JP2017090380A - レーザレーダ装置、レーザレーダ装置用の窓部材、及びレーザレーダ装置用の制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】専用のセンサを設けることなく簡易な構成で、窓部材に汚れ物体が付着した場合にその汚れが自然に回復可能な液体汚れか否かを判断する。【解決手段】レーザレーダ装置（１０）は、ケース（２２）と光学機構（３０）と制御装置（４０）と窓部材（２３）とを備える。窓部材は、レーザ光の光路上でかつ窓部材の外表面に設けられた撥水性を有する撥水領域（２３１）と、レーザ光の光路上でかつ窓部材の外表面に設けられた親水性を有する親水領域（２３２）と、を有する。制御装置は、窓部材の外表面に物体を検出した場合に、物体を検出した窓部材の領域内において撥水領域へ向けて照射したレーザ光の反射光の強度と親水領域へ向けて照射したレーザ光の反射光の強度の差を比較し、その差が閾値を超えた場合に物体が透光性を有する液体であると判断する。【選択図】図３

Description

本発明は、所定の走査角度ごとに物体までの距離を測定するレーザレーダ装置、レーザレーダ装置用の窓部材、及びレーザレーダ装置用の制御プログラムに関する。

従来、所定の走査角度ごとに物体までの距離を測定するレーザレーダ装置が公知である。レーザレーダ装置は、外殻を構成するケースと、ケースの内部に設けられた光学機構と、を備えている。光学機構は、所定の走査角度ごとにレーザ光を照射し、レーザ光の光路上に物体が存在する場合にはその物体からの反射光を受光する。そして、レーザレーダ装置は、受光した反射光の強度に基づいてレーザ光の光路上に物体が存在するか否かを判断し、レーザ光を照射してから反射光を受光するまでの時間に基づいてその物体までの距離を測定する。

このようなレーザレーダ装置は、レーザ光を透過可能な窓部材によって、ケースの内部と外部とが隔離されている。ここで、レーザレーダ装置は、屋外に設置されることも多く、その場合には、例えば落ち葉や雨水、泥水といった汚れの原因となる物体が窓部材に付着する可能性がある。そして、このような物体が窓部材に付着すると、その物体によって、窓部材を通過するレーザ光や反射光が遮られたり、これらレーザ光や反射光の強度が低下したりする。その結果、レーザレーダ装置によって本来検出すべき物体の検出精度や距離の測定精度が低下する。すなわち、窓部材に汚れの原因となる物体が付着すると、レーザレーダ装置の能力が低下する。

そのため、窓部材に汚れの原因となる物体が付着した場合には、原則として、その物体が窓部材に付着したことをいち早く検出し、窓部材から取り除く必要がある。そこで、例えば専用のセンサを用いて窓部材の汚れを検出したり、受光した反射光の強度の変化に基づいて窓部材の汚れを検出したりすることが考えられている。

特開２００５−２２７２１９号公報

しかしながら、汚れを検出するためだけに専用のセンサを設けることはコストの増大を招くことになる。また、上述した各種の汚れの原因となる物体の中でも、落ち葉などの固体や比較的透明性の低い泥水等の液体は、放置しておいても自然には除去されない。したがって、これら固体や比較的透明度の低い泥水等の液体を原因とするレーザレーダ装置の性能低下は、放置しておいても自然に回復することが難しいため、これらの汚れ物体はいち早く除去する必要がある。

一方、例えば雨粒や比較的透明度の高い泥水等は、放置しておけば乾燥し自然に除去される。したがって、これら比較的透明度の高い液体を原因とするレーザレーダ装置の性能低下は、放置しておけば自然に回復するような一時的なもののため、放置しておいても特段の問題は生じない。逆に、放置しても自然に回復することが難しい汚れ物体と、放置すれば自然に回復する汚れ物体と、を区別することなく一律に判断すると、汚れ物体を取り除くための不要の手間がかかり、煩雑となって利便性が低下する。

そこで、専用のセンサを設けることなく簡易な構成で、窓部材に汚れの原因となる物体が付着した場合にその物体が自然に回復可能な液体であるか否かを判断することができるレーザレーダ装置、レーザレーダ装置用の窓部材、及びレーザレーダ装置用の制御プログラムを提供する。

（請求項１）
請求項１に記載のレーザレーダ装置は、外殻を構成するケースと、前記ケースの内部に設けられ、所定の走査角度ごとにレーザ光を照射して物体からの反射光を受光することができる光学機構と、前記光学機構で受光した前記反射光の強度と前記レーザ光を照射してから前記反射光を受光するまでの時間とに基づいて前記物体の有無及び前記物体までの距離を測定する制御装置と、前記レーザ光を透過可能であり、前記ケースの内部と外部とを仕切る窓部材と、を備える。前記窓部材は、前記レーザ光の光路上でかつ前記窓部材の外表面に設けられた撥水性を有する撥水領域と、前記レーザ光の光路上でかつ前記窓部材の外表面に設けられた親水性を有する親水領域と、を有している。

ここで、窓部材の外表面に、雨水や薄い泥水など透明度の比較的高い液体が付着した場合、撥水領域で形成される液体の塊は、親水領域で形成される液体の塊よりも小さくなる。つまり、窓部材の外表面に液体が付着した場合、その液体は、撥水領域では多数の微小な粒状になり、親水領域では大きな塊となる。この場合、撥水領域に対して照射されたレーザ光は、窓部材の外表面に付着した多数の微小粒状の液体で乱反射するため、窓部材を通過し難くなる。

一方、親水領域に対して照射されたレーザ光は、上述した乱反射が生じ難いため、レーザ光の大部分は、窓部材の外表面に付着した大きな塊状の液体を通過する。このため、撥水領域における反射光の強度は、親水領域における反射光の強度よりも強くなる。したがって、この場合、撥水領域における反射光の強度と、親水領域における反射光の強度とに大きな差が生じる。

これに対し、窓部材の外表面に、落ち葉などの固体や濃い泥水など透明度の比較的低い液体が付着した場合、レーザ光は、撥水領域及び親水領域のいずれにおいても、略等しく反射される。そのため、この場合、撥水領域における反射光の強度と、親水領域における反射光の強度とにはそれほど大きな差は生じない。

そこで、本構成において、前記制御装置は、前記窓部材の外表面に物体を検出した場合に、前記物体を検出した前記窓部材の領域内において前記撥水領域へ向けて照射したレーザ光の反射光の強度と前記親水領域へ向けて照射したレーザ光の反射光の強度の差を比較し、その差が閾値を超えた場合に前記物体が透光性を有する液体であると判断する。すなわち、制御装置は、窓部材の外表面に何らかの物体が付着したことを検出した場合に、撥水領域における反射光の強度と、親水領域における反射光の強度とを比較する。これにより、制御装置は、窓部材の外表面に付着した物体が、透明度の高い液体つまり放置すれば自然に乾燥し除去される液体であるか否かを判別することができる。

本構成は、従来のレーザレーダ装置に対して、制御装置による制御内容と、窓部材の構成を変更することで実現することができる。したがって、これによれば、専用のセンサを設けることなく簡易な構成で、窓部材に汚れ物体が付着した場合にその汚れが自然に除去される液体であるか否かを判断することができる。

（請求項２）
請求項２に記載のレーザレーダ装置において、前記撥水領域と前記親水領域とは、前記レーザ光の走査方向に沿って一定角度ごとに交互に設けられている。これによれば、制御装置は、少なくとも隣接する２つの領域における反射光の強度を比較することで、窓部材の外表面に付着した物体が透明度の高い液体であるか否かを判別することができる。すなわち、制御装置は、離れた位置の領域における反射光の強度を比較する必要がないので、制御内容が容易になる。また、撥水領域と親水領域とは、交互つまり一定のパターンで設けられているため、撥水領域と親水領域との配置に関する設計や加工が容易になる。

（請求項３）
請求項３に記載のレーザレーダ装置は、報知部を更に備えている。前記制御装置は、前記窓部材の外表面に付着した前記物体が透光性を有する液体以外の物体であると判断した場合に、前記報知部を動作させる。これによれば、ユーザは、窓部材の外表面に透光性を有する液体以外の物体つまり放置しても自然に除去がされ難い物体が付着したことをいち早く知ることができる。その結果、窓部材の外表面に、例えば落ち葉などの固体や濃い泥水などが付着してレーザレーダ装置の性能が低下した場合であっても、ユーザはいち早くその物体を除去し、レーザレーダ装置の性能の回復を図ることができる。

一方、前記制御装置は、前記窓部材の外表面に付着した前記物体が透光性を有する液体であると判断した場合には前記報知部を動作させない。これによれば、ユーザは、窓部材の外表面に付着した物体が、透光性を有する液体つまり放置すれば自然に乾燥し除去される液体である場合には、その液体が窓部材の外表面に付着したことをいちいち知らされずに済む。したがって、窓部材の外表面に、例えば雨水や薄い泥水などが付着してレーザレーダ装置の性能が一時的に低下した場合であっても、ユーザがいちいちその物体を除去するための処理に迫られることがなくなる。その結果、煩わしい作業が低減され、利便性が向上される。

（請求項４、５）
請求項４に記載のレーザレーダ装置用の窓部材、及び請求項５に記載のレーザレーダ装置用の制御プログラムは、請求項１に記載のレーザレーダ装置を実現するためのものである。これらによれば、従来のレーザレーダ装置の窓部材を、請求項４に記載のレーザレーダ装置用の窓部材に取り替えるとともに、従来のレーザレーダ装置の制御装置によって、請求項５に記載のレーザレーダ装置用の制御プログラムを実行させることで、請求項１に記載のレーザレーダ装置を容易に実現することができる。

一実施形態によるレーザレーダ装置の機械的構成の概略を示す図 一実施形態によるレーザレーダ装置の外観を示す斜視図 一実施形態について、撥水領域と親水領域との配置を概略的に示す窓部材の展開図 一実施形態について、撥水領域におけるレーザ光の反射状態を概念的に示す図 一実施形態について、親水領域におけるレーザ光の反射状態を概念的に示す図 一実施形態によるレーザレーダ装置の電気的構成を示すブロック図 一実施形態について、撥水領域と親水領域とにおける反射光の強度を示す図 一実施形態によるレーザレーダ装置の制御部において実行される制御内容を示すフローチャート

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、図１〜図５を参照して、レーザレーダ装置１０の機械的構成について説明する。図１及び図２に示すレーザレーダ装置１０は、装置本体２０を備えている。装置本体２０は、取付具９０を介して、建築物の壁面等の設置対象面１００に取り付けられている。装置本体２０は、図１に示すように、ベース２１、ケース２２、窓部材２３、及び光学機構３０を有している。

ベース２１は、光学機構３０が設けられた状態で、ケース２２に取り付けられている。ケース２２は、装置本体２０の外殻を構成するものであり、内部に光学機構３０を収容している。また、ケース２２は、照射口２２１を有している。照射口２２１は、装置本体２０の前面側、この場合、設置対象面１００と反対側に設けられており、ケース２２の内部と外部とを連通させている。窓部材２３は、レーザ光を透過可能な部材、例えば透明な樹脂やガラス等で構成されており、照射口２２１に嵌め込まれるようにして設けられている。これにより、窓部材２３は、ケース２２の内部と外部とを仕切っている。

光学機構３０は、ケース２２の内部に設けられており、所定の走査角度Ｒごとにレーザ光を照射して物体Ｍから反射されたレーザ光（以下、反射光と称する）を受光する。光学機構３０は、第１固定ミラー３１、第２固定ミラー３２、回転ミラー３３、照射部３４、及び受光部３５を有している。第１固定ミラー３１及び回転ミラー３３は、照射部３４から照射されたレーザ光をケース２２の外部へ導くための光路Ａ１を形成する。回転ミラー３３及び第２固定ミラー３２は、物体Ｍで反射された反射光を受光部３５へ導くための光路Ａ２を形成する。

第１固定ミラー３１及び第２固定ミラー３２は、回転不可に固定されている。第２固定ミラー３２は、中心部に貫通穴３２１を有している。回転ミラー３３は、第１固定ミラー３１から反射されたレーザ光に対する傾斜角度を一定に維持した状態で回転可能に構成されている。この場合、回転ミラー３３は、例えばステッピングモータ等のモータ３３１を有している。モータ３３１は、回転ミラー３３を所定の走査方向へ向かって所定の走査角度Ｒ単位で回転させる。

本実施形態の場合、光学機構３０から照射されるレーザ光の走査方向は水平方向に設定されている。また、走査角度Ｒは、例えば１°に設定されている。この場合、図２等に示す一点鎖線Ｈは、各走査角度Ｒにおいてレーザ光が通過する窓部材２３上の点を仮想的に結んだ線であり、レーザ光の走査方向を示している。すなわち、本実施形態において、光学機構３０は、光路Ａ１を水平に維持した状態で、図２等に示す一点鎖線Ｈ上をなぞるように回転ミラー３３を回転させながら、走査角度Ｒ＝１°ごとにレーザ光を照射する。この場合、光学機構３０は、３６０°いずれの方向に対してもレーザ光を照射可能である。すなわち、走査角度Ｒは、０°〜３６０°の範囲に設定されている。

照射部３４は、レーザ光を照射することができる。受光部３５は、物体Ｍで反射された反射光を受光し、その反射光の強度を検出することができる。この場合、照射部３４から照射されたレーザ光は、まず、第１固定ミラー３１で反射され、貫通穴３２１を通り、回転ミラー３３で反射された後に、窓部材２３を通ってケース２２の外部へ照射される。外部へ照射されたレーザ光の光路Ａ１上に何らかの物体Ｍが存在する場合、外部へ照射されたレーザ光は、物体Ｍによって反射される。物体Ｍで反射された反射光は、窓部材２３を通ってケース２２の内部へ侵入し、回転ミラー３３及び第２固定ミラー３２で反射される。そして、第２固定ミラー３２で反射された反射光は、受光部３５によって受光される。

また、窓部材２３は、図３に示すように、少なくとも１つの撥水領域２３１と、少なくとも１つの親水領域２３２とを有している。撥水領域２３１及び親水領域２３２は、それぞれレーザ光の光路Ａ１、Ａ２上でかつ窓部材２３の外表面に設けられている。すなわち、撥水領域２３１及び親水領域２３２は、図２及び図３に示すように、走査方向を示す仮想線Ｈを含む領域である。

本実施形態の場合、窓部材２３は、図３に示すように、複数の撥水領域２３１及び複数の親水領域２３２を有している。撥水領域２３１と親水領域２３２とは、レーザ光の走査方向Ｈに沿って一定角度Ｘごとに交互に設けられている。この場合、一定角度Ｘは、走査角度Ｒ以上の角度であり、任意に設定することができる。例えば、一定角度Ｘは、走査角度Ｒ＝１°よりも大きい１０°に設定されている。すなわち、本実施形態の場合、撥水領域２３１と親水領域２３２とは、レーザ光の光路Ａ１、Ａ２上にあって、水平方向に向かって１０°ごとに交互に設けられている。そして、１つの領域２３１、２３２内には、複数の走査角度Ｒが含まれている。

なお、図３に示すＲ（ｎ）は、基準点Ｐに対してｎ番目における光路Ａ１の通過位置、つまりｎ番目の探索角度を示すものであり、「ｎ」には任意の正の整数が入る。すなわち、走査角度Ｒ（ｎ）は、仮想線Ｈ上でかつ基準点Ｐに対して（Ｒ×ｎ）°の角度を有する地点である。また、図３に示すＸ（ｍ）は、窓部材２３を一定角度Ｘごとの領域に区分した場合において、基準点Ｐに対してｍ番目における領域を示すものであり、「ｍ」には任意の正の整数が入る。すなわち、領域Ｘ（ｍ）は、基準点Ｐに対して（Ｘ×（ｎ-１））°〜（Ｘ×ｎ）°の範囲の領域を示す。この場合、領域Ｘ（ｍ）は、基準点Ｐに対する角度に応じて、撥水領域２３１又は親水領域２３２のいずれか一方が設定される。

撥水領域２３１は、撥水性を有する領域、換言すれば撥水被膜が形成された領域である。また、親水領域２３２は、親水性を有する領域、換言すれば親水被膜が形成された領域である。撥水領域２３１及び親水領域２３２は、窓部材２３の外表面に対して例えば薬剤の塗布等による化学的な加工又は研磨等による機械的な加工が施されることによって形成される。なお、窓部材２３の外表面が乾燥した状態において、撥水領域２３１における窓部材２３の屈折率と、親水領域２３２における窓部材２３の屈折率とは略同一である。

本実施形態の場合、撥水性とは、窓部材２３の外表面に付着した液体が弾かれ易い性質をいう。すなわち、撥水性とは、図４に示すように、撥水領域２３１に付着した液体Ｗが、大きな塊とならずに多数の微小な粒状になり易いことをいう。また、親水性とは、窓部材２３の外表面に付着した液体が、窓部材２３の外表面に馴染み易い性質をいう。すなわち、親水性とは、図５に示すように、親水領域２３２に付着した液体Ｗが、窓部材２３の外表面に馴染むことで、多数の微小な粒状にならずに大きな塊になることをいう。

本実施形態において、撥水領域２３１と親水領域２３２とに対して同質で同量の液体を付着させた場合、撥水領域２３１で形成される液体の塊は、親水領域２３２で形成される塊よりも小さくなる。したがって、本実施形態において、ユーザは、撥水領域２３１と親水領域２３２とを、次のようにして区別することができる。まず、ユーザは、窓部材２３の外表面全体に対して水等の液体を滴下する。そして、窓部材２３の外表面において形成される液体の塊の大きさに差が生じた場合、ユーザは、小さな液体の塊が形成される領域を撥水領域２３１であると判断でき、大きな液体の塊が形成される領域を親水領域２３２であると判断できる。

次に、図６及び図７も参照して、レーザレーダ装置１０の電気的構成について説明する。図６に示すように、レーザレーダ装置１０は、駆動回路２４及び制御装置４０を備えている。駆動回路２４は、装置本体２０に設けられている。駆動回路２４は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ及びＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータを有して構成されている。光学機構３０のモータ３３１、照射部３４、及び受光部３５は、駆動回路２４に接続されている。駆動回路２４は、ＣＰＵにおいてＲＯＭやＲＡＭに記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、光学機構３０の駆動を制御する。

制御装置４０は、駆動回路２４に対して制御信号を送受信したり、装置本体２０による測定結果に基づいて、物体Ｍの有無の判断や物体Ｍまでの距離の算出等を行ったりする。本実施形態において、制御装置４０は、装置本体２０とは別体であり、例えばいわゆるパソコンで構成されている。制御装置４０は、図示は省略するが、装置本体２０による監視状況やカメラで撮像した画像等を表示する表示部や、マウスやキーボード等のユーザの操作を入力する入力部も備えている。なお、制御装置４０は、装置本体２０内に組み込まれたコンピュータなどであってもよい。

制御装置４０は、制御部４１、記憶部４２、及び報知部４３を有している。制御部４１は、例えばＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。記憶部４２は、例えば書き換え可能なフラッシュメモリ等で構成されている。記憶部４２は、装置本体２０の制御や距離の算出等を行うための制御プログラムや、各走査角度Ｒ（ｎ）に対応する窓部材２３の領域の種類などを記憶している。すなわち、記憶部４２は、走査角度Ｒ（ｎ）が撥水領域２３１又は親水領域２３２のいずれに属しているかを記憶している。換言すれば、記憶部４２は、各領域Ｘ（ｍ）が撥水領域２３１又は親水領域２３２のいずれの領域であるかを記憶している。報知部４３は、例えばスピーカやディスプレイ等であり、ユーザに情報を報知するためのものである。

また、制御装置４０は、測定処理部４４及び判別処理部４５を有している。制御装置４０は、制御部４１において記憶部４２に記憶されている制御プログラムを実行することにより、測定処理部４４や判別処理部４５などを、ソフトウェアによって仮想的に実現する。なお、これら測定処理部４４及び判別処理部４５は、例えば制御部４１と一体の集積回路としてハードウェア的に実現してもよい。

測定処理部４４は、測定処理を実行することができる。測定処理は、光学機構３０の受光部３５で受光した反射光の強度に基づいて物体Ｍの有無を検出する処理を含んでいる。また、測定処理は、物体Ｍが検出された場合に、レーザ光を照射してから反射光を受光するまでの時間に基づいて、その物体Ｍまでの距離を測定する処理を含んでいる。

判別処理部４５は、判別処理を実行することができる。判別処理は、上述した測定処理において、窓部材２３の外表面に何らかの物体Ｍが存在することを検出した場合に、その物体Ｍが、窓部材２３の外表面に付着した状態で放置しても特段の問題が無い物体であるか否かを判断する処理を含んでいる。すなわち、判別処理部４５は、窓部材２３の外表面に付着した汚れ物体が、放置しても自然に回復することが難しい汚れ物体と、ある程度の期間放置すれば自然に回復する汚れ物体と、を区別する処理である。

本実施形態の場合、窓部材２３の外表面に付着した物体のうち、例えば落ち葉などの固体や比較的濃いつまり透明度の低い泥水など、放置しても自然に除去されることが難しい物体を「処置必要物体」と称する。すなわち、「処置必要物体」とは、窓部材２３の外表面に付着した場合に、放置しても自然には除去されないものであり、例えば清掃による積極的な除去などのユーザによる何らかの処置が必要な物体をいう。換言すれば、「処置必要物体」とは、窓部材２３の外表面に付着してレーザレーダ装置１０の性能が低下した場合、レーザレーダ装置１０の性能が自然に回復することが困難な物体をいう。すなわち、「処置必要物体」とは、窓部材２３の外表面に付着した場合に、積極的に除去しなければレーザレーダ装置１０の性能が回復しないような物体をいう。なお、「処置必要物体」には、不審者など本来的に検知が必要な物体を含んでもよい。

また、窓部材２３の外表面に付着した物体のうち、例えば雨粒や比較的薄いつまり透明度の高い泥水など、ある程度の期間放置すれば乾燥して自然に除去される物体を「処置不要物体」と称する。すなわち「処置不要物体」とは、窓部材２３の外表面に付着した場合に、ある程度の期間放置すれば自然に除去されるものであり、例えば清掃による積極的な除去などのユーザによる何らかの処置が不要な物体をいう。換言すれば、「処置不要物体」とは、窓部材２３の外表面に付着してレーザレーダ装置１０の性能が低下した場合であっても、ある程度の期間放置することで自然に除去されるため、レーザレーダ装置１０の性能が自然に回復可能な物体をいう。

判別処理における「処置必要物体」と「処置不要物体」との区別は、窓部材２３の外表面に液体が付着した場合に撥水領域２３１と親水領域２３２とで反射光の強度に相違が生じることを利用している。以下、図７も参照して、判別処理の原理について説明する。ここで、始点Ｏから窓部材２３の外表面までの距離を距離Ｌ１とする。始点Ｏは、物体Ｍまでの距離の基準となる地点であり、ケース２２内における光路Ａ１又はＡ２上の特定の地点、例えば照射部３４等に設定されている。

また、任意の領域Ｘ（ｍ）における反射光の強度を、強度Ｊ（ｍ）とする。この場合、反射光の強度Ｊ（ｍ）は、例えば領域Ｘ（ｍ）内に含まれる走査角度Ｒごとに検出された反射光の強度の平均値や最大値とすることができる。また、領域Ｘ（ｍ）が撥水領域２３１である場合、その領域Ｘ（ｍ）における反射光の強度Ｊ（ｍ）を強度Ｊａと称する。そして、領域Ｘ（ｍ）が親水領域２３２である場合、その領域Ｘ（ｍ）における反射光の強度Ｊ（ｍ）を強度Ｊｂと称する。

まず、窓部材２３の外表面に何も付着していない場合について見る。この場合、光学機構３０では、窓部材２３の外表面で反射される反射光、つまり距離Ｌ１地点における反射光のみが検出される。すなわち、窓部材２３は透光性を有する材料で構成されているため、光学機構３０から照射されるレーザ光の大部分は、窓部材２３の外表面で反射されることなく窓部材２３を通過していく。したがって、窓部材２３の外表面に何も付着していない場合、反射光の強度Ｊ（ｍ）は極めて小さい。この場合の反射光の強度をＪ１とする。そして、窓部材２３の外表面に何も付着していない場合、つまり窓部材２３の外表面が乾燥している場合、撥水領域２３１と親水領域２３２とにおける屈折率は略等しい。そのため、図７の（ａ）に示すように、撥水領域２３１における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊａと、親水領域２３２における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊｂとは同等の強度Ｊ１となる。

窓部材２３の外表面に何らかの物体が付着した場合、光学機構３０から照射されたレーザ光は、窓部材２３の外表面に付着した物体によって反射する。したがって、撥水領域２３１における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊａと、親水領域２３２における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊｂとは、いずれも所定値Ｊ１以上となる。すなわち、反射光の強度Ｊ（ｍ）が所定値Ｊ１以上の強度となった場合には、何らかの物体つまり「処置必要物体」又は「処置不要物体」が窓部材２３の外表面に付着していると判断できる。

次に、窓部材２３の外表面に付着した物体が「処置必要物体」すなわち固体や透光性の比較的小さい液体である場合について見る。この場合、光学機構３０から照射されたレーザ光は、撥水領域２３１及び親水領域２３２のいずれの領域においても、窓部材２３の外表面に付着した「処置必要物体」によって反射される。そのため、図７の（ｂ）に示すように、撥水領域２３１における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊａと、親水領域２３２における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊｂとは、Ｊ１以上でかつ同等の値となる。すなわち、反射光の強度Ｊ（ｍ）がＪ１以上となり、かつ、撥水領域２３１における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊａと、親水領域２３２における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊｂとが略等しい又はその差が小さい場合には、窓部材２３の外表面に「処置必要物体」が付着していると判断できる。

次に、窓部材２３の外表面に付着した物体が「処置不要物体」すなわち透光性の比較的高い液体Ｗである場合について見る。この場合、撥水領域２３１において、液体Ｗは、図４に示すように複数の微小な粒状になる。この状態において、レーザ光は、微小な粒状の液体Ｗに当って反射され易いため、図７の（ｃ）に示すように、受光部３５で検出される反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊａは比較的高くなる。一方、親水領域２３２において、液体Ｗは、図５に示すように、大きな塊状になる。この場合、レーザ光は、大きな塊となった液体Ｗを透過し易いため、図７の（ｃ）に示すように、受光部３５で検出される反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊｂは比較的小さくなる。すなわち、反射光の強度Ｊ（ｍ）がＪ１以上となり、かつ、撥水領域２３１における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊａと、親水領域２３２における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊｂとの差が大きい場合には、窓部材２３の外表面に「処置不要物体」が付着していると判断できる。

上述した原理を応用して、判別処理部４５は、次のようにして判別処理を行う。すなわち、判別処理部４５は、測定処理において窓部材２３の外表面に何らかの物体が付着したと判断された場合、物体を検出した窓部材２３の領域内において、撥水領域２３１における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊａと、親水領域２３２における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊｂの差を比較する。そして、判別処理部４５は、その差つまり（Ｊａ−Ｊｂ）が所定値よりも小さい場合、本実施形態では閾値Ｊ２以下である場合、窓部材２３の外表面に付着した物体は「処理必要物体」であると判断する。一方、判別処理部４５は、撥水領域２３１と親水領域２３２とにおける強度の差つまり（Ｊａ−Ｊｂ）が所定値よりも大きい場合、本実施形態では閾値Ｊ２を超えた場合、窓部材２３の外表面に付着した物体は「処理不要物体」であると判断する。

次に、制御装置４０の制御部４１において行われる制御内容について図８も参照して説明する。なお、以下の説明では、測定処理部４４及び判別処理部４５において行われる処理は、いずれも制御装置４０によって行われるものとして説明する。本実施形態において、制御装置４０は、領域Ｘ（１）、Ｘ（２）、Ｘ（３）・・・の順に、各領域Ｘ（ｍ）について、図８の制御内容を繰り返し実行する。

具体的には、制御装置４０は、図８に示す処理を開始すると（スタート）、まず、ステップＳ１１〜Ｓ１４において測定処理を実行する。すなわち、制御装置４０は、ステップＳ１１において、図３に示すＲ（１）、Ｒ（２）、Ｒ（３）・・・の順に、領域Ｘ（ｍ）内に含まれる走査角度Ｒ（ｎ）について反射光の強度を検出する。そして、制御装置４０は、検出した各走査角度Ｒ（ｎ）における反射光の強度に基づいて、領域Ｘ（ｍ）の反射光の強度Ｊ（ｍ）を算出する。

次に、制御装置４０は、ステップＳ１２において、反射光の強度Ｊ（ｍ）が所定値Ｊ１以上であるか否かを判断する。反射光の強度Ｊ（ｍ）が所定値未満であれば（ステップＳ１２でＮＯ）、制御装置４０は、何らの物体の検知も無いと判断し、処理を終了する（エンド）。一方、反射光の強度Ｊ（ｍ）が所定値Ｊ１以上であれば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御装置４０は、ステップＳ１３へ移行して何らかの物体の存在を検出したと判断し、その後、ステップＳ１４へ移行する。そして、制御装置４０は、ステップＳ１４において、レーザ光を照射してから反射光を受光するまでの時間に基づいて、検知した物体までの距離Ｌを算出する。

次に、制御装置４０は、ステップＳ１５において、検知した物体までの距離Ｌが窓部材２３の外表面までの距離Ｌ１を超えているか否かを判断する。検知した物体までの距離Ｌが窓部材２３の外表面までの距離Ｌ１を超えている場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、制御装置４０は、検知した物体が窓部材２３の外表面に付着していないと判断し、処理を終了する（エンド）。この場合、検知した物体は、例えば不審者等、窓部材２３から離れた位置に存在する物体と考えられる。そのため、この場合、制御装置４０は、図示しない他の処理において、ユーザに対して報知等の処理を行う。

一方、検知した物体までの距離Ｌが窓部材２３の外表面までの距離Ｌ１を超えていない場合（ステップＳ１５でＮＯ）、すなわち、検知した物体までの距離Ｌが窓部材２３の外表面までの距離Ｌ１に等しい場合、制御装置４０は、検知した物体が窓部材２３の外表面に付着していると判断する。そして、制御装置４０は、ステップＳＳ１６〜Ｓ１７において、判別処理を行う。

制御装置４０は、ステップＳ１６を実行すると、物体を検出した複数の領域Ｘ（ｍ）について、撥水領域２３１における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊａと、親水領域２３２における反射光の強度Ｊ（ｍ）＝Ｊｂとの差、つまり強度差（Ｊａ−Ｊｂ）が閾値Ｊ２以上であるか否かを判断する。本実施形態では、撥水領域２３１と親水領域２３２とが交互に配置されていることから、隣接する２つの領域Ｘ（ｍ）は、その種類が相互に異なっている。そのため、制御装置４０は、ステップＳ１６において、隣接する２つの領域つまり図３の領域Ｘ（ｍ−１）と領域Ｘ（ｍ）とにおける反射光の強度の差（Ｊａ−Ｊｂ）が、閾値Ｊ２以上であるか否かを判断する。

反射光の強度差（Ｊａ−Ｊｂ）が閾値Ｊ２以上である場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御装置４０は、ステップＳ１７へ移行し、窓部材２３の外表面に付着した物体が「処置不要物体」であると判断する。そして、制御装置４０は、報知部４３を動作させることなく、処理を終了する（エンド）。一方、反射光の強度差（Ｊａ−Ｊｂ）が閾値Ｊ２未満である場合（ステップＳ１６でＮＯ）、制御装置４０は、ステップＳ１８へ移行し、窓部材２３の外表面に付着した物体が「処置必要物体」であると判断する。そして、制御装置４０は、ステップＳ１９へ移行し、報知部４３を動作させる。この際、報知部４３は、ユーザに対して、窓部材２３の外表面に付着した「処置必要物体」の除去等の処置を促す旨を報知する。そして、制御装置４０は、処理を終了する（エンド）。

これによれば、制御装置４０は、窓部材２３の外表面に何らかの物体が付着したことを検出した場合に、撥水領域２３１における反射光の強度Ｊａと、親水領域２３２における反射光の強度Ｊｂとを比較する。これにより、制御装置４０は、窓部材２３の外表面に付着した物体が、「処置不要物体」であるか否かを判別することができる。したがって、本実施形態のレーザレーダ装置１０によれば、専用のセンサを設けることなく簡易な構成で、窓部材２３に汚れ物体が付着した場合にその汚れ物体が、「処置不要物体」であるか否かを判断することができる。

レーザレーダ装置１０において、撥水領域２３１と親水領域２３２とは、レーザ光の走査方向Ｈに沿って一定角度Ｘごとに交互に設けられている。これによれば、制御装置４０は、少なくとも隣接する２つの領域２３１、２３２における反射光の強度Ｊａ、Ｊｂを比較することで、窓部材２３の外表面に付着した物体が「処置不要物体」であるか否かを判別することができる。すなわち、制御装置４０は、離れた位置の領域における反射光の強度を比較する必要がないので、制御装置４０による制御が容易になる。また、撥水領域２３１と親水領域２３２とは、交互つまり一定のパターンで設けられているため、撥水領域２３１と親水領域２３２との配置に関する設計や加工が容易になる。

レーザレーダ装置１０は、報知部４３を備えている。制御装置４０は、窓部材２３の外表面に付着した物体が「処置不要物体」以外の物体すなわち「処置必要物体」であると判断した場合に、報知部４３を動作させる。これによれば、ユーザは、窓部材２３の外表面に「処置必要物体」が付着したことをいち早く知ることができる。その結果、窓部材２３の外表面に、「処置必要物体」が付着してレーザレーダ装置１０の性能が低下した場合であっても、ユーザはいち早くその物体を除去し、レーザレーダ装置１０の性能の回復を図ることができる。

また、制御装置４０は、窓部材２３の外表面に付着した物体が「処置不要物体」であると判断した場合には報知部４３を動作させない。これによれば、ユーザは、窓部材２３の外表面に付着した物体が、「処置不要物体」である場合には、その物体が窓部材２３の外表面に付着したことをいちいち知らされずに済む。したがって、窓部材２３の外表面に、「処置不要物体」が付着してレーザレーダ装置１０の性能が一時的に低下した場合であっても、ユーザがいちいちその物体を除去するための処理に迫られることがなくなる。その結果、煩わしい作業が低減され、利便性が向上される。

また、既存のレーザレーダ装置の窓部材を、撥水領域２３１及び親水領域２３２を有する窓部材２３に取り替えるとともに、既存のレーザレーダ装置の制御装置によって、上述したレーザレーダ装置用の制御プログラムを実行させることで、本実施形態のレーザレーダ装置１０を容易に実現することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記し且つ図面に記載した態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形や拡張をすることができる。
上記実施形態で示した距離や数等は例示であり、それに限定されるものではない。
撥水領域２３１と親水領域２３２とは、必ずしも隣接している必要はない。例えば、撥水領域２３１と親水領域２３２との間に、何も加工を施していない領域を設けてもよい。

図面中、１０はレーザレーダ装置、２２はケース、２３は窓部材、２３１は撥水領域、２３２は親水領域、３０は光学機構、４０は制御装置、４３は報知部を示す。

Claims (5)

1. 外殻を構成するケースと、
   前記ケースの内部に設けられ、所定の走査角度ごとにレーザ光を照射して物体からの反射光を受光することができる光学機構と、
   前記光学機構で受光した前記反射光の強度と前記レーザ光を照射してから前記反射光を受光するまでの時間とに基づいて前記物体の有無及び前記物体までの距離を測定する制御装置と、
   前記レーザ光を透過可能であり、前記ケースに取り付けられて前記ケースの内部と外部とを仕切る窓部材と、を備え、
   前記窓部材は、前記レーザ光の光路上でかつ前記窓部材の外表面に設けられた撥水性を有する撥水領域と、前記レーザ光の光路上でかつ前記窓部材の外表面に設けられた親水性を有する親水領域と、を有し、
   前記制御装置は、前記窓部材の外表面に物体を検出した場合に、前記物体を検出した前記窓部材の領域内において前記撥水領域へ向けて照射したレーザ光の反射光の強度と前記親水領域へ向けて照射したレーザ光の反射光の強度の差を比較し、その差が閾値を超えた場合に前記物体が透光性を有する液体であると判断する、
   レーザレーダ装置。
2. 前記撥水領域と前記親水領域とは、前記レーザ光の走査方向に沿って一定角度ごとに交互に設けられている、
   請求項１に記載のレーザレーダ装置。
3. 報知部を更に備え、
   前記制御装置は、前記窓部材の外表面に付着した前記物体が透光性を有する液体以外の物体であると判断した場合に前記報知部を動作させ、前記窓部材の外表面に付着した前記物体が透光性を有する液体であると判断した場合には前記報知部を動作させない、
   請求項１又は２に記載のレーザレーダ装置。
4. 外殻を構成するケースと、
   前記ケースの内部に設けられ、所定の走査角度ごとにレーザ光を照射して物体からの反射光を受光することができる光学機構と、
   前記光学機構で受光した前記反射光の強度と前記レーザ光を照射してから前記反射光を受光するまでの時間とに基づいて前記物体の有無及び前記物体までの距離を測定する制御装置と、
   を備えるレーザレーダ装置に取り付けられる窓部材であって、
   前記レーザ光を透過可能であり、前記ケースに取り付けられて前記ケースの内部と外部とを仕切るとともに、前記レーザ光の光路上でかつ前記窓部材の外表面に設けられた撥水性を有する撥水領域と、前記レーザ光の光路上でかつ前記窓部材の外表面に設けられた親水性を有する親水領域と、を有している、
   レーザレーダ装置用の窓部材。
5. 外殻を構成するケースと、
   前記ケースの内部に設けられ、所定の走査角度ごとにレーザ光を照射して物体からの反射光を受光することができる光学機構と、
   前記光学機構で受光した前記反射光の強度と前記レーザ光を照射してから前記反射光を受光するまでの時間とに基づいて前記物体の有無及び前記物体までの距離を測定する制御装置と、
   前記レーザ光を透過可能であり、前記ケースに取り付けられて前記ケースの内部と外部とを仕切り、前記レーザ光の光路上でかつ前記窓部材の外表面に設けられた撥水性を有する撥水領域と、前記レーザ光の光路上でかつ前記窓部材の外表面に設けられた親水性を有する親水領域と、を有する窓部材と、
   を備えるレーザレーダ装置に用いられる制御プログラムであって、
   前記制御装置に、前記窓部材の外表面に物体を検出した場合に、前記物体を検出した前記窓部材の領域内において前記撥水領域へ向けて照射したレーザ光の反射光の強度と前記親水領域へ向けて照射したレーザ光の反射光の強度の差を比較し、その差が閾値を超えた場合に前記物体が透光性を有する液体であると判断する処理を実行させることができる、
   レーザレーダ装置用の制御プログラム。

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