JP2014190831A - レーザレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元的な検出を行い得るレーザレーダ装置において、外乱光の影響によって物体検出が阻害される問題を効果的に解消しうる構成を提供する。
【解決手段】レーザレーダ装置１では、外部空間に照射されたレーザ光が物体に当たったときの反射光を第１フォトダイオード２１と第２フォトダイオード２２とによって受光し得るようになっており、第１フォトダイオード２１で受光し得る視野範囲と第２フォトダイオード２２で受光し得る視野範囲とを異ならせている。そして、決定部では、第１入力光及び第２入力光が受光された入力時期での第１入力光及び第２入力光の両受光波形、又は算出部で算出される物体までの算出距離の少なくともいずれかに基づき、当該入力時期での第１入力光及び第２入力光のそれぞれの採否、又は当該入力時期後の検出での第１入力光及び第２入力光のそれぞれの採否を決定している。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。

レーザレーダ装置の分野では、検出空間において三次元的にレーザ走査を行うことが求められる場合があり、この要望に応えようとする技術として、例えば特許文献１のような技術が提供されている。特許文献１で開示される３次元レーザ測距装置は、小鏡面群を有するポリゴンミラー３０と、揺動ミラー２２を有する２次元走査ミラーユニット２０とを備えており、２次元走査ミラーユニット２０では、揺動ミラー２２が２軸ジンバル構造で揺動可能となっている。そして、揺動ミラー２２で多方向に走査される光をポリゴンミラー３０で反射して空間に投射するように構成することで、３次元的な広い走査レンジが確保されるようになっている。

特許２７８９７４１号公報

ところで、上述したようなレーザレーダ装置を設置して監視エリア内の物体（侵入者等）を検出しようとした場合、本来は受光されるべきでない外乱光が装置内に入り込むことがあり、特に三次元的な検出を行う場合、高さ方向の走査が加わるため、外乱光のリスクが大きくなる。例えば、屋外に設置して斜め上向きにレーザ走査を行うときには、このレーザ走査による反射光以外に太陽光が外乱光として受光されてしまう場合がある。また、屋内でも、上方側に設置された光源や下方側からの照り返り等が懸念される。このような外乱光が装置内に入り込んで検出光（レーザ光が物体に当たって生じる反射光）と共に受光されると、本来検出されるべき検出光の波形が外乱光の波形にかき消されてしまい、検出光を発生させた物体の位置が正確に検出できなくなる虞がある。

また、上述した太陽光以外にも外乱光が生じる場合が想定される。例えば、検出対象物よりも十分小さく本来的に検出されるべきでない拡散物（例えば霧や煙等）が監視エリア内に入り込んだとき、或いはこのような拡散物が監視エリア内で生じたときにこれらを検出してしまう場合がある。特に、レーザ光が物体で反射して返ってくる反射光を当該装置で受光するときの反射光の強度は、一般的には、装置から物体までの距離の二乗に反比例するため、距離が近いほど相対的に大きなエネルギーの反射光が受光されることになる。従って、装置から近い距離に上記拡散物が浮遊する場合、拡散物の各粒子が非常に小さくても、各粒子で反射したときの反射光は十分なエネルギーで返ってくることになり、レーザレーダ装置では、このような反射光を受光したときに、本来、検出されるべきでない微小な拡散物を検出対象物と誤判断してしまう虞がある。
以上のように、従来のレーザレーダ装置は、外乱光が受光されることによって本来の検出が正確に行えなくなるという問題を抱えており、このような問題を効果的に解消しうる構成が求められる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、三次元的な検出を行い得るレーザレーダ装置において、外乱光の影響によって物体検出が阻害される問題を効果的に解消しうる構成を提供することを目的とする。

本発明は、レーザ光を発生させる光源を備えた投光手段と、
所定の中心軸を中心として回転可能に構成され、前記中心軸の方向を上下方向としたとき、前記投光手段からの前記レーザ光を反射可能な第１反射部と当該第１反射部と対をなす第２反射部とが上下に配置されてなる反射領域構成部が前記中心軸の周りにおいて周方向に複数配置されてなり、前記中心軸と直交する平面と各第１反射部の反射面とのなす角度がそれぞれ異なるように構成された回転体と、前記回転体を回転させる駆動手段とを備えた回転反射手段と、
前記回転反射手段の前記各第１反射部からの光を受光するための第１受光部と、
前記回転反射手段の前記各第１反射部からの光を前記第１受光部に導く構成をなし、前記第１受光部で受光し得る外部空間での受光可能範囲を第１視野範囲として設定する第１誘導部と、
前記回転反射手段の前記各第２反射部からの光を受光するための第２受光部と、
前記回転反射手段の前記各第２反射部からの光を前記第２受光部に導く構成をなし、前記第２受光部で受光し得る前記外部空間での受光可能範囲を、前記第１視野範囲とは異なる広さで第２視野範囲として設定する第２誘導部と、
を備え、
前記回転反射手段は、
前記駆動手段による前記回転体の回転に応じて、前記各反射領域構成部の前記各第１反射部が前記投光手段からの前記レーザ光の投光経路上に順次位置し、前記各第１反射部に対応する上下方向の向きに前記レーザ光を反射する構成をなし、
前記各反射領域構成部の前記各第１反射部から照射された前記レーザ光が前記外部空間に存在する物体で反射した場合に、当該レーザ光が前記物体で反射して生じる反射光の一部を照射元の前記第１反射部により上下方向一方側に向けて第１入力光として反射させ、前記物体からの前記反射光の他の一部を当該照射元と対をなす前記第２反射部により上下方向他方側に向けて第２入力光として反射させる構成であり、
更に、前記投光手段にて前記レーザ光が発生した発生時期から、当該レーザ光が前記物体で反射したときの前記第１入力光及び前記第２入力光の少なくともいずれかが前記第１受光部及び前記第２受光部の少なくともいずれかに入力されるまでの時間に基づいて前記物体までの距離を算出する算出部と、
前記第１受光部に前記第１入力光が入力され且つ前記第２受光部に前記第２入力光が入力された入力時期での前記第１入力光及び前記第２入力光の両受光波形、又は前記レーザ光の前記発生時期から前記入力時期までの時間に基づいて前記算出部で算出される前記物体までの算出距離、の少なくともいずれかに基づき、当該入力時期での前記第１入力光及び前記第２入力光のそれぞれの採否、又は当該入力時期後の検出での前記第１入力光及び前記第２入力光のそれぞれの採否を決定する決定部と、
を有することを特徴とする。

請求項１の発明では、中心軸を中心として回転する回転体において、複数の反射領域構成部が中心軸の周りにおいて周方向に複数配置されている。そして、各反射領域構成部は、投光手段からのレーザ光を反射可能な第１反射部と当該第１反射部と対をなす第２反射部とが上下に配置されており、それぞれの第１反射部は、中心軸と直交する平面と各第１反射部の反射面とのなす角度がそれぞれ異なるように構成されている。そして、駆動手段による回転体の回動に応じて、各反射領域構成部の各第１反射部が投光手段からのレーザ光の投光経路上に順次位置する構成であるため、各第１反射部の角度（中心軸と直交する平面とのなす角度）に対応する上下方向の向きにレーザ光を照射することができる。つまり、回転体を回転させることだけで第１反射部の面数分だけレーザ光の向きを上下に切り替えて物体検出を行うことができる。
そして、各反射領域構成部の各第１反射部から照射されたレーザ光が外部空間に存在する物体で反射したときに、物体からの反射光の一部を照射元の各第１反射部で上下方向一方側に反射させて第１入力光として第１受光部に向けて導き、物体からの反射光の他の一部を当該照射元と対をなす各第２反射部で上下方向他方側に反射させて第２入力光として第２受光部に導く構成となっている。この構成では、照射された各レーザ光に応じた反射光を照射元の各第１反射部だけで受けるのではなく、各第１反射部と対をなす第２反射部によっても受けることになる。即ち、各第１反射部から照射されたレーザ光が物体で反射した場合、その反射で生じる拡散光の内、第１反射部からのレーザ光の向きに近い向きの光がある程度の広がりで装置に戻ってくるため、本構成では、この光を上下に配置される第１反射部及び第２反射部の両方で受け、各反射部に対応する受光部に向けて反射している。従って、物体からの反射光を第１受光部でも第２受光部でも受光できることとなる。
このような構成を前提とし、更に、第１受光部で受光し得る外部空間での受光可能範囲を第１視野範囲として設定する第１誘導部と、第２受光部で受光し得る外部空間での受光可能範囲を、第１視野範囲とは異なる広さで第２視野範囲として設定する第２誘導部とが設けられており、第１受光部で受光し得る視野範囲と第２受光部で受光し得る視野範囲とを異ならせている。従って、一方の受光部では狭い視野範囲の光が受光され、他方の受光部では広い視野範囲の光が受光されることとなる。
そして、決定部では、第１受光部に第１入力光が入力され且つ第２受光部に第２入力光が入力された入力時期での第１入力光及び第２入力光の両受光波形、又はレーザ光の発生時期から入力時期までの時間に基づいて算出部で算出される物体までの算出距離、の少なくともいずれかに基づき、当該入力時期での第１入力光及び第２入力光のそれぞれの採否、又は当該入力時期後の検出での第１入力光及び第２入力光のそれぞれの採否を決定している。
第１受光部及び第２受光部に入力光が入力された入力時期での両入力光（第１入力光及び第２入力光）の両受光波形は、外乱の状態によって相対関係が変化しやすいため、これら受光波形に基づいて各入力光の採否を決定すれば、単一の受光部で一律に受光判定を行う構成に比べ、外乱の影響を排除しやすい細かな分析、判定を行いやすくなる。また、装置から物体までの距離が変わると、外乱が第１入力光と第２入力光に与える影響が変化し易いため、装置から物体までの距離（算出距離）に基づいて各入力光の採否を決定する場合でも、単一の受光部で一律に受光判定を行う構成に比べ、外乱の影響を排除しやすい細かな分析、判定を行いやすくなる。

請求項２の発明では、当該レーザレーダ装置からの距離の閾値が予め定められている。
そして、決定部は、入力時期において第１受光部に第１入力光が入力され且つ第２受光部に第２入力光が入力された場合、レーザ光の発生時期から入力時期までの時間に基づいて算出部で算出される物体までの算出距離が距離の閾値に達しない場合、第１受光部の受光波形及び第２受光部の受光波形のうち、狭い視野範囲に対応する受光部での受光波形のみを検出波形として採用する。一方、算出距離が距離の閾値に達している場合、第１受光部の受光波形及び第２受光部の受光波形のうち、少なくとも広い視野範囲に対応する受光部での受光波形を検出波形として採用する。
つまり、この構成では、レーザ光が当たる位置が「距離の閾値」に達しない近距離の場合には、狭い視野範囲に対応する受光部での受光波形のみを検出波形として採用している。例えば霧などの微粒子が近距離に存在し、これにレーザ光が当たることによってノイズ光が近距離で発生した場合、このような微粒子からのノイズ光は狭い視野範囲の受光部では十分な受光量が確保されずに物体検出レベルに達しにくく、広い視野範囲の受光部では十分な受光量が確保されて物体検出レベルに達しやすくなる。一方、近距離に十分な大きさの物体が存在する場合、この物体からの反射光は狭い視野範囲の受光部でも十分な受光量が確保されやすいため、近距離の場合には狭い視野範囲に対応する受光部での受光波形のみを検出波形として採用すれば、微粒子によるノイズを排除しつつ十分な大きさの物体については確実に検出しやすくなる。
一方、遠距離では、狭い視野範囲の受光部では十分な大きさの物体からの反射光であっても物体検出レベルに達しない虞があるため、広い視野範囲の受光部での受光波形を検出波形として採用した方が遠距離の物体を確実に検出しやすくなる。また、遠距離で微粒子によるノイズ光が発生した場合、装置までの減衰度合いが大きい遠距離において比較的エネルギーの弱い反射光が発生しているため、広い視野範囲の受光部でも物体検出レベルに達しない可能性が高くなるため、ノイズ光を誤検出するリスクも少なくなる。

請求項３の発明では、当該レーザレーダ装置からの距離の閾値が予め定められ、第１入力光の受光量が物体検出レベルに達したか否かの基準となる第１閾値が予め定められ、第２入力光が物体検出レベルに達したか否かの基準となる第２閾値が第１閾値と同一又は異なる閾値として予め定められている。
そして、入力時期において第１受光部に第１入力光が入力され且つ第２受光部に第２入力光が入力された場合、レーザ光の発生時期から当該入力時期までの時間に基づいて算出部で算出される物体までの算出距離が距離の閾値に達しない場合、当該入力時期において、第１受光部及び第２受光部のうちの広い視野範囲に対応する受光部での受光量が、第１閾値及び第２閾値のうちの当該広い視野範囲に対応する受光部での閾値に達し、第１受光部及び第２受光部のうちの狭い視野範囲に対応する受光部での受光量が、第１閾値及び第２閾値のうちの当該狭い視野範囲の受光部での閾値に達しない場合に、入力時期において広い視野範囲に対応する受光部で受光された入力光を検出光として採用しない構成となっている。
一方、入力時期において、レーザ光の発生時期から当該入力時期までの時間に基づいて算出部で算出される物体までの算出距離が距離の閾値に達している場合、当該入力時期において、第１受光部及び第２受光部のうちの広い視野範囲に対応する受光部での受光量が、第１閾値及び第２閾値のうちの当該広い視野範囲に対応する受光部での閾値に達し、第１受光部及び第２受光部のうちの狭い視野範囲に対応する受光部での受光量が、第１閾値及び第２閾値のうちの当該狭い視野範囲の受光部での閾値に達しない場合でも物体が検出されたと判断する。
レーザ光が当たる位置が「距離の閾値」に達しない近距離の場合、広い視野範囲に対応する受光部での受光レベルが物体検出レベルに達し、狭い視野範囲に対応する受光部での受光レベルが物体検出レベルに達しない場合には、広い視野範囲で検出された入力光は霧などの微粒子からの反射光（ノイズ光）である可能性が高い。従って、このような場合に、広い視野範囲で受光された入力光を検出光として採用しないようにすれば、ノイズによる誤検出をより確実に防ぎやすくなる。
一方、レーザ光が当たる位置が「距離の閾値」に達している遠距離の場合、広い視野範囲に対応する受光部での受光レベルが物体検出レベルに達しているときには、狭い視野範囲に対応する受光部での受光レベルが物体検出レベルに達していなくても、その入力光は、物体での反射時に十分なエネルギーを発生させていると考えられる。つまり、十分な大きさの物体からの入力光である可能性が高く、このような場合に、物体が検出されたと判断することで、より正確な物体検出が可能となる。特に、遠距離では、装置に達するまでの光の減衰が大きくなるため、このように広い視野範囲によって受光量を稼ぐことでより高精度な検出が可能となる。

請求項４の発明は、回転する回転体のいずれかの周回におけるいずれかの回転角度又は回転角度範囲において、算出距離が距離の閾値に達しない場合であって、第１受光部及び第２受光部のうちの広い視野範囲に対応する受光部での受光量が、第１閾値及び第２閾値のうちの当該広い視野範囲に対応する受光部での閾値に達し、第１受光部及び第２受光部のうちの狭い視野範囲に対応する受光部での受光量が、第１閾値及び第２閾値のうちの当該狭い視野範囲の受光部での閾値に達しない場合に、所定の解除条件が成立するまで、当該周回以降の少なくとも回転角度又は回転角度範囲における距離の閾値に達しない範囲において、第１受光部及び第２受光部のうちの広い視野範囲に対応する受光部での入力光を検出光として採用せず、第１受光部及び第２受光部のうちの狭い視野範囲に対応する受光部での入力光を検出光として採用する。
この構成では、ある周回のある回転角度又は回転角度範囲において近距離からの入力光を受光したときの受光結果が、広い視野範囲に対応する受光部での閾値に達し、狭い視野範囲の受光部での閾値に達しない場合（即ちノイズ光が疑われる場合）に、その周回以降でも、広い視野範囲で受光された入力光を検出光として採用しないように維持することができる。即ち、霧などの微粒子が近距離に存在する場合、ある程度の期間は存在し続けることが予想されるため、上記のような方法を用いることで、次の周回以降の採否判断をより早期に行いつつ状況に合致した正確性の高いノイズ判定が可能となる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面概略図である。 図２は、図１のレーザレーダ装置で用いられる回転体を概略的に示す平面図である。 図３は、図１のレーザレーダ装置において回転体が図１とは異なる角度範囲にあるときの投光及び受光の様子を説明する説明図である。 図４は、図３のときの回転体の向きを説明する説明図である。 図５は、各反射領域構成部の反射面の角度関係を説明する説明図である。 図６（Ａ）は、第１の反射領域構成部における反射面の角度関係を説明する説明図であり、図６（Ｂ）は、第２の反射領域構成部における反射面の角度関係を説明する説明図である。 図７（Ａ）は、第３の反射領域構成部における反射面の角度関係を説明する説明図であり、図７（Ｂ）は、第４の反射領域構成部における反射面の角度関係を説明する説明図である。 図８は、第１実施形態に係るレーザレーダ装置における各視野範囲等を説明する説明図である。 図９は、近距離に霧等の微粒子が存在する場合の、単一パルスレーザによる第１入力光及び第２入力光の各受光波形を例示する説明図である。 図１０は、近距離に検出物体が存在する場合の、単一パルスレーザによる第１入力光及び第２入力光の各受光波形を例示する説明図である。 図１１は、遠距離に検出物体が存在する場合の、単一パルスレーザによる第１入力光及び第２入力光の各受光波形を例示する説明図である。 図１２は、第２実施形態に係るレーザレーダ装置の説明に用いる説明図である。 図１３は、第３実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面概略図である。

[第１実施形態]
以下、本発明を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
（全体構成）
図１に示すように、レーザレーダ装置１は、レーザダイオード１０と、検出物体からの反射光を受光するフォトダイオード（第１フォトダイオード２１，第２フォトダイオード２２）とを備え、装置外の走査エリアに存在する検出物体までの距離や方位を検出する装置として構成されている。

レーザダイオード１０は、「光源」「投光手段」の一例に相当するものであり、制御回路９０の制御により、図示しない駆動回路からパルス電流を受け、このパルス電流に応じたパルスレーザ光（レーザ光Ｌ１）を間欠的に出射している。また、レーザダイオード１０から出射されるレーザ光Ｌ１の光軸上には図示しないレンズが設けられている。このレンズは、コリメートレンズとして構成されるものであり、レーザダイオードで発生して拡散しようとするレーザ光Ｌ１を集光し略平行光に変換している。なお、図１では、レーザダイオード１０から装置外の物体（図示略）に至るまでのレーザ光を符号Ｌ１にて概念的に示し、装置外の物体からフォトダイオード２１に至るまでの反射光を符号Ｌ２１ａ，Ｌ２１ｂにて概念的に示し、装置外の物体からフォトダイオード２２に至るまでの反射光をＬ２１ｃ，Ｌ２１ｄにて概念的に示している。

第１フォトダイオード２１，第２フォトダイオード２２は、例えばアバランシェフォトダイオード（avalanche photodiode）などによって構成されている。これら第１フォトダイオード２１，第２フォトダイオード２２は、光を受光する受光領域を有し、当該受光領域に入射する光を検出する構成をなしている。そして、レーザダイオード１０からレーザ光Ｌ１が発生し、そのレーザ光Ｌ１が装置外に存在する検出物体（図示略）にて反射した場合に、その反射光（当該レーザ光Ｌ１が検出物体で反射して生じる反射光）を受光して電気信号に変換するように機能している。

このうち、第１フォトダイオード２１は、第１受光部の一例に相当し、後述する回転反射装置４０の各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａからの光（第１入力光）を受光するように機能している。図１では、第１反射部５１ａを介して第１フォトダイオード２１で受光し得る範囲（視野範囲）の境界を符号Ｌ２１ａ，Ｌ２１ｂの２つのラインによって示しており、このライン付近を境界としてこのラインＬ２１ａ，Ｌ２１ｂ間の領域の反射光が第１反射部５１ａで反射して第１フォトダイオード２１で受光されるようになっている。また、図３では、第１反射部５３ａを介して第１フォトダイオード２１で受光し得る範囲（視野範囲）の境界を符号Ｌ２３ａ，Ｌ２３ｂの２つのラインによって示しており、このライン付近を境界としてこのラインＬ２３ａ，Ｌ２３ｂ間の領域の反射光が第１反射部５３ａで反射して第１フォトダイオード２１で受光されるようになっている。

第２フォトダイオード２２は、第２受光部の一例に相当し、後述する回転反射装置４０の各第２反射部５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂからの光（第２入力光）を受光するように機能している。図１では、第２反射部５１ｂを介して第２フォトダイオード２２で受光し得る範囲（視野範囲）の境界を符号Ｌ２１ｃ，Ｌ２１ｄの２つのラインによって示しており、このライン付近を境界としてこのラインＬ２１ｃ，Ｌ２１ｄ間の領域の反射光が第２反射部５１ｂで反射して第２フォトダイオード２２で受光されるようになっている。また、図３では、第２反射部５３ｂを介して第２フォトダイオード２２で受光し得る範囲（視野範囲）の境界を符号Ｌ２３ｃ，Ｌ２３ｄの２つのラインによって示しており、このライン付近を境界としてこのラインＬ２３ｃ，Ｌ２３ｄ間の領域の反射光が第２反射部５３ｂで反射して第２フォトダイオード２２で受光されるようになっている。

第１レンズ６１（以下、単にレンズ６１ともいう）は「第１誘導部」の一例に相当するものであり、後述する回転反射装置４０の各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａからの光を第１フォトダイオード２１に導く構成をなし、第１フォトダイオード２１で受光し得る外部空間での受光可能範囲を第１視野範囲として設定している。この第１レンズ６１は、集光レンズとして構成されており、当該第１レンズ６１の下方側に設定される所定の角度範囲θ１の光を第１フォトダイオード２１に受光させるように構成されている。

また、第２レンズ６２（以下、単にレンズ６２ともいう）は「第２誘導部」の一例に相当し、回転反射手段の各第２反射部５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂからの光を第２フォトダイオード２２に導く構成をなし、第２フォトダイオード２２で受光し得る外部空間での受光可能範囲を、第１視野範囲とは異なる広さで第２視野範囲として設定している。この第２レンズ６２は、集光レンズとして構成されており、当該第２レンズ６２の上方側に設定される所定の角度範囲θ２の光を第１フォトダイオード２１に受光させるように構成されている。なお、θ２は、θ１よりも小さくなっており、０°であってもよい。なお、図１は、中心軸Ｃを通り、且つミラー１２から回転体５０に向かうレーザ光Ｌ１の光軸を通る仮想平面で切断した切断面を概略的に示しており、この仮想平面における第１レンズ６１での視野角θ１が当該仮想平面における第２レンズ６２での視野角θ２よりも大きくなっている。この構成では、上記仮想平面に沿ってレーザ光が照射される場合、いずれの第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａからの照射の場合でも、レーザレーダ装置１から離れるにつれて、第２フォトダイオード２２で受光し得る上下方向の範囲Ｈ２に対する第１フォトダイオード２１で受光し得る上下方向の範囲Ｈ１の比率（即ちＨ１／Ｈ２）が大きくなるように構成されている。また、上記仮想平面とは異なる方向にレーザ光が照射される場合も、いずれの第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａからの照射の場合でも、レーザレーダ装置１から離れるにつれて、第２フォトダイオード２２で受光し得る上下方向の範囲Ｈ２に対する第１フォトダイオード２１で受光し得る上下方向の範囲Ｈ１の比率（即ちＨ１／Ｈ２）が大きくなるように構成されている。また、上記比率Ｈ１／Ｈ２は、１よりも大きくなっている。より具体的には、いずれの第１反射部からいずれの照射方向にレーザ光が照射される場合でも、その照射方向を通り且つ水平方向と直交する平面において、レーザレーダ装置１から離れるにつれて、第２フォトダイオード２２で受光し得る上下方向の範囲Ｈ２に対する第１フォトダイオード２１で受光し得る上下方向の範囲Ｈ１の比率（即ちＨ１／Ｈ２）が大きくなり、且つ上記比率Ｈ１／Ｈ２が１よりも大きくなっている。

レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１の光路付近には、ミラー１２が設けられている。このミラー１２は、レーザ光Ｌ１の光軸に対し所定角度（例えば４５°）で傾斜してなる反射面を備えている。なお、本実施形態では、回転体５０の回転中心となる中心軸Ｃの方向を上下方向とし、上下方向と直交する平面方向を水平方向（水平面方向）としている。そして、ミラー１２の反射面は、その上下方向に対して所定角度（例えば４５°）で傾斜しており、レーザダイオード１０から出射されて水平方向の所定の向きに通るレーザ光Ｌ１をこの反射面で反射させて上下方向に折り返し、その上下方向のレーザ光Ｌ１を回転体５０に入射させている。

ミラー１２からのレーザ光Ｌ１の光軸上には、回転反射装置４０が設けられている。回転反射装置４０は、「回転反射手段」の一例に相当するものであり、主に回転体５０と、軸部４２と、モータ４３とによって構成されている。このうち、回転体５０は、所定の中心軸Ｃを中心として回転可能に構成され、複数の反射領域構成部５１，５２，５３，５４が中心軸Ｃの周りにおいて周方向に複数配置された構成となっている。

このうち第１の反射領域構成部５１は、図６（Ａ）のような構成をなし、レーザダイオード１０からのレーザ光を反射可能な第１反射部５１ａと当該第１反射部５１ａと対をなす第２反射部５１ｂとが上下に配置された構成となっている。また、第２の反射領域構成部５２は、図６（Ｂ）のような構成をなし、レーザダイオード１０からのレーザ光を反射可能な第１反射部５２ａと当該第１反射部５２ａと対をなす第２反射部５２ｂとが上下に配置された構成となっている。また、第３の反射領域構成部５３は、図７（Ａ）のような構成をなし、レーザダイオード１０からのレーザ光を反射可能な第１反射部５３ａと当該第１反射部５３ａと対をなす第２反射部５３ｂとが上下に配置された構成となっている。更に、第４の反射領域構成部５４は、図７（Ｂ）のような構成をなし、レーザダイオード１０からのレーザ光を反射可能な第１反射部５４ａと当該第１反射部５４ａと対をなす第２反射部５４ｂとが上下に配置された構成となっている。

なお、図６、図７は、各第１反射部及び各第２反射部の反射面と直交する切断面における外形を示すものである。具体的には、第１の反射領域構成部５１の第１反射部５１ａ及び第２反射部５１ｂは、いずれの反射面も、中心軸Ｃを通る所定第１方向の仮想平面（図２のＦ１の平面）と直交するように配されており、図６（Ａ）は、この仮想平面での断面外形を概略的に示している。また、第２の反射領域構成部５２の第１反射部５２ａ及び第２反射部５２ｂは、いずれの反射面も、中心軸Ｃを通る所定第２方向の仮想平面（図２のＦ２の平面であり、Ｆ１の平面と直交する平面）と直交するように配されており、図６（Ｂ）は、この仮想平面での断面外形を概略的に示している。更に、第３の反射領域構成部５３の第１反射部５３ａ及び第２反射部５３ｂは、いずれの反射面も、中心軸Ｃを通る所定第１方向の仮想平面（図２のＦ１の平面）と直交するように配されており、図７（Ａ）は、この仮想平面での断面外形を概略的に示している。また、第４の反射領域構成部５４の第１反射部５４ａ及び第２反射部５４ｂは、いずれの反射面も、中心軸Ｃを通る所定第２方向の仮想平面（図２のＦ２の平面）と直交するように配されており、図７（Ｂ）は、この仮想平面での断面外形を概略的に示している。

図６、図７に示すように、回転体５０は、中心軸Ｃと直交する平面（仮想水平面）と各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａの反射面とのなす角度（鋭角）がそれぞれ異なるように構成されている。具体的には、第１の第１反射部５１ａの反射面と上記仮想水平面とのなす角度（鋭角）ｒ１が最も小さく（例えば４５°）、第２の第１反射部５２ａの反射面と上記仮想水平面とのなす角度（鋭角）ｒ２はｒ１よりも大きく、第３の第１反射部５３ａの反射面と上記仮想水平面とのなす角度（鋭角）ｒ３はｒ２よりも大きく、第４の第１反射部５４ａの反射面と上記仮想水平面とのなす角度（鋭角）ｒ４はｒ３よりも大きくなっている。

更に、各反射領域構成部５１，５２，５３，５４のいずれも、高さ方向のサイズが同一であり、且つ第１反射部の反射面と第２反射部の反射面とのなす角度が９０°となるように構成されている。なお、図５は、反射領域構成部を一般化して示すものであり、いずれの反射領域構成部でも、第１反射部と上下方向とのなす角度αと、第２反射部と上下方向とのなす角度βとを加算した値（α＋β）が９０°となっている。各反射領域構成部から照射されるレーザ光の向き（レーザ光Ｌ１の照射方向）と水平方向とのなす角度θは、上記αによって定まり、θ＝９０−２αとなるθの角度でレーザ光が照射されることになる。なお、図５〜図７において、符号Ｃ２は、第１反射部にレーザ光が入り込む方向（中心軸Ｃと平行方向）を示す線である。

例えば、図６（Ａ）の例において、第１反射部５１ａと上下方向とのなす角度αが４５°である場合、βも４５°であり、α＋βは９０°となる。このとき、第１の反射領域構成部５１から照射されるレーザ光の向きは、θ＝９０−２α＝０°となり、第１反射部５１ａから水平方向に照射される。また、図６（Ｂ）の例において、第１反射部５２ａと上下方向とのなす角度αが３５°である場合、βは５５°であり、α＋βは９０°となる。このとき、第２の反射領域構成部５２から照射されるレーザ光の向きは、θ＝９０−２α＝２０°となり、第１反射部５２ａからやや下向き（水平方向に対し２０°傾いた下向き）に照射される。

また、図７（Ａ）の例において、第１反射部５３ａと上下方向とのなす角度αが２５°である場合、βは６５°であり、α＋βは９０°となる。このとき、第３の反射領域構成部５３から照射されるレーザ光の向きは、θ＝９０−２α＝４０°となり、第１反射部５３ａから下向き（水平方向に対し４０°傾いた下向き）に照射される。また、図７（Ｂ）の例において、第１反射部５４ａと上下方向とのなす角度αが１５°である場合、βは７５°であり、α＋βは９０°となる。このとき、第４の反射領域構成部５４から照射されるレーザ光の向きは、θ＝９０−２α＝６０°となり、第１反射部５６ａからかなり下向き（水平方向に対し６０°傾いた下向き）に照射される。なお、図５〜図７では、第１反射部から照射されるレーザ光Ｌ１以外に、このレーザ光Ｌ１と平行に戻ってきた反射光についても概念的に示している。

また、外部空間から第１反射部に入り込む光については、第１レンズ６１で設定された視野範囲（第１視野範囲）の光のみがフォトダイオード２１に導かれるようになっている。例えば、レーザ光Ｌ１が物体で反射して反射光が戻ってきたときには、この第１視野範囲で照射元の第１反射部に戻ってくる反射光が当該第１反射部及び第１レンズ６１を介して集光されつつ第１フォトダイオード２１に導かれ、第１フォトダイオード２１の受光領域上にて受光されるようになっている。同様に、外部空間から第２反射部に入り込む光については、第２レンズ６２で設定された視野範囲（第２視野範囲）の光のみが第２フォトダイオード２２に導かれるようになっている。例えば、レーザ光Ｌ１が物体で反射して反射光が戻ってきたときには、この第２視野範囲で照射元の第１反射部に対応する第２反射部に戻ってくる反射光が当該第２反射部及び第２レンズ６２を介して集光されつつ第２フォトダイオード２２に導かれ、第２フォトダイオード２２の受光領域上にて受光されるようになっている。

なお、図６、図７では、レーザ光Ｌ１の照射方向と平行に戻ってくる反射光を各反射部で反射して導く様子を示しているが、平行な反射光に限らず、第１視野範囲及び第２視野範囲の各範囲内で戻ってくる反射光であれば、各反射部及び各レンズを介して各フォトダイオードに導かれることとなる。

さらに、回転反射装置４０には、モータ４３が設けられている。このモータ４３は、回転体５０を回動させる「駆動手段」の一例に相当し、回転体５０に連結された軸部４２を駆動軸としてこの軸部４２を回転させ、この軸部４２と共に軸部４２と連結された回転体５０を一体的に回転駆動している。なお、モータ４３の具体的構成としては、例えば直流モータ、交流モータ、ステップモータなど様々なモータを使用できる。

なお、図示はしていないが、モータ４３の駆動軸（例えば軸部４２）の回転角度位置（即ち回転体５０の回転角度位置）を検出する回転角度センサも設けられている。この回転角度センサは、ロータリエンコーダなど、回転体５０或いは軸部４２の回転角度位置を検出しうるものであれば公知の様々なセンサを使用できる。

また、本構成に係るレーザレーダ装置１では、レーザダイオード１０、第１フォトダイオード２１、第２フォトダイオード２２、ミラー１２、第１レンズ６１、第２レンズ６２、回転反射装置４０、モータ４３等がケース３の内部に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。このケース３は、主ケース部４と透過板５とを備えており、全体として箱状に構成されている。主ケース部４は、上壁部及び下壁部が上下に対向して配置され、周壁部が上方側の外周壁として構成されており、周壁部と下壁部の間が窓部として導光可能に開放されている。窓部は、主ケース部４において光の出入りを可能とするように開放した部分であり、回転体５０の周囲において周方向所定領域に亘って形成され、且つ上下方向所定領域を開放する構成で設けられている。そして、この開放形態の窓部を閉塞するように透明の樹脂板、ガラス板などからなる透過板５が配置されている。

（投受光動作）
レーザレーダ装置１では、回転反射装置４０におけるモータ４３による回転体５０の回動に応じて、各反射領域構成部５１，５２，５３，５４の各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａがレーザダイオード１０からのレーザ光の投光経路上に順次位置し、各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａに対応する上下方向の向きにレーザ光を反射することになる。例えば、図１、図２の例では、反射領域構成部５１の第１反射部５１ａがレーザダイオード１０からのレーザ光の投光経路上（ミラー１２から回転体５０に向かうレーザ光Ｌ１の経路上）に位置しており、この回転角度では、第１反射部５１ａに対応する上下方向の向き（水平方向）にレーザ光を反射することになる。また、第１反射部５１ａに照射されている回転角度から回転体５０が更に時計回りに回転すると、第１反射部５２ａがレーザ光Ｌ１の投光経路上に位置することになる。そして、第１反射部５２ａに対応する上下方向の向き（第１反射部５１ａの照射の向きよりも下向き）にレーザ光を反射することになる。そして、第１反射部５２ａに照射されている回転角度から回転体５０が更に時計回りに回転すると、第１反射部５３ａがレーザ光Ｌ１の投光経路上に位置することになる。そして、第１反射部５３ａに対応する上下方向の向き（第１反射部５２ａの照射の向きよりも下向き）にレーザ光を反射することになる。更に、第１反射部５３ａに照射されている回転角度から回転体５０が更に時計回りに回転すると、第１反射部５４ａがレーザ光Ｌ１の投光経路上に位置することになる。そして、第１反射部５４ａに対応する上下方向の向き（第１反射部５３ａの照射の向きよりも下向き）にレーザ光を反射することになる。

一方、各反射領域構成部５１，５２，５３，５４の各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａから照射されたレーザ光が外部空間に存在する物体で反射したときには、物体からの反射光の一部を照射元の第１反射部で上下方向一方側に反射させて第１入力光として第１フォトダイオード２１に向けて導き、物体からの反射光の他の一部を当該照射元と対をなす各第２反射部で上下方向他方側に反射させて第２入力光として第２フォトダイオード２２に導くことになる。例えば、第１反射部５１ａから照射されたレーザ光が外部空間に存在する物体で反射した場合には、図１のように、そのレーザ光（投光レーザ）が物体で反射して生じる反射光（レーザ光が物体に当たって戻ってくる光）の一部を照射元の第１反射部５１ａで上側に反射させて第１入力光としてレンズ６１を介して第１フォトダイオード２１に向けて導き、そのレーザ光（投光レーザ）が物体で反射して生じる反射光の他の一部を当該照射元（第１反射部５１ａ）と対をなす第２反射部５１ｂで下側に反射させて第２入力光としてレンズ６２を介して第２フォトダイオード２２に導くことになる。同様に、第１反射部５２ａから照射されたレーザ光が外部空間に存在する物体で反射したときに、物体からの反射光の一部を照射元の第１反射部５２ａで上側に反射させて第１入力光としてレンズ６１を介して第１フォトダイオード２１に向けて導き、物体からの反射光の他の一部を当該照射元と対をなす第２反射部５２ｂで下側に反射させて第２入力光としてレンズ６２を介して第２フォトダイオード２２に導くことになる。更に、第１反射部５３ａから照射されたレーザ光が外部空間に存在する物体で反射したときには、図３のように、物体からの反射光の一部を照射元の第１反射部５３ａで上側に反射させて第１入力光としてレンズ６１を介して第１フォトダイオード２１に向けて導き、物体からの反射光の他の一部を当該照射元と対をなす第２反射部５３ｂで下側に反射させて第２入力光としてレンズ６２を介して第２フォトダイオード２２に導くことになる。また、第１反射部５４ａから照射されたレーザ光が外部空間に存在する物体で反射したときに、物体からの反射光の一部を照射元の第１反射部５４ａで上側に反射させて第１入力光としてレンズ６１を介して第１フォトダイオード２１に向けて導き、物体からの反射光の他の一部を当該照射元と対をなす第２反射部５４ｂで下側に反射させて第２入力光としてレンズ６２を介して第２フォトダイオード２２に導くことになる。

このように構成されるレーザレーダ装置１では、回転体５０の回転角度θａ（所定の基準回転位置（例えば、ロータリエンコーダが原点を示す位置）からの回転角度）が定まれば装置からのレーザ光Ｌ１の照射方向が特定される。つまり、回転体５０の回転角度θａが定まれば、どの第１反射部からどの向きにレーザ光が照射されるかを特定でき、水平方向及び高さ方向の照射の向きを特定できる。従って、第１フォトダイオード２１及び第２フォトダイオード２２が走査エリア上の物からの反射光を受光したときの回転体５０の回転角度θａを回転角度センサ等によって検出することで、その物の方位を正確に検出できる。また、レーザダイオード１０にてレーザ光Ｌ１（パルスレーザ光）が発生したタイミング（投光タイミング）から第１フォトダイオード２１及び第２フォトダイオード２２によって当該レーザ光Ｌ１に対応する反射光が検出されたタイミング（受光タイミング）までの時間Ｔを検出すれば、この時間Ｔと光速とに基づいて、レーザ光Ｌ１の発生から反射光受光までの光経路（パルスレーザ光がレーザダイオード１０からその物まで到達し、その物で反射した反射光が各フォトダイオード２１、２２まで戻ってくるまでの光路長）の長さを算出することができ、レーザレーダ装置１の所定基準位置（例えばレーザダイオード１０の位置）からレーザ光が到達した物までの距離Ｌも正確に求めることができる。なお、図１２の例では、例えば中心軸Ｃを基準とする所定の前方向を０°とし、この前方向と、第１反射部５１ａの中心が向く方向（図２に示す符号Ｆ１の平面方向）とのなす角度θａを回転体５０の回転角度している。なお、図１等では、中心軸Ｃと直交する方向を水平方向としており、この水平方向における所定の一方向（図１ではレーザダイオード１０からレーザ光が照射される方向）を前方向としている。

制御回路９０は、算出部の一例に相当し、レーザダイオード１０にてレーザ光が発生した発生時期から、当該レーザ光が物体で反射したときの第１入力光及び第２入力光の少なくともいずれかが第１フォトダイオード２１及び第２フォトダイオード２２の少なくともいずれかに入力されるまでの時間に基づいて物体までの距離を算出するように機能する。

（検出物体判別動作）
このように、本装置では、レーザ光Ｌ１が当たった物までの距離を算出できるようになっているが、更にこの物が検出対象（検出物体）であるか否かを判別できるようになっている。以下、このような検出物体判別動作について説明する。

本構成では、予め距離の閾値が定められており、入力光を発生させた物（レーザ光が当たった物）までの距離がこの「距離の閾値」に達しているか否かによって検出方法を分けている。具体的には、「距離の閾値」に相当する値である閾値時間Ｔｓが定められており、各パルスレーザ（レーザ光Ｌ１）の受光波形において、入力光が検出された時期が閾値時間Ｔｓを超えているか否かを判断している。この構成では、「レーザダイオード１０にてパルスレーザ光が発生した時点から、このパルスレーザ光が装置からの距離Ａｓに位置する物で反射して戻ってくる反射光がフォトダイオード２０に検出されるまでの時間」が閾値時間Ｔｓである場合の当該距離Ａｓが「距離の閾値」に相当する。なお、距離Ａｓの設定は任意であるが、例えば、図８のように、ある距離において第１視野範囲でカバーできる高さをＨ１とし、第２視野範囲でカバーできる高さをＨ２とした場合、Ｈ１：Ｈ２が３：１程度となる距離を距離の閾値Ａｓとすることができる。

まず、装置から物体までの距離が「距離の閾値Ａｓ」に達していない場合について説明する。
図９〜図１１は、ある回転角度にてパルスレーザ光が発生した時点からの第１フォトダイオード２１での受光波形（上段）、及び第２フォトダイオード２２での受光波形（下段）を示すものであり、横軸を当該パルスレーザ光の発生からの経過時間とし、縦軸を各フォトダイオードでの受光量（第一入力光受光量、第二入力光受光量）としている。図９の時間Ｔ１、図１０の時間Ｔ１のように、パルスレーザ光の発生から閾値時間Ｔｓに達しない時間（入力時期）において第１フォトダイオード２１に第１入力光（外部空間の物からの反射光）が入力され且つ第２フォトダイオード２２に第２入力光（外部空間の物からの反射光）が入力された場合、第１フォトダイオード２１の受光波形及び第２フォトダイオード２２の受光波形のうち、狭い視野範囲に対応する受光部での受光波形のみを検出波形として採用する。即ち、パルスレーザ光（レーザ光Ｌ１）の発生時点から閾値時間Ｔｓに達するまでの時間範囲（即ち、装置からの距離が閾値距離Ａｓに達しない物からの反射光が受光され得る時間範囲）では、当該パルスレーザ光に応じた反射光を検出するための波形として、狭い視野範囲が設定された第２フォトダイオード２２の受光波形のみを検出波形として採用し、広い視野範囲が設定された第１フォトダイオード２１の受光波形は検出波形として採用しないようにするのである。

従って、図９の時間Ｔ１のように、第１フォトダイオード２１での受光量が、当該第１フォトダイオード２１で物体検出を判定するために設定された閾値Ｌｓ１に達していても、第２フォトダイオード２２での受光量が当該第２フォトダイオード２２で物体検出を判定するために設定された閾値Ｌｓ２に達していなければ検出対象（検出物体）が検出されたものと判定せず、ノイズとみなすことになる。一方、図１０の時間Ｔ１のように、第２フォトダイオード２２での受光量が閾値Ｌｓ２に達していれば、検出対象（検出物体）が検出されたものと判定することになる。この場合、時間Ｔ１で特定される距離に検出対象（検出物体）が存在すると判断する。なお、このような場合、図１０のように第１フォトダイオード２１での受光量も閾値Ｌｓ１に達することになると考えられる。なお、本構成では、第１フォトダイオード２１、第２フォトダイオード２２において閾値を超える光が受光された場合、閾値を超えた波形部分の中心時間を入力光の受光タイミングとしてもよく、閾値を超えた時点を入力光の受光タイミングとしてもよい。

本構成では、閾値Ｌｓ１が、第１入力光（第１フォトダイオード２１で受光される光）の受光量が物体検出レベルに達したか否かの判断基準となる「第１閾値」に相当する。また、閾値Ｌｓ２は、第２入力光（第２フォトダイオード２１で受光される光）が物体検出レベルに達したか否かの判断基準となる「第２閾値」に相当する。閾値Ｌｓ１と閾値Ｌｓ２は、それぞれ別個の値として設定することができ、同一値であってもよく、異なる値であってもよい。

次に、物体までの距離が「距離の閾値Ａｓ」に達している場合について説明する。
図９の時間Ｔ２、図１１の時間Ｔ３のように、パルスレーザ光の発生から閾値時間Ｔｓに達した時間（入力時期）において第１フォトダイオード２１に第１入力光が入力され且つ第２フォトダイオード２２に第２入力光が入力された場合、第１フォトダイオード２１の受光波形及び第２フォトダイオード２２の受光波形のうち、少なくとも広い視野範囲に対応する受光部での受光波形を検出波形として採用する。即ち、パルスレーザ光（レーザ光Ｌ１）の発生時点から閾値時間Ｔｓに達した後の時間範囲（即ち、装置からの距離が閾値距離Ａｓに達している物からの反射光が受光され得る時間範囲）では、当該パルスレーザ光に応じた反射光を検出するための波形として少なくとも広い視野範囲が設定された第１フォトダイオード２１の受光波形を検出波形として採用する。

従って、図９の時間Ｔ２のように、第１フォトダイオード２１での受光量が閾値Ｌｓ１に達していれば、第２フォトダイオード２２での受光量が閾値Ｌｓ２に達していなくても、検出対象（検出物体）が検出されたものと判定する。この場合、時間Ｔ２で特定される距離に検出対象（検出物体）が存在すると判断する。また、図１１の時間Ｔ３の場合も同様であり、この場合、時間Ｔ３で特定される距離に検出対象（検出物体）が存在すると判断する。なお、図９、図１１では、時間Ｔ２、時間Ｔ３において第２入力光の受光レベルが閾値Ｌｓ２に達していないが、時間Ｔ２、時間Ｔ３において第２入力光の受光レベルが閾値Ｌｓ２に達している場合も、第１フォトダイオード２１での受光量が閾値Ｌｓ１に達していれば検出対象（検出物体）が検出されたものと判定すればよい。なお、図９では、レーザレーダ装置１から近い距離（Ｔ１に対応する距離）に霧などの微小粒子が存在し装置から遠い距離にある程度の大きさの検出物体が存在する場合の受光波形の例を示している。このようなケースでは、単純な検出方法では前側の波形（山）を検出物体と誤判断してしまう虞があるが、上記判別方法を用いれば前側の波形をノイズと判定することができ、後ろ側の波形を検出物体として正確に判定することが可能となる。

本構成では制御回路９０が「決定部」の一例に相当し、第１フォトダイオード２１に第１入力光が入力され且つ第２フォトダイオード２２に第２入力光が入力された入力時期での第１入力光及び第２入力光の両受光波形、又はレーザ光の発生時期から入力時期までの時間に基づいて算出部で算出される物体までの算出距離、の少なくともいずれかに基づき、当該入力時期での第１入力光及び第２入力光のそれぞれの採否を決定する。

（本構成の主な効果）
本構成では、中心軸Ｃを中心として回転する回転体５０において、複数の反射領域構成部５１，５２，５３，５４が中心軸Ｃの周りにおいて周方向に複数配置されている。そして、各反射領域構成部５１，５２，５３，５４は、レーザダイオード１０からのレーザ光を反射可能な第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａと当該第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａと対をなす第２反射部５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂとが上下に配置されており、それぞれの第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａは、中心軸Ｃと直交する平面と各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａの反射面とのなす角度がそれぞれ異なるように構成されている。そして、駆動手段による回転体の回動に応じて、各反射領域構成部５１，５２，５３，５４の各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａがレーザダイオード１０からのレーザ光の投光経路上に順次位置する構成であるため、各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａの角度（中心軸Ｃと直交する平面とのなす角度）に対応する上下方向の向きにレーザ光を照射することができる。つまり、回転体５０を回転させることだけで第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａの面数分だけレーザ光の向きを上下に切り替えて物体検出を行うことができる。
そして、各反射領域構成部５１，５２，５３，５４の各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａから照射されたレーザ光が外部空間に存在する物体で反射したときに、物体からの反射光の一部を照射元の各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａで上下方向一方側に反射させて第１入力光として第１フォトダイオード２１に向けて導き、物体からの反射光の他の一部を当該照射元と対をなす各第２反射部５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂで上下方向他方側に反射させて第２入力光として第２フォトダイオード２２に導く構成となっている。この構成では、照射された各レーザ光に応じた反射光を照射元の各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａだけで受けるのではなく、各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａと対をなす第２反射部５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂによっても受けることになる。即ち、各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａから照射されたレーザ光が物体で反射した場合、その反射で生じる拡散光の内、第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａからのレーザ光の向きに近い向きの光がある程度の広がりで装置に戻ってくるため、本構成では、この光を上下に配置される第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ及び第２反射部５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂの両方で受け、各反射部に対応する受光部に向けて反射している。従って、物体からの反射光を第１フォトダイオード２１でも第２フォトダイオード２２でも受光できることとなる。

このような構成を前提とし、更に、第１フォトダイオード２１で受光し得る外部空間での受光可能範囲を第１視野範囲として設定する第１レンズ６１と、第２フォトダイオード２２で受光し得る外部空間での受光可能範囲を、第１視野範囲とは異なる広さで第２視野範囲として設定する第２レンズ６２とが設けられており、第１フォトダイオード２１で受光し得る視野範囲と第２フォトダイオード２２で受光し得る視野範囲とを異ならせている。従って、一方の受光部では狭い視野範囲の光が受光され、他方の受光部では広い視野範囲の光が受光されることとなる。

そして、決定部では、第１フォトダイオード２１に第１入力光が入力され且つ第２フォトダイオード２２に第２入力光が入力された入力時期での第１入力光及び第２入力光の両受光波形、又はレーザ光の発生時期から入力時期までの時間に基づいて算出部で算出される物体までの算出距離、の少なくともいずれかに基づき、当該入力時期での第１入力光及び第２入力光のそれぞれの採否、又は当該入力時期後の検出での第１入力光及び第２入力光のそれぞれの採否を決定している。
第１フォトダイオード２１及び第２フォトダイオード２２に入力光が入力された入力時期での両入力光（第１入力光及び第２入力光）の両受光波形は、外乱の状態によって相対関係が変化しやすいため、これら受光波形に基づいて各入力光の採否を決定すれば、単一の受光部で一律に受光判定を行う構成に比べ、外乱の影響を排除しやすい細かな分析、判定を行いやすくなる。また、装置から物体までの距離が変わると、外乱が第１入力光と第２入力光に与える影響が変化し易いため、装置から物体までの距離（算出距離）に基づいて各入力光の採否を決定する場合でも、単一の受光部で一律に受光判定を行う構成に比べ、外乱の影響を排除しやすい細かな分析、判定を行いやすくなる。

また、本構成では、当該レーザレーダ装置１からの「距離の閾値Ａｓ」が予め定められている。
そして、決定部は、入力時期において第１フォトダイオード２１に第１入力光が入力され且つ第２フォトダイオード２２に第２入力光が入力された場合、レーザ光の発生時期から入力時期までの時間に基づいて算出部で算出される物体までの算出距離が「距離の閾値Ａｓ」に達しない場合、第１フォトダイオード２１の受光波形及び第２フォトダイオード２２の受光波形のうち、狭い視野範囲に対応する受光部での受光波形のみを検出波形として採用する。一方、算出距離が「距離の閾値Ａｓ」に達している場合、第１フォトダイオード２１の受光波形及び第２フォトダイオード２２の受光波形のうち、少なくとも広い視野範囲に対応する受光部での受光波形を検出波形として採用する。
つまり、この構成では、レーザ光が当たる位置が「距離の閾値Ａｓ」に達しない近距離の場合には、狭い視野範囲に対応する受光部での受光波形のみを検出波形として採用している。例えば霧などの微粒子が近距離に存在し、これにレーザ光が当たることによってノイズ光が近距離で発生した場合、このような微粒子からのノイズ光は狭い視野範囲の受光部では十分な受光量が確保されずに物体検出レベルに達しにくく、広い視野範囲の受光部では十分な受光量が確保されて物体検出レベルに達しやすくなる。一方、近距離に十分な大きさの物体が存在する場合、この物体からの反射光は狭い視野範囲の受光部でも十分な受光量が確保されやすいため、近距離の場合には狭い視野範囲に対応する受光部での受光波形のみを検出波形として採用すれば、微粒子によるノイズを排除しつつ十分な大きさの物体については確実に検出しやすくなる。
一方、遠距離では、狭い視野範囲の受光部では十分な大きさの物体からの反射光であっても物体検出レベルに達しない虞があるため、広い視野範囲の受光部での受光波形を検出波形として採用した方が遠距離の物体を確実に検出しやすくなる。また、遠距離で微粒子によるノイズ光が発生した場合、装置までの減衰度合いが大きい遠距離において比較的エネルギーの弱い反射光が発生しているため、広い視野範囲の受光部でも物体検出レベルに達しない可能性が高くなるため、ノイズ光を誤検出するリスクも少なくなる。
なお、「レーザ光の発生時期から入力時期までの時間に基づいて算出部で算出される物体までの算出距離が「距離の閾値Ａｓ」に達しない場合」とは、第一入力光及び第二入力光の受光タイミングが投光タイミングから時間Ｔｓ未満の場合で同義であるため、具体的に距離値を算出せずとも、このような場合を、「レーザ光の発生時期から入力時期までの時間に基づいて算出部で算出される物体までの算出距離が「距離の閾値Ａｓ」に達しない場合」としてもよい。

また、本構成では、第１入力光の受光量が物体検出レベルに達したか否かの基準となる第１閾値が予め定められ、第２入力光が物体検出レベルに達したか否かの基準となる第２閾値が第１閾値と同一又は異なる閾値として予め定められている。
そして、入力時期において第１フォトダイオード２１に第１入力光が入力され且つ第２フォトダイオード２２に第２入力光が入力された場合、レーザ光の発生時期から当該入力時期までの時間に基づいて算出部で算出される物体までの算出距離が距離の閾値に達しない場合、当該入力時期において、第１フォトダイオード２１及び第２フォトダイオード２２のうちの広い視野範囲に対応する受光部での受光量が、第１閾値及び第２閾値のうちの当該広い視野範囲に対応する受光部での閾値に達し、第１フォトダイオード２１及び第２フォトダイオード２２のうちの狭い視野範囲に対応する受光部での受光量が、第１閾値及び第２閾値のうちの当該狭い視野範囲の受光部での閾値に達しない場合に、入力時期において広い視野範囲に対応する受光部で受光された入力光を検出光として採用しない構成となっている。
一方、入力時期において、レーザ光の発生時期から当該入力時期までの時間に基づいて算出部で算出される物体までの算出距離が距離の閾値に達している場合、当該入力時期において、第１フォトダイオード２１及び第２フォトダイオード２２のうちの広い視野範囲に対応する受光部での受光量が、第１閾値及び第２閾値のうちの当該広い視野範囲に対応する受光部での閾値に達し、第１フォトダイオード２１及び第２フォトダイオード２２のうちの狭い視野範囲に対応する受光部での受光量が、第１閾値及び第２閾値のうちの当該狭い視野範囲の受光部での閾値に達しない場合でも物体が検出されたと判断する。
レーザ光が当たる位置が「距離の閾値」に達しない近距離の場合、広い視野範囲に対応する受光部での受光レベルが物体検出レベルに達し、狭い視野範囲に対応する受光部での受光レベルが物体検出レベルに達しない場合には、広い視野範囲で検出された入力光は霧などの微粒子からの反射光（ノイズ光）である可能性が高い。従って、このような場合に、広い視野範囲で受光された入力光を検出光として採用しないようにすれば、ノイズによる誤検出をより確実に防ぎやすくなる。
一方、レーザ光が当たる位置が「距離の閾値」に達している遠距離の場合、広い視野範囲に対応する受光部での受光レベルが物体検出レベルに達しているときには、狭い視野範囲に対応する受光部での受光レベルが物体検出レベルに達していなくても、その入力光は、物体での反射時に十分なエネルギーを発生させていると考えられる。つまり、十分な大きさの物体からの入力光である可能性が高く、このような場合に、物体が検出されたと判断することで、より正確な物体検出が可能となる。特に、遠距離では、装置に達するまでの光の減衰が大きくなるため、このように広い視野範囲によって受光量を稼ぐことでより高精度な検出が可能となる。

［第２実施形態］
第１実施形態では、各回転角度における第１入力光及び第２入力光の入力時期毎に、当該入力時期での第１入力光及び第２入力光の採否を決定していたが、第１入力光及び第２入力光が入力されたときに、当該入力時期後の検出での第１入力光及び第２入力光のそれぞれの採否を決定してもよい。なお、第２実施形態では、ハードウェア構成や基本的な制御方法（ある周回における入力光の採否の決定方法等）は第１実施形態と同一であり、その採否の決定結果を次の周回以降も用いている点のみが第１実施形態と異なっている。以下、その一例を説明する。

例えば、ある周回におけるいずれかの回転角度θａ（図１２参照）において、時間Ｔｓに達しない範囲で図９のような波形が観測された場合、即ち、広い視野範囲に対応する第１フォトダイオード２１での受光量が、第１フォトダイオード２１での閾値Ｌｓ１に達し、狭い視野範囲に対応する第２フォトダイオード２２での受光量が、第２フォトダイオード２２での閾値Ｌｓ２に達しない場合に、所定の解除条件が成立するまで、当該周回以降の回転角度θａにおける距離の閾値に達しない範囲（即ち、当該回転角度θａでのパルスレーザ光の発生から閾値時間Ｔｓ以内の時間範囲）において、広い視野範囲に対応する第１フォトダイオード２１での入力光を検出光として採用せず、狭い視野範囲に対応する第２フォトダイオード２２での入力光を検出光として採用するようにしてもよい。即ち、ある周回の回転角度θａでなされた入力光の採否を、所定の解除条件が成立するまで次の周回以降の回転角度θａでも継続するようにしてもよい。「所定の解除条件の成立」は様々であり、例えば、「回転角度θａにおけるパルスレーザ光の発生から閾値時間Ｔｓ以内の時間範囲で、フォトダイオード２１での入力光が閾値Ｌｓ１未満となった場合」であってもよく、「上記「ある周回」（採否が決定された周回）からの回転が所定の複数周に達した場合」であってもよい。或いは、、「上記「ある周回」（採否が決定された周回）からの一定時間に達した場合」であってもよい

この構成では、ある周回のある回転角度において近距離からの入力光を受光したときの受光結果が、広い視野範囲に対応する受光部での閾値に達し、狭い視野範囲の受光部での閾値に達しない場合（即ちノイズ光が疑われる場合）に、その周回以降でも、広い視野範囲で受光された入力光を検出光として採用しないように維持することができる。即ち、霧などの微粒子が近距離に存在する場合、ある程度の期間は存在し続けることが予想されるため、上記のような方法を用いることで、次の周回以降の採否判断をより早期に行いつつ状況に合致した正確性の高いノイズ判定が可能となる。

［第３実施形態]
図１３のように構成し、例えば投光手段からレーザ光を拡散させて照射するように構成し、回転体５０からレーザ光を上下方向（縦方向）に拡散させて照射するように構成してもよい。この場合でも、回転体５０の各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａから照射されるレーザ光の上下方向の向き（上下方向の照射範囲の向き）はそれぞれ異なり、更に、それら第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａから照射されるレーザ光は、少なくとも上下方向に拡散することになる。一方、第１フォトダイオード２１及び第２フォトダイオード２２は、複数の受光素子が配列されてなり、物体からの反射光の入射位置に配置される第１反射部の傾き及び当該第１反射部に対する反射光の入射の向きに応じて、第１フォトダイオード２１での第１入力光の受光位置が定まる構成をなし、物体からの反射光の入射位置に配置される第２反射部の傾き及び当該第２反射部に対する反射光の入射の向きに応じて、第２フォトダイオード２２での第２入力光の受光位置が定まる構成をなしている。例えば、図１３の例では、各第１反射部から破線の角度範囲（２つの破線で境界が特定されるような広がった角度範囲）でレーザ光が照射されるようになっており、上側の境界付近の方向に照射されたレーザ光の成分が物体で反射して矢印Ｆａの向きに返ってくる反射光は第１フォトダイオード２１において横方向第１位置（例えば右寄り）に入射し、第１反射部から光軸付近に照射されたレーザ光の成分が物体で反射して矢印Ｆｂの向きに返ってくる反射光は第１フォトダイオード２１において横方向第２位置（例えば中央）に入射し、下側の境界付近の方向に照射されたレーザ光の成分が物体で反射して矢印Ｆｃの向きに返ってくる反射光は第１フォトダイオード２１において横方向第３位置（例えば左寄り）に入射するようになっている。なお、図１３のような回転体の回転角度に限らず、どの第１反射部に入射する場合でも、上側の境界付近の方向に照射されたレーザ光の成分が物体で反射した光は、第１フォトダイオード２１において横方向第１位置（例えば右寄り）に入射し、第１反射部から光軸付近に照射されたレーザ光の成分が物体で反射した光は横方向第２位置（例えば中央）に入射し、下側の境界付近の方向に照射されたレーザ光の成分が物体で反射した光は、横方向第３位置（例えば左寄り）に入射するようになっている。
従って、回転体の回転角度と第１フォトダイオード２１での入射位置が特定できれば、拡散したレーザ光の範囲においてどの向きに物体が存在するかを具体的に特定することができる。
なお、矢印Ｆａの向きに返ってくる反射光は第２フォトダイオード２２において横方向第１位置（例えば左寄り）に入射し、矢印Ｆｂの向きに返ってくる反射光は第２フォトダイオード２２において横方向第２位置（例えば中央）に入射し、矢印Ｆｃの向きに返ってくる反射光は第２フォトダイオード２２において横方向第３位置（例えば右寄り）に入射するようになっている。従って、回転体の回転角度と第２フォトダイオード２２での入射位置が特定できれば、拡散したレーザ光の範囲においてどの向きに物体が存在するかを具体的に特定することができる。

この構成では、各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａから１本のレーザ光を照射したときに、当該レーザ光の方向（当該レーザ光がカバーする範囲）における物体の具体的位置に応じて第１フォトダイオード２１及び第２フォトダイオード２２での入力光の検出位置が変化することになる。つまり、各第１反射部５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａからのレーザ光の方向（当該レーザ光がカバーする範囲）において、物体の方位が具体的にどの位置にあるか詳細に特定することができ、回転体における反射部の数以上の分解能を実現できる。
［他の実施形態］
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

上記実施形態では、入力光を発生させた物体までの距離に基づいて入力光の採否を決定する一例を示したが、この例に限られない。例えば、物体までの距離が「所定の近距離」の場合に、第２入力光のみを検出光として採用し、物体までの距離が「所定の近距離」よりも遠い「所定の中距離」の場合に第１入力光のみを検出光として採用し、物体までの距離が「所定の中距離」よりも遠い「所定の遠距離」の場合に両入力光の総受光量を検出光として採用するようにしてもよい。或いは、物体までの距離が「所定の近距離」の場合に、第１入力光のみを検出光として採用し、物体までの距離がこれよりも遠い「所定の遠距離」の場合に両入力光の総受光量を検出光として採用するようにしてもよい。

上記実施形態では、両受光波形に応じて入力光の採否を決定する一例を示したが、この例に限られない。例えば、物体までの距離にかかわらず、第２入力光が第２のフォトダイオード２２で定められる所定の飽和レベルに達しておらず、第１入力光が第１のフォトダイオード２１で定められる所定の飽和レベルに達している場合に、第２入力光のみを検出光として採用するようにしてもよい。この場合、第１入力光が所定の飽和レベルに達していない場合には、第２入力光のみ或いは両入力光の総受光量を検出光として採用すればよい。

第２実施形態では、ある周回の回転角度θａでなされた入力光の採否を、所定の解除条件が成立するまで次の周回以降の回転角度θａでも継続するようにしていたが、ある周回の回転角度範囲でなされた入力光の採否を、所定の解除条件が成立するまで次の周回以降の当該回転角度範囲でも継続するようにしてもよい。例えば、ある周回の回転角度θａから角度αの範囲において「レーザ光の発生タイミングから閾値時間Ｔｓ未満で入力された第１入力光を検出光として採用せず、閾値時間Ｔｓ未満で入力された第２入力光を検出光として採用する」と判断された場合、所定の解除条件が成立するまで次の周回以降の当該範囲（回転角度θａから角度αの範囲）でも継続するようにしてもよい。

１…レーザレーダ装置
１０…レーザダイオード（光源、投光手段）
２１…第１フォトダイオード（第１受光部）
２２…第２フォトダイオード（第２受光部）
４０…回転反射装置（回転反射手段）
４３…モータ（駆動手段）
５０…回転体
５１，５２，５３，５４…反射領域構成部
５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ…第１反射部
５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ…第２反射部
６１…第１レンズ（第１誘導部）
６２…第２レンズ（第２誘導部）
９０…制御回路（算出部、決定部）
Ｃ…中心軸

Claims (4)

1. レーザ光を発生させる光源を備えた投光手段と、
   所定の中心軸を中心として回転可能に構成され、前記中心軸の方向を上下方向としたとき、前記投光手段からの前記レーザ光を反射可能な第１反射部と当該第１反射部と対をなす第２反射部とが上下に配置されてなる反射領域構成部が前記中心軸の周りにおいて周方向に複数配置されてなり、前記中心軸と直交する平面と各第１反射部の反射面とのなす角度がそれぞれ異なるように構成された回転体と、前記回転体を回転させる駆動手段とを備えた回転反射手段と、
   前記回転反射手段の前記各第１反射部からの光を受光するための第１受光部と、
   前記回転反射手段の前記各第１反射部からの光を前記第１受光部に導く構成をなし、前記第１受光部で受光し得る外部空間での受光可能範囲を第１視野範囲として設定する第１誘導部と、
   前記回転反射手段の前記各第２反射部からの光を受光するための第２受光部と、
   前記回転反射手段の前記各第２反射部からの光を前記第２受光部に導く構成をなし、前記第２受光部で受光し得る前記外部空間での受光可能範囲を、前記第１視野範囲とは異なる広さで第２視野範囲として設定する第２誘導部と、
   を備え、
   前記回転反射手段は、
   前記駆動手段による前記回転体の回転に応じて、前記各反射領域構成部の前記各第１反射部が前記投光手段からの前記レーザ光の投光経路上に順次位置し、前記各第１反射部に対応する上下方向の向きに前記レーザ光を反射する構成をなし、
   前記各反射領域構成部の前記各第１反射部から照射された前記レーザ光が前記外部空間に存在する物体で反射した場合に、当該レーザ光が前記物体で反射して生じる反射光の一部を照射元の前記第１反射部により上下方向一方側に向けて第１入力光として反射させ、前記物体からの前記反射光の他の一部を当該照射元と対をなす前記第２反射部により上下方向他方側に向けて第２入力光として反射させる構成であり、
   更に、前記投光手段にて前記レーザ光が発生した発生時期から、当該レーザ光が前記物体で反射したときの前記第１入力光及び前記第２入力光の少なくともいずれかが前記第１受光部及び前記第２受光部の少なくともいずれかに入力されるまでの時間に基づいて前記物体までの距離を算出する算出部と、
   前記第１受光部に前記第１入力光が入力され且つ前記第２受光部に前記第２入力光が入力された入力時期での前記第１入力光及び前記第２入力光の両受光波形、又は前記レーザ光の前記発生時期から前記入力時期までの時間に基づいて前記算出部で算出される前記物体までの算出距離、の少なくともいずれかに基づき、当該入力時期での前記第１入力光及び前記第２入力光のそれぞれの採否、又は当該入力時期後の検出での前記第１入力光及び前記第２入力光のそれぞれの採否を決定する決定部と、
   を有することを特徴とするレーザレーダ装置。
2. 当該レーザレーダ装置からの距離の閾値が予め定められており、
   前記決定部は、前記入力時期において前記第１受光部に前記第１入力光が入力され且つ前記第２受光部に前記第２入力光が入力された場合、前記レーザ光の前記発生時期から前記入力時期までの時間に基づいて前記算出部で算出される前記物体までの前記算出距離が前記距離の閾値に達しない場合、前記第１受光部の受光波形及び前記第２受光部の受光波形のうち、狭い視野範囲に対応する受光部での受光波形のみを検出波形として採用し、前記算出距離が前記距離の閾値に達している場合、前記第１受光部の受光波形及び前記第２受光部の受光波形のうち、少なくとも広い視野範囲に対応する受光部での受光波形を検出波形として採用することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
3. 当該レーザレーダ装置からの距離の閾値が予め定められ、
   前記第１入力光の受光量が物体検出レベルに達したか否かの基準となる第１閾値が予め定められ、
   前記第２入力光が物体検出レベルに達したか否かの基準となる第２閾値が前記第１閾値と同一又は異なる閾値として予め定められ、
   前記決定部は、
   前記入力時期において前記第１受光部に前記第１入力光が入力され且つ前記第２受光部に前記第２入力光が入力された場合、前記レーザ光の前記発生時期から当該入力時期までの時間に基づいて前記算出部で算出される前記物体までの前記算出距離が前記距離の閾値に達しない場合、当該入力時期において、前記第１受光部及び前記第２受光部のうちの広い視野範囲に対応する受光部での受光量が、前記第１閾値及び前記第２閾値のうちの当該広い視野範囲に対応する受光部での閾値に達し、前記第１受光部及び前記第２受光部のうちの狭い視野範囲に対応する受光部での受光量が、前記第１閾値及び前記第２閾値のうちの当該狭い視野範囲の受光部での閾値に達しない場合に、前記入力時期において前記広い視野範囲に対応する受光部で受光された入力光を検出光として採用せず、
   前記入力時期において、前記レーザ光の前記発生時期から当該入力時期までの時間に基づいて前記算出部で算出される前記物体までの前記算出距離が前記距離の閾値に達している場合、当該入力時期において、前記第１受光部及び前記第２受光部のうちの広い視野範囲に対応する受光部での受光量が、前記第１閾値及び前記第２閾値のうちの当該広い視野範囲に対応する受光部での閾値に達し、前記第１受光部及び前記第２受光部のうちの狭い視野範囲に対応する受光部での受光量が、前記第１閾値及び前記第２閾値のうちの当該狭い視野範囲の受光部での閾値に達しない場合に物体が検出されたと判断することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
4. 回転する前記回転体のいずれかの周回におけるいずれかの回転角度又は回転角度範囲において、前記算出距離が前記距離の閾値に達しない場合であって、前記第１受光部及び前記第２受光部のうちの前記広い視野範囲に対応する受光部での受光量が、前記第１閾値及び前記第２閾値のうちの当該広い視野範囲に対応する受光部での閾値に達し、前記第１受光部及び前記第２受光部のうちの狭い視野範囲に対応する受光部での受光量が、前記第１閾値及び前記第２閾値のうちの当該狭い視野範囲の受光部での閾値に達しない場合に、所定の解除条件が成立するまで、当該周回以降の少なくとも前記回転角度又は前記回転角度範囲における前記距離の閾値に達しない範囲において、前記第１受光部及び前記第２受光部のうちの前記広い視野範囲に対応する受光部での入力光を検出光として採用せず、前記第１受光部及び前記第２受光部のうちの狭い視野範囲に対応する受光部での入力光を検出光として採用することを特徴とする請求項３に記載のレーザレーダ装置。

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