JP2019158388A - レーザレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザ光が地面に対して平行であることを常時確認することができるレーザレーダ装置の提供【解決手段】 レーザ光の幅を垂直方向に第１広げ幅と第２広げ幅に広げ地面で反射させる（Ｓ１６、Ｓ２０）。反射光から第１広げ幅で反射した地面までの距離と第２広げ幅で反射した地面までの距離とを求める（Ｓ１８、Ｓ２２）。第１広げ幅の伏角と求めた距離と、第２広げ幅の伏角と求めた距離から、地面の傾きを算出する（Ｓ２４）。そして、傾きが所定閾値を超える場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、信号を出力する（Ｓ３４）。【選択図】 図６

Description

本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。

従来より、レーザ光を用いて検出物体までの距離や方位を検出する技術として例えば特許文献１のような装置が提供されている。この特許文献１の装置では、レーザ光発生手段からのレーザ光の光軸上に、レーザ光を透過させ、かつ検出物体からの反射光を検出手段に向けて反射する光アイソレータを設けている。さらに、光アイソレータを透過するレーザ光の光軸上において当該光軸方向の中心軸を中心として回動する凹面鏡を設け、この凹面鏡によってレーザ光を空間に向けて反射させると共に、検出物体からの反射光を光アイソレータに向けて反射させることで３６０°の水平走査を可能としている。

特開平１０−２００３５号公報

ところで、上記二次元平面を測距可能な二次元レーザレーダ装置は、地面や床面に対して平行にレーザスキャン出来るように設置されていることが、機能を発揮する上で望ましい。設置時、平行にレーザスキャン出来るように調整されていても、装置経年劣化、通行車両からの振動、地震、設置柱の傾き等の原因で、レーザ光が地面に対して平行であることが保てなくなることがある。レーザ光が地面に対して平行であることの確認には、作業員が設置姿勢を操作・調整するもので、人件費などの面から頻繁に行えるものではない。

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、レーザ光が地面に対して平行であることを常時確認することができるレーザレーダ装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を平行光に変換するレンズと、
前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、当該レーザ光が検出物体にて反射した反射光を検出する光検出手段と、
所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えるとともに、前記偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、かつ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
前記偏向手段にて偏向された前記反射光を前記光検出手段へと導く反射光誘導部と、
前記回動偏向手段を駆動する駆動手段と、
を備えたレーザレーダ装置であって、
レーザ光の幅を垂直方向に第１の幅と第２の幅に広げ、地面又は床面へレーザ光を照射させる幅拡張手段と、
第１の幅と第２の幅に広げられた照射光から前記第１の幅で反射した地面又は床面までの距離と第２の幅で反射した地面又は床面までの距離とを求める距離算出手段と、
前記第１の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と前記求めた距離と、前記第２の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と前記求めた距離から、前記第１の幅で反射した地面又は床面と第２の幅で反射した地面又は床面との傾きを算出する傾き算出手段と、
前記算出した傾きが所定閾値を超えるか判断し、閾値を超える場合、閾値越えの信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１の発明では、幅拡張手段が、レーザ光の幅を垂直方向に第１の幅と第２の幅に広げ、地面又は床面へレーザ光を照射させる。距離算出手段が、第１の幅と第２の幅に広げられた照射光から第１の幅で反射した地面又は床面までの距離と第２の幅で反射した地面又は床面までの距離とを求める。傾き算出手段が、第１の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と求めた距離と、第２の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と求めた距離から、第１の幅で反射した地面又は床面と第２の幅で反射した地面又は床面との傾きを算出する。そして、出力手段が、算出した傾きが所定閾値を超えるか判断し、閾値を超える場合、閾値越えの信号を出力する。このため、レーザレーダ装置が、通常監視時においてレーザ光が地面に対して平行であることを確認し、地面に対して平行で無い場合には信号を出力することができる。

請求項２の発明では、幅拡張手段、距離算出手段、傾き算出手段、出力手段による平行確認処理を複数の方向に対して行うため、レーザレーダ装置の走査範囲に沿って平行確認処理を行うことができる。

請求項３の発明では、幅拡張手段、距離算出手段、傾き算出手段、出力手段による平行確認処理を１の方向と、１の方向に対して直交する方向に対して行うため、レーザレーダ装置の走査範囲に沿って必要かつ十分な平行確認処理を行うことができる。

請求項４の発明は、レンズは一対のシリンドリカルレンズから成るため、シリンドリカルレンズの少なくとも一方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、レーザ光の幅を垂直方向に第１の幅と第２の幅に広げることができる。

請求項５の発明は、レンズは一対のシリンドリカルレンズから成るため、レーザレーダ装置の正面方向に対して、シリンドリカルレンズの一方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、レーザ光の幅を垂直方向に広げることができる。そして、レーザ光が光軸に沿って９０゜回転する正面方向に直交する方向に対して、シリンドリカルレンズの他方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、レーザ光の幅を垂直方向に広げることができる。

第１実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。 図２（Ａ）は、第１実施形態のレーザレーダ装置によるレーザ光の地面に対する平行確認動作の説明図であり、図２（Ｂ）は座標算出動作の説明図である。 第１実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの回転を示す図である。 第１実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの縦拡張を示す図である。 第１実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの横拡張を示す図である。 第１実施形態のレーザレーダ装置による平行確認動作のフローチャートである。 第２実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの縦拡張を示す図である。

[第１実施形態]
以下、第１実施形態のレーザレーダ装置について、図面を参照して説明する。
（全体構成）
まず、図１を参照して第１実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成について説明する。
図１は、第１実施形態に係るレーザレーダ装置の全体構成を概略的に例示する断面図である。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Ｌ２を受光するフォトダイオード２０とを備え、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、「レーザ光発生手段」の一例に相当するものであり、制御回路７０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。なお、第１実施形態では、レーザダイオード１０から検出物体に至るまでのレーザ光を符号Ｌ１にて概念的に示し、検出物体からフォトダイオードに至るまでの反射光を符号Ｌ２にて概念的に示している。

フォトダイオード２０は、「光検出手段」の一例に相当するものであり、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。このフォトダイオード２０は、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が検出物体（図示略）にて反射したとき、その反射光Ｌ２を受光して電気信号に変換している。なお、検出物体からの反射光については所定領域のものが凹面鏡４１に取り込まれる構成となっており、図１では、符号Ｌ２で示す２つのライン（二点鎖線）間の領域の反射光が取り込まれる例を示している。

レーザダイオード１０から出射されるレーザ光Ｌ１の光軸上にはレンズ６０が設けられている。このレンズ６０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１０からのレーザ光Ｌ１を平行光に変換している。レンズ６０は、第１シリンドリカルレンズ６０Ｆと第２シリンドリカルレンズ６０Ｓとから成る。第１シリンドリカルレンズ６０Ｆには、光軸に沿って位置を調整するための第１アクチュエータ６２Ｆが取り付けられ、第２シリンドリカルレンズ６０Ｓには、光軸に沿って位置を調整するための第２アクチュエータ６２Ｓが取り付けられている。第１アクチュエータ６２Ｆ、第２アクチュエータ６２Ｓにより第１シリンドリカルレンズ６０Ｆと第２シリンドリカルレンズ６０Ｓの位置が調整されることで、後述するように投光ビーム形状を段階的に縦長に変化させる。第１アクチュエータ６２Ｆ、第２アクチュエータ６２Ｓは、「幅拡張手段」の一例に相当する。

レンズ６０を通過したレーザ光Ｌ１の光路付近には、ミラー３０が設けられている。このミラー３０は、レーザ光Ｌ１の光軸に対し所定角度で傾斜してなる反射面３０ａと、反射面３０ａと交差する方向の貫通路３２とを備えており、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１を貫通路３２を介して通過させる一方、検出物体からの反射光Ｌ２（より詳しくは凹面鏡４１にて反射された反射光）をフォトダイオード２０に向けて反射させている。なお、第１実施形態では、ミラー３０が「反射光誘導部」の一例に相当し、「偏向手段」にて偏向された反射光Ｌ２をフォトダイオード２０（光検出手段）へと導くように機能する。

また、ミラー３０を通過するレーザ光Ｌ１の光軸上には、回動反射機構４０が設けられている。回動反射機構４０は、「回動偏向手段」の一例に相当するものであり、レーザ光Ｌ１の光軸方向に延びる中心軸４２ａを中心として回動可能に配設され、この中心軸４２ａ上に焦点位置が設定される凹面鏡４１と、この凹面鏡４１に連結された軸部４２と、この軸部４２を回転可能に支持する図示しない軸受とを備えている。

凹面鏡４１は、「偏向手段」の一例に相当するものであり、ミラー３０を通過したレーザ光Ｌ１の光軸上に配置される凹状の反射面４１ａを備えると共に、中心軸４２ａ（所定の中心軸）を中心として回動可能とされており、レーザダイオード１０からのレーザ光Ｌ１をケース３外の空間に向けて偏向（反射）させ、且つケース３外の空間に存在する検出物体からの反射光Ｌ２をフォトダイオード２０に向けて偏向（反射）させる構成をなしている。

また、凹面鏡４１の回転中心となる中心軸４２ａの方向は、ミラー３０を通過して当該凹面鏡４１に入射するレーザ光Ｌ１の方向と略一致しており、レーザ光Ｌ１が凹面鏡４１に入射する入射位置Ｐ１が中心軸４２ａ上の位置とされている。また、第１実施形態では、凹面鏡４１の反射面４１ａにおいて位置Ｐ１付近の部分が、垂直方向（反射面４１ａに入射するレーザ光Ｌ１の方向）に対して４５°の角度で傾斜しており、凹面鏡４１の反射面４１ａで反射したレーザ光Ｌ１が水平方向に照射されるようになっている。また、凹面鏡４１は入射するレーザ光Ｌ１の方向と一致した方向の中心軸４２ａを中心として回転するため、凹面鏡４１の回転位置に関係なくレーザ光Ｌ１の入射角度が常に４５°で維持され、位置Ｐ１からのレーザ光Ｌ１の向きは絶えず水平方向（中心軸４２ａと直交する方向）となるように構成されている。なお、第１実施形態では、中心軸４２ａの方向を垂直方向（上下方向、縦方向）としており、中心軸４２ａと直交する平面方向を水平方向としている。

さらに、レーザレーダ装置１には、回動反射機構４０を駆動するモータ５０が設けられている。このモータ５０は、「駆動手段」の一例に相当するものであり、軸部４２を回転させることで、軸部４２と連結された凹面鏡４１を回転駆動している。なお、モータ５０の具体的構成としては、例えばサーボモータ等を用いても良いし、定常回転するモータを用い、凹面鏡４１が測距したい方向を向くタイミングに同期させてパルスレーザ光を出力することで、所望の方向の検出を可能としてもよい。また、第１実施形態では、図１に示すように、モータ５０の軸部４２の回転角度位置（即ち凹面鏡４１の回転角度位置）を検出する回転角度センサ５２が設けられている。回転角度センサ５２は、ロータリーエンコーダなど、軸部４２の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用できる。

第１実施形態に係るレーザレーダ装置１では、レーザダイオード１０、フォトダイオード２０、ミラー３０、レンズ６０、回動反射機構４０、モータ５０等がケース３内に収容され、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５と透過板８０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５は、一部が導光可能に開放された箱状形態をなしている。

この主ケース部５は、凹面鏡４１の周囲に、レーザ光Ｌ１及び反射光Ｌ２の通過を可能とする窓部４が形成されている。この窓部４は、主ケース部５において光の出入りを可能とするように開口した部分であり、窓部４を閉塞するように透過板８０が設けられている。

透過板８０は、例えば、透明の樹脂板、ガラス板などによって構成されており、凹面鏡４１の周囲においてほぼ全周に亘り窓部４を閉塞する構成で配置されている。この透過板８０は、凹面鏡４１からのレーザ光Ｌ１の走査経路上において周方向に配置されており、上記窓部４を閉塞すると共に凹面鏡４１から投射されたレーザ光Ｌ１を透過させる構成をなしている。

次ぎに、図２（Ａ）を参照して第１実施形態のレーザレーダ装置１によるレーザ光の地面に対する平行確認動作を説明する。
図２（ａ０）は、通常監視時のレーザ光Ｌ１のビーム幅を示す。レーザ光Ｌ１は、地面（又は床面）Ｇに対してほぼ平行な平行光（実際にはわずかに広がる）としてレーザレーダ装置１から出射されている。

図２（ａ１）は、平行確認動作時のレーザ光Ｌ１のビーム幅を示す。レーザ光Ｌ１は、地面（又は床面）Ｇの第１地点ＰＦで反射するように縦方向にビーム幅が第１広げ幅（伏角θ１）まで広げられている。ここで、第１地点ＰＦは、第１広げ幅（伏角θ１）のレーザ光Ｌ１で反射が生じた点を意味する。

図２（ａ２）は、平行確認動作時のレーザ光Ｌ１のビーム幅を示す。レーザ光Ｌ１は、地面（又は床面）Ｇの第２地点ＰＳで反射するように縦方向にビーム幅が第２広げ幅（伏角θ２）まで第１広げ幅（伏角θ１）よりも更に広げられている。ここで、第２地点ＰＳは、第２広げ幅（伏角θ２）のレーザ光Ｌ１で反射が生じた点を意味する。

図２（Ｂ）は、レーザレーダ装置１による座標算出動作の説明図である。
地面第１例ＥＸ１、地面第２例ＥＸ２、地面第３例ＥＸ３は、高さの異なる地面を模式的に示している。即ち、地面第１例ＥＸ１は相対的に高く、地面第２例ＥＸ２は中間で、地面第３例ＥＸ３は相対的に低くなっている。
地面第１例ＥＸ１では、第１広げ幅（伏角θ１）において第１点Ｐ１Ｆでレーザ光が反射し、第２広げ幅（伏角θ２）において第２点Ｐ１Ｓでレーザ光が反射している。第１点Ｐ１Ｆまでの距離ｄ１Ｆ、第２点Ｐ１Ｓまでの距離ｄ１Ｓはレーザ光Ｌ１の反射光波形（反射時間）から算出される。また、第１広げ幅の伏角θ１、第２広げ幅の伏角θ２は、既知の所定値である。このため、第１点Ｐ１Ｆまでの距離ｄ１Ｆ、及び、第１広げ幅の伏角θ１に基づき、レーザレーダ装置１を原点（０．０）とするレーザ光に沿った垂直面に地面上の第１点Ｐ１Ｆの極座標が算出される。第２点Ｐ１Ｓまでの距離ｄ１Ｓ、及び、第２広げ幅の伏角θ２に基づき第２点Ｐ１Ｓの極座標が算出される。第１点Ｐ１Ｆの極座標と第２点Ｐ１Ｓの極座標とから、レーザレーダ装置１のレーザ光と地面とのズレを計算する。例えば、レーザレーダ装置１は、第１点Ｐ１Ｆの極座標と第２点Ｐ１Ｓの極座標から、第１点Ｐ１Ｆと第２点Ｐ１Ｓとの傾斜角度を求め、その傾斜角度が設置時に設定された傾斜角度から所定閾値よりもズレていないかを判断する。

ここで、レーザレーダ装置１が３００ｍの範囲で、高さ１．６ｍの人体を検出するためには、地面に対して±０．０５゜以下の誤差（ズレ量）である必要がある。例えば、レーザレーダ装置１は、第１点Ｐ１Ｆとして２５０ｍ先の座標を求め、第２点Ｐ１Ｓとして１５０ｍ先の座標を求め、２点間の傾斜角度が±０．０５゜の閾値よりもズレていないかを判断する。

同様にして、地面第２例ＥＸ２に対して、第１点Ｐ２Ｆの極座標と第２点Ｐ２Ｓの極座標が求められ、第１点Ｐ２Ｆの極座標と第２点Ｐ２Ｓの極座標とから、レーザレーダ装置１のレーザ光と地面第２例ＥＸ２の地面とのズレが求められる。地面第３例ＥＸ３に対して、第１点Ｐ３Ｆの極座標と第２点Ｐ３Ｓの極座標が求められ、第１点Ｐ３Ｆの極座標と第２点Ｐ３Ｓの極座標とから、レーザレーダ装置１のレーザ光と地面第３例ＥＸ３の地面とのズレが求められる。上述された例では、地面に対して２点の極座標を求めたが、３点以上の極座標も求め、ズレを判断することも可能である。

図３は、第１実施形態に係る投光スポットの回転を示す図である。
図１を参照して上述したように、レーザダイオード１０から垂直（光軸方向に延びる中心軸４２ａ）方向に出射されたレーザ光Ｌ１は、垂直方向に対して４５°の角度で傾斜する凹面鏡４１により水平方向（中心軸４２ａと直交する方向）とされると共に、中心軸４２ａを中心とする凹面鏡４１の回転により水平方向に３６０゜回転（３６０゜の水平走査）する。そして、この凹面鏡４１の３６０゜回転により、レーザ光Ｌ１も光軸に沿って３６０゜回転する。

図３中でレーザレーダ装置１の正面方向ＦＳに照射されるレーザ光は、時計回りに９０゜回転し正面方向ＦＳに対して直交する右横方向ＲＳに照射される際に、凹面鏡４１（図１参照）で反射されると光軸に沿って９０゜回転する。ここで、正面方向ＦＳとは、後述するレンズ６０の調整で、投光スポットＳＰ２を垂直方向に広げられるレーザレーダ装置１のレーザ照射方向を意味する。正面方向ＦＳに対して１８０゜回転して逆方向の真後ろ方向ＢＳに照射されるレーザ光は、光軸に沿って１８０゜回転している。正面方向ＦＳに対して２７０゜回転して、正面方向ＦＳに対して直交する左横方向ＬＳに照射されるレーザ光は、光軸に沿って２７０゜回転している。即ち、正面方向ＦＳ対して９０゜の角度差がある右横方向ＲＳ、左横方向ＬＳに照射されるレーザ光は、光軸に沿って９０゜回転している。

図４は、第１実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの縦拡張を示す図である。図４（Ａ）は、レーザダイオード１０から出射されたレーザ光を第１シリンドリカルレンズ６０Ｆと第２シリンドリカルレンズ６０Ｓとにより平行光に変換し、正四角形の投光スポットＳＰ１を得ている状態を示す。この状態が、図２（Ａ）の（ａ０）を参照して上述したように通常監視時のレーザ光Ｌ１のビーム幅を形成する。

図４（Ｂ）は、レーザダイオード１０から出射されたレーザ光から第１シリンドリカルレンズ６０Ｆと第２シリンドリカルレンズ６０Ｓとにより、縦長四角形の投光スポットＳＰ２を得ている状態を示す。ここでは、図１中に示される第１アクチュエータ６２Ｆによって、第１シリンドリカルレンズ６０Ｆを光軸に沿ってレーザダイオード１０に近づくように位置調整が成されている。この状態で、図２（Ａ）の（ａ１）を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光Ｌ１は、地面（又は床面）Ｇの第１地点ＰＦで反射するように縦方向にビーム幅が第１広げ幅（伏角θ１）まで広げられる。第１アクチュエータ６２Ｆによって、第１シリンドリカルレンズ６０Ｆを光軸に沿ってレーザダイオード１０に更に近づけられ、図２（Ａ）の（ａ２）を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光Ｌ１は、地面（又は床面）Ｇの第２地点ＰＳで反射するように縦方向にビーム幅が第２広げ幅（伏角θ２）まで広げられる。

図５は、第１実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの横拡張を示す図である。図５（Ａ）は、図４（Ａ）と同様に、レーザダイオード１０から出射されたレーザ光を第１シリンドリカルレンズ６０Ｆと第２シリンドリカルレンズ６０Ｓとにより平行光に変換し、正四角形の投光スポットＳＰ１を得ている状態を示す。

図５（Ｂ）は、レーザダイオード１０から出射されたレーザ光から第１シリンドリカルレンズ６０Ｆと第２シリンドリカルレンズ６０Ｓとにより、横長四角形の投光スポットＳＰ３を得ている状態を示す。ここでは、図１中に示される第２アクチュエータ６２Ｓによって、第２シリンドリカルレンズ６０Ｓを光軸に沿ってレーザダイオード１０に遠ざけるように位置調整が成されている。この状態で、図３を参照して上述したように、正面方向ＦＳに対して直交する右横方向ＲＳ、左横方向ＬＳに照射されるレーザ光は、凹面鏡４１（図１参照）で反射される際に光軸に沿って９０゜回転し、図５（Ｂ）中に示される横長四角形の投光スポットＳＰ３は、縦長四角形の投光スポットに成る。これにより、図２（Ａ）の（ａ１）を参照して上述したと同様に平行確認動作時のレーザ光Ｌ１は、地面（又は床面）Ｇの第１地点ＰＦで反射するように縦方向にビーム幅が第１広げ幅（伏角θ１）まで広げられる。

第１実施形態のレーザダイオード１０は、平行確認は、図３中に示される正面方向ＦＳ、正面方向ＦＳに対して直交する右横方向ＲＳ、左横方向ＬＳに対して行われる。この３方向では、垂直方向に正確にビーム幅が第１広げ幅（伏角θ１）、第２広げ幅（伏角θ２）まで広げられ、平行確認動作、演算処理が容易であるからである。また、レーザダイオード１０の平行確認は正面方向ＦＳ、右横方向ＲＳ、左横方向ＬＳの３方向、又は、真後ろ方向ＢＳを含む４方向を行えば必要かつ十分であり、３６０゜行う必要性は低い。

図６は第１実施形態のレーザレーダ装置による平行確認動作のフローチャートである。
図１中に示される制御回路７０は、ズレ計測タイミングか判断する（Ｓ１２）。例えば、１日に１回平行確認を行うとすれば、ズレ計測タイミングになるまで（Ｓ１２：Ｎｏ）、レーザによる通常監視を継続する（Ｓ３２）。

１日に１回のズレ計測タイミングになると（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ズレ確認作業をスケジュールに則り開始する（Ｓ１４）。先ず、図３を参照して上述したように正面方向ＦＳに対して、図４（Ｂ）を参照して上述した第１アクチュエータ６２Ｆ（図１参照）によって、第１シリンドリカルレンズ６０Ｆが光軸に沿ってレーザダイオード１０に近づけられ、図２（Ａ）の（ａ１）を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光Ｌ１は、地面（又は床面）Ｇの第１地点ＰＦで反射するように縦方向にビーム幅が第１広げ幅（伏角θ１）まで広げられ、走査が実行される（Ｓ１６）。得られた反射光波形（反射時間）から第１地点ＰＦまで距離が測定される（Ｓ１８）。次ぎに、第１シリンドリカルレンズ６０Ｆが光軸に沿ってレーザダイオード１０に更に近づけられ、図２（Ａ）の（ａ２）を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光Ｌ１は、地面（又は床面）Ｇの第２地点ＰＳで反射するように縦方向にビーム幅が第２広げ幅（伏角θ２）まで広げられ、走査が実行される（Ｓ２０）。得られた反射光波形（反射時間）から第２地点ＰＳまで距離が測定される（Ｓ２２）。広げ幅角度（伏角θ１，θ２）と第１地点ＰＦ、第２地点ＰＳまでの距離から、正面方向ＦＳに対する装置と地面のズレが計算される（Ｓ２４）。

そして、正面方向ＦＳ、右横方向ＲＳ、左横方向ＬＳの３方向に対して装置と地面のズレが計算されたかが判断される（Ｓ２６）。ここでは、右横方向ＲＳ、左横方向ＬＳの計算が済んでいないので（Ｓ２６：Ｎｏ）、Ｓ１６に戻り、右横方向ＲＳへのＳ１６〜Ｓ２４の処理が行われる。ここで、右横方向ＲＳへ図２（Ａ）の（ａ１）を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光Ｌ１の縦方向にビーム幅が第１広げ幅（伏角θ１）、第２広げ幅（伏角θ２）まで広げられる際には、図５（Ｂ）を参照して上述したように、第２アクチュエータ６２Ｓ（図１参照）によって、第２シリンドリカルレンズ６０Ｓが、光軸に沿ってレーザダイオード１０に近づくように位置調整が成される。この状態で、図２（Ａ）の（ａ１）（ａ２）を参照して上述したように平行確認動作時のレーザ光Ｌ１は、地面（又は床面）Ｇの第１地点ＰＦ、第２地点ＰＳで反射するように縦方向にビーム幅が第１広げ幅（伏角θ１）、第２広げ幅（伏角θ２）まで広げられる。同様にして、左横方向ＬＳへのＳ１６〜Ｓ２４の処理が行われる。

正面方向ＦＳ、右横方向ＲＳ、左横方向ＬＳの３方向に対して装置と地面のズレが計算されると（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、正面方向ＦＳ、右横方向ＲＳ、左横方向ＬＳの３方向のそれぞれに対して装置と地面のズレが所定閾値を超えていないか判断される（Ｓ２８：Ｙｅｓ）。ズレが所定閾値を超えていない場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）。広げたビーム幅をレーザによる通常監視時の幅まで戻し（Ｓ３０）、通常監視を継続する（Ｓ３２）。他方、右横方向ＲＳ、左横方向ＬＳの３方向のいずれかが、装置と地面のズレが所定閾値を超えた場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、角度ズレ断定信号を出力し（Ｓ３４）、図示しない表示器に角度ズレの警告を表示する。

第１実施形態のレーザレーダ装置では、レーザ光の幅を垂直方向に第１広げ幅と第２広げ幅に広げ、地面又は床面へレーザ光を照射させる（幅拡張手段：Ｓ１６、Ｓ２０）。第１広げ幅と第２広げ幅に広げられた照射光から第１広げ幅で反射した地面又は床面までの距離と第２広げ幅で反射した地面又は床面までの距離とを求める（距離算出手段：Ｓ１８、Ｓ２２）。第１広げ幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と求めた距離と、第２広げ幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と求めた距離から、第１広げ幅で反射した地面又は床面と第２広げ幅で反射した地面又は床面との傾きを算出する（傾き算出手段：Ｓ２４）。そして、算出した傾きが所定閾値を超えるか判断し（出力手段：Ｓ２８）、閾値を超える場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、閾値越えの信号を出力する（出力手段：Ｓ３４）。このため、レーザレーダ装置が、レーザ光が地面に対して平行であることを常時確認し、地面に対して平行で無い場合には信号を出力することができる。

[第２実施形態]
図７は、第２実施形態に係るレーザレーダ装置の投光スポットの縦拡張を示す図である。図７（Ａ）は、図４（Ａ）と同様にレーザダイオード１０から出射されたレーザ光が、第１シリンドリカルレンズ６０Ｆと第２シリンドリカルレンズ６０Ｓとにより平行光に変換され、正四角形の投光スポットＳＰ１を得ている状態を示す。この状態が、図２（Ａ）の（ａ０）を参照して上述したように通常監視時のレーザ光Ｌ１のビーム幅を形成する。

図７（Ｂ）は、レーザダイオード１０から出射されたレーザ光から第１シリンドリカルレンズ６０Ｆと第２シリンドリカルレンズ６０Ｓ、第３シリンドリカルレンズ６０Ｔとにより、縦長四角形の投光スポットＳＰ２を得ている状態を示す。ここでは、第１シリンドリカルレンズ６０Ｆと第２シリンドリカルレンズ６０Ｓとの間に第３シリンドリカルレンズ６０Ｔが差し入れられる。この状態で、平行確認動作時のレーザ光Ｌ１は、地面（又は床面）Ｇの第１地点ＰＦで反射するように縦方向にビーム幅が第１広げ幅（伏角θ１）まで広げられる。

同様にして、図７（Ａ）に示すレーザ光を第１シリンドリカルレンズ６０Ｆと第２シリンドリカルレンズ６０Ｓとによりレーザ光Ｌ１を平行光に変換している状態から、第２シリンドリカルレンズ６０Ｓの前に図示しない第４シリンドリカルレンズが差し入れられ、図５（Ｂ）を参照して上述した第１実施形態と同様に、横長四角形の投光スポットＳＰ３が得られる。

第２実施形態のレーザレーダ装置は、レーザ光を拡張する機械的機構を除き、図１に示された機械的構成、及び、図６示された平行確認動作は同様である。第２実施形態のレーザレーダ装置は、第１シリンドリカルレンズ６０Ｆと第２シリンドリカルレンズ６０Ｓとを移動さないため、光学系にズレが生じ難い。

１０…レーザダイオード（レーザ光発生手段）
２０…フォトダイオード（光検出手段）
３０…ミラー
４０…回動反射機構（回動偏向手段）
４１…凹面鏡（偏向手段）
４２ａ…中心軸
５０…モータ（駆動手段）
６０…レンズ
６０Ｆ…第１シリンドリカルレンズ
６０Ｓ…第２シリンドリカルレンズ
Ｌ１…レーザ光

Claims (5)

1. レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
   前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光を平行光に変換するレンズと、
   前記レーザ光発生手段から前記レーザ光が発生したときに、当該レーザ光が検出物体にて反射した反射光を検出する光検出手段と、
   所定の中心軸を中心として回動可能に構成された偏向手段を備えるとともに、前記偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、かつ前記反射光を前記光検出手段に向けて偏向する回動偏向手段と、
   前記偏向手段にて偏向された前記反射光を前記光検出手段へと導く反射光誘導部と、
   前記回動偏向手段を駆動する駆動手段と、
   を備えたレーザレーダ装置であって、
   レーザ光の幅を垂直方向に第１の幅と第２の幅に広げ、地面又は床面へレーザ光を照射させる幅拡張手段と、
   第１の幅と第２の幅に広げられた照射光から前記第１の幅で反射した地面又は床面までの距離と第２の幅で反射した地面又は床面までの距離とを求める距離算出手段と、
   前記第１の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と前記求めた距離と、前記第２の幅のレーザ光の反射した地面又は床面に対する伏角と前記求めた距離から、前記第１の幅で反射した地面又は床面と第２の幅で反射した地面又は床面との傾きを算出する傾き算出手段と、
   前記算出した傾きが所定閾値を超えるか判断し、閾値を超える場合、閾値越えの信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴とするレーザレーダ装置。
2. 請求項１のレーザレーダ装置であって、
   前記幅拡張手段、前記距離算出手段、前記傾き算出手段、前記出力手段の処理を複数の方向に対して行うことを特徴とするレーザレーダ装置。
3. 請求項２のレーザレーダ装置であって、
   前記幅拡張手段、前記距離算出手段、前記傾き算出手段、前記出力手段の処理を１の方向と、前記１の方向に対して直交する方向に対して行うことを特徴とするレーザレーダ装置。
4. 請求項１のレーザレーダ装置であって、
   前記レンズは一対のシリンドリカルレンズから成り、
   前記幅拡張手段は、前記シリンドリカルレンズの少なくとも一方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、前記レーザ光の幅を垂直方向に前記第１の幅と前記第２の幅に広げる。
5. 請求項４のレーザレーダ装置であって、
   前記レーザレーダ装置の正面方向に対して、前記幅拡張手段は、前記シリンドリカルレンズの一方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、前記レーザ光の幅を垂直方向に前記第１の幅と前記第２の幅に広げ、
   前記レーザレーダ装置の前記正面方向に直交する方向に対して、前記幅拡張手段は、前記シリンドリカルレンズの他方をレーザ光の光軸に沿って移動させることで、前記レーザ光の幅を垂直方向に前記第１の幅と前記第２の幅に広げる。

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