特許 7485917 レーザレーダシステム

(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】2024-05-09

(45)【発行日】2024-05-17

(54)【発明の名称】レーザレーダシステム

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/88 20060101AFI20240510BHJP

   G01F 23/56 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

G01S17/88

G01F23/56 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020068309

(22)【出願日】2020-04-06

(65)【公開番号】P2021165648

(43)【公開日】2021-10-14

【審査請求日】2023-02-17

(73)【特許権者】

【識別番号】501428545

【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】松田 直丈

【審査官】渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－１６６８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／０７６９７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開平０１－１４６１２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０５５８５７８６（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８８２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４４１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１０９５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－０４２８１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８ － ７／５１

１７／００ － １７／９５

Ｇ０１Ｂ １１／００ － １１／３０

Ｇ０１Ｃ ３／００ － ３／３２

Ｇ０１Ｆ ２３／３０ － ２３／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面視において所定範囲にレーザ光を走査して投光し、前記レーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて物体を検出するレーザレーダと、
平面視において前記所定範囲に含まれる所定位置に設けられ、前記所定位置での水位に応じて変化する反射状態で前記レーザ光を反射する反射機構と、
を備えるレーザレーダシステムであって、
前記レーザレーダは、前記反射機構により前記レーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、前記所定位置での水位を検出し、
前記反射機構は、前記所定位置での水位に応じて、前記レーザ光を反射する反射率を前記反射状態として変化させる反射率変化部を備え、
前記反射率変化部は、前記レーザ光を反射する反射率が互いに異なる複数の反射部を備える、レーザレーダシステム。

【請求項2】

前記反射率変化部は、前記所定位置での水位が上昇するほど、前記複数の反射部のうち前記反射率が高い反射部により前記レーザ光を反射させる、請求項１に記載のレーザレーダシステム。

【請求項3】

前記反射機構は、前記所定位置での水位に応じて、平面視において前記所定範囲のうち前記レーザ光を反射する走査範囲を前記反射状態として変化させる範囲変化部を備える、請求項１又は２に記載のレーザレーダシステム。

【請求項4】

前記範囲変化部は、前記所定位置での水位が上昇するほど、平面視において前記所定範囲のうち前記レーザ光を反射する走査範囲を広くさせる、請求項３に記載のレーザレーダシステム。

【請求項5】

前記レーザレーダは、前記所定位置での水位と前記受光状態との所定関係を記憶しており、前記受光状態が前記所定関係を満たしていることを条件として、前記所定位置での水位が所定水位よりも上昇したと検出することを許可する、請求項１～４のいずれか１項に記載のレーザレーダシステム。

【請求項6】

前記反射機構は、水に浮く浮き部を備え、前記所定位置での水位の上昇に伴って前記浮き部が上昇することにより、前記反射状態を変化させる、請求項１～５のいずれか１項に記載のレーザレーダシステム。

【請求項7】

前記反射機構を複数備え、
前記レーザレーダは、複数の前記反射機構により前記レーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、前記所定範囲での水位を検出する、請求項１～６のいずれか１項に記載のレーザレーダシステム。

【請求項8】

複数の前記反射機構は、前記所定範囲での水位が上昇していない状態において、それぞれ前記レーザ光を反射し、
前記レーザレーダは、複数の前記反射機構から前記反射光を受光しなくなった場合に、警報処理を実行する、請求項７項に記載のレーザレーダシステム。

【請求項9】

前記反射機構は、地中で地面に沿って広がる板状部を含む土台部と、前記土台部に固定された本体部とを備える、請求項１～８のいずれか１項に記載のレーザレーダシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ光の反射光に基づいて物体を検出するレーザレーダシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、水面に浮遊するフロートを利用した水位計測システムや、画像処理を応用した水位計測システムがある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】ＷＯ２００４／０７６９７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、レーザ光の反射光に基づいて物体を検出するレーザレーダが広く実用化されている。水位の計測のみを行う上記水位計測システムや、物体の検出のみを行うレーザレーダは、装置の価値を向上させる上で、未だ改善の余地がある。

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、レーザレーダシステムの価値を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための第１の手段は、
平面視において所定範囲にレーザ光を走査して投光し、前記レーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて物体を検出するレーザレーダと、
平面視において前記所定範囲に含まれる所定位置に設けられ、前記所定位置での水位に応じて変化する反射状態で前記レーザ光を反射する反射機構と、
を備えるレーザレーダシステムであって、
前記レーザレーダは、前記反射機構により前記レーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、前記所定位置での水位を検出する。

【0007】

上記構成によれば、レーザレーダシステムは、レーザレーダと反射機構とを備えている。レーザレーダは、平面視において所定範囲にレーザ光を走査して投光し、レーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて物体を検出する。このため、レーザレーダは、平面視において所定範囲に侵入した物体を検出することができる。

【0008】

ここで、反射機構は、平面視において所定範囲に含まれる所定位置に設けられ、所定位置での水位に応じて変化する反射状態でレーザ光を反射する。このため、所定位置での水位が変化すると、反射機構によるレーザ光の反射状態が変化し、ひいてはレーザレーダにおける反射光の受光状態が変化する。したがって、レーザレーダは、反射機構によりレーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、所定位置での水位を検出することができる。すなわち、レーザレーダシステムは、レーザレーダが物体を検出する際に投光するレーザ光を利用して所定位置での水位を検出することができ、レーザレーダシステムの価値を向上させることができる。さらに、レーザ光を用いて所定位置での水位を検出するため、画像処理を応用した水位計測システムと比較して、太陽光の有無等による検出精度の低下を抑制することができる。

【0009】

第２の手段では、前記反射機構は、前記所定位置での水位に応じて、前記レーザ光を反射する反射率を前記反射状態として変化させる反射率変化部を備える。

【0010】

上記構成によれば、反射機構は反射率変化部を備えている。反射率変化部は、所定位置での水位に応じて、レーザ光を反射する反射率を前記反射状態として変化させる。このため、所定位置での水位が変化すると、反射機構によるレーザ光の反射率が変化し、ひいてはレーザレーダにおける反射光の受光状態が変化する。したがって、レーザレーダは、反射機構によりレーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、所定位置での水位を検出することができる。

【0011】

具体的には、第３の手段のように、前記反射率変化部は、前記レーザ光を反射する反射率が互いに異なる複数の反射部を備える、といった構成を採用することができる。

【0012】

第４の手段では、前記反射率変化部は、前記所定位置での水位が上昇するほど、前記複数の反射部のうち前記反射率が高い反射部により前記レーザ光を反射させる。

【0013】

上記構成によれば、所定位置での水位が上昇するほど、複数の反射部のうち反射率が高い反射部によりレーザ光が反射される。このため、所定位置での水位が上昇するほど、反射機構によるレーザ光の反射率が高くなり、レーザレーダにおける反射光の受光強度が強くなる。したがって、所定位置での水位が上昇するほど、所定位置での水位を検出する精度を向上させることができる。

【0014】

第５の手段では、前記反射機構は、前記所定位置での水位に応じて、平面視において前記所定範囲のうち前記レーザ光を反射する走査範囲を前記反射状態として変化させる範囲変化部を備える。

【0015】

上記構成によれば、反射機構は範囲変化部を備えている。範囲変化部は、所定位置での水位に応じて、平面視において所定範囲のうちレーザ光を反射する走査範囲を前記反射状態として変化させる。このため、所定位置での水位が変化すると、平面視において所定範囲のうち反射機構がレーザ光を反射する走査範囲（投光角度範囲）が変化し、ひいてはレーザレーダにおける反射光の受光状態（受光があった投光角度範囲）が変化する。したがって、レーザレーダは、反射機構によりレーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、所定位置での水位を検出することができる。

【0016】

第６の手段では、前記範囲変化部は、前記所定位置での水位が上昇するほど、平面視において前記所定範囲のうち前記レーザ光を反射する走査範囲を広くさせる。

【0017】

上記構成によれば、所定位置での水位が上昇するほど、平面視において所定範囲のうちレーザ光を反射する走査範囲が広くされる。このため、所定位置での水位が上昇するほど、レーザレーダが平面視において所定範囲のうち反射光を受光する走査範囲が広くなる。したがって、所定位置での水位が上昇するほど、所定位置での水位を検出する精度を向上させることができる。

【0018】

レーザレーダと反射機構との間の障害物等によりレーザ光が反射されると、レーザレーダが所定位置での水位を誤検出するおそれがある。

【0019】

この点、第７の手段では、前記レーザレーダは、前記所定位置での水位と前記受光状態との所定関係を記憶しており、前記受光状態が前記所定関係を満たしていることを条件として、前記所定位置での水位が所定水位よりも上昇したと検出することを許可する。こうした構成によれば、レーザレーダは、所定位置での水位と受光状態との所定関係を反射光の受光状態が満たしている場合に、所定位置での水位が所定水位よりも上昇したと検出することを許可し、所定関係を反射光の受光状態が満たしていない場合には、所定位置での水位が所定水位よりも上昇したと検出することを許可しない。したがって、レーザレーダと反射機構との間の障害物等が存在することに起因して、所定位置での水位が所定水位よりも上昇したと誤検出することを抑制することができる。

【0020】

第８の手段では、前記反射機構は、水に浮く浮き部を備え、前記所定位置での水位の上昇に伴って前記浮き部が上昇することにより、前記反射状態を変化させる。こうした構成によれば、所定位置での水位の上昇に伴って上昇する浮き部を用いることにより、所定位置での水位に応じてレーザ光の反射状態を容易に変化させることができる。

【0021】

第９の手段では、前記反射機構を複数備え、前記レーザレーダは、複数の前記反射機構により前記レーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、前記所定範囲での水位を検出する。

【0022】

上記構成によれば、レーザレーダシステムは、反射機構を複数備えている。そして、レーザレーダは、複数の反射機構によりレーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、所定範囲での水位を検出する。このため、津波や大雨により所定範囲全体の水位が上昇した場合に、複数の反射機構によりレーザ光が反射された反射光の受光状態に基づいて、所定範囲での水位を精度よく検出することができる。

【0023】

第１０の手段では、複数の前記反射機構は、前記所定範囲での水位が上昇していない状態において、それぞれ前記レーザ光を反射し、前記レーザレーダは、複数の前記反射機構から前記反射光を受光しなくなった場合に、警報処理を実行する。

【0024】

上記構成によれば、複数の反射機構は、所定範囲での水位が上昇していない状態において、それぞれレーザ光を反射する。このため、所定範囲での水位が上昇していない状態で、反射機構が正常に動作している場合は、レーザレーダは複数の反射機構からレーザ光の反射光を受光する。ただし、津波等が発生すると、複数の反射機構が流されるおそれがある。この点、レーザレーダは、複数の反射機構から反射光を受光しなくなった場合に、警報処理を実行する。したがって、複数の反射機構が津波等により流されたおそれがある場合に、警報処理を実行することができる。

【0025】

第１１の手段では、前記反射機構は、地中で地面に沿って広がる板状部を含む土台部と、前記土台部に固定された本体部とを備える。こうした構成によれば、土台部の板状部は地中で地面に沿って広がっているため、津波等により反射機構が流されることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】第１実施形態のレーザレーダシステムの概要を示す模式図。

【図2】レーザレーダの構成を示すブロック図。

【図3】反射機構を示す模式図。

【図4】平常時の検出態様を示す模式図。

【図5】浸水時の検出態様を示す模式図。

【図6】各反射部からの反射光の信号電圧Ｖｓを示すタイムチャート。

【図7】反射機構の変更例を示す模式図。

【図8】反射機構の他の変更例を示す模式図。

【図9】反射機構の他の変更例を示す模式図。

【図10】反射機構の他の変更例を示す模式図。

【図11】第２実施形態のレーザレーダシステムの反射機構を示す模式図。

【図12】第３実施形態のレーザレーダシステムを示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0027】

（第１実施形態）
以下、空港の危険区域への侵入を監視するレーザレーダシステムに具現化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0028】

図１の平面図に示すように、レーザレーダシステム１０は、レーザレーダ２０と、反射機構３０とを備えている。

【0029】

レーザレーダ２０は、前方の略１９０°の検出範囲Ａ（所定範囲）をレーザ光で走査する広角の測距レーダである。レーザレーダ２０は、平面視において検出範囲Ａにレーザ光を走査して投光し、レーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、検出範囲Ａの物体を検出する。レーザ光には、例えば赤外レーザや、可視レーザ、紫外レーザ等を利用することができる。

【0030】

反射機構３０は、平面視において検出範囲Ａに含まれる所定位置に設けられ、所定位置での水位に応じて変化する反射状態でレーザ光を反射する。反射機構３０は、レーザレーダ２０から投光角度θ１の方向に設置されている。

【0031】

図２に示すように、レーザレーダ２０は、投光部２１、受光部２２、マイコン２３等を備えている。マイコン２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータである。マイコン２３は、距離算出部２３ａ及び水位検出部２３ｂの機能を実現する。

【0032】

投光部２１は、投光部２１を中心として水平に、人間の腰の高さに相当する高さ（所定高さ）に、所定角度θの間隔（例えば０．２５°間隔）で、パルス状のレーザ光を投光する。

【0033】

受光部２２は、投光部２１により投光されたレーザ光が物体で反射された反射光を受光し、反射光の受光量を信号電圧Ｖｓ［Ｖ］として検出する。受光部２２は、投光部２１によりレーザ光が投光される度に、反射光の受光量を検出する。

【0034】

距離算出部２３ａは、投光部２１によりレーザ光が投光されてから、受光部２２により反射光が受光されるまでの経過時間ｔに基づいて、投光方向ごとに投光部２１（レーザレーダ２０）から物体までの距離を算出する。詳しくは、距離算出部２３ａは、レーザ光を投光してから信号電圧Ｖｓが検知閾値Ｖｔを超えるまでの経過時間ｔに比例させて、レーザレーダ２０から物体までの距離Ｄを算出する。

【0035】

水位検出部２３ｂは、上記反射機構３０によりレーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、反射機構３０が設けられた所定位置Ｐ１での水位を検出する。水位検出部２３ｂが、所定位置Ｐ１での水位を検出する手順については後述する。

【0036】

図３に示すように、反射機構３０は、本体３１、浮き部３４、及び反射板３３を備えている。

【0037】

本体３１は、樹脂あるいは金属等により、下部３１ａが円柱状に形成されており、上部３１ｂが円筒状に形成されている。本体３１の下部３１ａは、先端が円錐状に形成されており、土Ｆに刺すことが可能な刺し部となっている。

【0038】

本体３１の上部３１ｂの下端には、複数の連通孔３２ａが形成されている。複数の連通孔３２ａは、本体３１の上部３１ｂの内部と外部とを連通させている。

【0039】

本体３１の上部３１ｂの内部には、浮き部３４が挿入されている。浮き部３４は、水に浮く部材（例えば風船や発泡スチロール）により、球状に形成されている。浮き部３４は、本体３１の上部３１ｂの内部を上下に移動可能となっている。

【0040】

浮き部３４には、上記反射板３３（反射部材）が取り付けられている。反射板３３は、水に浮く樹脂等により、板状に形成されている。反射板３３は、その板面（最も大きい面である主面）が、レーザレーダ２０に正対しており、本体３１の中心線を中心として回転しないように回り止めされている。反射板３３は、浮き部３４と一体で、本体３１の上部３１ｂの内部を上下に移動可能となっている。なお、板状の反射板３３に代えて、円柱状（円筒状）の反射棒（反射筒、反射部材）を採用することもできる。その場合は、反射棒を回り止めする必要がない。

【0041】

反射板３３は、レーザ光を反射する反射率が互いに異なる第１反射部３３ａ、第２反射部３３ｂ、及び第３反射部３３ｃを備えている。反射板３３の上端から下方の第１範囲が、第１反射部３３ａとなっている。第１反射部３３ａの下端から下方の第２範囲が、第２反射部３３ｂとなっている。第２反射部３３ｂの下端から下方の第３範囲が、第３反射部３３ｃとなっている。第２反射部３３ｂの反射率Ｒ２は、第１反射部３３ａの反射率Ｒ１よりも高い。第３反射部３３ｃの反射率Ｒ３は、第２反射部３３ｂの反射率Ｒ２よりも高い（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３）。

【0042】

第１反射部３３ａ、第２反射部３３ｂ、及び第３反射部３３ｃの上下方向の長さは、検出する水位に応じて設定されている。反射機構３０が浸水していない平常時において、第１反射部３３ａにレーザ光が照射されるように、本体３１の下部３１ａを土Ｆに刺す深さが調節されている。この状態において、上記連通孔３２ａは地面Ｆｓから所定高さｈに位置している。所定高さｈは、例えば日常的な雨水が地面Ｆｓに溜まっても、連通孔３２ａから雨水が流入しない最小の高さに設定されている。なお、反射機構３０の本体３１の上部３１ｂ、浮き部３４、及び反射板３３により、反射率変化部が構成されている。

【0043】

図４は、平常時の検出態様を示す模式図である。反射機構３０が浸水していない平常時においては、レーザレーダ２０が上記投光角度θ１で投光したレーザ光が、反射機構３０の第１反射部３３ａに照射される。第１反射部３３ａに照射されたレーザ光は、第１反射部３３ａによって反射される。このとき、反射光の強度は、第１反射部３３ａの反射率Ｒ１に応じた強度となる。レーザレーダ２０は、第１反射部３３ａからの反射光を受光し、反射光の受光量を信号電圧Ｖｓ［Ｖ］として検出する。

【0044】

図５は、浸水時の検出態様を示す模式図である。津波や大雨による浸水時には、反射機構３０の本体３１の上部３１ｂに形成された複数の連通孔３２ａから、上部３１ｂの内部へ水が流入する。これにより、浮き部３４が水面に浮いた状態になり、浮き部３４及び反射板３３が上昇する。そして、レーザレーダ２０が上記投光角度θ１で投光したレーザ光が、例えば反射機構３０の第２反射部３３ｂに照射される。第２反射部３３ｂに照射されたレーザ光は、第２反射部３３ｂによって反射される。このとき、反射光の強度は、第２反射部３３ｂの反射率Ｒ２に応じた強度となる。

【0045】

すなわち、反射機構３０は、水に浮く浮き部３４を備え、所定位置での水位の上昇に伴って浮き部３４が上昇することにより、レーザ光の反射強度（反射状態）を変化させる。詳しくは、反射機構３０（反射率変化部）は、所定位置での水位が上昇するほど、複数の反射部３３ａ～３３ｃのうち反射率が高い反射部によりレーザ光を反射させる。そして、レーザレーダ２０は、第２反射部３３ｂからの反射光を受光し、反射光の受光量を信号電圧Ｖｓ［Ｖ］として検出する。

【0046】

図６は、各反射部からの反射光の信号電圧Ｖｓ（受光量）を示すタイムチャートである。

【0047】

レーザ光が第１反射部３３ａで反射された場合、レーザレーダ２０が検出する信号電圧Ｖｓは、レーザ光を投光してからの経過時間が経過時間ｔ１となった時に、検知閾値Ｖｔよりも大きくなる。経過時間ｔ１は、レーザレーダ２０から反射機構３０（第１反射部３３ａ）までの距離により決まる時間である。同様に、レーザ光が第２反射部３３ｂで反射された場合、レーザレーダ２０が検出する信号電圧Ｖｓは、レーザ光を投光してからの経過時間が経過時間ｔ１となった時に、検知閾値Ｖｔよりも大きくなる。これは、レーザレーダ２０から第１反射部３３ａまでの距離と、レーザレーダ２０から第２反射部３３ｂまでの距離とが等しいためである。

【0048】

しかし、第２反射部３３ｂの反射率Ｒ２は、第１反射部３３ａの反射率Ｒ１よりも高くなっている（Ｒ２＞Ｒ１）。このため、レーザ光が第２反射部３３ｂで反射された場合の反射光の強度（信号電圧Ｖｓ）は、レーザ光が第１反射部３３ａで反射された場合の反射光の強度よりも強くなる。その結果、レーザ光が第１反射部３３ａで反射された場合、経過時間ｔ２において信号電圧Ｖｓが検知閾値Ｖｔよりも小さくなる。これに対して、レーザ光が第２反射部３３ｂで反射された場合、経過時間ｔ２よりも長い経過時間ｔ３において信号電圧Ｖｓが検知閾値Ｖｔよりも小さくなる。なお、レーザ光が第３反射部３３ｃで反射された場合、経過時間ｔ３よりも長い経過時間ｔ４（図示略）において信号電圧Ｖｓが検知閾値Ｖｔよりも小さくなる。

【0049】

このように、信号電圧Ｖｓが検知閾値Ｖｔを上回ってから検知閾値Ｖｔを下回るまでの時間Δｔ（例えばｔ３－ｔ１）は、レーザ光を反射した反射部に応じて異なる、すなわち反射機構３０が設けられた所定位置での水位に応じて異なる。そこで、レーザレーダ２０は、所定位置での水位と時間Δｔ（レーザ光の受光状態）との所定関係を記憶している。所定関係は、予め実験等に基づいて取得しておくことができる。そして、レーザレーダ２０は、所定関係と時間Δｔとに基づいて、所定位置での水位を検出する。

【0050】

詳しくは、レーザレーダ２０は、時間Δｔが（ｔ３－ｔ１）に相当する時間であることを条件として、所定位置での水位が、レーザ光が第２反射部３３ｂで反射される場合の水位まで上昇したと検出する。時間Δｔが（ｔ３－ｔ１）に相当する時間であることは、時間Δｔと予め取得した（ｔ３－ｔ１）との差の絶対値が所定値（＞０）よりも小さいことにより判定することができる。また、レーザレーダ２０は、時間Δｔが（ｔ４－ｔ１）に相当する時間であることを条件として、所定位置での水位が、レーザ光が第３反射部３３ｃで反射される場合の水位まで上昇したと検出する。

【0051】

そして、レーザレーダ２０は、時間Δｔが、（ｔ３－ｔ１）に相当する時間又は（ｔ４－ｔ１）に相当する時間でない場合は、所定位置での水位が上昇したと検出しない。例えば、レーザレーダ２０と反射機構３０との間の障害物等によりレーザ光が反射されると、時間Δｔは、（ｔ３－ｔ１）に相当する時間及び（ｔ４－ｔ１）に相当する時間のいずれとも異なる時間となる。この場合、レーザレーダ２０は、所定位置での水位が上昇したと検出しない。すなわち、レーザレーダ２０は、時間Δｔが所定関係を満たしていることを条件として、所定位置での水位が所定水位よりも上昇したと検出することを許可する。所定水位は、例えばレーザ光が第２反射部３３ｂで反射される場合の水位よりも若干低い水位である。なお、レーザレーダ２０は、時間Δｔが（ｔ２－ｔ１）に相当する時間である場合に、レーザ光が第１反射部３３ａで反射されている、すなわちレーザ光は障害物等で反射されていないと判定することができる。

【0052】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

【0053】

・レーザレーダシステム１０は、レーザレーダ２０と反射機構３０とを備えている。レーザレーダ２０は、平面視において検出範囲Ａにレーザ光を走査して投光し、レーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて物体を検出する。このため、レーザレーダ２０は、平面視において検出範囲Ａに侵入した物体を検出することができる。

【0054】

・反射機構３０は、平面視において検出範囲Ａに含まれる所定位置に設けられ、所定位置での水位に応じて変化する反射状態でレーザ光を反射する。このため、所定位置での水位が変化すると、反射機構３０によるレーザ光の反射状態が変化し、ひいてはレーザレーダ２０における反射光の受光状態が変化する。したがって、レーザレーダ２０は、反射機構３０によりレーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、所定位置での水位を検出することができる。すなわち、レーザレーダシステム１０は、レーザレーダ２０が物体を検出する際に投光するレーザ光を利用して所定位置での水位を検出することができ、レーザレーダシステム１０の価値を向上させることができる。さらに、レーザ光を用いて所定位置での水位を検出するため、画像処理を応用した水位計測システムと比較して、太陽光の有無等による検出精度の低下を抑制することができる。

【0055】

・所定位置での水位に応じて、レーザ光を反射する反射率が上記反射状態として変化させられる。このため、所定位置での水位が変化すると、反射機構３０によるレーザ光の反射率が変化し、ひいてはレーザレーダ２０における反射光の受光状態が変化する。したがって、レーザレーダ２０は、反射機構３０によりレーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、所定位置での水位を検出することができる。

【0056】

・反射板３３は、レーザ光を反射する反射率が互いに異なる反射部３３ａ～３３ｃを備えている。こうした構成によれば、反射率が連続的に変化する反射板と比較して、反射板３３を容易に製造することができる。

【0057】

・所定位置での水位が上昇するほど、反射部３３ａ～３３ｃのうち反射率が高い反射部によりレーザ光が反射される。このため、所定位置での水位が上昇するほど、反射機構３０によるレーザ光の反射率が高くなり、レーザレーダ２０における反射光の受光強度が強くなる。したがって、所定位置での水位が上昇するほど、所定位置での水位を検出する精度を向上させることができる。

【0058】

・レーザレーダ２０は、所定位置での水位と受光状態（信号電圧Ｖｓが検知閾値Ｖｔを上回ってから検知閾値Ｖｔを下回るまでの時間Δｔ）との所定関係を記憶しており、時間Δｔが所定関係を満たしていることを条件として、所定位置での水位が所定水位よりも上昇したと検出することを許可する。こうした構成によれば、レーザレーダ２０は、所定位置での水位と時間Δｔとの予め取得された所定関係を、反射光の時間Δｔが満たしている場合に、所定位置での水位が所定水位よりも上昇したと検出することを許可し、所定関係を反射光の時間Δｔが満たしていない場合には、所定位置での水位が所定水位よりも上昇したと検出することを許可しない。したがって、レーザレーダ２０と反射機構３０との間の障害物等が存在することに起因して、所定位置での水位が所定水位よりも上昇したと誤検出することを抑制することができる。

【0059】

・反射機構３０は、水に浮く浮き部３４を備え、所定位置での水位の上昇に伴って浮き部３４が上昇することにより、レーザ光の反射率（レーザ光の反射状態）を変化させる。こうした構成によれば、所定位置での水位の上昇に伴って上昇する浮き部３４を用いることにより、所定位置での水位に応じてレーザ光の反射率を容易に変化させることができる。

【0060】

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0061】

・図７に示すように、第１実施形態の第１反射部３３ａが、板状部３３ｄと蓋部３３ｅとにより構成されていてもよい。板状部３３ｄ及び蓋部３３ｅがレーザ光を反射する反射率は、上記反射率Ｒ１である。反射機構３０が浸水していない平常時において、蓋部３３ｅにレーザ光が照射されるように、本体３１の下部３１ａを土Ｆに刺す深さが調節されている。蓋部３３ｅは、本体３１の上部３１ｂの上端の開口を覆っている。これにより、本体３１の上部３１ｂの上端の開口から、ごみや埃が入ることを抑制することができる。したがって、反射板３３の板状部３３ｄ、第２反射部３３ｂ、及び第３反射部３３ｃが汚れて反射率が変化することを抑制することができる。

【0062】

・図８に示すように、反射機構３０が、透過部１３１ｃを含む本体部１３１を備えていてもよい。透過部１３１ｃは、ガラス等、レーザ光を透過する部材により形成されている。そして、レーザ光は、透過部１３１ｃを透過して反射板３３に照射される。本体部１３１の上端は塞がれており、ごみや埃が上端から入ることを抑制することができる。また、図８において反射板３３を固定して、水面の上昇と共に、本体部１３１の内面に塗られた水溶性の遮光塗料が溶け出す構成を採用することもできる。その場合も、反射機構３０によるレーザ光の反射状態、ひいては反射機構３０によりレーザ光が反射された反射光をレーザレーダ２０が受光する受光状態を、水位に応じて変化させることができる。

【0063】

・図９に示すように、反射機構３０は、土Ｆ中（地中）で地面Ｆｓに沿って広がる板状部１３２ａを含む土台部１３２と、土台部１３２に固定された本体部１３１とを備えていてもよい。こうした構成によれば、土台部１３２の板状部１３２ａは土Ｆ中で地面Ｆｓに沿って広がっているため、津波等により反射機構３０が流されることを抑制することができる。

【0064】

・図１０に示すように、反射機構３０が浸水していない平常時において、第１反射部３３ａよりも若干高い位置にレーザ光が投光されるように、本体３１の下部３１ａを土Ｆに刺す深さが調節されていてもよい。この場合、反射機構３０が浸水していない平常時においては、レーザレーダ２０が上記投光角度θ１で投光したレーザ光は、反射機構３０に照射されず、反射機構３０で反射されない。そして、浸水時において、レーザレーダ２０が上記投光角度θ１で投光したレーザ光が、反射機構３０の反射部３３ａ～３３ｃのいずれかに照射され、反射部３３ａ～３３ｃのいずれかで反射される。こうした構成によっても、レーザレーダ２０は、反射機構３０によりレーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、所定位置での水位を検出することができる。なお、同図に示すように、平常時において、第１反射部３３ａが本体３１の上部３１ｂの内部に収納されていてもよい。

【0065】

・所定位置での水位が上昇するほど、複数の反射部のうち反射率が低い反射部によりレーザ光が反射されるようにすることもできる。また、所定位置での水位が上昇するに伴って、反射部の反射率を連続的に変化させることもできる。その場合は、所定位置での水位を連続値として検出することができる。また、複数の反射部を、レーザ光を反射する反射率が第１反射率の第１反射部と、第１反射率よりも高い第２反射率の第２反射部のみで構成することもできる。

【0066】

・水面の上昇と共に反射板３３が上昇する構成に限らず、水面の上昇と共に、反射板３３をレーザ光から遮る遮光部材（浮き部）が上昇する構成を採用することもできる。その場合も、反射機構３０によるレーザ光の反射状態、ひいては反射機構３０によりレーザ光が反射された反射光をレーザレーダ２０が受光する受光状態を、水位に応じて変化させることができる。

【0067】

・信号電圧Ｖｓのピーク値（最大値）は、レーザ光を反射した反射部に応じて異なる、すなわち反射機構３０が設けられた所定位置での水位に応じて異なる。そこで、レーザレーダ２０は、所定位置での水位と信号電圧Ｖｓのピーク値（受光状態）との所定関係を記憶していてもよい。所定関係は、予め実験等に基づいて取得しておくことができる。そして、レーザレーダ２０は、所定関係と信号電圧Ｖｓのピーク値とに基づいて、所定位置での水位を検出する。詳しくは、レーザレーダ２０は、信号電圧Ｖｓのピーク値が第２反射部３３ｂからの反射光のピーク値に相当することを条件として、所定位置での水位が、レーザ光が第２反射部３３ｂで反射される場合の水位まで上昇したと検出する。

【0068】

上記構成によっても、レーザレーダ２０は、反射機構３０によりレーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、所定位置での水位を検出することができる。さらに、レーザレーダ２０と反射機構３０との間の障害物等が存在することに起因して、所定位置での水位が所定水位よりも上昇したと誤検出することを抑制することができる。

【0069】

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１１に示すように、反射機構２３０は、第１実施形態の反射板３３に代えて、太さが段階的に変化する反射柱２３３を備えている。

【0070】

反射機構２３０は、本体２３１、及び反射柱２３３を備えている。

【0071】

本体２３１は、樹脂あるいは金属等により、下部２３１ａが四角柱状に形成されており、上部２３１ｂが四角筒状に形成されている。本体２３１の下部２３１ａは、先端が四角錐状に形成されており、土Ｆに刺すことが可能な刺し部となっている。

【0072】

本体２３１の上部２３１ｂの下端には、複数の連通孔２３２ａが形成されている。複数の連通孔２３２ａは、本体２３１の上部２３１ｂの内部と外部とを連通させている。

【0073】

本体２３１の上部２３１ｂの内部には、反射柱２３３が挿入されている。反射柱２３３は、水に浮く部材であり且つレーザ光の反射率が所定反射率よりも高い部材（例えば発泡スチロール）により、四角柱状に形成されている。すなわち、反射柱２３３自体が、水に浮く浮き部になっている。反射柱２３３は、本体２３１の上部２３１ｂの内部を上下に移動可能となっている。反射柱２３３は、その一側面が、レーザレーダ２０に正対している。

【0074】

反射柱２３３は、水平方向の投影幅が互いに異なる第１反射部２３３ａ、第２反射部２３３ｂ、及び第３反射部２３３ｃを備えている。第１反射部２３３ａ、第２反射部２３３ｂ、及び第３反射部２３３ｃの横断面形状は、正方形である。反射柱２３３の上端から下方の第１範囲が、第１反射部２３３ａとなっている。第１反射部２３３ａの下端から下方の第２範囲が、第２反射部２３３ｂとなっている。第２反射部２３３ｂの下端から下方の第３範囲が、第３反射部２３３ｃとなっている。第２反射部２３３ｂの正方形断面の一辺は、第１反射部２３３ａの正方形断面の一辺よりも長い。第３反射部２３３ｃの正方形断面の一辺は、第２反射部２３３ｂの正方形断面の一辺よりも長い。第３反射部２３３ｃの下端部の角は、面取りされている。これにより、連通孔２３２ａから上部２３１ｂの内部へ流入した水が、第３反射部２３３ｃの下端部の下へ入りやすくなっている。

【0075】

第１反射部２３３ａ、第２反射部２３３ｂ、及び第３反射部２３３ｃの上下方向の長さは、検出する水位に応じて設定されている。反射機構３０が浸水していない平常時において、第１反射部２３３ａにレーザ光が照射されるように、本体２３１の下部２３１ａを土Ｆに刺す深さが調節されている。この状態において、上記連通孔２３２ａは地面Ｆｓから所定高さｈに位置している。なお、反射機構２３０の本体２３１の上部２３１ｂ、及び反射柱２３３により、範囲変化部が構成されている。

【0076】

反射機構２３０が浸水していない平常時においては、レーザレーダ２０が上記投光角度θ１（あるいはその前後を含む投光角度）で投光したレーザ光が、反射機構２３０の第１反射部２３３ａに照射される。第１反射部２３３ａに照射されたレーザ光は、第１反射部２３３ａによって反射される。レーザレーダ２０は、第１反射部２３３ａからの反射光を受光し、反射光の受光量を信号電圧Ｖｓ［Ｖ］として検出する。このとき、レーザレーダ２０は、信号電圧Ｖｓが検知閾値Ｖｔよりも高くなることにより、レーザ光が第１反射部２３３ａによって反射されたと判定する。

【0077】

津波や大雨による浸水時には、反射機構２３０の本体２３１の上部２３１ｂに形成された複数の連通孔２３２ａから、上部２３１ｂの内部へ水が流入する。これにより、反射柱２３３が水面に浮いた状態になり、反射柱２３３が上昇する。そして、レーザレーダ２０が投光角度θ１を含む所定走査範囲で投光したレーザ光が、例えば反射機構２３０の第２反射部２３３ｂに照射される。所定走査範囲は、第２反射部２３３ｂの水平方向の投影幅、すなわち第２反射部２３３ｂの正方形断面の一辺の長さ（第２反射部２３３ｂの太さ）によって決まる範囲である。

【0078】

このように、反射機構２３０は、水に浮く反射柱２３３を備え、所定位置での水位の上昇に伴って反射柱２３３が上昇することにより、平面視において検出範囲Ａのうちレーザ光を反射する走査範囲（投光角度範囲）を反射状態として変化させる。詳しくは、反射機構２３０（範囲変化部）は、所定位置での水位が上昇するほど、平面視において検出範囲Ａのうちレーザ光を反射する走査範囲を広くさせる。したがって、レーザレーダ２０は、反射機構２３０がレーザ光を反射した走査範囲の広さ（反射光の受光状態）に基づいて、所定位置での水位を検出することができる。

【0079】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べる。

【0080】

・所定位置での水位に応じて、平面視において検出範囲Ａのうちレーザ光を反射する走査範囲が反射状態として変化させられる。このため、所定位置での水位が変化すると、平面視において検出範囲Ａのうち反射機構３０がレーザ光を反射する走査範囲（投光角度範囲）が変化し、ひいてはレーザレーダ２０における反射光の受光状態（受光があった投光角度範囲）が変化する。したがって、レーザレーダ２０は、反射機構３０によりレーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、所定位置での水位を検出することができる。

【0081】

・所定位置での水位が上昇するほど、平面視において検出範囲Ａのうちレーザ光を反射する走査範囲が広くされる。このため、所定位置での水位が上昇するほど、レーザレーダ２０が平面視において検出範囲Ａのうち反射光を受光する走査範囲が広くなる。したがって、所定位置での水位が上昇するほど、所定位置での水位を検出する精度を向上させることができる。

【0082】

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0083】

・第１反射部２３３ａの反射率を第１反射率にし、第２反射部２３３ｂの反射率を第１反射率よりも高い第２反射率にし、第３反射部２３３ｃの反射率を第２反射率よりも高い第３反射率にすることもできる。また、第１反射部２３３ａの反射率を第１反射率にし、第２反射部２３３ｂの反射率を第１反射率よりも低い第２反射率にし、第３反射部２３３ｃの反射率を第２反射率よりも低い第３反射率にすることもできる。

【0084】

・所定位置での水位が上昇するほど、複数の反射部のうち平面視においてレーザ光を反射する走査範囲が狭い反射部によりレーザ光が反射されるようにすることもできる。また、所定位置での水位が上昇するに伴って、平面視においてレーザ光を反射する走査範囲を連続的に変化させることもできる。その場合は、所定位置での水位を連続値として検出することができる。また、複数の反射部を、平面視においてレーザ光を反射する走査範囲が第１走査範囲である第１反射部と、走査範囲が第１走査範囲よりも広い第２走査範囲である第２反射部のみにすることもできる。

【0085】

・反射機構３０が浸水していない平常時において、第１反射部２３３ａよりも若干高い位置にレーザ光が投光されるように、本体２３１の下部２３１ａを土Ｆに刺す深さが調節されていてもよい。

【0086】

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１２に示すように、レーザレーダシステム１０は、複数の反射機構３０Ａ～３０Ｃを備えている。反射機構３０Ａ～３０Ｃは、レーザレーダ２０からそれぞれ投光角度θ１～θ３の方向に設置されている。

【0087】

そして、レーザレーダ２０は、反射機構３０Ａ～３０Ｃによりレーザ光が反射された反射光を受光した受光状態に基づいて、検出範囲Ａでの水位を検出する。例えば、レーザレーダ２０は、反射機構３０Ａ～３０Ｃがそれぞれ設けられた位置での水位を検出し、それらの水位の平均値を検出範囲Ａでの水位として検出する。このため、津波や大雨により検出範囲Ａ全体の水位が上昇した場合に、反射機構３０Ａ～３０Ｃによりレーザ光が反射された反射光の受光状態に基づいて、検出範囲Ａでの水位を精度よく検出することができる。

【0088】

また、反射機構３０Ａ～３０Ｃが、検出範囲Ａでの水位が上昇していない状態において、それぞれレーザ光を反射するように設定する。そして、レーザレーダ２０は、全ての反射機構３０Ａ～３０Ｃ（あるいは反射機構３０Ａ～３０Ｃのうち複数の反射機構）から反射光を受光しなくなった場合に、警報処理を実行してもよい。

【0089】

上記構成によれば、反射機構３０Ａ～３０Ｃは、検出範囲Ａでの水位が上昇していない状態において、それぞれレーザ光を反射する。このため、検出範囲Ａでの水位が上昇していない状態で、反射機構３０Ａ～３０Ｃが正常に動作している場合は、レーザレーダ２０は反射機構３０Ａ～３０Ｃからレーザ光の反射光を受光する。ただし、津波等が発生すると、全ての反射機構３０Ａ～３０Ｃが流されるおそれがある。この点、レーザレーダ２０は、全ての反射機構３０Ａ～３０Ｃから反射光を受光しなくなった場合に、警報処理を実行する。したがって、全ての反射機構３０Ａ～３０Ｃが津波等により流されたおそれがある場合に、警報処理を実行することができる。

【0090】

（その他の実施形態）
上記の各実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。なお、上記の各実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0091】

・投光部２１は、投光部２１を中心として水平から若干傾いた角度に、人間の腰の高さに相当する高さ（所定高さ）に、所定角度θの間隔（例えば０．２５°間隔）で、パルス状のレーザ光を投光することもできる。

【0092】

・水位を検出する機能を有するレーザレーダシステムは、空港の危険区域への侵入を監視するレーザレーダシステムに限らず、河川や池の危険区域への侵入を監視するレーザレーダシステムや、鉄道のホームの危険区域や踏切への侵入を監視するレーザレーダシステムに具現化することもできる。また、レーザレーダシステムは、津波や大雨により浸水する地点に限らず、平常時から水のある地点の水位を検出することもできる。

【符号の説明】

【0093】

１０…レーザレーダシステム、２０…レーザレーダ、３０…反射機構、３０Ａ…反射機構、３０Ｂ…反射機構、３０Ｃ…反射機構、３４…浮き部、２３０…反射機構。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】