JP2017096674A - レーザレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】窓部材に汚れの原因となる物体が付着した場合に、その物体を早急に取り除く。【解決手段】レーザレーダ装置（１０）は、外殻を構成するケース（２２）と、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（３０）と、レーザ光を透過可能であり、ケースに取り付けられてケースの内部と外部とを仕切る窓部材（２３）と、レーザ光の光路を遮らない位置に設けられて窓部材に振動を発生させることができる振動発生部（３６）と、光学機構で受光した反射光の強度とレーザ光を照射してから反射光を受光するまでの時間とに基づいて物体の有無及び物体までの距離を測定する制御装置（４０）と、を備える。制御装置は、窓部材の外表面に物体を検出した場合に、振動発生部を動作させる処理を行うことができる。【選択図】図１

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、を有する装置本体を備えている。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し、その結果、本来検出すべき不審者等の物体を見逃す事態すなわち失報を引き起こし、信頼性を著しく損なうおそれがある。

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、その物体が窓部材に付着したことをいち早く検出する必要がある。そこで、例えば窓部材の外表面の位置で物体を検出した場合に、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が付着していると判断する方法が考えられている。

特開２００８−２１６２３８号公報

しかしながら、従来の方法では、汚れの原因となる物体を検出した場合には、例えばユーザに報知して、その汚れの原因となる物体を取り除くように促すのみであった。そのため、ユーザによってその汚れの原因となる物体が取り除かれるまでの期間は、レーザレーダ装置の能力が低下した状態すなわち監視に死角が生じた状態となる。したがって、汚れの原因となる物体を検出した場合には、早急に取り除く必要がある。

そこで、例えば落ち葉や泥水など窓部材に汚れの原因となる物体が付着した場合に、その物体を、ユーザ自身による除去に依存せずに装置自らが早急に取り除くことができるレーザレーダ装置を提供する。

（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、前記レーザ光の光路を遮らない位置に設けられて前記窓部材に振動を発生させることができる振動発生部と、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。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、前記振動発生部を動作させる処理を行うことができる。

すなわち、制御装置は、窓部材の外表面に何らかの物体を検出した場合に、振動発生部を動作させる。すると、振動発生部で生じた振動は、振動が窓部材に伝わり、窓部材を振動させる。これによれば、例えば落ち葉や泥水など汚れの原因となる物体が、窓部材の外表面に付着した場合、窓部材を振動させることで、その汚れの原因となる物体を、窓部材の下側へ移動させることができる。これにより、汚れの原因となる物体が、窓部材の外表面に付着してレーザ光の光路を遮っているような場合において、その汚れ物体をレーザ光の光路上から除去することができる。

すなわち、これによれば、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が付着した場合に、振動発生部を動作させることで、ユーザが直接除去するよりも早く、装置自らが自動でその汚れの原因となる物体を除去することができる。その結果、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が付着しレーザレーダ装置の能力が低下した場合において、ユーザが直接対応するよりも早く、レーザレーダ装置の能力を回復することができる。

（請求項２）
請求項２に記載のレーザレーダ装置において、前記制御装置は、前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域が所定領域を超えた場合に、前記振動発生部を動作させる処理を行うことができる。換言すれば、制御装置は、検出領域が所定領域以下である場合には、振動発生部を動作させない。この場合、所定領域とは、その所定領域内において光学機構から照射されるレーザ光の光路が遮られても、レーザレーダ装置の能力低下が生じないか又はその能力低下が許容可能な程度となるような、窓部材の外表面の領域をいう。

すなわち、窓部材の外表面に所定領域以下の大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置には能力低下が生じないか又は無視できる程度の能力低下しか生じない。したがって、この場合、制御装置は、物体が付着している状態を許容し、振動発生部を動作させない。一方、窓部材の外表面に所定領域を超える大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置には無視できないつまり許容できない能力の低下が生じる。したがって、この場合、制御装置は、振動発生部を動作させて、物体の除去を試みる。

つまり、窓部材に付着した物体が、レーザレーダ装置の性能上許容できる大きさのものであれば、制御装置は、振動発生部を動作させない。一方、窓部材に付着した物体が、レーザレーダ装置の性能上許容できない大きさのものであれば、制御装置は、振動発生部を動作させる。これによれば、制御装置は、窓部材の外表面に物体の付着を検出した場合において、振動発生部の動作を必要最小限に抑えることができる。その結果、振動発生部を動作させることによる問題、例えば消費電力の増加や振動発生部及び窓部材の劣化などの問題を低減することができる。

（請求項３）
レーザレーダ装置を屋外に設置することで、落ち葉や泥水だけでなく、砂やチリなど微小な物体も、窓部材の外表面に付着する可能性が高まる。しかし、このような砂やチリは、監視対象となる人や荷物、更にはレーザレーダ装置の能力低下の原因となる落ち葉や泥水などの汚れに比べて微小である。そのため、例えば走査角度の一単位のみで検出されるような砂やチリが窓部材の外表面に付着したとしても、レーザレーダ装置は、他の走査角度において物体の検出・距離測定を行うことができる。

また、遠方に存在する物体は、レーザレーダ装置に対して相対的に小さくなる。つまり、同一の物体でも、遠方へ行くほど検出領域は小さくなる。そのため、砂やチリが窓部材の外表面に付着すると、遠方に存在する物体の検出・距離測定が困難になるおそれがある。しかし、遠方に存在している物体がレーザレーダ装置に接近することで、レーザレーダ装置に対してその物体が相対的に大きくなり、その結果、その物体の検出領域が大きくなって検出・距離測定が可能になる。したがって、このような砂やチリが窓部材の外表面に付着したとしても、レーザレーダ装置の能力上、特に大きな影響は生じない。

むしろ、走査角度の一単位のみで検出されるような微小な砂やチリをいちいち検出し、その砂やチリを除去しようとして振動発生部を動作させるとすると、振動が頻繁に起こることになる。すると、使用電力が増加するだけでなく、光学機構が頻繁に振動することで正確な物体の検出・距離測定が困難になってしまう。

そこで、請求項３に記載のレーザレーダ装置において、前記所定領域は、連続する２つ以上の前記走査角度を含んで構成されている。すなわち、本構成では、窓部材の外表面に検出された物体の大きさつまり検出領域が走査角度の一単位のみであれば、制御装置は、振動発生部を動作させない。つまり、砂やチリなど微小な物体が窓部材の外表面に付着した場合であっても、振動発生部は動作されない。これによれば、走査角度の一単位のみで検出されるような砂やチリをいちいち検出して、振動が頻繁に起こることを防止することができる。その結果、使用電力の不要な増加を抑制し、更には、光学機構が頻繁に振動することで正確な物体の検出・距離測定が困難になることを抑制することができる。

（請求項４）
ここで、振動発生部を動作させた後に検出領域内における反射光の強度が所定値以下になったということは、検出領域で検出された物体が光路上から除去されたと判断できる。したがって、これ以上の振動発生部の動作は不要である。一方、振動発生部を動作させてから所定期間が経過した場合、すなわち、振動発生部を動作させてから所定期間が経過してもなお検出領域内における反射光の強度が所定値を超えている場合、検出領域で検出された物体は、振動で除去できるような物体でない可能性が高い。すなわち、これ以上、振動発生部を動作させ続けても無駄である可能性が高い。

そこで、請求項４に記載のレーザレーダ装置は、前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域を記憶することができる記憶部を更に備える。そして、前記制御装置は、前記振動発生部を動作させた後において、前記検出領域内における前記反射光の強度が所定値以下となった場合、又は前記振動発生部を動作させてから所定期間が経過した場合、の少なくともいずれか一方の条件を満たした場合に、前記振動発生部を停止させる処理を行うことができる。

これによれば、窓部材の外表面に物体の付着を検出した場合における振動発生部の動作期間を必要最小限に抑えることができる。その結果、振動発生部を動作させ続けることによる問題、例えば消費電力増加や振動発生部及び窓部材の劣化などの問題を低減することができる。

（請求項５）
請求項５に記載のレーザレーダ装置は、前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域を記憶することができる記憶部と、ユーザに対して情報を報知することができる報知部と、を更に備える。また、前記制御装置は、前記振動発生部を動作させてから所定期間が経過しても前記検出領域内における前記反射光の強度が所定値を超えている場合に、前記窓部材の外表面に検出された前記物体は汚れの原因となる物体以外の物体であったと判定して前記報知部を動作させる。これによれば、ユーザは、窓部材の外表面付近に例えば人や荷物など汚れの原因となる物体以外の物体が存在していることをいち早く知ることができる。その結果、ユーザは、見回りの強化など必要な措置をいち早く取ることができる。

一方、前記制御装置は、前記振動発生部を動作させてから前記所定期間が経過する前に前記検出領域内における前記反射光の強度が前記所定値以下となった場合に、前記窓部材の外表面に検出された前記物体は汚れの原因となる物体であったと判定して前記報知部を動作させない。すなわち、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が検出された場合であっても、その後、振動発生部の動作によりその物体が除去されて、レーザレーダ装置の性能が回復した場合であれば、ユーザは、その物体が一時的に付着したことを知る必要がない。そのため、本構成によれば、ユーザは、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が一時的付着したことをいちいち知らされずに済む。したがって、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が一時的付着した場合においては、ユーザがいちいちその事態に対応する必要がない。その結果、煩わしい作業が低減され、利便性が向上される。

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、図１のＸ３−Ｘ３線に沿った断面を概略的に示す図 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、物体の付着状況における反射光の検出状態を示す図 一実施形態について、窓部材の外表面に物体が付着した状態を示す図 一実施形態によるレーザレーダ装置の制御装置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３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。なお、以下の説明では、ベース２１に対して窓部材２３側を、装置本体２０の前側とし、ベース２１に対して設置対象面１００側を、装置本体２０の後側とする。また、地面に対して水平方向でかつ装置本体２０の前後方向に対して直角方向を、装置本体２０の左右方向とする。

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。

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。また、回転ミラー３３の１回転を、光学機構３０による走査の１周期とする。

つまり、光学機構３０によって照射されるレーザ光は、図３に示すように、始点Ｏを中心にして回転可能である。始点Ｏは、距離測定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、例えば回転ミラー３３の中心部つまり回転軸上の点に設定されている。図３において、走査角度Ｒ（ｎ）は、ある基準点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、本実施形態の場合、走査角度Ｒ（ｎ）において検出される反射光の強度を強度Ｊ（ｎ）とする。

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、装置本体２０は、図１に示すように、振動発生部３６を備えている。振動発生部３６は、光路Ａ１、Ａ２を遮らない位置に設けられており、窓部材２３に対して振動を発生させることができる。本実施形態の場合、振動発生部３６は、ケース２２内において窓部材２３の裏側面に接しており、仮想線Ｈの上側及び下側にそれぞれ設けられている。振動発生部３６は、例えば圧電素子や偏心モータなどである。振動発生部３６が動作すると、振動発生部３６自身が振動し、その振動が、窓部材２３に伝わる。これにより、振動発生部３６は、その動作によって窓部材２３の全体を振動させることができる。なお、振動発生部３６は、図２に示す仮想線Ｈを含む範囲つまり光路Ａ１、Ａ２を含む上下の範囲を振動させることができればよく、必ずしも窓部材２３の全体を振動させるものでなくてもよい。

次に、図４〜図６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４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、受光部３５、及び振動発生部３６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及び振動発生部３６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。また、制御装置４０は、駆動回路２４を制御することで、振動発生部３６の動作を制御することができる。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、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などを記憶している。また、報知部４３は、例えばスピーカやディスプレイ等であり、ユーザに対して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、振動処理部４５、及び判定処理部４６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、振動処理部４５、及び判定処理部４６などを、ソフトウェアによって仮想的に実現する。なお、これら各処理部４４〜４６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。

振動処理部４５は、振動処理を実行することができる。振動処理は、測定処理によって窓部材２３の外表面に何らかの物体を検出した場合に、振動発生部３６を動作させて、窓部材２３を振動させる処理を含んでいる。すなわち、窓部材２３の外表面の位置に何らかの物体が検出された場合、その物体は、監視対象となる人や荷物などではなく、例えば風で飛ばされた落ち葉や車などの水撥ねによって飛ばされた泥水であるの可能性がある。そして、このような物体が窓部材２３の外表面に付着すると、窓部材２３が汚れてレーザレーダ装置１０の性能を低下させる原因となる。以下、このような落ち葉や泥水など、窓部材２３の外表面に付着した場合にレーザレーダ装置１０の性能を低下させるような物体を、汚れ物体と称する。

ここで、図３に示すように、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。窓部材２３の外表面に何も付着しておらず汚れていない場合、光学機構３０では、図５の（ａ）に示すように、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の外表面が汚れていない場合、距離Ｌ１における反射光の強度Ｊ（ｎ）は極めて小さい。この場合の反射光の強度をＪ１とする。

一方、窓部材２３の外表面に汚れ物体が付着していると、図５の（ｂ）に示すように、光学機構３０から照射されたレーザ光の大部分は、窓部材２３の外表面に付着した物体で反射される。すると、光学機構３０で受光する反射光の強度Ｊ（ｎ）は、窓部材２３の外表面に何も物体が存在していない場合に比べて大きくなる。そのため、窓部材２３を透過するレーザ光の強度が低下し、その結果、レーザレーダ装置１０の性能が低下する。

そこで、制御装置４０は、窓部材２３の外表面に汚れ物体が付着したと考えられる場合には、振動発生部３６を動作させて窓部材２３を振動させる。すると、検出された物体が汚れ物体である場合には、その汚れ物体は、図５の（ｃ）に示すように、窓部材２３の下方へふるい落とされて光路Ａ１、Ａ２上から除かれる。これにより、窓部材２３を透過するレーザ光の強度が回復し、その結果、レーザレーダ装置１０の性能が回復する。

また、振動処理は、図６に示すように、物体の検出領域Ｗｘが所定領域Ｗｄを超えた場合に、振動発生部３６を動作させる処理を含む。本実施形態の場合、検出領域Ｗｘ及び所定領域Ｗｄは、レーザ光の走査方向に沿った角度つまり仮想線Ｈに沿った角度で表され、いずれも走査角度Ｒ以上である。すなわち、検出領域Ｗｘ及び所定領域Ｗｄは、走査角度Ｒの整数倍の値となる。

また、検出領域Ｗｘとは、窓部材２３の外表面に検出された物体が占める領域であり、窓部材２３の外表面に付着する物体に応じて変化する。所定領域Ｗｄは、ユーザによって予め設定された値である。所定領域Ｗｄとは、その所定領域Ｗｄ内において光路Ａ１、Ａ２が遮られても、レーザレーダ装置１０の能力低下が生じないか又はその能力低下が許容可能な程度となるような、窓部材２３の外表面の領域をいう。すなわち、窓部材２３の外表面に所定領域Ｗｄ以下の大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置１０には能力低下が生じないか又は無視できる程度の能力低下しか生じない。一方、窓部材２３の外表面に所定領域Ｗｄを超える大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置１０には無視できないつまり許容できない能力の低下が生じる。

本実施形態の場合、所定領域Ｗｄは、連続する２つ以上の走査角度Ｒを含んで構成されている。すなわち、所定領域Ｗｄは、走査角度Ｒの２以上の整数倍の値となる。そのため、本実施形態において、走査角度Ｒの一単位、例えば走査角度Ｒ（３）のみで物体が検出された場合、制御装置４０は、検出領域Ｗｘが所定領域Ｗｄ以下であると判断して、振動発生部３６を動作させない。

また、振動処理は、振動発生部３６を動作させた後において、検出領域Ｗｘ内における反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａ以下となった場合、又は振動発生部３６を動作させてから所定期間Ｔが経過した場合、の少なくともいずれか一方の条件を満たした場合に、振動発生部３６を停止させる処理を含んでいる。所定値Ｊａは、ユーザによって予め設定された値である。所定値Ｊａは、窓部材２３で反射される反射光の強度が所定値Ｊａ以下であれば、光学機構３０から照射されたレーザ光が問題なく窓部材２３を透過していると認められるような反射光の強度の値である。すなわち、窓部材２３で反射される反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａ以下であれば、レーザレーダ装置１０は問題無く監視を行うことができる。一方、窓部材２３で反射される反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａを超えると、レーザレーダ装置１０には無視できないつまり許容できない能力の低下が生じる。

また、判定処理部４６は、判定処理を実行することができる。判定処理は、振動発生部３６を動作させてから所定期間Ｔが経過しても検出領域Ｗｘ内における反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａを超えている場合に、窓部材２３の外表面に検出された物体は汚れ物体以外の物体であったと判定して報知部４３を動作させる処理を含んでいる。また、判定処理は、振動発生部３６を動作させてから所定期間Ｔが経過する前に検出領域Ｗｘ内における反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａ以下となった場合に、窓部材２３の外表面に検出された物体は汚れ物体であったと判定して報知部４３を動作させない処理を含んでいる。

すなわち、窓部材２３の外表面に検出された物体が、例えば落ち葉や泥水などの汚れ物体である場合、ある程度の期間、窓部材２３を振動させることで、その汚れ物体は、窓部材２３の下部へ落下して光路Ａ１、Ａ２上から取り除かれると考えられる。一方、窓部材２３の外表面に検出された物体が、例えば人や荷物など汚れ物体以外の物体である場合、窓部材２３の振動によっても光路Ａ１、Ａ２上から移動しない可能性が高い。そこで、判定処理では、振動発生部３６を動作させた期間と検出領域Ｗｘ内における反射光の強度Ｊ（ｎ）とに基づいて、窓部材２３の外表面に検出された物体が、汚れ物体であるか、又は汚れ物体以外の物体であるかを判定している。

次に、制御装置４０の制御部４１に行われる制御内容について図７も参照して説明する。なお、以下の説明では、測定処理部４４及び振動処理部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。

制御装置４０は、図７に示す処理を開始すると（スタート）、まず、ステップＳ１１において、測定処理を実行する。制御装置４０は、測定処理を実行すると、各走査角度Ｒ（ｎ）において光路Ａ１上に物体が存在するか否かを判断し、物体が存在する場合にはその物体までの距離を測定する。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）・・・の順に、各走査角度Ｒ（ｎ）について反射光の強度を検出する。そして、反射光の強度に基づいて、物体が存在しているか否かを判断する。

走査角度Ｒ（ｎ）における反射光の強度が所定値Ｊａよりも小さい場合、制御装置４０は、走査角度Ｒ（ｎ）における光路Ａ１、Ａ２上には、レーザレーダ装置１０の性能低下の原因となるような物体が存在していないと判断する。これに対し、走査角度Ｒ（ｎ）における反射光の強度が所定値Ｊａ以上となった場合、制御装置４０は、走査角度Ｒ（ｎ）における光路Ａ１上には、レーザレーダ装置１０の性能低下の原因となるような物体が存在していると判断する。この場合、所定値Ｊａは、上述した反射光の強度Ｊ１以上に設定されている。

そして、制御装置４０は、走査角度Ｒ（ｎ）における光路Ａ１、Ａ２上に物体が存在していると判断すると、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、検出した物体までの距離を算出する。そして、制御装置４０は、ステップＳ１２へ移行し、ステップＳ１１の測定処理の結果に基づき、走査角度Ｒ（ｎ）において距離Ｌ１の位置つまり窓部材２３の外表面の位置に物体が検出されたか否かを判断する。窓部材２３の外表面の位置に何らの物体の検出も無かった場合（ステップＳ１２でＮＯ）、制御装置４０は、ステップＳ１１へ移行して測定処理を繰り返す。一方、窓部材２３の外表面の位置に物体を検出した場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御装置４０は、ステップＳ１３へ移行する。

制御装置４０は、ステップＳ１３において、検出領域Ｗｘを算出し、算出した検出領域Ｗｘを記憶部４２に記憶させる。検出領域Ｗｘは、窓部材２３の外表面に検出された物体の水平方向つまり走査方向の大きさを意味する。次に、制御装置４０は、ステップＳ１４において、検出領域Ｗｘが、予め設定された所定領域Ｗｄを超えているか否かを判断する。検出領域Ｗｘが所定領域Ｗｄを超えていない場合（ステップＳ１４でＮＯ）、本実施形態の場合、検出領域Ｗｘが走査角度Ｒの一単位のみである場合、窓部材２３の外表面に付着した物体は、レーザレーダ装置１０の性能に与える影響を無視できるほど小さい。したがって、制御装置４０は、何らの措置を行うことなく、ステップＳ１１へ移行して測定処理を繰り返す。

一方、検出領域Ｗｘが所定領域Ｗｄを超えている場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、窓部材２３の外表面に付着した物体によって、レーザレーダ装置１０には許容できないような能力の低下が生じるおそれがある。すなわち、この場合、窓部材２３の外表面に付着した物体によって、レーザレーダ装置１０の監視に死角が生じるおそれがある。したがって、制御装置４０は、ステップＳ１５〜Ｓ２１において、振動処理を実行する。

制御装置４０は、まず、ステップＳ１５において、振動発生部３６を動作させて、窓部材２３に振動を発生させる。次に、制御装置４０は、検出領域Ｗｘ内における全ての反射光の強度Ｊ（ｎ）が、所定値Ｊａ以下になったか否かを判断する。ステップＳ１６において、検出領域Ｗｘ内における全ての反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａを超えていた場合（ステップＳ１６でＮＯ）、制御装置４０は、ステップＳ１７へ移行する。そして、制御装置４０は、ステップＳ１７において、ステップＳ１５で振動発生部３６の動作を開始してから所定期間Ｔが経過したか否かを判断する。所定期間Ｔは、例えば数〜数十秒程度である。

振動発生部３６の動作を開始してから所定期間Ｔが経過していない場合、制御装置４０は、ステップＳ１１へ移行する。そして、制御装置４０は、検出領域Ｗｘ内における全ての反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａ以下となるか（ステップＳ１６でＹＥＳ）、又は、振動発生部３６を動作させてから所定期間Ｔが経過するか（ステップＳ１７でＹＥＳ）、のいずれか一方の条件を満たすまで、ステップＳ１１〜Ｓ１７を繰り返す。

ステップＳ１６において、検出領域Ｗｘ内における全ての反射光の強度Ｊ（ｎ）が、所定値Ｊａ以下になった場合（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の外表面に付着していた物体が振るい落とされたと判断する。すなわち、制御装置４０は、ステップＳ１７において、窓部材２３の外表面に検出された物体は汚れ物体であったと判定する。その後、制御装置４０は、ステップＳ２１へ移行し、振動発生部３６を停止して窓部材２３の振動を停止させる。この場合、制御装置４０は、報知部４３を動作させない。そして、制御装置４０は、ステップＳ１１へ移行して、再度、ステップＳ１１以降の処理を繰り返す。

また、ステップＳ１７において、振動発生部３６を動作させてから所定期間Ｔが経過した場合（ステップＳ１７でＹＥＳ）、制御装置４０は、ステップＳ１９へ移行する。この場合、振動発生部３６を所定期間Ｔ以上動作させても検出領域Ｗｘ内における全ての反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａ以下に下がっていないことを意味する。そのため、窓部材２３の外表面に検出された物体は、落ち葉や泥水などの汚れの原因となる物体ではなく、人や荷物など振動発生部３６の振動では除去困難な物体である可能性が高い。したがって、制御装置４０は、ステップＳ１９において、窓部材２３の外表面に検出された物体は汚れ物体以外の物体であると判定する。

その後、制御装置４０は、ステップＳ２０へ移行し、振動発生部３６を停止して窓部材２３の振動を停止さる。そして、制御装置４０は、ステップＳ２１へ移行し、報知部４３を動作させて、振動発生部３６を所定時間動作させた旨や人や荷物など汚れ以外の物体を検出した旨などをユーザに対して報知する。その後、制御装置４０は、ステップＳ２１へ移行し、振動発生部３６を停止して窓部材２３の振動を停止させる。そして、制御装置４０は、ステップＳ１１へ移行して、再度、ステップＳ１１以降の処理を繰り返す。

このように、制御装置４０は、窓部材２３の外表面に何らかの物体を検出した場合に、振動発生部３６を動作させる。すると、振動発生部３６で生じた振動は、振動が窓部材２３に伝わり、窓部材２３を振動させる。これによれば、窓部材２３の外表面に付着した物体が、例えば落ち葉や泥水など汚れの原因となる汚れ物体である場合、窓部材２３を振動させることで、その汚れ物体を、窓部材２３の下側へ移動させることができる。これにより、汚れ物体が窓部材２３の外表面に付着してレーザ光の光路Ａ１、Ａ２を遮っているような場合において、その汚れ物体をレーザ光の光路Ａ１、Ａ２上から除去することができる。

すなわち、これによれば、窓部材２３の外表面に汚れ物体が付着した場合に、ユーザが直接除去するよりも早く、自動でその汚れ物体を除去することができる。その結果、窓部材２３の外表面に汚れ物体が付着してレーザレーダ装置１０の能力が低下した場合において、ユーザが直接対応するよりも早く、レーザレーダ装置１０の能力を回復することができる。

制御装置４０は、窓部材２３の外表面に検出された物体の検出領域Ｗｘが所定領域Ｗｄを超えた場合に、振動発生部３６を動作させる。換言すれば、制御装置４０は、検出領域Ｗｘが所定領域Ｗｄ以下である場合には、振動発生部３６を動作させない。すなわち、窓部材２３の外表面に所定領域Ｗｄ以下の大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置１０には能力低下が生じないか又は無視できる程度の能力低下しか生じない。したがって、この場合、制御装置４０は、物体が付着している状態を許容し、振動発生部３６を動作させない。一方、窓部材２３の外表面に所定領域Ｗｄを超える大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置１０には無視できないつまり許容できない能力の低下が生じる。したがって、この場合、制御装置４０は、振動発生部３６を動作させて、物体の除去を試みる。

つまり、窓部材２３に付着した物体が、レーザレーダ装置１０の性能上許容できるものであれば、制御装置４０は、振動発生部３６を動作させない。一方、窓部材２３に付着した物体が、レーザレーダ装置１０の性能上許容できないものであれば、制御装置４０は、振動発生部３６を動作させる。これによれば、制御装置４０は、窓部材２３の外表面に物体の付着を検出した場合における振動発生部３６の動作を必要最小限に抑えることができる。その結果、振動発生部３６を動作させることによる問題、例えば消費電力の増加や振動発生部３６及び窓部材２３の劣化などの問題を低減することができる。

所定領域Ｗｄは、連続する２つ以上の走査角度Ｒ（ｎ）を含んで構成されている。すなわち、本実施形態では、窓部材２３の外表面に検出された物体の大きさつまり検出領域Ｗｘが走査角度Ｒの一単位のみであれば、制御装置４０は、振動発生部３６を動作させない。つまり、砂やチリなど微小な物体が窓部材２３の外表面に付着した場合であっても、振動発生部３６は動作されない。これによれば、走査角度Ｒの一単位のみで検出されるような微小な砂やチリをいちいち検出して、振動が頻繁に起こることを防止することができる。その結果、使用電力の不要な増加を抑制し、更には、光学機構３０が頻繁に振動することで正確な物体の検出・距離測定が困難になることを抑制することができる。

ここで、検出領域Ｗｘ内における反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａ以下になったということは、検出領域Ｗｘ内に含まれる走査角度Ｒにおける光路Ａ１、Ａ２上に存在していた汚れ物体が除去されたと判断できる。したがって、これ以上の振動発生部３６の動作は不要である。一方、振動発生部３６を動作させてから所定期間Ｔが経過した場合、すなわち、振動発生部３６を動作させてから所定期間Ｔが経過してもなお検出領域Ｗｘ内における反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａを超えている場合、検出領域Ｗｘで検出された物体は、振動で除去できるような物体でない可能性が高い。すなわち、これ以上、振動発生部３６を動作させ続けても無駄である。

したがって、制御装置４０は、振動発生部３６を動作させた後において、検出領域Ｗｘ内における反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａ以下となった場合、又は振動発生部３６を動作させてから所定期間Ｔが経過した場合、の少なくともいずれか一方の条件を満たした場合に、振動発生部３６を停止させる。これによれば、窓部材２３の外表面に物体の付着を検出した場合における振動発生部３６の動作期間を必要最小限に抑えることができる。その結果、振動発生部３６を動作させ続けることによる問題、例えば消費電力の増加や振動発生部３６及び窓部材２３の劣化などの問題を低減することができる。

また、制御装置４０は、振動発生部３６を動作させてから所定期間Ｔが経過しても検出領域Ｗｘ内における反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａを超えている場合に、窓部材２３の外表面に検出された物体は汚れ物体以外の物体であったと判定して報知部４３を動作させる。これによれば、ユーザは、装置本体２０の付近に例えば人や荷物など汚れ物体以外の物体が存在していることをいち早く知ることができる。その結果、ユーザは、見回りの強化など必要な措置をいち早く取ることができる。

一方、制御装置４０は、振動発生部３６を動作させてから所定期間Ｔが経過する前に検出領域Ｗｘ内における反射光の強度Ｊ（ｎ）が所定値Ｊａ以下となった場合に、窓部材２３の外表面に検出された物体は汚れ物体であったと判定して報知部４３を動作させない。すなわち、窓部材２３の外表面に汚れ物体が付着した場合であっても、その後、振動発生部３６の動作によりその汚れ物体が除去されて、レーザレーダ装置１０の性能が回復した場合であれば、ユーザは、汚れ物体が一時的に付着したことを知る必要がない。したがてって、これによれば、ユーザは、窓部材２３の外表面に汚れ物体が一時的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の外表面に汚れ物体が一時的付着した場合においては、ユーザがいちいちその事態に対応する必要がない。その結果、煩わしい作業が低減され、利便性が向上される。

（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。

図面中、１０はレーザレーダ装置、２２はケース、２３は窓部材、３０は光学機構、３６は振動発生部、４０は制御装置、４２は記憶部、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、
   前記レーザ光の光路を遮らない位置に設けられて前記窓部材に振動を発生させることができる振動発生部と、
   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、
   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、前記振動発生部を動作させる処理を行うことができる、
   レーザレーダ装置。
2. 前記制御装置は、前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域が所定領域を超えた場合に、前記振動発生部を動作させる処理を行うことができる、
   請求項１に記載のレーザレーダ装置。
3. 前記所定領域は、連続する２つ以上の前記走査角度を含んで構成されている、
   請求項２に記載のレーザレーダ装置。
4. 前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域を記憶することができる記憶部を更に備え、
   前記制御装置は、前記振動発生部を動作させた後において、前記検出領域内における前記反射光の強度が所定値以下となった場合、又は前記振動発生部を動作させてから所定期間が経過した場合、の少なくともいずれか一方の条件を満たした場合に、前記振動発生部を停止させる処理を行うことができる、
   請求項１に記載のレーザレーダ装置。
5. 前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域を記憶することができる記憶部と、
   ユーザに対して情報を報知することができる報知部と、を更に備え、
   前記制御装置は、前記振動発生部を動作させてから所定期間が経過しても前記検出領域内における前記反射光の強度が所定値を超えている場合に、前記窓部材の外表面に検出された前記物体は汚れの原因となる物体以外の物体であったと判定して前記報知部を動作させ、前記振動発生部を動作させてから前記所定期間が経過する前に前記検出領域内における前記反射光の強度が前記所定値以下となった場合に、前記窓部材の外表面に検出された前記物体は汚れの原因となる物体であったと判定して前記報知部を動作させない処理を行うことができる、
   請求項１に記載のレーザレーダ装置。

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