JP5251735B2 - Laser radar equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a laser radar device.
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。
Conventionally, for example, an apparatus as disclosed in
しかしながら、特許文献1の技術では検出領域が平面(水平方向)に限定されてしまうという問題がある。即ち、凹面鏡から空間に向けて反射されたレーザ光は所定平面(走査平面)内で走査がなされるため、その走査平面から外れた領域については検出が不能となる。従って、特許文献1の構成では、検出物体の高さについての具体的情報を得ることは困難であった。
However, the technique of
一方、検出物体の高さを把握しうる構成としては、装置全体を傾斜させて設置する等の方法により、レーザ光を斜めに投射する構成が考えられる。このように斜めにレーザ光を投射する構成を用いた場合と、装置に近い位置では低い位置を走査し、装置から遠い位置では高い位置を走査することになるため、特に動く物体などの具体的高さ情報を得やすくなる。 On the other hand, as a configuration capable of grasping the height of the detection object, a configuration in which laser light is projected obliquely by a method such as inclining and installing the entire apparatus can be considered. When using a configuration that projects laser light obliquely in this way, a low position is scanned at a position close to the apparatus, and a high position is scanned at a position far from the apparatus. It becomes easy to obtain height information.
しかしながら、検出物体の高さ方向の位置を正確に把握するには、検出を行おうとするレーザレーダ装置自体がどのような設置状態にあるか考慮する必要がある。例えば、装置が低位置に設置されるときと、高位置に設置されるときとでは、レーザ光の投射高さが異なり、このような投射高さの違いを無視して検出物体の高さ方向の位置を正確に把握することは困難である。 However, in order to accurately grasp the position of the detected object in the height direction, it is necessary to consider the installation state of the laser radar device itself to be detected. For example, when the device is installed at a low position and when it is installed at a high position, the projection height of the laser light differs, and the difference in projection height is ignored, and the height direction of the detected object It is difficult to accurately grasp the position of.
このような事情から、現在では、レーザレーザ装置において自己(当該レーザレーダ装置)の設置状態を正確に判断し得る構成が望まれている。また、設置状態に基づいて検出物体の高さや形状を正確に判断し得る構成も求められている。 Under such circumstances, at present, there is a demand for a configuration that can accurately determine the installation state of itself (the laser radar device) in the laser laser device. There is also a need for a configuration that can accurately determine the height and shape of the detection object based on the installation state.
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、検出物体の高さをより正確に検出し得るレーザレーダ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a laser radar apparatus capable of accurately detecting the height of the detection object.
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前記レーザ光が発生したときに、前記レーザ光が検出物体にて反射した第1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、前記偏向手段が第1回動範囲にあるときに、当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記第1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、
前記偏向手段が第2回動範囲となったときに、前記偏向手段から投射された前記レーザ光を前記検出物体が支持される支持面又は当該支持面の延長先にある面である基準面に向けて偏向すると共に、前記レーザ光が前記基準面にて反射した第2反射光を前記回動偏向手段に向けて偏向する偏向部材を備え、
前記偏向手段は、前記第2回動範囲にあるときに、前記偏向部材からの前記第2反射光を前記光検出手段に向けて偏向する構成をなし、
当該レーザレーダ装置は、前記支持面に対して傾斜して設置されており、
更に、前記偏向手段が前記第1回動範囲にあるときに、前記レーザ光発生手段にて前記レーザ光が発生してから前記光検出手段によって前記第1反射光が検出されるまでの第1時間を検出する第1時間検出手段と、
前記偏向手段が前記第2回動範囲にあるときに、前記レーザ光発生手段にて前記レーザ光が発生してから前記光検出手段によって前記第2反射光が検出されるまでの第2時間を検出する第2時間検出手段と、
当該レーザレーダ装置の前記中心軸と鉛直方向とのなす角度である設置角度を検出する角度検出手段と、
を備え、
前記偏向手段は、前記中心軸と直交する方向に前記レーザ光を投射する構成であり、第3回動範囲にあるときに、前記支持面に対して傾斜した上方向に前記レーザ光を投射可能とされており、
更に、前記検出物体が前記支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に、前記第3回動範囲の所定方向において前記偏向手段により斜め上方に投射された前記レーザ光に応じた前記第1反射光が最初に受光されるときの前記第1時間と、前記第2時間と、前記設置角度と、に基づいて前記検出物体の前記支持面からの高さを算出可能な物体高さ算出手段を有し、
前記所定方向は、前記設置角度と、前記鉛直方向と直交する水平方向に対する前記偏向手段からの前記レーザ光の傾斜角度とが一致する方向であり、
前記物体高さ算出手段は、
前記第2回動範囲において前記レーザ光発生手段からの前記レーザが前記偏向手段に入射する入射位置から当該レーザ光が前記偏向部材へ向かう方向と前記水平方向とのなす角度と、当該レーザ光が前記偏向部材で反射して前記基準面に向かうときの方向と前記鉛直方向とのなす角度と、前記設置角度とが一致する場合の前記第2時間と、光速と、前記設置角度とに基づいて定まる前記基準面から前記入射位置までの高さをHとし、
前記検出物体が前記支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に前記所定方向において前記第1反射光が最初に受光されるときの前記第1時間に基づく、前記入射位置と前記検出物体の検出位置との距離をBとした場合、
前記検出物体の前記支持面からの高さhを、前記基準面から前記入射位置までの高さHと、前記距離Bと、前記設置角度とに基づいて算出することを特徴とする。
The invention of
A light detection means for detecting a first reflected light reflected by a detection object when the laser light is generated from the laser light generation means;
A deflection unit configured to be rotatable about a predetermined central axis, and deflecting the laser beam toward the space by the deflection unit when the deflection unit is in the first rotation range; and Rotating deflection means for deflecting the first reflected light toward the light detection means;
Drive means for driving the rotation deflection means;
A laser radar device comprising:
When the deflecting means is in the second rotation range, the laser beam projected from the deflecting means is applied to a support surface on which the detection object is supported or a reference surface that is an extension destination of the support surface. A deflecting member for deflecting the second reflected light reflected by the reference surface toward the rotating deflecting means,
The deflecting means is configured to deflect the second reflected light from the deflecting member toward the light detecting means when in the second rotation range,
The laser radar device is installed inclined with respect to the support surface,
Further, when the deflecting means is in the first rotation range, the first time from when the laser light is generated by the laser light generating means until the first reflected light is detected by the light detecting means. First time detecting means for detecting time;
When the deflecting means is in the second rotation range, a second time from when the laser light is generated by the laser light generating means until the second reflected light is detected by the light detecting means is set. Second time detecting means for detecting;
An angle detection means for detecting an installation angle that is an angle formed by the central axis of the laser radar device and a vertical direction ;
With
The deflecting unit projects the laser beam in a direction orthogonal to the central axis, and can project the laser beam in an upward direction inclined with respect to the support surface when in the third rotation range. And
Further, when the detection object approaches the laser radar device while being supported on the support surface, the laser beam corresponding to the laser beam projected obliquely upward by the deflecting means in a predetermined direction of the third rotation range. Object height capable of calculating the height of the detected object from the support surface based on the first time when the first reflected light is first received, the second time, and the installation angle. Having a calculation means,
The predetermined direction is a direction in which the installation angle coincides with an inclination angle of the laser light from the deflecting unit with respect to a horizontal direction orthogonal to the vertical direction,
The object height calculating means includes
In the second rotation range, an angle formed by a direction in which the laser beam is directed from the incident position where the laser from the laser beam generating unit enters the deflecting unit and the horizontal direction, and the laser beam is Based on the second time when the angle between the direction reflected by the deflecting member and heading toward the reference plane and the vertical direction matches the installation angle, the speed of light, and the installation angle. The height from the fixed reference plane to the incident position is H,
The incident position and the detection based on the first time when the first reflected light is first received in the predetermined direction when the detection object is supported by the support surface and approaches the laser radar device. If the distance from the object detection position is B,
The height h of the detection object from the support surface is calculated based on the height H from the reference surface to the incident position, the distance B, and the installation angle .
請求項2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前記レーザ光が発生したときに、前記レーザ光が検出物体にて反射した第1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、前記偏向手段が第1回動範囲にあるときに、当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記第1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、
前記中心軸の方向が鉛直方向であり、
前記偏向手段が第2回動範囲となったときに、前記偏向手段から投射された前記レーザ光を前記検出物体が支持される支持面又は当該支持面の延長先にある面である基準面に向けて前記中心軸と平行方向に偏向すると共に、前記レーザ光が前記基準面にて反射した第2反射光を前記回動偏向手段に向けて偏向する偏向部材を備え、
前記偏向手段は、前記中心軸と直交する水平方向に対して所定角度だけ上向きに傾斜した方向に前記レーザ光を偏向する構成をなし、且つ、前記第2回動範囲にあるときに、前記偏向部材からの前記第2反射光を前記光検出手段に向けて偏向する構成をなしており、
更に、前記偏向手段が前記第1回動範囲にあるときに、前記レーザ光発生手段にて前記レーザ光が発生してから前記光検出手段によって前記第1反射光が検出されるまでの第1時間を検出する第1時間検出手段と、
前記偏向手段が前記第2回動範囲にあるときに、前記レーザ光発生手段にて前記レーザ光が発生してから前記光検出手段によって前記第2反射光が検出されるまでの第2時間を検出する第2時間検出手段と、
前記検出物体が前記支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に、前記第1反射光が最初に受光されるときの前記第1時間と、前記第2時間と、前記所定角度とに基づいて前記検出物体の前記支持面からの高さを算出する物体高さ算出手段と、
を備え、
前記物体高さ算出手段は、
前記第2時間と、光速と、前記所定角度とに基づく、前記偏向手段における前記レーザ光発生手段からのレーザ光の入射位置までの前記基準面からの高さをHとし、
前記検出物体が前記支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に前記第1反射光が最初に受光されるときの前記第1時間に基づく、前記入射位置から前記検出物体の検出位置までの距離をBとした場合、
前記基準面から前記入射位置までの高さHと、前記距離Bと、前記所定角度と、に基づき、前記検出物体の前記支持面からの高さhを算出することを特徴とする。
The invention of claim 2 comprises a laser beam generating means for generating a laser beam,
A light detection means for detecting a first reflected light reflected by a detection object when the laser light is generated from the laser light generation means;
A deflection unit configured to be rotatable about a predetermined central axis, and deflecting the laser beam toward the space by the deflection unit when the deflection unit is in the first rotation range; and Rotating deflection means for deflecting the first reflected light toward the light detection means;
Drive means for driving the rotation deflection means;
A laser radar device comprising:
The direction of the central axis is the vertical direction;
When the deflecting means is in the second rotation range, the laser beam projected from the deflecting means is applied to a support surface on which the detection object is supported or a reference surface that is an extension destination of the support surface. A deflecting member that deflects the second reflected light reflected by the reference surface toward the rotation deflecting unit, and deflects the laser light in a direction parallel to the central axis.
The deflecting means is configured to deflect the laser light in a direction inclined upward by a predetermined angle with respect to a horizontal direction orthogonal to the central axis, and when the deflecting means is in the second rotation range, The second reflected light from the member is configured to be deflected toward the light detection means;
Further, when the deflecting means is in the first rotation range, the first time from when the laser light is generated by the laser light generating means until the first reflected light is detected by the light detecting means. First time detecting means for detecting time;
When the deflecting means is in the second rotation range, a second time from when the laser light is generated by the laser light generating means until the second reflected light is detected by the light detecting means is set. Second time detecting means for detecting;
When the detected object approaches the laser radar device while being supported by the support surface, the first time when the first reflected light is first received, the second time, and the predetermined angle An object height calculating means for calculating the height of the detected object from the support surface based on:
With
The object height calculating means includes
Based on the second time, the speed of light, and the predetermined angle, the height from the reference surface to the incident position of the laser beam from the laser beam generation unit in the deflection unit is H,
The detection position of the detection object from the incident position based on the first time when the first reflected light is first received when the detection object approaches the laser radar device while being supported by the support surface. If the distance to is B,
The height h of the detection object from the support surface is calculated based on the height H from the reference surface to the incident position, the distance B, and the predetermined angle.
請求項3の発明は、レーザ光を間欠的に発生させるレーザ光発生手段と、
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、当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且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、
前記回動偏向手段を駆動する駆動手段と、
前記レーザ光発生手段から間欠的に発生する各レーザ光に応じて、当該各レーザ光が発生してから前記光検出手段によって前記各レーザ光に応じた各反射光が検出されるまでの各時間を検出する時間検出手段と、
を備えたレーザレーダ装置であって、
前記中心軸の方向が鉛直方向であり、
前記偏向手段は、前記中心軸と直交する水平方向に対して所定角度傾斜した上方向に前記レーザ光を偏向する構成をなしており、
前記検出物体が当該検出物体を支持する支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に、前記反射光が最初に受光されるときに前記時間検出手段によって検出される前記時間と、前記所定角度と、に基づいて前記検出物体の前記支持面からの高さを算出する物体高さ算出手段を備え、
前記物体高さ算出手段は、
前記偏向手段における前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光の入射位置までの前記支持面からの高さをHとし、
前記検出物体が前記支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に前記時間検出手段で検出される前記時間に基づく、前記入射位置から前記検出物体の検出位置までの距離をBとした場合、
前記入射位置までの前記支持面からの高さHと、前記距離Bと、前記所定角度とに基づき、前記検出物体の前記支持面からの高さhを算出することを特徴とする。
The invention of
A light detecting means for detecting reflected light reflected by a detection object when the laser light is generated from the laser light generating means;
A deflection unit configured to be rotatable about a predetermined central axis is provided. The laser beam is deflected toward the space by the deflection unit, and the reflected light is deflected toward the light detection unit. Dynamic deflection means;
Drive means for driving the rotation deflection means;
Each time from when each laser beam is generated according to each laser beam generated intermittently from the laser beam generating unit until each reflected beam corresponding to each laser beam is detected by the photodetecting unit Time detection means for detecting
A laser radar device comprising:
The direction of the central axis is the vertical direction;
The deflecting means is configured to deflect the laser light in an upward direction inclined at a predetermined angle with respect to a horizontal direction orthogonal to the central axis;
The time detected by the time detection means when the reflected light is first received when the detection object approaches the laser radar device while being supported by a support surface supporting the detection object; and An object height calculating means for calculating a height of the detected object from the support surface based on a predetermined angle;
The object height calculating means includes
The height from the support surface to the incident position of the laser beam from the laser beam generation unit in the deflection unit is H,
The distance from the incident position to the detection position of the detection object based on the time detected by the time detection means when the detection object approaches the laser radar device while being supported on the support surface is B. If
The height h of the detection object from the support surface is calculated based on the height H from the support surface to the incident position, the distance B, and the predetermined angle.
請求項1の発明は、偏向手段が第1回動範囲にあるときに、レーザ光発生手段にてレーザ光が発生してから光検出手段によって第1反射光が検出されるまでの第1時間を検出しており、これにより、検出物体の方位や検出物体までの距離を精度高く検出できる。
また、偏向手段が第2回動範囲となったときに、偏向手段から投射されたレーザ光を基準面に向けて偏向すると共に、レーザ光が基準面にて反射した反射光(第2反射光)を回動偏向手段に向けて偏向する偏向部材を備えており、偏向手段は、偏向手段が第2回動範囲にあるときに、偏向部材からの第2反射光を光検出手段に向けて偏向する構成をなしている。更に、偏向手段が第2回動範囲にあるときに、レーザ光発生手段にてレーザ光が発生してから光検出手段によって第2反射光が検出されるまでの時間(第2時間)を検出している。このようにすると、偏向手段から投射されるレーザ光を有効に利用してレーザレーダ装置と基準面との距離を精度高く把握できる。
また、このような「第2時間」に加え、当該レーザレーダ装置の「設置角度」をも検出しているため、レーザレーダ装置の設置状態をより適切に把握でき、ひいては、このような設置状態を考慮して、検出物体の高さ方向の位置を精度高く把握できる。
According to the first aspect of the present invention, the first time from when the laser beam is generated by the laser beam generator to when the first reflected light is detected by the beam detector when the deflecting unit is in the first rotation range. Thus, the orientation of the detected object and the distance to the detected object can be detected with high accuracy.
Further, when the deflecting means is in the second rotation range, the laser light projected from the deflecting means is deflected toward the reference surface, and the reflected light (second reflected light) reflected by the reference surface is reflected. ) Toward the rotation deflection means, and the deflection means directs the second reflected light from the deflection member toward the light detection means when the deflection means is in the second rotation range. It is configured to deflect. Further, when the deflecting means is in the second rotation range, a time (second time) from when the laser light is generated by the laser light generating means until the second reflected light is detected by the light detecting means is detected. doing. In this way, it is possible to accurately grasp the distance between the laser radar device and the reference plane by effectively using the laser light projected from the deflecting means.
In addition to the “second time”, the “installation angle” of the laser radar device is also detected, so that the installation state of the laser radar device can be grasped more appropriately. Therefore, the position of the detected object in the height direction can be grasped with high accuracy.
また、基準面が、検出物体が支持される支持面又は当該支持面の延長先にある面とされているため、上記「第2時間」を検出することで、当該レーザレーダ装置が、支持面(検出物体を支持する面)からどの程度の設置高さにあるかを精度高く把握できる。更に、このような「設置高さ」を示す「第2時間」に加え、「第1時間」及び「設置角度」を考慮することで、検出物体の検出位置が支持面からどの程度の高さにあるかをより精度高く検出できるようになる。 In addition, since the reference surface is a support surface on which the detection object is supported or a surface that is an extension of the support surface, the laser radar device detects the “second time” and the support surface It is possible to accurately grasp the installation height from the (surface that supports the detection object). Furthermore, in addition to the “second time” indicating the “installation height”, the “first time” and the “installation angle” are taken into consideration to determine the height of the detection position of the detection object from the support surface. Can be detected with higher accuracy.
また、レーザレーダ装置が支持面に対して傾斜して設置されており、高さ算出手段は、検出物体が支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に、第3回動範囲において偏向手段により斜め上方に投射されたレーザ光に応じた第1反射光が最初に受光されるときの「第1時間」と、「第2時間」と、「設置角度」とに基づいて検出物体の支持面からの高さを算出している。
レーザ光が斜め上方に投射されるエリアでは、レーザレーダ装置から離れるほど高い位置の検出が行われるため、当該エリアでは、検出物体がある程度接近した時点で初めて検出物体の上端部にレーザ光が入射するようになり、これによって検出物体の存在が確認されるようになる。従って、第1反射光が最初に受光されるときの検出位置(検出物体のおけるレーザ光の照射位置)の高さ(支持面からの距離)を、「第1時間」「第2時間」「設置角度」に基づいて算出することで、検出物体の支持面からの高さを精度高く把握できる。
In addition, the laser radar device is installed to be inclined with respect to the support surface, and the height calculating means is configured to move the third object in the third rotation range when the detection object approaches the laser radar device while being supported by the support surface. Detected object based on “first time”, “second time”, and “installation angle” when the first reflected light corresponding to the laser light projected obliquely upward by the deflecting means is first received The height from the support surface is calculated.
In the area where the laser beam is projected obliquely upward, the higher the position is detected as the laser beam is moved away from the laser radar device, the laser beam is incident on the upper end of the detected object for the first time when the detected object approaches to some extent. As a result, the presence of the detected object is confirmed. Therefore, the height (distance from the support surface) of the detection position (laser beam irradiation position on the detection object) when the first reflected light is first received is expressed as “first time”, “second time”, “ By calculating based on the “installation angle”, it is possible to accurately grasp the height of the detected object from the support surface.
また、鉛直方向に対する当該レーザレーダ装置の傾斜角度を検出する傾斜センサを有していてもよい。このようにすると、レーザレーダ装置の設置角度を簡易な構成でより正確に検出できるようになる。 Moreover, you may have the inclination sensor which detects the inclination-angle of the said laser radar apparatus with respect to a perpendicular direction . In this way, the installation angle of the laser radar device can be detected more accurately with a simple configuration.
請求項2の発明は、偏向手段が第1回動範囲にあるときに、レーザ光発生手段にてレーザ光が発生してから光検出手段によって第1反射光が検出されるまでの第1時間を検出しており、これにより、検出物体の方位や検出物体までの距離を精度高く検出できる。
また、偏向手段が第2回動範囲となったときに、偏向手段から投射されたレーザ光を基準面に向けて偏向すると共に、レーザ光が基準面にて反射した反射光(第2反射光)を回動偏向手段に向けて偏向する偏向部材を備えており、偏向手段は、偏向手段が第2回動範囲にあるときに、偏向部材からの第2反射光を光検出手段に向けて偏向する構成をなしている。更に、偏向手段が第2回動範囲にあるときに、レーザ光発生手段にてレーザ光が発生してから光検出手段によって第2反射光が検出されるまでの時間(第2時間)を検出している。このようにすると、偏向手段から投射されるレーザ光を有効に利用してレーザレーダ装置と基準面との距離を精度高く把握できる。
また、上記「第1時間」「第2時間」「所定角度」を把握した上で、検出物体の検出位置の高さを算出しており、このようにすれば、検出位置の高さをより精度高く把握できるようになる。
According to a second aspect of the present invention, when the deflecting means is in the first rotation range, the first time from when the laser light is generated by the laser light generating means until the first reflected light is detected by the light detecting means. Thus, the orientation of the detected object and the distance to the detected object can be detected with high accuracy.
Further, when the deflecting means is in the second rotation range, the laser light projected from the deflecting means is deflected toward the reference surface, and the reflected light (second reflected light) reflected by the reference surface is reflected. ) Toward the rotation deflection means, and the deflection means directs the second reflected light from the deflection member toward the light detection means when the deflection means is in the second rotation range. It is configured to deflect. Further, when the deflecting means is in the second rotation range, a time (second time) from when the laser light is generated by the laser light generating means until the second reflected light is detected by the light detecting means is detected. doing. In this way, it is possible to accurately grasp the distance between the laser radar device and the reference plane by effectively using the laser light projected from the deflecting means.
In addition, the height of the detection position of the detected object is calculated after grasping the above “first time”, “second time”, and “predetermined angle”. It becomes possible to grasp with high accuracy.
また、水平方向に対して所定角度だけ傾斜した上方向にレーザ光を偏向するように偏向手段が構成されている。このようにすると、より上方側の検出を行うことができるようになり、より高い検出物体を検出する場合に有利となる。 The deflecting means is configured to deflect the laser beam in an upward direction inclined by a predetermined angle with respect to the horizontal direction. This makes it possible to perform detection on the upper side, which is advantageous when detecting a higher detection object.
また、基準面が、検出物体が支持される支持面又は当該支持面の延長先にある面であるため、上記「第2時間」を検出することで、当該レーザレーダ装置が、支持面(検出物体を支持する面)からどの程度の設置高さにあるかを精度高く把握できる。更に、このような「設置高さ」を示す「第2時間」に加え、「第1時間」及び「所定角度」を考慮することで、検出物体の支持面からの高さをより精度高く検出できるようになる。
また、このような構成によってレーザレーダ装置に接近しようとする検出物体の高さを検出する場合、レーザレーダ装置から離れるほど高い位置の検出が行われるため、検出物体がある程度接近した時点で初めて検出物体の上端部にレーザ光が入射するようになり、これによって検出物体の存在が確認されるようになる。従って、第1反射光が最初に受光されるときの検出位置(検出物体におけるレーザ光の照射位置)の高さ(支持面からの距離)を、「第1時間」「第2時間」「所定角度」に基づいて算出することで、検出物体の支持面からの高さを精度高く把握できる。
In addition, since the reference surface is a support surface on which the detection object is supported or a surface that is an extension destination of the support surface, the laser radar device detects the “second time” so that the laser radar device detects the support surface (detection). It is possible to accurately grasp how much the installation height is from the surface supporting the object. Furthermore, in addition to the “second time” indicating the “installation height”, the “first time” and the “predetermined angle” are taken into account to detect the height of the detected object from the support surface with higher accuracy. become able to.
In addition, when detecting the height of a detection object that attempts to approach the laser radar device with such a configuration, the detection is performed only when the detection object approaches to some extent because a higher position is detected as the distance from the laser radar device increases. Laser light enters the upper end of the object, thereby confirming the presence of the detected object. Accordingly, the height (distance from the support surface) of the detection position (laser beam irradiation position on the detection object) when the first reflected light is first received is set to “first time”, “second time”, “predetermined”. By calculating based on the “angle”, it is possible to accurately grasp the height of the detected object from the support surface.
また、偏向部材がミラーによって構成されていてもよい。このようにすると、より簡易な構成で、レーザレーダ装置と基準面との位置関係を把握できるようになる。 Further, the deflection member may be constituted by a mirror. This makes it possible to grasp the positional relationship between the laser radar device and the reference plane with a simpler configuration.
請求項3の発明のように、水平方向に対して所定角度傾斜した方向にレーザ光を偏向するように構成すると、既知の角度(所定角度)と、当該レーザレーダ装置から検出位置(検出物体においてレーザが照射される位置)までの距離とに基づいて、その検出位置までの水平方向の距離及び検出位置の高さを把握できるようになる。そして、このような検出を、複数のタイミングで行うことで、移動する検出物体の高さをより正確に検出できるようになる。
If the laser beam is deflected in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the horizontal direction as in the invention of
また、偏向手段から投射されるレーザ光の「所定角度」が鋭角をなす角度とされているとよい。このようにすると、検出エリアをより広く確保することができ、且つ、移動する検出物体の形状をより詳しく検出することができる。 The “predetermined angle” of the laser light projected from the deflecting means may be an acute angle. In this way, a wider detection area can be secured, and the shape of the moving detection object can be detected in more detail.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係るレーザレーダ装置について図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図2は、図1のレーザレーダ装置において偏向手段が第2回動範囲にあるときの検出例を説明する説明図である。図3(a)は、レーザレーダ装置が傾斜していない設置状態での装置高さの検出を説明する説明図であり、図3(b)は傾斜した設置状態にある装置の装置高さ及び設置角度の検出を説明する説明図である。図4は、レーザレーダ装置の設置高さの算出方法を説明する説明図である。図5は、図1のレーザレーダ装置で行われる検出処理を例示するフローチャートである。図6(a)は、遠方に検出物体(人)が存在するときの検出の様子を説明する説明図であり、図6(b)は、検出物体(人)が接近してきたときの検出の様子を説明する説明図である。図7は、検出物体の大きさの検出例を説明する説明図である。
[First embodiment]
Hereinafter, a laser radar device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a laser radar device according to a first embodiment of the invention. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a detection example when the deflection unit is in the second rotation range in the laser radar apparatus of FIG. FIG. 3A is an explanatory diagram for explaining the detection of the apparatus height when the laser radar apparatus is not inclined, and FIG. 3B is an apparatus height of the apparatus in the inclined installation state. It is explanatory drawing explaining the detection of an installation angle. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a method for calculating the installation height of the laser radar device. FIG. 5 is a flowchart illustrating a detection process performed by the laser radar apparatus of FIG. FIG. 6A is an explanatory diagram for explaining a state of detection when a detection object (person) is present in the distance, and FIG. 6B is a diagram of detection when the detection object (person) approaches. It is explanatory drawing explaining a mode. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a detection example of the size of the detected object.
(全体構成)
まず、図1等を参照して第1実施形態に係るレーザレーダ装置1の全体構成について説明する。図1に示すように、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。
(overall structure)
First, the overall configuration of the
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供給され、パルスレーザ光(レーザ光L1)を投光する構成をなしている。なお、本実施形態では、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にて示している。
The
フォトダイオード20は、「検出手段」の一例に相当するものであり、レーザダイオード10からレーザ光L1が発生したときに、このレーザ光L1が検出物体によって反射した反射光(第1反射光L2)を検出し、電気信号に変換する構成をなしている。なお、検出物体からの第1反射光については所定領域のものが偏向部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つのライン間の領域の反射光が取り込まれる例を示している。
The
また、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を平行光に変換する機能を有する。
A
レンズ60を通過したレーザ光L1の光路上には、ミラー30が設けられている。このミラー30は、レンズ60を透過したレーザ光L1の光軸に対して傾斜した反射面30aを備え、レンズ60を透過したレーザ光L1を回動偏向機構40に向けて反射させる構成をなしている。本実施形態では、レンズ60を通過した水平方向のレーザ光L1をミラー30によって垂直方向(後述する中心軸42aと平行な方向)に反射させており、その反射した垂直方向のレーザ光L1が回動偏向機構40の偏向部41に入射するようになっている。
A
回動偏向機構40は、「回動偏向手段」の一例に相当するものであり、平坦な反射面41aを有するミラーからなる偏向部41と、この偏向部41を支持する支持台43と、この支持台43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た構成をなしている。
The
偏向部41は、「偏向手段」の一例に相当するものであり、ミラー30で反射されたレーザ光L1の光軸上に配置されると共に、中心軸42a(所定の中心軸)を中心として回動可能に構成されている。この偏向部41は、「第1回動範囲」にあるときに、レーザダイオード10からのレーザ光L1を空間に向けて偏向(反射)させ、且つ検出物体からの第1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。なお、上記「第1回動範囲」とは、偏向部41の全回動範囲の内、偏向部41からのレーザ光L1が空間に投射される回動範囲であり、即ち、当該偏向部41で反射するレーザ光L1が偏向部材81に入射しない回動範囲のことを指している。
The deflecting unit 41 corresponds to an example of a “deflecting unit”, is disposed on the optical axis of the laser light L1 reflected by the
また、偏向部41の回転中心となる中心軸42aの方向は、ミラー30から当該偏向部41に入射するレーザ光L1の方向と一致しており、レーザ光L1が偏向部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。
Further, the direction of the
なお、本実施形態では、中心軸42aの方向を垂直方向(Y軸方向)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。また、水平方向の内の所定方向をX軸方向として示している。
In the present embodiment, the direction of the
図1に示すように、偏向部41の反射面41aは、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、ミラー30側から入射するレーザ光L1を、水平方向に反射させる構成をなしている。また、偏向部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、偏向部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。
As shown in FIG. 1, the
また、本実施形態に係るレーザレーダ装置1では、偏向部41における反射光を偏向する偏向領域(偏向部41における反射面41aの領域)が、ミラー30におけるレーザ光を反射する反射領域(ミラー30における反射面30aの領域)よりも十分大きく構成されている。
In the
さらに、回動偏向機構40を駆動するようにモータ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と連結された偏向部41を回転駆動する構成となっている。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、偏向部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、本実施形態では、図1に示すように、モータ50の軸部42の回転角度位置(即ち偏向部41の回転角度位置)を検出する回転角度位置センサ52が設けられている。回転角度位置センサ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。
Further, a
なお、上記説明では、検出対象となるモータ50の具体例について述べたが、モータ50の種類や構成は上記例に限定されず、例えば、ステップモータなどによって構成してもよく、この場合、1ステップ毎の角度が小さいものを使用すれば、緻密な回動が可能となる。
In the above description, a specific example of the
回動偏向機構40からフォトダイオード20に至るまでの反射光L2の光路上には、フォトダイオード20に向けて反射光を集光する集光レンズ62が設けられ、その集光レンズ62とフォトダイオード20の間にはフィルタ64が設けられている。集光レンズ62は、偏向部41からの反射光L2を集光してフォトダイオード20に導くものであり、集光手段として機能している。
A condensing
また、フィルタ64は、回動偏向機構40からフォトダイオード20に至るまでの反射光L2の光路上において反射光L2を透過させ且つ反射光L2以外の光を除去するように機能するものである。このフィルタ64は、例えば反射光L2に対応した特定波長の光(例えば一定領域の波長の光)のみを透過させそれ以外の光を遮断する波長選択フィルタによって構成されている。
The
また、本実施形態では、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、回動偏向機構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。ケース3における偏向部41の周囲には、当該偏向部41を取り囲むようにレーザ光L1及び第1反射光L2の通過を可能とする導光部4が形成されている。導光部4は、偏向部41に入光するレーザ光L1の光軸を中心とした環状形態で、ほぼ360°に亘って構成されており、この導光部4を閉塞する形態でガラス板等からなるレーザ光透過板5が配され、防塵が図られている。
In the present embodiment, the
(設置状態を検出するための構成)
次に、レーザレーダ装置1の設置状態を検出するための構成について説明する。
図1、図2に示すように、レーザレーダ装置1のケース3内において偏向部41の側方には偏向部材81が設けられている。この偏向部材81は、例えばミラーによって構成されており、偏向部41が図2に示すような「第2回動範囲」となったときに偏向部41にて反射されたレーザ光L1を偏向する構成をなしている。
(Configuration for detecting installation status)
Next, a configuration for detecting the installation state of the
As shown in FIGS. 1 and 2, a
偏向部材81は、偏向部41が上記「第2回動範囲」となったとき、偏向部41から投射されたレーザ光L1を基準面Fに向けて偏向すると共に、レーザ光L1が基準面Fにて反射した第2反射光L3を偏向部41に向けて偏向する構成をなしている。なお、「第2回動範囲」とは、偏向部41の全回動範囲(360°)の内、偏向部41にて反射したレーザ光L1が偏向部材81に入射する「回動範囲」を意味している。
The deflecting
偏向部材81は、図1、図2に示すように、反射面81aが水平方向(中心軸42aと直交する方向)に対して45°の角度で傾斜しており、偏向部41にて反射した水平方向のレーザ光L1を垂直方向(中心軸42aと平行な方向)に反射する構成をなしている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the deflecting
図1に示すように、偏向部材81の下方には、当該偏向部材81にて反射したレーザ光L1及び基準面Fにて反射した第2反射光L3を透過させるための透過孔85が形成されている。透過孔85は、ケース3の底部に形成された貫通孔として構成されており、図示しない透明部材(透明なガラスや樹脂等)によって閉塞されている。
As shown in FIG. 1, a
この構成では、偏向部41が上記「第2回動範囲」(図2)にあるとき、偏向部41によって反射されたレーザ光L1が偏向部材81にて更に反射されて透過孔85を透過し、透過孔85の下方側に位置する基準面Fに入射する。そして、そのレーザ光L1が基準面Fにて反射した反射光(第2反射光L3)は、透過孔85を透過した後、偏向部材81にて反射されて偏向部41に入射することとなる。
In this configuration, when the deflection unit 41 is in the “second rotation range” (FIG. 2), the
偏向部41は、上記第2回動範囲(図2)にあるとき、偏向部材81からの第2反射光L3をフォトダイオード20に向けて偏向(反射)する。偏向部41によって偏向(反射)された第2反射光L3は、集光レンズ62、フィルタ64を通過してフォトダイオード20に入射することとなる。
The deflection unit 41 deflects (reflects) the second reflected light L3 from the
更に、本実施形態のレーザレーダ装置1には、当該レーザレーダ装置1の設置角度を検出する傾斜センサ80が設けられている。この傾斜センサ80は、鉛直方向に対する当該傾斜センサ80の傾斜角度を検出し得る公知の傾斜センサ(Gセンサ)によって構成されており、本実施形態では、鉛直方向Gと中心軸42aの方向(即ち垂直方向)とのなす角度θ1(図3(b)、図4参照)をレーザレーダ装置1の傾斜角度として検出している。なお、この傾斜センサ80は「角度検出手段」の一例に相当する。
Furthermore, the
この構成では、偏向部41の変位(回動位置)を回転角度位置センサ52などによって検出することで、偏向部41が第2回動範囲にあるか否かを確認できる。そして、図2のように、偏向部41が特定回動位置にあるとき、レーザダイオード10によってパルスレーザ光L1を出力してからフォトダイオード20によって当該パルスに対応する第2反射光L3を検出するまでの時間(第2時間)を測定することにより基準面Fまでの距離を求めることができる。基準面Fまでの距離を検出する基点は様々に設定できるが、本実施形態では、その一例として、レーザ光L1が偏向部材81に入射する位置P2を基点とし、当該基点(位置P2)から基準面Fまでの光路の長さAを算出している。
In this configuration, it is possible to confirm whether or not the deflection unit 41 is in the second rotation range by detecting the displacement (rotation position) of the deflection unit 41 by the rotation
なお、本実施形態では、制御回路70が「第2時間検出手段」の一例に相当しており、偏向部41が「第2回動範囲」にあるときに、レーザダイオード10にてレーザ光L1が発生してからフォトダイオード20によって第2反射光L3が検出されるまでの時間(第2時間)を検出するように機能する。
In the present embodiment, the
図3(a)のようにレーザレーダ装置1が傾斜して設置されていない場合(設置角度が0°の場合)には、上記距離Aがレーザレーダ装置1の基準面Fからの高さHと等しくなる。一方、図3(b)のようにレーザレーダ装置1が角度θ1傾斜して設置されている場合には、その傾斜角度θ1(設置角度)を考慮して設置高さHを算出する必要がある。なお、本実施形態では、設置高さHを求めるための基点を位置P1(レーザ光L1が偏向部41に入射する位置)としている。なお、本実施形態では、鉛直方向を高さ方向として各高さの検出を行っている。
When the
上述したように、レーザレーダ装置1では、光路長さAを検出すると共に、傾斜センサ80によって傾斜角度θ1を検出しており、基準面Fから位置P1までの高さ(設置高さ)Hは、これら値A,θ1を用いて以下のように算出する。
As described above, in the
例えば、図3(b)のようにレーザレーダ装置1が鉛直方向に対して角度θ1傾斜した状態で設置されている場合、図4のような位置関係を考慮し、位置P2から基準面Fまでのレーザ光L1の光路の長さA(上記「第2時間」によって得られる値)と、傾斜角度θ1(傾斜センサ80によって得られる値)とを用いた次の式、
H1=Acosθ1
によって、基準面Fから位置P2までの高さH1を求めることができる。
また、位置P2から位置P1までの高さH2は、次の式、
H2=W1sinθ1
によって求めることができる(但し、W1は,P1,P2の間の距離)。
そして、基準面Fから位置P1までの高さHは、以下の式
H=H1+H2=Acosθ1+W1sinθ1
によって求めることができる。
なお、P1とP2の間の距離W1は予め定められた固定値であるため、A,θ1が得られれば、基準面Fから位置P1までの高さHを正確に把握できることとなる。
For example, when the
H1 = Acos θ1
Thus, the height H1 from the reference plane F to the position P2 can be obtained.
The height H2 from the position P2 to the position P1 is expressed by the following equation:
H2 = W1sin θ1
(W1 is a distance between P1 and P2).
The height H from the reference plane F to the position P1 is expressed by the following equation: H = H1 + H2 = A cos θ1 + W1sin θ1
Can be obtained.
Since the distance W1 between P1 and P2 is a predetermined fixed value, if A and θ1 are obtained, the height H from the reference plane F to the position P1 can be accurately grasped.
(検出処理)
次に、上記レーザレーダ装置1で行われる検出処理の流れを説明する。図5に示すように、当該検出処理では、まず、侵入物が検出されたか否かを判断する判断処理を行う(S1)。S1の判断処理は、第1回動範囲において検出物体が検出されたか否か(より詳しくは後述する第3回動範囲において検出物体が検出されたか否か)を判断し、検出された場合にはS1にてYesに進み、S1で検出された検出物体までの具体的距離計測を行う(S2)。
(Detection process)
Next, the flow of detection processing performed by the
本実施形態のレーザレーダ装置1では、偏向部41が上記「第1回動範囲」にあるとき、図1、図6のように偏向部41から空間に向けてレーザ光L1が投射される。例えば、図6(b)のようにレーザ光L1の走査エリア上に検出物体Rが存在するときには、偏向部41から投射されたレーザ光L1が検出物体Rにて反射し、この反射光(第1反射光L2)の一部が再び偏向部41に入射する。偏向部41は、この第1反射光L2をフォトダイオード20側へ反射させ、偏向部41にて反射した第1反射光L2は、集光レンズ62で集光され、フィルタ64を通過してフォトダイオード20に入光する。
In the
S2では、偏向部41が上記「第1回動範囲」にあるとき、レーザダイオード10にてパルスレーザ光L1が発生してからフォトダイオード20によって当該パルスに対応する第1反射光L2が検出されるまでの時間(第1時間)を検出し、光速を考慮して位置P1から検出位置P3までの光路の長さBを算出している。
In S <b> 2, when the deflection unit 41 is in the “first rotation range”, the
この構成では、偏向部41の回動位置が定まれば検出物体までのレーザ光L1の経路が定まるため、偏向部41の変位(回動位置)を回転角度位置センサ52によって特定することで、検出物体Rの方位を正確に検出できる。また、上記のように「第1時間」を測定することにより検出物体Rまでの距離Bを正確に求めることができる。なお、本実施形態では、制御回路70が「第1時間検出手段」の一例に相当している。
In this configuration, since the path of the laser light L1 to the detection object is determined when the rotation position of the deflection unit 41 is determined, the displacement (rotation position) of the deflection unit 41 is specified by the rotation
S2において検出物体Rまでの距離Bを検出した後には、高さ計測を行う(S3)。S3では、検出物体Rの支持面からの高さがどの程度であるかを検出する。なお、図6の例では、レーザレーダ装置1の設置高さHを検出する基準となる面(即ち基準面F)と検出物体Rの支持面とが同一面とされており、S3では、検出物体Rについての基準面Fからの高さを算出している。
After detecting the distance B to the detection object R in S2, the height is measured (S3). In S3, it is detected how much the detected object R is from the support surface. In the example of FIG. 6, the reference surface (that is, the reference surface F) for detecting the installation height H of the
図6では、基準面Fが鉛直方向と直交する平面とほぼ平行であるときの例を示しており、この例では、レーザレーダ装置1が検出物体Rを支持する支持面(図6では基準面Fと同一)に対してθ1だけ傾斜して設置されている。そして、偏向部41は、所定回動範囲(第3回動範囲)にあるときに支持面(基準面F)に対して傾斜した上方向にレーザ光L1を投射する構成をなしている。なお、ここでは、検出物体Rを支持する支持面と直交する方向を上下方向としたとき、レーザ光L1が斜め上方に照射されるときの偏向部41の回動範囲を「第3回動範囲」としている。
FIG. 6 shows an example in which the reference plane F is substantially parallel to a plane orthogonal to the vertical direction. In this example, the support surface on which the
このような構成の場合、レーザ光L1が斜め上方に投射されるエリアでは、レーザレーダ装置1から離れるほど高い位置の検出が行われるため、図6(a)のように、レーザ光L1が斜め上方に投射される側において検出物体Rがレーザレーダ装置1から相当離れている場合、レーザ光L1の走査エリア上に検出物体Rが存在しないこととなる。
In the case of such a configuration, in an area where the laser beam L1 is projected obliquely upward, a higher position is detected as the distance from the
一方、図6(b)のように、レーザ光L1が斜め上方に投射される側において検出物体Rが支持面に支持されつつレーザレーダ装置1にある程度接近すると、レーザ光L1の走査エリアに検出物体Rの上端部が進入することになる。この状態となって初めて検出物体Rの上端部にレーザ光L1が入射し、反射光(第1反射光L2)が発生するようになる。従って、検出物体Rが最初に検出されたときの検出位置P3の高さは、検出物体Rの高さと推定することができ、S3では、この検出位置P3の高さhを求めている。高さhの算出は、既に得られているH、B、θ1に基づく以下の式、
h=H+Bsinθ1
によって行うことができる。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the detection object R is approached to the
h = H + Bsin θ1
Can be done by.
本実施形態では、制御回路70が「高さ算出手段」「物体高さ算出手段」の一例に相当しており、検出物体Rの検出位置P3の高さを検出するように機能し、更に、斜め上方に投射されたパルスレーザ光L1に応じて第1反射光L2が最初に受光されるときの当該パルスレーザ光L1についての「第1時間T1」と、「第2時間検出手段」によって検出された「第2時間T2」と、傾斜センサ80によって検出された「設置角度θ1」と、に基づき、検出物体Rの支持面からの高さを算出するように機能している。
In the present embodiment, the
その後、検出物体Rの大きさ(例えば、検出物体Rの幅など)を検出し(S4)、検出物体Rが特定対象(例えば人間)であるか否かを判断する判断処理を行う(S5)。特定対象であるか否かの判断処理は、S3で検出された高さやS4で検出された大きさなどによって行うことができ、例えば、S3で検出された高さが人間と推定しうる所定高さ範囲にある場合に特定対象であると判断してS5にてYesに進むようにしてもよい。或いは、S4の処理において、検出物体Rの各高さ毎の幅を求め、各高さ毎の幅に基づいて図7のような画像を生成するようにしてもよい。そして、その生成された画像に基づいて特定対象であるか否かの判断を行うようにしてもよい。 Thereafter, the size of the detected object R (for example, the width of the detected object R) is detected (S4), and a determination process is performed to determine whether the detected object R is a specific target (for example, a human) (S5). . The process of determining whether or not the object is a specific target can be performed based on the height detected in S3, the size detected in S4, or the like. For example, the predetermined height that the height detected in S3 can be estimated as a human being. If it is within the range, it may be determined to be a specific target and the process may proceed to Yes in S5. Or in the process of S4, the width | variety for every height of the detection object R may be calculated | required, and an image like FIG. 7 may be produced | generated based on the width | variety for each height. Then, based on the generated image, it may be determined whether or not it is a specific target.
S5で特定対象であると判断した場合には、S5にてYesに進み、S6において報知処理を行う。報知処理での報知方法は様々に考えられ、例えば、制御回路70によって制御されるブザー、ランプなどの報知手段によって報知を行うことができる。
If it is determined in S5 that it is a specific target, the process proceeds to Yes in S5, and a notification process is performed in S6. There are various notification methods in the notification process, and for example, notification can be performed by a notification means such as a buzzer or a lamp controlled by the
(本実施形態の主な効果)
本実施形態では、偏向部41が「第1回動範囲」にあるときに、レーザダイオード10(レーザ光発生手段)にてレーザ光L1が発生してからフォトダイオード20(光検出手段)によって第1反射光L2が検出されるまでの「第1時間」を検出しており、これにより、検出物体Rの方位や検出物体Rまでの距離を精度高く検出できる。
また、偏向部41が「第2回動範囲」となったときに、偏向部41から投射されたレーザ光L1を基準面Fに向けて偏向すると共に、レーザ光L1が基準面Fにて反射した反射光(第2反射光L3)を回動偏向機構40(回動偏向手段)に向けて偏向する偏向部材81が設けられている。また、偏向部41は、偏向部41が「第2回動範囲」にあるときに、偏向部材81からの第2反射光L3をフォトダイオード20に向けて偏向する構成をなしている。更に、偏向部41が「第2回動範囲」にあるときに、レーザダイオード10にてレーザ光L1が発生してからフォトダイオード20によって第2反射光L3が検出されるまでの時間(第2時間)を検出している。このようにすると、偏向部41から投射されるレーザ光L1を有効に利用してレーザレーダ装置1と基準面Fとの距離を精度高く把握できる。
また、このような「第2時間」に加え、当該レーザレーダ装置の「設置角度θ1」をも検出しているため、レーザレーダ装置1の設置状態をより適切に把握でき、ひいては、このような設置状態を考慮して、検出物体Rの高さ方向の位置を精度高く把握できる。
(Main effects of this embodiment)
In the present embodiment, when the deflection unit 41 is in the “first rotation range”, the laser light L1 is generated by the laser diode 10 (laser light generation means) and then the photodiode 20 (light detection means) performs the first operation. The “first time” until one reflected light L2 is detected is detected, whereby the orientation of the detection object R and the distance to the detection object R can be detected with high accuracy.
In addition, when the deflection unit 41 reaches the “second rotation range”, the laser beam L1 projected from the deflection unit 41 is deflected toward the reference plane F, and the laser beam L1 is reflected by the reference plane F. A deflecting
Further, since the “installation angle θ1” of the laser radar device is detected in addition to the “second time”, the installation state of the
また、図6の例では、基準面Fが検出物体Rの支持面とされているため、上記「第2時間」を検出することで、当該レーザレーダ装置1が、支持面(検出物体Rを支持する面)からどの程度の設置高さにあるかを精度高く把握できる。更に、このような「設置高さ」を示す「第2時間」に加え、「第1時間」及び「設置角度」を考慮することで、検出物体Rの支持面からの高さをより精度高く検出できるようになる。
In the example of FIG. 6, since the reference plane F is the support surface of the detection object R, the
また、図6の例では、レーザレーダ装置1が支持面に対して傾斜して設置されており、図6(b)のように検出物体Rが支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置1に接近する場合に、「第3回動範囲」において偏向部41により斜め上方に投射されたレーザ光L1に応じた第1反射光L2が最初に受光されるときの「第1時間T1」と、「第2時間T2」と、「設置角度θ1」とに基づいて検出物体Rの支持面からの高さを算出している。
レーザ光L1が斜め上方に投射されるエリア(即ち第3回動範囲のときの走査エリア)では、レーザレーダ装置1から離れるほど高い位置の検出が行われるため、当該エリアでは、図6(b)のように検出物体Rがある程度接近した時点で初めて検出物体Rの上端部にレーザ光が入射するようになり、これによって検出物体Rの存在が確認されるようになる。従って、第1反射光L2が最初に受光されるときの検出位置P3(検出物体Rにおけるレーザ光L1の照射位置)の高さ(支持面からの距離)を、「第1時間」「第2時間」「設置角度」に基づいて算出することで、検出物体Rの支持面からの高さ(即ち物体高さ)を精度高く把握できる。
In the example of FIG. 6, the
In the area where the laser beam L1 is projected obliquely upward (that is, the scanning area when in the third rotation range), the higher the position is detected, the more the position is away from the
また、本実施形態では、鉛直方向に対する当該レーザレーダ装置1の傾斜角度を検出する傾斜センサ80が用いられている。このようにすると、レーザレーダ装置1の設置角度を簡易な構成でより正確に検出できるようになる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、偏向部材81がミラーによって構成されている。このようにすると、より簡易な構成で、レーザレーダ装置1と基準面Fとの位置関係を把握できるようになる。
In the present embodiment, the
[第2実施形態]
次に第2実施形態について説明する。図8は、本発明の第2実施形態に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図9は、図8のレーザレーダ装置で行われる物体検出を説明する説明図であり、図9(a)は、遠方に検出物体(人)が存在するときの検出の様子を説明する説明図であり、図9(b)は、検出物体(人)が接近してきたときの検出の様子を説明する説明図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating a laser radar device according to the second embodiment of the invention. FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining object detection performed by the laser radar apparatus of FIG. 8, and FIG. 9 (a) is an explanatory diagram for explaining how detection is performed when a detection object (person) exists in the distance. FIG. 9B is an explanatory diagram for explaining a detection state when a detection object (person) approaches.
本実施形態のレーザレーダ装置200は、中心軸に対する偏向部の傾斜角度を第1実施形態と異ならせた点、偏向部材の傾斜角度を第1実施形態と異ならせた点、装置を傾斜させずに配置(傾斜角度0で配置)している点、傾斜センサ80を省略した点、が第1実施形態と異なり、それ以外は第1実施形態と同様である。よって、第1実施形態と同様の部分については第1実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
The
本実施形態でも、レーザダイオード10が「レーザ光発生手段」の一例に相当する。また、フォトダイオード20は「光検出手段」の一例に相当し、レーザダイオード10からパルスレーザ光L1が発生したときに、レーザ光L1が検出物体Rにて反射した第1反射光L2を検出するように機能する。また、モータ50は、「駆動手段」一例に相当し、回動偏向機構240を駆動する構成をなしている。
Also in this embodiment, the
回動偏向機構240は、「回動偏向手段」の一例に相当しており、中心軸42aを中心として回動可能に構成された偏向部241を備えるとともに、偏向部241が「第1回動範囲」にあるときに、当該偏向部241によりレーザ光L1を空間に向けて偏向させ、且つ第1反射光L2をフォトダイオード20に向けて偏向するように機能している。
The
なお、「第1回動範囲」は第1実施形態と同様であり、偏向部241の全回動範囲(360°)の内、偏向部241からのレーザ光L1が空間に投射される回動範囲であり、即ち、当該偏向部241で反射するレーザ光L1が偏向部材281に入射しない回動範囲のことを意味している。
The “first rotation range” is the same as in the first embodiment, and the rotation in which the laser beam L1 from the
また、「第2回動範囲」も第1実施形態と同様であり、偏向部241の全回動範囲(360°)の内、偏向部241にて反射したレーザ光L1が偏向部材281に入射する回動範囲を意味している。
The “second rotation range” is also the same as in the first embodiment, and the laser beam L1 reflected by the
本実施形態のレーザレーダ装置200は、図8に示すように、偏向部241の反射面241aについて、中心軸42aに対する傾斜角度が第1実施形態と異なる角度とされており、中心軸42aの方向に入射するレーザ光L1を、水平方向(中心軸42aと直交する方向)に対して所定角度θ2傾斜した上方向に偏向(反射)する構成をなしている。
As shown in FIG. 8, in the
また、偏向部241の側方に偏向部材281が設けられている。この偏向部材281は、例えばミラーによって構成されており、偏向部241が上記「第2回動範囲」となったときに、偏向部241から投射されたレーザ光L1を基準面Fに向けて偏向(反射)すると共に、レーザ光L1が基準面Fにて反射した第2反射光L3を回動偏向部241に向けて偏向(反射)する構成をなしている。また、偏向部241は、「第2回動範囲」にあるときに、偏向部材281からの第2反射光L3をフォトダイオード20に向けて偏向(反射)する構成をなしている。
A
また、図8の例では、「第2回動範囲」において偏向部241から斜め上方向に投射されたレーザ光L1(破線L1'参照)が偏向部材281によって中心軸42aと平行な方向に反射される構成をなしている。
In the example of FIG. 8, the laser beam L1 (see the broken line L1 ′) projected obliquely upward from the deflecting
また、本実施形態のレーザレーダ装置200でも、当該レーザレーダ装置200の設置高さHを算出している。具体的には、偏向部241が「第2回動範囲」にあるときに、レーザダイオード10にてレーザ光L1が発生してからフォトダイオード20によって第2反射光L3が検出されるまでの時間(第2時間T2)を検出しており、この「第2時間T2」と光速とに基づいて基準面Fから位置P1までの高さHを算出している。
Also in the
次に、本実施形態のレーザレーダ装置200で行われる検出処理を説明する。
本実施形態の検出処理は基本的に第1実施形態と同様であるため、図5を参照して説明する。まず、第1実施形態と同様の判断処理(S1)を行った後、図9(b)に示すように、位置P1と検出位置P3との間の距離Bを算出する。この距離Bの算出は第1実施形態と同様であり、レーザダイオード10にてレーザ光L1が発生してからフォトダイオード20によって第1反射光L2が検出されるまでの時間(第1時間T1)を検出し、この第1時間T1と光速とに基づいて距離Bを算出している。
Next, detection processing performed by the
The detection process of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment, and will be described with reference to FIG. First, after performing the determination process (S1) similar to that in the first embodiment, as shown in FIG. 9B, a distance B between the position P1 and the detection position P3 is calculated. The calculation of the distance B is the same as in the first embodiment, and the time from when the laser light L1 is generated by the
その後、検出物体Rの高さを算出する処理を行う(S3)。S3では、偏向部241によってレーザ光L1を偏向する所定角度θ2と、上記第1時間T1及び第2時間T2とに基づいて、検出物体Rの検出位置P3の高さhを算出している。高さhの算出は、既に得られているH、B、θ2に基づく以下の式、
h=H+Bsinθ2
によって行うことができる。
Then, the process which calculates the height of the detection object R is performed (S3). In S3, the height h of the detection position P3 of the detection object R is calculated based on the predetermined angle θ2 for deflecting the laser light L1 by the deflecting
h = H + Bsin θ2
Can be done by.
なお、本実施形態でも、基準面Fが、検出物体Rが支持される支持面とされており、検出物体Rが支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置200に接近する場合に、第1反射光L2が最初に受光されるときの第1時間(即ち、斜め上方に投射されたパルスレーザ光L1に応じて第1反射光L2が最初に受光されるときの当該パルスレーザ光L1についての第1時間T1と、第2時間T2と、所定角度θ2とに基づいて検出物体Rの支持面からの高さ(物体高さ)を算出している。即ち、検出処理で最初に受光される第1反射光L2が反射された位置(検出位置P3)を検出物体Rの物体高さと推定できるため、最初に受光される第1反射光L2についての第1時間T1が得られれば上記式によって物体高さを得ることができる。
In this embodiment as well, the reference surface F is a support surface on which the detection object R is supported, and the first reflection occurs when the detection object R approaches the
本実施形態の構成によれば、例えば以下のような効果を奏する。
本実施形態では、偏向部241が「第1回動範囲」にあるときに、レーザダイオード10にてレーザ光L1が発生してからフォトダイオード20によって第1反射光L2が検出されるまでの時間(第1時間)を検出しており、これにより、検出物体Rの方位や検出物体Rまでの距離を精度高く検出できる。
また、偏向部241が「第2回動範囲」となったときに、偏向部241から投射されたレーザ光L1を基準面Fに向けて偏向すると共に、レーザ光L1が基準面Fにて反射した反射光(第2反射光L3)を回動偏向機構240に向けて偏向する偏向部材281を備えており、偏向部241は、「第2回動範囲」にあるときに、偏向部材281からの第2反射光L3をフォトダイオード20に向けて偏向する構成をなしている。更に、偏向部241が「第2回動範囲」にあるときに、レーザダイオード10にてレーザ光L1が発生してからフォトダイオード20によって第2反射光L3が検出されるまでの時間(第2時間)を検出している。このようにすると、偏向部241から投射されるレーザ光L1を有効に利用してレーザレーダ装置1と基準面Fとの距離を精度高く把握できる。
また、上記「第1時間T1」「第2時間T2」「所定角度θ2」を把握した上で、検出物体Rの検出位置P3の高さを算出しており、このようにすれば、検出位置P3の高さをより精度高く把握できるようになる。
According to the configuration of the present embodiment, for example, the following effects can be obtained.
In the present embodiment, the time from when the laser beam L1 is generated by the
When the
In addition, the height of the detection position P3 of the detection object R is calculated after grasping the “first time T1”, “second time T2”, and “predetermined angle θ2”. It becomes possible to grasp the height of P3 with higher accuracy.
また、中心軸42aと直交する方向(水平方向)に対して所定角度θ2だけ傾斜した上方向にレーザ光L1を偏向するように偏向部241が構成されている。このようにすると、より上方側の検出を行うことができるようになり、より高い検出物体を検出する場合に有利となる。
The deflecting
また、基準面Fが、検出物体Rが支持される支持面とされているため、上記「第2時間」を検出することで、当該レーザレーダ装置1が、支持面(検出物体Rを支持する面)からどの程度の設置高さにあるかを精度高く把握できる。更に、このような「設置高さ」を示す「第2時間T2」に加え、「第1時間T1」及び「所定角度θ2」を考慮することで、検出物体Rの支持面からの高さをより精度高く検出できるようになる。
また、このような構成によってレーザレーダ装置1に接近しようとする検出物体Rの高さを検出する場合、レーザレーダ装置1から離れるほど高い位置の検出が行われるため、検出物体Rがある程度接近した時点で初めて検出物体Rの上端部にレーザ光L1が入射するようになり、これによって検出物体Rの存在が確認されるようになる。従って、第1反射光L1が最初に受光されるときの検出位置P3(検出物体Rにおけるレーザ光L1の照射位置)の高さ(支持面からの距離)を、「第1時間T1」「第2時間T2」「所定角度θ2」に基づいて算出することで、検出物体Rの支持面からの高さを精度高く把握できる。
Since the reference plane F is a support surface on which the detection object R is supported, the
Further, when detecting the height of the detection object R that is about to approach the
また、偏向部材281がミラーによって構成されている。このようにすると、より簡易な構成で、レーザレーダ装置と基準面との位置関係を把握できるようになる。
Further, the
[参考例]
次に参考例について説明する。図10は、参考例に係るレーザレーダ装置を概略的に例示する断面図である。図11は、検出物体(人)が接近する場合の各タイミングにおける検出位置を説明する説明図である。図12は、図10のレーザレーダ装置で行われる物体検出に関し、移動する検出物体(人)がレーザレーダ装置に接近して検出エリアから外れる直前の検出の様子を説明する説明図である。
[ Reference example ]
Next, a reference example will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating a laser radar device according to a reference example . FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating detection positions at each timing when a detection object (person) approaches. FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the state of detection immediately before the moving detection object (person) approaches the laser radar apparatus and moves out of the detection area with respect to the object detection performed by the laser radar apparatus of FIG.
まず、第1実施形態等との関係について説明する。
参考例のレーザレーダ装置300は、ハードウエア的には、水平面(中心軸と直交する面)に対する偏向部の傾斜角度を第1実施形態と異ならせた点、装置を傾斜させずに配置している点、傾斜センサ80を省略した点、が第1実施形態と異なり、それ以外は第1実施形態と同様である。よって、第1実施形態と同様の部分については第1実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
First, the relationship with the first embodiment will be described.
The
本参考例でも、レーザダイオード10が「レーザ光発生手段」の一例に相当し、レーザ光を間欠的に発生させる機能を有する。また、フォトダイオード20は「光検出手段」の一例に相当し、レーザダイオード10からパルスレーザ光L1が発生したときに、レーザ光L1が検出物体Rにて反射した第1反射光L2を検出するように機能する。また、モータ50は、「駆動手段」一例に相当し、回動偏向機構340を駆動する構成をなしている。
Also in this reference example , the
回動偏向機構340は、「回動偏向手段」の一例に相当しており、中心軸42aを中心として回動可能に構成された偏向部341を備えるとともに、当該偏向部341によりレーザ光L1を空間に向けて偏向させ、且つ反射光L2をフォトダイオード20に向けて偏向するように機能している。
The
以下、本参考例のレーザレーダ装置300を具体的に説明する。
本参考例のレーザレーダ装置300は、例えば、建物の屋根に取り付けたり、ポールなどによって高い位置に取り付けることができるものであり、物体を検出しようとするエリア(検出対象エリア)よりも高い位置に設置されて用いられるものである。例えば、人家の屋根付近に取り付けた場合、人家の庭などを検出エリアとして当該検出エリアを移動する検出物体を検出しうる構成をなしている。
Hereinafter, the
The
具体的には、図10に示すように、偏向部341の反射面341aの傾斜角度(中心軸42aと直交する水平面に対する傾斜角度)が第1実施形態と異なる角度とされており、中心軸42aの方向に入射するレーザ光L1を、水平方向(中心軸42aと直交する方向)に対して所定角度θ3傾斜した下方向に偏向(反射)する構成をなしている。水平方向に対するレーザ光L1の傾斜角度θ3は様々に設定できるが、図10の例では、この傾斜角度θ3が鋭角となるように中心軸42aに対する反射面341aの傾斜角度が定められている。
Specifically, as shown in FIG. 10, the inclination angle of the
次に、本参考例のレーザレーダ装置300で行われる検出処理を説明する。
本参考例の検出処理は基本的に第1実施形態と同様であるため、図5を参照して説明する。まず、第1実施形態と同様の判断処理(S1)を行った後、検出物体Rの距離を算出する処理を行う(S2)。本参考例のレーザレーダ装置300では、例えば360°の範囲で偏向部341から空間に向けてレーザ光L1が投射されるようになっており、レーザ光L1の走査エリア上に検出物体Rが存在するときには、偏向部41から投射されたレーザ光L1が検出物体Rにて反射し、この反射光(反射光L2)の一部が再び偏向部341に入射するようになっている。偏向部341は、この反射光L2をフォトダイオード20側へ反射させており、偏向部341にて反射した反射光L2は、集光レンズ62で集光され、フィルタ64を通過してフォトダイオード20に入光するようになっている。
Next, the detection process performed by the
The detection process of this reference example is basically the same as that of the first embodiment, and will be described with reference to FIG. First, after performing a determination process (S1) similar to that of the first embodiment, a process of calculating the distance of the detected object R is performed (S2). In the
このような構成を前提として、S2では、第1実施形態と同様に、レーザダイオード10にて発生するパルスレーザ光毎に、パルスレーザ光L1が発生してからフォトダイオード20によって当該パルスに対応する反射光L2が検出されるまでの時間T1を検出し、光速を考慮して位置P1から検出位置(例えば図12では、位置P4)までの光路の長さBを算出している。なお、本参考例では、制御回路70が「時間検出手段」の一例に相当し、レーザダイオード10から間欠的に発生する各レーザ光L1に応じて、当該各レーザ光L1が発生してからフォトダイオード20によって各レーザ光L1に応じた各反射光L2が検出されるまでの各時間T1を検出するように機能している。
Assuming such a configuration, in S2, the pulse laser beam L1 is generated for each pulse laser beam generated in the
図10の構成では、偏向部341の回動位置が定まれば検出物体Rまでのレーザ光L1の経路が定まるため、偏向部341の変位(回動位置)を回転角度位置センサ52によって特定することで、検出物体Rの方位を正確に検出できる。また、上記のように時間T1を測定することにより検出物体Rまでの距離Bを正確に求めることができる。
In the configuration of FIG. 10, since the path of the laser beam L1 to the detection object R is determined when the rotation position of the
本参考例では、S2において、上記のような距離計測を複数のタイミング(例えば、数ミリ秒毎、数秒毎、数十秒毎、数分毎等)で行っており、各タイミングで発生するパルスレーザ光L1に基づいて、各タイミングにおける検出物体Rまでの距離Bを算出している。 In this reference example , in S2, the distance measurement as described above is performed at a plurality of timings (for example, every several milliseconds, every few seconds, every tens of seconds, every few minutes, etc.), and pulses generated at each timing. Based on the laser beam L1, the distance B to the detection object R at each timing is calculated.
S2において検出物体Rまでの距離B(各タイミングにおける検出物体までの各距離)を検出した後には、高さ計測を行う(S3)。このS3の処理では、検出物体Rの高さ(具体的には当該検出物体Rを支持する支持面からの高さ)がどの程度であるかを検出する。なお、図11の例では、レーザレーダ装置300の設置高さH1の基準となる面(即ち基準面F)と検出物体Rの支持面とが同一面とされており、S3では、検出物体Rの基準面Fからの高さを算出している。 After the distance B to the detection object R (each distance to the detection object at each timing) is detected in S2, height measurement is performed (S3). In the process of S3, it is detected how much the height of the detection object R (specifically, the height from the support surface that supports the detection object R) is. In the example of FIG. 11, the reference surface of the installation height H1 of the laser radar device 300 (ie, the reference surface F) and the support surface of the detection object R are the same surface. In S3, the detection object R The height from the reference plane F is calculated.
図11では、基準面Fが鉛直方向と直交する平面とほぼ平行である例を示しており、この例では、レーザレーダ装置300の中心軸42aが、検出物体Rを支持する支持面(図11では基準面Fと同一)に対してほぼ直交するように配置されている。そして、偏向部341は、全回動範囲において、支持面(基準面F)に対して傾斜するような下向きにレーザ光L1を投射する構成をなしている。
FIG. 11 shows an example in which the reference plane F is substantially parallel to a plane orthogonal to the vertical direction. In this example, the
このような構成の場合、図11で示す位置1のように走査エリア外(レーザ光L1と支持面とが交差する位置よりも遠いエリア)に存在する物体については、レーザ光L1が入射しないため検出されないことになる。一方、図11の位置2のように、検出物体Rが支持面に支持されつつレーザレーダ装置300にある程度接近すると、検出物体Rにレーザ光L1が入射することになり、発生する反射光(反射光L2)に基づいて検出物体Rまでの距離が検出可能となる。
In the case of such a configuration, the laser beam L1 is not incident on an object that exists outside the scanning area (an area farther from the position where the laser beam L1 and the support surface intersect) like the
一方、検出物体Rが、更にレーザレーダ装置300に近づくと、位置6のように検出物体Rが走査エリアから外れ、再び検出されなくなる。このような非検出状態となる直前に検出される高さ(図11の位置5で検出される高さ)は、検出物体Rの高さと推定することができるため、S3では、検出物体Rが接近して非検出状態となる直前の検出位置P4の高さhを求めている。
On the other hand, when the detected object R further approaches the
図12に示すように、非検出状態となる直前の検出位置P4の高さhは、上記時間T1(具体的には検出位置P4に向かうパルスレーザ光L1の発生から、検出位置P4からの反射光L2が受光されるまでの時間)と光速に基づいて得られる検出位置P4までの距離Bと、偏向部341によってレーザ光L1を偏向する所定角度θ3と、レーザレーダ装置300の設置高さH1(具体的には、基準面Fから位置P1までの高さ)に基づく以下の式、
h=H1−B×sinθ3
によって算出することができる。
As shown in FIG. 12, the height h of the detection position P4 immediately before entering the non-detection state is the time T1 (specifically, the reflection from the detection position P4 from the generation of the pulsed laser light L1 toward the detection position P4). (Time until the light L2 is received) and the distance B to the detection position P4 obtained based on the speed of light, the predetermined angle θ3 for deflecting the laser light L1 by the deflecting
h = H1-B × sin θ3
Can be calculated.
なお、ここでは、設置高さH1を既知としているが、第1実施形態や第2実施形態と同様の方法で設置高さH1を検出するようにしてもよい。 Although the installation height H1 is known here, the installation height H1 may be detected by the same method as in the first embodiment or the second embodiment.
図5のS3にて検出物体Rの高さを検出した後には、第1実施形態と同様に、検出物体Rの大きさ(例えば、検出物体Rの幅など)を検出し(S4)、検出物体Rが特定対象(例えば人間)であるか否かを判断する判断処理を行う(S5)。 After detecting the height of the detection object R in S3 of FIG. 5, the size of the detection object R (for example, the width of the detection object R, etc.) is detected (S4), as in the first embodiment. A determination process is performed to determine whether or not the object R is a specific target (for example, a human) (S5).
特定対象であるか否かの判断処理は、S3で検出された高さやS4で検出された大きさなどによって行うことができる。例えば、S3で検出された高さが人間と推定しうる所定高さ範囲にあるか否かを判断し、人間と推定しうる所定高さ範囲にある場合に検出物体Rが人間であると判断してS5にてYesに進むようにしてもよい。或いは、S4の処理において、検出物体Rの各高さ毎の幅を求め、各高さ毎の幅を加味して人間であるか否かを判断するようにしてもよい。例えば、各高さ毎の幅が人間と推定しうる所定幅範囲に収まっており、且つS3で検出された高さが人間と推定しうる所定高さ範囲にある場合に検出物体Rが人間であると判断してS5にてYesに進むようにしてもよい。 The process of determining whether or not the target is a specific target can be performed based on the height detected in S3, the size detected in S4, and the like. For example, it is determined whether or not the height detected in S3 is within a predetermined height range that can be estimated as a human. If the height detected in S3 is within a predetermined height range that can be estimated as a human, the detected object R is determined to be a human. And you may make it progress to Yes in S5. Or in the process of S4, the width | variety for every height of the detection object R may be calculated | required, and it may be made to judge whether it is a human being in consideration of the width | variety for each height. For example, if the width for each height is within a predetermined width range that can be estimated as a human, and the height detected in S3 is within the predetermined height range that can be estimated as a human, the detected object R is a human. It may be determined that there is, and the process may proceed to Yes in S5.
或いは、複数の時期において検出物体Rの形状を検出し、それら形状が所定の変化をしているか否かに基づいて、検出物体Rが人間であるか否かを判別するようにしてもよい。例えば、所定の低位置において、2つの領域が検出され、所定の中位置において3つの領域が検出され、所定の高位置において1つの領域が検出された場合に人間であると判断してもよい。人間の足が検出されるべき所定の低位置において図11で示す位置2のように2つの領域が検出されれば、4本足で移動する犬等ではなく、人間である可能性が高まり、それよりも高い中位置において図11の位置3のように3つの領域が検出されれば、人間である可能性が一層高まる。さらに、それよりも高い高位置において図11の位置4のように1つの領域が検出された場合には、人間である可能性が更に高まり、このような形状の変化に基づいて検出物体Rが人間であるか否かを判断するようにすれば、検出物体Rをより正確に判別できる。
Alternatively, the shape of the detection object R may be detected at a plurality of times, and it may be determined whether or not the detection object R is a human based on whether or not the shape changes a predetermined amount. For example, two areas may be detected at a predetermined low position, three areas may be detected at a predetermined middle position, and one area may be detected at a predetermined high position. . If two regions are detected as shown in FIG. 11 at a predetermined low position where a human foot is to be detected, the possibility of being a human rather than a dog moving with four legs is increased, If three regions are detected at a higher middle position as in
なお、本参考例では、制御回路70が「物体状態検出手段」の一例に相当し、所定角度θ3と、「時間検出手段」よる各時間T1の検出結果とに基づいて、検出物体Rの高さhを検出するように機能している。
In this reference example , the
また、本参考例では、制御回路70が「判別手段」の一例に相当し、検出物体Rが所定対象物であるか否かを判別するように機能し、具体的には、複数の時期に検出される検出物体Rの形状が、複数の時期において所定の変化をしているか否かに基づいて、検出物体Rが人間であるか否かを判別するように機能している。
In this reference example , the
本参考例のレーザレーダ装置300では、偏向部341が、中心軸42aと直交する水平方向に対して所定角度θ3傾斜した方向にレーザ光L1を偏向する構成をなし、更に、所定角度θ3と、「時間検出手段」による各時間T1の検出結果とに基づいて、検出物体Rの高さ及び検出物体Rの形状を検出している。このように、水平方向に対して所定角度θ3傾斜した方向にレーザ光L1を偏向するように構成すると、既知の角度(所定角度θ3)と、当該レーザレーダ装置300から検出位置(検出物体においてレーザが照射される位置)までの距離とに基づいて、その検出位置までの水平方向の距離及び検出位置の高さを把握できるようになる。そして、このような検出を、複数のタイミングで行うことで、移動する検出物体Rがどの高さにおいてどのような形状をなしているかを把握することができ、移動する検出物体Rの高さや形状をより正確に検出できるようになる。
In the
また、「物体状態検出手段」が検出物体Rの形状を検出する構成をなしており、その検出結果に基づいて、検出物体Rが所定対象物であるか否かを判別する「判別手段」が設けられている。このようにすると、検出物体Rが所定対象物であるか否かを検出形状に基づいてより正確に判断することができ、所定対象物を選択的に検出し得る装置を実現できる。 The “object state detection means” is configured to detect the shape of the detection object R. Based on the detection result, “determination means” for determining whether or not the detection object R is a predetermined object. Is provided. In this way, it is possible to more accurately determine whether or not the detected object R is a predetermined object based on the detected shape, and an apparatus that can selectively detect the predetermined object can be realized.
具体的には、複数の時期において検出物体Rの形状を検出しており、それら複数の時期に検出される検出物体Rの形状が、複数の時期において所定の変化をしているか否かに基づいて、検出物体Rが人間であるか否かを判別している。このようにすると、検出可能エリア内で検出物体Rが移動しているときに、各時期において当該検出物体Rの各高さの形状を検出し、形状の変化が人間の特徴を示しているか否かを判断できるようになる。そして、このような判断に基づいて検出対象が人間であるか否かを判別するようにすれば、人間をより正確に検出し得る装置を良好に実現できる。 Specifically, the shape of the detection object R is detected at a plurality of times, and based on whether or not the shape of the detection object R detected at the plurality of times has changed at a plurality of times. Thus, it is determined whether or not the detected object R is a human. In this way, when the detection object R is moving within the detectable area, the shape of each height of the detection object R is detected at each time period, and whether or not the change in shape indicates human characteristics. You will be able to judge. If it is determined whether or not the detection target is a human based on such a determination, a device capable of detecting a human more accurately can be realized favorably.
また、本参考例では、偏向部341が所定角度θ3だけ傾斜した下向きにレーザ光L1を偏向している。このようにすると、レーザレーダ装置300をより高く配置し、当該レーザレーダ装置300よりも低い位置を移動する検出物体を検出したい場合に有利となる。
Further, in this reference example , the deflecting
また、偏向部341から投射されるレーザ光L1の所定角度θ3が鋭角とされている。このようにすると、検出エリアをより広く確保することができ、且つ、移動する検出物体Rの形状をより詳しく検出することができる。
Further, the predetermined angle θ3 of the laser light L1 projected from the deflecting
[他の実施形態]
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
上記実施形態では、基準面Fと検出物体Rを支持する支持面とが同一面である例を示したが、同一面でなくてもよい。例えば、基準面Fが検出物体Rを支持する支持面の延長先にある面であってもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the reference surface F and the support surface that supports the detection object R are the same surface is shown, but the reference surfaces F and the support surface may not be the same surface. For example, the reference surface F may be a surface that is an extension of the support surface that supports the detection object R.
参考例では、偏向部341から下向きにレーザ光L1を投射する例を示したが、第2実施形態のように上向きに投射し、第2実施形態と同様の方法で検出を行うようにしてもよい。この場合、第2実施形態で演算によって求めていた高さHを、既知の高さH1に置き換えればよい。
In the reference example , an example in which the laser beam L1 is projected downward from the deflecting
参考例では、「所定対象物」として人間を例示したが、人間以外の物体を「所定対象物」としてもよい。例えば、所定高さ以下の移動物体を動物(例えば、犬や猫)と定めておき、図5の検出処理において検出物体の高さが所定高さ以下(例えば50cm以下)と判断された場合に、人間ではなく動物が検出されたと判別するようにしてもよい。或いは、所定の低位置において4つの領域(4本足の動物の足に相当する4つの領域)が検出された場合に、動物と判断するようにしてもよい。 In the reference example , a human is exemplified as the “predetermined object”, but an object other than a human may be used as the “predetermined object”. For example, when a moving object having a predetermined height or less is determined as an animal (for example, a dog or a cat) and the height of the detected object is determined to be less than a predetermined height (for example, 50 cm or less) in the detection process of FIG. Alternatively, it may be determined that an animal is detected instead of a human being. Alternatively, when four regions (four regions corresponding to the legs of four-legged animals) are detected at a predetermined low position, it may be determined as an animal.
参考例では、検出物体Rが接近して検出されなくなる直前に検出された高さ(検出位置P4の高さ:図11)を検出物体Rの高さhとしたが、検出物体Rが検出されてから検出されなくなるまでの各検出位置のうち、最も高い位置を検出物体Rの高さと推定するようにしてもよい。
In the reference example , the height (the height of the detection position P4: FIG. 11) detected immediately before the detected object R approaches and is no longer detected is the height h of the detected object R. However, the detected object R is detected. The highest position among the detection positions from when the detection object is no longer detected may be estimated as the height of the detection object R.
1,200,300…レーザレーダ装置
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)
40,240,340…回動偏向機構(回動偏向手段)
41,241,341…偏向部
42a…中心軸
50…モータ(駆動手段)
70…制御回路(時間検出手段、第1時間検出手段、第2時間検出手段、角度検出手段、高さ算出手段、物体高さ算出手段、物体状態検出手段、判別手段)
80…傾斜センサ
81,281…偏向部材
F…基準面(支持面)
1,200,300 ...
20 ... Photodiode (light detection means)
40, 240, 340 ... rotation deflection mechanism (rotation deflection means)
41, 241, 341 ...
70... Control circuit (time detection means, first time detection means, second time detection means, angle detection means, height calculation means, object height calculation means, object state detection means, discrimination means)
80:
Claims (3)
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、前記レーザ光が検出物体にて反射した第1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、前記偏向手段が第1回動範囲にあるときに、当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記第1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、
前記偏向手段が第2回動範囲となったときに、前記偏向手段から投射された前記レーザ光を前記検出物体が支持される支持面又は当該支持面の延長先にある面である基準面に向けて偏向すると共に、前記レーザ光が前記基準面にて反射した第2反射光を前記回動偏向手段に向けて偏向する偏向部材を備え、
前記偏向手段は、前記第2回動範囲にあるときに、前記偏向部材からの前記第2反射光を前記光検出手段に向けて偏向する構成をなし、
当該レーザレーダ装置は、前記支持面に対して傾斜して設置されており、
更に、前記偏向手段が前記第1回動範囲にあるときに、前記レーザ光発生手段にて前記レーザ光が発生してから前記光検出手段によって前記第1反射光が検出されるまでの第1時間を検出する第1時間検出手段と、
前記偏向手段が前記第2回動範囲にあるときに、前記レーザ光発生手段にて前記レーザ光が発生してから前記光検出手段によって前記第2反射光が検出されるまでの第2時間を検出する第2時間検出手段と、
当該レーザレーダ装置の前記中心軸と鉛直方向とのなす角度である設置角度を検出する角度検出手段と、
を備え、
前記偏向手段は、前記中心軸と直交する方向に前記レーザ光を投射する構成であり、第3回動範囲にあるときに、前記支持面に対して傾斜した上方向に前記レーザ光を投射可能とされており、
更に、前記検出物体が前記支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に、前記第3回動範囲の所定方向において前記偏向手段により斜め上方に投射された前記レーザ光に応じた前記第1反射光が最初に受光されるときの前記第1時間と、前記第2時間と、前記設置角度と、に基づいて前記検出物体の前記支持面からの高さを算出可能な物体高さ算出手段を有し、
前記所定方向は、前記設置角度と、前記鉛直方向と直交する水平方向に対する前記偏向手段からの前記レーザ光の傾斜角度とが一致する方向であり、
前記物体高さ算出手段は、
前記第2回動範囲において前記レーザ光発生手段からの前記レーザが前記偏向手段に入射する入射位置から当該レーザ光が前記偏向部材へ向かう方向と前記水平方向とのなす角度と、当該レーザ光が前記偏向部材で反射して前記基準面に向かうときの方向と前記鉛直方向とのなす角度と、前記設置角度とが一致する場合の前記第2時間と、光速と、前記設置角度とに基づいて定まる前記基準面から前記入射位置までの高さをHとし、
前記検出物体が前記支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に前記所定方向において前記第1反射光が最初に受光されるときの前記第1時間に基づく、前記入射位置と前記検出物体の検出位置との距離をBとした場合、
前記検出物体の前記支持面からの高さhを、前記基準面から前記入射位置までの高さHと、前記距離Bと、前記設置角度とに基づいて算出することを特徴とするレーザレーダ装置。 Laser light generating means for generating laser light;
A light detection means for detecting a first reflected light reflected by a detection object when the laser light is generated from the laser light generation means;
A deflection unit configured to be rotatable about a predetermined central axis, and deflecting the laser beam toward the space by the deflection unit when the deflection unit is in the first rotation range; and Rotating deflection means for deflecting the first reflected light toward the light detection means;
Drive means for driving the rotation deflection means;
A laser radar device comprising:
When the deflecting means is in the second rotation range, the laser beam projected from the deflecting means is applied to a support surface on which the detection object is supported or a reference surface that is an extension destination of the support surface. A deflecting member for deflecting the second reflected light reflected by the reference surface toward the rotating deflecting means,
The deflecting means is configured to deflect the second reflected light from the deflecting member toward the light detecting means when in the second rotation range,
The laser radar device is installed inclined with respect to the support surface,
Further, when the deflecting means is in the first rotation range, the first time from when the laser light is generated by the laser light generating means until the first reflected light is detected by the light detecting means. First time detecting means for detecting time;
When the deflecting means is in the second rotation range, a second time from when the laser light is generated by the laser light generating means until the second reflected light is detected by the light detecting means is set. Second time detecting means for detecting;
An angle detection means for detecting an installation angle that is an angle formed by the central axis of the laser radar device and a vertical direction ;
With
The deflecting unit projects the laser beam in a direction orthogonal to the central axis, and can project the laser beam in an upward direction inclined with respect to the support surface when in the third rotation range. And
Further, when the detection object approaches the laser radar device while being supported on the support surface, the laser beam corresponding to the laser beam projected obliquely upward by the deflecting means in a predetermined direction of the third rotation range. Object height capable of calculating the height of the detected object from the support surface based on the first time when the first reflected light is first received, the second time, and the installation angle. Having a calculation means,
The predetermined direction is a direction in which the installation angle coincides with an inclination angle of the laser light from the deflecting unit with respect to a horizontal direction orthogonal to the vertical direction,
The object height calculating means includes
In the second rotation range, an angle formed by a direction in which the laser beam is directed from the incident position where the laser from the laser beam generating unit enters the deflecting unit and the horizontal direction, and the laser beam is Based on the second time when the angle between the direction reflected by the deflecting member and heading toward the reference plane and the vertical direction matches the installation angle, the speed of light, and the installation angle. The height from the fixed reference plane to the incident position is H,
The incident position and the detection based on the first time when the first reflected light is first received in the predetermined direction when the detection object is supported by the support surface and approaches the laser radar device. If the distance from the object detection position is B,
A laser radar device characterized in that a height h of the detection object from the support surface is calculated based on a height H from the reference surface to the incident position, the distance B, and the installation angle. .
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、前記レーザ光が検出物体にて反射した第1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、前記偏向手段が第1回動範囲にあるときに、当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且つ前記第1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、
前記中心軸の方向が鉛直方向であり、
前記偏向手段が第2回動範囲となったときに、前記偏向手段から投射された前記レーザ光を前記検出物体が支持される支持面又は当該支持面の延長先にある面である基準面に向けて前記中心軸と平行方向に偏向すると共に、前記レーザ光が前記基準面にて反射した第2反射光を前記回動偏向手段に向けて偏向する偏向部材を備え、
前記偏向手段は、前記中心軸と直交する水平方向に対して所定角度だけ上向きに傾斜した方向に前記レーザ光を偏向する構成をなし、且つ、前記第2回動範囲にあるときに、前記偏向部材からの前記第2反射光を前記光検出手段に向けて偏向する構成をなしており、
更に、前記偏向手段が前記第1回動範囲にあるときに、前記レーザ光発生手段にて前記レーザ光が発生してから前記光検出手段によって前記第1反射光が検出されるまでの第1時間を検出する第1時間検出手段と、
前記偏向手段が前記第2回動範囲にあるときに、前記レーザ光発生手段にて前記レーザ光が発生してから前記光検出手段によって前記第2反射光が検出されるまでの第2時間を検出する第2時間検出手段と、
前記検出物体が前記支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に、前記第1反射光が最初に受光されるときの前記第1時間と、前記第2時間と、前記所定角度とに基づいて前記検出物体の前記支持面からの高さを算出する物体高さ算出手段と、
を備え、
前記物体高さ算出手段は、
前記第2時間と、光速と、前記所定角度とに基づく、前記偏向手段における前記レーザ光発生手段からのレーザ光の入射位置までの前記基準面からの高さをHとし、
前記検出物体が前記支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に前記第1反射光が最初に受光されるときの前記第1時間に基づく、前記入射位置から前記検出物体の検出位置までの距離をBとした場合、
前記基準面から前記入射位置までの高さHと、前記距離Bと、前記所定角度と、に基づき、前記検出物体の前記支持面からの高さhを算出することを特徴とするレーザレーダ装置。 Laser light generating means for generating laser light;
A light detection means for detecting a first reflected light reflected by a detection object when the laser light is generated from the laser light generation means;
A deflection unit configured to be rotatable about a predetermined central axis, and deflecting the laser beam toward the space by the deflection unit when the deflection unit is in the first rotation range; and Rotating deflection means for deflecting the first reflected light toward the light detection means;
Drive means for driving the rotation deflection means;
A laser radar device comprising:
The direction of the central axis is the vertical direction;
When the deflecting means is in the second rotation range, the laser beam projected from the deflecting means is applied to a support surface on which the detection object is supported or a reference surface that is an extension destination of the support surface. A deflecting member that deflects the second reflected light reflected by the reference surface toward the rotation deflecting unit, and deflects the laser light in a direction parallel to the central axis .
The deflecting means is configured to deflect the laser light in a direction inclined upward by a predetermined angle with respect to a horizontal direction orthogonal to the central axis, and when the deflecting means is in the second rotation range, The second reflected light from the member is configured to be deflected toward the light detection means;
Further, when the deflecting means is in the first rotation range, the first time from when the laser light is generated by the laser light generating means until the first reflected light is detected by the light detecting means. First time detecting means for detecting time;
When the deflecting means is in the second rotation range, a second time from when the laser light is generated by the laser light generating means until the second reflected light is detected by the light detecting means is set. Second time detecting means for detecting;
When the detected object approaches the laser radar device while being supported by the support surface, the first time when the first reflected light is first received, the second time, and the predetermined angle An object height calculating means for calculating the height of the detected object from the support surface based on:
With
The object height calculating means includes
Based on the second time, the speed of light, and the predetermined angle, the height from the reference surface to the incident position of the laser beam from the laser beam generation unit in the deflection unit is H,
The detection position of the detection object from the incident position based on the first time when the first reflected light is first received when the detection object approaches the laser radar device while being supported by the support surface. If the distance to is B,
A laser radar device that calculates a height h of the detection object from the support surface based on a height H from the reference plane to the incident position, the distance B, and the predetermined angle. .
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、当該偏向手段により前記レーザ光を空間に向けて偏向させ、且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、
前記回動偏向手段を駆動する駆動手段と、
前記レーザ光発生手段から間欠的に発生する各レーザ光に応じて、当該各レーザ光が発生してから前記光検出手段によって前記各レーザ光に応じた各反射光が検出されるまでの各時間を検出する時間検出手段と、
を備えたレーザレーダ装置であって、
前記中心軸の方向が鉛直方向であり、
前記偏向手段は、前記中心軸と直交する水平方向に対して所定角度傾斜した上方向に前記レーザ光を偏向する構成をなしており、
前記検出物体が当該検出物体を支持する支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に、前記反射光が最初に受光されるときに前記時間検出手段によって検出される前記時間と、前記所定角度と、に基づいて前記検出物体の前記支持面からの高さを算出する物体高さ算出手段を備え、
前記物体高さ算出手段は、
前記偏向手段における前記レーザ光発生手段からの前記レーザ光の入射位置までの前記支持面からの高さをHとし、
前記検出物体が前記支持面に支持されつつ当該レーザレーダ装置に接近する場合に前記時間検出手段で検出される前記時間に基づく、前記入射位置から前記検出物体の検出位置までの距離をBとした場合、
前記入射位置までの前記支持面からの高さHと、前記距離Bと、前記所定角度とに基づき、前記検出物体の前記支持面からの高さhを算出することを特徴とするレーザレーダ装置。 Laser light generating means for intermittently generating laser light;
A light detecting means for detecting reflected light reflected by a detection object when the laser light is generated from the laser light generating means;
A deflection unit configured to be rotatable about a predetermined central axis is provided. The laser beam is deflected toward the space by the deflection unit, and the reflected light is deflected toward the light detection unit. Dynamic deflection means;
Drive means for driving the rotation deflection means;
Each time from when each laser beam is generated according to each laser beam generated intermittently from the laser beam generating unit until each reflected beam corresponding to each laser beam is detected by the photodetecting unit Time detection means for detecting
A laser radar device comprising:
The direction of the central axis is the vertical direction;
The deflecting means is configured to deflect the laser light in an upward direction inclined at a predetermined angle with respect to a horizontal direction orthogonal to the central axis;
The time detected by the time detection means when the reflected light is first received when the detection object approaches the laser radar device while being supported by a support surface supporting the detection object; and An object height calculating means for calculating a height of the detected object from the support surface based on a predetermined angle;
The object height calculating means includes
The height from the support surface to the incident position of the laser beam from the laser beam generation unit in the deflection unit is H,
The distance from the incident position to the detection position of the detection object based on the time detected by the time detection means when the detection object approaches the laser radar device while being supported on the support surface is B. If
A laser radar device that calculates a height h of the detection object from the support surface based on a height H from the support surface to the incident position, the distance B, and the predetermined angle. .
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