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特許7533248汚れ検出装置およびこれを備えた光学式センサ装置、汚れ検出方法、汚れ検出プログラム
(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】2024-08-05
(45)【発行日】2024-08-14
(54)【発明の名称】汚れ検出装置およびこれを備えた光学式センサ装置、汚れ検出方法、汚れ検出プログラム
(51)【国際特許分類】
G01B 11/00 20060101AFI20240806BHJP
G01V 8/10 20060101ALI20240806BHJP
【ＦＩ】
G01B11/00 Z
G01V8/10 T
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2021012203
(22)【出願日】2021-01-28
(65)【公開番号】P2022115560
(43)【公開日】2022-08-09
【審査請求日】2023-11-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100129012
【弁理士】
【氏名又は名称】元山 雅史
(72)【発明者】
【氏名】杉立 好正
(72)【発明者】
【氏名】相澤 知禎
(72)【発明者】
【氏名】高田 義教
【審査官】國田 正久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－１９２７７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－０４６９４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－２４２２３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－３４２０７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０１７８６９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０
Ｇ０１Ｃ ３／００－ ３／３２
Ｇ０１Ｓ ７／４８－ ７／５１
１７／００－１７／９５
Ｇ０１Ｖ １／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の角度範囲において光を走査しその反射光を受光して走査範囲内に存在する測定対象物までの距離を測定する光学式センサ装置に付着する汚れの有無を判定する汚れ検出装置であって、前記光学式センサ装置から前記走査範囲に含まれる判定エリア内における前記測定対象物までの距離の測定結果を取得する測定結果取得部と、
前記測定結果取得部において取得された前記測定結果の総和を算出する総和算出部と、
前記総和算出部における算出結果と所定の閾値とを比較して、前記算出結果が前記閾値よりも大きい場合に前記光学式センサ装置に汚れが付着していると判定する判定部と、
を備えている汚れ検出装置。
【請求項2】
前記閾値は、前記光学式センサ装置に汚れが付着していない状態で取得された前記測定結果の総和の約１．５倍以上に設定されている、請求項１に記載の汚れ検出装置。
【請求項3】
前記走査範囲に含まれる前記判定エリアを設定するエリア設定部を、さらに備えている、請求項１または２に記載の汚れ検出装置。
【請求項4】
前記光学式センサ装置は、列車が入線する駅のプラットホームの下に設置されている、請求項３に記載の汚れ検出装置。
【請求項5】
前記エリア設定部は、前記プラットホームにおける前記列車の入線側を、前記判定エリアとして設定する、請求項４に記載の汚れ検出装置。
【請求項6】
前記エリア設定部において設定された前記判定エリアを保存する記憶部を、さらに備えている、請求項３から５のいずれか１項に記載の汚れ検出装置。
【請求項7】
前記光学式センサ装置は、約１８０度の角度範囲で前記光を走査するとともに、前記エリア設定部は、前記走査範囲における０度から約９０度の角度範囲を前記判定エリアとして設定する、
請求項３から６のいずれか１項に記載の汚れ検出装置。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか１項に記載の汚れ検出装置と、所定の角度範囲において光を走査する発光部と、
前記発光部が走査した光の反射光を検知する受光部と、
前記受光部における検知結果に基づいて、前記走査範囲内での前記測定対象物の有無を検出する検出部と、
を備えている光学式センサ装置。
【請求項9】
前記光学式センサ装置の発光部は、略水平方向に沿って前記光を走査する、請求項８に記載の光学式センサ装置。
【請求項10】
前記光学式センサ装置は、駅のプラットホームから転落した人または物を検出する、請求項８または９に記載の光学式センサ装置。
【請求項11】
前記測定対象物は、前記駅に入線してきた列車の車輪である、請求項１０に記載の光学式センサ装置。
【請求項12】
所定の角度範囲において光を走査しその反射光を受光して走査範囲内に存在する測定対象物までの距離を測定する光学式センサ装置に付着する汚れの有無を判定する汚れ検出方法であって、前記光学式センサ装置から前記走査範囲に含まれる判定エリア内における前記測定対象物までの距離の測定結果を取得する測定結果取得ステップと、
前記測定結果取得ステップにおいて取得された前記測定結果の総和を算出する総和算出ステップと、
前記総和算出ステップにおける算出結果と所定の閾値とを比較して、前記算出結果が前記閾値よりも大きい場合に前記光学式センサ装置に汚れが付着していると判定する判定ステップと、
を備えている汚れ検出方法。
【請求項13】
所定の角度範囲内において光を走査しその反射光を受光して走査範囲内に存在する測定対象物までの距離を測定する光学式センサ装置に付着する汚れの有無を判定する汚れ検出プログラムであって、前記光学式センサ装置から前記走査範囲に含まれる判定エリア内における前記測定対象物までの距離の測定結果を取得する測定結果取得ステップと、
前記測定結果取得ステップにおいて取得された前記測定結果の総和を算出する総和算出ステップと、
前記総和算出ステップにおける算出結果と所定の閾値とを比較して、前記算出結果が前記閾値よりも大きい場合に前記光学式センサ装置に汚れが付着していると判定する判定ステップと、
を備えている汚れ検出方法をコンピュータに実行させる汚れ検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学式センサ装置に付着する汚れの有無を判定する汚れ検出装置およびこれを備えた光学式センサ装置、汚れ検出方法、汚れ検出プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、測定対象物に対して光を照射してその反射光の受光量に基づいて、測定対象物の有無や測定対象物までの距離を測定する光学式センサ装置が用いられている。
このような光学式センサ装置は、光を照射する部分、光を受光する部分に汚れが付着すると、汚れによって反射光の受光量が減少してしまうため、検出精度が低下するという問題がある。
このような光学式センサ装置は、光を照射する部分、光を受光する部分に汚れが付着すると、汚れによって反射光の受光量が減少してしまうため、検出精度が低下するという問題がある。
【0003】
例えば、特許文献１には、保護カバーを透過した反射光を受けた受光素子からの信号に基づいて求めた受光位置情報に基づいて算出された測定対象物までの距離出力値と、測定対象物までの距離に基づいて定められた第１の閾値との差が予め定められた許容値以上であるとき、異常があると判断することで、簡単な構成で異常を検出して小型化とコストダウンが図れる光学式測距装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１７－５３８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記従来の装置では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示された光学式測距装置では、測定対象物が安定的に所定の位置にあることが分かっている場合には汚れの有無を精度良く検出することができる。しかし、測定対象物の位置にばらつきがある場合には、測定対象物が存在しないのか、保護カバーに汚れが付着しているのかを正確に判別することは困難である。
すなわち、上記公報に開示された光学式測距装置では、測定対象物が安定的に所定の位置にあることが分かっている場合には汚れの有無を精度良く検出することができる。しかし、測定対象物の位置にばらつきがある場合には、測定対象物が存在しないのか、保護カバーに汚れが付着しているのかを正確に判別することは困難である。
【0006】
本発明の課題は、測定対象物の位置にばらつきがある場合でも、高精度に汚れの付着を検出することが可能な汚れ検出装置およびこれを備えた光学式センサ装置、汚れ検出方法、汚れ検出プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第１の発明に係る汚れ検出装置は、所定の角度範囲において光を走査しその反射光を受光して走査範囲内に存在する測定対象物までの距離を測定する光学式センサ装置に付着する汚れの有無を判定する汚れ検出装置であって、測定結果取得部と、総和算出部と、判定部と、を備えている。測定結果取得部は、光学式センサ装置から走査範囲に含まれる判定エリア内における測定対象物までの距離の測定結果を取得する。総和算出部は、測定結果取得部において取得された測定結果の総和を算出する。判定部は、総和算出部における算出結果と所定の閾値とを比較して、算出結果が所定の閾値よりも大きい場合に光学式センサ装置に汚れが付着していると判定する。
【0008】
上記構成によれば、測定対象物の位置が判定エリア内でばらつく場合に、光学式センサ装置が清浄であれば、光学式センサ装置は測定対象物からの反射光を検知する。よって、測定対象物までの距離が適正に測定され、測定結果の総和は適切な数値範囲内に収まる。他方、光学式センサ装置が汚れると、測定対象物が判定エリア内に存在していても、光学式センサ装置は測定対象物からの反射光を検知することができない。測定結果は、測定対象物が存在しない旨を示す値、すなわち、反射光を検知できた場合と比べて大きい値となる。よって、測定結果の総和もより大きくなる。
このように、測定対象物の位置にばらつきがあっても、測定結果の総和は、汚れが酷くなるにつれて大きな値になる。汚れが付着しているか否かは、この総和に基づいて判定される。そのため、測定対象物の位置にばらつきがあっても、光学式センサ装置への汚れの付着を高精度に検出することができる。
このように、測定対象物の位置にばらつきがあっても、測定結果の総和は、汚れが酷くなるにつれて大きな値になる。汚れが付着しているか否かは、この総和に基づいて判定される。そのため、測定対象物の位置にばらつきがあっても、光学式センサ装置への汚れの付着を高精度に検出することができる。
【0009】
第２の発明に係る汚れ検出装置は、第１の発明に係る汚れ検出装置であって、閾値は、光学式センサ装置に汚れが付着していない状態で取得された測定結果の総和の約１．５倍以上に設定されている。
上記構成によれば、光学式センサ装置の測距性能が汚れによって失われる前に、汚れの付着を検知することができる。したがって、光学式センサ装置の測距性能を回復するために汚れを除去する清掃作業を、適切なタイミングで行うことができる。
上記構成によれば、光学式センサ装置の測距性能が汚れによって失われる前に、汚れの付着を検知することができる。したがって、光学式センサ装置の測距性能を回復するために汚れを除去する清掃作業を、適切なタイミングで行うことができる。
【0010】
第３の発明に係る汚れ検出装置は、第１または第２の発明に係る汚れ検出装置であって、走査範囲に含まれる判定エリアを設定するエリア設定部を、さらに備えている。
上記構成によれば、測定対象物の位置にばらつきがある場合でも高精度に汚れの付着を検出する汚れ検出装置を実現することができる。
上記構成によれば、測定対象物の位置にばらつきがある場合でも高精度に汚れの付着を検出する汚れ検出装置を実現することができる。
【0011】
第４の発明に係る汚れ検出装置は、第３の発明に係る汚れ検出装置であって、光学式センサ装置は、列車が入線する駅のプラットホームの下に設置されている。
光学式センサ装置が駅のプラットホームの下に設置された場合には、走行中の列車によって巻き上げられる異物で、光学式センサ装置が汚れやすい。上記構成によれば、このように汚れやすい光学式センサ装置への汚れの付着を高精度に検出するので、有益である。
光学式センサ装置が駅のプラットホームの下に設置された場合には、走行中の列車によって巻き上げられる異物で、光学式センサ装置が汚れやすい。上記構成によれば、このように汚れやすい光学式センサ装置への汚れの付着を高精度に検出するので、有益である。
【0012】
第５の発明に係る汚れ検出装置は、第４の発明に係る汚れ検出装置であって、エリア設定部は、プラットホームにおける列車の入線側を、判定エリアとして設定する。
光学式センサ装置が駅のプラットホームの下に設置された場合には、走行中の列車によって巻き上げられる異物で、光学式センサ装置のうち列車の入線側が汚れやすい。そのために、走査範囲のうち入線側は、出線側と比べてより早く、汚れ検出装置が反射光を検出できない状況に陥りやすい。上記構成によれば、この入線側が判定エリアとして設定される。よって、光学式センサ装置の入線側の汚れの付着を看過することなく検出することができ、有益である。
光学式センサ装置が駅のプラットホームの下に設置された場合には、走行中の列車によって巻き上げられる異物で、光学式センサ装置のうち列車の入線側が汚れやすい。そのために、走査範囲のうち入線側は、出線側と比べてより早く、汚れ検出装置が反射光を検出できない状況に陥りやすい。上記構成によれば、この入線側が判定エリアとして設定される。よって、光学式センサ装置の入線側の汚れの付着を看過することなく検出することができ、有益である。
【0013】
第６の発明に係る汚れ検出装置は、第３から第５の発明のいずれか１つに係る汚れ検出装置であって、エリア設定部において設定された判定エリアを保存する記憶部を、さらに備えている。
上記構成によれば、測定対象物の位置にばらつきがある場合でも高精度に汚れの付着を検出する汚れ検出装置を実現することができる。
上記構成によれば、測定対象物の位置にばらつきがある場合でも高精度に汚れの付着を検出する汚れ検出装置を実現することができる。
【0014】
第７の発明に係る汚れ検出装置は、第３から第６の発明のいずれか１つに係る汚れ検出装置であって、光学式センサ装置は、約１８０度の角度範囲で光を走査するとともに、エリア設定部は、走査範囲における０度から約９０度の角度範囲を判定エリアとして設定する。
上記構成によれば、走査範囲の半分が判定エリアとして設定される。総和の対象となる測定結果が、半分に限定されるため、演算負荷を軽減することができる。また、汚れの程度の変化に対し、総和をより敏感に変化させることができる。よって、総和に基づく汚れの判定精度が向上する。なお、この半分のエリアが入線側に該当する場合には、上記のように汚れの付着を看過することなく検出することができる。
上記構成によれば、走査範囲の半分が判定エリアとして設定される。総和の対象となる測定結果が、半分に限定されるため、演算負荷を軽減することができる。また、汚れの程度の変化に対し、総和をより敏感に変化させることができる。よって、総和に基づく汚れの判定精度が向上する。なお、この半分のエリアが入線側に該当する場合には、上記のように汚れの付着を看過することなく検出することができる。
【0015】
第８の発明に係る光学式センサ装置は、第１から第７の発明のいずれか１つに係る汚れ検出装置と、所定の角度範囲において光を走査する発光部と、発光部が走査した光の反射光を検知する受光部と、受光部における検知結果に基づいて、前記走査範囲内での測定対象物の有無を検出する検出部と、を備えている。
これにより、測定対象物の位置にばらつきがあっても、測定結果の総和は、汚れが酷くなるにつれて大きな値になる。汚れが付着しているか否かは、この総和に基づいて判定される。そのため、測定対象物の位置にばらつきがあっても、光学式センサ装置への汚れの付着を高精度に検出することができる。
これにより、測定対象物の位置にばらつきがあっても、測定結果の総和は、汚れが酷くなるにつれて大きな値になる。汚れが付着しているか否かは、この総和に基づいて判定される。そのため、測定対象物の位置にばらつきがあっても、光学式センサ装置への汚れの付着を高精度に検出することができる。
【0016】
第９の発明に係る光学式センサ装置は、第８の発明に係る光学式センサ装置であって、光学式センサ装置の発光部は、略水平方向に沿って光を走査する。
これにより、走査範囲およびこれに含まれる判定エリアが、略水平面状に形成される。このような走査範囲を形成可能な光学式センサ装置に汚れが付着した場合に、その汚れを高精度で検知することができる。
これにより、走査範囲およびこれに含まれる判定エリアが、略水平面状に形成される。このような走査範囲を形成可能な光学式センサ装置に汚れが付着した場合に、その汚れを高精度で検知することができる。
【0017】
第１０の発明に係る光学式センサ装置は、第８または第９の発明に係る光学式センサ装置であって、光学式センサ装置は、駅のプラットホームから転落した人または物を検出する。
これにより、光学式センサに汚れが付着して転落者または転落物の検出性能が低下しても、その低下を高精度で検知することができる。光学式センサ装置の性能回復のための清掃作業を適切なタイミングで行うことができ、転落者または転落物を検出する状態を安定的に継続することができる。
これにより、光学式センサに汚れが付着して転落者または転落物の検出性能が低下しても、その低下を高精度で検知することができる。光学式センサ装置の性能回復のための清掃作業を適切なタイミングで行うことができ、転落者または転落物を検出する状態を安定的に継続することができる。
【0018】
第１１の発明に係る光学式センサ装置は、第８から第１０の発明のいずれか１つに係る光学式センサ装置であって、測定対象物は、駅に入線してきた列車の車輪である。
一般に、各駅では列車の目標停車位置が決められている。しかし、実際の停車位置は、目標停車位置から前または後にずれる。上記構成によれば、光学式センサ装置から車輪までの距離が測定されている。列車によってその停車位置が前後にずれ、車輪の位置に判定エリア内でばらつきがあっても、光学式センサ装置への汚れの付着を高精度に検出することができる。また、通常、列車は時刻表に従って毎日決められた時刻に到着する。少なくとも１日１回汚れの有無を判定することができ、適時の清掃作業を行うために十分な頻度で汚れの有無を判定することができる。
一般に、各駅では列車の目標停車位置が決められている。しかし、実際の停車位置は、目標停車位置から前または後にずれる。上記構成によれば、光学式センサ装置から車輪までの距離が測定されている。列車によってその停車位置が前後にずれ、車輪の位置に判定エリア内でばらつきがあっても、光学式センサ装置への汚れの付着を高精度に検出することができる。また、通常、列車は時刻表に従って毎日決められた時刻に到着する。少なくとも１日１回汚れの有無を判定することができ、適時の清掃作業を行うために十分な頻度で汚れの有無を判定することができる。
【0019】
第１２の発明に係る汚れ検出方法は、所定の角度範囲において光を走査しその反射光を受光して走査範囲内に存在する測定対象物までの距離を測定する光学式センサ装置に付着する汚れの有無を判定する汚れ検出方法であって、測定結果取得ステップと、総和算出ステップと、判定ステップと、を備えている。測定結果取得ステップでは、光学式センサ装置から走査範囲に含まれる判定エリア内における測定対象物までの距離の測定結果を取得する。総和算出ステップでは、測定結果取得ステップにおいて取得された測定結果の総和を算出する。判定ステップでは、総和算出ステップにおける算出結果と所定の閾値とを比較して、算出結果が閾値よりも大きい場合に光学式センサ装置に汚れが付着していると判定する。
これにより、測定対象物の位置にばらつきがあっても、測定結果の総和は、汚れが酷くなるにつれて大きな値になる。汚れが付着しているか否かは、この総和に基づいて判定される。そのため、測定対象物の位置にばらつきがあっても、光学式センサ装置への汚れの付着を高精度に検出することができる。
これにより、測定対象物の位置にばらつきがあっても、測定結果の総和は、汚れが酷くなるにつれて大きな値になる。汚れが付着しているか否かは、この総和に基づいて判定される。そのため、測定対象物の位置にばらつきがあっても、光学式センサ装置への汚れの付着を高精度に検出することができる。
【0020】
第１３の発明に係る汚れ検出プログラムは、所定の角度範囲内において光を走査しその反射光を受光して走査範囲内に存在する測定対象物までの距離を測定する光学式センサ装置に付着する汚れの有無を判定する汚れ検出プログラムであって、測定結果取得ステップと、総和算出ステップと、判定ステップと、を備えている汚れ検出方法をコンピュータに実行させる。測定結果取得ステップでは、光学式センサ装置から走査範囲に含まれる判定エリア内における測定対象物までの距離の測定結果を取得する。総和算出ステップでは、測定結果取得ステップにおいて取得された測定結果の総和を算出する。判定ステップでは、総和算出ステップにおける算出結果と所定の閾値とを比較して、算出結果が閾値よりも大きい場合に光学式センサ装置に汚れが付着していると判定する。
【0021】
これにより、測定対象物の位置にばらつきがあっても、測定結果の総和は、汚れが酷くなるにつれて大きな値になる。汚れが付着しているか否かは、この総和に基づいて判定される。そのため、測定対象物の位置にばらつきがあっても、光学式センサ装置への汚れの付着を高精度に検出することができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明に係る汚れ検出装置によれば、測定対象物の位置にばらつきがある場合でも、高精度に汚れの付着を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の第１実施形態に係る光学式センサ装置を示すブロック図。
【図2】第１実施形態に係る光学式センサ装置を示す平面図。
【図3】光学式センサ装置の清浄状態における総和算出の処理を示す図。
【図4】測定対象物が判定エリア内で変位した場合における総和算出の処理を示す図。
【図5】光学式センサ装置の汚れ状態における総和算出の処理を示す図。
【図6】本発明の第１実施形態に係る汚れ検出方法を示すフローチャート。
【図7】本発明の第２実施形態に係る光学式センサ装置を示す平面図。
【図10】（Ａ）が清浄状態における総和算出の処理を示す図。（Ｂ）が汚れ状態における総和算出の処理を示す図。
【図11】本発明の第３実施形態に係る判定エリアを示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。全図を通じて同一または対応する要素には同一の符号を付して詳細説明の重複を省略する。
＜第１実施形態＞
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る汚れ検出装置１０およびこれを備える光学式センサ装置１を示す。光学式センサ装置１は、汚れ検出装置１０の他、筐体２、発光部３、受光部４、検出部５および測定部６を備えている。筐体２は、少なくとも発光部３および受光部４を収容している。筐体２には、光透過性を有した透過部２ａが設けられている。透過部２ａは、発光部３から射出される走査光ＳＬと、受光部４で検知される反射光ＲＬとを透過させる。汚れ検出装置１０は、光学式センサ装置１（特に、透過部２ａ）に付着する汚れの有無を判定する。
＜第１実施形態＞
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る汚れ検出装置１０およびこれを備える光学式センサ装置１を示す。光学式センサ装置１は、汚れ検出装置１０の他、筐体２、発光部３、受光部４、検出部５および測定部６を備えている。筐体２は、少なくとも発光部３および受光部４を収容している。筐体２には、光透過性を有した透過部２ａが設けられている。透過部２ａは、発光部３から射出される走査光ＳＬと、受光部４で検知される反射光ＲＬとを透過させる。汚れ検出装置１０は、光学式センサ装置１（特に、透過部２ａ）に付着する汚れの有無を判定する。
【0025】
本実施形態では、光学式センサ装置１が、前壁５１、後壁５２、左壁５３および右壁５４で囲まれた平面視矩形状の部屋５０内に配置されている。光学式センサ装置１は、部屋５０の左右方向中央部かつ後部に配置されている。前壁５１には、出入口あるいは窓などの開口５５が形成されている。部屋５０内には、測定対象物５６が設置されている。測定対象物５６は、単なる一例として、円柱状である。光学式センサ装置１は、測定対象物５６までの距離を測定する。測定対象物５６は、部屋５０内における所定領域内で変位し得る。
【0026】
（発光部）
発光部３は、所定の角度範囲φＭにおいて走査光ＳＬを走査する。
発光部３は、光源部７、偏向器８およびアクチュエータ９を有している。光源部７は、走査光ＳＬを生成する。走査光ＳＬは、例えば赤外線レーザであり、レーザ発振器は、光源部７の好適例である。偏向器８は、光源部７で生成された走査光ＳＬを偏向する。偏向器８は、例えばポリゴンミラーなどの可動ミラーであり、偏向器８上での走査光ＳＬの反射点が走査中心ＳＣである。走査中心ＳＣは、筐体２内に位置する。アクチュエータ９は、偏向器８を回転駆動する。アクチュエータ９は、例えばサーボモータである。
発光部３は、所定の角度範囲φＭにおいて走査光ＳＬを走査する。
発光部３は、光源部７、偏向器８およびアクチュエータ９を有している。光源部７は、走査光ＳＬを生成する。走査光ＳＬは、例えば赤外線レーザであり、レーザ発振器は、光源部７の好適例である。偏向器８は、光源部７で生成された走査光ＳＬを偏向する。偏向器８は、例えばポリゴンミラーなどの可動ミラーであり、偏向器８上での走査光ＳＬの反射点が走査中心ＳＣである。走査中心ＳＣは、筐体２内に位置する。アクチュエータ９は、偏向器８を回転駆動する。アクチュエータ９は、例えばサーボモータである。
【0027】
走査光ＳＬは、筐体２の内部から透過部２ａを通過して筐体２の外部へ直線的に射出される。走査光ＳＬは、走査中心ＳＣ周りに角度範囲φＭ内で走査角θを変更しながら走査される。このようにして、２次元的な（すなわち、平面状の）走査範囲ＳＲが形成される。本実施形態では、走査光ＳＬが水平に射出され、走査範囲ＳＲが水平面を成す。平面視において、走査範囲ＳＲは、走査中心ＳＣを中心として角度範囲φＭを中心角とする扇形に形成される。
【0028】
ここで、走査光ＳＬが、光学式センサ装置１から前方に射出されているとき、その走査光ＳＬの走査角θを０°とする。走査光ＳＬが左方（図２の紙面右方）へ射出されるとき、その走査光の走査角θを負値とする。走査光ＳＬが右方（図２の紙面左方）へ射出されるとき、その走査光の走査角θを正値とする。
角度範囲φＭは、走査開始角θＭｓの走査角θから走査終了角θＭｅの走査角θまでの角度である。角度範囲φＭは、約１８０°である。走査開始角θＭｓの絶対値と走査終了角θＭｅの絶対値は、互いに等しく、概略９０°である。本実施形態では、角度範囲φＭが１８０°よりも僅かに大きく、絶対値が９０°よりも僅かに大きい。例えば、走査開始角θＭｓは－９５°であり、走査終了角θＭｅは＋９５°であり、角度範囲φＭが１９０°である。なお、走査光ＳＬの回転走査方向は、逆でもよい。
角度範囲φＭは、走査開始角θＭｓの走査角θから走査終了角θＭｅの走査角θまでの角度である。角度範囲φＭは、約１８０°である。走査開始角θＭｓの絶対値と走査終了角θＭｅの絶対値は、互いに等しく、概略９０°である。本実施形態では、角度範囲φＭが１８０°よりも僅かに大きく、絶対値が９０°よりも僅かに大きい。例えば、走査開始角θＭｓは－９５°であり、走査終了角θＭｅは＋９５°であり、角度範囲φＭが１９０°である。なお、走査光ＳＬの回転走査方向は、逆でもよい。
【0029】
発光部３は、１回のスキャン動作で、走査開始角θＭｓ（－９５°）の走査角θで走査光ＳＬが射出される状態から、０°の走査角θで走査光ＳＬが射出される状態を経て、走査終了角θＭｅ（＋９５°）の走査角θで走査光ＳＬが射出される状態になるまで、走査角θを増大させながら走査光ＳＬを走査中心ＳＣ周りに角移動させる。発光部３は、このスキャン動作を高速で繰り返す。
【0030】
（受光部）
図３を参照し、受光部４は、発光部３が走査した走査光ＳＬの反射光ＲＬを検知する。
走査範囲ＳＲ内に物体（本例では、壁５１～５４および測定対象物５６）が存在する場合、走査光ＳＬが、その物体上で反射する（図３の丸印（○および●）を参照）。反射光ＲＬの一部は、走査光ＳＬと同一の光路に沿って光学式センサ装置１へ返り、透過部２ａを通過して筐体２内に進入する。受光部４は、筐体２内に進入した反射光ＲＬの光量を検知する素子（例えば、位置検出素子あるいはイメージセンサ）によって構成される。
走査範囲ＳＲの半径は、受光部４による反射光ＲＬの検知可否に応じて決められる。本実施形態では、走査範囲ＳＲの半径は、約２５ｍである。
図３を参照し、受光部４は、発光部３が走査した走査光ＳＬの反射光ＲＬを検知する。
走査範囲ＳＲ内に物体（本例では、壁５１～５４および測定対象物５６）が存在する場合、走査光ＳＬが、その物体上で反射する（図３の丸印（○および●）を参照）。反射光ＲＬの一部は、走査光ＳＬと同一の光路に沿って光学式センサ装置１へ返り、透過部２ａを通過して筐体２内に進入する。受光部４は、筐体２内に進入した反射光ＲＬの光量を検知する素子（例えば、位置検出素子あるいはイメージセンサ）によって構成される。
走査範囲ＳＲの半径は、受光部４による反射光ＲＬの検知可否に応じて決められる。本実施形態では、走査範囲ＳＲの半径は、約２５ｍである。
【0031】
（検出部）
検出部５は、受光部４における検知結果に基づいて測定対象物５６の有無を検出する。
所定光量以上の反射光ＲＬが受光部４で検知されると、検出部５は、走査範囲ＳＲ内に測定対象物５６が存在することを検知する。更に、検出部５は、受光部４で検知された反射光ＲＬがどの走査角θで射出された走査光ＳＬの反射によって生成されたのかを検知する。すなわち、検出部５は、測定対象物５６の方位を検出する。
走査光ＳＬの走査角θは、偏向器８の姿勢に応じて連続的に変化する。他方、検出部５は、所定の角度分解能ごとに走査角θ（測定対象物の方位）を離散的に検出する。角度分解能は、例えば、０．０４２°～１°である。
検出部５は、受光部４における検知結果に基づいて測定対象物５６の有無を検出する。
所定光量以上の反射光ＲＬが受光部４で検知されると、検出部５は、走査範囲ＳＲ内に測定対象物５６が存在することを検知する。更に、検出部５は、受光部４で検知された反射光ＲＬがどの走査角θで射出された走査光ＳＬの反射によって生成されたのかを検知する。すなわち、検出部５は、測定対象物５６の方位を検出する。
走査光ＳＬの走査角θは、偏向器８の姿勢に応じて連続的に変化する。他方、検出部５は、所定の角度分解能ごとに走査角θ（測定対象物の方位）を離散的に検出する。角度分解能は、例えば、０．０４２°～１°である。
【0032】
（測定部）
検出部５で測定対象物５６の存在が検知されると、測定部６は、測定対象物５６までの距離を測定する。
検出部５で測定対象物５６の存在が検知されると、測定部６は、測定対象物５６までの距離を測定する。
【0033】
測定部６は、走査光ＳＬがある走査角θで射出されてからその反射光ＲＬが受光部４で検知されるまでの走査光ＳＬの飛行時間と、部屋５０内での走査光ＳＬの伝播速度とに基づいて、光学式センサ装置１（筐体２）から測定対象物５６までの距離Ｌ（θ）を測定する。走査光ＳＬの反射位置ＲＰの方位および距離を検出または測定することで、反射位置ＲＰの走査範囲ＳＲ内での位置が特定される（図３の丸印（○および●）を参照）。
【0034】
ここで、参照符号「Ｌ（θ）」は、光学式センサ装置１から、ある走査角θで射出された走査光ＳＬの反射位置ＲＰまでの距離である。例えば、Ｌ（－３０°）は、θ＝－３０°の場合における距離、すなわち、光学式センサ装置１から、－３０°の走査角θで射出された走査光ＳＬの反射位置ＲＰまでの距離である。
仮に光学式センサ装置１が清浄状態であっても、走査光ＳＬが走査範囲ＳＲ内で物理的に反射し得ない場合もある。図３では、走査角θが１０°および１５°である場合、走査光ＳＬが開口５５を通り抜けている。なお、図３において、走査範囲ＳＲの限界を表した弧上の菱形印（◇）は、受光部４が反射光ＲＬを検知できなかった旨を示す。この場合、測定部６は、Ｌ（１０°），Ｌ（１５°）の測定結果として、受光部４が反射光ＲＬを検知できなかった旨を示した「測定不可値」を設定する。
仮に光学式センサ装置１が清浄状態であっても、走査光ＳＬが走査範囲ＳＲ内で物理的に反射し得ない場合もある。図３では、走査角θが１０°および１５°である場合、走査光ＳＬが開口５５を通り抜けている。なお、図３において、走査範囲ＳＲの限界を表した弧上の菱形印（◇）は、受光部４が反射光ＲＬを検知できなかった旨を示す。この場合、測定部６は、Ｌ（１０°），Ｌ（１５°）の測定結果として、受光部４が反射光ＲＬを検知できなかった旨を示した「測定不可値」を設定する。
【0035】
測定不可値は、走査範囲ＳＲの半径よりも大きい値に設定される。走査範囲ＳＲの限界付近で生成された反射光ＲＬが正常に検知された場合における距離の測定結果と区別できるように、測定不可値は、十分に大きい値に設定される。換言すれば、測定不可値は、測定結果として取り得る数値の最大値である。本実施形態に係る汚れ検出装置１０は、この測定不可値の性質を利用し、光学式センサ装置１に付着した汚れを検出する。
【0036】
（汚れ検出装置）
汚れ検出装置１０は、図示しないＣＰＵ、メモリおよび入出力インターフェイスを有するコンピュータで構成されている。汚れ検出装置１０は、単一のコンピュータであってもよいし、物理的に分散された複数のコンピュータの複合であってもよい。汚れ検出装置１０がコンピュータの複合である場合、コンピュータの一部が筐体２に収容されていてもよい。
汚れ検出装置１０は、図示しないＣＰＵ、メモリおよび入出力インターフェイスを有するコンピュータで構成されている。汚れ検出装置１０は、単一のコンピュータであってもよいし、物理的に分散された複数のコンピュータの複合であってもよい。汚れ検出装置１０がコンピュータの複合である場合、コンピュータの一部が筐体２に収容されていてもよい。
【0037】
ＣＰＵは、メモリに記憶される汚れ検出プログラムを読み出し、汚れ検出プログラムにおいて指示される手順に沿って情報処理を実行する。これにより、本発明の第１実施形態に係る汚れ検出方法（図６を参照）が実行される。汚れ検出装置１０は、汚れ検出プログラムに従って汚れ検出方法を実行するコンピュータの一例である。
汚れ検出装置１０は、汚れ検出プログラムに従って情報処理を実行することで、記憶部１１、エリア設定部１２、測定結果取得部１３、総和算出部１４および判定部１５を有している。
汚れ検出装置１０は、汚れ検出プログラムに従って情報処理を実行することで、記憶部１１、エリア設定部１２、測定結果取得部１３、総和算出部１４および判定部１５を有している。
【0038】
記憶部１１は、コンピュータのメモリによって実現される。記憶部１１は、汚れ検出プログラムの実行に必要なデータあるいは情報を一時的に記憶することができる。例えば、記憶部１１には、判定エリアＤＡおよび閾値ｓＴＨが保存されている。
【0039】
（エリア設定部）
エリア設定部１２は、記憶部１１を参照して、記憶部１１に保存された判定エリアＤＡを走査範囲ＳＲ内に設定する。
図２および図３に示すように、判定エリアＤＡは、判定開始角θＤｓの走査角θから判定終了角θＤｅの走査角θまでの判定角度範囲φＤを有している。判定開始角θＤｓは、走査開始角θＭｓまたはそれよりも大きい任意の角度である。判定終了角θＤｅは、走査終了角θＭｅまたはそれよりも小さい任意の角度である。
判定エリアＤＡは、走査範囲ＳＲ内に設定されるため走査範囲ＳＲと同様、２次元的に形成される。平面視において、判定エリアＤＡは、走査中心ＳＣを中心として判定角度範囲φＤを中心角とする扇形に形成される。
エリア設定部１２は、記憶部１１を参照して、記憶部１１に保存された判定エリアＤＡを走査範囲ＳＲ内に設定する。
図２および図３に示すように、判定エリアＤＡは、判定開始角θＤｓの走査角θから判定終了角θＤｅの走査角θまでの判定角度範囲φＤを有している。判定開始角θＤｓは、走査開始角θＭｓまたはそれよりも大きい任意の角度である。判定終了角θＤｅは、走査終了角θＭｅまたはそれよりも小さい任意の角度である。
判定エリアＤＡは、走査範囲ＳＲ内に設定されるため走査範囲ＳＲと同様、２次元的に形成される。平面視において、判定エリアＤＡは、走査中心ＳＣを中心として判定角度範囲φＤを中心角とする扇形に形成される。
【0040】
判定エリアＤＡは、走査範囲ＳＲのうち、変位し得る測定対象物５６が存在する領域、すなわち、予め想定される測定対象物５６の変位範囲を覆うようにして設定される。本実施形態では、単なる一例として、判定開始角θＤｓが－８５°、判定終了角θＤｅが２５°であり、判定角度範囲φＤが１１０°である。測定対象物５６の変位範囲は、この判定エリアＤＡ内に収まっている。
【0041】
（測定結果取得部）
測定結果取得部１３は、判定エリアＤＡ内における距離Ｌ（θ）の測定結果を測定部６から取得する。
図３を参照して、測定結果取得部１３は、１回のスキャン動作の間において、判定エリアＤＡ内で測定された距離Ｌ（θ）の測定結果を取得する。測定結果は、後述のとおり総和ｓの算出に利用されるため、測定結果取得部１３は、複数の測定結果を取得する。
測定結果取得部１３は、判定エリアＤＡ内における距離Ｌ（θ）の測定結果を測定部６から取得する。
図３を参照して、測定結果取得部１３は、１回のスキャン動作の間において、判定エリアＤＡ内で測定された距離Ｌ（θ）の測定結果を取得する。測定結果は、後述のとおり総和ｓの算出に利用されるため、測定結果取得部１３は、複数の測定結果を取得する。
【0042】
複数の測定結果は、判定エリアＤＡの判定角度範囲φＤ内における複数の互いに異なる走査角θと対応する。以下、複数の測定結果をまとめて「集合Ｒ」と呼ぶ。
測定部６は、判定角度範囲φＤ外の走査角θと対応する距離Ｌ（θ）を測定することも可能である。しかし、その測定結果は、総和ｓの算出に利用されない。図３では、測定結果の集合Ｒに含まれて総和ｓの算出に利用される走査光ＳＬの反射位置を黒塗潰し丸印（●）で示し、集合Ｒに含まれず総和ｓの算出に利用されない走査光ＳＬの反射位置を白抜き丸印（○）で示している。１０°および１５°は、判定角度範囲φＤに含まれるため、Ｌ（１０°），Ｌ（１５°）は集合Ｒに含まれるが、走査光ＳＬが反射しないため測定結果が測定不可値となる。そのため、１０°および１５°の走査光ＳＬには、特別に菱形印（◇）が付されている。
測定部６は、判定角度範囲φＤ外の走査角θと対応する距離Ｌ（θ）を測定することも可能である。しかし、その測定結果は、総和ｓの算出に利用されない。図３では、測定結果の集合Ｒに含まれて総和ｓの算出に利用される走査光ＳＬの反射位置を黒塗潰し丸印（●）で示し、集合Ｒに含まれず総和ｓの算出に利用されない走査光ＳＬの反射位置を白抜き丸印（○）で示している。１０°および１５°は、判定角度範囲φＤに含まれるため、Ｌ（１０°），Ｌ（１５°）は集合Ｒに含まれるが、走査光ＳＬが反射しないため測定結果が測定不可値となる。そのため、１０°および１５°の走査光ＳＬには、特別に菱形印（◇）が付されている。
【0043】
複数の測定結果と対応する複数の走査角θは、単位角度Δθごとに離れている。この場合、集合Ｒは、Ｌ（θＤｓ），Ｌ（θＤｓ＋Δθ），Ｌ（θＤｓ＋２Δθ），…Ｌ（θＤｅ）の測定結果を構成要素とする。判定角度範囲φＤを単位角度Δθで除算した値に１を足した数が、集合Ｒに含まれる測定結果の個数である。単位角度Δθは、前述した検出部５および測定部６における角度分解能と同じでもよいし、それよりも大きくてもよい。本実施形態では、単なる一例として、また、図示便宜上、単位角度Δθが、角度分解能よりも大きい５°である。
図３に示される具体例では、測定結果取得部１３が、１回のスキャン動作の間に得られた測定結果の集合Ｒとして、｛Ｌ（－８５°），Ｌ（－８０°），Ｌ（－７５°），…，Ｌ（２０°），Ｌ（２５°）｝の合計２３（＝１１０／５＋１）個の測定結果を取得する。
図３に示される具体例では、測定結果取得部１３が、１回のスキャン動作の間に得られた測定結果の集合Ｒとして、｛Ｌ（－８５°），Ｌ（－８０°），Ｌ（－７５°），…，Ｌ（２０°），Ｌ（２５°）｝の合計２３（＝１１０／５＋１）個の測定結果を取得する。
【0044】
（総和算出部）
総和算出部１４は、測定結果取得部１３において取得された測定結果の総和ｓを算出する。総和算出部１４は、測定結果の集合Ｒの構成要素｛Ｌ（θＤｓ），Ｌ（θＤｓ＋Δθ），Ｌ（θＤｓ＋２Δθ），…Ｌ（θＤｅ）｝の総和ｓを算出する。
総和算出部１４は、測定結果取得部１３において取得された測定結果の総和ｓを算出する。総和算出部１４は、測定結果の集合Ｒの構成要素｛Ｌ（θＤｓ），Ｌ（θＤｓ＋Δθ），Ｌ（θＤｓ＋２Δθ），…Ｌ（θＤｅ）｝の総和ｓを算出する。
【0045】
（判定部）
判定部１５は、総和算出部１４における算出結果と所定の閾値ｓＴＨとを比較する。前述したとおり、閾値ｓＴＨは記憶部１１に保存されており、判定部１５は、比較に際して記憶部１１を参照する。判定部１５は、算出結果が閾値ｓＴＨよりも大きい場合に、光学式センサ装置１に汚れが付着していると判定する。
判定部１５は、総和算出部１４における算出結果と所定の閾値ｓＴＨとを比較する。前述したとおり、閾値ｓＴＨは記憶部１１に保存されており、判定部１５は、比較に際して記憶部１１を参照する。判定部１５は、算出結果が閾値ｓＴＨよりも大きい場合に、光学式センサ装置１に汚れが付着していると判定する。
【0046】
図２に示すように、走査光ＳＬは、走査開始角θＭｓから走査終了角θＭｅまでの角度範囲φＭ内で走査される。その過程で、走査光ＳＬは、左壁５３、前壁５１および右壁５４にこの順で照射され、走査光ＳＬの反射位置ＲＰが移動する。反射位置ＲＰが左壁５３上で移動している過程で、走査光ＳＬは、測定対象物５６の外周面に照射される。反射位置ＲＰが前壁５１上で移動している過程で、走査光ＳＬは、開口５５を通り抜ける。
【0047】
図３は、光学式センサ装置１に汚れが付着していない状態（清浄状態）を示す。この清浄状態では、受光部４は、判定エリアＤＡ内で、開口５５を通り抜けず左壁５３および前壁５１または測定対象物５６で反射した反射光ＲＬを、全て検知することができる。
測定結果取得部１３は、判定エリアＤＡ内における距離Ｌ（θ）の複数の測定結果を取得する（－８５°≦θ≦＋２５°）。取得された複数の測定結果のうち、Ｌ（－８５°）～Ｌ（－６０°）は、左壁５３までの距離を示す。Ｌ（－５５°）～Ｌ（－４０°）は、測定対象物５６までの距離を示す。Ｌ（－３５°）～Ｌ（＋５°）およびＬ（＋２０°）～Ｌ（＋２５°）は、前壁５１までの距離を示す。Ｌ（＋１０°）～Ｌ（＋１５°）は、測定不可値に設定される。
測定結果取得部１３は、判定エリアＤＡ内における距離Ｌ（θ）の複数の測定結果を取得する（－８５°≦θ≦＋２５°）。取得された複数の測定結果のうち、Ｌ（－８５°）～Ｌ（－６０°）は、左壁５３までの距離を示す。Ｌ（－５５°）～Ｌ（－４０°）は、測定対象物５６までの距離を示す。Ｌ（－３５°）～Ｌ（＋５°）およびＬ（＋２０°）～Ｌ（＋２５°）は、前壁５１までの距離を示す。Ｌ（＋１０°）～Ｌ（＋１５°）は、測定不可値に設定される。
【0048】
総和算出部１４は、測定結果取得部１３によって取得された複数の測定結果の総和ｓを算出する。閾値ｓＴＨは、このように清浄状態で取得された測定結果の総和ｓに基づいて決定される。例えば、閾値ｓＴＨは、清浄状態で取得された測定結果の総和ｓの１．５倍以上に設定されている。また、閾値ｓＴＨは、清浄状態で取得された測定結果の総和ｓの２．０倍以下に設定されている。決定された閾値ｓＴＨが、記憶部１１に保存される。
【0049】
（作用）
図４は、光学式センサ装置１の清浄状態を示す。受光部４は、判定エリアＤＡ内で、開口５５を通り抜けず左壁５３、前壁５１または測定対象物５６で反射した反射光ＲＬを、全て検知することができる。ただし、測定対象物５６が、図３に示した位置（図４では破線で示す）から判定エリアＤＡ内で変位している。
図４は、光学式センサ装置１の清浄状態を示す。受光部４は、判定エリアＤＡ内で、開口５５を通り抜けず左壁５３、前壁５１または測定対象物５６で反射した反射光ＲＬを、全て検知することができる。ただし、測定対象物５６が、図３に示した位置（図４では破線で示す）から判定エリアＤＡ内で変位している。
【0050】
図３では、Ｌ（－５５°）～Ｌ（－４０°）が、測定対象物５６までの距離を示す。図４では、測定対象物５６が変位したため、これら走査角θ（－５５°～－４０°）で射出された走査光ＳＬは、左壁５３または前壁５１で反射される。このため、Ｌ（－５５°）～Ｌ（－４０°）の測定結果はいずれも、図３の場合と比べて、大きくなる。
他方、図３では、Ｌ（－３０°）～Ｌ（－１０°）が、前壁５１までの距離を示す。図４では、測定対象物５６が変位したため、これらの走査角θ（－３０°～－１０°）で射出された走査光ＳＬが、測定対象物５６で反射される。このため、Ｌ（－３０°）～Ｌ（－１０°）の測定結果はいずれも、図３の場合と比べて、小さくなる。
他方、図３では、Ｌ（－３０°）～Ｌ（－１０°）が、前壁５１までの距離を示す。図４では、測定対象物５６が変位したため、これらの走査角θ（－３０°～－１０°）で射出された走査光ＳＬが、測定対象物５６で反射される。このため、Ｌ（－３０°）～Ｌ（－１０°）の測定結果はいずれも、図３の場合と比べて、小さくなる。
【0051】
結果として、図４の場合における総和ｓは、図３の場合における総和ｓと略同じ値となる。閾値ｓＴＨが図３の場合における総和ｓに基づき上記のように設定されると（ｓＴＨ≧１．５ｓ）、図４の場合における総和ｓは、閾値ｓＴＨ未満となる。よって、清浄状態においては、測定対象物５６が変位したとしても、その変位が判定エリアＤＡ内に収まっている限りにおいて、判定部１５は、光学式センサ装置１に汚れが付着していないと精度よく判定することができる。
【0052】
図５は、光学式センサ装置１の汚れ状態を示す。測定対象物５６の位置は図３の場合と同じである。光学式センサ装置１が汚れると、走査光ＳＬが透過部２ａを透過するときに走査光ＳＬの光量が低下し、反射光ＲＬが透過部２ａを透過するときに反射光ＲＬの光量が低下する。ここで、測定対象物５６の表面は、壁５１～５４の内面よりも光を吸収しやすいものとする。
【0053】
測定対象物５６から反射光ＲＬが光学式センサ装置１に返ってきていたとしても、受光部４は、その反射光ＲＬを検知することができなくなる。壁５１～５４からの反射光ＲＬの光量減衰は、測定対象物５６からの反射光ＲＬと比べて抑えられる。このため、図５では、受光部４が、まだ、壁５１～５４の内面からの反射光ＲＬを検知できている。
図３では、Ｌ（－５５°）～Ｌ（－４０°）が、測定対象物５６までの距離を適正に示す。図５では、受光部４が測定対象物５６からの反射光を検知できないため、Ｌ（－５５°）～Ｌ（－４０°）の測定結果が、測定不可値に設定されてしまう（菱形印（◇）を参照）。したがって、図５の汚れ状態において算出される総和ｓは、図３の清浄状態において算出される総和ｓに対し、大きくなる。
図３では、Ｌ（－５５°）～Ｌ（－４０°）が、測定対象物５６までの距離を適正に示す。図５では、受光部４が測定対象物５６からの反射光を検知できないため、Ｌ（－５５°）～Ｌ（－４０°）の測定結果が、測定不可値に設定されてしまう（菱形印（◇）を参照）。したがって、図５の汚れ状態において算出される総和ｓは、図３の清浄状態において算出される総和ｓに対し、大きくなる。
【0054】
汚れがより酷くなると、受光部４は、壁５１～５４からの反射光ＲＬも検知できなくなる。汚れが酷くなるにつれ、取得された複数の測定結果のなかで測定不可値を示すものが次第に増えていき、そのため、測定結果の総和ｓが次第に大きくなる（図５を参照）。一方、汚れの程度が同一の条件下では、測定対象物５６が判定エリアＤＡ内で変位しても、総和ｓの値は大きく変化しない（図４を参照）。総和ｓは、判定エリアＤＡ内における測定対象物５６の位置の変化に影響を受けにくい数値であり、かつ、汚れの程度に応じて変化しやすい数値である。
判定部１５は、このような総和ｓが閾値ｓＴＨよりも大きい場合に光学式センサ装置１に汚れが付着していると判定する。したがって、測定対象物５６が変位し得る場合においても、光学式センサ装置１の汚れを精度よく検知することができる。
判定部１５は、このような総和ｓが閾値ｓＴＨよりも大きい場合に光学式センサ装置１に汚れが付着していると判定する。したがって、測定対象物５６が変位し得る場合においても、光学式センサ装置１の汚れを精度よく検知することができる。
【0055】
（汚れ検出方法）
図６は、本実施形態に係る汚れ検出方法を示すフローチャートである。汚れ検出方法では、まず、測定部６が、判定エリアＤＡ内において単位角度Δθごとに距離Ｌ（θ）を測定する（Ｓ１）。距離Ｌ（θ）の「θ」は、判定開始角θＤｓから判定終了角θＤｅまでの走査角である。
図６は、本実施形態に係る汚れ検出方法を示すフローチャートである。汚れ検出方法では、まず、測定部６が、判定エリアＤＡ内において単位角度Δθごとに距離Ｌ（θ）を測定する（Ｓ１）。距離Ｌ（θ）の「θ」は、判定開始角θＤｓから判定終了角θＤｅまでの走査角である。
【0056】
次に、測定結果取得部１３が、距離Ｌ（θ）の測定結果を取得する（Ｓ２）。次に、総和算出部１４が、測定結果の総和ｓを算出する（Ｓ３）。次に、判定部１５が、総和ｓの算出結果を閾値ｓＴＨと比較し（Ｓ４）、算出結果が閾値ｓＴＨよりも大きいか否かを判定する（Ｓ５）。算出結果が閾値ｓＴＨよりも大きければ（Ｓ５：Ｙ）、判定部１５は、光学式センサ装置１に汚れが付着していると判定する（Ｓ６）。算出結果が閾値ｓＴＨ以下であれば（Ｓ５：Ｎ）、判定部１５は、光学式センサ装置１に汚れが付着していないと判定する（Ｓ７）。
このような汚れ検出方法を実行することで、光学式センサ装置１の汚れを精度よく検出することができる。
このような汚れ検出方法を実行することで、光学式センサ装置１の汚れを精度よく検出することができる。
【0057】
【0058】
図８に示すように、光学式センサ装置１Ａの筐体２は、列車Ｔが入線する駅のプラットホームＰの下に設置されている。走査範囲ＳＲは、プラットホームＰの下方かつ軌道６０の上方の高さ位置に水平に形成される。光学式センサ装置１Ａは、プラットホームＰから転落した人または物を検出する。
図７に示すように、列車Ｔは順次に連結された複数の車両Ｃによって構成される。複数の光学式センサ装置１ＡがプラットホームＰの長手方向において互いに離れて配置されている。列車Ｔが駅で停車している在線状態において、各光学式センサ装置１Ａの走査範囲ＳＲ内には２両の車両Ｃが収まる。
図７に示すように、列車Ｔは順次に連結された複数の車両Ｃによって構成される。複数の光学式センサ装置１ＡがプラットホームＰの長手方向において互いに離れて配置されている。列車Ｔが駅で停車している在線状態において、各光学式センサ装置１Ａの走査範囲ＳＲ内には２両の車両Ｃが収まる。
【0059】
各車両Ｃは、１以上の台車と、台車に支持された車体とを有する。各台車は、１以上の輪軸を有し、各輪軸は、車軸と、その両端に連結された一対の車輪Ｗを有する。車体の下部には、台車と隣接して、主制御器、空気圧縮機などの床下設備が設けられる。
図８に戻り、光学式センサ装置１Ａから射出された走査光ＳＬは、在線状態かつ転落者および転落物が存在しない状態において、車輪Ｗの側面に照射される。
図８に戻り、光学式センサ装置１Ａから射出された走査光ＳＬは、在線状態かつ転落者および転落物が存在しない状態において、車輪Ｗの側面に照射される。
【0060】
本実施形態では、エリア設定部１２が、走査範囲ＳＲ内において、車輪Ｗが存在し得る領域に判定エリアＤＡを設定する。すなわち、本実施形態では、車輪Ｗが光学式センサ装置１Ａの測定対象物である。
駅には列車Ｔの目標停車位置が予め定められている。列車Ｔの実際の停車位置は、目標停車位置に対してずれる。車輪Ｗの位置は、列車Ｔの停車位置のずれに応じて変位するが、判定エリアＤＡ内には収まる。
駅には列車Ｔの目標停車位置が予め定められている。列車Ｔの実際の停車位置は、目標停車位置に対してずれる。車輪Ｗの位置は、列車Ｔの停車位置のずれに応じて変位するが、判定エリアＤＡ内には収まる。
【0061】
本実施形態では、光学式センサ装置１Ａが屋外に設置されているため、天候（雨滴の有無、霧の有無など）の影響で測定結果が変動するおそれがある。また、停車する列車Ｔに搭載される設備（台車および床下設備）の外観形状は、様々である。さらに、車輪Ｗの停止位置は、列車Ｔごとに異なる。そこで、閾値ｓＴＨを決める際には、光学式センサ装置１Ａが清浄な状態で所定期間（例えば、数日間）かけて在線状態での総和ｓのデータが取得される。閾値ｓＴＨは、複数の総和データの平均値や中央値などの統計値に基づいて決定され、例えば、統計値の１．５倍以上２．０倍以下に設定される。
【0062】
図９を参照して、本実施形態においても、走査範囲ＳＲの角度範囲φＭは、約１８０°である。判定エリアＤＡの判定角度範囲φＤは９０°である。判定開始角θＤｓが０°であり、判定終了角θＤｅが９０°である。このように、判定エリアＤＡは、走査範囲ＳＲの約半分の領域である。
光学式センサ装置１Ａの前後方向は、軌道６０の幅方向に向けられ、光学式センサ装置１Ａの左右方向は、軌道６０の延在方向に向けられている。０°の走査角では、走査光ＳＬが、光学式センサ装置１から前方、すなわち、軌道６０の幅方向に射出され、軌道６０の上方を通過する。
光学式センサ装置１Ａの前後方向は、軌道６０の幅方向に向けられ、光学式センサ装置１Ａの左右方向は、軌道６０の延在方向に向けられている。０°の走査角では、走査光ＳＬが、光学式センサ装置１から前方、すなわち、軌道６０の幅方向に射出され、軌道６０の上方を通過する。
【0063】
本実施形態では、列車Ｔが右方（図９の紙面左方）から左方（図９の紙面右方）へ進行する。光学式センサ装置１Ａの右側（図９の紙面左側）は、光学式センサ装置１Ａに近づいてくる列車Ｔの先頭車両と対向する側、すなわち「列車Ｔの入線側」である。光学式センサ装置１Ａの左側（図９の紙面右側）は、光学式センサ装置１Ａから遠ざかっていく列車Ｔの最後尾車両と対向する側、すなわち「列車Ｔの出線側」である。走査範囲ＳＲは、列車Ｔの入線側と出線側とに二分される。判定エリアＤＡは、走査範囲ＳＲの半分領域であって列車Ｔの入線側に設定されている。
【0064】
図１０（Ａ）は光学式センサ装置１Ａの清浄状態を示し、図１０（Ｂ）は光学式センサ装置１Ａの汚れ状態を示す。黒塗潰し丸印（●）は、判定エリアＤＡ内で検出された測定対象物の反射位置を示す。白抜き丸印（○）は、判定エリアＤＡ外で検出された測定対象物の反射位置を示す。
図１０（Ａ）を参照して、光学式センサ装置１Ａの清浄状態では、入線側でも出線側でも、受光部４が、破線楕円内に存在する車輪Ｗからの反射光ＲＬを良好に検知している。なお、破線楕円外にも反射位置を示す丸印が図示されている。これらは、受光部４が、車輪Ｗ以外の台車の構成部品、または床下設備からの反射光を検知したことを示している。
図１０（Ａ）を参照して、光学式センサ装置１Ａの清浄状態では、入線側でも出線側でも、受光部４が、破線楕円内に存在する車輪Ｗからの反射光ＲＬを良好に検知している。なお、破線楕円外にも反射位置を示す丸印が図示されている。これらは、受光部４が、車輪Ｗ以外の台車の構成部品、または床下設備からの反射光を検知したことを示している。
【0065】
図１０（Ｂ）を参照して、光学式センサ装置１Ａの汚れ状態では、入線側でも出線側でも、受光部４で検知された反射光の反射位置が減っている。ただし、入線側の方が、反射位置がより多く減っている。この点、プラットホームＰの下方に設置された光学式センサ装置１において、汚れの主因は、走行中の列車Ｔによって巻き上げられる鉄粉等の異物である。
【0066】
異物は、列車Ｔの進行方向に飛ばされやすく、そのため、光学式センサ装置１の入線側は出線側よりも汚れやすい。時間が経過するにつれ、入線側の汚れが出線側の汚れよりも酷くなる。そのため、入線側では、出線側よりも反射位置がより速く減る。
本実施形態では、判定エリアＤＡがこの入線側に設定されている。このため、光学式センサ装置１Ａの入線側の汚れの進行に対して、測定結果の総和ｓを敏感に増大させることができる。したがって、光学式センサ装置１Ａの入線側の汚れの進行に応じて、光学式センサ装置１Ａの入線側の汚れの付着を精度よく検出することができる。
本実施形態では、判定エリアＤＡがこの入線側に設定されている。このため、光学式センサ装置１Ａの入線側の汚れの進行に対して、測定結果の総和ｓを敏感に増大させることができる。したがって、光学式センサ装置１Ａの入線側の汚れの進行に応じて、光学式センサ装置１Ａの入線側の汚れの付着を精度よく検出することができる。
【0067】
＜第３実施形態＞
図１１は、第３実施形態に係る第１判定エリアＤＡ１および第２判定エリアＤＡ２を示す。プラットホームＰに、上り列車と下り列車とが両方とも停車および通過する場合がある。この場合、光学式センサ装置１の左右いずれが入線側であるのかを特定することができない。
図１１は、第３実施形態に係る第１判定エリアＤＡ１および第２判定エリアＤＡ２を示す。プラットホームＰに、上り列車と下り列車とが両方とも停車および通過する場合がある。この場合、光学式センサ装置１の左右いずれが入線側であるのかを特定することができない。
【0068】
第３実施形態では、第１判定エリアＤＡ１が、第２実施形態の判定エリアＤＡ（図９を参照）と同様にして、光学式センサ装置１の右側（図１１の紙面左側）に設定されており、その判定開始角θＤ１ｓは０°、判定終了角θＤ１ｅが９０°である。第２判定エリアＤＡ２は、第１判定エリアＤＡ１の反対側に設定されており、その判定開始角θＤ２ｓは－９０°、判定終了角θＤ２ｅが０°である。
【0069】
測定結果取得部１３は、第１判定エリアＤＡ１内における測定結果の集合と、第２判定エリアＤＡ２内における距離の測定結果の集合とを取得する。
総和算出部１４は、第１判定エリアＤＡ１内における測定結果の総和ｓを算出するとともに、第２判定エリアＤＡ２内における測定結果の総和ｓを算出する。
判定部１５は、第１判定エリアＤＡ１における総和ｓの算出結果を閾値ｓＴＨと比較するとともに、第２判定エリアＤＡ２における総和ｓの算出結果を閾値ｓＴＨと比較する。判定部１５は、いずれか一方の算出結果が閾値ｓＴＨより大きい場合に、光学式センサ装置１に汚れが付着していると判定する。
総和算出部１４は、第１判定エリアＤＡ１内における測定結果の総和ｓを算出するとともに、第２判定エリアＤＡ２内における測定結果の総和ｓを算出する。
判定部１５は、第１判定エリアＤＡ１における総和ｓの算出結果を閾値ｓＴＨと比較するとともに、第２判定エリアＤＡ２における総和ｓの算出結果を閾値ｓＴＨと比較する。判定部１５は、いずれか一方の算出結果が閾値ｓＴＨより大きい場合に、光学式センサ装置１に汚れが付着していると判定する。
【0070】
本実施形態の構成によれば、上り列車と下り列車とが両方とも停車するプラットホームＰに光学式センサ装置１が設置された場合でも、光学式センサ装置１に付着した汚れを精度よく検知することができる。
【0071】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、判定エリアＤＡおよび第１判定エリアＤＡ１の判定終了角θＤｅ，θＤ１ｅが９０°、第２判定エリアＤＡ２の判定開始角θＤ２ｓが－９０°の例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、これら角度の絶対値は、約９０°であればよい。例えば、８５°～９５°の間に設定されてもよい。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、判定エリアＤＡおよび第１判定エリアＤＡ１の判定終了角θＤｅ，θＤ１ｅが９０°、第２判定エリアＤＡ２の判定開始角θＤ２ｓが－９０°の例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、これら角度の絶対値は、約９０°であればよい。例えば、８５°～９５°の間に設定されてもよい。
【0072】
（Ｂ）
上記実施形態では、総和ｓの対象となる測定結果は、単位角度Δθおきに間隔をおいた複数の走査角θと対応した複数の距離の測定結果の集合である場合の例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、総和ｓの対象となる測定結果は、複数の異なる走査角θの走査光ＳＬと対応していればよい。複数の走査角θは必ずしも決められた角度ごとに等間隔に設定されていなくてもよい。
上記実施形態では、総和ｓの対象となる測定結果は、単位角度Δθおきに間隔をおいた複数の走査角θと対応した複数の距離の測定結果の集合である場合の例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、総和ｓの対象となる測定結果は、複数の異なる走査角θの走査光ＳＬと対応していればよい。複数の走査角θは必ずしも決められた角度ごとに等間隔に設定されていなくてもよい。
【0073】
（Ｃ）
上記実施形態では、光学式センサ装置１，１Ａが部屋５０またはプラットホームＰの下に設置されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、光学式センサ装置は、自動車や自律移動ロボットなど、その他の装置に搭載されてもよい。
上記実施形態では、光学式センサ装置１，１Ａが部屋５０またはプラットホームＰの下に設置されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、光学式センサ装置は、自動車や自律移動ロボットなど、その他の装置に搭載されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0074】
本発明の汚れ検出装置は、測定対象物の位置にばらつきがある場合でも、高精度に汚れの付着を検出することができるという効果を奏することから、汚れの付着が測定結果に悪影響を及ぼす光学式センサ装置に対して広く適用可能である。
【符号の説明】
【0075】
１，１Ａ 光学式センサ装置
２ 筐体
２ａ 透過部
３ 発光部
４ 受光部
５ 検出部
６ 測定部
７ 光源部
８ 偏向器
９ アクチュエータ
１０ 汚れ検出装置
１１ 記憶部
１２ エリア設定部
１３ 測定結果取得部
１４ 総和算出部
１５ 判定部
５０ 部屋
５６ 測定対象物
６０ 軌道
Ｃ 車両
ＤＡ，ＤＡ１，ＤＡ２ 判定エリア
Ｌ（θ） 距離
Ｐ プラットホーム
Ｒ 測定結果の集合
ＲＬ 反射光
ｓ 総和
ｓＴＨ 閾値
ＳＬ 走査光
ＳＲ 走査範囲
Ｔ 列車
Ｗ 車輪（測定対象物）
θＤｓ，θＤ１ｓ，θＤ２ｓ 判定開始角
θＤｅ，θＤ１ｅ，θＤ２ｅ 判定終了角
φＭ 走査範囲の角度範囲
φＤ 判定角度範囲
２ 筐体
２ａ 透過部
３ 発光部
４ 受光部
５ 検出部
６ 測定部
７ 光源部
８ 偏向器
９ アクチュエータ
１０ 汚れ検出装置
１１ 記憶部
１２ エリア設定部
１３ 測定結果取得部
１４ 総和算出部
１５ 判定部
５０ 部屋
５６ 測定対象物
６０ 軌道
Ｃ 車両
ＤＡ，ＤＡ１，ＤＡ２ 判定エリア
Ｌ（θ） 距離
Ｐ プラットホーム
Ｒ 測定結果の集合
ＲＬ 反射光
ｓ 総和
ｓＴＨ 閾値
ＳＬ 走査光
ＳＲ 走査範囲
Ｔ 列車
Ｗ 車輪（測定対象物）
θＤｓ，θＤ１ｓ，θＤ２ｓ 判定開始角
θＤｅ，θＤ１ｅ，θＤ２ｅ 判定終了角
φＭ 走査範囲の角度範囲
φＤ 判定角度範囲
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】