JP5998808B2 - レーザレーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。

従来より、レーザレーダ装置を用いて監視エリア内に侵入する物体を監視するシステムが提供されている。この種のシステムでは、例えば、レーザレーダ装置内にレーザ光走査部と受光部が設けられており、レーザ光走査部により監視対象となる空間に対してレーザ光の走査を行い、このレーザ光が空間内で物体に照射されたときの当該物体からの反射光を受光部によって検出し、これにより物体の存在を把握している。そして、このように物体からの反射光が検出されたときには、この物体に照射されたレーザ光の照射方向、及び当該レーザ光の発生から反射光の受光までに要した時間に基づいて、空間内での物体の位置を検出し、この検出位置が予め設定された監視エリア内にある場合に、当該物体を侵入物としている。

特開２００９−１１００６９公報

ところで、上記のようなレーザレーダ装置を設置して監視エリア内に侵入した物体（侵入者等）を検出しようとした場合、この検出対象物よりも十分小さく本来的に検出されるべきでない拡散物（例えば霧や煙等）が監視エリア内に入り込んだとき、或いはこのような霧等の拡散物が監視エリア内で生じたときにこれらを検出してしまい、個々の拡散物は小さいのであるがレーザレーダ上は纏まって１つの物体に見えてしまうので、その結果、検出対象物が侵入したものと誤判断してしまう虞がある。このような問題は、気候条件の影響を受けやすい屋外に監視エリアを設定する場合などにおいて特に懸念される。

例えば、レーザレーダ装置を屋外に設置し、屋外に設定された監視エリア内に侵入する者を検出しようとした場合、屋外では、霧などが突発的に生じる可能性があり、このような霧が監視エリア内で発生したり、監視エリア外から監視エリア内に入り込んでしまうことが懸念される。このように霧が監視エリア内に入り込んでしまうと、レーザレーダ装置から照射されるレーザ光が監視エリア内の霧（具体的には霧を構成する微小な水滴）で反射して大きな物体として見えてしまうため、霧を侵入者と間違えて判断してしまうことになる。また、監視エリア内に入り込んだ侵入者を検出しようとしたとき、例えば侵入者の前方においてある程度広い範囲で霧が生じているような場合にはこの霧の領域が人と判別されてしまい、実際の侵入者の正確な位置が分からなくなるといった虞もある。

一方、上記問題に関連する技術としては、特許文献１のようなものが提供されている。この特許文献１の技術では、所定の検出エリアに対してレーザ光の走査を周期的に行い、前中後の測定周期において所定程度を超える（周期を超えた、いわば時系列的な）不連続変化が生じている場合に、この不連続情報に対応する距離情報をノイズとして除去している。この特許文献１の技術では、雨滴によってパルスレーザ光の一部が反射された場合に現れるようなパルス（Ｐ２０、Ｐ３０）は、同じ測定方向での前中後の測定周期における反射光の受光信号波形に通常は現れないという確率的な考えに基づき、ある測定方向において、ある測定周期に取得された特定の距離データが、これとは同じ測定方向においてその測定周期の前後の測定周期に取得された距離データと大きく異なっている場合に、前記特定の距離データを雨滴や雪などのノイズによるものと判断し、検出対象物（人体）の距離データではないものとして除去している。

しかしながら、上記特許文献１の方法では、測定された物体が雨滴などのノイズであるか、それとも検出対象物（人体）であるかを判断するために、監視エリア内で物体が検出される度に、多周期の波形をリアルタイムで取得、記憶しなければならず、その上で、更にこれらを読み出して比較、判断する処理を行わなければならない。このような方法では、監視エリア内に存在する物体からの反射光を装置側で確認できたとしても、その物体が検出対象物（人体）であるかノイズであるかを判定するために要する処理時間が大きくなってしまうため、装置側で反射光を確認してから判定結果を得るまでに時間がかかってしまい、その結果、検出対象物（人体）の迅速な検出が阻害されてしまうことになる。また、特許文献１で想定する雨滴と比べて霧は動きが遅く、同じ位置に長い時間滞留し続けるという特徴がある。従って、特許文献１の技術を霧が発生する環境下で用いた場合、同じ測定方向において複数の測定周期で連続して霧に照射される可能性があり、このような場合、霧がノイズと判定されずに検出対象物（人体）と誤判定されてしまう。つまり、特許文献１の方法では、霧のように同じ位置に長い時間滞留しつつける拡散物を正確にノイズと判別することができない。

このような問題を解決するべく、本願の発明者が研究を重ねた結果、霧等の拡散物は、粒子が極めて細かく、極めて小さいという特性を有しているため、照射された１本のレーザ光の経路上に霧等の粒子が存在していても、その経路を通るレーザ光の全てが粒子に当たるのではなく、何割かのレーザ光は粒子に当たらずにそのまま前方に進み続けることになるという現象に着目するに至った。このような現象が生じるため、「投光に用いられる回転反射部がいずれかの回転角度にあるときのレーザ光の照射方向において複数の到達位置が検出された場合」、その回転角度に対応する照射方向において、霧等の拡散物などにレーザ光の一部が照射され、残余のレーザ光がその後方の物体（背景等）に照射されたことが想定され、このような二重の検出結果が得られた場合にその回転角度における前側の到達位置の検出結果を検出対象物以外のノイズによるものと判定すれば、霧等に起因するノイズを除去しやすくなることを見出した。なお、図１２（Ａ）は、ある方向にレーザ光を照射したときの二重の検出結果を例示するものであり、ある程度遠い距離に存在する霧粒子等からの反射光の波形をＰ１で示し、その後方の物体からの反射光の波形をＰ２で示している。

しかしながら、上述のような「二重の検出結果」によってノイズを判定する方法は、霧等の拡散物が非常に近い距離に存在する場合に新たな問題が生じる。例えば装置から非常に近い距離に霧粒子が存在する場合、あまり拡散しない段階でのエネルギー密度の大きい投光レーザが霧粒子で反射することになるため、その反射によって検出手段に導かれる反射光（検出光）のレベルも相当大きくなり、検出手段での受光量が飽和レベルに達しやすくなる。そして、このように検出手段での受光量が一旦飽和レベルに達してしまうと、次の反射光を検出し得る状態になるまで（即ち、検出されている受光量が低レベルに低下するまで）に時間がかかるため、その霧粒子のすぐ後ろに物体が存在する場合には、その物体からの反射光の受光パルスが霧粒子からの受光パルスにかき消されてしまう虞がある（図１２（Ｂ）の波形Ｐ２の例を参照）。このような現象が生じると、検出すべき物体からの反射光を明確に識別できなくなり、検出漏れを生じさせる懸念がある。

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、検出エリア内に霧等の拡散物が存在する場合に、このような拡散物をノイズとして迅速かつ正確に判定することができ、更に、霧等の拡散物が近距離に存在する場合であっても後方の検出対象物をより正確に検出することが可能なレーザレーダ装置を提供することを目的とする。

本発明は、レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段で発生したレーザ光を反射する第１反射部と、前記第１反射部を所定の中心軸を中心として回転させる駆動部とを備え、前記駆動部により前記第１反射部を回転させることで前記第１反射部から外部空間に照射されるレーザ光の向きを変化させる走査手段と、
光を受光する受光領域を有する検出手段と、
前記レーザ光が前記外部空間の物体で反射して生じる反射光を反射可能な反射面を備えると共に回転可能に構成された第２反射部と、前記第２反射部の反射面が前記第１反射部からの前記レーザ光の照射側に面するように前記第１反射部と前記第２反射部とを同期させて回転させる同期手段とを備え、前記第２反射部に入り込む前記反射光を当該第２反射部で反射させて前記検出手段の前記受光領域に導くように構成された誘導手段と、
前記レーザ光発生手段にて前記レーザ光が発生した際の前記第１反射部又は前記第２反射部の回転角度と、当該レーザ光の発生から当該レーザ光に応じた前記反射光が前記検出手段によって検出されるまでの経過時間とに基づいて、前記外部空間における当該レーザ光の到達位置を検出する到達位置検出手段と、
前記到達位置検出手段によって検出された前記到達位置が予め定められた監視エリア内であることを条件として検出対象物が検出されたものと判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、前記第１反射部の１周期の回転範囲におけるいずれかの回転角度にあるときのレーザ光の照射方向において、前記到達位置検出手段によりレーザ光の複数の到達位置が検出された場合に、当該回転角度において最後方の到達位置よりも前側の到達位置の検出結果を前記検出対象物以外のノイズによるものと判定する構成をなしており、
前記誘導手段は、前記第１反射部からの前記レーザ光の照射方向に対し所定角度傾斜した方向で前記第２反射部に入り込む前記反射光が前記検出手段に向けて集光される構成をなし、且つ前記外部空間における前記レーザ光の投光光軸上の所定位置が前記受光領域で受光可能となる視野範囲の中心となる受光光軸上に位置し、前記レーザ光の投光光軸において前記所定位置から前記第１反射部に近づくほど、前記受光光軸から離れることを特徴とする。

請求項１の発明では、誘導手段は、第１反射部からのレーザ光の照射方向に対し所定角度傾斜した方向で第２反射部に入り込む反射光が検出手段に向けて集光される構成をなし、且つ外部空間におけるレーザ光の投光光軸上の所定位置が受光領域で受光可能となる視野範囲の中心となる受光光軸上に位置し、レーザ光の投光光軸において所定位置から第１反射部に近づくほど、受光光軸から離れるようになっている。つまり、装置付近では、レーザ光の投光光軸が受光光軸から相対的に大きく離れ、装置からある程度離れた所定位置ではレーザ光の投光光軸が受光光軸上に位置し、この付近では投光光軸と受光光軸とが非常に近くなる。
このように投光光軸上の所定位置が受光光軸上に位置する構成では、所定位置付近の物体でレーザ光が反射したときの反射光のうち、反射位置中心部（投光光軸付近）からの相対的に強い反射光は検出手段における受光領域の中心部に入り込みやすくなり、更にその中心部周囲からの反射光も受光領域中心部の周囲で受光されやすくなる。
一方、レーザ光の投光光軸において所定位置から第１反射部に近づくほど、受光光軸から離れるようになっているため、より第１反射部に近い物体（即ち装置に近い物体）でレーザ光（投光レーザ）が反射するときには、その反射位置中心部（投光光軸付近）からの相対的に強い反射光は、検出手段において受光領域の中心部からより離れた位置に入り込みやすくなり、これに応じて、その中心部（投光光軸）の周囲で反射して受光領域に入り込もうとする反射光の受光位置もシフトする。
つまり、この構成では、反射位置が装置に近くなるほど、反射光の入射領域を全体的に受光領域の中心からずらすことができるため、相対的に近い位置（少なくとも第１反射部から前記所定位置までの間において、より装置側の位置）に存在する物体からの反射光は、これよりも遠い位置に存在する物体からの反射光を受光する場合に比べて受光されない反射光が増え、相対的に検出光量を抑えることができる。一方、相対的に遠い位置（少なくとも第１反射部から前記所定位置までの間において、より所定位置側に離れた位置）の物体を検出する場合には、反射光の入射領域を全体的に受光領域の中心付近とすることで遠距離の検出感度を下げない構成とすることができる。
特に、本発明に係るレーザレーダ装置の構成では、装置に近い近距離の物体にレーザ光が当たった場合、収束性が高いレーザ光による反射光となるため、エネルギーの大きい反射光が受光系に入り込むことになる。しかしながら、本発明では、このような近い位置からの反射光の多くは、指定された受光光軸からやや離れた位置に入力光として集まることになるため、入力光の多くは検出手段に感知されず無効となる。よって制御上の受光量（即ち、検出手段での総受光量）は下がり、それに併せて当該入力光の受光波形の山のピーク及び裾野が短くなる（図１２（Ｂ）参照）。このような特徴を有するため、同一の照射方向において２つの検出波形（物体からの反射光の各受光波形）が得られる場合には、近い位置からの反射光の受光波形（山）と、これよりも遠い位置からの反射光の受光波形（山）が区別できるようになり、後方の物体からの受光波形が前方の物体の受光波形に埋もれなくなるため、後方の物体をより確実に検出することが可能になる。
一方、収束性が弱まった状態で遠距離の物体で反射した反射光は、指定された受光光軸中心だけでなく、受光領域全域で満遍なく受光されることになり、収束位置が受光光軸中心でなくとも収束性は落ちない。よって、制御上の受光量（即ち、検出手段での総受光量）は低下せず、受光感度の低下を効果的に抑えることができる。
そして、このような本願の構造によれば、近距離に霧が発生してもその後方の検出物体を検出できる可能性を高めることができると共に、遠距離でも従来と同じ感度で検出物体を検出することが可能になり、このような効果を得るために複雑な構成や複雑な制御方法を用いる必要もない。

請求項２の発明では、前記投光光軸上の前記所定位置が前記監視エリア内となるように前記監視エリアが設定されている。この構成によれば、少なくとも監視エリア内の所定の遠距離（所定位置付近）において、反射光を全体的に受光領域の中心で受光するような効率的な受光が可能となる。従って、監視エリア内において受光量の低下が懸念される遠距離側の感度を高めることができる。

請求項３の発明では、前記第２反射部から前記検出手段までの経路には、光を通過させる導光部を備えた絞り部材が設けられており、前記絞り部材は、前記受光光軸が前記導光部の導光領域内を通るように配置され、前記第２反射部で反射する前記反射光のうち前記導光領域内に入り込む光を選択的に前記受光領域に導き、前記導光領域から外れた光の通過を遮るように構成されている。この構成では、レーザ光（投光レーザ）の反射位置が第１反射部に近くなるほど反射光が受光光軸から外れるため、絞り部材によって遮られる光量が大きくなり、第１反射部に近い位置からの強い反射光が受光領域に入り込みすぎることを効果的に抑えることができる。一方、所定位置付近からの光は、受光光軸付近に導かれるため、絞り部材における導光領域内に入り込みやすく、受光領域で検出されやすくなる。特にこの構成では、絞り部材の構成によって近距離側（第１反射部側）の反射光及び遠距離側（所定位置側）の反射光の受光度合いを調整出来るため、設計上有利であり、受光度合いの変更、調整等も絞り部材の位置調整や変換等によって容易に行うことができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。 図２は、図１のレーザレーダ装置における投光光軸と受光視野との関係等を示す説明図である。 図３（Ａ）は、レーザ光が所定位置付近で反射したときの受光領域内での反射光の受光位置を概念的に説明する説明図であり、図３（Ｂ）は、その所定位置よりも近い位置でレーザ光が反射したときの受光領域内での反射光の受光位置を概念的に説明する説明図である。 図４は、図１のレーザレーダ装置を屋外に設置して検出する様子を説明する説明図である。 図５（Ａ）は、図１のレーザレーダ装置で行われる検出処理の流れを例示するフローチャートであり、図５（Ｂ）は、その検出処理における初期処理の流れを例示するフローチャートである。図５（Ｃ）は、その検出処理における距離測定処理の流れを例示するフローチャートである。 図６は、図５（Ｃ）の距離測定処理におけるノイズ判別処理の流れを例示するフローチャートである。 図７は、初期設定処理で得られた背景物体の距離データを示すグラフであり、各回転位置（回転角度）での照射方向におけるレーザレーダ装置から背景物体までの距離をそれぞれ示すものである。 図８（Ａ）は、ある照射方向においてレーザ光が単一の物体で反射したときのフォトダイオードでの受光波形を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、ある照射方向においてレーザ光が２つの物体で反射したときのフォトダイオードでの受光波形を示すグラフである。 図９は、後方の到達位置からの反射光の減衰を説明する説明図である。 図１０は、後方の到達位置での受光波形を補正するための補正テーブルを説明する説明図である。 図１１は、第１実施形態の変形例での受光の様子を説明する説明図であり、図１１（Ａ）は、レーザ光が所定位置付近で反射したときの受光領域内での反射光の受光位置を概念的に説明する説明図であり、図１１（Ｂ）は、その所定位置よりも近い位置でレーザ光が反射したときの受光領域内での反射光の受光位置を概念的に説明する説明図である。 図１２（Ａ）は、近距離の霧の粒子からの受光波形が飽和し、後方の物体の波形が読み取れない場合の受光波形の例を説明する説明図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の波形において霧の粒子からの受光量が抑えられた場合の受光波形の例を説明する説明図である。

[第１実施形態]
以下、本発明のレーザ測定装置を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
（レーザレーダ装置の概要）
まず、図１等を参照してレーザレーダ装置１の概要について説明する。
図１は、第１実施形態に係るレーザレーダ装置１の全体構成を概略的に例示する断面図である。なお、図１では、レーザレーダ装置１を第２反射部４１の回転中心軸Ｃに沿った所定切断面（中心軸Ｃ及びフォトダイオード６０の受光位置を通る切断面）で切断した構成を概略的に示している。また、以下の説明では、透過板の断面については白抜きで示すこととする。

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を受光するフォトダイオード６０とを備え、装置外の走査エリアに存在する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７０の制御により、図示しない駆動回路からパルス電流を受け、このパルス電流に応じたパルスレーザ光（レーザ光Ｌ１）を間欠的に出射している。なお、本実施形態では、レーザダイオード１０から装置外の物体（図示略）に至るまでのレーザ光を符号Ｌ１にて概念的に示し、装置外の物体からフォトダイオード６０に至るまでの反射光の領域を符号Ｌ３ａ，Ｌ３ｂにて概念的に示している。

フォトダイオード６０は、例えばアバランシェフォトダイオード（avalanche photodiode）などによって構成されている。このフォトダイオード６０は、光を受光する受光領域を有し、当該受光領域に入射する光を検出する構成をなしており、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ１が発生し、そのレーザ光Ｌ１が装置外に存在する検出物体（図示略）にて反射したとき、その反射光（具体的には、その反射光のうちの第２反射部４１及びミラー６２によって受光領域に導かれた光）を受光して電気信号に変換するように機能している。なお、検出物体からの反射光については上下方向所定領域及び所定角度のものが第２反射部４１に受けられる構成となっており、図１では、符号Ｌ３ａ，Ｌ３ｂで示す２つのライン付近を境界としてこのラインＬ３ａ，Ｌ３ｂ間の領域の反射光が第２反射部４１によって反射されるようになっている。
本実施形態では、フォトダイオード６０が「検出手段」の一例に相当し、後述する走査手段によって照射されるレーザ光が外部空間に存在する物体で反射したときに当該物体からの反射光を検出するように機能する。

レーザダイオード１０から出射されるレーザ光Ｌ１の光軸上にはレンズ１２が設けられている。このレンズ１２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で発生して拡散しようとするレーザ光Ｌ１を集光し、例えば略平行光に変換している。

レンズ１２を通過したレーザ光Ｌ１の光路付近には、ミラー１４が設けられている。このミラー１４は、レーザ光Ｌ１の光軸（図１の例では、中心軸Ｃと直交する所定方向の光軸）に対し所定角度（例えば４５°）で傾斜してなる反射面１４ａを有している。本実施形態では、第１反射部２１及び第２反射部４１の回転中心となる中心軸Ｃの方向を上下方向とし、上下方向と直交する方向を水平方向としており、ミラー１４の反射面１４ａは、その水平方向に対して所定角度（例えば４５°）で傾斜している。このミラー１４は、レーザダイオード１０から出射されて中心軸Ｃと直交する方向（水平方向）に通るレーザ光Ｌ１を反射面１４ａによって第１反射部２１側に反射させ、中心軸Ｃの方向に導いている。

また、ミラー１４からのレーザ光Ｌ１の光軸上には、走査装置２０が設けられている。走査装置２０は、「走査手段」の一例に相当し、レーザダイオード１０で発生したレーザ光を反射する回転可能な第１反射部２１と、この第１反射部２１を所定の中心軸Ｃを中心として回転させるモータ３０とを備え、モータ３０により第１反射部２１を回転させることで第１反射部２１から外部空間に照射されるレーザ光の向きを変化させるように機能する。

走査装置２０のうち、回転体は、回転可能に構成された第１反射部２１と、この第１反射部２１に連結された軸部２３とによって構成され、この軸部２３を回転可能に支持する図示しない軸受（図示略）が設けられている。そして、第１反射部２１によりレーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１（具体的にはミラー１４からのレーザ光Ｌ１）をケース２外の外部空間に向けて反射させるように機能している。

第１反射部２１は、ミラー１４で反射したレーザ光Ｌ１の光軸上に配置される平坦状の反射面２１ａを備えており、上下方向に延びる中心軸Ｃを中心として回転可能に配設されている。第１反射部２１の回転中心となる中心軸Ｃの方向は、ミラー１４から第１反射部２１に入射するレーザ光Ｌ１の方向と略一致しており、レーザ光Ｌ１が第１反射部２１に入射する入射位置が中心軸Ｃ上の位置Ｐ１付近とされている。

また、本実施形態では、第１反射部２１の反射面２１ａにおいて位置Ｐ１付近の部分が、垂直方向（反射面２１ａに入射するレーザ光Ｌ１の方向）に対して略４５°の角度で傾斜しており、第１反射部２１の反射面２１ａで反射したレーザ光Ｌ１が水平方向に照射されるようになっている。また、第１反射部２１は入射するレーザ光Ｌ１の方向と一致した方向の中心軸Ｃを中心として回転するため、第１反射部２１の回転位置（回転角度）に関係なくレーザ光Ｌ１の入射角度が常に約４５°で維持され、位置Ｐ１からのレーザ光Ｌ１の向きは絶えず水平方向（中心軸Ｃと直交する方向）となるように構成されている。なお、本実施形態では、中心軸Ｃの方向を垂直方向（上下方向、縦方向）としており、中心軸Ｃと直交する平面方向を水平方向としている。

さらに、レーザレーダ装置１には、第１反射部２１を回転させるように駆動するモータ３０が設けられている。このモータ３０は、「駆動部」の一例に相当し、軸部２３を回転させることで、軸部２３と連結された第１反射部２１を回転駆動している。なお、モータ３０の具体的構成としては、例えば直流モータ、交流モータ、ステップモータなど様々なモータを使用できる。

また、本実施形態では、図１に示すように、モータ３０の軸部２３の回転角度位置（即ち第１反射部２１の回転角度位置）を検出する回転角度センサ３２が設けられている。回転角度センサ３２は、ロータリーエンコーダなど、軸部２３の回転角度位置を検出しうるものであれば公知の様々なセンサを使用できる。

次に、回転反射機構４０及びミラー６２について説明する。
これら回転反射機構４０及びミラー６２は、「誘導手段」の一例に相当するものであり、レーザダイオード１０からのパルスレーザ光Ｌ１が外部空間の物体で反射して生じる反射光を反射可能な反射面４１ａを備えると共に回転可能に構成された第２反射部４１と、第２反射部４１の反射面４１ａが第１反射部２１からのレーザ光の照射側に面するように第１反射部２１と第２反射部４１とを同期させて回転させる「同期手段」としてのモータ５０とを備え、第２反射部４１に入り込む反射光を当該第２反射部４１で反射させてフォトダイオード６０の受光領域に導くように構成されている。

このうち、回転反射機構４０は、回転可能に構成された第２反射部４１と、この第２反射部４１に連結された軸部４２と、この軸部４２を回転可能に支持する図示しない軸受とを備えている。そして、第２反射部４１により装置外の検出物体からの反射光（レーザ光Ｌ１が外部空間の物体で反射して生じる反射光）をフォトダイオード６０に向けて偏向するように機能している。

第２反射部４１は、反射面４１ａが例えば放物面として構成された凹面鏡として機能しており、所定方向（受光視野の中心（受光光軸Ｌ２）の方向）且つ所定領域（Ｌ３ａとＬ３ｂの間の領域）の反射光を中心軸方向の一方側（下方）に向けて反射させつつ集光し、集光される反射光の焦点位置が例えば中心軸Ｃ上になるように形状が調整されている。また、第２反射部４１は、上下方向に延びる上述の中心軸Ｃを中心として回転可能に配設されている。即ち、第２反射部４１の回転軸の方向は、第１反射部２１の回転軸の方向と略一致している。

更に、回転反射機構４０には、第２反射部４１を回転させるように駆動するモータ５０が設けられている。このモータ５０は、軸部４２を回転させることで、軸部４２と連結された第２反射部４１を回転駆動している。なお、モータ５０の具体的構成としては、例えば直流モータ、交流モータ、ステップモータなど様々なモータを使用できる。また、このモータ５０は、第２反射部４１の反射面４１ａが第１反射部２１からのレーザ光の照射側に面するように（より具体的には、レーザ光Ｌ１の投光光軸と、誘導手段による受光光軸Ｌ２が常に交わるように）、モータ３０による第１反射部２１と同期させて第２反射部４１を回転させている。

また、本実施形態では、図１に示すように、モータ５０の軸部４２の回転角度位置（即ち第２反射部４１の回転角度位置）を検出する回転角度センサ５２が設けられている。回転角度センサ５２は、ロータリーエンコーダなど、軸部４２の回転角度位置を検出しうるものであれば公知の様々なセンサを使用できる。

なお、この構成では、モータ５０が「同期手段」の一例に相当するが、第１反射部２１と第２反射部４１とを同期させて回転させ得る構成であればこれに限定されない。例えば、軸部２３と軸部４２を一体的な軸部として構成し、これを単一のモータによって回転駆動するようにしてもよい。この場合、この単一のモータが駆動部及び同期手段の一例に相当することになる。また、軸部２３と軸部４２を一体的な軸部として構成すると共に、この軸に歯車やプーリなどの伝達要素を取り付け、モータからの駆動力をこの伝達要素を介して伝達してその軸を回転させるようにしてもよい。この場合、伝達要素及びモータが駆動部及び同期手段に相当することになる。

また、本構成では、第１反射部２１からのレーザ光Ｌ１の照射方向に対し所定角度傾斜した方向で第２反射部４１に入り込む反射光がフォトダイオード６０に向けて集光される構成をなし、且つ外部空間におけるレーザ光Ｌ１の投光光軸上の所定位置Ｐ３が受光領域で受光可能となる視野範囲の中心となる受光光軸Ｌ２上に位置するように構成されている。そして、レーザ光Ｌ１の投光光軸（レーザ光Ｌ１の投光経路の中心）において所定位置Ｐ３から第１反射部２１に近づくほど、受光光軸Ｌ２から離れるようになっている。

この構成では、レーザ光Ｌ１の投光光軸上の所定位置Ｐ３が受光光軸Ｌ２上に位置するため、図２のように所定位置Ｐ３付近の物体１００でレーザ光が反射したときの反射光のうち、反射位置Ｐ３の中心部（投光光軸上）からの相対的に強い反射光はフォトダイオード６０における受光領域の中心部に入り込みやすくなり（図３（Ａ）の領域Ｅ１参照）、更にその中心部周囲からの反射光も受光領域中心部の周囲で受光されやすくなる（図３（Ａ）の領域Ｅ２参照）。このように、相対的に遠い位置（少なくとも第１反射部２１から所定位置Ｐ３までの間において、より所定位置Ｐ３側に離れた位置）の物体を検出する場合には、反射光の入射領域を全体的に受光領域の中心付近とすることができるため、より多くの反射光を検出することができ、ひいては、検出感度が低下しやすい遠距離において検出感度を高めることが可能となっている。

一方、レーザ光Ｌ１の投光光軸において所定位置Ｐ３から第１反射部２１に近づくほど、受光光軸Ｌ２から離れるようになっているため、図２の物体１０１のように、より第１反射部２１に近い物体でレーザ光Ｌ１（投光レーザ）が反射するときには、その反射位置Ｐ４の中心部（投光光軸付近）からの相対的に強い反射光は、フォトダイオード６０において受光領域の中心部からより離れた位置に入り込みやすくなり（図３（Ｂ）の領域Ｅ３参照）、これに応じて、その中心部（投光光軸）の周囲で反射して受光領域に入り込もうとする反射光の受光位置もシフトする（図３（Ｂ）の領域Ｅ４参照）。つまり、第１反射部２１に近くなるほど、反射光の入射領域を全体的に受光領域の中心Ｐ５からずらすことができるため、所定位置Ｐ３付近の場合に比べて受光されない反射光が増え、相対的に検出光量を抑えることができるようになっている。

更に、第２反射部４１からフォトダイオード６０までの経路（より具体的には、ミラー６２とフォトダイオード６０の間の受光経路には、光を通過させる開口部６４ａ（導光部）を備えた絞り部材６４が設けられており、絞り部材６４は、受光光軸Ｌ２が開口部６４ａ（導光部）の導光領域（開口領域）内を通るように配置され、第２反射部４１で反射する反射光のうち導光領域内に入り込む光を選択的に受光領域に導き、導光領域から外れた光の通過を遮るように構成されている。なお、図３の例では、絞り部材６４の開口部６４ａを介して撮像し得る視野範囲を一点鎖線Ｄ１で示している。

この構成では、レーザ光（投光レーザ）の反射位置が第１反射部２１に近くなるほど反射光が受光光軸Ｌ２から外れるため、絞り部材６４によって遮られる光量が大きくなり、第１反射部２１に近い位置からの強い反射光が受光領域に入り込みすぎることを効果的に抑えることができる。一方、所定位置Ｐ３付近からの光は、受光光軸Ｌ２付近に導かれるため、絞り部材６４における導光領域（開口領域）内に入り込みやすく、受光領域で検出されやすくなる。

また、本実施形態に係るレーザレーダ装置１では、レーザダイオード１０、レンズ１２、ミラー１４、走査装置２０、フォトダイオード６０、回転反射機構４０、ミラー６２、モータ３０，５０等がケース３の内部に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。このケース３は、主ケース部４と透過板５とを備えており、全体として箱状に構成されている。主ケース部４は、上壁部４ａ及び下壁部４ｂが上下に対向して配置され、周壁部４ｃが上方側の外周壁として構成されており、周壁部４ｃと下壁部４ｂの間が窓部４ｅとして導光可能に開放されている。窓部４ｅは、主ケース部４において光の出入りを可能とするように開放した部分であり、第１反射部２１及び第２反射部４１の周囲において周方向所定領域に亘って形成され、且つ上下方向所定領域を開放する構成で設けられている。そして、この開放形態の窓部４ｅを閉塞するように透明の樹脂板、ガラス板などからなる透過板５が配置されている。

このように構成されるレーザレーダ装置１では、第１反射部２１及び第２反射部４１の回転角度θ（所定の基準回転位置（例えば、ロータリエンコーダが原点を示す位置）からの各回転角度）が定まれば装置からのレーザ光Ｌ１の投射方向が特定される。そして、レーザレーダ装置１が所望の傾斜状態（例えば、レーザ光Ｌ１の走査方向が常に鉛直方向と直交する方向となるような状態等）で設置されていれば、フォトダイオード６０が物体からの反射光を受光したときの第２反射部４１の回転角度を回転角度センサ５２によって検出することで、物体の方位を正確に検出できる。なお、フォトダイオード６０が物体からの反射光を受光したか否かは、例えばフォトダイオード６０での受光量（即ち、フォトダイオード６０からの出力）が閾値を超えたか否かによって判断することができ、「フォトダイオード６０にて閾値を超える反射光が受光されたとき」が「物体からの反射光を受光したとき」となる。

また、レーザダイオード１０にてレーザ光Ｌ１（パルスレーザ光）が発生してからフォトダイオード６０によって当該レーザ光Ｌ１に対応する反射光（パルスレーザ光Ｌ１が物体に当たって生じる反射光）が検出されるまでの時間Ｔを検出すれば、この時間Ｔと光速とに基づいて、レーザ光Ｌ１の発生から反射光受光までの光経路の長さを算出することができ、レーザレーダ装置１の所定基準位置（例えば位置Ｐ１）から検出物体までの距離Ｌも正確に求めることができる。つまり、レーザレーダ装置１から検出物体までの距離及び方位をいずれも正確に検出することができる。

なお、本実施形態では、回転角度センサ３２，５２、制御回路７０が「到達位置検出手段」の一例に相当し、レーザダイオード１０（レーザ光発生手段）にてレーザ光が発生したときに、当該レーザ光が発生した際の第１反射部２１及び第２反射部４１の回転角度と、当該レーザ光の発生から当該レーザ光に応じた反射光がフォトダイオード６０（検出手段）によって検出されるまでの経過時間とを求め、これら回転角度及び経過時間に基づいて、外部空間における当該レーザ光の到達位置を検出するように機能する。

（検出処理）
次に、レーザレーダ装置で行われる検出処理について説明する。
図５（Ａ）は、図１のレーザレーダ装置で行われる検出処理の流れを例示するフローチャートであり、図５（Ｂ）は、その検出処理における初期処理の流れを例示するフローチャートである。図５（Ｃ）は、その検出処理における距離測定処理の流れを例示するフローチャートである。図６は、図５（Ｃ）の距離測定処理におけるノイズ判別処理の流れを例示するフローチャートである。図７は、初期設定処理で得られた背景物体の距離データを示すグラフであり、各回転位置（各回転角度）での照射方向におけるレーザレーダ装置から背景物体までの距離をそれぞれ示すものである。図８（Ａ）は、ある照射方向においてレーザ光が単一の物体で反射したときのフォトダイオードでの受光波形を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、ある照射方向においてレーザ光が２つの物体で反射したときのフォトダイオードでの受光波形を示すグラフである。図９は、後方の到達位置からの反射光の減衰を説明する説明図である。図１０は、後方の到達位置での受光波形を補正するための補正テーブルを説明する説明図である。

本実施形態では、所定の開始条件の成立時（例えば、電源投入時や図示しない操作部に対する所定操作等がなされたとき）に、図５（Ａ）のような流れで検出処理が行われる。この検出処理では、まず最初に初期設定処理（Ｓ１）が行われるようになっており、その後に距離測定処理（Ｓ２）が繰り返されるようになっている。

Ｓ１の初期設定処理は、図５（Ｂ）のような流れとなっており、まず、初期値の設定処理を行う（Ｓ１０）。この初期値の設定処理では、例えば第１反射部２１及び第２反射部４１の回転基準位置の設定などの様々な設定を行う。なお、ここでは、図４に示す矢印Ｆ１の方向を回転角度０°の基準方向とし、矢印Ｆ２の方向を１８０°の方向とし、０°〜１８０°の範囲を検出角度範囲とする場合について説明する。

Ｓ１０の処理の後には、測距エリア（監視エリア）を設定する処理を行う（Ｓ１１）。この処理では、所定の角度範囲（図４に示す０°〜１８０°の角度範囲）においてレーザ光による走査を行い、この角度範囲における各回転位置（各回転角度）においてレーザ光の到達位置を検出する。具体的には、第１反射部２１を回転駆動すると共に各回転角度においてレーザダイオード１０からパルスレーザ光Ｌ１を順次出射してレーザ光Ｌ１の走査を行う。なお、第１反射部２１の回転速度やパルスレーザ光Ｌ１の出射時間間隔は様々に設定することができる、例えば、第１反射部２１が０．５°ずつ回転する毎にパルスレーザ光Ｌ１が出射されるようなタイミングで走査を行うことができる。また、Ｓ１１でのレーザ光の走査は、監視対象とするべきエリアに物体が存在しないことを確認した上で行うことが望ましく、この場合、各パルスレーザ光Ｌ１が出射されるときの各回転位置（各回転角度）において第１反射部２１から投射されたパルスレーザ光Ｌ１が背景物体にて反射し、この反射光の一部が第２反射部４１に入射することになる。従って、各回転位置でレーザ光が照射されたときのレーザレーダ装置１から背景物体までの距離をそれぞれ算出できることとなる。

このＳ１１の処理では、図７のように、検出角度範囲（ここでは０°〜１８０°）における各回転位置（第１反射部２１及び第２反射部４１の各回転角度）でのレーザ光の到達位置（到達位置までの距離値）が取得できる。この処理で検出される各回転位置での到達位置までの距離値は、各回転位置においてレーザ光が照射可能となる限界位置であり、各回転位置でのレーザ光照射方向における背景物体の位置を示すものである。このようにして、検出角度範囲において、各回転位置でのレーザ光照射方向における背景物体の位置を示すデータが得られ、実施形態では、このように背景物体で区切られる内側の領域を測距エリア（監視エリア）として設定する。なお、図４では、背景物体を符号Ａ１〜Ａ５で示しており、背景物体で区切られる内側の測距エリア領域（監視エリア）をハッチングにて示している。

なお、図７に示すような各回転角度での背景物体までの距離データが「背景データ」の一例に相当し、走査手段によるレーザ光の走査範囲においてレーザ光の照射方向毎の背景物体位置を特定するように機能する。また、記憶部８０は、このような背景データを記憶する「記憶手段」の一例に相当する。

図５（Ｂ）に示す初期設定処理の後には、距離測定処理を行う（Ｓ２）。この距離測定処理では、第１反射部２１を回転駆動すると共に各回転角度においてレーザダイオード１０からパルスレーザ光Ｌ１を順次出射してレーザ光Ｌ１の走査を行う。そして、例えば検出角度範囲（こでは０°〜１８０°）の１周期分において各回転角度毎に受光波形を取得し、各回転角度での照射方向におけるレーザ光の到達位置（距離値）を算出する（Ｓ２０）。ここでも、各回転角度毎に、パルスレーザ光Ｌ１の投光から受光（閾値を超える反射光の受光）までの時間Ｔ１を検出し、この時間Ｔ１と光速とに基づいてレーザ光到達位置までの距離値を算出する。なお、この処理でも、第１反射部２１の回転速度（第２反射部４１の回転速度も同一）やパルスレーザ光Ｌ１の出射時間間隔は様々に設定することができ、例えば、初期設定処理と同様、第１反射部２１が０．５°ずつ回転する毎にパルスレーザ光Ｌ１が出射されるようなタイミングで走査を行うことができる。そして、検出角度範囲（０°〜１８０°）における各回転角度での距離値を算出した後には、ノイズ判別処理を行う（Ｓ２１）。

Ｓ２１のノイズ判別処理は、例えば図６のような流れで行う。
まず、検出角度範囲（０°〜１８０°）において、連続する複数の回転角度において到達位置までの距離値が近似するグループを検出する。具体的には、検出角度範囲（０°〜１８０°）において、連続する２つの回転角度に着目したときに、これら回転角度における到達位置までの距離値の差が所定範囲に収まっている場合には、これら回転角度の各到達位置を同一グループとし、これら回転角度における到達位置までの距離値の差が所定範囲に収まっていない場合には、これら回転角度の各到達位置を別グループとするようにグループ分けを行う。

Ｓ３０の後には、いずれかの回転角度において、複数の到達位置が検出されているか否かを判断する（Ｓ３１）。ある回転角度のときのレーザ光照射方向において単一の物体のみにレーザ光が照射されるような場合には、当該回転角度の受光波形は図８（Ａ）のように閾値を超える受光量の山が一つのみ現れることになり、このような場合、当該回転角度では単一の到達位置が検出されているものと判断できる。一方、ある回転角度のときのレーザ光照射方向において複数の物体にレーザ光が照射されるような場合には、当該回転角度の受光波形は図８（Ｂ）のように閾値を超える受光量の山が複数現れることになり、このような場合、当該回転角度において複数の到達位置が検出されているものと判断できる。Ｓ３０では、このように複数の到達位置が検出されるような回転角度が検出角度範囲（０°〜１８０°）に存在するか否かを判断する。検出角度範囲（０°〜１８０°）において複数の到達位置が検出される回転角度が存在しない場合には、Ｓ３１にてＹｅｓに進み、各回転角度での受光波形に基づいて検出対象物の位置を特定する。この場合の物体検出方法は従来と同様であり、Ｓ２０で算出された距離値に基づいて測距エリア（即ち、図５（Ｂ）のＳ１１で設定された監視エリア）において物体が検出されたか否かを判断し、当該物体が検出された判断できる場合には当該物体を検出対象物として位置を特定する。

一方、いずれかの回転角度において、複数の到達位置が検出されている場合には、Ｓ３１にてＮｏに進み、複数の到達位置の検出パターンが検出対象物のパターンに該当するか否かを判断する（Ｓ３３）。このＳ３３の処理では、、複数の到達位置が検出された回転角度（以下、複数位置検出回転角度ともいう）が複数存在することを条件とし、且つ各複数位置検出回転角度が他の複数位置検出回転角度から所定の角度差内にある場合に、各複数位置検出回転角度をノイズが発生している回転角度（以下、ノイズ発生回転角度ともいう）と判断する。逆に、いずれかの複数位置検出回転角度が他の複数位置検出回転角度から所定の角度差内にない場合には、当該いずれかの複数位置検出回転角度については、ノイズ発生回転角度と判断せず、検出対象物のパターンと判断する。

なお、「所定の角度差」とは、順次照射されるレーザ光の最小照射ステップ（分解能）であってもよく、最小照射ステップの数倍（例えば、２〜３倍）程度であってもよい。なお、最小照射ステップとは、第２反射部４１が定常状態で駆動しているときのあるレーザ光の照射方向と、その次のレーザ光の照射方向との角度差に相当する。

Ｓ３３において、検出対象物のパターンが存在すると判断された場合には、Ｓ３３にてＹｅｓに進み、検出対象物のパターン（他の複数位置検出回転角度から所定の角度差内にない複数位置検出回転角度）については、最も前方の到達位置を検出対象物の位置として特定する。また、Ｓ３３にてＹｅｓに進む場合において、ノイズ発生回転角度も存在する場合には、ノイズ発生回転角度については最後方の到達位置よりも前の到達位置をノイズと判別し、最後方の到達位置をノイズではない物体（検出対象物又は背景物体）と判別する。このノイズ発生回転角度については、Ｓ３５、Ｓ３６と同様の処理がなされることになる。また、検出対象物のパターンやノイズ発生回転角度以外において、単一の到達位置が検出された回転角度（単一到達位置検出回転角度）については、検出された到達位置が監視エリア内にある場合には、当該到達位置を検出対象物の位置として特定し、検出された到達位置が背景物体の位置に該当する場合には、当該到達位置を背景物体の位置として特定する。

検出対象物のパターンが存在しない場合には、Ｓ３３にてＮｏに進み、各ノイズ発生回転角度において最後方の到達位置よりも前の到達位置をノイズと判別し、最後方の到達位置をノイズではない物体（検出対象物又は背景物体）と判別する（Ｓ３５）。そして、Ｓ３５の後には、各ノイズ発生回転角度での最後方の到達位置についての補正処理及び位置特定処理を行う（Ｓ３６）。

Ｓ３６の処理では、各ノイズ発生回転角度において得られた受光波形（即ち、図８（Ｂ）のように、第１到達位置に相当する波形と、この第１到達位置よりも後方の第２到達位
置に相当する波形とを含む受光波形）において、最後方の到達位置（第２到達位置）からの反射光によって得られた波形を補正し、この補正結果に基づいて、当該最後方の到達位置が背景位置か否かを判断する。この補正方法としては様々な方法を採用することができ、例えば、図９のように最後方の到達位置の波形Ｐａ（山となる波形）において閾値での波形幅Ｗａを求め、予め記憶された補正テーブルを参照して検出位置（当該波形Ｐａにおいて閾値を超える最初のタイミング）からの補正量Δを算出し、検出位置を補正することができる。

この場合、図１０のように、閾値での波形幅についての候補値と、各候補値に対応した補正量とをそれぞれ対応付けた補正テーブルを用意しておき、上記の検出された検出位置から補正量（補正テーブルによって得られた値）の分だけ前側とした位置を正規の位置として決定することができる。即ち、最後方の到達位置では、本来的に想定される波形Ｐｂと比較して所定量Ｄだけ減衰していることが想定され、閾値での波形幅も本来的な波形幅Ｗｂよりも短くなっていることが想定されるため、この減衰に起因して後退した分だけ検出位置を前側にする。そして、このように決定された正規の位置が、背景位置に該当する場合、当該回転位置においては検出対象物が検出されていないものとする。一方、決定された正規の位置が背景位置に該当しない場合には、補正後の位置を当該回転位置における検出対象物の位置として決定する。

なお、Ｓ３３にてＮｏに進む場合、ノイズ発生回転角度以外において、単一の到達位置が検出された回転角度（単一到達位置検出回転角度）については、検出された到達位置が監視エリア内にある場合には、当該到達位置を検出対象物の位置として特定し、検出された到達位置が背景物体の位置に該当する場合には、当該到達位置を背景物体の位置として特定する。

この例では、図５、図６の処理を行う制御回路７０が「補正手段」の一例に相当し、各照射方向での補正値を設定しうる補正式又は補正テーブルにより、各照射方向における第２到達位置からの反射光の受光波形を各照射方向での第１到達位置の受光波形に基づく減衰を補うように補正するように機能する。なお、上記の例では、補正テーブルによって補正した例を示したが、波形幅と補正量との関係は、波形幅が小さくなるほど補正量が大きくなる関係にあるため、このような関係を補正式（比例式等の一次式や二次式等）によって表わし、この補正式によって補正量を決定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、制御回路７０が「判定手段」の一例に相当し、到達位置検出手段によって検出された到達位置が予め定められた監視エリア内であることを条件として検出対象物が検出されたものと判定するように機能する。また、この判定手段は、第２反射部４１の１周期の回転範囲におけるいずれかの回転角度にあるときのレーザ光の照射位置において、前記到達位置検出手段によりレーザ光の複数の到達位置が検出された場合に、その回転角度において最後方の到達位置よりも前側の到達位置の検出結果を前記検出対象物以外のノイズによるものと判定している。より具体的には、第２反射部４１の１周期の回転範囲におけるいずれか複数の回転角度にあるときのレーザ光の各照射位置において、前記到達位置検出手段によりレーザ光の複数の到達位置が検出された場合に、それら複数の回転角度において最後方の到達位置よりも前側の到達位置の検出結果を前記検出対象物以外のノイズによるものと判定している。

（本構成の主な効果）
本構成において、「第１反射部２１及び第２反射部４１の１周期の回転範囲におけるいずれか複数の回転角度にあるときのレーザ光の各照射位置において、到達位置検出手段によりレーザ光の複数の到達位置が検出された場合」とは、即ち、その回転角度に対応する各照射方向において、霧等の拡散物などにレーザ光の一部が照射され、残余のレーザ光がその後方の物体（背景等）に照射されたことが想定される。従って、このような検出結果が得られた場合にその各回転角度における前側の到達位置の検出結果を検出対象物以外のノイズによるものと判定すれば、霧等に起因するノイズを除去しやすくなる。特に、上記方法では、第１反射部２１及び第２反射部４１の１周期の回転範囲における複数の回転角度での受光結果に基づき、その受光結果に係る対象物体が検出対象物であるか霧等のノイズであるかを判定することができるため、例えばある１回のスキャン（即ち１周期のスキャン）にて物体からの反射光が確認された場合に、この物体が検出対象物であるか霧等のノイズであるかを当該１回のスキャン結果によって判別することが可能となる。従って、霧等のノイズに起因する誤検出を抑えて検出対象物をより正確に検出することができると共に、霧等のノイズと検出対象物とを判別するために要する時間を効果的に低減して検出の迅速化を図ることができる装置を実現できる。

上記構成では、各複数位置検出回転角度が他の複数位置検出回転角度から所定の角度差内にある場合に、各複数位置検出回転角度をノイズが発生している回転角度（以下、ノイズ発生回転角度ともいう）と判断しているが、特に、第１反射部２１及び第２反射部４１が連続した切替順序の２以上の各回転角度にあるときのレーザ光の各照射方向において、到達位置検出手段によりレーザ光の複数の到達位置が検出された場合に、それら連続する２以上の各回転角度において最後方の到達位置よりも前側の到達位置の検出結果を検出対象物以外のノイズによるものと判定している。
検出対象物の端部にレーザ光が照射された場合でもレーザ光の到達位置として２つの到達位置が検出される可能性があるが、このような場合、検出対象物の端部にレーザ光が照射される一方向のみで複数の到達位置が検出される可能性が高く、連続する複数方向で複数の到達位置が検出される可能性は低くなる。従って、上記のように、第１反射部２１及び第２反射部４１が連続した切替順序の所定数の各回転角度にあるときの各照射方向において、レーザ光の複数の到達位置が検出された場合には、検出対象物の端部にレーザ光が照射されたことに起因して複数の到達位置が検出されたのではなく、各照射方向において霧等の微小な拡散物にレーザ光の一部が当たることで複数の到達位置が検出された可能性が高いといえる。従って、このような検出結果が得られたときに、所定数の各回転角度における前側の到達位置の検出結果を検出対象物以外のノイズによるものと判定すれば、より高い精度で霧等に起因するノイズを除去しやすくなる。

また、上記構成では、走査手段によるレーザ光の走査範囲においてレーザ光の照射方向毎の背景物体位置を特定可能な背景データを記憶する記憶部８０（記憶手段）を備えており、判定手段は、第１反射部２１及び第２反射部４１が連続した切替順序の所定個数の回転角度にあるときのレーザ光の各照射方向において、到達位置検出手段により、レーザ光の到達位置として背景データで定められる各照射方向での背景物体位置よりも近い近距離位置（即ち、単一の到達位置）が検出され且つこの近距離位置よりも遠い遠距離位置が検出されないことを条件として、所定個数の回転角度における近距離位置において検出対象物が検出されたものと判定している。
外部空間の検出エリア内に霧等の拡散物が存在する場合、拡散物の粒子（例えば微小な水滴等）は極めて小さいため、所定方向に照射されたレーザ光の一部がこのような粒子に当たっても、当該レーザ光の残余の部分は粒子の後方に照射されるため、この照射方向でのレーザ光の到達位置は少なくとも２位置となる。従って、上記構成のように、各照射方向において、背景データで定められる各照射方向での背景物体位置よりも近い近距離位置がレーザ光の到達位置として検出され、且つこの近距離位置よりも遠い遠距離位置がレーザ光の到達位置として検出されない場合、即ち、各照射方向でのレーザ光到達位置がそれぞれ１つである場合、これら照射方向で検出された各レーザ光到達位置（即ち、所定個数の回転角度における各近距離位置）は上記のような微小な粒子の位置ではなく、検出対象物の位置である可能性が高い。従って、このような検出結果が得られることを条件としてこれら近距離位置において検出対象物が検出されたものと判定すれば、検出対象物をより正確に検出できるようになる。

また、本実施形態では、補正手段が設けられており、この補正手段は、第１反射部２１及び第２反射部４１がいずれか複数の回転角度にあるときのレーザ光の各照射方向において到達位置検出手段により第１到達位置とこの第１到達位置よりも後方の第２到達位置が検出されたときに、各照射方向における第１到達位置からの反射光の受光波形と第２到達位置からの反射光の受光波形とに基づいて各照射方向での補正値を設定しうる補正式又は補正テーブルにより、各照射方向における第２到達位置からの反射光の受光波形を各照射方向での第１到達位置の受光波形に基づく減衰を補うように補正している。
そして、判定手段は、補正手段により各照射方向における第２到達位置からの受光波形を補正した補正結果と、背景データで定められる各照射方向での背景物体位置とに基づいて、第２到達位置に存在する物体が背景であるか否かを判別し、背景でないと判別された場合に複数の回転角度における第２到達位置にて検出対象物が検出されたものと判定している。
外部空間の検出エリア内に霧等の拡散物が存在しているときにおいて、所定方向に照射されたレーザ光の一部がこの拡散物の粒子に当たり、残余のレーザ光が後方の背景物体に照射されたときには、背景物体に照射されるレーザ光の量が通常時（霧等の拡散物に照射されることなく直接照射された時）よりも小さくなり、背景物体からの反射光の受光波形は本来予定していた通常時の受光波形から大きく変化することになる。そして、このように背景物体からの受光波形が変化してしまうと、算出される背景物体の位置が背景データで定められる本来の位置からずれる虞がある。
これに対し、上記のように補正手段を設け、各照射方向においてレーザ光の到達位置として２位置（第１到達位置及び第２到達位置）が検出されたときに、各照射方向における第２到達位置からの反射光の受光波形を、各照射方向の第１到達位置の受光波形に基づく減衰を補うように補正すれば、各第２到達位置の通常時（レーザ光が直接照射される時）の波形内容を推測しやすくなり、それら第２到達位置が背景物体位置であるか否かをより正確に判別できるようになる。

更に、誘導手段は、第１反射部２１からのレーザ光の照射方向に対し所定角度傾斜した方向で第２反射部４１に入り込む反射光がフォトダイオード６０に向けて集光される構成をなし、且つ外部空間におけるレーザ光の投光光軸上の所定位置Ｐ３が受光領域で受光可能となる視野範囲の中心となる受光光軸Ｌ２上に位置し、レーザ光の投光光軸において所定位置Ｐ３から第１反射部２１に近づくほど、受光光軸Ｌ２から離れるようになっている。
この構成では、投光光軸上の所定位置Ｐ３が受光光軸Ｌ２上に位置するため、所定位置Ｐ３付近の物体でレーザ光が反射したときの反射光のうち、反射位置中心部（投光光軸付近）からの相対的に強い反射光はフォトダイオード６０における受光領域の中心部に入り込みやすくなり、更にその中心部周囲からの反射光も受光領域中心部の周囲で受光されやすくなる。このように、相対的に遠い位置（少なくとも第１反射部２１から所定位置Ｐ３までの間において、より所定位置Ｐ３側に離れた位置）の物体を検出する場合には、反射光の入射領域を全体的に受光領域の中心付近とすることができるため、これよりも近距離の場合と比べて検出感度の低下を抑えることができる。

一方、レーザ光の投光光軸において所定位置Ｐ３から第１反射部２１に近づくほど、受光光軸Ｌ２から離れるようになっているため、より第１反射部２１に近い物体でレーザ光（投光レーザ）が反射するときには、その反射位置中心部（投光光軸付近）からの相対的に強い反射光は、フォトダイオード６０において受光領域の中心部からより離れた位置に入り込みやすくなり、これに応じて、その中心部（投光光軸）の周囲で反射して受光領域に入り込もうとする反射光の受光位置もシフトする。つまり、第１反射部２１に近くなるほど、反射光の入射領域を全体的に受光領域の中心からずらすことができるため、所定位置Ｐ３付近の場合に比べて受光されない反射光が増え、相対的に検出光量を抑えることができる。従って、第１反射部２１側の近い位置に霧等の拡散物が存在しても、その拡散物からの反射光を受光したときに飽和しにくくなり、拡散物の後方に存在する物体の検出漏れを効果的に防ぐことができる。

また、投光光軸上の所定位置Ｐ３が監視エリア内となるように監視エリアが設定されている。この構成によれば、少なくとも監視エリア内の所定の遠距離（所定位置Ｐ３付近）において、反射光を全体的に受光領域の中心で受光するような効率的な受光が可能となる。従って、監視エリア内において受光量の低下が懸念される遠距離側において検出感度の低下を一層抑制することができる。

また、第２反射部４１からフォトダイオード６０までの経路には、光を通過させる開口部６４ａ（導光部）を備えた絞り部材６４が設けられており、絞り部材６４は、受光光軸Ｌ２が開口部６４ａ（導光部）の導光領域内を通るように配置され、第２反射部４１で反射する反射光のうち導光領域内に入り込む光を選択的に受光領域に導き、導光領域から外れた光の通過を遮るように構成されている。この構成では、レーザ光（投光レーザ）の反射位置が第１反射部２１に近くなるほど反射光が受光光軸Ｌ２から外れるため、絞り部材６４によって遮られる光量が大きくなり、第１反射部２１に近い位置からの強い反射光が受光領域に入り込みすぎることを効果的に抑えることができる。一方、所定位置Ｐ３付近からの光は、受光光軸Ｌ２付近に導かれるため、絞り部材６４における導光領域内に入り込みやすく、受光領域で検出されやすくなる。特にこの構成では、絞り部材６４の構成によって近距離側（第１反射部２１側）の反射光及び遠距離側（所定位置Ｐ３側）の反射光の受光度合いを調整出来るため、設計上有利であり、受光度合いの変更、調整等も絞り部材６４の位置調整や変換等によって容易に行うことができる。

［他の実施形態］
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

第１実施形態では、第２反射部４１として凹面鏡を例示したが、凹面鏡構造でない公知の偏向部（例えば傾斜した平面ミラーとして構成される偏向部など）を用いた公知構造を採用してもよい。

第１実施形態では、背景物体の位置から内側を監視エリアとしていたが、背景物体の位置とは別に監視エリアを設定してもよい。例えば、図４のように、検出角度範囲においてレーザレーダ装置１から所定距離隔てた位置ＡＲよりも内側の領域を監視エリアとして設定するような構成であってもよい。この場合、投光光軸上の所定位置Ｐ３がその監視エリア内となるように監視エリアが設定されていることが望ましい。

図６のＳ３３の処理では、複数の到達位置が検出された回転角度（以下、複数位置検出回転角度ともいう）が複数存在することを条件とし、且つ各複数位置検出回転角度が他の複数位置検出回転角度から所定の角度差内にある場合に、各複数位置検出回転角度をノイズが発生している回転角度（ノイズ発生回転角度）と判断していたが、複数の到達位置が検出された各回転角度（複数位置検出回転角度）をノイズ発生回転角度としてもよい。

第１実施形態は、絞り部材６４を設けた構成を示したが絞り部材６４が省略されてもよい。この場合も、図２のように所定位置Ｐ３付近の物体１００でレーザ光が反射したときの反射光のうち、反射位置Ｐ３の中心部（投光光軸上）からの相対的に強い反射光はフォトダイオード６０における受光領域の中心部に入り込みやすくなり（図１１（Ａ）の領域Ｅ１参照）、更にその中心部周囲からの反射光も受光領域中心部の周囲で受光されやすくなる（図１１（Ａ）の領域Ｅ２参照）。従って、相対的に遠い位置（少なくとも第１反射部２１から所定位置Ｐ３までの間において、より所定位置Ｐ３側に離れた位置）の物体を検出する場合には、反射光の入射領域を全体的に受光領域の中心付近とすることができるため、より多くの反射光を検出することができ、ひいては、検出感度が低下しやすい遠距離において検出感度を高めることが可能となっている。
一方、レーザ光Ｌ１の投光光軸において所定位置Ｐ３から第１反射部２１に近づくほど、受光光軸Ｌ２から離れるようになっているため、図２の物体１０１のように、より第１反射部２１に近い物体でレーザ光Ｌ１（投光レーザ）が反射するときには、その反射位置Ｐ４の中心部（投光光軸付近）からの相対的に強い反射光は、フォトダイオード６０において受光領域の中心部からより離れた位置に入り込みやすくなり（図１１（Ｂ）の領域Ｅ３参照）、これに応じて、その中心部（投光光軸）の周囲で反射して受光領域に入り込もうとする反射光の受光位置もシフトする（図１１（Ｂ）の領域Ｅ４参照）。つまり、第１反射部２１に近くなるほど、反射光の入射領域を全体的に受光領域の中心Ｐ５からずらすことができるため、所定位置Ｐ３付近の場合に比べて受光されない反射光が増え、相対的に検出光量を抑えることができる。

１…レーザレーダ装置
１０…レーザダイオード（レーザ光発生手段）
２０…走査装置（走査手段）
２１…第１反射部
３０…モータ（駆動部
４０…回転反射機構（誘導手段）
４１…第２反射部
４１ａ…反射面
５０…モータ（同期手段）
６０…フォトダイオード（検出手段）
６２…ミラー（誘導手段）
５２…回転角度センサ（到達位置検出手段）
６４…絞り部材
６４ａ…開口部（導光部）
７０…制御回路（到達位置検出手段、判定手段）
Ｐ３…所定位置
Ｌ２…受光光軸

Claims (3)

1. レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、
   前記レーザ光発生手段で発生したレーザ光を反射する第１反射部と、前記第１反射部を所定の中心軸を中心として回転させる駆動部とを備え、前記駆動部により前記第１反射部を回転させることで前記第１反射部から外部空間に照射されるレーザ光の向きを変化させる走査手段と、
   光を受光する受光領域を有する検出手段と、
   前記レーザ光が前記外部空間の物体で反射して生じる反射光を反射可能な反射面を備えると共に回転可能に構成された第２反射部と、前記第２反射部の反射面が前記第１反射部からの前記レーザ光の照射側に面するように前記第１反射部と前記第２反射部とを同期させて回転させる同期手段とを備え、前記第２反射部に入り込む前記反射光を当該第２反射部で反射させて前記検出手段の前記受光領域に導くように構成された誘導手段と、
   前記レーザ光発生手段にて前記レーザ光が発生した際の前記第１反射部又は前記第２反射部の回転角度と、当該レーザ光の発生から当該レーザ光に応じた前記反射光が前記検出手段によって検出されるまでの経過時間とに基づいて、前記外部空間における当該レーザ光の到達位置を検出する到達位置検出手段と、
   前記到達位置検出手段によって検出された前記到達位置が予め定められた監視エリア内であることを条件として検出対象物が検出されたものと判定する判定手段と、
   を備え、
   前記判定手段は、前記第１反射部の１周期の回転範囲におけるいずれかの回転角度にあるときのレーザ光の照射方向において、前記到達位置検出手段によりレーザ光の複数の到達位置が検出された場合に、当該回転角度において最後方の到達位置よりも前側の到達位置の検出結果を前記検出対象物以外のノイズによるものと判定する構成をなしており、
   前記誘導手段は、前記第１反射部からの前記レーザ光の照射方向に対し所定角度傾斜した方向で前記第２反射部に入り込む前記反射光が前記検出手段に向けて集光される構成をなし、且つ前記外部空間における前記レーザ光の投光光軸上の所定位置が前記受光領域で受光可能となる視野範囲の中心となる受光光軸上に位置し、前記レーザ光の投光光軸において前記所定位置から前記第１反射部に近づくほど、前記受光光軸から離れることを特徴とするレーザレーダ装置。
2. 前記投光光軸上の前記所定位置が前記監視エリア内となるように前記監視エリアが設定されてい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. 前記第２反射部から前記検出手段までの経路には、光を通過させる導光部を備えた絞り部材が設けられており、
   前記絞り部材は、前記受光光軸が前記導光部の導光領域内を通るように配置され、前記第２反射部で反射する前記反射光のうち前記導光領域内に入り込む光を選択的に前記受光領域に導き、前記導光領域から外れた光の通過を遮ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザレーダ装置。

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