JP5428804B2 - 物体検出システム - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を走査しつつ出力し、そのレーザ光がセンサ外部の物体に反射して生じた反射光を検出することで物体を検出するレーザセンサを複数備えた物体検出システムに関する。

レーザ光を走査しつつ出力し、そのレーザ光がセンサ外部の物体に反射して生じた反射光を検出することでレーザ走査範囲に存在する物体を検出するレーザセンサとして、たとえば、特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１のものは、レーザダイオードから出力されたパルスレーザ光を反射して装置外部に出力する凹面鏡を、ステップモータによって回転駆動することでレーザ光を走査する。そして、装置外部に出力されたレーザ光がセンサ外部の物体に反射して生じた反射光をこの凹面鏡および光アイソレータを用いてフォトダイオードに導くことで、レーザ光がセンサ外部の物体に反射して生じた反射光を検出している。そして、この検出した反射光に基づいて、レーザ走査範囲に存在する物体を検出している。

特許第２７８９７４１号公報

ところで、一台のレーザセンサによる検出可能範囲よりも広い範囲に渡り物体を検出しようとする場合、レーザセンサを複数台設置することになる。

レーザセンサを複数台設置した場合、あるレーザセンサから出力したレーザ光を他のレーザセンサが検出してしまう恐れが生じる。たとえば、２つのレーザセンサがレーザ光を走査している過程において、互いに他方のレーザセンサに向けてレーザ光を出力してしまう状況が生じると、互いに他のレーザセンサからのレーザ光を検出してしまうことになる。また、レーザセンサは、レーザ光を出力した角度に存在する外部の物体に反射して生じた反射光のみしか検出しないのではなく、そのレーザ光を出力した角度に基づいて定まる所定の検出角度範囲を有している。そのため、他のレーザセンサが上記検出角度範囲内に位置しているときに、そのレーザセンサからレーザ光が出力された場合にも、他のレーザセンサが出力したレーザ光を検出してしまう恐れが生じる。

そして、あるレーザセンサから出力されたレーザ光が他のレーザセンサによって検出されてしまうと、そのことによって、実際には存在しない物体を検出したと判断してしまう誤検出の可能性が生じる。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、複数のレーザセンサを備えた物体検出システムにおいて、あるレーザセンサから出力したレーザ光を他のレーザセンサが検出することによる誤検出を抑制することにある。

その目的を達成するための請求項１記載の発明は、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が発生したレーザ光の反射光を検出するレーザ光検出手段と、回転可能に構成され、回転することにより前記レーザ光発生手段が発生したレーザ光を走査しつつ外部に出力するとともに、回転角度に応じて定まる所定の検出角度範囲において外部から到来する前記反射光を前記レーザ光検出手段へ導く回転手段と、前記回転手段を回転駆動させる駆動手段とを備え、前記レーザ光検出手段が検出したレーザ光に基づいて物体を検出するレーザセンサを、複数備えた物体検出システムであって、
前記複数のレーザセンサのうち、少なくとも一対のレーザセンサは、一方のレーザセンサが他方のレーザセンサから出力されたレーザ光を検出する可能性のある範囲に設けられており、
その一対のレーザセンサの少なくとも一方は、自身が備えている回転手段の回転角度を逐次算出する自回転角度算出手段と、他方のレーザセンサの回転手段の回転角度を逐次取得する他回転角度取得手段と、他方のレーザセンサから出力されるレーザ光を自身のレーザ光検出手段が検出してしまう自身および他方のレーザセンサの回転手段の互いの角度関係を記憶している記憶手段と、前記自回転角度算出手段が算出した自身の回転手段の回転角度、前記他回転角度取得手段が取得した他方のレーザセンサの回転手段の回転角度、および前記記憶手段に記憶されている角度関係に基づいて、他方のレーザセンサから出力されるレーザ光を自身のレーザ光検出手段が検出してしまうことによる誤検出の危険性があるか否かを逐次予測する誤検出予測手段と、前記誤検出予測手段が誤検出の危険性があると予測したことに基づいて、誤検出の危険性がなくなるように、前記駆動手段による前記回転手段の回転速度を調整する回転速度調整手段とを備えていることを特徴とする物体検出システムである。

この請求項１の物体検出システムは、複数のレーザセンサを備えており、複数のレーザセンサのうち、少なくとも一対のレーザセンサは、一方のレーザセンサが他方のレーザセンサから出力されたレーザ光を検出する可能性のある範囲に設けられている。そのため、上記一方のレーザセンサは、他方のレーザセンサからのレーザ光を検出したことをもって物体が存在するとの誤検出をしてしまう恐れがある。

しかし、上記一対のレーザセンサの少なくとも一方は、誤検出予測手段、回転速度調整手段を有している。この誤検出予測手段は、自回転角度算出手段が算出した自身の回転手段の回転角度、他回転角度取得手段が取得した他方のレーザセンサの回転手段の回転角度、および記憶手段に記憶されている角度関係に基づいて、他方のレーザセンサから出力されるレーザ光を自身のレーザ光検出手段が検出してしまうことによる誤検出の危険性があるか否かを逐次予測する。そして、誤検出予測手段が誤検出の危険性があると予測した場合、回転速度調整手段は、誤検出の危険性がなくなるように、駆動手段による回転手段の回転速度を調整する。

そのため、他方のレーザセンサから出力されるレーザ光を自身のレーザ光検出手段が検出してしまうことが抑制され、その結果、実際には存在しない物体を検出したと判断してしまう誤検出を抑制できる。

なお、上記一対のレーザセンサは、いずれか一方のみが、他方のレーザセンサから出力されたレーザ光を検出してしまうようになっていてもよいし、また、両方のレーザセンサが他方のレーザセンサから出力されたレーザ光を検出してしまうようになっていてもよい。

また、上記回転速度調整手段を備えている側のレーザセンサが誤検出を抑制できるのは当然であるが、誤検出は、一方のレーザセンサの回転手段の回転角度と、他方のレーザセンサの回転手段の回転角度との相対的な関係によって生じる。そのため、いずれか一方のレーザセンサのみが自身の回転手段の回転速度を調整できるようになっていれば、他方のレーザセンサが誤検出をしてしまう恐れがあるとしても、その他方のレーザセンサの誤検出も抑制可能である。

ただし、請求項２のように、両方のレーザセンサがともに自身の回転手段の回転速度を調整できるようになっていてもよい。すなわち、請求項２は、一対のレーザセンサが、いずれも、前記自回転角度算出手段、他回転角度取得手段、記憶手段、誤検出予測手段、回転速度調整手段を備えていることを特徴とする。

このようにすれば、一対のレーザセンサは、どちらも、誤検出を抑制するために、回転手段の回転速度を調整することが可能となる。また、一対のレーザセンサとして、同じ構成を有するレーザセンサを使用することができる利点もある。

レーザセンサは、回転手段の回転角度を算出するために、請求項３の構成を有することが好ましい。その請求項３は、前記一対のレーザセンサは、それぞれ、前記回転手段の回転角度の基準を示す基準信号を検出する基準信号検出手段を有しており、前記自回転角度算出手段は、前記基準信号検出手段が検出した基準信号に基づいて、自身が備えている回転手段の回転角度を算出することを特徴とする。このように基準信号に基づいて回転手段の回転角度を算出することで、回転手段の回転角度を正確に算出することができ、その結果、他方のレーザセンサから出力されるレーザ光を自身のレーザ光検出手段が検出してしまうことによる誤検出の危険性があるか否かの予測精度が向上する。従って、誤検出をより抑制できる。

さらに、基準信号としては、請求項４、６、８に記載のものを使用することができる。請求項４は、前記レーザセンサは、当該センサの内部であって、前記回転手段が出力するレーザ光を反射可能な位置に設置され、且つ、前記回転手段に対する設置角度が定まっている内部基準物体を有しており、前記基準信号検出手段は、前記回転手段が出力したレーザ光が前記内部基準物体で反射した反射光を前記レーザ光検出手段が検出したことを示す信号を前記基準信号として用いることを特徴とする。

このようにすれば、基準信号を検出するために、センサ外部に基準物体を設置する必要がないことから、システムの設置が容易になる。

また、請求項５は、前記レーザセンサは、周方向において、物体検出を行わない角度範囲である検出外角度範囲を有しており、前記内部基準物体は、前記検出外角度範囲に設置されていることを特徴とする。このようにすれば、内部基準物体によって、この内部基準物体を備えたレーザセンサによる物体の検出が阻害されることがない。

また、請求項６は、前記物体検出システムは、前記レーザセンサの外部であって、前記レーザセンサからのレーザ光を反射可能な位置に設置され、前記レーザセンサに対する設置角度が定まっている外部基準物体を有しており、前記基準信号検出手段は、前記回転手段が出力したレーザ光が前記外部基準物体で反射した反射光を前記レーザ光検出手段が検出したことを示す信号を前記基準信号として用いることを特徴とする。このように外部基準物体を用いれば、内部基準物体を備えていないレーザセンサを本物体検出システムに用いることができる。

また、請求項７は、前記外部基準物体は、前記一対のレーザセンサのいずれからのレーザ光も反射可能な位置に設置されており、前記一対のレーザセンサの前記基準信号検出手段が用いる基準信号は、同一の外部基準物体で反射した反射光に基づく信号であることを特徴とする。このようにすれば、配置しなければならない外部基準物体の数を少なくすることができる。

また、請求項８は、前記駆動手段は、前記駆動手段の回転軸に連結されてその回転軸とともに回転する回転体を備えるとともに、その回転体が一周回転する毎に信号を発生する信号発生手段を備えており、前記基準信号検出手段は、前記信号発生手段が発生する信号を前記基準信号として用いることを特徴とする。このようにすれば、レーザセンサの内部および外部に基準物体を設ける必要がない。

また、請求項９は、前記回転速度調整手段は、前記回転手段の回転速度の調整として回転速度の減速を行うことを特徴とする。

前記回転手段の回転速度の調整として回転速度の増速を行うこととする場合には、回転速度の調整を行っていない通常の状態における回転速度を、回転速度調整の際に増速可能とするために、余裕を持った回転速度としなければならない。しかし、上記請求項のように回転手段の回転速度の調整として回転速度の減速を行うようにすれば、回転速度の調整を行っていない通常の状態で、駆動手段の能力限界に近い回転速度で回転手段を回転させることができる。

また、請求項１０は、前記回転速度調整手段は、前記回転手段の回転速度の調整として回転速度の減速を行うものであり、且つ、前記一対のレーザセンサは、前記誤検出予測手段が誤検出の危険性がないと予測するようにするために自身の回転手段の回転角度を変更する場合の変更角度量を自変更角度量として算出するとともに、前記誤検出予測手段が誤検出の危険性がないと予測するようにするために他方のレーザセンサの回転手段の回転角度を変更する場合の変更角度量を他変更角度量として算出し、それら自変更角度量と他変更角度量とを比較して、自変更角度量のほうが小さい場合に、自身の回転手段の回転速度の調整を行うことを特徴とする。

このようにすれば、より変更角度量が小さい側のレーザセンサが回転手段の回転速度の調整を行うことになるので、迅速に回転速度の調整を終了させることができる。

また、請求項１１は、前記回転速度調整手段は、前記回転手段の回転速度の調整として、前記回転手段の回転の一時的な停止を行うことを特徴とする。このように、回転手段の回転を一時的に停止する調整を行ってもよい。

また、請求項１２は、前記レーザセンサは、前記レーザ光検出手段が検出したレーザ光に基づいて物体までの距離およびその物体の方向を計測する物体位置計測手段と、前記物体計測手段が計測した物体の距離および方向が警報条件を満たす場合に、警報信号を出力する警報信号出力手段をさらに備えていることを特徴とする。

このようにすれば、本物体検出システムを、警報を行うシステムに利用することができる。なお、警報信号は、音すなわち警報音であってもよいし、電気的信号であってもよい。後者の場合には、工場内の無人走行車両の周囲に人が接近したときに当該無人走行車両を停止させるシステムなど、移動体の動作を自動制御する自動制御システムに警報信号を利用できる。

（ａ）は、第１実施形態の物体検出システムに用いるレーザセンサＡの構造を概略的に示す断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。 第１実施形態におけるレーザセンサＡ、Ｂの配置を示す図である。 レーザセンサＡからのレーザ光Ｌ３が種々の出力角度をとったときのノイズ光検出角度範囲Ｎを示す図である。 レーザセンサＡの制御装置１２０が誤検出防止のために実行する処理内容を示すフローチャートである。 第２実施形態におけるレーザセンサＡ、Ｂの配置を示す図である。 周方向全部にわたってシールド６０を設けたレーザセンサの断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の物体検出システムの第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）は、第１実施形態の物体検出システムに用いるレーザセンサＡの構造を概略的に示す断面図である。第１実施形態では、このレーザセンサＡ、およびこのレーザセンサＡと同一の構成のレーザセンサＢの２台のレーザレーダセンサを備える（図２参照）。

図１（ａ）に示すように、レーザセンサＡは、種々の構成部材を収容するための筐体２０を備えている。この筐体２０は、略水平な所定の設置面（たとえば地面など）に設置される底板部２２、その底板部２２の縁からその底板部２２に対して垂直に設けられた後壁部２４などから構成されている。

筐体２０内には、特許請求の範囲のレーザ光発生手段に相当するレーザダイオード１０が備えられている。このレーザダイオード１０は図示しない駆動回路からパルス電流が供給されることにより、筐体２０の平板状の後壁部２４に対して垂直な方向に、パルスレーザ光L０を出力する。なお、このパルスレーザ光Ｌ０はたとえば赤外光である。

このパルスレーザ光L０は、レーザダイオード１０に対向して配置されたコリメートレンズ３０を通過することによって平行光に変換される。平行光に変換されたレーザ光Ｌ１は、そのレーザ光Ｌ１の進行方向に配置され、反射面がレーザ光Ｌ１の進行方向に対して４５度傾斜している固定ミラー４０によって反射され、固定ミラー４０によって反射される前の進行方向に対して垂直方向下向きのレーザ光Ｌ２となる。

特許請求の範囲の回転手段に相当する回転ミラー５０は、矩形平板状であって、固定ミラー４０の反射面に対向する反射面５１を有している。反射面５１は、固定ミラー４０から到来するレーザ光Ｌ２に対して所定角度傾斜した角度（たとえば、固定ミラー４０から到来するレーザ光Ｌ１の入射角が４５度となる角度）に設けられている。固定ミラー４０から到来するレーザ光Ｌ２は、この反射面５１によって反射されてセンサ外部に向かうレーザ光Ｌ３となる。そして、レーザ光Ｌ３は、シールド６０を透過してセンサ外部に出力される。

また、回転ミラー５０には回転軸７０が固定されている。この固定軸７０の回転ミラー５０における固定位置は、回転軸７０の軸線上に前述の固定ミラー４０が位置する位置となっている。回転軸７０は、特許請求の範囲の駆動手段に相当するモータ８０の図示しない回転軸に連結されており、これにより、回転ミラー５０はモータ８０によって回転駆動される。

回転ミラー５０によって反射されてセンサ外部に出力されたレーザ光Ｌ３がセンサ外部の物体に反射すると、それによって生じた反射光Ｌ４が、シールド６０を透過して回転ミラー５０に入射する。なお、シールド６０は、フィルタとして機能するようになっていることが好ましい。すなわち、シールド６０は、反射光Ｌ４や前述のレーザ光Ｌ３を透過し、且つ、これらの光Ｌ３、Ｌ４とは異なる波長帯域の光を透過しないようになっていることが好ましい。従って、たとえば、レーザ光が赤外光の場合にシールド６０は透光性の黒色材料で構成されることが好ましい。

回転ミラー５０に入射した反射光Ｌ４が反射面５１によって反射されると、固定ミラー４０から回転ミラー５０に向かうときのレーザ光Ｌ１と平行且つ進行方向が逆向きの反射光Ｌ５となる。

上記反射光Ｌ５は、集光レンズ９０を通過することでフォトダイオード１００に向かう反射光Ｌ６となり、この反射光Ｌ６が、集光レンズ９０の焦点位置に設けられたフォトダイオード１００によって検出される。なお、フォトダイオード１００が特許請求の範囲のレーザ光検出手段に相当する。

レーザセンサＡは、さらに、筐体２０の底板部２２において後壁部２４に近接する予め定められた位置に、特許請求の範囲の内部基準物体に相当する基準板１１０が固定されている。この基準板１１０は、その周囲の物体（筐体２０の後壁部２４など）と区別が容易な色となっている。

また、レーザセンサＡは、制御装置１２０、記憶装置１３０、通信装置１４０も備えている。これら制御装置１２０、記憶装置１３０、通信装置１４０は、後壁部２４の付近に設けられた図示しない基板に固定される。

制御装置１２０は、図示しない内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータであり、レーザダイオード１０を駆動する駆動回路を制御することによるレーザダイオードの発光制御、回転ミラー５０の回転角度の逐次算出、モータ８０の回転速度を調整することによる回転ミラー５０の速度調整、フォトダイオード１００からの検出信号に基づく物体検出処理などを行なう。この制御装置１２０の処理内容は後に詳述する。また、制御装置１２０は、記憶装置１３０からの情報の読み出し、記憶装置１３０に対する書き込み、通信装置１４０の制御も可能となっている。

記憶装置１３０は、特許請求の範囲の記憶手段に相当するものであり、このレーザセンサＡの設置位置、設置向き、基準板１１０の設置位置、他方のレーザセンサＢの設置位置、設置向きを記憶している。さらに、記憶装置１３０は、他方のレーザセンサＢから出力されるレーザ光を自身のフォトダイオード１００が検出してしまう自身および他方のレーザセンサＢの回転ミラー５０の互いの角度関係（以下、誤検出角度関係という）を記憶している。なお、この誤検出角度関係の具体例は後述する。

通信装置１４０は、他方のレーザセンサＢの通信装置１４０と通信可能となっている。すなわち、レーザセンサＡ、Ｂは、それぞれが備える通信装置１４０により、互いに通信可能となっている。そして、通信装置１４０は、制御装置１２０が逐次算出した自身の回転ミラー５０の回転角度を他方のレーザセンサＢの通信装置１４０に送信する。なお、これら通信装置１４０は、無線方式でも有線方式でもよい。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。この図１（ｂ）に示すように、シールド６０は、回転ミラー５０の周りにおいて略１９０度にわたり設けられている。また、回転ミラー５０の周りの他の角度範囲には筐体２０が設けられている。

前述のように、シールド６０は反射光Ｌ４（およびレーザ光Ｌ３）を透過する。一方、筐体２０はそれらの光Ｌ４、Ｌ３を透過しない。そのため、レーザセンサＡが物体を検出できる角度範囲は、シールド６０が設けられている角度範囲となり、筐体２０が設けられている角度範囲では物体検出を行わない。

図１（ｂ）に示されるように、基準板１１０は、回転ミラー５０から見て筐体２０が設けられている角度範囲、すなわち、物体検出を行わない検出外角度範囲に設けられている。そのため、基準板１１０の存在によって物体を検出することができる角度範囲が制限されることはない。

レーザセンサＡは、物体を検出する作動を実行中は、レーザダイオード１０が所定のパルス間隔でパルスレーザ光Ｌ０を出力しつつ、回転ミラー５０が所定の速度、たとえば、２０００回転／分で回転する。そして、パルスレーザ光Ｌ０を出力してから、反射光Ｌ６を検出するまでの時間から物体までの距離を計測する。また、パルスレーザ光Ｌ０を出力したときの回転ミラー５０の角度から、物体の存在する方向を決定する。そして、物体の距離、方向が警報条件を満たす場合、警報信号を出力する。この警報信号は、たとえば、音すなわち警報音である。この場合、レーザセンサＡは警報音を出力するためのスピーカをさらに備えることになる。また、警報信号が電気信号であり、この警報信号（電気信号）がさらに他の機械に供給されるようになっていてもよい。

ところで、前述のように、筐体２０が設けられている角度範囲は物体を検出しない角度範囲となるが、この回転ミラー５０の回転角度が物体を検出しない角度範囲内のときも、パルスレーザ光Ｌ０を出力している。そのため、基準板１１０に向かってレーザ光Ｌ３が出力され、基準板１１０に反射して生じた反射光Ｌ４に由来する反射光Ｌ６をフォトダイオード１００が検出することがある。

基準板１１０は、前述のように予め定められた位置に配置されていることから、計測される物体までの距離に基づいて、その物体が基準板１１０であるか否かを判断することができる。そして、基準板１１０を検出したことが判断できれば、そのときの回転ミラー５０の回転角度も決定することができる。なお、基準板１１０は、このように、回転ミラー５０の回転角度を決定するために用いるだけでなく、基準板１１０に反射して生じた反射光Ｌ４に由来する反射光Ｌ６を検出した場合には、行路長も既知であることから、物体までの距離を算出する演算式の補正にも利用する。

制御装置１２０は、上記基準板１１０を検出したときの回転ミラー５０の回転角度を基準として、モータ８０に接続されたロータリエンコーダ（図示せず）が所定回転角度毎に発生するパルスに基づいて、モータ８０およびこのモータ８０の回転軸と一体回転する回転ミラー５０の回転角度を逐次算出する。

この逐次算出した回転ミラー５０の回転角度は物体の方位の決定に利用する。また、逐次算出した回転ミラー５０の回転角度は、通信装置１４０から他方のレーザセンサＢへ送信する。

ここで、本実施形態では、レーザ光Ｌ３の出力方向を回転ミラー５０の回転角度とする。たとえば、図１（ｂ）に示す向きにレーザ光Ｌ３が出力される場合、このレーザ光Ｌ３の出力方向を回転ミラー５０の回転角度とする。また、以下の説明では、後壁部２４に垂直な方向であって、回転ミラー５０から後壁部２４とは反対方向に向かう方向を０°とし、０°から、矢印Ｒで示す回転ミラー５０の回転方向に角度が増加するものと定義して、すなわち、図１（ｂ）の右下に示すように角度を定義して、以下の説明を行う。

図１（ｂ）に示す状態は、回転ミラー５０の回転角度が０°の状態であり、このとき、当然、０°方向から到来する反射光Ｌ４は、回転ミラー５０等に導かれて、フォトダイオード１００によって検出することができる。

しかし、回転ミラー５０の回転角度が０°のとき、０°方向から到来する反射光Ｌ４しか検出しないわけではなく、その他の光（以下、ノイズ光という）を検出してしまう恐れがある。詳しくは、ノイズ光が、シールド６０を透過し、回転ミラー５０の反射面５１に反射して上方向に導かれる場合、このノイズ光をフォトダイオード１００が検出してしまう恐れがある。たとえば、図１（ｂ）に示すように、９０°方向から到来するノイズ光Ｎ１や、２７０°方向から到来するノイズ光Ｎ２なども検出してしまう恐れがある。

なお、反射面５１の形状、傾きによっては、ノイズ光が反射面５１に当たったとしても、フォトダイオード１００に全く導かれなかったり、部分的にしか導かれなかったりする。従って、ノイズ光を検出してしまう条件には、回転ミラー５０の反射面５１の形状、傾きが関係する。本実施形態では、説明の便宜上、外部に出力するレーザ光Ｌ３に対して、±９０°の範囲のノイズ光を検出してしまうものとする。

次に、図２を説明する。図２は第１実施形態におけるレーザセンサＡ、Ｂの配置を示す図である。図２に示すように、レーザセンサＡ、Ｂは、それらレーザセンサＡ、Ｂの後壁部２４が互いに平行、且つ、シールド６０が互いに対向するように配置されている。また、Ｃ（Ａ）、Ｃ（Ｂ）は、レーザセンサＡ、Ｂが物体を検出することができる角度範囲（以下、物体検出角度範囲という）である。なお、この物体検出角度範囲は、シールド６０が設けられている角度範囲と略対応する。

レーザセンサＡ，Ｂは、この図２に示す配置において、それぞれの回転ミラー５０を互いに同一の回転方向、回転速度で回転させつつ、レーザ光Ｌ３を周囲に出力し、自身が出力したそのレーザ光Ｌ３がセンサ外部の物体に反射して生じた反射光Ｌ４を検出することで、周囲の物体を検出する。

しかし、図２に示すように配置されている場合、レーザセンサＢは、レーザセンサＡに向けてレーザ光Ｌ３を出力することがある。そのため、レーザセンサＢが出力したレーザ光Ｌ３を検出してしまうことにより、レーザセンサＡは、実際には存在しない物体を検出したと判断してしまう誤検出（以下、単に誤検出という）の危険性がある。そこで、レーザセンサＡは、レーザセンサＢがレーザセンサＡに向けてレーザ光Ｌ３を出力するときに、レーザセンサＢが出力したレーザ光Ｌ３を検出しないように、回転ミラー５０の回転角度を調整する。

ここで、レーザセンサＢが出力したレーザ光Ｌ３を検出しないレーザセンサＡの回転ミラー５０の回転角度を図３を用いて説明する。図３は、レーザセンサＡからのレーザ光Ｌ３が種々の出力角度をとったときに、ノイズ光を検出してしまう角度範囲（以下、ノイズ光検出角度範囲）Ｎを示している。また、レーザセンサＢは、図３（ａ）〜（ｆ）において、全てレーザセンサＡに向けてレーザ光Ｌ３を出力する状態となっている。

レーザセンサＢがレーザセンサＡに向けてレーザ光Ｌ３を出力するときには、図３においては図示しないレーザセンサＢの回転ミラー５０の回転角度は１８０°となっている。レーザセンサＡがレーザセンサＢからのレーザ光Ｌ３を検出しないようにするには、レーザセンサＢがレーザセンサＡに向けてレーザ光Ｌ３を出力するとき、すなわち、レーザセンサＡにとって０°方向からレーザセンサＢからのレーザ光Ｌ３が到来するときに、レーザセンサＡのノイズ光検出角度範囲Ｎが０°を含んでいないようにすればよい。

図３（ａ）はノイズ光検出角度範囲Ｎが０°を含んでいる。そのため、この図３（ａ）の状態、すなわち、レーザセンサＡの回転ミラー５０の回転角度がレーザセンサＢのそれに対して１８０°進んでいる、或いは、１８０°遅れている場合、誤検出をしてしまう危険性があることになる。

図３（ｂ）もノイズ光検出角度範囲Ｎが０°を含んでいる。そのため、この図３（ｂ）の状態、すなわち、レーザセンサＡの回転ミラー５０の回転角度がレーザセンサＢのそれに対して２２５°進んでいる、或いは、１３５°遅れている場合も、誤検出をしてしまう危険性があることになる。

図３（ｄ）はノイズ検出角度範囲Ｎが０°を含んでいない。そのため、この図３（ｄ）の状態、すなわち、レーザセンサＡの回転ミラー５０の回転角度がレーザセンサＢのそれに対して３１５°進んでいる、或いは、４５°遅れている場合、誤検出をしてしまう危険性はないことになる。

図３（ｅ）もノイズ検出角度範囲Ｎが０°を含んでいない。そのため、この図３（ｅ）の状態、すなわち、レーザセンサＡの回転ミラー５０の回転角度がレーザセンサＢのそれに対して４５°進んでいる、或いは、３１５°遅れている場合も、誤検出をしてしまう危険性はないことになる。

図３（ｃ）、（ｆ）は、ノイズ検出角度範囲Ｎの一方の端が０°となっている。この図３（ｃ）、（ｆ）の状態が誤検出してしまう状態と誤検出しない状態との境界となる。

図３（ｃ）は、レーザセンサＡの回転ミラー５０の回転角度がレーザセンサＢのそれに対して２７０°進んでいる、或いは、９０°遅れいている状態である。一方、図３（ｆ）は、レーザセンサＡの回転ミラー５０の回転角度がレーザセンサＢのそれに対して９０°進んでいる、或いは、２７０°遅れいている状態である。

以上のことから、誤検出しないようにするためには、レーザセンサＡの回転ミラー５０の回転角度がレーザセンサＢのそれよりも、０〜９０°或いは２７０〜３６０°進んでいるか、または、０〜９０°或いは２７０〜３６０°遅れていればよいことになる。反対に、レーザセンサＡの回転ミラー５０の回転角度がレーザセンサＢのそれよりも、９０〜２７０°進んでいる、或いは、遅れているという互いの角度関係にある場合、誤検出の危険性があることになり、この角度関係、すなわち、レーザセンサＡの回転ミラー５０の回転角度がレーザセンサＢのそれよりも、９０〜２７０°進んでいる、或いは、遅れている関係が前述の誤検出角度関係の一例である。

次に、レーザセンサＡの制御装置１２０が誤検出防止のために実行する処理内容を説明する。図４は、その処理内容を示すフローチャートである。この図４に示す処理は、物体検出作動を実行中、所定周期で繰り返し実行する。

まず、ステップＳ１では、前回、誤検出が予測されるか否かを判断してからの経過時間が１０分経過したか否かを判断する。この判断が肯定判断の場合には、ステップＳ２以降を実行する。一方、否定判断の場合には、一旦、処理を終了する。

ここで１０分としているのは次の理由による。すなわち、本実施形態では、モータ８０の回転速度の制御精度から、誤検出の危険性がないように回転ミラー５０の回転角度の調整を行えば、レーザセンサＡの回転ミラー５０とレーザセンサＢの回転ミラー５０の回転角度との角度関係は、その後、１０分は、誤検出の危険性が生じるほどには変化しないと判断できるからである。もちろん、１０分よりも短い時間間隔でステップＳ２以下を実行しても構わない。

ステップＳ２は特許請求の範囲の自回転角度算出手段に相当する処理であり、自身の回転ミラー５０の回転角度の較正・算出を行う。較正は次のようにして行う。まず、フォトダイオード１００が逐次検出する反射光Ｌ６から、レーザ光Ｌ３が基準板１１０に当たって反射して生じた反射光Ｌ６を検出する。この検出は、前述のように、レーザ光Ｌ０を出力してから反射光Ｌ６を検出するまでの時間から算出できる物体までの距離を用いて行う（この処理は、請求項の基準信号検出手段としての処理に相当する）。そして、レーザ光Ｌ３が基準板１１０に当たったときの回転ミラー５０の回転角度を基準角度（ここでは１８０°）とする。その後は、ロータリエンコーダから出力されるパルス数をカウントすることで、上記基準角度に対してどれだけ回転ミラー５０が回転したかを逐次算出する。なお、本実施形態では、上記基準角度を１８０°としているが、もちろん、この基準角度を０°と定義してもよい。

続くステップＳ３は特許請求の範囲の他回転角度取得手段に相当する処理であり、他方のレーザセンサＢの回転ミラー５０の較正後の回転角度を、その回転角度となっている時刻とともに取得する。取得の方法としては、たとえば、他方のレーザセンサＢに対して、回転ミラー５０の回転角度の較正および較正後の回転角度の送信を指示する信号を、通信装置１４０から送信し、それに応答して、レーザセンサＢから送信されてきた回転角度を受信する方法がある。また、レーザセンサＢも、１０分経過する毎に、図４のステップＳ２を実行し、その後、較正後の回転ミラー５０の回転角度をレーザセンサＡに送信するようにしておいてもよい。

このようにして、レーザセンサＢの回転ミラー５０の回転角度を取得したらステップＳ４へ進む。なお、図２において説明したように、レーザセンサＢは、レーザセンサＡに対して、互いのシールド６０が対向する向きに配置されている。すなわち、レーザセンサＢはレーザセンサＡとは異なる向きに配置されている。そのため、レーザセンサＢは、レーザセンサＡとは０°の方向が異なる。しかし、レーザセンサＡの記憶装置１３０には、レーザセンサＢの向きも記憶されている。この記憶装置１３０に記憶されているレーザセンサＢの向きに基づいて、ステップＳ３で取得した回転角度を、自身の座標系における角度に変換して以降のステップの処理を行なう。

ステップＳ４は特許請求の範囲の誤検出予測手段に相当する処理である。このステップＳ４では、ステップＳ２で較正した後の自身の回転ミラー５０の回転角度、ステップＳ３で取得したレーザセンサＢの回転ミラー５０の回転角度およびそのときの時刻から、同時刻における互いの回転ミラー５０の回転角度を算出する。そして、その算出した互いの回転ミラー５０＋の回転角度から、誤検出の危険性があるか否かを予測する。

ここで、互いの回転ミラー５０の角度関係が誤検出角度関係に該当する場合には、誤検出の危険性があると予測することになる。しかし、本実施形態では、この誤検出角度関係関係に該当する場合のみならず、誤検出角度関係に該当しそうな場合も、誤検出の危険性があると予測する。誤検出角度関係に該当しそうな場合とは、互いの回転ミラー５０の角度関係が、誤検出角度関係に近い関係、たとえば、レーザセンサＡの回転ミラー５０の回転角度がレーザセンサＢのそれよりも、８０〜９０°進んでいる場合や、２７０〜２８０°進んでいる場合などである。

このステップＳ４が否定判断の場合にはステップＳ５、６を実行することなく、一旦処理を終了する。一方、ステップＳ４が肯定判断の場合にはステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、レーザセンサＡ、Ｂの回転ミラー５０の角度関係を変化させ、誤検出の危険性がないと判断できる角度関係になるまで、モータ８０の回転速度を減速させる。どの程度の速度まで減速させるか、どの程度の時間減速させるかは、レーザセンサＡ、Ｂの回転ミラー５０の回転角度に基づいて決定する。

ステップＳ５で、モータ８０を減速させて、誤検出の危険性がないと判断できる角度関係としたら、ステップＳ６にて、モータ８０の回転速度を物体検出時の通常の回転速度まで復帰させ、処理を終了する。なお、ステップＳ５、Ｓ６が特許請求の範囲の回転速度調整手段に相当する処理である。

以上、説明した本実施形態によれば、レーザセンサＡは、自身の回転ミラー５０の回転角度を算出し（ステップＳ２）、また、他方のレーザセンサＢの回転ミラー５０の回転角度を取得し（ステップＳ３）、これらステップＳ２、Ｓ３で算出、取得した回転角度と、記憶装置１３０に記憶されている誤検出角度関係とから、誤検出の危険性があるか否かを予測する（ステップＳ４）。そして、誤検出の危険性があると予測した場合、誤検出の危険性がなくなるように、モータ８０の回転速度を調整する（ステップＳ５）。そのため、レーザセンサＢから出力されるレーザ光Ｌ３を自身のフォトダイオード１００が検出してしまうことが抑制され、その結果、実際には存在しない物体を検出したと判断してしまう誤検出を抑制できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下の説明において、前述の実施形態と同一の構成・意味には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第２実施形態でも、２台のレーザセンサＡ，Ｂを備える。

図５は、第２実施形態におけるレーザセンサＡ、Ｂの配置を示す図である。この図５に示すように、第２実施形態では、レーザセンサＡ、Ｂは、筐体２０の後壁部２４の幅方向に所定間隔離隔して、互いに同一向きに配置されている。

このような配置であっても、物体検出角度範囲Ｃ（Ａ）、Ｃ（Ｂ）が互いに重なっていることから分かるように、誤検出の恐れがある。そのため、第２実施形態でも、この配置に対応した検出角度範囲を誤検出角度関係を記憶装置１３０に記憶している。そして、前述の図４に示す処理を実行して、誤検出を抑制する。

ただし、第２実施形態では、レーザセンサＡ、Ｂの物体検出角度範囲Ｃ（Ａ）、Ｃ（Ｂ）に含まれる位置に、外部基準物体１５０が配置されており、この外部基準物体１５０を用いて回転ミラー５０の回転角度の較正・算出を行う。

外部基準物体１５０は、レーザセンサＡ，Ｂに対して所定の角度、距離に設置されており、外部基準物体１５０の設置角度、位置は、各レーザセンサＡ、Ｂの記憶装置１３０に記憶されている。そして、レーザセンサＡ、Ｂは、外部基準物体１５０で反射した反射光に基づく信号を用いて回転ミラー５０の回転角度の較正・算出を行う。なお、この外部基準物体１５０は、レーザ光Ｌ３が当たる部分が、その周囲に存在する物体との識別が容易な色・模様となっていることが好ましい。また、それ自体が周囲に存在する物体との識別が容易な色、模様とされる代わりに、バーコードのようなラベルが貼り付けられても良い。

この第２実施形態では、外部基準物体１５０で反射した反射光に基づく信号を用いて回転ミラー５０の回転角度の較正・算出を行うので、レーザセンサＡ、Ｂは、内部に基準板１１０が備えられていなくてもよい。従って、内部に基準板１１０を備えていないレーザセンサを第２実施形態の物体検出システムに利用することができる。

また、レーザセンサＡ、Ｂは、同一の外部基準物体１５０で反射した反射光に基づく信号を用いて回転ミラー５０の回転角度の較正・算出を行うことから、配置しなければならない外部基準物体１５０を1つのみとすることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、前述の第１、第２実施形態では、基準板１１０あるいは外部基準物体１５０を用いて回転ミラー５０の回転角度の較正・算出を行っていたが、これに限らず、たとえば、モータ８０に接続されたロータリエンコーダがＺ相信号を出力することができる形式である場合、このＺ相信号を用いてもよい。すなわち、Ｚ相信号はロータリエンコーダの回転板が一回転する毎に１回だけ発生する信号であることから、このＺ相信号を基準信号として用いて、回転ミラー５０の回転角度の較正・算出を行ってもよい。この場合、ロータリエンコーダ、および、そのロータリエンコーダが備える回転板が、それぞれ、特許請求の範囲の信号発生手段、回転体に相当する。

また、前述の実施形態のレーザセンサＡ、Ｂは、シールド６０は略１９０度にわたり設けられていたが、図６に断面図を示すレーザセンサのように、周方向全部にわたってシールド６０を設けてもよい。この場合、物体検出角度範囲を３６０°とすることができる。

また、前述の実施形態では、レーザセンサＡが回転速度を減速していたが、レーザセンサＢが回転速度を減速することによって、誤検出を抑制するようにしてもよい。また、レーザセンサＡ，Ｂがいずれも、回転速度を減速して誤検出を抑制できるようにしてもよい。

さらに、レーザセンサＡ，Ｂがいずれも、回転速度を減速して誤検出を抑制できるようになっている場合、いずれの回転角度を変更したほうが、より回転角度の変更量が少ないかを判断し、回転角度の変更量が小さい側が回転速度を調整するようにしてもよい。

より詳しくは、各レーザセンサＡ、Ｂは、誤検出の危険性がないようにするために自身の回転ミラー５０の回転角度を変更する場合の変更角度量を自変更角度量として算出するとともに、誤検出の危険性がないようにするために他方のレーザセンサの回転ミラー５０の回転角度を変更する場合の変更角度量を他変更角度量として算出する。そして、それら自変更角度量と他変更角度量とを比較して、自変更角度量のほうが小さい場合に、自身の回転ミラー５０の回転速度の調整を行う。

具体例を挙げると、図３（ｂ）の状態の場合、レーザセンサＡが減速する場合、相対的な角度関係は、ノイズ光検出角度範囲Ｎが反時計回りに回転する方向に変化する。そのため、レーザセンサＡの変更角度量（自変更角度量）は１３５°となる。一方、レーザセンサＢが減速する場合、相対的な角度関係は、ノイズ光検出角度範囲Ｎが時計回りに回転する方向に変化する。そのため、レーザセンサＢの変更角度量（他変更角度量）は４５°となる。従って、この場合、レーザセンサＢが減速を行うことになる。

また、前述の実施形態では、回転速度の調整として減速を行っていたが、回転速度の調整として増速を行ってもよい。また、一時的に回転ミラー５０の回転を停止させる調整を行ってもよい。

また、レーザセンサを３台以上備えた物体検出システムであってもよい。

また、前述の実施形態では、回転ミラー５０は平板状であったが、回転ミラー５０として凹面鏡を用いることもできる。

また、一対のレーザセンサの配置は、図２に示すように対向する配置や、図５に示す横方向の配置に限らず、一方のレーザセンサに対して、斜め方向（図１（ｂ）に定義する角度において、４５°、２２５°など）に他方のレーザセンサを配置してもよい。

１０：レーザダイオード、 ２０：筐体、 ２２：底板部、 ２４：後壁部、 ３０：コリメートレンズ、 ４０：固定ミラー、 ５０：回転ミラー（回転手段）、 ５１：反射面、 ６０：シールド、 ７０：回転軸、 ８０：モータ（駆動手段）、 ９０：集光レンズ、 １００：フォトダイオード（レーザ光検出手段）、 １１０：基準板（内部基準物体）、 １２０：制御装置、 １３０：記憶装置（記憶装置）、 １４０：通信装置、 １５０：外部基準物体、 Ａ：レーザセンサ、 Ｂ：レーザセンサ、 Ｃ：物体検出角度範囲、 Ｎ：ノイズ光検出角度範囲、 Ｒ：回転ミラーの回転方向、 Ｓ２：自回転角度算出手段、 Ｓ３：他回転角度取得手段、 Ｓ４：誤検出予測手段、 Ｓ５、Ｓ６：回転速度調整手段

Claims (12)

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が発生したレーザ光の反射光を検出するレーザ光検出手段と、
   回転可能に構成され、回転することにより前記レーザ光発生手段が発生したレーザ光を走査しつつ外部に出力するとともに、回転角度に応じて定まる所定の検出角度範囲において外部から到来する前記反射光を前記レーザ光検出手段へ導く回転手段と、
   前記回転手段を回転駆動させる駆動手段とを備え、
   前記レーザ光検出手段が検出したレーザ光に基づいて物体を検出するレーザセンサを、
   複数備えた物体検出システムであって、
   前記複数のレーザセンサのうち、少なくとも一対のレーザセンサは、一方のレーザセンサが他方のレーザセンサから出力されたレーザ光を検出する可能性のある範囲に設けられており、
   その一対のレーザセンサの少なくとも一方は、
   自身が備えている回転手段の回転角度を逐次算出する自回転角度算出手段と、
   他方のレーザセンサの回転手段の回転角度を逐次取得する他回転角度取得手段と、
   他方のレーザセンサから出力されるレーザ光を自身のレーザ光検出手段が検出してしまう自身および他方のレーザセンサの回転手段の互いの角度関係を記憶している記憶手段と、
   前記自回転角度算出手段が算出した自身の回転手段の回転角度、前記他回転角度取得手段が取得した他方のレーザセンサの回転手段の回転角度、および前記記憶手段に記憶されている角度関係に基づいて、他方のレーザセンサから出力されるレーザ光を自身のレーザ光検出手段が検出してしまうことによる誤検出の危険性があるか否かを逐次予測する誤検出予測手段と、
   前記誤検出予測手段が誤検出の危険性があると予測したことに基づいて、誤検出の危険性がなくなるように、前記駆動手段による前記回転手段の回転速度を調整する回転速度調整手段と
   を備えていることを特徴とする物体検出システム。
2. 請求項１において、
   前記一対のレーザセンサが、いずれも、前記自回転角度算出手段、他回転角度取得手段、記憶手段、誤検出予測手段、回転速度調整手段を備えていることを特徴とする物体検出システム。
3. 請求項１または２において、
   前記一対のレーザセンサは、それぞれ、前記回転手段の回転角度の基準を示す基準信号を検出する基準信号検出手段を有しており、
   前記自回転角度算出手段は、前記基準信号検出手段が検出した基準信号に基づいて、自身が備えている回転手段の回転角度を算出することを特徴とする物体検出システム。
4. 請求項３において、
   前記レーザセンサは、当該センサの内部であって、前記回転手段が出力するレーザ光を反射可能な位置に設置され、且つ、前記回転手段に対する設置角度が定まっている内部基準物体を有しており、
   前記基準信号検出手段は、前記回転手段が出力したレーザ光が前記内部基準物体で反射した反射光を前記レーザ光検出手段が検出したことを示す信号を前記基準信号として用いることを特徴とする物体検出システム。
5. 請求項４において、
   前記レーザセンサは、周方向において、物体検出を行わない角度範囲である検出外角度範囲を有しており、
   前記内部基準物体は、前記検出外角度範囲に設置されていることを特徴とする物体検出システム。
6. 請求項３において、
   前記物体検出システムは、前記レーザセンサの外部であって、前記レーザセンサからのレーザ光を反射可能な位置に設置され、前記レーザセンサに対する設置角度が定まっている外部基準物体を有しており、
   前記基準信号検出手段は、前記回転手段が出力したレーザ光が前記外部基準物体で反射した反射光を前記レーザ光検出手段が検出したことを示す信号を前記基準信号として用いることを特徴とする物体検出システム。
7. 請求項６において、
   前記外部基準物体は、前記一対のレーザセンサのいずれからのレーザ光も反射可能な位置に設置されており、
   前記一対のレーザセンサの前記基準信号検出手段が用いる基準信号は、同一の外部基準物体で反射した反射光に基づく信号であることを特徴とする物体検出システム。
8. 請求項３において、
   前記駆動手段は、前記駆動手段の回転軸に連結されてその回転軸とともに回転する回転体を備えるとともに、その回転体が一周回転する毎に信号を発生する信号発生手段を備えており、
   前記基準信号検出手段は、前記信号発生手段が発生する信号を前記基準信号として用いることを特徴とする物体検出システム。
9. 請求項１〜８のいずれか1項において、
   前記回転速度調整手段は、前記回転手段の回転速度の調整として回転速度の減速を行うことを特徴とする物体検出システム。
10. 請求項２におて、
    前記回転速度調整手段は、前記回転手段の回転速度の調整として回転速度の減速を行うものであり、且つ、
    前記一対のレーザセンサは、
    前記誤検出予測手段が誤検出の危険性がないと予測するようにするために自身の回転手段の回転角度を変更する場合の変更角度量を自変更角度量として算出するとともに、前記誤検出予測手段が誤検出の危険性がないと予測するようにするために他方のレーザセンサの回転手段の回転角度を変更する場合の変更角度量を他変更角度量として算出し、それら自変更角度量と他変更角度量とを比較して、自変更角度量のほうが小さい場合に、自身の回転手段の回転速度の調整を行うことを特徴とする物体検出システム。
11. 請求項１〜９のいずれか１項において、
    前記回転速度調整手段は、前記回転手段の回転速度の調整として前記回転手段の回転の一時的な停止を行うことを特徴とする物体検出システム。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項において、
    前記レーザセンサは、
    前記レーザ光検出手段が検出したレーザ光に基づいて物体までの距離およびその物体の方向を計測する物体位置計測手段と、
    前記物体計測手段が計測した物体の距離および方向が警報条件を満たす場合に、警報信号を出力する警報信号出力手段をさらに備えていることを特徴とする物体検出システム。

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