JP2016183877A - レーザレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体窓に付着した汚れを精度よく検出することが可能になるレーザレーダ装置を提供する。【解決手段】筐体１１に取り付けられている筐体窓を備え、筐体窓からレーザ光を走査しつつ照射するレーザレーダ装置１であって、筐体窓上の点がレーザレーダ装置１の外部の固定点に対して相対移動するように筐体窓を移動させる回転装置２を備える。筐体１１が移動すると、外部物体は筐体１１を基準とする角度が変化する。これに対して、筐体窓に付着した汚れは、筐体１１が回転移動しても、筐体１１を基準とする角度は変化しない。したがって、筐体１１の回転移動前のデータと、筐体１１の回転移動後のデータとを比較することで、筐体窓に付着した汚れを精度よく検出することができる。【選択図】図６

Description

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窓に付着する汚れを検知する技術に関する。

レーザレーダ装置は、レーザ光を外部に照射し、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、そのレーザ光を物体が反射し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。

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。筐体窓に汚れが付着すると、この汚れにより照射光が反射されて生じた反射光を受光部が受光し、その反射光に基づいて距離を算出してしまう可能性がある。

筐体窓に付着した汚れで反射して生じた反射光に基づいて距離を算出してしまうと、実際には存在していない物体についての距離を算出してしまうことになる。

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、汚れと判断する。

特開２００５−１００９４号公報

筐体窓に物体が近接した場合、その物体からの反射光を受光するまでの時間と、筐体窓に付着した汚れからの反射光を受光するまでの時間とがほぼ等しくなる。また、筐体窓に近接した物体からの反射光の受光強度は高い場合が多いと考えられる。したがって、特許文献１の技術では、筐体窓に物体が近接した場合には、その物体を汚れと誤判断してしまう恐れがあった。

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、筐体窓に付着した汚れを精度よく検出することが可能になるレーザレーダ装置を提供することにある。

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。

上記目的を達成するための本発明は、筐体（１１）に取り付けられている筐体窓（１２、２１２）を備え、筐体窓からレーザ光を走査しつつ照射するレーザレーダ装置（１、１００、２００）であって、筐体窓上の点がレーザレーダ装置の外部の固定点に対して相対移動するように、筐体窓を移動させる移動装置（２、１０２、２０２）を備えることを特徴とする。

レーザレーダ装置が計測した距離が、筐体窓までの距離に近い距離である場合、筐体窓が汚れており、その汚れまでの距離を計測した可能性がある。しかし、筐体窓に近接した位置に存在している外部物体の距離を計測している可能性もある。

ここで、仮にその距離を計測した方向の筐体窓が汚れており、かつ、同じ方向に筐体窓に近接して外部物体が存在している場合を考える。

移動装置により、筐体窓上の点が装置外部の固定点に対して相対移動するように筐体窓を移動させると、筐体窓に付着している汚れと筐体窓に近接した位置に存在している外部物体の相対位置も変化することになる。

すなわち、レーザレーダ装置が筐体窓までの距離に近い距離であることを計測した物体が筐体窓の汚れである場合と、その物体が筐体窓に近接した位置に存在する外部物体である場合とで、移動装置により筐体窓を移動させる前と後の位置変化が異なる。

したがって、移動装置により、筐体窓上の点と装置外部の固定点とが相対移動する方向に筐体窓を移動させ、移動前後でレーザレーダ装置が計測した計測データを比較すれば、筐体窓に付着した汚れを精度よく検出することが可能になる。

上記移動装置は、請求項２記載のように、レーザレーダ装置の筐体を移動させることにより、筐体窓上の点と装置外部の固定点とを相対移動させる装置とすることができる。

また、その場合、請求項３記載のように、移動装置は、筐体を回転移動させる装置とすることができる。

さらに、その場合、請求項４記載のように、移動装置は、筐体を、上下方向軸（２Ｃ）周りに回転移動させる装置とすることができる。

請求項５記載の発明では、移動装置の上下方向軸は、レーザ光の走査基点からずれた位置にある。

このようにすれば、移動装置により、筐体が上下方向軸周りに回転移動させられると、レーザ光の走査基点の位置が変化する。レーザ光の走査基点の位置が変化すると、ある外部物体により遮られて、その外部物体よりも遠方に位置する別の外部物体を検出できない範囲である遮蔽範囲が変化する。したがって、移動装置による筐体の回転移動の前および後の両方において同じ外部物体により遮られて、その外部物体よりも遠方に位置する別の外部物体を検出できない範囲を、移動装置による筐体の回転移動の前と後のそれぞれの遮蔽範囲よりも小さくできる。

また、請求項６記載のように、移動装置は、筐体を、筐体に対して左右方向となる軸周りに回転移動させる装置でもよい。

また、請求項７記載のように、移動装置は、筐体を平行移動させる装置であってもよい。

請求項８記載の発明では、筐体窓（２１２）は、筐体に対して相対移動するようになっており、移動装置（２０２）は、筐体窓を筐体に対して相対移動させることにより、筐体窓上の点と装置外部の固定点とが相対移動する方向に、筐体窓を移動させる。このように、筐体窓を筐体に対して相対移動させてもよい。

請求項９記載の発明では、レーザレーダ装置は、レーザ光を、レーザレーダ装置の正面方向に対して左右方向に走査する装置であり、レーザ光を左右方向に走査するために、上下方向軸周りに回転する走査ミラー（３４）と、上下方向に配置された回転軸（３５ａ）を備え、走査ミラーを上下方向軸周りに回転させるモータ（３５）と、を備え、移動装置は、モータの回転軸と一体回転するモータ側ギヤ（２４１）と、筐体窓に固定されて、筐体窓と一体回転する窓側ギヤ（２４２）と、モータ側ギヤと窓側ギヤとに噛み合う状態と、モータ側ギヤおよび窓側ギヤの少なくとも一方とは噛み合わない状態とが可能な可動ギヤ（２２１）を有するクラッチ機構（２２０）とを備えている。

本発明によれば、走査ミラーを回転させるモータを動力源として兼用して、筐体窓を駆動させることができる。

請求項１０記載の発明では、クラッチ機構は、走査ミラーの回転方向とは逆方向に筐体窓を回転させる機構である。このようにすれば、走査ミラーの回転方向と同方向に筐体窓を回転させる機構に比較して、ギヤ数を少なくすることができる。

本発明の実施形態となるレーザレーダ装置１の外観を示す斜視図である。 レーザレーダ装置１の構成を示すブロック図である。 （Ａ）筐体窓１２に汚れ７が付着している状態を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の状態でレーザレーダ装置１が検出する距離を示す図である。 （Ａ）レーザレーダ装置１に近接してポール８が置かれている状態を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の状態でレーザレーダ装置１が検出する距離を示す図である。 レーザレーダ装置１の正面にポール８が置かれている状態を示す図である。 （Ａ）は図５の状態から筐体１１が角度αだけ回転した状態を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の状態でレーザレーダ装置１が検出する距離を示す図である。 図２の制御回路５が実行する処理を示すフローチャートである。 図７の窓汚れ判定処理を示すフローチャートである。 筐体１１を回転移動させることで遮蔽範囲６２が小さくなることを説明する図である。 第２実施形態のレーザレーダ装置１００の外観を示す図である。 回転装置１０２を作動させて、筐体１１を、通常角度に対して回転させた状態である。 図１０と図１１の状態でそれぞれレーザレーダ装置１００が検出する距離を示している。 第２実施形態において制御回路５が実行する汚れ判定処理を示す図である。 第３実施形態のレーザレーダ装置２００の構成を示すブロック図である。 クラッチ機構２２０が動力遮断状態となっている状態を示す図である。 クラッチ機構２２０が動力伝達状態となっている状態を示す図である。 第３実施形態において制御回路５が実行する処理を示す図である。 筐体窓２１２の正面に汚れ２０７が付着している状態を示す図である。 筐体窓２１２の正面に筐体窓２１２に近接して外部物体２０９が位置している状態を示す図である。 （Ａ）は移動装置３０２を備えたレーザレーダ装置３００を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の状態でレーザレーダ装置３００が検出する距離を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（レーザレーダ装置１の外観）
レーザレーダ装置１は、図１に示すように、外観上で視認できる構成として、筐体１１と、筐体窓１２を備える。また、図１においては図示を省略しているが、レーザレーダ装置１は、図５に示す回転装置２も備える。

筐体１１は、縦長の柱状であり、上下方向の中央部に、筐体窓１２が固定されている。筐体窓１２は光透過性であり、この筐体窓１２を通って、装置内部からレーザ光が装置外部へ照射される。また、装置外部へ照射されたレーザ光が外部物体で反射して生じた反射光も、この筐体窓１２を通過する。

筐体１１において筐体窓１２の幅方向中央が、レーザレーダ装置１の正面方向である。本実施形態のレーザレーダ装置１は、この正面方向を基準として左右に９０度ずつ、合計１８０度の範囲に渡り、レーザ光を、走査しつつ筐体窓１２から照射する。筐体窓１２はこのレーザ光の走査範囲よりも広い角度範囲に渡り形成されている。

図５（Ａ）に示すように、筐体１１は上面視において正面方向が略円弧状に湾曲した形状である。筐体窓１２の形状も、筐体１１の正面方向の形状に沿う形状である。すなわち、筐体窓１２の形状は、水平断面形状が略円弧状である。

（レーザレーダ装置１の構成）
図２は、レーザレーダ装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、筐体１１の内部に収容されている内部構成として、投光部３、受光部４、制御回路５を備える。

（投光部３の構成）
投光部３は、レーザ駆動回路３１、レーザダイオード３２、偏向ミラー３３、走査ミラー３４、レーザ走査モータ３５、モータ駆動回路３６、モータ角度センサ３７を備える。

レーザ駆動回路３１は、レーザダイオード３２を駆動させる回路であり、レーザダイオード３２を駆動させる信号をレーザダイオード３２に出力する。また、レーザダイオード３２を駆動させる信号を出力したことを示す信号を時間計測回路４４に出力する。

レーザダイオード３２は、光源であって、レーザ駆動回路３１により駆動されて、パルス状のレーザ光を発生させる。偏向ミラー３３は、レーザダイオード３２が発生させたレーザ光を走査ミラー３４の方向に反射する。走査ミラー３４は、レーザ光を、筐体窓１２を通して装置外部へ照射する。また、筐体窓１２から入射した反射光を受光ミラー４１に向けて反射する。

レーザ走査モータ３５は、回転軸３５ａを備えている。この回転軸３５ａは、レーザレーダ装置１の上下方向に設置されている。回転軸３５ａの端には走査ミラー３４の中心が固定されている。回転軸３５ａが上下方向に設置されているので、回転軸３５ａが回転することで、走査ミラー３４は、レーザ光を水平方向に対して一定の仰俯角で左右方向に走査しつつ、装置外部へ照射する。

モータ駆動回路３６は、レーザ走査モータ３５を駆動させる回路である。モータ角度センサ３７は、レーザ走査モータ３５の回転角度を検出して、検出した回転角度を制御回路５へ出力する。

（受光部４の構成）
受光部４は、受光ミラー４１、フォトダイオード４２、受光回路４３、時間計測回路４４を備える。受光ミラー４１は、走査ミラー３４が反射した反射光をフォトダイオード４２に向けて反射する。フォトダイオード４２は、受光ミラー４１が反射した反射光を受光し、受光量を示す受光信号を受光回路４３に出力する。受光回路４３は、受光信号を増幅して時間計測回路４４に出力する。

時間計測回路４４は、レーザ駆動回路３１がレーザダイオード３２を駆動させる信号を出力してから、受光回路４３から取得する受信信号が所定の閾値を超えるまでの時間を計測する。

（制御回路５の概要）
制御回路５は、レーザ駆動回路３１に、レーザダイオード３２を駆動させることを指示する信号を出力する。また、モータ角度センサ３７から逐次取得するレーザ走査モータ３５の回転角度に基づいて、モータ駆動回路３６に、レーザ走査モータ３５を駆動することを指示する信号を出力する。さらに、時間計測回路４４が計測した時間に基づいて物体までの距離を算出する。これらに加えて、制御回路５は、筐体窓１２に汚れが付着しているか否かを判定する窓汚れ判定処理も実行する。この窓汚れ判定処理において、制御回路５は、回転装置２を制御する。窓汚れ判定処理を含む制御回路５の処理は図７、図８を用いて後述する。

（回転装置２の構成）
回転装置２は、請求項の移動装置に相当している。本実施形態の回転装置２は、回転機構２１と、回転機構駆動部２２と、回転機構駆動回路２３とを備えている。回転機構２１は、この回転装置２に固定された物体、すなわち、本実施形態では、筐体１１を回転させる機械的機構である。回転機構駆動部２２は、回転機構２１を駆動させる部分であり、たとえば、モータである。回転機構駆動回路２３は、制御回路５からの指示に従い、回転機構駆動部２２を駆動させる駆動信号を回転機構駆動部２２に出力する。

本実施形態の回転装置２は、図５に示すように、筐体１１の裏側面１１ａに固定されるとともに、屋外に露出している壁６に固定されている。なお、筐体１１の裏側面１１ａは、筐体１１の側面において、筐体窓１２が設けられている側である正面方向とは反対側の面である。裏側面１１ａは、回転装置２が取り付けられるように平面になっている。

図５には、回転装置２の回転軸２Ｃも示している。図５に示すように、回転装置２は、回転軸２Ｃが上下方向軸となるように壁６に固定されている。また、筐体１１は、長手方向が上下方向となるように、回転装置２に固定されている。これにより、レーザ光が、筐体窓１２から正面方向を走査中心として、左右方向に所定の角度範囲で、水平方向に対して一定の仰俯角で装置外部へ照射される。

回転装置２は、回転軸２Ｃを回転中心として筐体１１を回転させる。これに対して、レーザ光の走査角度の基点は、筐体１１に収容されている走査ミラー３４において、レーザ走査モータ３５の回転軸３５ａの軸心上の点である。したがって、本実施形態では、筐体１１の回転軸となる回転軸２Ｃは、レーザ光の走査基点からずれた位置にある。

（窓汚れ判定の概要）
レーザレーダ装置１は、屋外に露出している壁６に固定されているため、図３（Ａ）に例示するように、筐体窓１２に汚れ７が付着することも考えられる。汚れ７によりレーザ光が反射されてしまうと、汚れ７の方向にある外部物体を検出することができない。

図３（Ｂ）に示す図は、レーザレーダ装置１が検出する距離を概念的に示している。この図３（Ｂ）において、角度θ１から角度θ２までの範囲は、汚れ７までの距離、すなわち、筐体窓１２までの距離を検出したことを示している。これに対して、角度θ０から角度θ１まで、および、角度θ２から角度θ３までの範囲は計測距離が最大値である。計測距離が最大値である場合、外部物体を検出していないことを意味する。

図３（Ｂ）に示すデータ、すなわち、角度θ０から角度θ１までの間において、筐体窓１２までの距離を検出しただけでは、筐体窓１２に汚れが付着していると判定することができない。図４（Ａ）に示すように、外部物体の一例であるポール８が筐体窓１２の付近に置かれた状態で静止している場合にも、図４（Ｂ）に示すように、角度θ１から角度θ２までの範囲で、筐体窓１２までの距離に近似した距離を検出するからである。

そこで、本実施形態では、筐体窓１２までの距離に近い距離を検出した場合には、回転装置２を用いて筐体１１を回転させる。筐体１１が回転すると、筐体窓１２上の点（たとえば筐体窓１２の正面であって上下方向中心の点）は、装置外部の固定点に対して相対移動する。

たとえば、図５に示すように、レーザレーダ装置１の正面にポール８が置かれている状態から、図６（Ａ）に示すように、回転軸２Ｃを回転中心として、筐体１１を所定角度αだけ回転させる。この図６（Ａ）からも分かるように、筐体１１を所定角度αだけ回転させることにより、ポール８が存在する角度は、筐体窓１２の正面方向からα度ずれた角度となる。これにより、図６（Ｂ）に示すように、レーザレーダ装置１が筐体窓１２までの距離に近似した距離を検出する角度範囲も、筐体１１の回転前は、角度θ１から角度θ２であったのに対して、筐体１１の回転後は、角度θ４から角度θ５までの範囲に変化する。

これに対して、筐体窓１２に汚れ７が付着している場合、筐体１１を回転させても、筐体窓１２までの距離に近似した距離を検出する角度範囲は変化しない。したがって、筐体１１を回転させる前後において、筐体窓１２までの距離に近似した距離を検出する角度範囲が移動するかどうかにより、筐体窓１２に汚れ７が付着しているかどうかを判定することができる。

（制御回路５の処理）
制御回路５は、図７に示す処理を周期的に実行する。ステップＳ１では、レーザ光を走査範囲の全範囲に渡って走査して、走査範囲、すなわち監視範囲の全範囲に渡り、所定の角度毎に物体までの距離を計測する。

ステップＳ２では、ステップＳ１で計測した距離計測データに、筐体窓１２までの距離に近い距離があるか否かを判断する。筐体窓１２までの距離に対してどの程度までの距離を、筐体窓１２までの距離に近い距離とするかは、距離計測誤差等を考慮して予め設定しておく。

ステップＳ２の判断がＮＯであればステップＳ３を実行せずにステップＳ４に進む。一方、ステップＳ２の判断がＹＥＳであればステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、窓汚れ判定処理を実行する。この窓汚れ判定処理は、図８に示す処理である。図８において、ステップＳ３１では、ステップＳ１で計測した計測データを、制御回路５が備えるＲＡＭなど、所定の記憶部に記憶する。以下では、このステップＳ３１で記憶したデータをデータ１とする。

ステップＳ３２では、回転装置２を駆動して、筐体１１の正面方向の角度が所定の汚れ判定角度となるまで、筐体１１を回転させる。この汚れ判定角度は、回転装置２を駆動する前の筐体１１の正面方向の角度を基準とした角度である。このステップＳ３２を実行すると、図６（Ａ）に示すように、筐体１１の正面方向が、回転装置２を駆動する前の筐体１１の正面方向に対して変化する。

ステップＳ３３では、ステップＳ１と同様にして、監視範囲の全範囲に渡り、所定の角度毎に物体までの距離を計測する。

ステップＳ３４では、ステップＳ３３で計測した計測データを記憶する。以下では、このステップＳ３４で記憶したデータをデータ２とする。

ステップＳ３５では、データ１とデータ２を比較する。ステップＳ３６では、ステップＳ３５でデータ１とデータ２を比較した結果、筐体窓１２までの距離に近い距離を検出した角度範囲が変化していないかどうかを判断する。

この判断がＮＯ、すなわち、筐体窓１２までの距離に近い距離を検出した角度範囲が変化していれば、図６を用いて説明したように、検出している物体は外部物体であると考えることができる。ステップＳ３６の判断がＮＯであればステップＳ３７以下を実行することなく、汚れ判定処理を終了する。

一方、ステップＳ３６の判断がＹＥＳ、すなわち、筐体窓１２までの距離に近い距離を検出した角度範囲が変化していなければ、検出している物体は筐体窓１２に付着した汚れであると考えられる。そこで、ステップＳ３６の判断がＹＥＳになった場合には、ステップＳ３７に進み、筐体窓１２が汚れていることを通知する。

通知する態様は特に制限はない。たとえば、レーザレーダ装置１に、窓汚れ通知用の表示器を備えておき、その表示器に窓汚れを検知したことを示す表示を行う態様がある。また、レーザレーダ装置１から、窓汚れを検知したことを示す音を出力してもよい。あるいは、遠隔的に備えられている端末に、無線あるいは有線により、窓汚れを検知したことを示す信号を送信し、その端末から窓汚れを検知したことを示す表示や音を出力してもよい。

ステップＳ３８では、窓汚れを検知した角度範囲を監視範囲から除外する。ステップＳ３９では、回転装置２を駆動して、筐体１１の正面方向の角度を通常角度、すなわち、回転装置２の回転機構２１の角度が所定の初期位置となっている角度とする。この通常角度は、ステップＳ３２を実行する前の角度である。

説明を図７に戻す。ステップＳ４では、監視範囲に物体を示すデータがあるか否かを判断する。なお、ステップＳ３８を実行した場合には、ここでの監視範囲には、窓汚れを検知した角度範囲は含まれない。物体を示すデータとは、計測距離の最大値よりも小さい距離を示すデータを意味する。

監視範囲に物体を示すデータがあると判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、物体を検知したことを通知する。その後、ステップＳ１に戻る。また、監視範囲に物体を示すデータがないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）には、ステップＳ５を実行せずに、ステップＳ１に戻る。

（第１実施形態のまとめ）
以上、説明した第１実施形態では、監視範囲の全範囲に渡って計測した距離計測データに、筐体窓１２までの距離に近い距離があると判断した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、筐体窓１２に汚れがあるかどうかを判定する窓汚れ判定処理（Ｓ３）を実行する。

窓汚れ判定処理では、回転装置２により、上下方向の軸である回転装置２の回転軸２Ｃを回転中心として、筐体１１を回転移動させる。これにより、筐体１１に取り付けられている筐体窓１２も回転軸２Ｃを回転中心として回転移動する。

筐体１１が回転移動すると、図６を用いて説明したように、外部物体であるポール８は、筐体１１を基準とする角度が変化する。これに対して、筐体窓１２に付着した汚れ７は、筐体１１が回転移動しても、筐体１１を基準とする角度は変化しない。したがって、ステップＳ３６において、筐体１１の回転移動前のデータであるデータ１と、筐体１１の回転移動後のデータであるデータ２とを比較することで、筐体窓１２に付着した汚れを精度よく検出することができる。

また、本実施形態では、回転装置２の回転軸２Ｃが、レーザ光の走査基点である走査ミラー３４の中心点からずれた位置にある。したがって、回転装置２により筐体１１を回転させると、走査ミラー３４の中心点の位置が変化する。

走査ミラー３４の中心点の位置が変化することで、ある外部物体により、その外部物体よりも遠方に存在する別の外部物体の検出が阻害されてしまう程度を軽減できるという効果も奏する。

この効果を、この図９を用いて具体的に説明する。図９（Ａ）は、レーザレーダ装置１の正面においてレーザレーダ装置１に近接して外部物体９が位置している状態を示している。この状態では、外部物体９によりレーザ光が遮られることにより、物体を検出することができない遮蔽範囲６０が、外部物体９の後方に生じる。この遮蔽範囲６０は、回転移動前の走査ミラー３４の中心点３４ｃ１と外部物体９の端とを通る２本の線分により挟まれる角度範囲であって、外部物体９よりもレーザレーダ装置１から遠い範囲である。

図９（Ｂ）は、回転装置２により筐体１１を回転移動させた状態であり、外部物体９の位置は、図９（Ａ）と同じである。筐体１１が回転移動することで、回転移動後の走査ミラー３４の中心点３４ｃ２は、回転移動前の走査ミラー３４の中心点３４ｃ１から移動する。回転移動後の遮蔽範囲６１は、回転移動後の走査ミラー３４の中心点３４ｃ２と外部物体９の端とを通る２本の線分により挟まれる角度範囲であって、外部物体９よりもレーザレーダ装置１から遠い範囲である。

図９（Ｂ）に示すように、回転移動前後でいずれも検知不能となっている遮蔽範囲６２は、回転移動前の遮蔽範囲６０、および、回転移動後の遮蔽範囲６１のいずれよりも狭い。このことから、外部物体９よりも遠方に存在する別の外部物体の検出が阻害されてしまう程度を軽減できることが分かる。

なお、このように、筐体１１を移動させると、ある外部物体により生じる死角を軽減することができるので、筐体１１を移動させる図７のステップＳ３の処理は、死角軽減処理と考えることもできる。

＜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。

図１０に第２実施形態のレーザレーダ装置１００の外観を示す。レーザレーダ装置１００は、第１実施形態のレーザレーダ装置１と同じ筐体１１を備える。筐体１１の内部構成も第１実施形態と同じである。

第２実施形態のレーザレーダ装置１００は、第１実施形態の回転装置２に代えて回転装置１０２を備える。この回転装置１０２は、回転軸１０２Ｃの方向が、第１実施形態の回転装置２と異なる。具体的には、回転軸１０２Ｃは、筐体窓１２の正面方向、換言すれば、レーザ光の照射方向の中心に対して、左右方向となる軸である。回転軸１０２Ｃの向きは第１実施形態の回転軸２Ｃと異なるが、壁６に固定されていること、筐体１１の裏側面１１ａに固定されていること、筐体１１をその長手方向が上下方向になるように固定していることは、第１実施形態と同じである。

回転装置１０２を作動させると、筐体１１が回転軸１０２Ｃを回転中心として回転する。これにより、筐体１１に取り付けられている筐体窓１２も回転移動するので、筐体窓１２上の点は、装置外部の固定点に対して相対移動する。

図１１は、回転装置１０２を作動させて、筐体１１を、通常角度に対して回転させた状態である。図１０と図１１の比較から分かるように、回転装置１０２により筐体１１を回転させると、筐体１１の正面方向は、通常角度となっている筐体１１の正面方向に対して仰俯角方向に変化する。

図１０には、第１実施形態と同じ位置にポール８が位置している。筐体１１の正面方向が仰俯角方向が変化することにより、角度変化前と同じ位置に存在しているポール８までの距離が変化する。図１０、図１１の例では、正面方向に存在するポール８までの距離は、図１１の方が長くなっている。また、同じ物体でも、距離が遠くなると、物体が存在する角度範囲は狭くなる。

図１２は、図１０と図１１の状態でそれぞれレーザレーダ装置１００が検出する距離を示している。なお、図１２において、ｒ軸は、図示の便宜上、レーザレーダ装置１００を通っていないが、距離ｒは回転座標系での距離である。

図１０の状態では、角度θ１からθ２までの範囲で、ほぼ筐体窓１２までの距離である距離ｒ１に物体が存在することを検出する。これに対して、図１１の状態では、ｒ１よりも大きい距離ｒ２を検出する。なお、この距離ｒ２を検出する角度は、角度θ１、θ２よりも、それぞれβだけ正面方向寄りの角度θ６から角度θ７の間となる。

このように、左右方向の回転軸１０２Ｃを備える回転装置１０２により筐体１１を回転させる場合には、同じ位置にあるポール８であっても、筐体１１の回転により、距離が変化する。したがって、第２実施形態では、筐体１１の回転により、物体までの距離が変化するかどうかを判定する。

図１３は、第２実施形態において制御回路５が実行する汚れ判定処理を示している。第２実施形態でも、制御回路５は図７の処理を実行する。第２実施形態では、この図７のステップＳ３において、図１３に示す汚れ判定処理を実行する。

図１３に示す汚れ判定処理は、図８のステップＳ３６に代えてステップＳ３６Ａを実行する点が第１実施形態の汚れ判定処理と異なる。それ以外のステップは図８と同じである。

ステップＳ３６Ａでは、ステップＳ３５でデータ１とデータ２を比較した結果、データ１において筐体窓１２までの距離に近い距離を検出した角度について、データ２の距離がデータ１の距離から変化していないかどうかを判断する。

この判断がＮＯ、すなわち、データ１とデータ２で距離が変化していれば、図１２を用いて説明したように、検出している物体は外部物体であると考えることができる。ステップＳ３６Ａの判断がＮＯであればステップＳ３７以下を実行することなく、汚れ判定処理を終了する。

一方、ステップＳ３６Ａの判断がＹＥＳ、すなわち、データ１とデータ２で距離が変化していなければ、検出している物体は筐体窓１２に付着した汚れであると考えられる。そこで、ステップＳ３６Ａの判断がＹＥＳになった場合にはステップＳ３７に進み、筐体窓１２が汚れていることを通知する。

このように、回転装置１０２の回転軸１０２Ｃが左右方向であっても、筐体１１の回転移動前のデータであるデータ１と、筐体１１の回転移動後のデータであるデータ２とを比較することで、筐体窓１２に付着した汚れを精度よく検出することができる。

＜第３実施形態＞
図１４は、第３実施形態のレーザレーダ装置２００の構成を示すブロック図である。第３実施形態のレーザレーダ装置２００は、筐体１１の外には、第１実施形態や第２実施形態のレーザレーダ装置１、１００が備えていたような回転装置２、１０２を備えていない。

代わりに、回転装置として、筐体窓２１２を回転させる窓回転装置２０２を備える。この窓回転装置２０２は、図１４に示すクラッチ機構２２０と、動力伝達制御部２３０と、図１５に示すモータ側ギヤ２４１、窓側ギヤ２４２を備える。また、本実施形態の筐体窓２１２は、モータ側ギヤ２４１を回転中心として、回転可能に構成されている。

筐体１１には、窓回転装置２０２以外に、これまでの実施形態と同じ構成も備えられている。したがって、このレーザレーダ装置２００も、正面方向に対して左右方向にレーザ光を走査する。

まず、窓回転装置２０２の機械的構成を説明する。モータ側ギヤ２４１は、レーザ走査モータ３５の回転軸３５ａの軸方向の少なくとも一部において、その回転軸３５ａの外周に設けられ、回転軸３５ａと一体回転する。

モータ側ギヤ２４１がレーザ走査モータ３５の回転軸３５ａと一体回転することから、レーザ走査モータ３５が駆動することにより、モータ側ギヤ２４１も回転する。このモータ側ギヤ２４１は、図１５に示すように、外周面がギヤ形状となっている。

クラッチ機構２２０は、可動ギヤ２２１と、常時噛み合いギヤ２２２とを備えている。可動ギヤ２２１は、その軸方向に移動可能に構成されている。なお、可動ギヤ２２１は、ギヤ径が、軸方向の一方から他方に向かい連続的に変化するテーパ状でもよいし、軸方向位置によらずギヤ径が一定でもよい。可動ギヤ２２１は、軸方向に移動させられることにより、窓側ギヤ２４２およびモータ側ギヤ２４１と噛み合う状態と、それら窓側ギヤ２４２およびモータ側ギヤ２４１と噛み合わない状態とが可能である。

常時噛み合いギヤ２２２は、窓側ギヤ２４２と常時噛み合っている。窓側ギヤ２４２は、内歯車であり、筐体窓２１２においてレーザ光が通過する範囲ではない部分に固定されている。したがって、図１６に示すように、可動ギヤ２２１が、常時噛み合いギヤ２２２およびモータ側ギヤ２４１と噛み合った状態では、モータ側ギヤ２４１の回転が窓側ギヤ２４２に伝達され、筐体窓２１２が回転する。筐体窓２１２が回転する方向は、図１６から分かるように、モータ側ギヤ２４１の回転方向と同方向である。

図１４に示している動力伝達制御部２３０は、たとえば、ソレノイドアクチュエータを備えた構成である。動力伝達制御部２３０は、制御回路５からの指示に基づいて、可動ギヤ２２１を、窓側ギヤ２４２およびモータ側ギヤ２４１と噛み合う状態、あるいは、窓側ギヤ２４２およびモータ側ギヤ２４１と噛み合わない状態とする。

図１７は、第３実施形態において制御回路５が実行する処理を示している。制御回路５は、監視範囲を監視する必要がある状態では、周期的にこの図１７の処理を実行する。

ステップＳ１０１では、距離計測処理を行う。距離計測処理では、レーザ駆動回路３１にレーザダイオード３２を駆動させてレーザ光を出力させることを指示する信号を出力する。また、モータ駆動回路３６に、一定速度で一定方向に走査ミラー３４を回転させるように、レーザ走査モータ３５を駆動させることを指示する信号も出力する。さらに、時間計測回路４４から取得する時間に基づいて、物体までの距離を計測する。レーザ光は、走査ミラー３４の回転角が所定角度変化する毎に行い、物体までの距離計測は、レーザ光を出力させる毎に行う。監視範囲の全範囲に渡り距離を計測したら、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、いずれかの角度に、筐体窓２１２までの距離に近似した距離からの反射を意味する近距離反射があったか否かを判断する。この判断がＮＯであれば図１７の処理を終了する。一方、ステップＳ１０２の判断がＹＥＳであればステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、近距離反射が現れた角度を記憶する。ステップＳ１０４では、窓回転装置２０２の動力伝達制御部２３０に筐体窓２１２を回転させることを指示する信号の出力を開始する。

ステップＳ１０５では、筐体窓２１２が、予め設定されたα°回転したか否かを判断する。この判断がＮＯであれば、再びこのステップＳ１０５の判断を行う。一方、ステップＳ１０５の判断がＹＥＳになった場合には、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、窓回転装置２０２の動力伝達制御部２３０に出力していた信号を停止する。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０１と同じ距離計測処理を再び行う。ステップＳ１０８ではステップＳ１０３で記憶した角度にα°加算した角度に、近距離反射があったか否かを判断する。

この判断がＹＥＳであればステップＳ１０９に進み、筐体窓２１２が汚れていると判定する。一方、ステップＳ１０８の判断がＮＯであればステップＳ１１０に進み、筐体窓２１２は汚れていないと判定する。

図１８は、筐体窓２１２の正面に汚れ２０７が付着している状態を示している。図１８（Ａ）は筐体窓２１２を回転させる前であり、（Ｂ）は筐体窓２１２をα°回転させた後の状態である。図１８（Ａ）、（Ｂ）から分かるように、筐体窓２１２に汚れ２０７が付着している場合、筐体窓２１２をα°回転させると、汚れ２０７による近距離反射が生じる角度は、筐体窓２１２を回転する前の角度を、筐体窓２１２の回転方向にα°進めた角度である。したがって、ステップＳ１０８の判断がＹＥＳである場合には、ステップＳ１０９に進み、筐体窓２１２が汚れていると判定するのである。

図１９は、筐体窓２１２の正面に筐体窓２１２に近接して外部物体２０９が位置している状態を示している。図１９（Ａ）は筐体窓２１２を回転させる前であり、（Ｂ）は筐体窓２１２をα°回転させた後の状態である。図１９（Ａ）、（Ｂ）から分かるように、近距離反射の原因が外部物体２０９である場合、筐体窓２１２をα°回転させても、近距離反射が生じる角度は変化しない。したがって、ステップＳ１０８の判断がＮＯである場合には、ステップＳ１１０に進み、筐体窓２１２は汚れていないと判定するのである。

以上、説明したように、第３実施形態のように、筐体窓２１２を回転させることによっても、筐体窓２１２の回転移動前と回転移動後のデータを比較することで、筐体窓２１２に付着した汚れを精度よく検出することができる。

また、第３実施形態では、走査ミラー３４を回転させるレーザ走査モータ３５を動力源として兼用して、筐体窓２１２を駆動させることができる。

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。

＜変形例１＞
たとえば、第３実施形態のクラッチ機構２２０は、走査ミラー３４の回転方向と同一方向に筐体窓２１２を回転させていた。しかし、これとは反対に、走査ミラー３４の回転方向とは逆方向に筐体窓２１２を回転させる機構であってもよい。走査ミラー３４の回転方向とは逆方向に筐体窓２１２を回転させる機構とする場合には、たとえば、前述のクラッチ機構２２０において、常時噛み合いギヤ２２２を備えず、可動ギヤ２２１がモータ側ギヤ２４１と窓側ギヤ２４２とに噛み合うようにすればよい。

走査ミラー３４の回転方向とは逆方向に筐体窓２１２を回転させる機構とする場合には、このように、ギヤの数を少なくすることができる。ギヤの数を少なくすることができれば、クラッチ機構の構成が簡素化するので、クラッチ機構の耐久性が向上し、また、コストも低減できる。

＜変形例２＞
第３実施形態では、近距離反射が現れた場合、筐体窓２１２を回転させていたが、近距離反射が現れるかどうかに関係なく、距離計測中は常時、筐体窓２１２を回転させていてもよい。筐体窓２１２を常時回転させていても、近距離反射が現れた角度にα°を加算した角度に近距離反射があるかどうかの判断は可能だからである。

＜変形例３＞
第１、第２実施形態のレーザレーダ装置１、１００は、移動装置として回転装置２、１０２を備えていたが、筐体１１を上下、あるいは、左右に平行移動させる移動装置を備えてもよい。

図２０（Ａ）に示すレーザレーダ装置３００は、筐体１１を左右に平行移動させる移動装置３０２を備えている。図２０（Ａ）は、図５（Ａ）、図６（Ａ）と同様、レーザレーダ装置３００を上方から見た図である。また、図２０（Ａ）におけるレーザレーダ装置３００は、移動装置３０２により筐体１１が通常位置から移動させられた状態である。

通常位置は図示していないが、移動装置３０２の幅方向中央に筐体１１が位置する状態である。また、ここでは、この通常状態において、図５（Ａ）と同様、ポール８が筐体１１の正面に置かれているとする。この通常状態では、図２０（Ｂ）に示すように、レーザレーダ装置３００は、角度θ１から角度θ２の範囲に、筐体窓１２までの距離に近似した距離を検出する。

この通常状態から、移動装置３０２を駆動して筐体１１を図２０（Ａ）の位置に移動させると、図２０（Ａ）に示すように、ポール８は、筐体１１の正面に対して角度βずれた位置となる。したがって、図２０（Ａ）の状態では、レーザレーダ装置３００は、図２０（Ｂ）に示す角度θ８から角度θ９の範囲に、筐体窓１２までの距離に近似した距離を検出する。

これに対して、仮に、通常状態において筐体窓１２までの距離に近似した距離を検出した物体が筐体窓１２の汚れであれば、図２０（Ａ）の位置に筐体１１が移動しても、筐体窓１２までの距離に近似した距離を検出する角度範囲は角度θ１からθ２となる。

よって、筐体１１を左右に移動させることでも、筐体窓１２までの距離に近似した距離にある物体が、外部物体であるか、筐体窓１２に付着した汚れであるかを判断することができる。

また、筐体１１を左右に移動させる場合も、筐体１１を回転させる場合と同様、走査ミラー３４の中心点の位置が変化する。したがって、ある外部物体により、その外部物体よりも遠方に存在する別の外部物体の検出が阻害されてしまう程度を軽減できるという効果を奏する。

筐体１１を上下に移動させる移動装置は図示しないが、図４に示されているような、太さが一定である外部物体であって、かつ、その外部物体が筐体１１の移動方向である上下方向に平行になっている場合を除き、外部物体であれば、第２実施形態と同様、検出距離が変化する。したがって、筐体１１を上下に移動させる移動装置を用いても、筐体窓１２までの距離に近似した距離にある物体が、外部物体であるか、筐体窓１２に付着した汚れであるかを判断することができる。

＜変形例４＞
第１、第２実施形態の回転装置２、１０２は、筐体１１の裏側面１１ａに固定されていたが、筐体１１を載せる形式の回転装置を用いてもよい。

＜変形例５＞
第３実施形態では筐体窓２１２を回転移動させていたが、筐体窓を上下あるいは左右に平行移動させてもよい。

１：レーザレーダ装置 ２：回転装置 ２Ｃ：回転軸 ３：投光部 ４：受光部 ５：制御回路 ６：壁 ８：ポール ９：外部物体 １１：筐体 １１ａ：裏側面 １２：筐体窓 ２１：回転機構 ２２：回転機構駆動部 ２３：回転機構駆動回路 ３１：レーザ駆動回路 ３２：レーザダイオード ３３：偏向ミラー ３４：走査ミラー ３５：レーザ走査モータ ３５ａ：回転軸 ３６：モータ駆動回路 ３７：モータ角度センサ ４１：受光ミラー ４２：フォトダイオード ４３：受光回路 ４４：時間計測回路 ６０：遮蔽範囲 ６１：遮蔽範囲 ６２：遮蔽範囲 １００：レーザレーダ装置 １０２：回転装置 １０２Ｃ：回転軸 ２００：レーザレーダ装置 ２０２：窓回転装置 ２０９：外部物体 ２１２：筐体窓 ２２０：クラッチ機構 ２２１：可動ギヤ ２２２：常時噛み合いギヤ ２３０：動力伝達制御部 ２４１：モータ側ギヤ ２４２：窓側ギヤ ３００：レーザレーダ装置 ３０２：移動装置

Claims (10)

1. 筐体（１１）に取り付けられている筐体窓（１２、２１２）を備え、前記筐体窓からレーザ光を走査しつつ照射するレーザレーダ装置（１、１００、２００、３００）であって、
   前記筐体窓上の点が前記レーザレーダ装置の外部の固定点に対して相対移動するように、前記筐体窓を移動させる移動装置（２、１０２、２０２、３０２）を備えることを特徴とするレーザレーダ装置。
2. 請求項１において、
   前記移動装置（２、１０２、３０２）は、前記レーザレーダ装置の筐体を移動させることにより、前記筐体窓上の点と装置外部の固定点とを相対移動させる装置であることを特徴とするレーザレーダ装置。
3. 請求項２において、
   前記移動装置（２、１０２）は、前記筐体を回転移動させる装置であることを特徴とするレーザレーダ装置。
4. 請求項３において、
   前記移動装置（２）は、前記筐体を、上下方向軸（２Ｃ）周りに回転移動させる装置であることを特徴とするレーザレーダ装置。
5. 請求項４において、
   前記移動装置の前記上下方向軸は、前記レーザ光の走査基点からずれた位置にあることを特徴とするレーザレーダ装置。
6. 請求項３において、
   前記移動装置（１０２）は、前記筐体を、前記筐体に対して左右方向となる軸周りに回転移動させる装置であることを特徴とするレーザレーダ装置。
7. 請求項２において、
   前記移動装置（３０２）は、前記筐体を平行移動させる装置であることを特徴とするレーザレーダ装置。
8. 請求項１において、
   前記筐体窓（２１２）は、前記筐体に対して相対移動するようになっており、
   前記移動装置（２０２）は、前記筐体窓を前記筐体に対して相対移動させることにより、前記筐体窓上の点と装置外部の固定点とが相対移動する方向に、前記筐体窓を移動させることを特徴とするレーザレーダ装置（２００）。
9. 請求項８において、
   前記レーザレーダ装置は、前記レーザ光を、前記レーザレーダ装置の正面方向に対して左右方向に走査する装置であり、
   前記レーザ光を前記左右方向に走査するために、上下方向軸周りに回転する走査ミラー（３４）と、
   上下方向に配置された回転軸（３５ａ）を備え、前記走査ミラーを前記上下方向軸周りに回転させるモータ（３５）と、を備え、
   前記移動装置は、
   前記モータの前記回転軸と一体回転するモータ側ギヤ（２４１）と、
   前記筐体窓に固定されて、前記筐体窓と一体回転する窓側ギヤ（２４２）と、
   前記モータ側ギヤと前記窓側ギヤとに噛み合う状態と、前記モータ側ギヤおよび前記窓側ギヤの少なくとも一方とは噛み合わない状態とが可能な可動ギヤ（２２１）を有するクラッチ機構（２２０）とを備えていることを特徴とするレーザレーダ装置。
10. 請求項９において、
    前記クラッチ機構は、前記走査ミラーの回転方向とは逆方向に前記筐体窓を回転させる機構であることを特徴とするレーザレーダ装置。

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