JP6804619B1 - レーザ距離測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部装置から伝達される外部環境情報に依存することなく、自律的に移動体が停止しているかを判定し、レーザ光の平均パワーを低下させることができるレーザ距離測定装置を提供する。【解決手段】同じ照射角度において２つの時点で検出した受光信号を比較し、移動体が停止しているか否かを判定し、移動体が停止していると判定した場合は、停止していないと判定した場合よりも、出射されるレーザ光の単位面積及び単位時間当たりの平均パワーを低下させるレーザ距離測定装置（１０）。レーザ距離測定装置。【選択図】図１

Description

本願は、レーザ距離測定装置に関する。

従来、レーザ光などの光ビームを測定対象の物体に照射し、物体から反射される反射光に基づいて物体までの距離を測定するレーザ距離測定装置が知られている。このような距離測定装置はＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）又はレーザレーダとも呼ばれ、走査機構によってレーザ光を２次元走査させ、周囲の物体の距離と、物体の方位を同時に取得し３次元の距離画像を取得する。

上記のようなレーザ距離測定装置の内、自動車等の移動体に搭載されるものについては、移動体周辺及び遠方の障害物の監視に用いられ、障害物を早期に見逃しなく検知することが要請されている。

特開２０１８−２０５０４２号公報

ところで、移動体に搭載されるレーザ距離測定装置においては、主にパルス状のレーザ光を繰り返し発光させる。遠距離の測定を行うためには、レーザ光の発光強度を高くすること、及びレーザ光のパルス幅を長くすることで、レーザ光を遠方まで到達させ、物体から反射される反射光の受光強度を上げることで、遠方の物体まで検知することができる。

一方、レーザ距離測定装置から出射されるレーザ光は、人体にも照射されることが想定される。よって、出射されるレーザ光の平均パワーは、安全上の基準を満たす必要がある。特に、移動体が停止している場合、及び移動体が低速度の場合は、歩行者が移動体の前方を横切る可能性が高く、また、遠方の障害物を検知する必要が低いため、レーザ光の発光強度を低下させて、人体に対する安全性をより高めることが考えられる。

例えば、特許文献１には、外部環境情報に基づいてレーザ光出力の増減を切り替えるレーザ距離測定装置が提案されている。外部環境情報としては、自動車の照度計の測定値、地図情報、気象情報、ヘッドライトのオンオフ情報、ワイパーのオンオフ情報があげられている。

しかしながら、特許文献１の技術では、外部環境情報は、外部装置からレーザ距離測定装置に伝達される情報であり、情報伝達のために装置のコストが増加する。また、何らかの理由で、外部装置からレーザ距離測定装置に外部環境情報が伝達されなかった場合、レーザ距離測定装置が、レーザ光の発光強度を適切に低下できなくなる問題が生じる。

そこで、本願は、外部装置から伝達される外部環境情報に依存することなく、自律的に移動体が停止しているかを判定し、レーザ光の平均パワーを低下させることができるレーザ距離測定装置を提供することを目的とする。

本願に係る、移動体に搭載されたレーザ距離測定装置は、
レーザ光を出射するレーザ光発生部と、
物体に反射したレーザ光の反射光を受光し、受光信号を出力する受光部と、
出射した前記レーザ光及び前記受光信号に基づいて物体までの距離を算出する距離算出部と、
前記レーザ光の照射角度を変化させる走査機構と、
前記走査機構を制御して前記レーザ光の照射角度を周期的に走査させる走査制御部と、
今回の走査周期において検出した前記受光信号と、過去の走査周期において検出した前記受光信号との間で、前記受光信号の受光強度が互いに対応する前記今回の走査周期の照射角度である今回判定角度と前記過去の走査周期の照射角度である過去判定角度とを判定し、
前記距離算出部により前記今回判定角度において算出された前記距離である今回判定距離、及び前記距離算出部により前記過去判定角度において算出された前記距離である過去判定距離に基づいて、前記過去判定角度の照射時点から前記今回判定角度の照射時点までの前記移動体の移動距離を算出し、
前記移動距離、及び前記今回判定角度の照射時点と前記過去判定角度の照射時点との時間差に基づいて、前記移動体の速度を算出し、前記速度が予め設定された判定速度以下であるか否かを判定する速度判定部と、
前記速度が前記判定速度以下であると判定された場合は、前記判定速度以下でないと判定された場合よりも、前記レーザ光発生部から出射される前記レーザ光の単位面積及び単位時間当たりの平均パワーを低下させる平均パワー制御部と、を備えたものである。

本願に係るレーザ距離測定装置によれば、移動体が停止している場合は、同じ照射角度において２つの時点で検出した受光信号が同等になるため、同じ照射角度において２つの時点で検出した受光信号を比較し、移動体が停止しているか否かを精度よく判定することができる。そして、移動体が停止していると判定された場合は、停止していないと判定された場合よりも、レーザ光の単位面積及び単位時間当たりの平均パワーを低下させるので、移動体が停止している場合に、移動体の前方を横切る歩行者等の人体に照射されるレーザ光の安全性を高めることができる。よって、外部装置から伝達される外部環境情報に依存することなく、自律的に移動体が停止しているかを判定し、レーザ光の平均パワーを低下させることができる。

実施の形態１に係るレーザ距離測定装置の概略構成を示す図である。 実施の形態１に係るレーザ距離測定装置の模式図である。 実施の形態１に係るＭＥＭＳミラーを説明するための図である。 実施の形態１に係るＭＥＭＳミラーの駆動電流を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態１に係る上下方向及び左右方向の照射角度範囲を説明するための図である。 実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成図である。 実施の形態１に係る物体までの距離の検出を説明するための図である。 実施の形態１に係る光源信号と受光信号とを説明するタイムチャートである。 実施の形態１に係る移動体の停止判定を説明するための図である。 実施の形態１に係る移動体の停止判定を説明するための図である。 実施の形態１に係る速度判定部及び平均パワー制御部の処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２に係る移動体の停止判定及び低速度判定を説明するための図である。 実施の形態２に係る移動体の停止判定及び低速度判定を説明するための図である。 実施の形態２に係る移動体の移動距離の算出を説明するための図である。 実施の形態２に係る速度判定部及び平均パワー制御部の処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３に係る移動体の停止判定及び低速度判定を説明するための図である。 実施の形態３に係る移動体の停止判定及び低速度判定を説明するための図である。 実施の形態４に係る移動体の停止判定及び低速度判定を説明するための図である。 実施の形態５に係る移動体の停止判定及び低速度判定を説明するための図である。 実施の形態５に係る移動体の停止判定及び低速度判定を説明するための図である。 実施の形態６に係る移動体の停止判定及び低速度判定を説明するための図である。

１．実施の形態１
実施の形態１に係るレーザ距離測定装置１０について図面を参照して説明する。図１は、レーザ距離測定装置１０の概略構成を示すブロック図である。図２は、レーザ距離測定装置１０の光学系の概略配置構成を示す模式図である。レーザ距離測定装置１０は、ＬｉＤＡＲ又はレーザレーダとも呼ばれる。レーザ距離測定装置１０は、移動体としての車両に搭載され、移動体の前方にレーザ光Ｌ１を２次元走査して照射し、レーザ距離測定装置１０（移動体１）から移動体１の前方に存在する物体までの距離を測定する。

レーザ距離測定装置１０は、レーザ光発生部１１、走査機構１２、受光部１３、走査制御部１４、距離算出部１５、送受光制御部１６、速度判定部１７、平均パワー制御部１８等を備えている。後述するように、走査制御部１４から平均パワー制御部１８は、制御装置２０に備えられている。レーザ光発生部１１は、レーザ光Ｌ１を出射する。走査機構１２は、レーザ光Ｌ１の照射角度を変化させる機構である。走査制御部１４は、走査機構１２を制御してレーザ光の照射角度を周期的に走査させる。受光部１３は、物体に反射したレーザ光の反射光Ｌ２を受光し、受光信号を出力する。距離算出部１５は、出射したレーザ光Ｌ１及び受光信号に基づいて物体までの距離である物体距離を算出する。

１−１．レーザ光発生部１１
レーザ光発生部１１は、レーザ光Ｌ１を出射する。レーザ光発生部１１は、レーザ光源１１１、及びレーザ光源駆動回路１１２を備えている。レーザ光源駆動回路１１２は、図８に示すように、出射周期Ｔｐでオンになるパルス状の出力信号（光源信号）を生成する。レーザ光源駆動回路１１２は、後述する送受光制御部１６からの指令信号に基づいて、パルス状の出力信号を生成する。レーザ光源１１１は、レーザ光源駆動回路１１２から伝達された出力信号がオンになったときに、近赤外波長のレーザ光Ｌ１を発生し、走査機構１２に向かって出射する。なお、レーザ光源１１１から出射されたレーザ光Ｌ１は、レーザ光源１１１と走査機構１２との間に配置された集光ミラー１３３を透過する。

１−２．走査機構１２
走査機構１２は、レーザ光Ｌ１の照射角度を変化させる。走査機構１２は、レーザ光Ｌ１の照射角度を、第１方向Ｘ、及び第１方向に直交する第２方向Ｙに変化させる。本実施の形態では、レーザ光Ｌ１は、移動体１の前方に照射され、第１方向Ｘは、移動体１の進行方向に対する左右方向に設定され、第２方向Ｙは、移動体１の進行方向に対する上下方向に設定されている。走査機構１２は、可動ミラー１２１、及びミラー駆動回路１２２を備えている。図２に示すように、レーザ光源１１１から出射したレーザ光Ｌ１は、集光ミラー１３３を透過した後、可動ミラー１２１に反射し、筐体９に設けられた透過窓１９を透過して、可動ミラー１２１の角度に応じた照射角度で移動体１の前方に照射される。

本実施の形態では、可動ミラー１２１は、ＭＥＭＳミラー１２１（Micro Electro Mechanical Systems）とされている。図３に示すように、ＭＥＭＳミラー１２１は、互いに直交する第１軸Ｃ１と第２軸Ｃ２の回りにミラー１２１ａを回転させる回転機構を備えている。ＭＥＭＳミラー１２１は、ミラー１２１ａが設けられた矩形板状の内側フレーム１２１ｂと、内側フレーム１２１ｂの外側に配置された矩形環板状の中間フレーム１２１ｃと、中間フレーム１２１ｃの外側に配置され矩形板状の外側フレーム１２１ｄと、を備えている。外側フレーム１２１ｄは、ＭＥＭＳミラー１２１の本体に固定されている。

外側フレーム１２１ｄと中間フレーム１２１ｃとは、ねじり弾性を有する左右２つの第１トーションバー１２１ｅにより連結されている。中間フレーム１２１ｃは、外側フレーム１２１ｄに対して、２つの第１トーションバー１２１ｅを結ぶ第１軸Ｃ１回りに捩れる。第１軸Ｃ１回りに一方側又は他方側に捩れると、レーザ光Ｌ１の照射角度が上側又は下側に変化する。中間フレーム１２１ｃと内側フレーム１２１ｂとは、弾性を有する上下２つの第２トーションバー１２１ｆにより連結されている。内側フレーム１２１ｂは、中間フレーム１２１ｃに対して、２つの第２トーションバー１２１ｆを結ぶ第２軸Ｃ２回りに捩れる。第２軸Ｃ２回りに一方側又は他方側に捩れると、レーザ光Ｌ１の照射角度が左側又は右側に変化する。

中間フレーム１２１ｃには、フレームに沿った環状の第１コイル１２１ｇが設けられており、第１コイル１２１ｇに接続された第１電極パット１２１ｈが、外側フレーム１２１ｄに設けられている。内側フレーム１２１ｂには、フレームに沿った環状の第２コイル１２１ｉが設けられており、第２コイル１２１ｉに接続された第２電極パット１２１ｊが、外側フレーム１２１ｄに設けられている。ＭＥＭＳミラー１２１には、不図示の永久磁石が設けられている。第１コイル１２１ｇに正側又は負側の電流が流れると、中間フレーム１２１ｃを第１軸Ｃ１回りに一方側又は他方側にねじるローレンツ力が生じ、捩れ角度は、電流の大きさに比例する。第２コイル１２１ｉに正側又は負側の電流が流れると、内側フレーム１２１ｂを第２軸Ｃ２回りに一方側又は他方側にねじるローレンツ力が生じ、捩れ角度は、電流の大きさに比例する。

図４の上段のタイムチャートに示すように、ミラー駆動回路１２２は、走査制御部１４の指令信号に従って、正の第１最大電流値Ｉｍｘ１と負の第１最小電流値Ｉｍｎ１との間を、第１周期Ｔ１で振動する電流を、第１電極パット１２１ｈを介して第１コイル１２１ｇに供給する。第１周期Ｔ１は、２次元走査の１フレーム分の周期となる。電流の振動波形は、のこぎり波又は三角波等とされる。図５に示すように、レーザ光は、正の第１最大電流値Ｉｍｘ１に対応する第２方向Ｙの最大照射角度θＵＤｍｘと、負の第１最小電流値Ｉｍｎ１に対応する第２方向Ｙの最小照射角度θＵＤｍｎとの間を、第１周期Ｔ１で振動する。第１最大電流値Ｉｍｘ１及び第１最小電流値Ｉｍｎ１は、運転条件に応じて変化されてもよい。

図４の下段グラフに示すように、ミラー駆動回路１２２は、走査制御部１４の指令信号に従って、正の第２最大電流値Ｉｍｘ２と負の第２最小電流値Ｉｍｎ２との間を、第２周期Ｔ２で振動する電流を、第２電極パット１２１ｊを介して第２コイル１２１ｉに供給する。第２周期Ｔ２は、第１周期Ｔ１よりも短い値に設定されており、第１周期Ｔ１を、１フレームにおける第１方向Ｘの往復走査回数で除算した値に設定される。電流の振動波形は、正弦波又は矩形波等とされる。図５に示すように、レーザ光は、正の第２最大電流値Ｉｍｘ２に対応する第１方向Ｘの最大照射角度θＬＲｍｘと、負の第２最小電流値Ｉｍｎ２に対応する第１方向Ｘの最小照射角度θＬＲｍｎとの間を、第２周期Ｔ２で振動する。第２最大電流値Ｉｍｘ２及び第２最小電流値Ｉｍｎ２は、運転条件に応じて変化されてもよい。

１−３．受光部１３
受光部１３は、移動体１の前方の物体に反射したレーザ光の反射光Ｌ２を受光する。受光部１３は、光検出器１３１、光検出器制御回路１３２、及び集光ミラー１３３を備えている。図２に示すように、移動体１の前方にある物体４０に反射した反射光Ｌ２は、透過窓１９を透過し、可動ミラー１２１に反射した後、集光ミラー１３３に反射し、光検出器１３１に入射する。

光検出器１３１は、ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）等を受光素子として備え、受光した反射光Ｌ２に応じた受光信号を出力する。光検出器制御回路１３２は、送受光制御部１６からの指令信号に基づいて、光検出器１３１の動作を制御する。光検出器１３１が出力した受光信号は、制御装置２０（距離算出部１５、速度判定部１７）に入力される。

１−４．制御装置２０
レーザ距離測定装置１０は、制御装置２０を備えている。制御装置２０は、走査制御部１４、距離算出部１５、送受光制御部１６、速度判定部１７、及び平均パワー制御部１８等の機能部を備えている。制御装置２０の各機能は、制御装置２０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置２０は、図６に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入出力する入出力装置９２、及びレーザ距離測定装置１０の外部の外部装置とデータ通信を行う外部通信装置９３等を備えている。

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。なお、記憶装置９１として、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の各種の記憶装置が用いられてもよい。

入出力装置９２は、レーザ光源駆動回路１１２、ミラー駆動回路１２２、光検出器１３１、及び光検出器制御回路１３２等が接続され、これらと演算処理装置９０との間でデータ及び制御指令の送受信を行う通信回路、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、及び入出力ポート等を備えている。また、入出力装置９２は、各回路を制御する演算処理装置を備えている。外部通信装置９３は、自動運転装置等の外部装置３０と通信を行う。

そして、制御装置２０が備える各機能部１４〜１８等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入出力装置９２、及び外部通信装置９３等の制御装置２０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各機能部１４〜１８等が用いる判定速度等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御装置２０の各機能について詳細に説明する。

＜送受光制御部１６＞
送受光制御部１６は、レーザ光源駆動回路１１２に指令信号を伝達し、出射周期Ｔｐで、パルス幅ＰＷを有するパルス状のレーザ光を出力させる。本実施の形態では、送受光制御部１６は、後述する平均パワー制御部１８から指令されたパルス幅ＰＷ及び出射周期Ｔｐに基づいて、レーザ光を出力させる。また、送受光制御部１６は、光検出器制御回路１３２に指令信号を伝達し、光検出器１３１に受光信号を出力させる。

＜走査制御部１４＞
走査制御部１４は、走査機構１２を制御してレーザ光の照射角度を走査させる。本実施の形態では、走査制御部１４は、第１方向Ｘの照射角度範囲でレーザ光を走査させると共に、第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙの照射角度範囲でレーザ光Ｌ１を走査させる２次元走査を行う。レーザ光Ｌ１は、移動体１の前方に照射され、第１方向Ｘは、移動体１の進行方向に対する左右方向に設定され、第２方向Ｙは、移動体１の進行方向に対する上下方向に設定される。走査制御部１４は、後述する平均パワー制御部１８から指令された第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの照射角度範囲、及び走査周期に基づいて、走査機構１２を制御する。

走査制御部１４は、レーザ光の照射角度を、第２方向Ｙの照射角度範囲及び第１周期Ｔ１で走査させる指令信号を、ミラー駆動回路１２２に伝達する。具体的には、走査制御部１４は、第１コイル１２１ｇに供給する電流の正の第１最大電流値Ｉｍｘ１及び負の第１最小電流値Ｉｍｎ１、及び第１周期Ｔ１の指令信号を、ミラー駆動回路１２２に伝達する。

また、走査制御部１４は、レーザ光の照射角度を、第１方向Ｘの照射角度範囲及び第２周期Ｔ２で走査させる指令信号を、ミラー駆動回路１２２に伝達する。具体的には、走査制御部１４は、第２コイル１２１ｉに供給する電流の正の第２最大電流値Ｉｍｘ２及び負の第２最小電流値Ｉｍｎ２、及び第２周期Ｔ２の指令信号を、ミラー駆動回路１２２に伝達する。走査制御部１４は、第１周期Ｔ１を、１フレームにおける第１方向Ｘの往復走査回数で除算した値を、第２周期Ｔ２に設定する。

図５に示すように、第１周期Ｔ１で、レーザ光Ｌ１の照射角度を、矩形状の２次元の走査範囲を１回走査させることができる。この２次元の走査範囲の１回の走査を、１フレームという。第１周期Ｔ１が、走査周期になる。

走査制御部１４は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの照射角度の情報を距離算出部１５及び速度判定部１７等に伝達する。本実施の形態では、第１コイル１２１ｇの供給電流が第１方向の照射角度に対応し、第２コイル１２１ｉの供給電流が第２方向の照射角度に対応する。

＜距離算出部１５＞
距離算出部１５は、出射したレーザ光及び受光信号に基づいて、照射角度に存在する物体までの距離を算出する。図７に示すように、レーザ光源１１１から出射したレーザ光Ｌ１は、距離Ｌだけ前方にある物体４０に反射し、反射光Ｌ２は、距離Ｌだけ後方にある光検出器１３１に入射する。図８は、レーザ光源１１１から出射したレーザ光Ｌ１の光源信号と、光検出器１３１で受光した反射光Ｌ２の受光信号との関係を示している。光源信号の立ち上がりから受光信号のピークまで時間Ｔｃｎｔは、レーザ光源１１１及び光検出器１３１と物体４０との間の距離Ｌをレーザ光が往復する時間である。よって、時間Ｔｃｎｔに光速を乗算し、２で除算すれば、物体４０までの距離Ｌを算出することができる。

距離算出部１５には、レーザ光源駆動回路１１２からレーザ光源１１１への出力信号（光源信号）が入力されており、レーザ光発生部１１がパルス状のレーザ光を出射し始めた時点を検出できる。距離算出部１５は、レーザ光が出射された時点から、受光信号が閾値を超えた時点までの時間を受光時間Ｔｃｎｔとして計測する。受光時間Ｔｃｎｔの計測には、時間測定器が用いられてもよい。時間測定器は、リング発振器とカウンタと備えたタイプとされてもよく、或いは、複数の遅延回路及びフリップフロップ、及びカウンタとを備えたタイプとされてもよい。

そして、距離算出部１５は、受光時間Ｔｃｎｔに光速ｃ０を乗算し、２で除算した値を、レーザ光の発光時点の照射角度に存在する物体までの距離Ｌとして算出する（Ｌ＝Ｔｃｎｔ×ｃ０／２）。なお、距離算出部１５は、受光部１３が受光信号を出力していない場合は、その時点の照射角度に存在する物体を検出できないと判定して、距離Ｌを算出しない。距離算出部１５は、各照射角度における物体の距離の算出結果を外部装置３０に伝達する。

＜速度判定部１７＞
速度判定部１７は、同じ照射角度において２つの時点で検出した受光信号を比較し、移動体１が停止しているか否かを判定する。

移動体１が停止している場合は、同じ照射角度において２つの時点で照射されたレーザ光は、同じ静止物体の部分に照射される。同じ静止物体の部分であれば、レーザ光の反射率は同じであるので、２つの時点の反射光の強度は同等になり、距離も同じであるので、２つの時点の受光信号は同等になる。よって、２つの時点で検出した受光信号を比較することで、移動体１が停止しているか否かを判定することができる。

本実施の形態では、２次元走査が行われるように構成されており、速度判定部１７は、同じ照射角度において今回及び過去の２つの走査周期で検出した受光信号を比較し、移動体１が停止しているか否かを判定する。

なお、速度判定部１７には、光検出器１３１が出力した受光信号が入力され、レーザ光源駆動回路１１２が出力した光源信号が入力され、走査制御部１４が出力した照射角度の情報が入力される。そして、速度判定部１７は、これらの入力情報をＲＡＭ等の記憶装置に記憶する。なお、速度判定部１７は、判定用に事前処理を行った情報のみを記憶装置に記憶してもよい。例えば、速度判定部１７は、レーザ光を出射した時点（光源信号がオンになった時点）をゼロにした受光信号の時間軸波形及び対応する照射角度を記憶装置に記憶する。或いは、速度判定部１７は、レーザ光を出射した時点から受光信号が閾値を超えた時点までの受光時間Ｔｃｎｔ、受光信号のピーク値Ｒｍａｘ、受光信号が閾値を超えている時間間隔である受光信号のパルス幅Ｒｗ等を記憶装置に記憶してもよい。

図９に、移動体１が停止している場合に、所定の照射角度に設定された判定照射角度Ｐｘにおいて今回の走査周期及び前回の走査周期で検出した受光信号を示す。図９の左側に、今回及び前回の走査周期の照射角度範囲と、照射角度範囲における判定照射角度Ｐｘの設定角度を示し、図９の右側に今回及び前回の走査周期の判定照射角度Ｐｘにおいて取得した受光信号のピーク値付近の波形を示す。なお、各照射角度において取得した受光信号の波形の時間軸は、レーザ光を出射した時点（本例では、光源信号がオンになった時点）が基準（ゼロ）にされる。

図９に示すように、同じ判定照射角度Ｐｘにおいて２つの時点で検出した受光信号は同等になっており、速度判定部１７は、移動体１が停止していると判定する。

速度判定部１７は、同じ照射角度において検出した２つの受光信号の差（絶対値）が、予め設定された停止判定値以下である場合は、移動体１が停止していると判定し、それ以外の場合は、移動体１が停止していないと判定する。

例えば、速度判定部１７は、レーザ光を出射した時点の時間をゼロにした２つの受光信号の時間軸波形を用い、波形の各時点において２つの受光信号の偏差（絶対値）を算出し、偏差の積算値が停止判定値以下である場合は、移動体１が停止していると判定し、それ以外の場合は、移動体１が停止していないと判定する。

或いは、速度判定部１７は、同じ照射角度において検出した２つの受光信号のピーク値Ｒｍａｘ及びパルス幅Ｒｗの一方又は双方の差が、各差について予め設定された停止判定値以下である場合は、移動体１が停止していると判定し、それ以外の場合は、移動体１が停止していないと判定してもよい。或いは、速度判定部１７は、ピーク値Ｒｍａｘ及びパルス幅Ｒｗの一方又は双方の差に加えて、２つの受光信号の受光時間Ｔｃｎｔの差が、各差について予め設定された停止判定値以下である場合は、移動体１が停止していると判定し、それ以外の場合は、移動体１が停止していないと判定してもよい。受光時間Ｔｃｎｔの代わりに、受光時間Ｔｃｎｔに基づいて算出された距離が用いられてもよい。

図１０に示すように、判定照射角度Ｐｘは、レーザ光が路面に照射される照射角度範囲に設定されてもよい。路面は静止物体であり、凹凸があるので、路面の各部分によって反射率が異なり、移動体１が静止しているか否かを精度よく判定できる。

例えば、判定照射角度Ｐｘは、通常の移動体１の走行において、レーザ光が路面に照射される照射角度に予め設定されてもよい。或いは、速度判定部１７は、各照射角度と各照射角度で検出された距離とに基づいて、路面に対応する照射角度範囲を判定し、判定した路面に対応する照射角度範囲に判定照射角度Ｐｘを設定してもよい。検出物体が路面である場合は、各照射角度と各照射角度で検出された距離との関係は、照射角度が上側に変化するに従って、距離が長くなる所定の関係になるので、実際の関係が、路面の関係に対応している照射角度範囲が、路面に対応する照射角度範囲と判定されるとよい。

或いは、判定照射角度Ｐｘは、レーザ光が路面以外の静止物体に照射される照射角度範囲に設定されてもよい。例えば、実施の形態６と同様に、公知の処理技術を用い、各照射角度及び各照射角度の距離に基づいて、検出物体の形状及び相対速度が認識され、検出物体の形状及び相対速度に基づいて、路面及び路面以外の静止物体が認識される。

また、速度判定部１７は、複数の判定照射角度を設定し、各判定照射角度において２つの時点で検出した受光信号を比較し、移動体１が停止しているか否かを判定し、移動体１が停止していると判定された判定照射角度の数が、予め設定された停止判定数以上である場合に、移動体１が停止していると最終的に判定し、それ以外の場合は、移動体１が停止していないと判定してもよい。また、複数の判定照射角度は、路面に対応する照射角度の範囲に設定されてもよい。

＜平均パワー制御部１８＞
平均パワー制御部１８は、速度判定部１７により移動体１が停止していると判定された場合は、停止していないと判定されている場合よりも、レーザ光発生部１１から出射されるレーザ光の単位面積及び単位時間当たりの平均パワーを低下させる。

平均パワー制御部１８は、１）レーザ光発生部１１から出射されるレーザ光のパルス幅ＰＷを短くさせるパルス幅短縮、２）レーザ光発生部１１から出射されるレーザ光のピークパワーを低下させるピークパワー低下、３）レーザ光発生部１１から出射されるレーザ光の出射周期Ｔｐを長くさせる出射周期延長、のいずれか１つ以上を実行することによって、平均パワーを低下させる。２）ピークパワー低下は、レーザ光源に供給される供給電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ等により低下させることで行われる。

例えば、平均パワー制御部１８は、レーザ光のパルス幅ＰＷ、レーザ光源への供給電圧、及び出射周期Ｔｐの指令を送受光制御部１６に送信する。送受光制御部１６は、指令されたパルス幅ＰＷ、供給電圧、出射周期Ｔｐに基づいて、レーザ光発生部１１からレーザ光を出射させる。例えば、パルス幅を変化させる場合は、平均パワー制御部１８は、移動体１が停止していないと判定されている場合は、通常時のパルス幅を送受光制御部１６に指令し、移動体１が停止していると判定されている場合は、通常時のパルス幅よりも短い停止時のパルス幅を送受光制御部１６に指令する。供給電圧を変化させる場合は、平均パワー制御部１８は、移動体１が停止していないと判定されている場合は、通常時の供給電圧を送受光制御部１６に指令し、移動体１が停止していると判定されている場合は、通常時の供給電圧よりも低い停止時の供給電圧を送受光制御部１６に指令する。出射周期を変化させる場合は、平均パワー制御部１８は、移動体１が停止していないと判定されている場合は、通常時の出射周期を送受光制御部１６に指令し、移動体１が停止していると判定されている場合は、通常時の出射周期よりも長い停止時の出射周期を送受光制御部１６に指令する。

＜フローチャート＞
図１１に、速度判定部１７及び平均パワー制御部１８の処理を説明するフローチャートを示す。図１１の処理は、走査周期毎に実行される。ステップＳ０１で、速度判定部１７は、上述したように、同じ照射角度において今回及び過去の２つの走査周期で検出した受光信号を比較し、移動体１が停止しているか否かを判定し、移動体１が停止していると判定した場合は、ステップＳ０２に進み、移動体１が停止していないと判定した場合は、ステップＳ０３に進む。

ステップＳ０２で、平均パワー制御部１８は、レーザ光発生部１１に、通常時の平均パワーよりも低い平均パワーのレーザ光を出射させる。一方、ステップＳ０３で、平均パワー制御部１８は、レーザ光発生部１１に、通常時の平均パワーのレーザ光を出射させる。

２．実施の形態２
次に、実施の形態２に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、移動体１の停止判定に加えて、移動体１の低速度判定を行い、低速度であると判定された場合も、レーザ光の平均パワーを低下させる点が実施の形態１と異なる。

本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、速度判定部１７は、同じ照射角度において２つの時点で検出した受光信号を比較し、移動体１が停止しているか否かを判定する。

＜受光強度が対応する２つの照射角度の判定＞
本実施の形態では、速度判定部１７は、移動体１が停止していると判定されなかった場合は、移動体の速度を算出し、移動体の速度が予め設定された判定速度以下であるか否かを判定する。具体的には、速度判定部１７は、今回の走査周期において検出した受光信号と、過去の走査周期において検出した受光信号との間で、受光信号の受光強度が互いに対応する今回の走査周期の照射角度である今回判定角度Ｐｘ２と過去の走査周期の照射角度である過去判定角度Ｐｘ１とを判定する。

例えば、図１２の上段に示すように、速度判定部１７は、前回の走査周期において所定の照射角度に設定された過去判定角度Ｐｘ１で検出した受光信号を比較元に設定する。そして、図１２の下段に示すように、速度判定部１７は、今回の走査周期で検出した複数の照射角度の受光信号から、前回の走査周期において過去判定角度Ｐｘ１で検出した受光信号の受光強度と対応する受光強度を有する受光信号を探索し、対応する受光信号があった場合は、その受光信号の照射角度を今回判定角度Ｐｘ２として判定する。対応する照射角度が複数ある場合は、対応度合いの最も高い照射角度が、今回判定角度Ｐｘ２として判定されてもよい。

本実施の形態では、図１２に示すように、レーザ光の走査方向は、移動体１の前方から移動体１に近づく方向に設定されている。速度判定部１７は、実施の形態１と同様に、前回の走査周期において過去判定角度Ｐｘ１で検出した受光信号と、今回の走査周期において過去判定角度Ｐｘ１と同じ照射角度で検出した受光信号とを比較し、移動体１が停止しているか否かを判定する。そして、速度判定部１７は、移動体１が停止していないと判定した場合は、前回の走査周期において過去判定角度Ｐｘ１で検出した受光信号の受光強度と、今回の走査周期において過去判定角度Ｐｘ１よりも後の各照射角度で検出した受光信号の受光強度と、が対応しているか否かを、走査順に比較する。そして、速度判定部１７は、受光強度が対応していると判定した場合に、その照射角度を今回判定角度Ｐｘ２として判定し、走査順の比較を終了する。

或いは、比較元と比較先を逆にしてもよい。すなわち、速度判定部１７は、今回の走査周期において所定の照射角度に設定された今回判定角度Ｐｘ２で検出した受光信号を比較元に設定してもよい。そして、速度判定部１７は、前回の走査周期で検出した複数の照射角度の受光信号から、今回の走査周期において今回判定角度Ｐｘ２で検出した受光信号の受光強度と対応する受光強度を有する受光信号を探索し、対応する受光信号があった場合は、その受光信号の照射角度を過去判定角度Ｐｘ１として判定してもよい。

また、本実施の形態では、移動体１が前方に移動している場合は、受光強度が相互に対応する過去判定角度Ｐｘ１と今回判定角度Ｐｘ２との間で、第２方向Ｙ（上下方向Ｙ）は異なるが、第１方向Ｘ（左右方向Ｘ）は同等になる。よって、速度判定部１７は、今回の走査周期と前回の走査周期との間で受光強度を比較する左右方向Ｘの照射角度の範囲を、所定の範囲に制限してもよい。この構成によれば、左右方向Ｘが大きく異なる過去判定角度Ｐｘ１の受光強度と今回判定角度Ｐｘ２の受光強度とが対応していると誤判定されることがなくなり、判定精度を向上させることできる。また、比較する左右方向の範囲を狭くし、処理負荷を低減できる。

２つの受光信号の受光強度の比較として、例えば、速度判定部１７は、受光信号が閾値を超えた時点の時間をゼロにした２つの受光信号の時間軸波形を用い、時間ゼロ以降の各時点において２つの受光信号の偏差（絶対値）を算出し、偏差の積算値が強度判定値以下である場合は、２つの受光信号の受光強度が対応していると判定し、それ以外の場合は、２つの受光信号の受光強度が対応していないと判定する。

或いは、速度判定部１７は、２つの受光信号のピーク値Ｒｍａｘ及びパルス幅Ｒｗの一方又は双方の差が、各差について予め設定された強度判定値以下である場合は、２つの受光信号の受光強度が対応していると判定し、それ以外の場合は、２つの受光信号の受光強度が対応していないと判定してもよい。

＜移動体の速度の算出＞
図１２に示す例では、移動体１が移動しており、受光強度が互いに対応する今回の走査周期の今回判定角度Ｐｘ２と、前回の走査周期の過去判定角度Ｐｘ１とが異なっている。また、今回判定角度Ｐｘ２と過去判定角度Ｐｘ１との間で、左右方向Ｘの照射角度は同等になるが、上下方向Ｙの照射角度が異なる。図１３に、図１２の例を左右方向Ｘの一方側から見た模式図をしめす。図１３の上段が、前回の走査周期に対応し、図１３の下段が、今回の走査周期に対応している。図１４に、図１３の上段と下段とを重ねた図を示す。

図１４に示すように、過去判定角度Ｐｘ１の照射時点から今回判定角度Ｐｘ２の照射時点までの移動体１の移動距離Ｌｘは、過去判定角度Ｐｘ１、過去判定角度Ｐｘ１において算出された距離（以下、過去判定距離Ｌｐｘ１と称す）、今回判定角度Ｐｘ２、及び今回判定角度Ｐｘ２において算出された距離（以下、今回判定距離Ｌｐｘ２と称す）に基づく幾何学的な関係により算出できる。

具体的には、移動距離Ｌｘは、次式で算出できる。
Ｌｘ＝｛Ｌｐｘ１^２＋Ｌｐｘ２^２−２×Ｌｐｘ１×Ｌｐｘ２×ｃｏｓ（θＬｘ）｝^１／２
・・・（１）
ここで、θＬｘは、過去判定角度Ｐｘ１の上下方向Ｙの照射角度と今回判定角度Ｐｘ２の上下方向Ｙの照射角度との角度差である。なお、角度差θＬｘは、上下方向Ｙ及び左右方向Ｘを考慮した角度差とされてもよい。

過去判定角度Ｐｘ１と今回判定角度Ｐｘ２との角度差θＬｘが、小さいので、ゼロに近似すると、移動距離Ｌｘは、次式で算出できる。すなわち、移動距離Ｌｘは、過去判定距離Ｌｐｘ１と今回判定距離Ｌｐｘ２との差により近似計算できる。
Ｌｘ≒Ｌｐｘ１−Ｌｐｘ２ ・・・（２）

そして、次式に示すように、移動距離Ｌｘを、今回判定角度の照射時点と過去判定角度の照射時点との時間差Ｔｘで除算することにより、移動体の速度Ｖｘを算出できる。
Ｖｘ＝Ｌｘ／Ｔｘ ・・・（３）

そこで、速度判定部１７は、距離算出部１５により今回判定角度Ｐｘ２において算出された距離である今回判定距離Ｌｐｘ２、及び距離算出部１５により過去判定角度Ｐｘ１において算出された距離である過去判定距離Ｌｐｘ１に基づいて、過去判定角度Ｐｘ１の照射時点から今回判定角度Ｐｘ２の照射時点までの移動体１の移動距離Ｌｘを算出する。この移動距離Ｌｘの算出には、例えば、式（２）を用いることができる。

移動距離Ｌｘの算出精度を高めるために、速度判定部１７は、今回判定距離Ｌｐｘ２及び過去判定距離Ｌｐｘ１に加えて、過去判定角度Ｐｘ１及び今回判定角度Ｐｘ２に基づいて、移動距離Ｌｘを算出してもよい。この場合は、例えば、式（１）を用いることができる。

速度判定部１７は、移動距離Ｌｘ、及び今回判定角度Ｐｘ２の照射時点と過去判定角度Ｐｘ１の照射時点との時間差Ｔｘに基づいて、移動体の速度Ｖｘを算出する。この速度Ｖｘの算出には、例えば、式（３）が用いられる。時間差Ｔｘは、例えば、過去判定角度Ｐｘ１と今回判定角度Ｐｘ２との間のレーザ光の発光回数を算出し、発光回数に発光時間間隔を算出することにより、算出される。或いは、過去判定角度Ｐｘ１の照射時点から今回判定角度Ｐｘ２の照射時点までが、タイマーにより計測されてもよい。

そして、速度判定部１７は、移動体の速度Ｖｘが予め設定された判定速度以下であるか否かを判定する。

＜平均パワー制御部１８＞
平均パワー制御部１８は、速度判定部１７により移動体１が停止している、又は移動体の速度Ｖｘが判定速度以下であると判定された場合は、それ以外の場合よりも、レーザ光の平均パワーを低下させる。平均パワーを低下させる方法は、実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。

＜フローチャート＞
図１５に、速度判定部１７及び平均パワー制御部１８の処理を説明するフローチャートを示す。ステップＳ１１で、速度判定部１７は、上述したように、同じ照射角度において今回及び過去の２つの走査周期で検出した受光信号を比較し、移動体１が停止しているか否かを判定し、移動体１が停止していると判定した場合は、ステップＳ１２に進み、移動体１が停止していないと判定した場合は、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３で、速度判定部１７は、今回の走査周期において検出した受光信号と、過去の走査周期において検出した受光信号との間で、受光信号の受光強度が互いに対応する今回の走査周期の照射角度である今回判定角度Ｐｘ２と過去の走査周期の照射角度である過去判定角度Ｐｘ１とを判定し、受光強度が互いに対応する今回判定角度Ｐｘ２と過去判定角度Ｐｘ１とが有った場合は、ステップＳ１４に進み、無かった場合は、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１４で、速度判定部１７は、上述したように、距離算出部１５により今回判定角度Ｐｘ２において算出された今回判定距離Ｌｐｘ２、及び距離算出部１５により過去判定角度Ｐｘ１において算出された過去判定距離Ｌｐｘ１に基づいて、過去判定角度Ｐｘ１の照射時点から今回判定角度Ｐｘ２の照射時点までの移動体１の移動距離Ｌｘを算出し、移動距離Ｌｘ、及び今回判定角度Ｐｘ２の照射時点と過去判定角度Ｐｘ１の照射時点との時間差Ｔｘに基づいて、移動体の速度Ｖｘを算出する。その後、ステップＳ１５で、速度判定部１７は、移動体の速度Ｖｘが判定速度以下であるか否かを判定し、判定速度以下であった場合は、ステップＳ１２に進み、判定速度以下でなかった場合は、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１２で、平均パワー制御部１８は、レーザ光発生部１１に、通常時の平均パワーよりも低い平均パワーのレーザ光を出射させる。一方、ステップＳ１６で、平均パワー制御部１８は、レーザ光発生部１１に、通常時の平均パワーのレーザ光を出射させる。

３．実施の形態３
次に、実施の形態３に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１、２と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１、２と同様であるが、複数の照射角度について受光信号を比較し、移動体の速度情報を判定する点が実施の形態１、２と異なる。

本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、速度判定部１７は、同じ照射角度において２つの時点で検出した受光信号を比較し、移動体１が停止しているか否かを判定する。また、速度判定部１７は、複数の照射角度のそれぞれにおいて、２つの時点で検出した受光信号を比較し、移動体１が停止しているか否かを判定する。

速度判定部１７は、今回の走査周期において検出した受光信号と、過去の走査周期において検出した受光信号との間で、受光信号の受光強度が互いに対応する今回の走査周期の複数の照射角度である今回判定角度Ｐｘ２と過去の走査周期の複数の照射角度である過去判定角度Ｐｘ１とを判定する。

例えば、図１６及び図１７の上段に示すように、速度判定部１７は、前回の走査周期において互いに異なる所定の照射角度に設定された複数の過去判定角度Ｐｘ１１、Ｐｘ１２、・・・で検出した受光信号を比較元に設定する。そして、図１６及び図１７の下段に示すように、速度判定部１７は、今回の走査周期で検出した複数の照射角度の受光信号から、前回の走査周期において複数の過去判定角度Ｐｘ１１、Ｐｘ１２、・・・のそれぞれで検出した受光信号の受光強度と対応する受光強度を有する受光信号を探索し、対応する受光信号があった場合は、その受光信号の照射角度を、複数の過去判定角度Ｐｘ１１、Ｐｘ１２、・・・のそれぞれに対応する今回判定角度Ｐｘ２１、Ｐｘ２２、・・・として判定する。

本実施の形態でも、図１６及び図１７に示すように、レーザ光の走査方向は、移動体１の前方から移動体１に近づく方向に設定されている。速度判定部１７は、実施の形態１と同様に、前回の走査周期において複数の過去判定角度Ｐｘ１１、Ｐｘ１２、・・・のそれぞれで検出した受光信号と、今回の走査周期において複数の過去判定角度Ｐｘ１１、Ｐｘ１２、・・・のそれぞれと同じ照射角度で検出した受光信号とを比較し、移動体１が停止しているか否かを判定する。図１６及び図１７の例では、路面に対応する照射角度の範囲に、互いに異なる４つの過去判定角度Ｐｘ１１、Ｐｘ１２、Ｐｘ１３、Ｐｘ１４が設定されている。例えば、速度判定部１７は、移動体１が停止していると判定された照射角度が、判定数以上（例えば過半数）ある場合に、移動体１が停止していると最終的に判定し、判定数以上ない場合に、移動体１が停止していないと最終的に判定する。図１６及び図１７の例では、移動体１が停止していると判定された照射角度がないため、移動体１が停止していないと最終的に判定されている。

そして、速度判定部１７は、移動体１が停止していないと判定した場合は、前回の走査周期において複数の過去判定角度Ｐｘ１１、Ｐｘ１２、・・・のそれぞれで検出した受光信号の受光強度と、今回の走査周期において複数の過去判定角度Ｐｘ１のそれぞれよりも後の各照射角度で検出した受光信号の受光強度と、が対応しているか否かを、走査順に比較する。そして、速度判定部１７は、受光強度が対応していると判定した場合に、その照射角度をその過去判定角度に対応する今回判定角度として判定する。対応する照射角度が複数ある場合は、対応度合いの最も高い照射角度が、今回判定角度として判定されてもよい。速度判定部１７は、複数の過去判定角度Ｐｘ１１、Ｐｘ１２、・・・に対応すると判定された今回判定角度の数が、判定数以上（例えば、過半数）ある場合に、移動体の速度を算出可能であると判定し、判定数以上ない場合に、移動体の速度を算出可能でないと判定してもよい。図１６の例では、４つ全ての過去判定角度Ｐｘ１１〜Ｐｘ１４について、対応する今回判定角度Ｐｘ２１、Ｐｘ２２、Ｐｘ２３、Ｐｘ２４があると判定されており、過半数の２以上であるため、移動体の速度が算出可能であると判定される。図１７の例では、３つの過去判定角度Ｐｘ１１〜Ｐｘ１３について、対応する今回判定角度Ｐｘ２１、Ｐｘ２２、Ｐｘ２３があると判定されており、過半数の２以上であるため、移動体の速度が算出可能であると判定される。

速度判定部１７は、受光強度が互いに対応すると判定された過去判定角度及び今回判定角度のそれぞれについて、実施の形態２と同様の方法により、移動体の速度Ｖｘを算出する。そして、速度判定部１７は、移動体の速度Ｖｘの平均値が、予め設定された判定速度以下であるか否かを判定する。このように、複数の照射角度について受光信号を比較し、移動体の速度情報を判定するので、判定精度を向上させることができる。

４．実施の形態４
次に、実施の形態４に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１、２と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１、２と同様であるが、照射角度の領域について受光信号を比較し、移動体の速度情報を判定する点が実施の形態１、２と異なる。

本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、速度判定部１７は、同じ照射角度において２つの時点で検出した受光信号を比較し、移動体１が停止しているか否かを判定する。また、速度判定部１７は、予め設定された照射角度の領域に含まれる複数の照射角度のそれぞれにおいて、２つの時点で検出した受光信号を比較し、移動体１が停止しているか否かを判定する。

速度判定部１７は、今回の走査周期において検出した受光信号と、過去の走査周期において検出した受光信号との間で、受光信号の受光強度が互いに対応する今回の走査周期の照射角度の領域である今回判定領域Ｐｒ２と過去の走査周期の照射角度の領域である過去判定領域Ｐｒ１とを判定する。

例えば、図１８の上段に示すように、速度判定部１７は、前回の走査周期において予め設定された過去判定領域Ｐｒ１に含まれる各照射角度で検出した受光信号を比較元に設定する。そして、図１８の下段に示すように、速度判定部１７は、今回の走査周期で検出した複数の照射角度の受光信号から、前回の走査周期において過去判定領域Ｐｒ１に含まれる複数の照射角度のそれぞれで検出した受光信号の受光強度と対応する受光強度を有する照射角度の領域を探索し、対応する照射角度の領域があった場合は、その照射角度の領域を、今回判定領域Ｐｒ２として判定する。

本実施の形態でも、図１８に示すように、レーザ光の走査方向は、移動体１の前方から移動体１に近づく方向に設定されている。速度判定部１７は、実施の形態１と同様に、前回の走査周期において過去判定領域Ｐｒ１内の各照射角度で検出した受光信号と、今回の走査周期において過去判定領域Ｐｒ１と同じ領域内の各照射角度で検出した受光信号とを比較し、移動体１が停止しているか否かを判定する。例えば、速度判定部１７は、移動体１が停止していると判定された領域内の照射角度が、判定数以上（例えば過半数）ある場合に、移動体１が停止していると最終的に判定し、判定数以上ない場合に、移動体１が停止していないと最終的に判定する。図１８の例では、同じ領域内において、移動体１が停止していると判定された照射角度がないため、移動体１が停止していないと最終的に判定されている。

そして、速度判定部１７は、移動体１が停止していないと判定した場合は、前回の走査周期において過去判定領域Ｐｒ１内の各照射角度で検出した受光信号の受光強度及び領域内の配置と、受光強度及び領域内の配置が対応する今回の走査周期の照射角度の領域を判定する。そして、速度判定部１７は、受光強度及び領域内の配置が対応する領域があると判定した場合に、その照射角度の領域を今回判定領域Ｐｒ２として判定する。例えば、速度判定部１７は、今回の走査周期の照射角度の範囲において、過去判定領域Ｐｒ１と同等の範囲の領域を少しずつずらしながら設定し、設定した領域内の各照射角度の受光強度について、過去判定領域Ｐｒ１内の配置が対応する各照射角度の受光強度と対応するか判定し、受光強度が対応すると判定された照射角度の数が、判定数以上（例えば、過半数）ある場合に、その領域を今回判定領域Ｐｒ２として判定する。対応する領域が複数ある場合は、対応度合いの最も高い領域が、今回判定領域Ｐｒ２として判定されてもよい。

図１８の例では、今回の走査周期の領域において、図に示す領域内の各照射角度の受光強度が、過去判定領域Ｐｒ１内の対応する各照射角度の受光強度と対応すると判定され、今回判定領域Ｐｒ２と判定されている。

速度判定部１７は、受光強度が互いに対応すると判定された過去判定領域Ｐｒ１及び今回判定領域Ｐｒ２における、領域内の配置が互いに対応する各照射角度について、実施の形態２と同様の方法により、移動体の速度Ｖｘを算出する。そして、速度判定部１７は、移動体の速度Ｖｘの平均値が、予め設定された判定速度以下であるか否かを判定する。或いは、領域内の代表の照射角度について、移動体の速度Ｖｘが算出されてもよい。このように、領域内の各照射角度の配置を考慮して領域内の各受光信号を比較し、移動体の速度情報を判定するので、判定精度を向上させることができる。

５．実施の形態５
次に、実施の形態５に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１、２と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１、２と同様であるが、レーザ光発生部が２つ設けられており、第１のレーザ光発生部による受光信号と、第２のレーザ光発生部による受光信号とが比較される点が実施の形態１、２と異なる。

例えば、角度差が設けられた２つのレーザ光源のレーザ光を１つのＭＥＭＳミラーに反射させてもよいし、２つのレーザ光源のそれぞれに、１つずつＭＥＭＳミラーが設けられてもよい。

本実施の形態では、図１９及び図２０に示すように、第１のレーザ光発生部のレーザ光の照射範囲と、第２のレーザ光発生部のレーザ光の照射範囲とが、重複している。図１９及び図２０に示す例では、左右方向Ｘの一部分が重複している。また、第１のレーザ光発生部のレーザ光による２次元走査と、第２のレーザ光発生部のレーザ光による２次元走査とが、時間差を設けて交互に行われる。

速度判定部１７は、第１のレーザ光発生部のレーザ光の照射角度の範囲と第２のレーザ光発生部のレーザ光の照射角度の範囲が重複している領域（以下、照射角度の重複領域と称す）において、第１のレーザ光発生部による受光信号と、第２のレーザ光発生部による受光信号とを比較して、移動体の速度情報を判定する。

速度判定部１７は、照射角度の重複領域内の同じ照射角度において、第１のレーザ光発生部の走査周期で検出した受光信号と、第２のレーザ光発生部の走査周期で検出した受光信号とを比較し、移動体１が停止しているか否かを判定する。

速度判定部１７は、照射角度の重複領域内の同じ照射角度において、第１のレーザ光発生部の走査周期において検出した受光信号と、第２のレーザ光発生部の走査周期において検出した受光信号との間で、受光信号の受光強度が互いに対応する第１のレーザ光発生部の走査周期の照射角度である第１判定角度Ｐｘ１と第２のレーザ光発生部の走査周期の照射角度である第２判定角度Ｐｘ２とを判定する。

例えば、図１９に示すように、速度判定部１７は、前回の第１のレーザ光発生部の走査周期において、照射角度の重複領域内の所定の照射角度に設定された第１判定角度Ｐｘ１で検出した受光信号を比較元に設定する。そして、図２０に示すように、速度判定部１７は、今回の第２のレーザ光発生部の走査周期における照射角度の重複領域内で検出した複数の照射角度の受光信号から、前回の走査周期において第１判定角度Ｐｘ１で検出した受光信号の受光強度と対応する受光強度を有する受光信号を探索し、対応する受光信号があった場合は、その受光信号の照射角度を第２判定角度Ｐｘ２として判定する。対応する照射角度が複数ある場合は、対応度合いの最も高い照射角度が、第２判定角度Ｐｘ２として判定されてもよい。なお、速度判定部１７は、実施の形態３のように、複数の照射角度について受光信号を比較してもよく、実施の形態４のように、照射角度の領域について受光信号を比較してもよい。

速度判定部１７は、受光強度が互いに対応すると判定された第１判定角度Ｐｘ１及び第２判定角度Ｐｘ２について、実施の形態２と同様の方法により、移動体の速度Ｖｘを算出する。そして、速度判定部１７は、移動体の速度Ｖｘが、予め設定された判定速度以下であるか否かを判定する。このように、２つのレーザ光発生部が設けられている場合において、照射範囲の重複領域を利用して、速度情報を判定することができる。

６．実施の形態６
次に、実施の形態６に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１、２と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、速度判定部１７がレーザ光により検出された物体の速度情報に基づいて、移動体の速度情報を判定する点が実施の形態１と異なる。

本実施の形態では、速度判定部１７は、距離算出部１５により算出された検出物体の距離に基づいて物体（本例では、路面以外の静止物体）を検出し、２つの時点で検出した受光信号に基づいて算出された物体の距離の変化に基づいて、移動体の速度情報を判定する。

速度判定部１７は、各照射角度及び各照射角度において算出された検出物体の距離に基づいて、検出物体の形状及び相対速度を認識し、検出物体の形状及び相対速度に基づいて、路面及び路面以外の静止物体を認識する。この静止物体の認識には、公知の技術、例えば、ニューラルネットワークを用いたＡＩ技術が用いられる。

図２１を用いて説明する。図２１の上段に示すように、前回の走査周期において、移動体１の前方にポールにより支えられた道路標識が存在し、レーザ光が照射された道路標識の各部Ｐｘ１０１、Ｐｘ１０２、Ｐｘ１０３、Ｐｘ１０４、Ｐｘ１０５の距離が算出される。道路標識の各部の距離は、同等の距離になり、その同等の距離が算出された照射角度の領域から棒状の形状であるとわかるため、認識処理により、路面以外の静止物体と認識され、その静止物体の各部の距離も算出されている。

そして、図２１の下段に示すように、今回の走査周期においても、道路標識が路面以外の静止物体として認識され、その静止物体の各部Ｐｘ２０１、Ｐｘ２０２、Ｐｘ２０３、Ｐｘ２０４、Ｐｘ２０５、Ｐｘ２０６、Ｐｘ２０７の距離も算出される。そして、速度判定部１７は、前回の走査周期において検出した静止物体の距離と、今回の走査周期において検出した静止物体の距離との差を、今回の走査周期と前回の走査周期との時間差で除算して、移動体の速度を算出し、移動体１が停止しているか、移動体の速度が判定速度以下であるかを判定する。なお、路面以外の静止物体が複数検出される場合は、複数の静止物体について移動体の速度が算出され、移動体の速度の平均値が算出されてもよい。そして、実施の形態１、２と同様に、平均パワー制御部１８は、移動体１が停止している、又は移動体の速度が判定速度以下であると判定された場合は、それ以外の場合よりも、レーザ光の平均パワーを低下させる。

〔その他の実施の形態〕
最後に、本願のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の各実施の形態においては、走査機構１２は、ＭＥＭＳミラー１２１を備えている場合を例に説明した。しかし、走査機構１２は、ＭＥＭＳミラー１２１以外の走査機構を備えてもよい。例えば、走査機構１２は、可動ミラーとして回転ポリゴンミラーを備え、上下方向の照射角度範囲が上側又は下側に移動するように、回転ポリゴンミラーの回転軸を傾ける機構等を備えていてもよい。

（２）上記の各実施の形態においては、微小ミラーは、ローレンツ力により可動される場合を例に説明した。しかし、微小ミラーの可動機構は、ローレンツ力のような電磁方式に限られるものではなく、圧電素子を利用した圧電方式、又はミラーと電極間の電位差による静電力を利用した静電方式とされてもよい。

（３）上記の各実施の形態においては、ＭＥＭＳミラー１２１を用い、図５に示すような走査を行って２次元走査を行う場合を例に説明した。しかし、ＭＥＭＳミラー１２１を用い、リサージュ走査又はラスタ走査を行って、２次元走査を行ってもよく、球面ミラーを用いて、歳差走査を行ってもよい。

（４）上記の各実施の形態においては、２つの回転軸回りにミラーを回転させるＭＥＭＳミラー１２１を用いて２次元走査させる場合を例に説明した。しかし、１つの回転軸回りにミラーを回転させるＭＥＭＳミラーを２つ用いて、２次元走査させるように構成されてもよい。

（５）上記の各実施の形態においては、光検出器１３１は、ＭＥＭＳミラー１２１及び集光ミラー１３３に反射した反射光Ｌ２を受光する場合を例に説明した。しかし、光検出器１３１は、物体に反射した反射光Ｌ２を直接受光するように構成されてもよい。

（６）上記の各実施の形態においては、インコヒーレント検波方式を用いてパルス光を送受するタイプであったが、コヒーレント検波方式を用いてパルス光を送受するタイプであってもよい。また、正弦波で強度変調されたレーザ光を送受するタイプであってもよく、インコヒーレントＦＭＣＷ(Frequency Modulated Continuous Waves)方式であっても、コヒーレントＦＭＣＷ方式であってもよい。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１０ レーザ距離測定装置、１１ レーザ光発生部、１２ 走査機構、１３ 受光部、１４ 走査制御部、１５ 距離算出部、１６ 送受光制御部、１７ 速度判定部、１８ 平均パワー制御部、Ｌｐｘ１ 過去判定距離、Ｌｐｘ２ 今回判定距離、Ｌｘ 移動距離、ＰＷ レーザ光のパルス幅、Ｐｘ１ 過去判定角度、Ｐｘ２ 今回判定角度、Ｒｍａｘ 受光信号のピーク値、Ｒｗ 受光信号のパルス幅、Ｔｘ 時間差、Ｖｘ 移動体の速度、Ｘ 第１方向（左右方向）、Ｙ 第２方向（上下方向）

Claims (15)

1. 移動体に搭載されたレーザ距離測定装置であって、
   レーザ光を出射するレーザ光発生部と、
   物体に反射したレーザ光の反射光を受光し、受光信号を出力する受光部と、
   出射した前記レーザ光及び前記受光信号に基づいて物体までの距離を算出する距離算出部と、
   前記レーザ光の照射角度を変化させる走査機構と、
   前記走査機構を制御して前記レーザ光の照射角度を周期的に走査させる走査制御部と、
   今回の走査周期において検出した前記受光信号と、過去の走査周期において検出した前記受光信号との間で、前記受光信号の受光強度が互いに対応する前記今回の走査周期の照射角度である今回判定角度と前記過去の走査周期の照射角度である過去判定角度とを判定し、
   前記距離算出部により前記今回判定角度において算出された前記距離である今回判定距離、及び前記距離算出部により前記過去判定角度において算出された前記距離である過去判定距離に基づいて、前記過去判定角度の照射時点から前記今回判定角度の照射時点までの前記移動体の移動距離を算出し、
   前記移動距離、及び前記今回判定角度の照射時点と前記過去判定角度の照射時点との時間差に基づいて、前記移動体の速度を算出し、前記速度が予め設定された判定速度以下であるか否かを判定する速度判定部と、
   前記速度が前記判定速度以下であると判定された場合は、前記判定速度以下でないと判定された場合よりも、前記レーザ光発生部から出射される前記レーザ光の単位面積及び単位時間当たりの平均パワーを低下させる平均パワー制御部と、を備えたレーザ距離測定装置。
2. 前記速度判定部は、前記今回判定距離及び前記過去判定距離に加えて、前記過去判定角度及び前記今回判定角度に基づいて、前記移動距離を算出する請求項１に記載のレーザ距離測定装置。
3. 前記速度判定部は、前記今回判定距離をＬｐｘ２とし、前記過去判定距離をＬｐｘ１とし、前記過去判定角度と前記今回判定角度との角度差をθＬｘとし、前記移動距離をＬｘとし、
   Ｌｘ＝｛Ｌｐｘ１^２＋Ｌｐｘ２^２−２×Ｌｐｘ１×Ｌｐｘ２×ｃｏｓ（θＬｘ）｝^１／２
   の算出式を用いて、前記移動距離を算出する請求項２に記載のレーザ距離測定装置。
4. 前記速度判定部は、今回の走査周期において複数の照射角度のそれぞれで検出した受光信号と過去の走査周期において複数の照射角度のそれぞれで検出した受光信号との間で、前記受光信号の受光強度が互いに対応する単数組又は複数組の前記今回判定角度及び前記過去判定角度を判定し、
   単数組又は複数組のそれぞれについて、前記今回判定距離及び前記過去判定距離に基づいて、前記過去判定角度の照射時点から前記今回判定角度の照射時点までの前記移動体の移動距離を算出し、
   単数組又は複数組のそれぞれについて、前記移動距離、及び前記今回判定角度の照射時点と前記過去判定角度の照射時点との時間差に基づいて、前記速度を算出し、単数組の前記速度又は複数組の前記速度を用いて算出された速度が前記判定速度以下であるか否かを判定し、
   前記平均パワー制御部は、単数組の前記速度又は複数組の前記速度を用いて算出された速度が前記判定速度以下であると判定された場合は、前記判定速度以下でないと判定された場合よりも、前記平均パワーを低下させる請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
5. 前記速度判定部は、過去の走査周期において予め設定された照射角度の領域内の各照射角度で検出した受光信号の受光強度及び領域内の配置と、受光強度及び領域内の配置が対応する今回の走査周期の照射角度の領域を判定し、
   領域内の配置が互いに対応する各照射角度について、前記今回判定距離及び前記過去判定距離に基づいて、前記過去判定角度の照射時点から前記今回判定角度の照射時点までの前記移動体の移動距離を算出し、
   領域内の配置が互いに対応する各照射角度について、前記移動距離、及び前記今回判定角度の照射時点と前記過去判定角度の照射時点との時間差に基づいて、前記速度を算出し、領域内の各照射角度の前記速度を用いて算出された速度が前記判定速度以下であるか否かを判定し、
   前記平均パワー制御部は、領域内の各照射角度の前記速度を用いて算出された速度が前記判定速度以下であると判定された場合は、前記判定速度以下でないと判定された場合よりも、前記平均パワーを低下させる請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
6. 前記速度判定部は、同じ照射角度において今回及び過去の２つの走査周期で検出した前記受光信号を比較し、前記移動体が停止しているか否かを判定し、
   前記平均パワー制御部は、前記速度判定部により前記移動体が停止している、又は前記速度が前記判定速度以下であると判定された場合は、それ以外の場合よりも、前記レーザ光の前記平均パワーを低下させる請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
7. 前記速度判定部は、同じ照射角度において検出した前記２つの受光信号の差が、予め設定された停止判定値以下である場合は、前記移動体が停止していると判定し、それ以外の場合は、前記移動体が停止していないと判定する請求項６に記載のレーザ距離測定装置。
8. 前記速度判定部は、今回の走査周期において複数の照射角度のそれぞれで検出した受光信号と、過去の走査周期において複数の照射角度のそれぞれで検出した受光信号との間で、同じ照射角度で検出した受光信号同士を比較し、前記移動体が停止しているか否かを判定する請求項６又は７に記載のレーザ距離測定装置。
9. 前記速度判定部は、前記レーザ光が路面に照射される照射角度範囲の前記受光信号を用いて判定を行う請求項１から８のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
10. 移動体に搭載されたレーザ距離測定装置であって、
    レーザ光を出射するレーザ光発生部と、
    物体に反射したレーザ光の反射光を受光し、受光信号を出力する受光部と、
    出射した前記レーザ光及び前記受光信号に基づいて物体までの距離を算出する距離算出部と、
    前記レーザ光の照射角度を変化させる走査機構と、
    前記走査機構を制御して前記レーザ光の照射角度を周期的に走査させる走査制御部と、
    前記移動体が停止しているか否かを判定する速度判定部と、
    前記速度判定部により前記移動体が停止していると判定された場合は、停止していないと判定された場合よりも、前記レーザ光発生部から出射される前記レーザ光の単位面積及び単位時間当たりの平均パワーを低下させる平均パワー制御部と、を備え、
    前記レーザ光発生部は、２つ設けられ、第１のレーザ光発生部によるレーザ光の照射角度の範囲と、第２のレーザ光発生部によるレーザ光の照射角度の範囲とが、重複していると共に、前記第１のレーザ光発生部のレーザ光による走査と、前記第２のレーザ光発生部のレーザ光による走査とが、時間差を設けて交互に行われ、
    前記速度判定部は、照射角度の範囲が重複している領域内の同じ照射角度において、前記第１のレーザ光発生部による受光信号と、前記第２のレーザ光発生部による受光信号とを比較し、前記移動体が停止しているか否かを判定するレーザ距離測定装置。
11. 移動体に搭載されたレーザ距離測定装置であって、
    レーザ光を出射するレーザ光発生部と、
    物体に反射したレーザ光の反射光を受光し、受光信号を出力する受光部と、
    出射した前記レーザ光及び前記受光信号に基づいて物体までの距離を算出する距離算出部と、
    前記レーザ光の照射角度を変化させる走査機構と、
    前記走査機構を制御して前記レーザ光の照射角度を周期的に走査させる走査制御部と、
    前記移動体の速度を算出し、前記速度が予め設定された判定速度以下であるか否かを判定する速度判定部と、
    前記速度が前記判定速度以下であると判定された場合は、前記判定速度以下でないと判定された場合よりも、前記レーザ光発生部から出射される前記レーザ光の単位面積及び単位時間当たりの平均パワーを低下させる平均パワー制御部と、を備え、
    前記レーザ光発生部は、２つ設けられ、第１のレーザ光発生部によるレーザ光の照射角度の範囲と、第２のレーザ光発生部によるレーザ光の照射角度の範囲とが、重複していると共に、前記第１のレーザ光発生部のレーザ光による走査と、前記第２のレーザ光発生部のレーザ光による走査とが、時間差を設けて交互に行われ、
    前記速度判定部は、照射角度の範囲が重複している領域内において、前記第１のレーザ光発生部による前記受光信号と、前記第２のレーザ光発生部による前記受光信号との間で、前記受光信号の受光強度が互いに対応する前記第１のレーザ光発生部の照射角度である第１判定角度と前記第２のレーザ光発生部の照射角度である第２判定角度とを判定し、
    前記距離算出部により前記第１判定角度において算出された前記距離である第１判定距離、及び前記距離算出部により前記第２判定角度において算出された前記距離である第２判定距離に基づいて、前記第１判定角度の照射時点と前記第２判定角度の照射時点との間の前記移動体の移動距離を算出し、
    前記移動距離、及び前記第１判定角度の照射時点と前記第２判定角度の照射時点との時間差に基づいて、前記速度を算出し、前記速度が前記判定速度以下であるか否かを判定するレーザ距離測定装置。
12. 前記速度判定部は、前記受光信号のピーク値及びパルス幅の一方又は双方に基づいて、２つの前記受光信号を比較する請求項１から１１のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
13. 前記平均パワー制御部は、前記レーザ光発生部から出射される前記レーザ光のパルス幅を短くさせることによって、前記レーザ光の前記平均パワーを低下させる請求項１から１２のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
14. 前記平均パワー制御部は、前記レーザ光発生部から出射される前記レーザ光のピークパワーを低下させることによって、前記レーザ光の前記平均パワーを低下させる請求項１から１３のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
15. 前記平均パワー制御部は、前記レーザ光発生部から出射される前記レーザ光の出射周期を長くさせることによって、前記レーザ光の前記平均パワーを低下させる請求項１から１４のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。

Images