサイズとすると良い。

また、ミラー３０を通過するレーザ光Ｌ０の光軸上には、回動偏向機構４０が設けられている。この回動偏向機構４０は、レーザ光Ｌ０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４１によってレーザ光Ｌ０を空間に向けて反射させ且つ反射光Ｌ３をミラーに向けて偏向させている。なお、回動偏向機構４０および凹面鏡４１は、特許請求の範囲に記載の「回動偏向手段」および「偏向手段」の一例に相当する。

さらに、回動偏向機構４０を回転駆動するモータ５０が設けられている。このモータ５０は、「駆動手段」の一例に相当するものであり、軸４２を回転させることで、軸４２と連結された回動可能な凹面鏡４１を回転駆動する構成となっている。モータ５０は、ここではステップモータによって構成されている。ステップモータは、種々のものを利用でき、１ステップ毎の角度が小さいものを使用すれば、緻密な回動が可能となる。また、モータ５０としてステップモータ以外の駆動手段を用いてもよい。例えばサーボモータ等を用いても良いし、定常回転するモータを用い、凹面鏡４１が測距したい方向を向くタイミングに同期させてパルスレーザ光を出力することで、所望の方向の検出を可能としてもよい。なお、本第１実施形態では、図１に示すように、モータ５０の軸４２の回転角度、即ち凹面鏡４１の回転角度を検出する回転角度センサ５２が設けられており、この回転角度センサ５２は、凹面鏡４１の回転角度に対応する角度信号を制御回路８０に出力する。当該回転角度センサ５２は、ロータリーエンコーダなど、軸４２の回転角度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、また、検出対象となるモータ５０の種類も特に限定されず、様々な種類のものに適用できる。

また、ミラー３０とフォトダイオード２０との間には、集光部７０が配置されている。この集光部７０は、図２に示すように、集光レンズ７１と、この集光レンズ７１を保持するためのレンズホルダ７２と、カバー７３とを備えている。

カバー７３は、フォトダイオード２０の受光側（集光レンズ７１側）に配置されて、当該フォトダイオード２０に向けて内径がテーパ状に縮径するように形成されている。これにより、カバー７３は、集光レンズ７１にて集光された反射光Ｌ３と異なる光がフォトダイオード２０に受光されることを防止する役割を果たす。なお、カバー７３は、特許請求の範囲に記載の「第１のカバー」の一例に相当する。また、カバー７３およびレンズホルダ７２は一体に形成されてもよい。

また、本第１実施形態では、レーザダイオード１０、フォトダイオード２０、ミラー３０、レンズ６０、回動偏向機構４０、モータ５０や制御回路８０等がケース３内に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。ケース３における凹面鏡４１の周囲には、当該凹面鏡４１を取り囲むようにレーザ光Ｌ０及び反射光Ｌ３の通過を可能とする導光部４が形成されている。導光部４は、凹面鏡４１に入光するレーザ光Ｌ０の光軸を中心とした環状形態で、ほぼ３６０°に亘って構成されており、この導光部４を閉塞する形態でガラス板等からなる透明板５が配され、防塵が図られている。

透明板５は、凹面鏡４１に入光するレーザ光Ｌ０の光軸と直交する仮想平面に対し全周にわたり傾斜した構成となっている。即ち、凹面鏡４１から空間に向かうレーザ光Ｌ０に対して板面が傾斜した構成をなしている。従って、凹面鏡４１から空間に向かうレーザ光Ｌ０が透明板５にて反射してもノイズ光となりにくくなっている。

また、図１に示すように、ケース３内には、螺旋状に配置することで全長を長くした光ファイバ７４が備えられている。この光ファイバ７４は、「導光部材」の一例に相当するものであり、その透過率は、空気中より十分低いものが採用される。

光ファイバ７４の一端部７４ａは、図３に示すように、光導入部７５に入射するレーザ光Ｌ０の一部を当該光ファイバ７４内に伝搬光Ｌ４として導光可能に当該光導入部７５に取り付けられている。この光導入部７５は、図１および図４に示すように、所定の回転位置に位置する凹面鏡４１にて偏向されるレーザ光Ｌ０の光軸上であって導光部４近傍に配置されている。

光導入部７５は、ハーフミラー７５ａを備えており、このハーフミラー７５ａは、レーザ光Ｌ０の一部（例えば、５％）を光ファイバ７４の一端部７４ａに向けて反射することで光ファイバ７４に導光するとともに、レーザ光Ｌ０の残部を透過させるように形成されている。

これにより、光ファイバ７４内に導光される伝搬光Ｌ４の光強度は、レーザ光Ｌ０の光強度に対して十分に小さく抑制されることとなる。なお、光導入部７５は、レーザ光Ｌ０の光軸上に配置されることなく、凹面鏡４１にて偏向されるレーザ光Ｌ０の指向角の範囲内に配置されてレーザ光Ｌ０の一部を光ファイバ７４に導光してもよい。

また、光ファイバ７４の他端部７４ｂは、図２に示すように、当該光ファイバ７４内を伝搬（導光）される伝搬光Ｌ４をカバー７３の内周面７３ａに向け出射するようにカバー７３に取り付けられている。

なお、レーザダイオード１０からの光が凹面鏡４１にて偏向された後に光ファイバ７４に導光されてフォトダイオード２０にて受光されるまでの距離である導光方向距離Ｘｆは、光ファイバ７４の全長などから予め設定されて制御回路８０のメモリ等に記憶されているものとする。

制御回路８０は、例えば、マイコンやメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）等から構成されており、検出物体までの距離を測定する距離測定処理を所定のコンピュータプログラムにより実行する機能を有するものである。当該制御回路８０は、図５に示すように、その内部のメモリに格納された上記コンピュータプログラムを実行することにより、タイミング信号発生部８２と、パルス発生部８３と、増幅回路８４と、距離算出部８５と、距離補正値算出部８６とを備える距離測定手段として機能する。

タイミング信号発生部８２は、回転角度センサ５２からの角度信号に応じた発光トリガを所定のタイミング（例えば、３６０°で３６０回）で生成してパルス発生部８３に出力すると、パルス発生部８３は、この発光トリガに応じた所定のパルス幅の発光信号をレーザ駆動回路８１に出力する。レーザ駆動回路８１は、パルス発生部８３からの発光信号に応じてレーザダイオード１０を駆動することにより、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ０が所定の発光タイミングで照射される。

また、フォトダイオード２０から出力される受光信号は、増幅回路８４に入力されることで所定ゲインで増幅された後に距離算出部８５に出力される。距離算出部８５は、タイミング信号発生部８２からの同期信号等に応じてレーザ光Ｌ０の発光から反射光Ｌ３を受光までの時間である時間差を算出するとともに、この時間差から算出される測定距離Ｘを距離補正値算出部８６にて設定される距離補正値Ｘｃにより補正する。

距離補正値算出部８６は、タイミング信号発生部８２からの同期信号等に応じてレーザ光Ｌ０の発光から伝搬光Ｌ４を受光までの時間である導光時間Ｔを算出するとともに、この導光時間Ｔと導光方向距離Ｘｆとに基づいて距離補正値Ｘｃを算出する。

次に、本第１実施形態に係るレーザレーダ装置１の制御回路８０における距離測定処理の具体的な流れについて図６のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の距離測定処理中では、制御回路８０により駆動制御されたモータ５０が回転することにより、凹面鏡４１が一定速度で回転しているものとする。

まず、ステップＳ１０１において、レーザ発光処理がなされる。この処理では、タイミング信号発生部８２にて生成された発光トリガに応じた所定のパルス幅の発光信号Ｓ_１がパルス発生部８３からレーザ駆動回路８１に出力される。これにより、レーザ駆動回路８１に駆動制御されて、レーザダイオード１０から上記所定のパルス幅に応じた時間間隔のパルスレーザ光（レーザ光Ｌ０）が出力される。このレーザ光Ｌ０は、ある程度の広がり角をもった拡散光として投光され、レンズ６０を通過することで平行光に変換される。レンズ６０を通過したレーザ光Ｌ０は、ミラー３０に形成された貫通路３２を通過して凹面鏡４１に入射し、この凹面鏡４１にて平行光として反射され空間に向けて照射される。

次に、ステップＳ１０３において、レーザ受光処理がなされる。レーザ光Ｌ０が検出物体によって反射光Ｌ３として反射されると、この反射光Ｌ３は、凹面鏡４１にて集光されてミラー３０を介してフォトダイオード２０へ向けて反射される。これにより、上記レーザ受光処理では、フォトダイオード２０から反射光Ｌ３等の受光に応じた受光信号Ｓ_２が増幅回路８４により増幅されて距離算出部８５および距離補正値算出部８６に入力される。

そして、ステップＳ１０５において、第２受光波形Ｓｂが領域α内に存在するか否かについて判定される。検出物体からの反射光Ｌ３がフォトダイオード２０に受光されると、ステップＳ１０３にて入力される受光信号Ｓ_２には、上述のごとく反射光Ｌ３の受光に応じた受光波形が含まれることとなる。一方、凹面鏡４１が所定の回転位置に位置することから凹面鏡４１にて偏向されるレーザ光Ｌ０の光軸上に光導入部７５が存在する場合、受光信号Ｓ_２には、第１受光波形Ｓａと第２受光波形Ｓｂとが含まれることとなる。第１受光波形Ｓａは、光導入部７５の表面にて反射されたレーザ光Ｌ０の一部が光ファイバ７４内を導光されることなく凹面鏡４１およびミラー３０を介してフォトダイオード２０にて受光されたことにより生成された波形である。また、第２の受光波形Ｓｂは、光導入部７５のハーフミラー７５ａにて反射されたレーザ光Ｌ０の一部が伝搬光Ｌ４として光ファイバ７４内を導光されてフォトダイオード２０にて受光されたことにより生成された波形である。また、レーザ光Ｌ０の光軸上に光導入部７５が存在する場合に検出物体からの反射光Ｌ３がフォトダイオード２０に受光されると、両受光波形Ｓａ，Ｓｂとは異なる第３の受光波形が受光信号Ｓ_２に含まれることとなる。なお、ステップＳ１０５においては、回転角度センサ５２からの角度信号に基づいて、凹面鏡４１が所定の回転位置（レーザ光Ｌ０の光軸上に光導入部７５が存在する回転位置）に位置するか否かを判定するようにしてもよい。

光導入部７５の位置と光ファイバ７４の長さは一定であることから、第１受光波形Ｓａおよび第２受光波形Ｓｂは、受光信号Ｓ_２において常に一定の領域内に存在する。このため、図７に示すように、第２受光波形Ｓｂが常に存在し得る領域を領域αとして設定することで、受光信号Ｓ_２において領域α内に２番目の受光波形が存在すれば、受光信号Ｓ_２に第１受光波形Ｓａおよび第２受光波形Ｓｂが含まれることが判断される。これにより、検出物体からの反射光Ｌ３と、光ファイバ７４内を導光された伝搬光Ｌ４とを区別することができる。

上述したステップＳ１０５において、第２受光波形Ｓｂが領域α内に存在しない場合にはＮｏと判定されて、後述する距離補正値更新処理により距離補正値Ｘｃを更新することなく、ステップＳ１１１において、距離算出部８５により距離算出処理がなされる。この処理では、レーザダイオード１０によってレーザ光Ｌ０を出力するときの時間と、フォトダイオード２０から反射光Ｌ３等の受光に応じた受光信号Ｓ_２が受光状態を検出するための所定の閾値Ｓ_ｔ以上になるまでの時間との時間差が算出される。そして、この時間差に光速等を乗算することにより、測定距離Ｘが算出される。なお、ステップＳ１１１を実行する制御回路８０および距離算出部８５は、特許請求の範囲に記載の「距離測定手段」の一例に相当する。

次に、ステップＳ１１３において、距離補正処理がなされる。この処理では、ステップＳ１１１にて算出された測定距離Ｘからメモリに既に記憶されている距離補正値Ｘｃを減算することにより、当該測定距離Ｘを補正する。そして、上記ステップＳ１０１からの処理が繰り返される。なお、後述するステップＳ１０９の処理により距離補正値Ｘｃがメモリに記憶されていない場合には、距離補正値Ｘｃ＝０（ゼロ）として当該測定距離Ｘを補正する。また、ステップＳ１１３を実行する制御回路８０および距離算出部８５は、特許請求の範囲に記載の「距離補正手段」の一例に相当する。

一方、レーザ光Ｌ０の光軸上に光導入部７５が存在しており第２受光波形が領域α内に存在すると判定されると（Ｓ１０５でＹｅｓ）、ステップＳ１０７において、距離補正値算出部８６により導光時間算出処理がなされる。この処理では、上記ステップＳ１０３にて入力された受光信号Ｓ_２において、レーザダイオード１０によってレーザ光Ｌ０を出力するときの時間と、第２受光波形Ｓｂにて上記閾値Ｓ_ｔ以上になるまでの時間との時間差として導光時間Ｔが算出される。

具体的には、レーザ光Ｌ０の光軸上に光導入部７５が存在する場合に、光導入部７５のハーフミラー７５ａにて反射されたレーザ光Ｌ０の一部が伝搬光Ｌ４として光ファイバ７４内を導光されて他端部７４ｂからカバー７３内に出射する。そして、図２に示すように、伝搬光Ｌ４は、カバー７３の内周面７３ａに向けて拡散するように出射すると、内周面７３ａにて反射した一部のみがフォトダイオード２０にて受光され、他部は集光レンズ７１を介して外方へ反射される。これにより、フォトダイオード２０にて受光される光の強度が、伝搬光Ｌ４を直接受光する場合と比較して、抑制される。

上述のようにステップＳ１０７にて導光時間算出処理がなされると、ステップＳ１０９において、距離補正値更新処理がなされる。この処理では、上述のように算出した導光時間Ｔに光速等を乗算して得られる補正基準距離からメモリに予め記憶される導光方向距離Ｘｆを減算することにより距離補正値Ｘｃが算出されて、この算出結果に応じてメモリに記憶された距離補正値Ｘｃを更新する。なお、ステップＳ１０９を実行する制御回路８０および距離補正値算出部８６は、特許請求の範囲に記載の「補正値算出手段」の一例に相当する。

このように更新された距離補正値Ｘｃに基づいて上記ステップＳ１１３にて測定距離Ｘを補正することにより、外乱の影響、例えば、周囲温度の影響による回路系の信号における遅延の影響を考慮した補正がなされるので、測定距離Ｘの検出精度を高めることができる。

以上説明したように、本第１実施形態に係るレーザレーダ装置１では、光ファイバ７４により、レーザ光Ｌ０の光軸上に光導入部７５が存在する場合に、このレーザ光Ｌ０の一部が導光されてフォトダイオード２０に出射する。また、レーザダイオード１０でのレーザ光Ｌ０の発生からこのレーザ光Ｌ０の一部が光ファイバ７４により導光されてフォトダイオード２０により検出されるまで導光時間Ｔと導光方向距離Ｘｆとに応じて距離補正値Ｘｃが算出される。そして、ステップＳ１１１にて算出される測定距離Ｘが距離補正値Ｘｃに基づいて補正される。

これにより、レーザ光Ｌ０の一部が光ファイバ７４内を導光されて確実にフォトダイオード２０に出射することとなり、かつ、光ファイバ７４を螺旋状に配置することで光ファイバ７４の全長を含めた導光方向距離Ｘｆが長くなるので、距離補正値Ｘｃの検出精度を高めることができる。
したがって、装置の大型化を招くことなく検出物体までの測定距離Ｘの検出精度を高めることができる。

特に、光ファイバ７４は、ケース３内にて湾曲させて配置させやすく、かつ、当該光ファイバ７４内に導光される光を確実にフォトダイオード２０に出射することができる。さらに、光ファイバ７４は、螺旋状に配置されるため、当該光ファイバ７４がケース３内にて占めるスペースが小さくなり、導光方向距離Ｘｆが長い光ファイバ７４を配置したことによる当該装置の大型化を抑制することができる。

また、本第１実施形態に係るレーザレーダ装置１では、光ファイバ７４により、凹面鏡４１にて偏向されるレーザ光Ｌ０の一部が、その一端部７４ａにて当該光ファイバ７４内に導光されるとともに、その他端部７４ｂからフォトダイオード２０に向けて出射する。

これにより、凹面鏡４１が所定の回転位置に位置するときのみ一端部７４ａおよび光導入部７５が検出物体に向かうレーザ光Ｌ０に影響するので、一端部７４ａおよび光導入部７５を設けることによるレーザ光Ｌ０への影響を抑制することができる。

さらに、本第１実施形態に係るレーザレーダ装置１では、フォトダイオード２０の受光側には、当該フォトダイオード２０に向けて内径がテーパ状に縮径するカバー７３が設けられている。そして、光ファイバ７４の他端部７４ｂは、カバー７３の内周面７３ａに向けて伝搬光Ｌ４を出射する。

これにより、光ファイバ７４の他端部７４ｂから出射する伝搬光Ｌ４が、カバー７３の内周面７３ａにて反射してその一部のみがフォトダイオード２０にて受光されるため、フォトダイオード２０にて受光される伝搬光Ｌ４の強度が抑制されるので、この光に応じてフォトダイオード２０から出力される受光信号Ｓ_２における第２受光波形Ｓｂの飽和を抑制することができる。

本第１実施形態に係る第１の変形例として、図８に示すように、上述したカバー７３を有する集光部７０に代えてカバー７６を有する集光部７０ａを採用してもよい。このカバー７６は、フォトダイオード２０の受光側（集光レンズ７１側）に配置されて、当該フォトダイオード２０に向けて内径が階段状に縮径するように形成されている。そして、光ファイバ７４の他端部７４ｂは、伝搬光Ｌ４を集光レンズ７１を介してカバー７６の内周面７６ａに向け出射するように、レンズホルダ７２に取り付けられている。

このようにしても、上記第１実施形態と同様に、光ファイバ７４の他端部７４ｂから出射する伝搬光Ｌ４が、カバー７６の内周面７６ａにて反射してその一部のみがフォトダイオード２０にて受光されるため、当該フォトダイオード２０にて受光される伝搬光Ｌ４の強度が抑制されるので、この光に応じてフォトダイオード２０から出力される受光信号Ｓ_２における第２受光波形Ｓｂの飽和を抑制することができる。特に、凹面鏡４１を介した検出物体からの反射光Ｌ３も、カバー７６の内周面７６ａにて反射してその一部のみがフォトダイオード２０にて受光されるため、距離測定時においても受光波形の飽和を抑制することができる。なお、カバー７６は、特許請求の範囲に記載の「第２のカバー」の一例に相当する。また、カバー７６およびレンズホルダ７２は一体に形成されてもよい。

また、本第１実施形態に係る第２の変形例として、光ファイバ７４の一端部７４ａおよび他端部７４ｂを凹面鏡４１にて偏向されるレーザ光Ｌ０の光軸上に配置してもよい。このため、光ファイバ７４により、凹面鏡４１にて偏向されるレーザ光Ｌ０の一部が、一端部７４ａにて当該光ファイバ７４内に伝搬光Ｌ４として導光されるとともに、他端部７４ｂから凹面鏡４１に向けて出射してこの凹面鏡４１によりフォトダイオード２０に向けて偏向される。

このようにしても、凹面鏡４１が所定の回転位置に位置するときのみ一端部７４ａおよび光導入部７５と他端部７４ｂとが検出物体に向かうレーザ光Ｌ０に影響するので、一端部７４ａおよび光導入部７５と他端部７４ｂとを設けることによるレーザ光Ｌ０への影響を抑制することができる。特に、光ファイバ７４の他端部７４ｂを集光部７０に取り付ける必要がないので、他端部７４ｂを集光部７０に取り付ける場合と比較して、フォトダイオード２０周辺のスペースを有効に活用することができる。

また、本第１実施形態に係る第３の変形例として、光ファイバ７４の他端部７４ｂを集光部７０に取り付けることなく当該他端部７４ｂに反射部を設けてこの反射部により光ファイバ７４内を他端部７４ｂに向けて導光される伝搬光Ｌ４を逆方向（一端部７４ａに向かう方向）に反射してもよい。

このため、光ファイバ７４により、凹面鏡４１にて偏向されるレーザ光Ｌ０の一部が、一端部７４ａにて当該光ファイバ７４内に伝搬光Ｌ４として導光されるとともに、他端部７４ｂに設けられる反射部にて反射してこの光ファイバ７４内を逆方向に導光されて一端部７４ａから凹面鏡４１に向けて出射してこの凹面鏡４１によりフォトダイオード２０に向けて偏向される。

このようにしても、凹面鏡４１が所定の回転位置に位置するときのみ一端部７４ａが検出物体に向かうレーザ光Ｌ０に影響するので、一端部７４ａおよび光導入部７５を設けることによるレーザ光Ｌ０への影響を抑制することができる。特に、レーザ光Ｌ０の一部が一端部７４ａにて導光されかつ当該光ファイバ７４内から出射するので、第１実施形態に係る第２の変形例のようにレーザ光Ｌ０の一部を他端部７４ｂから凹面鏡４１に向けて出射する場合と比較して、他端部７４ｂによる検出物体に向かうレーザ光Ｌ０への影響をなくすことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザレーダ装置について図９〜図１５を参照して説明する。
本第２実施形態に係るレーザレーダ装置１では、光ファイバ７４に代えて、４つの光ファイバ９１〜９４を採用するとともに、上述した距離測定処理を図６に示すフローチャートに代えて図１０〜図１２に示すフローチャートに基づいて算出処理している点が、上記第１実施形態に係るレーザレーダ装置と異なる。したがって、第１実施形態のレーザレーダ装置と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

各光ファイバ９１〜９４は、光の透過率がそれぞれ異なっており、例えば、光ファイバ９１，９２，９３，９４の透過率は、それぞれ０．１，０．２，０．３，０．４に設定されている。このため、同じ光強度のレーザ光Ｌ０が導光される場合でも、各光ファイバ９１〜９４から出射される伝搬光Ｌ４の光強度がそれぞれ異なることとなる。

図９に示すように、各光ファイバ９１〜９４の一端部は、それぞれ光導入部７５に取り付けられており、各光導入部７５は、所定の回転位置に位置する凹面鏡４１にて偏向されるレーザ光Ｌ０の光軸上であって円周方向等間隔かつ導光部４近傍にそれぞれ配置されている。また、光ファイバ９１〜９４の他端部は、カバー７３の内周面７３ａに向け出射するように、それぞれカバー７３に取り付けられている。また、各光ファイバ９１〜９４の全長を等しく設定することにより、各光ファイバ９１〜９４における導光方向距離Ｘｆが等しく設定されている。なお、図９は、図１のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。

ところで、フォトダイオード２０にて受光される反射光Ｌ３の光強度が高い場合には、フォトダイオード２０から出力される受光波形が飽和してしまい、正確な距離補正値Ｘｃを算出することができない。そこで、受光波形が飽和する場合には、受光波形が上記所定の閾値Ｓ_ｔ以上になるときの時間とこの受光波形が所定の閾値Ｓ_ｔ以下になるときの時間との時間差が長くなることから、本第２実施形態では、補正用マップ作成処理を実施することにより上記時間差と当該時間差に対応する距離補正値Ｘｃを予め後述する補正用マップとして作成する。

以下、本第２実施形態に係るレーザレーダ装置１の制御回路８０における距離測定処理の具体的な流れについて図１０〜図１２のフローチャートを用いて説明する。
まず、図１０のステップＳ３００において補正用マップ作成処理のサブルーチンが実行される。この補正用マップ作成処理は、距離測定処理の開始直後に実施されるもので、検出物体までの距離を測定することなく、後述する補正用時間差ΔＴと距離補正値Ｘｃとを対応させた補正用マップを作成する。そして、検出物体までの測定距離Ｘを、上記時間差から補正用マップに応じて設定される距離補正値Ｘｃに基づいて補正する。なお、ステップＳ３００を実行する制御回路８０は、特許請求の範囲に記載の「マップ作成手段」の一例に相当する。

補正用マップ作成処理のサブルーチンでは、図１１に示すように、まず、ステップＳ３０１において、レーザ出力強度設定処理がなされる。この処理は、レーザダイオード１０から出力されるレーザ光Ｌ０の光強度を段階的に強くするようにレーザ駆動回路８１が制御される。これにより、フォトダイオード２０にて受光される受光波形の受光感度を段階的に大きくすることができる。なお、開始直後ではレーザ光Ｌ０の光強度は所定の低いレベルに設定されている。

次に、ステップＳ３０３においてレーザ発光処理がなされ、ステップＳ３０１にて設定された光強度にてレーザダイオード１０からレーザ光Ｌ０が出力される。続いて、ステップＳ３０５においてレーザ受光処理がなされ、フォトダイオード２０から出力される受光信号Ｓ_２を取得する。

そして、ステップＳ３０７にて第２受光波形Ｓｂが領域α内に存在するか否かについて判定される。凹面鏡４１が所定の回転位置に位置するため各光ファイバ９１〜９４のいずれかを導光される伝搬光Ｌ４がフォトダイオード２０にて受光されることから受光信号Ｓ_２の第２受光波形Ｓｂが領域α内に存在すると、ステップＳ３０７にてＹｅｓと判定される。なお、第２受光波形Ｓｂが領域α内に存在しない場合には（Ｓ３０７でＮｏ）、上記ステップＳ３０３からの処理が繰り返される。

続いて、ステップＳ３０９において、補正用時間差算出処理がなされる。この処理では、第２受光波形Ｓｂが上記所定の閾値Ｓ_ｔ以上になるときの時間と、この第２受光波形Ｓｂが所定の閾値Ｓ_ｔ以下になるときの時間との時間差である補正用時間差ΔＴが算出される。

そして、ステップＳ３１１において、距離補正値算出処理がなされる。この処理では、受光信号Ｓ_２において、レーザダイオード１０によってレーザ光Ｌ０を出力するときの時間と、第２受光波形Ｓｂにて上記所定の閾値Ｓ_ｔ以上になるときの時間とこの受光波形が前記所定の閾値Ｓ_ｔ以下になるときの時間との平均値に相当する時間との時間差を算出する。そして、この時間差に光速等を乗算して得られる補正基準距離からメモリに予め記憶される導光方向距離Ｘｆを減算することにより距離補正値Ｘｃを算出する。なお、例えば、レーザダイオード１０によってレーザ光Ｌ０を出力するときの時間と、第２受光波形Ｓｂにて上記閾値Ｓ_ｔ以上になるまでの時間との時間差に基づいて距離補正値Ｘｃを算出してもよい。

続いて、ステップＳ３１３にて記憶処理がなされ、上述のように算出された補正用時間差ΔＴおよび距離補正値Ｘｃがメモリ等に記憶されると、ステップＳ３１５にて回転角度センサ５２からの角度信号に基づいて凹面鏡４１が一周したか否か判定され、凹面鏡４１が一周するまで上記ステップＳ３０１にて設定された光強度にて上記ステップＳ３０３からの処理が繰り返される。

そして、凹面鏡４１が一周すると（Ｓ３１５でＹｅｓ）、ステップＳ３１７にて、距離補正値Ｘｃが増加したか否かについて判定される。距離補正値Ｘｃは、周囲温度等の影響が等しい場合には第２受光波形Ｓｂが飽和しない限り各光ファイバ９１〜９４の透過率に関わらず一定になる。すなわち、第２受光波形Ｓｂが飽和すると距離補正値Ｘｃが増加することから、距離補正値Ｘｃの増加により第２受光波形Ｓｂの飽和状態を判定することができる。

具体的には、図１３に示すように、各光ファイバ９１〜９４に対応した受光信号Ｓ_２の第２受光波形をＳｂ_１，Ｓｂ_２，Ｓｂ_３，Ｓｂ_４とすると、透過率が異なることから、Ｓｂ_１の受光感度は小さく、Ｓｂ_４の受光感度は大きくなる。そして、真値である導光方向距離Ｘｆに対して飽和していないＳｂ_１，Ｓｂ_２，Ｓｂ_３は、図１３に示すＸｃ_１のように、距離補正値Ｘｃが等しく算出される。一方、所定値Ｓｍ（図１３参照）を超えるために飽和しているＳｂ_４は、図１３に示すＸｃ_２のように、距離補正値Ｘｃが他の第２受光波形と比較して大きく算出されることとなる。

上述したステップＳ３１７にて、図１３に示す第２受光波形Ｓｂ_１，Ｓｂ_２，Ｓｂ_３のように飽和していないことから、他の第２受光波形と比較して距離補正値Ｘｃが増加しない場合（Ｓ３１７でＮｏ）、ステップＳ３０１にてレーザ光Ｌ０の光強度を所定量増加させてステップＳ３０３からの処理がなされる。

一方、図１３に示す第２受光波形Ｓｂ_４のように、他の第２受光波形と比較して距離補正値Ｘｃが増加すると（Ｓ３１７でＹｅｓ）、図１２のステップＳ３１９にてレーザ出力強度調整処理がなされる。この処理では、距離補正値Ｘｃが増加したときに受光された伝搬光Ｌ４が導光された光ファイバの透過率とレーザ光Ｌ０の光強度とに基づいて、第２受光波形Ｓｂ_１，Ｓｂ_２，Ｓｂ_３，Ｓｂ_４の全てを飽和状態にするようにレーザダイオード１０から出力されるレーザ光Ｌ０の光強度が調整される。上述のように距離補正値Ｘｃが増加し始めるポイントを第２受光波形Ｓｂが飽和する回路飽和開始点と定義する。

そして、このようにレーザ光Ｌ０の光強度が調整された状態で、上記ステップＳ３０３，Ｓ３０５と同様に、ステップＳ３２１，Ｓ３２３にてレーザ発光処理およびレーザ受光処理がなされ、ステップＳ３２５におけるＹｅｓとの判定のもと、ステップＳ３０９〜Ｓ３１３と同様に、ステップＳ３２７〜Ｓ３３１にて補正用時間差算出処理、距離補正値算出処理および記憶処理がなされる。

具体的には、図１４に示すように、飽和している各第２受光波形Ｓｂでは、透過率が高くなるほど距離補正値Ｘｃが増加するように算出されることとなる。

続いて、ステップＳ３３３にて上記ステップＳ３１５と同様に凹面鏡４１が一周したか否か判定され、凹面鏡４１が一周するまで上記ステップＳ３１９にて設定された光強度にて上記ステップＳ３２１からの処理が繰り返される。そして、凹面鏡４１が一周すると（Ｓ３３３でＹｅｓ）、ステップＳ３３５にて、距離補正値Ｘｃが所定数メモリ等に記憶されたか否かについて判定され、距離補正値Ｘｃが所定数メモリ等に記憶されていない場合には（Ｓ３３５でＮｏ）、ステップＳ３３７にて現段階におけるレーザ光Ｌ０の光強度を所定量増加させてステップＳ３２１からの処理が繰り返される。このようなステップＳ３２１からの繰り返し処理により、飽和状態の第２受光波形Ｓｂにおける補正用時間差ΔＴおよび距離補正値Ｘｃがメモリ等に多数記憶されることとなる。

そして、距離補正値Ｘｃが所定数メモリ等に記憶されると、ステップＳ３３５にてＹｅｓと判定されて、ステップＳ３３９にて補正用マップ作成処理がなされる。この処理では、上記ステップＳ３１３およびＳ３３１にて記憶された複数の補正用時間差ΔＴおよび距離補正値Ｘｃに基づいて、図１５に示す補正用マップが作成される。

図１５から判るように、補正用時間差ΔＴが小さい範囲では第２受光波形Ｓｂが飽和することなく距離補正値Ｘｃが一定になるため、第２受光波形Ｓｂが飽和しない状態で補正用時間差ΔＴおよび距離補正値Ｘｃを取得する意義は少ない。例えば、図１３に示す各第２受光波形では、Ｓｂ_１，Ｓｂ_２，Ｓｂ_３の距離補正値ＸｃがＸｃ_１に等しく、Ｓｂ_４の距離補正値Ｘｃのみが異なっている（図１５の○印参照）。

一方、第２受光波形Ｓｂが飽和する回路飽和開始点（図１５参照）を検出して、この回路飽和開始点を超える範囲での補正用時間差ΔＴおよび距離補正値Ｘｃを多く取得することにより、補正用マップによる補正精度を向上させるとともに補正用マップを作成するための時間を短縮することができる。例えば、図１４に示す各第２受光波形では、透過率が高くなるほど距離補正値Ｘｃが増加するように算出されることとなる（図１５の△印参照）。

上述のように補正用マップが作成されて補正用マップ作成処理のサブルーチンが終了すると、図１０のステップＳ２０１においてレーザ発光処理がなされ、通常の光強度のレーザ光Ｌ０がレーザダイオード１０から出力される。次に、ステップＳ２０３にてレーザ受光処理がなされ、反射光Ｌ３の受光に応じてフォトダイオード２０から出力される受光信号Ｓ_２を取得する。

続いて、ステップＳ２０５にて補正用時間差算出処理がなされ、上記ステップＳ３０９と同様に、反射光Ｌ３の受光に応じた受光信号Ｓ_２の信号波形における補正用時間差ΔＴが算出される。次に、ステップＳ２０７にて距離算出処理がなされ、上記ステップＳ１１１と同様に、レーザダイオード１０によってレーザ光Ｌ０を出力するときの時間とフォトダイオード２０にて反射光Ｌ３を受光するときの時間との時間差に光速等を乗算することで測定距離Ｘが算出される。

そして、ステップＳ２０９にて距離補正処理がなされる。この処理では、ステップＳ２０５にて演算した補正用時間差ΔＴからステップＳ３００にて作成した補正用マップに基づいて距離補正値Ｘｃを設定し、ステップＳ２０７にて演算された測定距離Ｘから距離補正値Ｘｃ減算することにより、当該測定距離Ｘを補正する。そして、ステップＳ２０１からの処理が繰り返される。なお、ステップＳ２０９の処理の後に、例えば、所定時間経過後に再びステップＳ３００にて補正用マップ作成処理を実施するようにしてもよい。

以上説明したように、本第２実施形態に係るレーザレーダ装置１では、フォトダイオード２０にて検出される各光ファイバ９１〜９４からの伝搬光Ｌ４の受光波形における各補正用時間差ΔＴと、当該伝搬光Ｌ４の受光波形に応じて検出される距離補正値Ｘｃとの関係を、レーザ光Ｌ０の光強度が変更された受光波形ごとに求めて、補正用マップが作成される。そして、測定距離Ｘが、フォトダイオード２０にて受光される反射光Ｌ３の受光波形における補正用時間差ΔＴから補正用マップに応じて設定される距離補正値Ｘｃに基づいて補正される。

これにより、反射光Ｌ３を受光することによりフォトダイオード２０から出力される受光信号の受光波形が飽和する場合でも、受光波形の飽和状態を考慮した補正用マップに基づいて距離補正値Ｘｃが設定されるので、当該距離補正値Ｘｃの検出精度が高まり、検出物体までの測定距離の検出精度を高めることができる。

また、本第２実施形態に係るレーザレーダ装置１では、光の透過率がそれぞれ異なる４つの光ファイバ９１〜９４が設けられているため、光ファイバが１つだけ設けられている場合と比較して、凹面鏡４１が１回転するごとに光ファイバの個数分の組の補正用時間差ΔＴおよび距離補正値Ｘｃが算出されるので、補正用マップを作成するための時間を短縮することができる。

さらに、本第２実施形態に係るレーザレーダ装置１では、ステップＳ３１７におけるＹｅｓとの判定により、補正用時間差ΔＴの増加に応じて距離補正値Ｘｃが増加する範囲（回路飽和開始点を超える範囲）に対応してステップＳ３１９にてレーザ光Ｌ０の光強度が調整されるため、受光波形が飽和していないことから距離補正値Ｘｃが補正用時間差ΔＴの増加に応じて増加しない範囲における補正用時間差ΔＴおよび距離補正値Ｘｃの算出回数が少なくなるので、補正用マップを作成するために不要な補正用時間差ΔＴおよび距離補正値Ｘｃの算出回数を削減して、補正用マップを作成するための時間を短縮することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）上記第１実施形態において、光ファイバ７４に代えて、光を導光可能なケーブル等の導光部材を採用してもよい。また、光ファイバ７４は、螺旋状に配置されることに限らず、例えば、複数箇所湾曲させることによりケース３内にて占めるスペースを小さくして当該ケース３内に配置されてもよい。なお、上記第２実施形態においても同様である。

（２）上記第２実施形態において、ステップＳ３３５にて距離補正値Ｘｃが所定数メモリ等に記憶される場合にＹｅｓと判定されて補正用マップを作成することに限らず、例えば、補正用マップ作成処理のサブルーチンの開始から所定時間経過後にステップＳ３３５にてＹｅｓと判定されて補正用マップを作成してもよい。

（３）上記第２実施形態において、レーザダイオード１０から出力されるレーザ光Ｌ０の光強度を調整することでフォトダイオード２０にて受光される受光波形の受光感度を変更することに限らず、例えば、フォトダイオード２０の感度を調整することで受光波形の受光感度を変更してもよい。

（４）上記第２実施形態において、ケース３内に４つの光ファイバを設けることに限らず、光ファイバを２つまたは３つ設けてもよいし、５つ以上設けてもよい。

（５）上記第２実施形態のステップＳ３１７において、距離補正値Ｘｃが増加したか否かについて判定することに限らず、第２受光波形Ｓｂに対する基準位置を考慮して、距離補正値Ｘｃが変化（または急激に変化）したか否かについて判定してもよい。

１…レーザレーダ装置
３…ケース
１０…レーザダイオード（レーザ光発生手段）
２０…フォトダイオード（光検出手段）
４０…回動偏向機構（回動偏向手段）
４１…凹面鏡（偏向手段）
５０…モータ（駆動手段）
５２…回転角度センサ
７０，７０ａ…集光部
７３…カバー（第１のカバー）
７３ａ，７６ａ…内周面
７４，９１〜９４…光ファイバ（導光部材）
７４ａ…一端部
７４ｂ…他端部
７５…光導入部
７５ａ…ハーフミラー
７６…カバー（第２のカバー）
８０…制御回路（距離測定手段，補正値算出手段，距離補正手段，マップ作成手段）
Ｌ０…レーザ光
Ｌ３…反射光
Ｌ４…伝搬光
Ｓ_１…発光信号
Ｓ_２…受光信号
Ｓｂ…第２受光波形
Ｘ…測定距離
Ｘｃ…距離補正値
Ｘｆ…導光方向距離
Ｔ…導光時間
ΔＴ…補正用時間差

Claims (11)

1. レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
   前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、当該レーザ光が検出物体にて反射した反射光を検出する光検出手段と、
   所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えるとともに、当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、かつ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
   前記回動偏向手段を駆動する駆動手段と、
   前記レーザ光発生手段での前記レーザ光の発生からこのレーザ光が前記検出物体にて反射した反射光が前記光検出手段により検出されるまでの時間に基づいて前記検出物体までの距離を測定する距離測定手段と、
   を備えるレーザレーダ装置であって、
   前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光の一部を導光して前記光検出手段に出射する導光部材と、
   前記レーザ光発生手段での前記レーザ光の発生からこのレーザ光の一部が前記導光部材により導光されて前記光検出手段により検出されるまで導光時間と前記導光部材の導光方向距離とに応じて距離補正値を算出する補正値算出手段と、
   前記距離測定手段により検出される前記検出物体までの距離を前記補正値算出手段により算出される前記距離補正値に基づいて補正する距離補正手段と、
   を備えることを特徴とするレーザレーダ装置。
2. 前記導光部材は、光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
3. 前記導光部材は、螺旋状に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザレーダ装置。
4. 前記導光部材は、前記偏向手段にて偏向される前記レーザ光の一部が、導光方向一端部にて当該導光部材内に導光されるとともに導光方向他端部から前記光検出手段に向けて出射するように構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
5. 前記導光部材は、前記偏向手段にて偏向される前記レーザ光の一部が、導光方向一端部にて当該導光部材内に導光されるとともに導光方向他端部から前記偏向手段に向けて出射してこの偏向手段により前記光検出手段に向けて偏向されるように構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
6. 前記導光部材は、前記偏向手段にて偏向される前記レーザ光の一部が、導光方向一端部にて当該導光部材内に導光されるとともに導光方向他端部に設けられる反射部にて反射してこの導光部材内を逆方向に導光されて前記導光方向一端部から前記偏向手段に向けて出射してこの偏向手段により前記光検出手段に向けて偏向されるように構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
7. 前記光検出手段の受光側には、当該光検出手段に向けて内径がテーパ状に縮径する第１のカバーが設けられ、
   前記導光部材は、前記第１のカバーの内周面に向けて前記レーザ光の一部を出射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
8. 前記光検出手段の受光側には、当該光検出手段に向けて内径が階段状に縮径する第２のカバーが設けられ、
   前記導光部材は、前記第２のカバーの内周面に向けて前記レーザ光の一部を出射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
9. 前記光検出手段にて検出される前記導光部材からの出射光の受光波形が受光状態を検出するための所定の閾値以上になるときの時間とこの受光波形が前記所定の閾値以下になるときの時間との時間差と、当該受光波形に応じて検出される前記導光時間と前記導光方向距離とに応じて算出される前記距離補正値との関係を、受光感度が変更された受光波形ごとに求めて、補正用マップを作成するマップ作成手段を備え、
   前記距離補正手段は、前記距離測定手段により検出される前記検出物体までの距離を、前記光検出手段にて受光される前記反射光の受光波形における前記時間差から前記補正用マップに応じて設定される前記距離補正値に基づいて補正することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のレーザレーダ装置。
10. 光の透過率がそれぞれ異なる前記導光部材を複数備え、
    前記マップ作成手段は、前記光検出手段にて検出される前記各導光部材からの出射光の受光波形における前記時間差と前記距離補正値との関係を、受光感度が変更された受光波形ごとに求めて、前記補正用マップを作成することを特徴とする請求項９に記載のレーザレーダ装置。
11. 前記マップ作成手段は、前記時間差の変化に応じて前記距離補正値が変化する範囲に対応して前記受光波形の受光感度が変更されることを特徴とする請求項９または１０に記載のレーザレーダ装置。

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