特許 7087633 ライダー、およびライダーの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-13

(45)【発行日】2022-06-21

(54)【発明の名称】ライダー、およびライダーの制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/497 20060101AFI20220614BHJP

   G01S 17/89 20200101ALI20220614BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20220614BHJP

【ＦＩ】

G01S7/497

G01S17/89

G02B26/10 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018085199

(22)【出願日】2018-04-26

(65)【公開番号】P2019191037

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2020-12-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】小島 清仁

【審査官】仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－８４００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２７５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－７０９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－６２３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０９６８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８－７／５１

１７／００－１７／９５

Ｇ０２Ｂ ２６／１０－２６／１２

Ｇ０１Ｃ ３／００－３／３２

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パルス状のレーザー光を発光するレーザー光源と、
前記レーザー光を反射させる少なくとも１つのミラー面を有し、回転することで前記ミラー面の位置を変えて前記レーザー光を測定空間へ向けて走査するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーの回転角を検出するポリゴンミラー回転角検出部と、
あらかじめ決められた最小発光間隔、定常状態における前記レーザー光の発光間隔である定常発光間隔、定常状態におけるポリゴンミラーの回転速度である定常回転速度、および定常状態において前記ポリゴンミラーの回転位置が所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を発光させるまでの間隔である初回発光タイミングを記憶した記憶部と、
前記レーザー光源から発光させる前記レーザー光の発光タイミングを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる前記ポリゴンミラーの回転速度が定常回転速度より速くなった場合に、
前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる前記ポリゴンミラーの回転位置が第１の前記所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を前記初回発光タイミングで発光させると、発光間隔が前記最小発光間隔未満となってしまうときには、発光間隔が前記最小発光間隔以上となるように、第１の前記所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を前記初回発光タイミングよりも遅延させたタイミングで発光させ、
初回の前記レーザー光の発光後、次の前記レーザー光を前記最小発光間隔以上かつ前記定常発光間隔以下となるように前記レーザー光を発光させる、ライダー。

【請求項2】

前記記憶部は、さらに、あらかじめ決められた最大発光間隔を記憶し、
前記制御部は、
前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる前記ポリゴンミラーの回転速度が定常回転速度より遅くなった場合に、
前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる前記ポリゴンミラーの回転位置が第１の前記所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を前記初回発光タイミングで発光した場合に、発光間隔が前記最大発光間隔以上となってしまうときには、前記ポリゴンミラーの回転角が第１の前記所定位置の次の第２の前記所定位置に到達した際に、発光間隔が前記定常発光間隔以上かつ前記最大発光間隔未満となるように、第２の前記所定位置に到達後に使用する前記初回発光タイミングを遅らせるように変更して前記記憶部へ記憶させ、
前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる前記ポリゴンミラーの回転位置が第２の前記所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を前記記憶部に記憶した変更後の前記初回発光タイミングで発光させる、請求項１に記載のライダー。

【請求項3】

前記レーザー光源は、パルスごとに前記レーザー光の光量を変更可能であり、
前記制御部は、前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる回転角度を検出したタイミングに合わせて、パルスごとに前記レーザー光の光量を変更する、請求項１または２に記載のライダー。

【請求項4】

前記ポリゴンミラー回転角検出部は、前記ポリゴンミラーの回転位置を示すパルス信号を出力するエンコーダーであり、
前記制御部は、前記エンコーダーから第１の前記所定位置に該当する第１パルスを受信後、次の第２の前記所定位置に該当する第２パルスを受信するまでの間に複数のパルスの前記レーザー光のパルスを発光させていて、
前記エンコーダーから前記第１パルスを受信後、初回の前記レーザー光を前記初回発光タイミングより遅延させて発光させる場合に、
前記定常発光間隔をｔ０、前記初回発光タイミングの遅延時間をｔ１とし、初回以降の発光間隔を前記定常発光間隔より短くする短縮時間ｔ２として、下記（１）式を満たす遅延時間ｔ１および短縮時間ｔ２を設定して、設定した遅延時間ｔ１および短縮時間ｔ２で前記レーザー光を発光させる、請求項１～３のいずれか１つに記載のライダー。
ｔ１＝ｔ２×ｎ …（１）
（ただしｎは、初回後（初回含まず）の前記レーザー光の発光回数である）

【請求項5】

前記制御部は、前記初回発光タイミングより遅延させて発光させても、前記最小発光間隔未満となる場合は、前記レーザー光の発光を一時停止させる、請求項１～４のいずれか１つに記載のライダー。

【請求項6】

前記レーザー光が前記ポリゴンミラーの回転により走査される方向を主走査方向とし、当該主走査方向と直交する方向を副走査方向とするとき、
副走査方向に複数の前記レーザー光源が配置されている、請求項１～５のいずれか１つに記載のライダー。

【請求項7】

前記制御部は、前記ポリゴンミラー回転角検出部からの信号間隔があらかじめ決められた時間間隔以上開いた場合に、前記レーザー光の発光を停止する、請求項１～６のいずれか１つに記載のライダー。

【請求項8】

パルス状のレーザー光を発光するレーザー光源と、
前記レーザー光を反射させる少なくとも１つのミラー面を有し、回転することで前記ミラー面の位置を変えて前記レーザー光を測定空間へ向けて走査するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーの回転角を検出するポリゴンミラー回転角検出部と、
あらかじめ決められた最小発光間隔、定常状態における前記レーザー光の発光間隔である定常発光間隔、定常状態におけるポリゴンミラーの回転速度である定常回転速度、および定常状態において前記ポリゴンミラーの回転位置が所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を発光させるまでの間隔である初回発光タイミングを記憶した記憶部と、を有するライダーの制御方法であって、
前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる前記ポリゴンミラーの回転速度が定常回転速度より速くなった場合に、
前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる前記ポリゴンミラーの回転位置が第１の前記所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を前記初回発光タイミングで発光させると、発光間隔が前記最小発光間隔未満となってしまうときには、発光間隔が前記最小発光間隔以上となるように、第１の前記所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を前記初回発光タイミングよりも遅延させたタイミングで発光させ、
初回の前記レーザー光の発光後、次の前記レーザー光を前記最小発光間隔以上かつ前記定常発光間隔以下となるように前記レーザー光を発光させる、ライダーの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ライダー、およびライダーの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ライダーは、レーザー光を測定空間へ向けて発射し、その発射から反射光の受光までの時間などから測定空間内の物体までの距離を測定する。このようなライダーはレーザーレーダーとも称されている。

【0003】

従来、このようなライダーでは、レーザー光を走査する手段としてポリゴンミラーを備える。ライダーは、ポリゴンミラーを回転させて、パルス状のレーザー光を出射して、このレーザー光をミラー部分に反射させて測定空間を走査し、物体からの反射光を再びミラー部分で受光手段の方向へ反射させて受光手段で受光させている。

【0004】

従来、このようなポリゴンミラーを用いてレーザー光を走査する技術としては、レーザープリンタが広く知られている。たとえば、特許文献１では、レーザー光は回転多面体（ポリゴンミラー）によってドラムの方向へ偏光、走査されて、ドラム上に画像データに基づく静電潜像が形成される。この特許文献１では、回転多面体の変動要因である精度バラツキや回転ムラなどを周波数データとしてあらかじめ記録しておく。そして、記録した周波数データを用いて画像データを周波数変調して回転多面体へ向けてレーザー光を出射している。これによりドラムに形成される静電潜像の密度が均一になるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平２００３－１４００６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、ポリゴンミラーは、振動などの突発的な外乱要因によってポリゴンミラーの回転が乱れて、回転ムラなどが生じやすい。このようなポリゴンミラーの回転ムラは同じ周期では発生しない。

【0007】

しかしながら、従来の技術は、あらかじめポリゴンミラーに生じる変動要因を記録して、これにより周波数変調を掛けているため、突発的に発生するポリゴンミラーの回転ムラ、つまり周期性がない回転ムラには対応できないという問題がある。

【0008】

また、レーザー光を空間に向けて発光する場合、レーザー光の安全基準（日本工業規格「レーザー製品の放射安全基準」ＪＩＳ Ｃ ６８０２）を満たすようにしなければならないが、特許文献１の技術はそもそも空間に向けてレーザー光を発射していないため、このような安全基準が考慮されていない。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、ポリゴンミラーの回転に回転ムラなどが生じた場合でも、安全基準を満たしたうえで、回転ムラによる測定誤差を抑制することのできるライダー、およびライダーの制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

【0011】

（１）パルス状のレーザー光を発光するレーザー光源と、
前記レーザー光を反射させる少なくとも１つのミラー面を有し、回転することで前記ミラー面の位置を変えて前記レーザー光を測定空間へ向けて走査するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーの回転角を検出するポリゴンミラー回転角検出部と、
あらかじめ決められた最小発光間隔、定常状態における前記レーザー光の発光間隔である定常発光間隔、定常状態におけるポリゴンミラーの回転速度である定常回転速度、および定常状態において前記ポリゴンミラーの回転位置が所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を発光させるまでの間隔である初回発光タイミングを記憶した記憶部と、
前記レーザー光源から発光させる前記レーザー光の発光タイミングを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる前記ポリゴンミラーの回転速度が定常回転速度より速くなった場合に、
前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる前記ポリゴンミラーの回転位置が第１の前記所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を前記初回発光タイミングで発光させると、発光間隔が前記最小発光間隔未満となってしまうときには、発光間隔が前記最小発光間隔以上となるように、第１の前記所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を前記初回発光タイミングよりも遅延させたタイミングで発光させ、
初回の前記レーザー光の発光後、次の前記レーザー光を前記最小発光間隔以上かつ前記定常発光間隔以下となるように前記レーザー光を発光させる、ライダー。

【0012】

（２）パルス状のレーザー光を発光するレーザー光源と、
前記レーザー光を反射させる少なくとも１つのミラー面を有し、回転することで前記ミラー面の位置を変えて前記レーザー光を測定空間へ向けて走査するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーの回転角を検出するポリゴンミラー回転角検出部と、
あらかじめ決められた最小発光間隔、定常状態における前記レーザー光の発光間隔である定常発光間隔、定常状態におけるポリゴンミラーの回転速度である定常回転速度、および定常状態において前記ポリゴンミラーの回転位置が所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を発光させるまでの間隔である初回発光タイミングを記憶した記憶部と、を有するライダーの制御方法であって、
前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる前記ポリゴンミラーの回転速度が定常回転速度より速くなった場合に、
前記ポリゴンミラー回転角検出部から得られる前記ポリゴンミラーの回転位置が第１の前記所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を前記初回発光タイミングで発光させると、発光間隔が前記最小発光間隔未満となってしまうときには、発光間隔が前記最小発光間隔以上となるように、第１の前記所定位置に到達後の初回の前記レーザー光を前記初回発光タイミングよりも遅延させたタイミングで発光させ、
初回の前記レーザー光の発光後、次の前記レーザー光を前記最小発光間隔以上かつ前記定常発光間隔以下となるように前記レーザー光を発光させる、ライダーの制御方法。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ポリゴンミラーに回転角検出部を設けることで、ポリゴンミラーの回転位置を検出し、その位置に応じてレーザー光の発光タイミングを制御することとした。そしてこの発光タイミングを制御する際には、レーザー光の発光間隔が最小発光間隔未満とならないようにした。このため、ポリゴンミラーに回転ムラが発生した場合、その回転ムラに応じてレーザー光の発光タイミングを即座に合わせることができるので、測定誤差を抑制することができる。しかも、最小発光間隔未満とならないようにしているので、最小発光間隔として安全基準を満たす間隔を設定することで、確実に安全基準を満たすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係るライダーを示す断面図である。

【図2】ライダーの制御部の構成を示すブロック図である。

【図3】ポリゴンミラーの正面図である。

【図4】ポリゴンミラーを底面方向から見た平面図である。

【図5】ライダーにより取得される距離画像を説明するための説明図である。

【図6】定常状態におけるポリゴンミラー１回転分のタイミングチャートである。

【図7】図６のタイミングチャートの部分拡大図である。

【図8】図８は図６のタイミングチャートのさらに部分拡大図である。

【図9】ポリゴンミラーの回転速度が速くなった場合における、エンコーダーパルスおよびレーザーパルスを部分拡大したタイミングチャートである。

【図10】ポリゴンミラーの回転速度が遅くなった場合における、エンコーダーパルスおよびレーザーパルスを部分拡大したタイミングチャートである。

【図11】レーザーパルスの出力エネルギーを変更する場合を説明するための説明図である。

【図12】レーザーパルスのパルス幅を変更する場合を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0016】

本実施形態のライダーは、ポリゴンミラーにレーザー光を反射させて測定空間内を二次元的に走査する一方、物体などからの反射光を再びポリゴンミラーに反射させてフォトダイオードへ導く。これにより、測定空間を向いた複数の方向に関する情報を得ることができる。得られた情報は距離画像と称し、レーザー光の送受部から見た物体の方向と、その物体までの距離という３次元の情報を有する。

【0017】

図１は、本実施形態に係るライダーを示す断面図である。

【0018】

ライダー（Ｌｉｄａｒ：Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）１０は、投受光ユニット１１、および制御部１２を備え、筐体５７に収容されている。

【0019】

投受光ユニット１１は、半導体レーザー５１、コリメートレンズ５２、ポリゴンミラー５３、レンズ５４、フォトダイオード５５、およびモーター５６を有する。

【0020】

後述するように、ポリゴンミラー５３には、ポリゴンミラー５３の回転角度を検出するポリゴンミラー回転角検出部（エンコーダー７１）が設けられている。

【0021】

制御部１２は、半導体レーザー５１の発光からフォトダイオード５５の受光までの時間差に応じて距離情報（距離値）を求める。得られた距離情報から、測定空間内の物体までの距離値の分布を示す複数の画素で構成される距離画像が生成される。距離画像は測距点群データまたは距離マップとも称される。また、制御部１２は、後述するように、投受光ユニット１１を構成するモーター５６の回転制御および半導体レーザー５１の発光タイミングも制御している。

【0022】

図２は、制御部１２の構成を示すブロック図である。

【0023】

制御部１２は、コンピューターであり、演算装置であるＣＰＵ１２１、ワークエリアや記憶部として用いられるＲＡＭ１２２、コンピューターの起動など基本プログラムを記憶しているＲＯＭ１２３、および、発光タイミングを制御するためのプログラムやパラメーターデータなどを記憶するＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）１２４、一定時間間隔のパルス信号を発しているクロック発振器１２５を有し、それらが互いにバスなどにより接続されている。制御部１２のこのような構成は、周知のコンピューターと同様であるので詳細な説明は省略するが、後述する制御方法を行うためのプログラムがＣＰＵ１２１により実行されることで、各制御が行われる。なお、コンピューターとしての制御部１２の構成は、たとえば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの回路によって構成されていてもよい。

【0024】

制御部１２は、直接または外部機器接続のためのインターフェースを介して、投受光ユニット１１内の各部と接続されている。

【0025】

制御部１２はモーター５６の回転速度を一定に保つように制御している。モーター５６の制御自体は周知の方法でよく、たとえばモーター５６にサーボモーターを用いて、フィードバック制御やフィードフォワード制御などを行うとよい。

【0026】

半導体レーザー５１は、レーザー光源であり、副走査方向に複数のレーザー光源が配置されている（詳細後述）。

【0027】

コリメートレンズ５２は、半導体レーザー５１からの発散光を平行光に変換する。

【0028】

ポリゴンミラー５３は、モーターに回転する。ポリゴンミラー５３は、コリメートレンズ５２で平行とされたレーザー光をミラー面に反射させて、その回転により測定空間に向かってレーザー光を走査投光する（後述）。また、ポリゴンミラー５３は、物体からの反射光を反射させて、フォトダイオード５５の方向へ導く。

【0029】

レンズ５４は、ポリゴンミラー５３で反射された物体からの反射光を集光する。フォトダイオード５５は、レンズ５４により集光された光を受光し、Ｚ方向に並んだ複数の画素を有する。

【0030】

モーター５６はポリゴンミラー５３を回転駆動する。

【0031】

半導体レーザー５１とコリメートレンズ５２とで出射部５０１を構成し、レンズ５４とフォトダイオード５５とで受光部５０２を構成する。出射部５０１、受光部５０２の光軸は、ポリゴンミラー回転軸５３０に対して直交していることが好ましい。

【0032】

ボックス状の筐体５７は、支持部材１００に固定されている。筐体５７は、上壁５７ａと、これに対向する下壁５７ｂと、上壁５７ａと下壁５７ｂとを連結する側壁５７ｃとを有する。側壁５７ｃの一部に開口５７ｄが形成され、開口５７ｄには透明板５８が取り付けられている。支持部材１００は、路面や駐車場、広場、公園など、ライダー１０を固定して設置する場合は支柱や壁などである。また、車両などの移動物体にライダー１０を固定して使用する場合、支持部材１００は、それら移動物体の一部である。

【0033】

ポリゴンミラー５３の詳細を説明する。図３はポリゴンミラー５３の正面図、図４はポリゴンミラー５３を底面方向から見た平面図である。

【0034】

ポリゴンミラー５３は、少なくとも１つのミラー面を有する。本実施形態では８面のミラー面を有している。

【0035】

ポリゴンミラー５３は、２つの四角錐を逆向きに接合して一体化した形状を有している。したがって、対になって向き合う方向に傾いたミラー面を４対有している。一対のミラー面としては、第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２、第３ミラー面Ｍ３と第４ミラー面Ｍ４（図１で図示されない面）、第５ミラー面Ｍ５と第６ミラー面Ｍ６、第７ミラー面Ｍ７と第８ミラー面Ｍ８（図１で図示されない面）である。第１ミラー面Ｍ１、第３ミラー面Ｍ３、第５ミラー面Ｍ５、第７ミラー面Ｍ７は、互いにポリゴンミラー回転軸５３０に対する傾斜角αが異なる。同様に第２ミラー面Ｍ２、第４ミラー面Ｍ４、第６ミラー面Ｍ６、第８ミラー面Ｍ８は、互いにポリゴンミラー回転軸５３０に対する傾斜角βが異なる。傾斜角は各ミラー面の延長線と、この延長線がポリゴンミラー回転軸５３０と交わる部分のなす角αおよびβである。図１においては、第１ミラー面Ｍ１の傾斜角αと第２ミラー面Ｍ２の傾斜角βを示したが、他のミラー面においても同様である（ただし傾斜角そのものは既に説明したとおりミラー面ごとに異なる）。なお、各ミラー面を総称または区別しないで記す場合はミラー面Ｍとする。

【0036】

これら各ミラー面Ｍは、ポリゴンミラー５３の形状をした樹脂素材（たとえばＰＣ（ポリカーボネート））の表面に、反射膜を蒸着することにより形成されている。

【0037】

ポリゴンミラー５３は、その中央部（２つの四角錐の接合部分）にモーター軸５６ａと接続される支持部材７６が設けられている。ポリゴンミラー５３は中空である。筐体５７に固定されたモーター５６のモーター軸５６ａ（図１参照）に支持部材７６が連結され、ポリゴンミラー５３全体が回転駆動される。たとえば、モーター軸５６ａの軸線（回転軸線）が鉛直方向であるＺ方向に延在しており、Ｚ方向に直交するＸ方向およびＹ方向よりなるＸＹ平面が水平面となっている。しかし、モーター軸５６ａは、その軸線を鉛直方向に対して傾けても良い。

【0038】

ポリゴンミラー５３の底面部分は、各ミラー面Ｍを保持するためのリング部材７５が設けられている。

【0039】

リング部材７５には、一定間隔で光を反射させる反射部材７２が非反射部材７２ａと交互に、ストライプとなるように、リング部材７５の円周方向に複数設けられている。一方、リング部材７５の近傍にフォトセンサー７３が設けられ、筐体などに固定されている。フォトセンサー７３は、リング部材７５方向に光を発する発光器と、光を受光する受光器（いずれも不図示）を有していて、発光器からの光が反射部材７２に反射して、その光が受光器で受光されてパルスを発生する。このパルス信号は、制御部１２が受信する。このようなフォトセンサー７３は反射型フォトセンサー、フォトリフレクタなどとも称されている。反射部材７２とフォトセンサー７３によりパルスを発生するポリゴンミラー用エンコーダー（本明細書では単にエンコーダー７１と称する）が構成されている。なお、エンコーダー７１は、このような光を利用したエンコーダー７１以外に、磁気方式のエンコーダーやその他の方式であってもよい。

【0040】

図示するように、この反射部材７２はリング部材７５に設けている。これはポリゴンミラー５３全体の外周に相当する位置である。このようなポリゴンミラー５３の底面の外周に反射部材７２を設けたことで、回転軸の近くに設けるよりも、ポリゴンミラー５３の速度の変化をとらえやすくなる。

【0041】

ポリゴンミラー５３の回転によって走査される方向を主走査方向という。また、主走査方向と直交する方向を副走査方向という。ポリゴンミラー５３の回転によって走査される際に出射されるパルス状のレーザー光の発光回数を走査分解能（パルス数と同じ）という。一方、エンコーダー７１の分解能は、反射部材７２の数によって決まる。

【0042】

次に、ライダー１０により取得される距離画像について説明する。図５はライダーにより取得される距離画像を説明するための説明図である。この図５は、ポリゴンミラー５３の回転に応じて、出射するレーザースポット光６００でライダー１０の測定空間内を走査した状態を示している。

【0043】

図１において半導体レーザー５１からパルス状に間欠的に出射された発散光は、コリメートレンズ５２で平行光に変換され、回転するポリゴンミラー５３の第１ミラー面Ｍ１に入射する。その後、第１ミラー面Ｍ１で反射され、さらに第２ミラー面Ｍ２で反射した後、透明板５８を透過して外部の測定空間に向けて出射される。出射されたレーザー光は、たとえば、図５に示すように、縦長の矩形断面を持つレーザースポット光６００（ハッチングで示す）として走査投光される。なお、出射されたレーザースポット光６００が物体６０１や６０２で反射し、反射光として戻ってくる方向を投受光方向という。同一の投受光方向に進行するレーザースポット光は、図示するように縦長の矩形面を形成していて、これは、副走査方向に複数のレーザー光源（半導体レーザー）を並べて配置することで形成している。この場合、受光部５０２も、レーザー光源の数に対応した複数のフォトダイオードとすることで、一度に副走査方向に複数の画素を得ることもできる。

【0044】

図５において物体６０１は車両であり、物体６０２は人である。もちろんこれら以外の建物や構造物なども物体として検知される。

【0045】

ポリゴンミラー５３のミラーの組み合わせは、既に説明したように、ポリゴンミラー回転軸５３０に対する傾斜角が異なっている。このためレーザー光は、まず、１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２（両ミラーを合わせて１番対ミラー面ともいう、以下同様）にて反射したレーザー光は、ポリゴンミラー５３の回転に応じて、測定空間の一番上の領域Ｌｎ１を水平方向に左から右へと走査される（図５の状態）。次に、２番対の第３ミラー面Ｍ３と第４ミラー面Ｍ４（２番対ミラー面）で反射したレーザー光は、ポリゴンミラー５３の回転に応じて、測定空間の上から２番目の領域Ｌｎ２を水平方向に左から右へと走査される。次に、３番対の第５ミラー面Ｍ５と第６ミラー面Ｍ６（３番対ミラー面）で反射したレーザー光は、ポリゴンミラー５３の回転に応じて、測定空間の上から１番目の領域Ｌｎ３を水平方向に左から右へと走査される。次に、４番対の第７ミラー面Ｍ７と第８ミラー面Ｍ８（４番対ミラー面）で反射したレーザー光は、ポリゴンミラー５３の回転に応じて、測定空間の最も下の領域Ｌｎ４を水平方向に左から右へと走査される。

【0046】

このようにしてライダー１０は、測定空間全体の１回の走査を完了する。この領域Ｌｎ１～Ｌｎ４の走査により得られた画像を組み合わせて、１つのフレームＦＬが得られる。そして、ポリゴンミラー５３が１回転した後、再び１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２に戻り、以降は測定空間の一番上の領域Ｌｎ１から最も下の領域Ｌｎ４までの走査を繰り返し、次のフレームＦＬが得られる。

【0047】

図１において、走査投光されたレーザー光のうち物体に当たって反射したレーザー光の一部は、再び透明板５８を透過して筐体５７内のポリゴンミラー５３の第２ミラー面Ｍ２に入射し、ここで反射され、さらに第１ミラー面Ｍ１で反射されて、レンズ５４により集光され、それぞれフォトダイオード５５の受光面で画素ごとに検知される。このとき、制御部１２が半導体レーザー５１の発光タイミングとフォトダイオード５５の受光タイミングとの時間差に応じて距離情報を求める。これにより測定空間内の全領域で物体の検出を行って、画素ごとに距離情報を持つ距離画像としてのフレームＦＬを得ることができる。なお、かかる距離画像は、不図示のネットワーク等を介して遠方のモニターに送信されて表示されたり、ＨＤＤ１２４に記憶されたりする。また、得られた距離画像を背景差分法による物体検出のために背景画像データとして記憶してもよい。

【0048】

次に、制御方法について説明する。

【0049】

まず、エンコーダー７１のパルス数とレーザー光のパルス数について説明する。なお、以下の説明において、発光間隔（パルス間隔）、パルスカウント、および発光などのタイミングはパルスの立ち上がりエッジを基準とする。また、エンコーダー７１のパルスをエンコーダーパルス、レーザー光のパルスをレーザーパルスとも称する。

【0050】

以下に説明する本実施形態では、エンコーダー７１のパルス数がレーザー光のパルス数より少ない。

【0051】

図６は定常状態におけるポリゴンミラー１回転分のタイミングチャートであり、図７は図６のタイミングチャートの部分拡大図であり、図８は図６のタイミングチャートのさらに部分拡大図である。

【0052】

定常状態とは、ポリゴンミラーが設定した回転速度で回転し、誤差がない場合である。

【0053】

この図６～８に示した例では、エンコーダー７１のパルス数は、レーザー光のパルス数より少ない。レーザー光のパルス数は４０００パルス／回転（ミラー対１面当たり、１０００パルス）である。定常状態におけるレーザーパルスの発光間隔は３６．２μｓとする。定常状態でのポリゴンミラー１回転の時間は２００ｍｓである。回転方向におけるミラー面同士の接続部分ではレーザー光を出射しない。このパルス数で空間に向けた主走査方向の走査範囲１２０度とする。

【0054】

一方、エンコーダー７１のパルス数は１０００パルス／回転である。したがって、定常状態でエンコーダーパルスの間隔は２００μｓとなる。なお、クロックは１００ＭＨｚ（１０μｓ周期）である。

【0055】

また、レーザー光の安全基準（日本工業規格「レーザー製品の放射安全基準」ＪＩＳ Ｃ ６８０２。以下同じ）を満たすための最小発光間隔を３６．０μｓとする。この最小発光間隔は、あくまでも一例であり、レーザー光の光量（放射したレーザー光が物体に照射される際の露光量ともいう）に応じて、異なる値を取り得る。

【0056】

制御部１２は、エンコーダー７１のパルス数をカウントして、ミラー面の始まりを示すカウント数となったときに、制御部１２からミラー面の始まりを示す面信号を発生させている。面信号発生後、最初のエンコーダーパルス受信後（またはさらに所定数エンコーダーパルスカウント後）、そのミラー面における最初のレーザー光を発光させる。これにより上述したフレームＦＬにおける副走査方向のＬｎ１～Ｌｎ４の位置を整合させることができる。

【0057】

なお、ポリゴンミラー５３の１回転の最初の位置（基準位置）は起動時に設定する。または、エンコーダー７１の反射部材７２を１か所だけ異なるサイズとして、エンコーダー７１のパルス幅が違うようにしておいて、それを検出した時点をポリゴンミラー５３の１回転の最初の位置にしてもよい。

【0058】

このようにエンコーダー７１のパルス数をカウントして、ミラー面におけるレーザー光の発光を開始することで、ポリゴンミラー５３の回転速度に変動があっても、副走査方向（Ｌｎ１～Ｌｎ４）の画像の乱れをなくすことができる。

【0059】

次に、図７を参照して、制御部１２は、定常状態においてはエンコーダーパルスを２００μｓ間隔で受信することになる。したがって、制御部１２はレーザー光を３６．２μｓ間隔（周期）で発光させる。

【0060】

ここでは、図７に示しているエンコーダーパルスをＰ１～Ｐ４とする（図示したなかでの最初のエンコーダーパルスをＰ０としている）。そして、エンコーダーパルスＰ１～Ｐ４は、ポリゴンミラー５３の回転位置として第１～第４の所定位置に該当する。したがって、Ｐ１を第１パルス、Ｐ２を第２パルスとすると、それぞれポリゴンミラー５３の回転位置が第１の所定位置、第２の所定位置に到達したことがわかる。

【0061】

ポリゴンミラー５３が誤差なく回転している定常状態においては、エンコーダーパルスＰ０～Ｐ４のそれぞれの間をレーザー光が５または６パルス、すべて３６．２μｓ間隔で発光される。この発光間隔を定常発光間隔ｔ０としてＲＡＭ１２２に記憶しておく。

【0062】

エンコーダーパルスＰ１に注目すると、制御部１２は、エンコーダーパルスＰ１の前のレーザーパルスであるレーザーカウンターの値が６番（レーザーパルス６番と記す。以下同様）から、エンコーダーパルスＰ１受信後の初回のレーザーパルス１番までの発光間隔は、定常状態であるから３６．２μｓである。したがって、エンコーダーパルスＰ１受信後、初回のレーザーパルス１番までの間隔は１７．２μｓとなる。制御部１２は、この値を初回発光タイミングｔｆ１＝１７．２μｓとしてＲＡＭ１２２に記憶しておく。同様に、エンコーダーパルスｐ２では初回発光タイミングｔｆ２＝３４．４μｓとなる。他のエンコーダーパルス後も同様であり、各パルスＰ１～Ｐ４受信後のそれぞれの初回発光タイミングｔｆ１～ｔｆ４としてＲＡＭ１２２に記憶しておく。

【0063】

制御部１２は、エンコーダーパルスをトリガとして、エンコーダーパルス受信後、初回発光タイミングｔｆ１～ｔｆ４分だけ時間を待ってからレーザーパルスを発光する。なお、時間の計測は、クロック信号をカウントすることで得られる。

【0064】

この例では、図８に示すように、クロックカウンターを、レーザーパルスの発光ごと、およびエンコーダーパルス受信ごとにリセットする。エンコーダーパルスＰ１を例にすると、制御部１２はエンコーダーパルスＰ１を受信すると、その時点でクロックカウンターをリセットする。このため、エンコーダーパルスＰ１受信前のレーザーパルス６番以降カウントしていたクロックカウンター値は１９００（＝１９．０μｓ）で終了する。

【0065】

そして、制御部１２は、エンコーダーパルスＰ１受信時からクロックカウンター値１７２０（＝１７．２μｓ）をカウントした時点でレーザーパルスを発光させる。その後は、レーザーパルスを発光させるごとにカウンターをリセットして、クロックカウンター値３６２０（３６．２μｓ）をカウントごとにレーザーパルスを発光させる。さらにエンコーダーパルスＰ２を受信すると、カウンターをリセットして、以降同様にしてレーザーパルスを発光させて行く。

【0066】

なお、図６～８においては、説明を簡単にするために、エンコーダーパルスＰ０の時点で、クロックカウンター値「１」で、レーザーパルスを発光させたものとしている（後述する他の図においても同様）。

【0067】

次に、ポリゴンミラー５３の回転速度が定常状態より速くなった場合を説明する。

【0068】

図９は、ポリゴンミラー５３の回転速度が速くなった場合における、エンコーダーパルスおよびレーザーパルスを部分拡大したタイミングチャートである。

【0069】

図９の例では、ポリゴンミラー５３の回転速度が定常状態より速く、エンコーダーパルスＰ０～Ｐ１の間隔が１９９．６μｓである。定常状態では２００μｓ間隔である。このため、何もせずに初回発光タイミングｔｆ１＝１７．２μｓでレーザー光を発光させると、エンコーダーパルスＰ１の前の最後のレーザーパルス６番からこのエンコーダーパルスＰ１後の初回レーザーパルス１番までの間隔が３５．８μｓとなる。これでは安全基準である最小発光間隔３６．０μｓ未満となってしまう（図示３５．８μｓ：ＮＧ）。

【0070】

そこで、本実施形態では、逆に、エンコーダーパルスＰ１の前の最後のレーザーパルス６番からエンコーダーパルスＰ１後の初回レーザーパルス１番までの発光間隔を遅延させ、その後のレーザーパルスの間隔を、安全基準を見たす範囲内で、遅延させた分速く発光させることにした。

【0071】

このエンコーダーパルスＰ１後の初回レーザーパルス１番の発光を遅延させる時間は、初回発光タイミングｔｆ１から遅くする遅延時間ｔ１とする。遅延時間ｔ１はその前のレーザーパルス６番からの発光間隔が３６．０～３６．８μｓの範囲となるように設定する。３６．０μｓは前述の最小発光間隔である。一方、３６．８μｓは最大発光間隔である。遅延時間ｔ１の算出および設定は制御部１２が行う。

【0072】

最大発光間隔について説明する。遅延時間ｔ１は、もともと回転速度が速くなってレーザーパルスに乱れが出るのを補正するために設定する。しかし、この値を大きくし過ぎると、発光間隔が長くなり過ぎてしまう。このため、許容できる発光間隔として、最大発光間隔を設定している。

【0073】

この例では、遅延時間ｔ１＝０．８μｓとした。したがって、エンコーダーパルスＰ１の前の最後のレーザーパルス６番からエンコーダーパルスＰ１後の初回レーザーパルス１番までの発光間隔は、レーザーパルス６番からエンコーダーパルスＰ１までの時間＋初回発光タイミングｔｆ１＋遅延時間ｔ１＝１８．６＋１７．２＋０．８＝３６．６μｓとなる。これにより、エンコーダーパルスＰ１の前のレーザーパルス６番からエンコーダーパルスＰ１後、初回のレーザーパルス１番までの発光間隔が最小発光間隔以上となる。

【0074】

その後は、０．８μｓ遅らせたので、制御部１２は、その分の遅れを初回以降のレーザーパルスの発光間隔を変えることで吸収する。ここで初回以降の発光間隔を、定常発光間隔から短縮する短縮時間ｔ２とする。最小発光間隔は３６．０μｓであるから発光間隔はこれ未満にはできない。一方、定常発光間隔３６．２μｓである。このため初回以降のレーザーパルスの発光間隔は各間隔０．２μｓ短縮できる。０．８μｓの遅れは、０．２μｓずつ４回速くすれば元に戻すことができる。したがって短縮時間ｔ２＝０．２μｓとする。

【0075】

このため制御部１２は、エンコーダーパルスＰ１を受信後、１８．０μｓ経過後の初回以降のレーザーパルスを発光させる。その後の初回以降のレーザーパルスの発光間隔であるレーザーパルス１～２番（１回目）、２～３番（２回目）、３～４番（３回目）、４～５番（４回目）を、いずれも発光間隔３６．０μｓで発光させる。その後、制御部１２はレーザーパルス５～６番を定常状態に戻し３６．２μｓとなるように発光させる。

【0076】

これらの関係を式で表すと、下記（１）式のようになる。

【0077】

ｔ１＝ｔ２×ｎ …（１）
ただし（１）式中、ｎは、初回後（初回含まず）のレーザー光の発光回数である。

【0078】

ここで、ｔ１およびｔ２は、エンコーダーパルスＰ１前の最後のレーザーパルス６番からエンコーダーパルスＰ１後の初回発光までの発光間隔（エンコーダーパルスを跨ぐ発光間隔）が最小発光間隔３６．０μｓ未満にならず、ｎがエンコーダーパルス間隔内でのレーザー光の発光回数を超えない任意の値を選定する。

【0079】

ｔ１およびｔ２の選定方法は特に限定されないが、たとえば以下のような方法がある。ｎを大きな値に決めておいて、その値からｔ１を求めて最初に使用する値とする。上記の例ではｎ＝４として、これに対応するｔ１＝０．８μｓをあらかじめ決めておくのである。ｔ１＝０．８μｓであれば回転速度がある程度速くなった場合でも、エンコーダーパルスを跨ぐ発光間隔を最小発光間隔以上とできる可能性が高い。そしてｔ１＝０．８μｓで発光間隔が最小発光間隔未満になる場合は、さらにｔ１＝１．０μｓとする。この場合ｎ＝５である。エンコーダーパルス間隔内で初回後（初回含まず）のレーザー光の発光回数は５回であるから、ｎの値はこれ以上増やせない。したがって、ｔ１＝１．０μｓで最小発光時間未満となれば、その回のレーザーパルスは一時停止することになる（後述）。このように、ｎ＝４で導かれるｔ１＝０．８μｓなどある程度大きな値を決めておいて、その値を入れることで１回または２回のトライで遅延時間ｔ１を決定することができる（または一時停止を選択することになる）。ｔ１の値が決まれば、ｔ２の値も（１）式から得られる。もちろんすべての発光間隔が最小発光間隔以上の値となるようにする。

【0080】

また、別の方法としては、たとえば、エンコーダーパルスを跨ぐ発光間隔が定常発光間隔（この例では３６．２μｓ）に近くなるｔ１をまず選定して、（１）式を満たし、かつ、すべての発光間隔が最小発光間隔以上となるかを確認する。そして、すべての発光間隔が最小発光間隔以上とならない場合は、さらにｔ１を増やすかまたは減らしてｔ１およびｔ２を選定することとしてもよい。

【0081】

図９に戻り説明を続ける。その後のエンコーダーパルスＰ１～Ｐ２の間隔は１９９．４μｓである（１８．０＋３６．０×４＋３６．２＋１．２＝１９９．４μｓ）。ここでも上記同様に遅延時間ｔ１および初回以降の発光間隔を短縮する短縮時間ｔ２を決定する。

【0082】

エンコーダーパルスＰ２後の初回発光タイミングｔｆ２は３４．４μｓである。そのままでは、エンコーダーパルスｐ２を跨ぐ発光間隔は最小発光間隔３６．０μｓ未満となってしまう。ここでもｔ１＝０．８μｓ遅延させる。そうすると、エンコーダーパルスＰ２前の最後のレーザーパルス６番からエンコーダーパルスＰ２後の初回発光までは、１．２＋ｔｆ２＋ｔ１＝１．２＋３４．４＋０．８＝３６．４μｓとなる。その後は、短縮時間ｔ２＝０．２μｓずつ４回短縮する。そうすると、エンコーダーパルスＰ２後のレーザーパルス１～２番（１回目）、２～３番（２回目）、３～４番（３回目）、４～５番（４回目）を発光間隔３６．０μｓで発光させる。その後、制御部１２はレーザーパルス間隔を定常状態に戻し３６．２μｓで発光させる。

【0083】

以後、さらに同様にしては回転速度が速く、エンコーダーパルスの受信後、初回発光タイミングで発光させると、発光間隔が最小発光間隔未満となってしまう場合には、逆に初回発光タイミングを遅延させる。その後のレーザーは発光間隔を最小発光間隔以上かつ定常発光間隔以下となるように調整することでそして遅延分を複数回のレーザー発光で吸収する。

【0084】

一方で、このような処理を行っても、回転速度が速すぎて、最小発光間隔を守れなくなるような場合がある。その場合には、その回のレーザーパルスを一時停止する。たとえば、エンコーダーパルスを跨ぐレーザーパルス間隔が、初回レーザーパルスを最大限遅延させて（図９の例ではｔ１＝１．０μｓ）、エンコーダーパルスを跨ぐレーザーパルス間隔を３６．０μｓとした場合に、その後の複数回のレーザーパルス間隔を３６．０μｓとしても、遅延分（１．０μｓ）を吸収できない場合である。このような場合、初回のレーザーパルスを一時停止する。これにより、確実に安全基準を満たすことができる。

【0085】

次に、ポリゴンミラー５３の回転速度が定常状態より遅くなった場合を説明する。

【0086】

図１０は、ポリゴンミラー５３の回転速度が遅くなった場合における、エンコーダーパルスおよびレーザーパルスを部分拡大したタイミングチャートである。

【0087】

ここでも、あらかじめ最大発光間隔として、たとえば、３６．８μｓを設定しておく。最大発光間隔は、既に説明した回転速度が速くなった場合と同様であり、発光間隔が広くなり過ぎないようにするためである。

【0088】

図１０を参照して、ポリゴンミラー５３の回転速度が定常状態より遅くなった場合は、エンコーダーパルスの受信後、遅くなった分を次のエンコーダーパルス受信後の初回発光タイミングを遅らせるのである。エンコーダーパルスＰ０～Ｐ１の間隔は、２００．８μｓであり、定常状態よりも間隔が開いている。このまま初回発光タイミングで発光すると、エンコーダーパルスＰ１を跨ぐ前後のレーザーパルスの発光間隔は３６．８μｓを超えてしまう。このまま補正せずにレーザーパルスの発光を続けると、ポリゴンミラーの回転に対して、レーザーパルスが早く出射されてしまうことになる。

【0089】

そこで、発光間隔が開いた分（３７．０－３６．２＝０．８μｓ）を次のエンコーダーパルスＰ２を受信後に補正する。このために制御部１２は、エンコーダーパルスＰ２後の初回発光タイミングｔｆ２をその分（０．８μｓ）遅らせて新ｔｆ２に更新する。この例では、初回発光タイミングｔｆ２＝３４．４μｓを０．８μｓ遅らせて新ｔｆ２＝３５．２μｓにする。更新した新ｔｆ２＝３５．２μｓはＲＡＭ１２２に記憶する。以後、エンコーダーパルスＰ２に到達したなら、この新ｔｆ２で初回レーザーパルスを発光する。その後は、元の定常状態の発光間隔３６．２μｓで発光させる。これにより、発光間隔が最大発光間隔を超えるほど回転速度が遅くなった場合に、次のエンコーダーパルス後のレーザーパルスの発光間隔を遅くすることで、同期をとることができる。

【0090】

この場合も、新ｔｆ２によりレーザーパルスを発光すると、最小発光間隔未満となるような場合にはその回のレーザーパルスを一時停止して、安全基準を満たすようにする。

【0091】

上述の例においては、最小発光間隔未満となるような場合にレーザーパルスを一時停止することとした。この処理は、たとえば、クロックカウンターの値が最小発光間隔（３６００＝３６．０μｓ）となる前にレーザー発光指令があった場合に、その指令を取り消すことで、一時停止する。このときクロックカウンターもリセットし、そこからまたカウントを開始して、クロックカウンターの値がレーザー光を発光させる値となれば発光させる。

【0092】

なお、レーザー光源である半導体レーザーとして、レーザー光の光量を可変できるものを使用することで、一時停止に代えて、レーザー光の光量を変えることで、安全基準を満たすようにしてもよい。

【0093】

レーザー光の光量は放射（出射）したレーザー光の出力エネルギーと、物体に照射される露光量とからなる。したがって、レーザー光の光量を変えるにはいずれか一方または両方を変えればよい。

【0094】

図１１は、レーザーパルスの出力エネルギーを変更する場合を説明するための説明図である。この図はエンコーダーパルスＰ１を跨いだ前後のレーザーパルス部分を示していて、エンコーダーパルスの受信タイミングに合わせて、レーザー光の出力を変えている例である。

【0095】

エンコーダー７１から受信したエンコーダーパルスの間隔が定常状態より短く、最小発光間隔未満となる可能性が高くなることが予想させる場合、エンコーダーパルスＰ１受信後の初回発光の出力エネルギーを下げる。たとえば、回転速度が速い場合に、エンコーダーパルス同士の間隔が短く、上述した処理を行っても発光間隔を最小発光間隔以下とできない場合である。このような場合に、制御部１２は、図１１に示すように、エンコーダーパルスＰ１受信後の初回発光（図示レーザーパルス１番）の出力エネルギーを下げる。もちろん、次のエンコーダーパルスを受信した時点で間隔が長くなれば、元のレーザー光の出力エネルギーに戻す。出力エネルギーの低下量は、たとえば、定常状態の出力エネルギーの２／３、半分、さらには１／３、１／４などとしてもよい。このように出力エネルギーを下げると、光量が低下するためレーザー光が届く範囲が短くなるが、近い部分だけでも物体までの距離が得られるようになる。

【0096】

レーザー光のパルス幅を変えることでもレーザー光の光量を変更できる。図１２はレーザーパルスのパルス幅を変更する場合を説明するための説明図である。

【0097】

レーザー光のパルス幅の変更は、パルス状に発光しているレーザーパルス一つひとつの発光時間（露光時間）を変えるのである。たとえばレーザーパルスのパルス幅（そのパルスの発光時間）を短くすれば光量が下がり、逆に、パルス幅（そのパルスの発光時間）を長くすれば光量が上がる。

【0098】

たとえば、回転速度が速い場合に、エンコーダーパルス同士の間隔が短く、上述した処理を行っても発光間隔を最小発光間隔以下とできない場合に、制御部１２は、図１２に示すように、エンコーダーパルスＰ１受信後の初回発光（図示レーザーパルス１番）のパルス幅を他のパルス幅より短くする。もちろん、次のエンコーダーパルスを受信した時点で間隔が長くなれば、元のレーザー光のパルス幅に戻す。パルス幅は、たとえば、定常状態のパルス幅に対して２／３、半分、さらには１／３、１／４などとしてもよい。このようにパルス幅を短くすると、光量が低下するが、この場合はレーザー光の届く範囲は通常と合わらない。したがって、定常状態のレーザー光と同様に物体までの距離が得られる。ただし、パルス幅が短いので、物体の大きさや表面の質によっては反射光が得られない場合もある。

【0099】

このように光量を変えることのできるレーザー光源を使用することで、安全基準を満たし、かつ、一時停止させずに発光タイミングを制御することができる。ただし、光量を変えても安全基準を満たせなくなるような場合には、レーザー光の発光を一時停止する。

【0100】

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0101】

本実施形態では、ポリゴンミラー５３にその回転角を検出するためのポリゴンミラー回転角検出部を設け、そこから得られるポリゴンミラー５３の回転位置と時間からポリゴンミラー５３の回転速度が定常回転速度未満か否かを判断する。そして、ポリゴンミラー５３の回転速度が速くなっていて、ポリゴンミラー５３の回転位置が第１の所定位置に到達後の初回のレーザー光を初回発光タイミングで発光させると、最小発光間隔未満となってしまう場合には、発光タイミングを遅らせるのである。そして、遅延させた分はその後のレーザー発光タイミングを速めることで吸収する。これにより、ポリゴンミラー５３の回転速度が速まった場合でも、ポリゴンミラー５３の回転速度に合わせて、かつ、安全基準などの最小発光間隔以上となるように、レーザー光を発光させることができる。したがって、回転ムラなど周期性のない回転変動（ランダムな変動）に対応してレーザー光の発光タイミングを合わせることができる。

【0102】

また、ライダーに振動が加わって発生する回転ムラだけでなく、たとえば、複数のミラー面を組み合わせるとき、各面の組み付け公差、部品公差などで生じる、装置固有の周期性のある回転ムラによって生じる誤差も解消することができる。

【0103】

また、ポリゴンの回転ムラの影響をなくすことで複数の面を組み合わせるときの画素位置のずれを解消することができる。

【0104】

以上本発明を適用した実施形態を説明したが、説明のなかで使用した条件や各数値などはあくまでも説明のためのものであり、本発明がこれら条件や数値に限定されるものではない。

【0105】

上述した定常回転速度、定常発光間隔、および定常状態における初回発光タイミングは、設計時にこれらの値を決めてもよいが、実際の製品では微妙な組み立て誤差なども発生する。そこで、ライダーを設置後、実際に動かして、定常状態において定常回転速度、定常発光間隔、および初回発光タイミングを固有の装置ごとに取得して、それらをＨＤＤ１２４などに、その装置固有の値として記憶するようにしてもよい。ライダー動作時には、それらの値をＲＡＭ１２２に読み出して使用する。もちろん組み立て誤差などのない製品を作れば、設計値をそのまま使用することができる。

【0106】

また、初回発光タイミングは、上述のタイミングチャートを用いた説明では、エンコーダーパルスＰ０～Ｐ４ごとに異なる値（ｔｆ１＝１７．２μｓ、ｔｆ２＝３４．４μｓ）となっていた。しかし、初回発光タイミングは、常に同じ値となるようにすることもできる。たとえば、エンコーダー７１を構成する反射部材７２とパルス発光間隔を一定の倍数の関係となるようにすればよい。

【0107】

また、ポリゴンミラー５３にエンコーダー７１を設けたことで、たとえば、制御部１２は、エンコーダー７１からの信号が一定時間受信できない場合に、ポリゴンミラー５３の回転に異常が発生したものとして、レーザー光の発光をすべて禁止にすることもできる。これにより、回転停止時などに、同じ方向へ向けてレーザーパルスが連続発射されるのを防止することができる。

【0108】

本発明は特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。

【符号の説明】

【0109】

１０ ライダー、
１１ 投受光ユニット、
１２ 制御部、
５１ 半導体レーザー、
５３ ポリゴンミラー、
５５ フォトダイオード、
５６ モーター、
５６ａ モーター軸、
７１ ポリゴンミラー用エンコーダー、
７２ 反射部材、
７２ａ 非反射部材、
７３ フォトセンサー、
７５ リング部材、
１２１ ＣＰＵ、
１２２ ＲＡＭ、
１２３ ＲＯＭ、
１２４ ＨＤＤ、
１２５ クロック発振器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】