特許 7583254 レーザレーダ装置

(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】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】レーザレーダ装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/04 20200101AFI20241107BHJP

   G01S 7/481 20060101ALI20241107BHJP

   G01S 7/484 20060101ALI20241107BHJP

【ＦＩ】

G01S17/04

G01S7/481 A

G01S7/484

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020192313

(22)【出願日】2020-11-19

(65)【公開番号】P2022081030

(43)【公開日】2022-05-31

【審査請求日】2023-07-24

(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】梅木 俊介

【審査官】東 治企

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１７６１０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－２６１７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０９８２６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２４５９１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０４８２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０８７４８７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２０－１２５０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０３０９２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－０７５０３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８－７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００－１７／９５

Ｇ０１Ｃ ３／００－３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定角度ごとに設定されている照射角度へレーザ光を順次照射する走査サイクルを繰り返す照射部と、
物体により反射された前記レーザ光である反射光を受光する受光部と、
前記反射光の受光量が予め設定されている閾値を上回り、且つ前記レーザ光の照射から前記反射光の受光までの時間に基づいて算出した距離が予め定められた基準範囲に含まれている状態が同一の前記照射角度で連続して発生し、その連続回数が所定回数となった場合に前記レーザ光を反射した物体が検知エリアに位置していると判定する判定部と、
前記照射部から前記検知エリアに照射されるレーザ光の照射断面のサイズを前記走査サイクル毎に変更可能である変更部と
を備えており、
前記レーザ光のサイズとして、第１サイズと当該第１サイズよりも大きい第２サイズとを含み、
前記変更部は、連続する前記所定回数の前記走査サイクルのうち少なくとも１回は、前記第２サイズとなるようにして前記レーザ光のサイズを変更する構成となっているレーザレーダ装置。

【請求項2】

前記変更部により前記レーザ光のサイズが変更される場合に、前記レーザ光の輝度及び前記判定部による判定条件の少なくとも一方を変更する手段を備えている請求項１に記載のレーザレーダ装置。

【請求項3】

前記変更部は、前記レーザ光のサイズを少なくとも当該レーザ光の走査方向において変更する構成となっている請求項１又は請求項２に記載のレーザレーダ装置。

【請求項4】

前記所定回数の前記走査サイクルにおいて前記レーザ光のサイズが前記第２サイズとなる回数は、前記レーザ光のサイズが前記第１サイズとなる回数よりも少なくなっている請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。

【請求項5】

所定角度ごとに設定されている照射角度へレーザ光を順次照射する走査サイクルを繰り返す照射部と、
物体により反射された前記レーザ光である反射光を受光する受光部と、
前記反射光の受光量が予め設定されている閾値を上回り、且つ前記レーザ光の照射から前記反射光の受光までの時間に基づいて算出した距離が予め定められた基準範囲に含まれている状態が同一の前記照射角度で連続して発生し、その連続回数が所定回数となった場合に前記レーザ光を反射した物体が検知エリアに位置していると判定する判定部と、
前記照射部から前記検知エリアに照射されるレーザ光の照射断面のサイズを前記走査サイクル毎に変更可能である変更部と
を備えており、
前記レーザ光のサイズとして、第１サイズと当該第１サイズよりも大きい第２サイズとを含み、
前記変更部は、前記状態が同一の前記照射角度で連続して発生し、その連続回数が前記所定回数よりも少ない特定回数となった場合に、前記第２サイズとなるようにして前記レーザ光のサイズを変更する構成となっているレーザレーダ装置。

【請求項6】

前記変更部により前記レーザ光のサイズが前記第２サイズとなった走査サイクルにおいて同一の前記照射角度で前記状態が発生しなかった場合に、次の走査サイクルにおける前記レーザ光のサイズを前記第１サイズに変更する構成となっている請求項５に記載のレーザレーダ装置。

【請求項7】

前記検知エリアはレーザ光の走査方向において複数の個別エリアに分かれており、
前記変更部は、前記個別エリア毎に前記レーザ光のサイズを変更可能となっている請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。

【請求項8】

前記照射部は、複数の発光体を有してなり、
前記変更部は、前記複数の発光体のうち発光対象となる発光体の数を変更することで前記レーザ光のサイズを変更する構成となっている請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。

【請求項9】

前記変更部は、前記レーザ光のサイズを前記第１サイズとする場合には前記複数の発光体のうち特定の発光体を前記発光対象とし、前記レーザ光のサイズを前記第２サイズとする場合には前記発光体のうち前記特定の発光体と当該特定の発光体に隣り合う他の発光体とを前記発光対象とする構成となっている請求項８に記載のレーザレーダ装置。

【請求項10】

前記照射部は、発光体と、当該発光体からの光が透過するレンズ部とを有しており、
前記変更部は、前記レンズ部に印加する電圧を切り替えて当該レンズの焦点を変更させることにより前記レーザ光のサイズを変更する構成となっている請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。

【請求項11】

前記照射部及び前記受光部を収容するケース体を備え、
前記照射部は、レーザ光を出力する発光体と、レーザ光の走査方向に回動可能に設けられ当該発光体からのレーザ光を反射する反射部とを有し、前記反射部により反射されたレーザ光が前記ケース体の透過部を通じて前記検知エリアへ照射する構成となっており、
前記レンズ部は、当該レンズ部の光軸が鉛直方向を向き且つ前記発光体と前記反射部との間に位置するように配置されている請求項１０に記載のレーザレーダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザレーダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

走査型のレーザレーダ装置は、所定角度ごとにレーザ光を順次照射する照射部と、そのレーザ光の反射光を受光する受光部とを有してなり、受光部の受光量等に基づいて検知エリア内に人や車等の物体（対象物体）が位置しているかを判定するように構成されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１５１７８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したレーザレーダ装置が設置される環境については様々であり、検知対象として想定してない雪や埃等の微小な物体（非対象物体）が検知エリアを通過する可能性がある。これら微小な物体（特にレーザレーダ装置の近くを通過する微小な物体）にレーザ光が直撃した場合には、レーザ光の反射量が大きくなる。このような事象が発生した場合に、あたかも上述した対象物体が検知エリア内に位置しているかのように判定（誤検知）されることは、レーザレーダ装置の信頼性を向上させる上で妨げになる。このように、レーザレーダ装置が設置される環境等の影響を抑えて信頼性を向上させる上で、レーザレーダ装置に係る構成に未だ改善の余地がある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、レーザレーダ装置が設置される環境の影響を抑え、信頼性を向上させることができるレーザレーダ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下、上記課題を解決するための手段について記載する。

【0007】

第１の手段．所定角度ごとに設定されている照射角度へレーザ光を順次照射する照射部（照射部２１）と、
物体（物体Ｔ）により反射された前記レーザ光である反射光を受光する受光部（受光部３１）と、
前記レーザ光を反射した物体が検知エリア（監視エリアＤＥ）に位置しているかを前記受光部による前記反射光の受光状況（受光量等）に基づいて判定する判定部（制御部１２におけるステップＳ１０１～Ｓ１０４，Ｓ２０１～２０４の処理を実行する機能）と、
前記照射部から前記検知エリアに照射されるレーザ光の照射断面のサイズを変更する変更部（制御部１２における照射パターンＡ，Ｂの切替機能）と
を備えている。

【0008】

照射断面のサイズ（ビーム径のサイズ）が小さいレーザ光は、照射断面のサイズの大きいレーザ光と比べて、物体を検知する感度を高める上で有利である。但し、サイズの小さいレーザ光については、人や車等の大きい物体（対象物体）に照射された場合だけでなく雪や埃等の微小な物体（非対象物体）に照射された場合、特にレーザレーダ装置の近辺を通過する微小な物体に照射された場合にもレーザ光の反射量（照射されたレーザ光の光量に対する反射量の割合い）は大きくなる。このような事情から、サイズの小さいレーザ光を照射する場合には、サイズの大きいレーザ光を照射する場合と比べて、本来であれば検知対象に含まれていない微小な物体を検知（誤検知）する可能性が高くなる。

【0009】

一方、サイズの大きいレーザ光は、サイズの小さいレーザ光と比べて、物体を検知する場合の感度は低くなる。但し、人や車等の大きい物体（対象物体）にレーザ光が照射された場合には、サイズの小さいレーザ光と同様にレーザ光の反射量（照射されたレーザ光の光量に対する反射量の割合い）が十分に確保されるものの微小な物体（非対象物体）に照射されるレーザ光の一部は当該微小な物体の脇を素通りすることによりレーザ光の反射量（照射されたレーザ光の光量に対する反射量の割合い）は小さくなる。つまり、サイズの大きいレーザ光を照射する場合には、サイズの小さいレーザ光を照射する場合と比べて、上記誤検知を抑制しやすい。

【0010】

そこで、第１の手段に示すように、照射部から検知エリアに照射されるレーザ光のサイズ（断面積）を変更可能、すなわち感度向上が期待できる小さいサイズや誤検知抑制が期待できる大きいサイズに変更可能とすれば、対象物体の見逃しを抑制しつつ非対象物体に起因した誤検知を抑制できる。これにより、設置環境の影響を抑え、レーザレーダ装置の信頼性を好適に向上させることができる。また、サイズの異なる複数のレーザ光を常時併用する構成とした場合でも本第１の手段と同様に誤検知を抑制することは可能であるが、レーザレーダ装置の消費電力が大きく嵩むことになる。この点、本第１の手段に示したように、照射されるレーザ光のサイズを変更する構成とすれば、上述した常時併用タイプと比較して、消費電力を軽減することができる。

【0011】

なお、レーザ光のサイズの上限については、検知エリア内における照射断面の断面積が対象物体（例えば人や車）についてレーザ光が照射されると想定している部分の面積よりも小さくなるように設定することが好ましい。

【0012】

因みに、本特徴における「前記照射部から前記検知エリアに照射されるレーザ光のサイズを変更する変更部」との記載を「前記照射部から前記検知エリアに照射されるレーザ光のサイズを相対的に小さい第１サイズと相対的に大きい第２サイズとで切り替える切替部」とすることも可能である。

【0013】

第２の手段．前記変更部により前記レーザ光のサイズが変更される場合に、前記レーザ光の輝度及び前記判定部による判定条件の少なくとも一方を変更する手段を備えている。

【0014】

レーザ光のサイズ変更に合わせてレーザ光の輝度及び判定条件の少なくとも一方を変更する構成とすれば、上述した誤検知を好適に減らすことができる。例えば、レーザ光のサイズを大きくする際にレーザ光の輝度を引き下げ且つレーザ光のサイズを小さくする際にレーザ光の輝度を引き上げる構成とすれば、大きいサイズのレーザ光が雪や埃等の微小な物体に直撃した場合の反射量が小さいサイズのレーザ光が当該微小な物体に直撃した場合の反射量よりも小さくなる。これにより、上述した判定条件を据え置いたまま又はほとんど変更することなく誤検知が抑制される。また、レーザ光のサイズを大きくする際に判定条件を厳しくし且つレーザ光のサイズを小さくする際に判定条件を緩和する構成とすれば、大きいサイズのレーザ光が雪や埃等の微小な物体に直撃した場合の判定が小さいサイズのレーザ光が当該微小な物体に直撃した場合の判定よりも厳しくなる。これにより、レーザ光の輝度を据え置いたまま又はほとんど変更することなく誤検知が抑制される。

【0015】

なお、サイズ変更に伴ってレーザ光の輝度を変更する場合には、変更前後の各サイズにおいてレーザ光の光量（照射量）が同一又は略同一となるように各サイズにおけるレーザ光の輝度を規定するとよい。

【0016】

因みに、本特徴に示す構成を「前記変更部は、前記レーザ光のサイズを大きくする場合に、前記レーザ光の輝度を低くする変更及び前記判定部による判定条件を厳しくする変更の少なくとも一方を行い、前記レーザ光のサイズを小さくする場合に、前記レーザ光の輝度を高くする変更前記判定部による判定条件を緩和する変更の少なくとも一方を行う構成となっている」とすることも可能である。

【0017】

第３の手段．前記変更部は、前記レーザ光のサイズを少なくとも当該レーザ光の走査方向（例えば水平方向）において変更する構成となっている。

【0018】

レーザ光のサイズを走査方向において変更する構成とすれば、大きいサイズのレーザ光がエリア内の人や車等の物体（対象物体）に照射された場合の照射面積、すなわち対象物体からの反射量を稼ぎやすくなる。これは、対象物体の見逃しを抑制する上で好ましい。

【0019】

第４の手段．前記変更部は、前記レーザ光の走査サイクル毎に当該レーザ光のサイズを変更可能となっている。

【0020】

第４の手段に示すように走査サイクル毎にレーザ光のサイズを変更可能としてサイズ変更の機会を確保すれば、サイズ変更による誤検知抑制の効果を一層好適に発揮させることができる。

【0021】

なお、走査サイクル毎にレーザ光のサイズを変更する構成とする場合には、レーザ光の照射方向が検知エリアと反対側を向いている状況下にて当該変更を行うことにより、サイズ変更の応答性に係る制約を緩和できる。

【0022】

第５の手段．前記レーザ光のサイズとして、第１サイズ（照射パターンＡ）と当該第１サイズよりも大きい第２サイズ（照射パターンＢ）とを含み、
前記判定部は、前記受光部の受光状況が所定回数（例えば５回）の前記走査サイクルにおいて同一の前記照射角度で連続して特定の状況（受光量＞閾値）となった場合に前記物体が前記検知エリアに位置していると判定する構成となっており、
前記変更部は、連続する前記所定回数の前記走査サイクルのうち少なくとも１回は、前記第２サイズとなるようにして前記レーザ光のサイズを変更する構成となっている。

【0023】

第５の手段に示す構成によれば、検知エリアに位置する人や車等の物体（対象物体）にレーザ光が照射され、同一の照射角度で特定の状況が連続して発生し、その連続回数が所定回数となることで当該物体が検知エリアに位置している判定される。これに対して、検知エリアを通過する雪等の微小な物体（非対象物体）にレーザ光が照射され、微小な物体について同一の照射角度で特定の状況が連続して発生した場合には、その連続回数が所定回数となる前にレーザ光のサイズが第２サイズとなることで当該連続が途切れることとなる。つまり、微小な物体について特定の状況が連続して発生した場合であっても、その連続回数＜所定回数とすることができる。このようにして微小な物体を意図的に検知除外することにより、当該微小な物体に起因した誤検知を好適に抑制できる。

【0024】

第６の手段．前記所定回数の前記走査サイクルにおいて前記レーザ光のサイズが前記第２サイズとなる回数は、前記レーザ光のサイズが前記第１サイズとなる回数よりも少なくなっている。

【0025】

上述したように物体検知の感度については第２サイズ＜第１サイズとなる。そこで、第１サイズのレーザ光の照射回数＞第２サイズのレーザ光の照射回数とすることにより、物体検知の感度低下を好適に抑制できる。例えば、第１サイズのレーザ光の照射が繰り返される中で、第２サイズのレーザ光の照射を適宜割り込ませる構成とするとよい。

【0026】

第７の手段．前記判定部は、前記受光部の受光状況が所定回数（例えば５回）の前記走査サイクルにおいて同一の前記照射角度で連続して特定の状況（受光量＞閾値）となった場合に前記物体が前記検知エリアに位置していると判定する構成となっており、
前記変更部は、前記受光部の受光状況が特定の状況であることを変更条件の１つとして前記レーザ光のサイズを大きくする構成となっている。

【0027】

受光状況が特定の状況であること、すなわち何らかの物体にレーザ光が照射されていることを変更条件の１つとしてレーザ光のサイズを大きくする構成とすることは、小さいサイズのレーザ光の照射回数をメインとして、すなわち大きいサイズのレーザ光の照射回数を極力少なくして、誤検知発生と物体検知の感度低下とを抑制する上で好ましい。例えば、特定の状況が連続している場合には特定の状況となる度にレーザ光のサイズを大きくしてもよい。

【0028】

第８の手段．前記レーザ光のサイズとして、第１サイズ（照射パターンＡ）と当該第１サイズよりも大きい第２サイズ（照射パターンＢ）とを含み、
前記判定部は、前記受光部の受光状況が所定回数（例えば５回）の前記走査サイクルにおいて同一の前記照射角度で連続して特定の状況（受光量＞閾値）となった場合に前記物体が前記検知エリアに位置していると判定する構成となっており、
前記変更部は、前記受光部の受光状況が前記所定回数よりも少ない特定回数（２回以上、例えば４回）の前記走査サイクルにおいて同一の前記照射角度で連続して特定の状況（受光量＞閾値）となった場合に、前記第２サイズとなるようにして前記レーザ光のサイズを変更する構成となっている。

【0029】

受光状況が連続して特定の状況となった場合に、その回数が特定回数となった際にレーザ光のサイズを第２サイズに変更する構成において、特定回数＜所定回数とすれば、第１の手段に示した誤検知を好適に抑制できる。また、連続して特定の状況となった場合に第２サイズに変更される構成とすることは、小さいサイズのレーザ光の照射回数が無暗に多くなることを抑制する上で好ましい。つまり、誤検知発生と物体検知の感度低下とを抑制する上で有利である。

【0030】

第９の手段．前記変更部により前記レーザ光のサイズが前記第２サイズとなった走査サイクルにおいて同一の前記照射角度で前記受光部の受光状況が前記特定の状況とならなかった場合に、次の走査サイクルにおける前記レーザ光のサイズを前記第１サイズに変更する構成となっている。

【0031】

第８の手段に示したように、特定回数到達前にレーザ光のサイズを第２サイズとして特定回数到達を回避させる場合には、当該回避後は速やかにサイズを第１サイズに戻すことにより、物体検知の感度低下を最小限に留めることができる。

【0032】

第１０の手段．前記検知エリアはレーザ光の走査方向において複数の個別エリア（エリアＤＥＬ，ＤＥＭ，ＤＥＲ）に分かれており、
前記変更部は、前記個別エリア毎に前記レーザ光のサイズを変更可能となっている。

【0033】

本手段に示すように、検知エリアを複数の個別エリアに分けて個別エリア毎にレーザ光のサイズを変更可能とすれば、サイズの小さいレーザ光が照射される機会を極力多くすることができる。

【0034】

第１１の手段．前記照射部は、複数（例えば３つ）の発光体（レーザダイオード２２ａ，２２ｂ,２２ｃ）を有してなり、
前記変更部は、前記複数の発光体のうち発光対象となる発光体の数を変更することで前記レーザ光のサイズを変更する構成となっている。

【0035】

複数の発光体のうち発光対象とする発光体の数を変更することでレーザ光のサイズを変更する構成とすれば、サイズ変更の応答性を好適に向上させることができる。

【0036】

なお、複数の発光体をレーザ光の走査方向に並べて配置することにより、第３の手段に示した構成を好適に実現できる。

【0037】

第１２の手段．前記レーザ光のサイズとして、第１サイズと当該第１サイズよりも大きい第２サイズとを含み、
前記変更部は、前記レーザ光のサイズを前記第１サイズとする場合には前記複数の発光体のうち特定の発光体（レーザダイオード２２ａ）を前記発光対象とし、前記レーザ光のサイズを前記第２サイズとする場合には前記発光体のうち前記特定の発光体と当該特定の発光体に隣り合う他の発光体（レーザダイオード２２ｂ，２２ｃ）とを前記発光対象とする構成となっている。

【0038】

特定の発光体に隣り合う他の発光体のＯＮ／ＯＦＦによりレーザ光のサイズを変更する構成とすれば、サイズ変更によってレーザ光の向きが変わることを抑制できる。これは、物体検知の確からしさを簡易な構成によって実現する上で好ましい構成である。例えば、レーザ光の光軸を第１サイズと第２サイズとで一致させる構成とするとよい。

【0039】

第１３の手段．前記照射部は、発光体（レーザダイオード２２Ｘ）と、当該発光体からの光が透過するレンズ部（焦点可変レンズ６０Ｘ）とを有しており、
前記変更部は、前記レンズ部に印加する電圧を切り替えて当該レンズの焦点を変更させることにより前記レーザ光のサイズを変更する構成となっている。

【0040】

本手段１３に示すように、レーザ光が焦点可変レンズを通過する構成とすれば、レーザ光のサイズを任意に変更させる構成を簡易に実現できる。

【0041】

第１４の手段．前記照射部及び前記受光部を収容するケース体（ケース１３）を備え、
前記照射部は、レーザ光を出力する発光体（レーザダイオード２２Ｘ）と、レーザ光の走査方向に回動可能に設けられ当該発光体からのレーザ光を反射する反射部（第２ミラー４３）とを有し、前記反射部により反射されたレーザ光が前記ケース体の透過部（窓パネル１５）を通じて前記検知エリアへ照射する構成となっており、
前記レンズ部は、当該レンズ部の光軸が鉛直方向を向き且つ前記発光体と前記反射部との間に位置するように配置されている。

【0042】

レンズ部を光軸が鉛直方向を向くように配置すれば、レンズ部の自重等によって当該レンズ部の形状に歪が生じたりレンズ部の向きが変化したりすることを抑制できる。これは、光路のずれを抑え、検知機能を安定して発揮させる上で好ましい。また、回動式の反射部を用いてレーザ光の照射方向を変化させる構成においては、出力されたレーザ光が反射部に到達する前、すなわちレーザ光の向きが変化する前にレンズ部を通過させる構成とすることにより、レーザ光のサイズ変更を簡易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】第１の実施形態におけるレーザレーダ装置の機械的構成を示す概略図。

【図2】制御部にて実行されるエリア監視処理を示すフローチャート。

【図3】レーザ光の拡がりとレーザレーダ装置から雪の粒までの距離との関係を示す概略図。

【図4】従来のレーザレーダ装置における雪の影響に起因した誤報知の流れを示すタイミングチャート。

【図5】（ａ）照射パターンＡを示す概略図、（ｂ）照射パターンＢを示す概略図。

【図6】照射パターンＡと照射パターンＢとの関係を示す概略図。

【図7】照射パターンの切替態様を示す概略図。

【図8】誤報知回避の流れを示すタイミングチャート。

【図9】車の検知の流れを示すタイミングチャート。

【図10】第２の実施形態におけるレーザレーダ装置の機械的構成を示す概略図。

【図11】焦点可変レンズを示す概略図。

【図12】第３の実施形態における照射パターンを対比した概略図。

【図13】第４の実施形態におけるエリア監視処理を示すフローチャート。

【図14】第５の実施形態における監視エリアを示す概略図。

【発明を実施するための形態】

【0044】

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、監視エリア内の物体を検知するレーザレーダ装置として具体化されている。

【0045】

図１に示すように、レーザレーダ装置１０は、発光部２１、受光部３１及び光路形成部４１からなる光学機構１１と、当該光学機構１１用の制御部１２と、それら光学機構１１及び制御部１２を収容するハウジング１３とを備えている。

【0046】

発光部２１は、制御部１２の制御に応じてパルスレーザ光（以下、レーザ光という）を間欠的に出力するＰＬＤアレイ２２と、当該ＰＬＤアレイ２２から出力されるレーザ光の光路上に配設されたコリメートレンズ２３とを有してなり、レーザ光はコリメートレンズ２３を通過する際に平行光に変換される構成となっている。具体的には、ＰＬＤアレイ２２及びコリメートレンズ２３は何れも、光軸が水平となるようにしてハウジング１３の奥壁部に取り付けられており、平行光に変換されたレーザ光は、当該ハウジング１３の中央に配設された光路形成部４１を通じてハウジング１３の窓パネル１５（レーザ光の透過部）から射出される。なお、レーザ光は、例えば赤外線や、可視光、紫外線等とするとよい。

【0047】

光路形成部４１は、ハウジング１３に固定された第１ミラー４２と、当該第１ミラー４２と対向する第２ミラー４３と、第２ミラー４３を回転させる回転機構４５とを有している。第１ミラー４２には、発光部２１の光軸に対して斜めに傾く（斜め下方を向く）反射面４２ａが形成されており、発光部２１から出力されたレーザ光は、当該反射面４２ａにより第２ミラー４３の反射面４３ａへ導かれることとなる。

【0048】

第２ミラー４３の反射面４３ａは、両ミラー４２，４３の並設方向（上下方向）に対して斜めに傾いており（斜め上方を向いており）、第１ミラー４２により反射されたレーザ光は窓パネル１５に向かうように第２ミラー４３にて再度反射される構成となっている。

【0049】

回転機構４５は、第２ミラー４３が取り付けられたホルダ４６と、ハウジング１３に固定され且つホルダ４６を回転可能に軸支する台座４７と、ホルダ４６を回転させるための駆動部であるモータ４８とを有している。ホルダ４６（第２ミラー４３）の回転中心となる中心軸線ＣＬ１の向きは、第１ミラー４２から第２ミラー４３に入射するレーザ光の向きと一致しており、当該レーザ光の入射位置Ｐ１が反射面４３ａにおける中心軸線ＣＬ１上の位置となるように規定されている。

【0050】

モータ４８は上記制御部１２に接続されており、モータ４８が動作することでホルダ４６（第２ミラー４３）が中心軸線ＣＬ１を中心に回転（周回）する。これにより、所定角度（例えば０．２５°）毎に設定されている照射角度にてレーザ光が順次照射される構成が実現されている。なお、本実施形態においては、レーザレーダ装置１０によるレーザ光の走査方向が水平方向となっている。

【0051】

監視エリアに物体Ｔが位置している状況下にてレーザレーダ装置１０から当該監視エリアにレーザ光が照射された場合には、当該物体Ｔにより反射されたレーザ光（以下、反射光という）の一部がレーザレーダ装置１０へ到達する。図１においては、レーザレーダ装置１０から物体Ｔに至るレーザ光に符号Ｌ１を付し、物体Ｔにより反射された反射光のうち受光部３１に至るものに符号Ｌ２を付している。

【0052】

受光部３１は、光路形成部４１の上方（ハウジング１３の天井部）に配設されており、反射光は第２ミラー４３によって当該受光部３１に導かれる構成となっている。具体的には、受光部３１は、上記天井部に取り付けられたフォトダイオード３２と、当該フォトダイオード３２及び上記第２ミラー４３の間、詳しくは第１ミラー４２の上方に配設された集光レンズ３３（集光部）と、当該集光レンズ３３及びフォトダイオード３２の間に配設されたフィルタ３４とを有してなり、第２ミラー４３からの反射光が集光レンズ３３→フィルタ３４を通じてフォトダイオード３２に導かれる構成となっている。フィルタ３４は、反射光に対応した特定波長の光のみを透過させ、それ以外の光を遮断する波長選択フィルタであり、光路形成部４１からフォトダイオード３２に至る光路にて反射光を透過させ且つ反射光以外の光を除去する。

【0053】

なお、本実施形態においては、発光部２１及び光路形成部４１（第１ミラー４２、第２ミラー４３、回転機構４５）より「照射部」が構成されている。

【0054】

次に、レーザレーダ装置１０の電気的構成について補足説明する。レーザレーダ装置１０の制御部１２には、発光部２１のＰＬＤアレイ２２及び受光部３１のフォトダイオード３２が各々接続され且つ駆動回路（図示略）を介して回転機構４５のモータ４８が接続されている。制御部１２には演算部及び記憶部が設けられており、記憶部ではレーザレーダ装置用の制御プログラムや取得した各種計測結果（推定結果）を記憶し、演算部では記憶部に記憶されている測定結果等に基づいて物体の有無の判定等を行う。また、制御部１２には、スピーカやランプ等からなる報知部が接続されており、例えば監視エリア内の物体を検知した場合にはその旨を示す報知が当該報知部により実行される。

【0055】

制御部１２の演算部にて実行される処理については、所定角度（０．２５°）毎に設定された各照射角度（ＡＮＧ１～ＡＮＧ６００）にて発光部２１からレーザ光を出力し、それら照射角度毎に受光部３１の受光状況を確認し当該受光状況に係る情報を各々記憶するメイン処理と、メイン処理にて記憶された情報に基づいて監視エリア内に物体が位置しているか否かの判定等を行うエリア監視処理とに大別される。メイン処理は走査中に実行される処理であり、エリア監視処理は走査サイクル毎に繰り返し実行される処理である。ここで、図２のフローチャートを参照してエリア監視処理について補足説明する。

【0056】

エリア監視処理においては先ず、受光部３１の受光量が予め設定されている閾値Ｄを上回っているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、上記メイン処理では受光量が照射角度毎に記憶される構成となっており、先のメイン処理にて記憶した受光量を読み出して当該受光量が閾値Ｄを上回っているか否かを判定する。

【0057】

受光量が閾値Ｄを上回っている場合には、レーザ光の照射から反射光の受光までの時間に基づいてレーザ光を反射したと推定される暫定対象までの距離を算出し、算出距離が基準範囲Ｌに含まれているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。この基準範囲Ｌについては監視エリアに合わせて照射角度毎に定められている。算出距離が基準範囲Ｌに含まれている場合にはステップＳ１０３に進む。

【0058】

制御部１２の記憶部には照射角度毎に物体判定用のカウンタ（以下、判定用カウンタという）が設けられている。ステップＳ１０３では、今回の照射角度に対応した判定用カウンタの値を更新すべく更新処理を行う。具体的には、判定用カウンタの値を「１」加算する。その後は、ステップＳ１０４にて判定用カウンタの値が基準値Ｍ（本実施の形態では「５」）に達しているか否かを判定する。ステップＳ１０４にて否定判定をした場合には、そのまま本監視処理を終了する。一方、ステップＳ１０４にて肯定判定をした場合には、上記報知部にて異常報知（例えばアラート）を開始すべく報知開始処理を実行する。

【0059】

ステップＳ１０１及びステップＳ１０２の何れかにて否定判定をした場合には、ステップＳ１０６に進み、判定用カウンタの値をリセット（０クリア）する。

【0060】

このように、本実施形態に示すレーザレーダ装置１０では、１度の測距が発生したとしても直ちに監視エリア内に物体（予め検知対象として想定している物体）があると判定するのではなく、連続して５回の測距が発生することで監視エリアＤＥ内に物体が位置している（侵入している）と判定する。すなわち、上記暫定対象を予め検知対象として想定している物体（「対象物体」に相当）として検知する。これにより、検知結果の確からしさの向上が図られている。なお、本実施形態においては制御部１２においてステップＳ１０１～Ｓ１０４，Ｓ１０６の処理を実行する機能が「判定部」に相当する。

【0061】

本実施形態に示すレーザレーダ装置１０を、例えば線路内への人や車の侵入監視を目的として踏切やホーム等に設置する場合には「対象物体」は人や車となる。そして、監視エリアについては屋外に設定され得る。

【0062】

屋外の監視エリアについてはその環境が気象条件等で大きく変化し、場合によっては当該監視エリアに雪が降る可能性がある。例えば図３に例示しているように、監視エリアＤＥを降下（通過）する雪（例えば牡丹雪）の粒Ｓに対してレーザ光が直撃した場合には、レーザ光の反射量が大きくなり、受光部３１における受光量＞閾値Ｄとなり得る。特に、レーザ光については感度向上等の観点から当該レーザ光のサイズ（断面積）が小さく抑えられていることが一般的である。レーザ光のサイズと雪のサイズとの差が小さくなることで、レーザ光のうち直撃時に雪の粒Ｓの脇を素通りする光の割合いは小さくなるため、上記事象が発生しやすくなる。なお、レーザ光は光源から遠ざかるにつれて照射方向（軸線）と交差する方向に僅かながら拡がる構成となっており、レーザレーダ装置１０に近い位置を通過する雪の粒についてはレーザレーダ装置１０から遠い位置を通過する雪の粒と比較して上記事象が発生する原因になりやすい。

【0063】

図４のタイミングチャートには、従来のレーザレーダ装置において、検知対象外の雪の粒Ｓ（「非対象物体」に相当）が原因となって誤検知が発生する場合の流れを例示している。

【0064】

図４に示す例では、雪の粒Ｓが監視エリアＤＥを縦に通過している。通過に要した時間（所要時間）は、走査サイクルが８回実行される程度の時間となっており、判定用カウンタの値が走査サイクル毎に「１」ずつ加算されている。当該判定用カウンタの値は雪の粒Ｓが監視エリアＤＥの上限に達してから５回目の走査サイクルが実行された際に基準値Ｍに達している。この結果、監視エリアＤＥ内を通過する雪が対象物体として誤検知され、警報等が出力される。このような事象（誤検知定→警報）が頻発することは、レーザレーダ装置１０の信頼性を大きく低下させる要因になると懸念される。本実施形態では、このような事情に配慮した工夫がなされていることを特徴の１つとしている。以下、図５～図７を参照して当該工夫について説明する。

【0065】

図５（１）群に示すように、本実施形態に示す発光部２１は、走査方向に複数（３つ）のレーザダイオード２２ａ～２２ｃが配列されてなる上記ＰＬＤアレイ２２を有している。各レーザダイオード２２ａ～２２ｃは制御部１２によりＯＮ（点灯）／ＯＦＦ（消灯）を個別に制御可能となっている。レーザダイオード２２ａ～２２ｃは、輝度やレーザ光のサイズ等の各種仕様が共通となっているものの、点灯条件に若干の違いがある。以下の説明では、走査方向における中央のレーザダイオード２２ａを第１レーザダイオード２２ａ、当該第１レーザダイオード２２ａの両隣のレーザダイオード２２ｂ，２２ｃを第２レーザダイオード２２ｂ、第３レーザダイオード２２ｃとして区別する。

【0066】

本実施形態では、レーザレーダ装置１０から監視エリアＤＥに照射されるレーザ光のサイズ（断面積：光軸と直交する断面の面積）を照射パターンＡ／照射パターンＢで切替可能となっている。

【0067】

照射パターンＡは、レーザ光のサイズが相対的に小さい照射パターンであり、第１レーザダイオード２２ａ＝ＯＮ、第２レーザダイオード２２ｂ＝ＯＦＦ、第３レーザダイオード２２ｃ＝ＯＦＦとなるように発光制御が行われる。詳細には、照射パターンＡにおけるレーザ光のサイズは、レーザレーダ装置１０から５ｍの地点（監視エリアＤＥ内）にて縦横が何れも５ｃｍである。

【0068】

照射パターンＢは、レーザ光のサイズが相対的に大きい照射パターンであり、第１レーザダイオード２２ａ＝ＯＮ、第２レーザダイオード２２ｂ＝ＯＮ、第３レーザダイオード２２ｃ＝ＯＮとなるように発光制御が行われる。第１レーザダイオード２２ａからのレーザ光の光路については、第２レーザダイオード２２ｂ及び第３レーザダイオード２２ｃからのレーザ光の光路と接しており、レーザレーダ装置１０から出力されるレーザ光のサイズは第２レーザダイオード２２ｂ及び第３レーザダイオード２２ｃの分だけ照射パターンＡよりも大きくなる。

【0069】

つまり、照射パターンＡと照射パターンＢとでは、走査方向と交差（直交）する方向におけるレーザ光のサイズは同一である一方、走査方向におけるレーザ光のサイズは異なっている（図５（２）群参照）。

【0070】

図６に示すように、照射パターンＡ及び照射パターンＢは、レーザ光の輝度についても相違している。具体的には、照射パターンＡでは輝度が相対的に高く、照射パターンＢでは輝度が相対的に低くなっている。より詳細には、レーザ光の光量が両照射パターンＡ，Ｂで同一となるように照射パターンＢにおける輝度が抑えられている。

【0071】

ここで、サイズが小さいレーザ光（照射パターンＡのレーザ光）は、サイズの大きいレーザ光と比べて、物体検知の感度を高める上で有利である。但し、サイズの小さいレーザ光については、人や車等の大きい物体（対象物体）に照射された場合だけでなく雪等の微小な物体（非対象物体）に照射された場合、特にレーザレーダ装置１０の近辺を通過する微小な物体に照射された場合にもレーザ光の反射量（照射されたレーザ光の光量に対する反射量の割合い）は大きくなる。このような事情から、サイズの小さいレーザ光を照射する場合には、サイズの大きいレーザ光を照射する場合と比べて、本来であれば検知対象外である微小な物体を検知する可能性が高くなる。このような事象が発生する確率は、降雪量が多くなることで高くなる。

【0072】

サイズの大きいレーザ光（照射パターンＢのレーザ光）は、サイズの小さいレーザ光と比べて、物体を検知する場合の感度は低い。但し、人や車等の大きい物体（対象物体）にレーザ光が照射された場合には、サイズの小さいレーザ光と同様にレーザ光の反射量（照射されたレーザ光の光量に対する反射量の割合い）が十分に確保される一方、雪等の微小な物体（非対象物体）に照射されるレーザ光の一部は当該微小な物体の脇を素通りすることによりレーザ光の反射量（照射されたレーザ光の光量に対する反射量の割合い）は小さくなる。つまり、サイズの大きいレーザ光を照射する場合には、サイズの小さいレーザ光を照射する場合と比べて、上記誤検知を抑制する上で有利となる。

【0073】

本実施形態では、これら特性の違う２つのサイズのレーザ光を併用すべく、照射パターンＡ及び照射パターンＢを走査サイクルの実行回数（周回数）に応じて所定の順序で切り替える構成となっている。具体的には、図７に示すように、走査サイクル（周回数）＝ｎでは照射パターンＡ、走査サイクル（周回数）＝ｎ＋１では照射パターンＡ→走査サイクル（周回数）＝ｎ＋２では照射パターンＡ→走査サイクル（周回数）＝ｎ＋３では照射パターンＡ→走査サイクル（周回数）＝ｎ＋４では照射パターンＢとなるように規定されている。そして、走査サイクル（周回数）＝ｎ＋５以降は上述した切替パターンが繰り返されることとなる。つまり、連続する５回（上記基準値と同数）の走査サイクルのうち少なくとも１回が照射パターンＢとなるように切り替わる構成となっている。言い換えれば、判定用カウンタの値が基準値Ｍに達するまでに必ず１度は照射パターンＢ対応の走査サイクルが発生するように構成されている。

【0074】

ここで、図８のタイミングチャートを参照して、照射パターンの切替によって雪等の微小な物体に係る誤検知が回避される場合の流れについて説明する。なお、図８に示す例では、雪の粒Ｓが監視エリアＤＥを縦に通過しており、通過に要した時間（所要時間）は、走査サイクルが８回実行される程度の時間となっている。

【0075】

雪の粒Ｓが監視エリアＤＥに突入したタイミングで実行された走査サイクル（以下、この走査サイクルを１回目の走査サイクルとして説明する）では、レーザ光の照射パターンが照射パターンＡとなっている。レーザ光が雪の粒Ｓに当たってはいるものの、雪の粒Ｓの大部分は監視エリアＤＥ外（照射範囲外）であり、受光量は閾値Ｄを下回っている。このため、判定用カウンタの値は「０」に維持される。

【0076】

２回目の走査サイクルについてもレーザ光の照射パターンが照射パターンＡとなっている。このタイミングでは雪の粒Ｓの全体が監視エリアＤＥに入っており、レーザ光が雪の粒Ｓに直撃することで受光量が閾値Ｄを超えている。これにより、判定用カウンタの値が「０」→「１」に加算されている。３回目の走査サイクルでもレーザ光の照射パターンは照射パターンＡとなっており、再びレーザ光が雪の粒Ｓに直撃することで受光量が閾値Ｄを超えている。これにより、判定用カウンタの値が「１」→「２」に加算されている。

【0077】

３回目の走査サイクルにて照射パターンＡが４連続となり、４回目の走査サイクルではレーザ光の照射パターンが照射パターンＢに切り替わる。４回目の走査サイクルにて照射されるレーザ光についても雪の粒Ｓに直撃してはいるものの、受光量は閾値Ｄを下回っている。これにより、判定用カウンタの値が「２」→「０」にリセットされている。

【0078】

５回目の走査サイクルでは、レーザ光の照射パターンが照射パターンＡに切り替わり、再びレーザ光が雪の粒Ｓに直撃することで受光量が閾値Ｄを超えている。これにより、判定用カウンタの値が「０」→「１」に加算されている。以降の６回目、７回目の各走査サイクルでもレーザ光の照射パターンは照射パターンＡであり、何れの場合も受光量が閾値Ｄを超えている。これにより、判定用カウンタの値が「１」→「２」→「３」の順に加算されている。

【0079】

８回目の走査サイクルでは、レーザ光の照射パターンは照射パターンＡであるものの、雪の粒Ｓの凡そ１／３が監視エリアＤＥから外れている。このため、レーザ光が雪の粒Ｓに当たりはするものの、受光量は低下して閾値Ｄを下回ることとなる。この結果、判定用カウンタの値が「３」→「０」にリセットされている。

【0080】

９回目の走査サイクルが実行されるタイミングでは、レーザ光の照射パターンが照射パターンＢとなる。レーザ光の拡大方向は走査方向と同じ方向（水平方向）であり、走査方向と交差する方向（鉛直方向）には拡大されない。このため、監視エリアＤＥを通り過ぎた雪の粒Ｓにレーザ光が当たらず、受光量は閾値Ｄを下回ったままとなる。つまり、判定用カウンタの値は「０」のままとなる。

【0081】

このように、雪の粒Ｓが監視エリアＤＥを通過する場合には、複数の走査サイクルにて判定用カウンタの値が連続して加算されはするものの、当該判定用カウンタの値が基準値Ｍに達する前に照射パターンＢが介入して判定用カウンタのリセットが促されることとなる。このような構成とすることにより、雪の粒Ｓに係る上記誤検知を抑制することができる。

【0082】

ここで、監視エリアＤＥの高さについては、対象物体（詳しくは人の胴体や車のボディ）の高さに合わせて設定されている。つまり、監視エリアＤＥに人が侵入した場合にレーザ光が人の胴体に当たり、監視エリアＤＥに車が侵入した場合にはレーザ光が車のボディに当たることを想定してレーザレーダ装置１０が設置される。レーザ光のサイズ（断面積）については、照射パターンＡ及び照射パターンＢの何れの場合であっても、対象物体においてレーザ光が照射されると想定している部分の面積よりも小さくなるように設定されている。これにより、照射パターンＢの介入によって本来検知すべき対象物体の見逃しが生じることを抑制している。以下、図９のタイミングチャートを参照して、監視エリアＤＥに対象物体である車Ｖが侵入した場合の検知の流れについて説明する。

【0083】

図９に示す例では、車Ｖが監視エリアＤＥに侵入している。車Ｖが監視エリアＤＥに侵入したタイミングで実行された走査サイクル（以下、この走査サイクルを１回目の走査サイクルとして説明する）では、レーザ光の照射パターンが照射パターンＡとなっている。レーザ光が車Ｖに直撃することで受光量が閾値Ｄを超えている。これにより、判定用カウンタの値が「０」→「１」に加算されている。

【0084】

続く２回目の走査サイクルでもレーザ光の照射パターンは照射パターンＡとなっており、再びレーザ光が車Ｖに直撃することで受光量が閾値Ｄを超えている。これにより、判定用カウンタの値が「１」→「２」に加算されている。

【0085】

２回目の走査サイクルでは照射パターンＡが４回連続することなり、３回目の走査サイクルではレーザ光の照射パターンが照射パターンＢとなる。３回目の走査サイクルにて照射されるレーザ光についても車Ｖに直撃しており、受光量は照射パターンＡの場合よりも僅かに低下してはいるものの閾値Ｄを超えている。これにより、判定用カウンタの値が「２」→「３」に加算されている。

【0086】

４回目の走査サイクルでは、レーザ光の照射パターンが再び照射パターンＡとなり、再びレーザ光が車Ｖに直撃することで受光量が閾値Ｄを超えている。これにより、判定用カウンタの値が「３」→「４」に加算されている。

【0087】

５回目の走査サイクルでもレーザ光の照射パターンは照射パターンＡとなっており、再びレーザ光が車Ｖに直撃することで受光量が閾値Ｄを超えている。これにより、判定用カウンタの値が「４」→「５」に加算されている。当該判定用カウンタの値は車Ｖが監視エリアＤＥに侵入してから５回目の走査サイクルが実行された際に基準値Ｍに達している。この結果、監視エリアＤＥ内への対象物体の侵入が検知され、警報等が出力されることとなる。

【0088】

以上詳述した第１の実施形態によれば、以下の優れた効果を奏する。

【0089】

監視エリアＤＥに侵入した人や車等の物体（対象物体）にレーザ光が照射され、同一の照射角度で受光量が閾値Ｄを連続して上回り、その連続回数が基準値Ｍとなることで当該物体が監視エリアＤＥに位置している判定される。これに対して、監視エリアＤＥを通過する雪等の微小な物体（非対象物体）にレーザ光が照射され、微小な物体について同一の照射角度で受光量が閾値Ｄを連続して上回ったとしても、その連続回数が基準値Ｍとなる前にレーザ光の照射パターンが照射パターンＢとなる。これにより、当該連続が途切れることとなる。つまり、微小な物体については受光量が閾値Ｄを連続して上回る回数＜基準値Ｍとすることができる。このようにして微小な物体を意図的に検知除外することにより、当該微小な物体に起因した誤検知を好適に抑制できる。

【0090】

上述したように物体検知の感度については照射パターンＢ＜照射パターンＡとなる。そこで、照射パターンＡのレーザ光の照射回数＞照射パターンＢのレーザ光の照射回数とすることにより、物体検知の感度低下を好適に抑制できる。

【0091】

複数のレーザダイオード２２ａ～２２ｃのうち点灯対象とするレーザダイオードの数を変更することでレーザ光のサイズを変更する構成によれば、サイズ変更の応答性を好適に向上させることができる。

【0092】

特に、中央の第１レーザダイオード２２ａに隣り合う他のレーザダイオード２２ｂ，２２ｃのＯＮ／ＯＦＦによりレーザ光のサイズを変更する構成とすれば、サイズ変更によってレーザ光の向きが変わることを抑制できる。これは、物体検知の確からしさを簡易な構成によって実現する上で好ましい構成である。

【0093】

本実施形態に示したように、レーザ光のサイズを走査方向において変更する構成とすれば、大きいサイズのレーザ光がエリア内の人や車等の物体（対象物体）に照射された場合の照射面積、すなわち対象物体からの反射量を好適に稼ぐことができる。これは、対象物体の見逃しを抑制する上で好ましい。

【0094】

例えばサイズの異なる複数のレーザ光を常時併用する構成とした場合でも本実施形態に示したレーザレーダ装置１０と同様に誤検知を抑制することは可能である。しかしながら、このようなレーザレーダ装置では消費電力が大きく嵩むことになる。この点、本実施形態に示したように、照射されるレーザ光のサイズを変更する構成とすれば、上述した常時併用タイプと比較して消費電力を軽減できる。

【0095】

＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、点灯させるレーザダイオードの数を変更することにより、レーザレーダ装置１０から監視エリアＤＥに照射されるレーザ光のサイズを切り替える構成とした。本実施形態では、レーザ光のサイズ切替に係る構成が第１の実施形態と相違している。以下、図１０及び図１１を参照して第１の実施形態との相違点を中心に、本実施形態におけるサイズ切替に係る構成について説明する。

【0096】

図１０に示すように、本実施形態に示すレーザレーダ装置１０Ｘにおいては発光部と受光部との位置関係が第１の実施形態に示したレーザレーダ装置１０と逆になっている。すなわち、光路形成部４１Ｘの上方に発光部２１Ｘが配設され且つ光路形成部４１Ｘの後方に受光部３１が配設されている。

【0097】

発光部２１Ｘを構成しているレーザダイオード２２Ｘは、光軸が第２ミラー４３の回転中心軸線（中心軸線ＣＬ１）と一致するようにして配置されており、当該レーザダイオード２２Ｘから出力されたレーザ光は第１ミラー４２Ｘの中央部分に形成された貫通孔４２ｂＸを通じて第２ミラー４３に到達するように構成されている。

【0098】

レーザダイオード２２Ｘとコリメートレンズ２３との間には焦点可変レンズ６０Ｘ（詳しくは液体レンズ）が配設されている。焦点可変レンズ６０Ｘの中心軸線（光軸）についてもレーザダイオード２２Ｘ及びコリメートレンズ２３と同様に上記中心軸線ＣＬ１と一致しており、レーザダイオード２２Ｘから出力されたレーザ光はコリメートレンズ２３にて平行光に変換される前に焦点可変レンズ６０Ｘを通過するように構成されている。なお、焦点可変レンズ６０Ｘを電気光学素子レンズとすることも可能である。

【0099】

焦点可変レンズ６０Ｘは制御部１２に接続されており、当該制御部１２からの電気信号（印加される電圧）に応じてレンズの曲率（焦点の位置）が変化する。レンズの曲率が変化することにより、焦点可変レンズ６０Ｘを通過するレーザ光のサイズが変更される。具体的には、焦点可変レンズ６０Ｘに印加される電圧がＬＯＷレベルの場合にはレンズの曲率が曲率Ａとなり、レーザ光のサイズが相対的に小さい照射パターンＡとなる。これに対して、焦点可変レンズ６０Ｘに印加される電圧がＨＩレベルの場合にはレンズの曲率が曲率Ｂとなり、レーザ光のサイズが相対的に大きい照射パターンＢとなる（図１１参照）。

【0100】

本実施形態では、走査サイクルにおいて第２ミラー４３が監視エリアＤＥとは反対側を向いている間にレンズの曲率（焦点の位置）を変化させる構成とすることにより、曲率変更の時間確保が次の走査サイクルへの速やかな移行を妨げる要因になることを抑制している。

【0101】

＜第３の実施形態＞
上記第１の実施形態では、レーザレーダ装置１０から監視エリアＤＥに照射されるレーザ光のサイズを走査方向においてのみ拡大／縮小させる構成とした。本実施形態では、走査方向におけるサイズに加えて当該走査方向と交差（直交）する方向におけるサイズについても拡大／縮小させる構成となっている。具体的には、図１２（ａ）→図１２（ｂ）に示すように、照射パターンＡ→照射パターンＢとなることで、レーザ光の光軸（中心軸）と交差する全ての方向にサイズが拡大される。このようにしてレーザ光のサイズを全体的に大きくする場合にも、レーザ光の光軸については変更前後で一致させるとよい。

【0102】

例えば、ＰＬＤアレイを３×３の計９個のレーザダイオードで構成し、照射パターンＡでは中央のレーザダイオードをＯＮ且つ他のレーザダイオードをＯＦＦとし、照射パターンＢではそれら全てのレーザダイオードをＯＮとするとよい。

【0103】

＜第４の実施形態＞
上記第１の実施形態では、予め定められた順序でレーザ光の照射パターンを切り替える構成とした。本実施形態では、反射光の受光状況に応じてレーザ光の照射パターンを切り替える構成となっている点、具体的にはエリア監視処理における処理内容が第１の実施形態と相違している。以下、図１３を参照して、本実施形態におけるエリア監視処理について説明する。なお、レーザレーダ装置１０の構造等については第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

【0104】

エリア監視処理においては先ず、受光部３１の受光量が予め設定されている閾値Ｄを上回っているか否かを判定する（ステップＳ２０１）。受光量が閾値Ｄを上回っている場合には、レーザ光を反射したと推定される暫定対象までの距離を算出し、算出距離が基準範囲Ｌに含まれているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。算出距離が基準範囲Ｌに含まれている場合には、今回の照射角度に対応した判定用カウンタの値を「１」加算する（ステップＳ２０３）。その後は、判定用カウンタの値が基準値Ｍ（本実施の形態では「５」）に達しているか否かを判定する（ステップＳ２０４）。基準値Ｍに達している場合には、上記報知部にて異常報知（例えばアラート）を開始すべく報知開始処理を実行する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０１及びステップＳ２０２の何れかにて否定判定をした場合には、判定用カウンタの値をリセット（０クリア）する（ステップＳ２０８）。つまり、１度の測距が発生したとしても直ちに監視エリア内に物体（予め検知対象として想定している物体）があると判定するのではなく、連続して５回の測距が発生することで監視エリアＤＥ内に物体が位置している（侵入している）と判定する。すなわち、上記暫定対象を予め検知対象として想定している物体（「対象物体」に相当）として検知する。ステップＳ２０１～Ｓ２０５，Ｓ２０８の各処理は、ステップＳ１０１～Ｓ１０５，Ｓ１０６の各処理と同様である。

【0105】

上記ステップＳ２０４にて否定判定をした場合には、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、判定用カウンタの値が第２基準値Ｎとなっているか否かを判定する。第２基準値Ｎは第１基準値Ｍよりも小さい値（本実施形態においては「３」）である。ステップＳ２０６にて否定判定をした場合にはそのまま本エリア監視処理を終了する。ステップＳ２０６にて肯定判定をした場合にはステップＳ２０７にて記憶部に照射パターンＢフラグをセットして、本エリア監視処理を終了する。

【0106】

照射パターンＢフラグは上述したメイン処理にて参照されるフラグであり、当該照射パターンＢフラグがセットされている場合には、レーザ光の照射パターンが照射パターンＢとなる。これに対して、照射パターンＢフラグがセットされていない場合には、レーザ光の照射パターンが照射パターンＡとなる。ステップＳ２０７にてセットされた照射パターンＢフラグについては、ステップＳ２０８にて判定用カウンタの値がリセットされる際に消去される。

【0107】

第１基準値Ｍ到達前にレーザ光の照射パターンを照射パターンＢとして微小な物体を意図的に検知除外する場合には、除外後は速やかに照射パターンを照射パターンＡに戻すことにより、物体検知の感度低下を最小限に留めることができる。

【0108】

＜第５の実施形態＞
上記第４の実施形態では、各走査サイクルにおいてサイクル開始からサイクル終了までの間は照射パターンが照射パターンＡ及び照射パターンＢの何れかに固定される構成、すなわち１の走査サイクル中は何れの照射角度においても照射パターンは同一となる構成とした。本実施形態では、走査サイクル中は照射角度に応じて照射パターンＡ及び照射パターンＢを切替可能となっている点で第４の実施形態と相違している。以下、図１４の概略図を参照して、照射パターンの決定に係る構成について、第４の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0109】

本実施形態では、走査方向にて監視エリアＤＥを複数の個別エリアに分けて、それら個別エリア毎にレーザ光の照射パターンが決定される構成となっている。具体的には、個別エリアとして、右エリアＤＥＲ（照射角度ＡＮＧ１～ＡＮＧ２００）、中エリアＤＥＭ（照射角度ＡＮＧ２０１～ＡＮＧ４００）、左エリアＤＥＬ（照射角度ＡＮＧ４０１～ＡＮＧ６００）の３つが設けられており、走査サイクル中はそれらのエリアＤＥＲ，ＤＥＭ，ＤＥＬ毎に照射パターンを切替可能となっている点で第４の実施形態と構成が相違している。

【0110】

次の走査サイクルにおける個別エリアＤＥＲでの照射パターンについては、個別エリアＤＥＲに対応した照射角度の各判定用カウンタの値が参照される。つまり、個別エリアＤＥＲに対応する何れかの判定用カウンタの値が基準値Ｎに達している場合には次の走査サイクルにおける個別エリアＤＥＲでの照射パターンが照射パターンＢとなり、個別エリアＤＥＲに対応する何れかの判定用カウンタの値が何れも基準値Ｎに達していない場合には次の走査サイクルにおける個別エリアＤＥＲでの照射パターンが照射パターンＡとなる。

【0111】

次の走査サイクルにおける個別エリアＤＥＭでの照射パターンについては、個別エリアＤＥＭに対応した照射角度の各判定用カウンタの値が参照される。つまり、個別エリアＤＥＭに対応する何れかの判定用カウンタの値が基準値Ｎに達している場合には次の走査サイクルにおける個別エリアＤＥＭでの照射パターンが照射パターンＢとなり、個別エリアＤＥＭに対応する何れかの判定用カウンタの値が何れも基準値Ｎに達していない場合には次の走査サイクルにおける個別エリアＤＥＭでの照射パターンが照射パターンＡとなる。

【0112】

次の走査サイクルにおける個別エリアＤＥＬでの照射パターンについては、個別エリアＤＥＬに対応した照射角度の各判定用カウンタの値が参照される。つまり、個別エリアＤＥＬに対応する何れかの判定用カウンタの値が基準値Ｎに達している場合には次の走査サイクルにおける個別エリアＤＥＬでの照射パターンが照射パターンＢとなり、個別エリアＤＥＬに対応する何れかの判定用カウンタの値が何れも基準値Ｎに達していない場合には次の走査サイクルにおける個別エリアＤＥＬでの照射パターンが照射パターンＡとなる。

【0113】

このようにして監視エリアＤＥを複数の個別エリアに分割し、それら個別エリア毎に照射パターンを切替可能とすれば、照射パターンＡによる照射の機会を極力多くすることができる。これは、誤検知の抑制に起因した物体検知の感度低下を抑える上で好ましい。

【0114】

＜他の実施形態＞
・上記各実施形態では、照射パターンＡとなる頻度と照射パターンＢとなる頻度とが相違する構成としたが、これに限定されるものではない。照射パターンＡとなる頻度と照射パターンＢとなる頻度とを同一とすることも可能である。例えば、照射パターンＡと照射パターンＢとが交互となるように照射パターンを切り替える構成としてもよい。

【0115】

・上記各実施形態では、照射パターンＡで出力されるレーザ光の光路（照射領域）が照射パターンＢで出力されるレーザ光の光路（照射領域）に含まれる構成としたが、これに限定されるものではない。照射パターンＡで出力されるレーザ光の光路の一部と照射パターンＢで出力されるレーザ光の光路の一部とが重なる構成としてもよいし、照射パターンＡで出力されるレーザ光の光路と照射パターンＢで出力されるレーザ光の光路とが重ならない構成としてもよい。

【0116】

・上記各実施形態では、レーザ光をサイズが異なる２つの照射パターンＡ，Ｂで切り替える構成としたが、サイズが異なる照射パターンの数については２つ以上であれば任意に変更してもよい。例えば、３つとしてもよいし、４つとしてもよい。このような多段階的な切り替えを想定する場合には、例えば判定用カウンタの値が基準値Ｍに近づくにつれて、レーザ光のサイズを段階的に大きくするように照射パターンを切り替える構成とするとよい。

【0117】

・上記各実施形態では、レーザ光の断面（光軸と直交する断面）が矩形となる構成としたが、レーザ光の断面については任意に変更してもよい。例えば、円形（楕円形を含む）とすることも可能である。

【0118】

・上記各実施形態では、照射パターンＢとなった場合にレーザ光の輝度を引き下げる構成としたが、これに限定されるものではない。これに代えて、照射パターンＢとなった場合に閾値Ｄを引き上げる構成とすることも可能である。例えば、照射パターンＡ→照射パターンＢとなることでレーザ光の光量（総量）が３倍になる場合には、閾値についても３倍にするとよい。

【0119】

・上記第１の実施形態等では、レーザダイオード２２ａ～２２ｃを点灯させた場合に、第１レーザダイオード２２ａからのレーザ光の外縁と、第２レーザダイオード２２ｂからのレーザ光の外縁及び第３レーザダイオード２２ｃからのレーザ光の外縁とが接する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、レーザダイオード２２ａ～２２ｃを点灯させた場合に、第１レーザダイオード２２ａからのレーザ光と第２レーザダイオード２２ｂからのレーザ光及び第３レーザダイオード２２ｃからのレーザ光との間にブランクが生じる構成とすることも可能である。また、第１レーザダイオード２２ａからのレーザ光と、第２レーザダイオード２２ｂからのレーザ光及び第３レーザダイオード２２ｃからのレーザ光とが一部で重なる構成（重複分が生じる構成）とすることも可能である。但し、レーザ光が重なる部分では輝度が高くなるため、この重なる部分が雪等の微小な物体に直撃した場合の反射量が大きくなると想定される。このような事情に配慮する上では、各レーザダイオードからのレーザ光については相互の重なりが回避される構成とすることが好ましい。

【0120】

・上記第１の実施形態等では、ＰＬＤアレイ２２を３つのレーザダイオード２２ａ～２２ｃによって構成したが、少なくとも各照射パターンにて点灯されるレーザダイオードの数を相違させることができるのであれば足り、レーザダイオードの数については任意に変更してもよい。例えばレーザダイオードの数を４個としてもよいし、５個としてもよい。

【0121】

また、上記第１の実施形態等に示したＰＬＤアレイ２２は、複数のレーザダイオードが走査方向（水平方向）に配列されてなる構成としたが、これに加えて又は代えて複数のレーザダイオードが走査方向と直交する方向（鉛直方向）に配列されてなる構成とすることも可能である。

【0122】

・上記第２の実施形態では、焦点可変レンズ６０Ｘを当該焦点可変レンズ６０Ｘの光軸が縦向きとなるようにして配置したが、焦点可変レンズ６０Ｘを当該焦点可変レンズ６０Ｘの光軸が横向きとなるようにして配置することも可能である。また、焦点可変レンズ６０Ｘの配置については、コリメートレンズ２３と第２ミラー４３との間に限定されるものではない。例えば、焦点可変レンズ６０Ｘをレーザダイオード２２Ｘとコリメートレンズ２３との間に配置することも可能である。

【0123】

・上記第２の実施形態に示した印加電圧とレーザ光のサイズとの関係を逆にしてもよい。すなわち、焦点可変レンズ６０Ｘに印加される電圧がＬＯＷレベルの場合にはレーザ光のサイズが相対的に大きい照射パターンＢとなり、焦点可変レンズ６０Ｘに印加される電圧がＨＩレベルの場合にはレーザ光のサイズが相対的に小さい照射パターンＡとなるようにしてもよい。

【0124】

・上記各実施形態では、監視エリアＤＥを屋外に設定する場合について例示したが、上記各実施形態に示したレーザレーダ装置１０によれば、監視エリアＤＥを屋内（例えば工場等）に設定する場合に以下の効果が期待できる。すなわち、工場内では、作業者等の侵入を監視する監視エリアＤＥに天井等から埃やごみ等の微小な物体が落下し得る。このような微小な物体が監視エリアＤＥを通過する場合の誤検知を抑制し、監視機能に対する信頼性の向上に寄与できる。

【符号の説明】

【0125】

１０…レーザレーダ装置、１１…光学機構、１２…制御部、１３…ハウジング、１５…窓パネル、２１，２１Ｘ…発光部、２２…ＰＬＤアレイ、２２Ｘ…レーザダイオード、２２ａ～２２ｃ…レーザダイオード、３１…受光部、３２…フォトダイオード、４３…第２ミラー、６０Ｘ…焦点可変レンズ、ＣＬ１…回動中心軸線、ＤＥ…監視エリア、ＤＥＬ，ＤＥＭ，ＤＥＲ…個別エリア、Ｓ…雪の粒、Ｔ…物体、Ｖ…車。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】