JP2002107452A

JP2002107452A - ２次元走査型光レーダセンサ

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Publication number: JP2002107452A
Application number: JP2000302760A
Authority: JP
Inventors: Toshihito Shirai; 白井　　稔人; Koichi Yomogihara; 弘一蓬原
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2020-10-02
Also published as: JP4953502B2

Abstract

(57)【要約】【課題】正常動作を確認しつつ物体監視ができる２次元
走査型光レーダセンサを提供する【解決手段】走査ミラー１３を駆動回路１４，１５によ
り軸１３ａ，１３ｂ回りに揺動駆動して発光素子１１か
らの光ビームを、監視領域Ｂを含む走査領域Ａの範囲を
２次元に走査する。駆動回路１４，１５からの走査情報
と受光素子１６及び受光回路１７を介して得られる受光
出力Ｒ１とに基づいて検査用反射体ｍ１〜ｍ４からの反
射光が受光されているか否かを正常動作確認手段１９で
確認する。受光出力Ｒ１に基づき監視領域Ｂ内の物体の
有無を判定する不存在判定手段１８で判定する。不存在
判定手段１８から物体不存在を示すＳ＝１が発生し、正
常動作確認手段１９から正常動作を示すＮ＝１が発生し
た時、ＡＮＤゲート２０から安全を示すＺ＝１が発生す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体監視を立体的
な領域で行える２次元走査型光レーダセンサに関し、特
に、センサ正常を確認しつつ物体監視が行える２次元走
査型光レーダセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、無人搬送車に関する国際安全規
格では、進路上の物体を監視するための光レーダセンサ
は、進路上に横たわる人の発見等を配慮して、床面から
所定高以下の位置で無人搬送車に取り付けるべきと規定
されている。しかし、光ビームを２次元で走査して立体
空間を監視する２次元走査型光レーダセンサを利用すれ
ば、設置高が規定値以上であっても走査ビームを床面方
向へも向けることができるので、実質的に上記規格の要
件を満たすことができ、光レーダセンサの取付け自由度
を高められる。

【０００３】２次元走査型光レーダセンサとしては、例
えば信学技法Ｖｏｌ．９９,Ｎｏ．５１６「２次元スキ
ャニングレーダの開発」や、特開平１１−３０６４８５
号公報等で開示されたもの等がある。前者の２次元走査
型光レーダセンサは、レーザダイオードから発せられた
光ビームをポリゴンミラーで反射して空間へ放射し、走
査ビームの光軸上に物体が存在すれば、物体からの反射
光の受光で物体有りが通報される。そして、ポリゴンミ
ラーは角錐台形状で各反射面の傾斜角を異ならせている
ので、ポリゴンミラーで反射して空間に放射される光ビ
ームの走査が２次元になる。これにより、走査ビームの
放射領域が光ビーム反射点を頂点とした立体となり、物
体を立体的な領域で監視できる。

【０００４】後者の２次元走査型光レーダセンサは、発
光部からの光ビームを、ガルバノミラーで反射して所定
領域内へ投光し、所定領域内に物体があれば、その反射
光が受光手段で受光されて物体有りと判定される。ガル
バノミラーは、特開平７−１７５００５号公報、特開平
７−２１８８５７号公報等で公知のもので、互いに直交
する回動軸でそれぞれ軸支された２つの可動部を駆動手
段でそれぞれ独立に揺動駆動してミラーを傾動する。こ
れにより、光ビームの走査が２次元となり走査ビームの
放射領域が立体になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記国際安
全規格では、無人搬送車と人との衝突事故の重大性に鑑
み、搭載する光レーダセンサは故障時に危険側に誤らな
いことが要求され、この場合、センサが正常であること
の確認機能が必要である。しかし、上述したいずれの２
次元走査型光レーダセンサも、センサの正常動作確認機
能については示されていない。

【０００６】尚、１次元走査型光レーダセンサについて
は、正常動作確認機能を備えたものが、例えば特開平１
１−１４４１６１号公報等で公知である。この１次元走
査型光レーダセンサは、レーザダイオードから発せられ
た光ビームを回動軸が１つであるガルバノミラーで１次
元に走査し、走査ビームの光軸上に物体が存在すれば、
その反射光の受光により物体有りが通報される。そし
て、この１次元走査型光レーダセンサでは、物体監視領
域の端部近傍に正常動作確認用の検査用反射体を備え、
この検査用反射体からの反射光に基づいて正常動作確認
手段によりセンサの正常動作を確認する構成である。

【０００７】前記正常動作確認手段は、ガルバノミラー
による光ビームの放射方位が検査用反射体の存在する方
位である時に、反射光の受光があれば正常、受光がなけ
れば異常と判定する。そして、正常動作確認手段からセ
ンサ正常の確認出力（論理値１）が発生している時に、
不存在判定手段から物体無しの判定出力（論理値１）が
発生すれば、物体無しの通報出力（論理値１）が生成さ
れる。これにより、センサ正常を確認しつつ物体の有無
を監視している。

【０００８】しかし、上述の１次元走査型光レーダセン
サの正常動作確認手法を、上述の２次元走査型光レーダ
センサに適用する場合、光ビームの鉛直方向と水平方向
の各走査が構造的に不可分であるポリゴンミラーを走査
ミラーとして用いる光レーダセンサには適用可能である
が、ガルバノミラーのように２つの方向の走査が独立に
行われる走査ミラーを用いる光レーダセンサに、そのま
ま適用したのではセンサの正常確認ができない虞れがあ
る。

【０００９】即ち、図２４（Ａ）、（Ｂ）のように、上
述の１次元走査型光レーダセンサの正常動作確認手法に
基づいて、光ビームの走査領域Ａ（点線で囲まれた領
域）内の監視領域Ｂ（実線で囲まれた領域）端部近傍
に、反射体１，２を設け、これら反射体１，２からの反
射光が周期的に受光されることで正常確認するとする。
この場合、例えば一方の走査駆動機構の故障で光ビーム
の走査が、図の走査領域Ａ′で示すように１次元になっ
ても、走査ビームは監視領域Ｂ端部近傍の反射体１，２
に周期的に照射されるので、このような故障モードで
は、反射体１，２からの反射光が正常時と同様に周期的
に受光されて異常を通報できない。

【００１０】本発明は上記問題点に着目してなされたも
ので、正常動作を確認しつつ物体監視ができる２次元走
査型光レーダセンサを提供することを目的とする。ま
た、２方向の光ビーム走査が独立に行われる走査方式で
あっても、正常動作を確認しつつ物体監視ができる２次
元走査型光レーダセンサを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明の２次元走査型光レーダセンサは、光ビーム発生手段
と、前記光ビーム発生手段からの光ビームを物体の監視
領域を含んで２次元に走査可能な光ビーム走査手段と、
該光ビーム走査手段から放射される走査ビームの走査空
間からの反射光を受光する受光手段と、少なくとも前記
受光手段の出力に基づき前記監視領域内の物体不在を判
定する不存在判定手段と、少なくとも前記光ビーム発生
手段、光ビーム走査手段及び受光手段の正常動作を確認
する正常動作確認手段と、前記不存在判定手段の出力と
前記正常動作確認手段の出力との論理積結果に基づいて
安全情報を出力するゲート手段とを備えて構成した。

【００１２】かかる構成では、光ビーム発生手段から発
生した光ビームを光ビーム走査手段により、物体の監視
領域を含んで２次元に走査する。これにより、走査ビー
ムは立体的な空間に放射され物体監視空間が立体的とな
る。不存在判定手段は、予め定めた監視領域内からの反
射光に基づく受光手段の受光出力の有無により物体の不
存在を判定する。正常動作確認手段は、少なくとも前記
光ビーム発生手段、光ビーム走査手段及び受光手段の正
常動作を確認する。不存在判定手段から物体不存在を示
す判定出力が発生し、正常動作確認手段から動作正常を
示す判定出力が発生した時にゲート手段から安全情報が
出力される。

【００１３】前記正常動作確認手段は、請求項２のよう
に、前記走査ビームの走査領域内に配置した検査用反射
体からの反射光による前記受光手段の受光出力に基づい
て正常動作の確認を行う構成とした。かかる構成では、
正常動作確認手段は、走査領域内の所定位置に予め検査
用反射体を配置し、検査用反射体からの反射光が受光手
段で受光されていることを確認して正常動作の確認を行
う。

【００１４】前記検査用反射体は、請求項３のように、
センサ動作状態から得られる走査ビーム放射情報と前記
受光手段の受光出力結果との対応関係が、想定される異
常動作時と正常動作時とで異なるように配置するとよ
い。かかる構成によれば、走査ビームの各方向の走査が
独立に行われるような光ビーム走査手段を利用する場合
にも、想定される異常動作時の走査ビーム放射情報と前
記受光手段の受光出力結果との対応関係が正常動作時と
異なるようになるので、正常動作の確認ができる。

【００１５】前記正常動作確認手段は、請求項４のよう
に、前記走査ビーム情報が前記検査用反射体位置を示す
情報である時の前記受光手段の受光出力結果に基づいて
正常動作の確認を行う構成とした。かかる構成では、検
査用反射体からの反射光が受光されるべき時に受光出力
があれば、走査ビームが正常に走査されており動作正常
を確認する。

【００１６】前記正常動作確認手段は、請求項５のよう
に、前記走査ビーム情報が前記検査用反射体位置を示す
情報である時の前記受光手段の受光出力結果と、前記走
査ビーム情報が前記検査用反射体位置以外を示す情報で
ある時の前記受光手段の受光出力結果とに基づいて正常
動作の確認を行う構成とするとよい。かかる構成によれ
ば、検査用反射体からの反射光が受光されるべき時に受
光されこと及び検査用反射体からの反射光が受光される
べきでない時に受光されないことの両方の判断結果から
正常動作の確認を行うので、より一層正常動作確認の信
頼性が向上する。

【００１７】前記検査用反射体位置を示す情報は、請求
項６のように、センサから見た検査用反射体の存在方位
とセンサから検査用反射体までの距離を含むとよい。か
かる構成では、監視領域の範囲を規定して物体監視を実
行できるようになる。請求項７のように、前記検査用反
射体を、前記走査領域の隅部近傍に配置する構成とすれ
ば、検査用反射体からの反射光が受光されることで、監
視領域全体を走査ビームが走査されていることを確認で
きる。また、走査領域内に複数の監視領域がある場合
に、監視領域毎に検査用反射体を配置する必要がない。

【００１８】請求項８のように、前記検査用反射体を、
前記監視領域外で当該監視領域の隅部近傍に配置する構
成としてもよい。請求項９のように、前記検査用反射体
を、前記監視領域外縁に対する走査ビームの上下最大角
及び左右最大角で示される方位近傍に配置する構成とす
れば、監視領域が例えば球形状の場合でも好適である。

【００１９】請求項１０の発明では、移動体に２次元走
査型光レーダセンサを搭載した場合において、前記移動
体が予め定められた範囲内で移動する時に、前記検査用
反射体を、前記監視領域内に少なくとも１つ以上存在す
るよう配置する構成とした。かかる構成では、走査ビー
ムが監視すべき領域に放射されていることを確認しつつ
移動体が移動できるようになる。

【００２０】請求項１１のように、前記検査用反射体
を、前記移動体の移動方向に沿って連続して存在するよ
う配置する構成とすれば、移動体の移動中でも正常動作
の確認が常時同一の走査ビーム放射範囲で実行できるよ
うになる。前記不存在判定手段は、請求項１２のよう
に、前記受光手段の受光出力から前記監視領域内の前記
検査用反射体からの反射光による受光出力を除外して物
体の有無を判定する構成とした。

【００２１】前記検査用反射体を、請求項１３のように
入射する走査ビームの光強度周波数を変調する構成とし
てもよく、また、請求項１４のように入射する走査ビー
ムの波長を変調する構成としてもよい。かかる構成によ
れば、検査用反射体からの反射光と物体からの反射光の
識別が容易になる。

【００２２】請求項１５のように、前記検査用反射体を
情報表示手段に用いる構成とすれば、検査用反射体によ
り表示情報を伝達できるようになる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１に、本発明に係る２次元走査型
光レーダセンサの第１実施形態のブロック構成図を示
す。図１において、発光素子１１は、発光素子駆動回路
１２により駆動されて光ビームを発生する。走査ミラー
１３は、発光素子１１からの光ビームを反射し走査ビー
ムとして物体監視空間に放射する。走査ミラー１３は、
例えば後述する半導体ガルバノミラーであり、第１駆動
回路１４により回動軸１３ａを中心に周期的に揺動駆動
され、第２駆動回路１５により前記回動軸１３ａと直交
する回動軸１３ｂを中心に周期的に揺動される。走査ビ
ームは、走査ミラー１３の揺動に伴って図中の左右及び
上下方向に、監視領域Ｂ（図の実線で囲まれた領域）を
含む走査領域Ａ（図の点線で囲まれた領域）を２次元に
走査する。これにより、走査ビームは、走査ミラー１３
の光ビーム反射点を頂点とした図中２点鎖線で示す角錐
状の立体空間に放射され、立体的な空間で物体監視がで
きる。前記監視領域Ｂ外で走査領域Ａ内の監視領域四隅
近傍に、正常動作確認用の検査用反射体ｍ１〜ｍ４を設
ける。前記角錐状の走査ビーム放射空間内からの反射光
は、受光素子１６で受光され、電気信号に変換されて受
光回路１７で増幅・検波等の処理後、受光出力Ｒ１とし
て不存在判定手段１８及び正常動作確認手段１９へ入力
される。ゲート手段としてのＡＮＤゲート２０は、不存
在判定手段１８及び正常動作確認手段１９の各出力Ｓ、
Ｎを論理積演算して演算結果を出力Ｚとして出力する。
ここで、前記発光素子１１と発光素子駆動回路１２で光
ビーム発生手段を構成し、前記走査ミラー１３、第１及
び第２駆動回路１４，１５で光ビーム走査手段を構成
し、受光素子１６及び受光回路１７で受光手段を構成す
る。

【００２４】前記走査ミラー１３として用いる半導体ガ
ルバノミラーを図２に示す。半導体ガルバノミラーは、
特開平７−１７５００５号公報、特開平７−２１８８５
７号公報等で公知であり、その構成及び動作原理につい
てここでは簡単に説明する。図２は、特開平７−１７５
００５号公報に記載の構成例である。中央部の可動板３
１表面に蒸着金属膜等で形成したミラー３２を有する。
前記可動板３１を第１のトーションバー３３Ａで可動枠
３４内に支持し、可動枠３４を更に第２のトーションバ
ー３３Ｂで固定枠３５内に支持する。可動板３１及び可
動枠３４にはそれぞれ駆動コイル３６Ａ及び３６Ｂが設
けられ、これら駆動コイル３６Ａ，３６Ｂ両端の１対の
電極端子３７Ａ，３７Ｂに駆動電流を供給する。駆動コ
イル３６Ａ，３６Ｂに、図示しない永久磁石等の静磁界
発生手段により静磁界を作用させている。

【００２５】動作は、可動板３１及び可動枠３４の両端
部の平面に沿って各駆動コイル３６Ａ，３６Ｂを横切る
方向に静磁界を作用させた状態で、駆動コイル３６Ａ，
３６Ｂに電流を流すと、可動板３１及び可動枠３４の両
端部に、フレミングの左手の法則に従った方向に電磁力
が作用し、可動板３１及び可動枠３４が回動する。可動
板３１及び可動枠３４が回動すると各トーションバー３
３Ａ，３３Ｂ（図１の回動軸１３ａ，１３ｂに相当す
る）が捩じられ、発生するトーションバー３３Ａ，３３
Ｂの各ばね反力と可動板３１及び可動枠３４に作用する
各電磁力とが釣り合う位置まで可動板３１及び可動枠３
４が回動する。前記電磁力は各駆動コイル３６Ａ，３６
Ｂに流れる電流に比例するので、可動板３１及び可動枠
３４のそれぞれの変位角は各駆動コイル３６Ａ，３６Ｂ
に流れる電流に比例する。従って、各駆動コイル３６
Ａ，３６Ｂに流す電流を制御することで、可動板３１及
び可動枠３４、即ちミラー３２の変位角を２次元で制御
できる。予め駆動コイル３６Ａ，３６Ｂの電流量と可動
板３１及び可動枠３４の変位角との関係を求めておけ
ば、前記電流量からミラー３２の変位角の情報を得るこ
とができる。

【００２６】従って、本実施形態では、前記駆動コイル
３６Ａ、３６Ｂにそれぞれ駆動電流を供給する各駆動回
路１４，１５から、駆動電流に基づいたミラーの変位
角、即ち、走査ビームの放射方位を示す情報信号ｐ１，
ｐ２を、不存在判定手段１８及び正常動作確認手段１９
に入力している。尚、特開平７−２１８８５７号公報で
示されるように、可動板の変位検出用の検出コイルを設
ければ、この検出コイルでミラー変位角を検出できるの
で、変位検出用コイルの出力を図１の情報信号ｐ１，ｐ
２の代わりに用いれば、変位検出コイルの出力からミラ
ーの走査状態が正常か否かを直接監視できるようにな
る。

【００２７】前記不存在判定手段１８は、監視領域Ｂに
対応する走査ビーム方位を記憶しており、両駆動回路１
４，１５の信号ｐ１，ｐ２の示す走査ビーム方位が記憶
情報に一致する時に、受光回路１７の受光出力Ｒ１の有
無を判定することで監視領域Ｂに対応する監視空間内に
おける物体の存在／不在を判定し、物体不在の時にＳ＝
１、物体存在の時にＳ＝０を出力する。

【００２８】前記正常動作確認手段１９は、前記検査用
反射体ｍ１〜ｍ４が存在する方位を記憶しており、後述
するように両駆動回路１４，１５の信号ｐ１，ｐ２の示
す走査ビーム放射方位が記憶情報に一致する時に、受光
出力の有無を判定し、センサの正常動作を確認して正常
と判定した時にＮ＝１、異常と判定した時Ｎ＝０を出力
する。

【００２９】図３に、本実施形態の正常動作確認手段１
９の回路構成を示す。図３において、本実施形態の正常
動作確認手段１９は、角度検出回路１９Ａ、反射有無確
認回路１９Ｂ、期間確認回路１９Ｃ、及びＡＮＤゲート
１９Ｄを備える。前記角度検出回路１９Ａは、予め配置
された検査用反射体ｍ１〜ｍ４のそれぞれの方位
（θ₁，ψ₁）〜（θ₄，ψ₄）を記憶しており、入力する
信号ｐ１，ｐ２が示す走査ビーム方位（θ，ψ）情報が
記憶方位情報と一致した時に、受光の有無を判定すべき
時であることを指示する指示情報として受光有無指示信
号Ｓｒ＝１を出力する。前記方位（θ₁，ψ₁）〜
（θ₄，ψ₄）以外では受光有無指示信号Ｓｒ＝０とす
る。

【００３０】反射有無確認回路１９Ｂは、受光有無指示
信号Ｓｒ＝１の期間で受光出力Ｒ１の有無を確認し、受
光出力Ｒ１が入力すれば出力ＮＳ＝１を継続し、受光出
力Ｒ１が入力しなければＮＳ＝０とする。期間確認回路
１９Ｃは、信号Ｓｒ＝１の発生周期、即ち、走査ビーム
の走査速度を確認し、信号Ｓｒ＝１の発生周期が所定周
期であれば走査速度正常として出力ＮＴ＝１を継続し、
所定周期でなければ走査速度異常としてＮＴ＝０とす
る。

【００３１】ＡＮＤゲート１９Ｄは、出力ＮＳ＝１とＮ
Ｔ＝１が共に入力する時にセンサが正常であることを示
す出力Ｎ＝１を発生する。尚、前記走査ビーム方位
（θ，ψ）は、図４で示すように、監視領域Ｂの中心Ｏ
（走査領域Ａの中心でもある）を原点とした、それぞれ
左右方向（ｘ方向）、上下方向（ｙ方向）の光ビーム方
位とする。

【００３２】ここで、ポリゴンミラーは勿論、ガルバノ
ミラーのように各方向の走査が独立に行われる走査ミラ
ーを用いた場合でも、２次元走査型光レーダセンサの正
常動作確認ができる検査用反射体の配置原理について説
明する。正常動作確認手段１９は、走査ビームの走査領
域Ａ内に予め配置される検査用反射体の方位情報（反射
体存在範囲）を記憶し、更に、走査ビームの走査領域Ａ
内の検査用反射体の存在しない領域の方位情報（空隙範
囲）を記憶し、それらの方位情報と入力する受光出力の
有無をつきあわせて正常か否かを判定する。即ち、正常
動作確認手段１９に、走査領域Ａにおける方位（走査ビ
ーム方位）と受光回路１７の出力論理値（受光ありで論
理値１、受光なしで論理値０）の関係を予め記憶させ、
ビーム走査時に実際に得られた方位−論理値の結果が、
記憶情報と一致している時を正常動作と判定し、不一致
の時を異常と判定する。

【００３３】前記空隙範囲は、検査用反射体の存在しな
い範囲であって、物体不在時に受光なしとなる範囲であ
ればよく、監視領域Ｂを含んでも構わない。ただし、監
視領域Ｂを含めた場合、監視領域Ｂ内に物体が存在する
と、物体からの反射光が受光されるので、物体不存在判
定手段１８が物体を検出するだけでなく、正常動作確認
手段１９が方位−論理値の結果が記憶情報と不一致にな
り異常判定してしまう。従って、空隙範囲は、走査領域
Ａ内であって且つ監視領域Ｂ外の範囲とすることが望ま
しい。

【００３４】尚、想定の異常状態において、論理値１
（受光あり）となるべき時に論理値０（受光なし）に誤
るように検査用反射体を構成できるならば、正常動作確
認手段１９は、走査ビームの走査領域Ａ内の検査用反射
体の方位情報（反射体存在範囲）のみを記憶し、その方
位情報の時の受光出力の論理値のみ確認する構成でよ
い。

【００３５】半導体ガルバノミラーの場合、ミラー可動
部の故障等で走査ビームの走査が前述の図２４の走査領
域Ａ′のような１次元になる異常状態が想定される。こ
の場合、駆動回路の出力状態とミラー可動部の実際の動
きが異なる。このため、図２４のように監視領域Ｂ端部
近傍に単に棒状の検査用反射体１，２を配置する構成で
は、走査が１次元（走査領域Ａ′）となる走査異常時で
も監視領域Ｂ端部近傍で常に反射光が得られるため、こ
の異常時に得られる方位−論理値の結果と正常時に得ら
れる方位−論理値の結果とが同じとなり、異常を検出で
きない。従って、２次元走査型光レーダセンサの正常動
作を確実に確認するには、想定される走査異常時に得ら
れる方位−論理値の結果が、正常時に実際に得られる方
位−論理値の結果と必ず異なるように検査用反射体を構
成する必要がある。

【００３６】図５にそのような検査用反射体の構成例を
示し、２次元走査型光レーダセンサの正常動作確認原理
を説明する。図５において、検査用反射体１を、反射体
１ａと反射体１ｂとに分割し、両反射体１ａと１ｂとの
間に空隙３を設け、正常時には、受光出力が論理値１と
なる区間（反射体存在範囲）と論理値０となる区間（空
隙範囲）が存在するように構成する。

【００３７】かかる構成によれば、前述のような走査が
１次元となる走査異常時は、監視領域Ｂ端部近傍で常に
反射光が得られ走査ビームの方位情報ｐ１，ｐ２が空隙
範囲（正常時に論理値０になる区間）を示す時でも受光
出力が論理値１となるので、走査異常時に得られる方位
−論理値の結果が正常時と異なり、異常が検出できるの
で、２次元走査型光レーダセンサの場合でも正常動作確
認が可能となる。また、発光素子１１等の故障で走査ビ
ームが投光されない異常では、方位情報ｐ１，ｐ２が反
射体存在範囲（正常時に論理値１になる区間）を示す時
でも受光出力が論理値０となるので、走査異常時に得ら
れる方位−論理値の結果が正常時と異なり、異常が検出
できる。

【００３８】図１の第１実施形態における検査用反射体
１ｍ〜４ｍの配置構成は、図５の構成原理に基づいたも
のである。図１のように、監視領域Ｂの四隅近傍に検査
用反射体１ｍ〜４ｍを配置する構成では、想定される図
２４のような異常時には、走査ビームの方位情報ｐ１，
ｐ２が検査用反射体１ｍ〜４ｍの存在方位を示す時（受
光出力Ｒ１が論理値１となるべき時）に受光出力Ｒ１は
論理値０となるので、走査ビームの方位情報ｐ１，ｐ２
が検査用反射体１ｍ〜４ｍの存在方位を示す時の受光出
力Ｒ１の有無を検出すれば正常確認を行える。

【００３９】尚、監視領域Ｂの外側で検査用反射体から
の反射光が得られれば、少なくとも監視領域Ｂ全面を走
査していることを確認できるので、検査用反射体１ｍ〜
４ｍは図１の監視領域Ｂの上端及び下端から突出するよ
う配置することが望ましい。次に、第１実施形態の正常
確認動作について、図６のタイムチャートを参照しなが
ら説明する。

【００４０】走査ミラー１３を揺動駆動する各駆動回路
１４，１５から、走査ビームの方位（θ，ψ）を示す情
報信号ｐ１，ｐ２が正常動作確認手段１９内の角度検出
回路１９Ａに入力する。角度検出回路１９Ａは、検査用
反射体ｍ１〜ｍ４のそれぞれの方位（θ₁，ψ₁）〜（θ
₄，ψ₄）を記憶している。角度検出回路１９Ａは、入力
する情報信号ｐ１，ｐ２の示す方位が記憶情報と一致し
ているか否かを判定し、一致する方位情報（検査用反射
体存在方位情報）が入力する毎に、図６に示すように受
光の有無確認期間であることを示す情報をＳｒ＝１とし
て反射有無確認回路１９Ｂ及び期間確認回路１９Ｃへ出
力する。反射有無確認回路１９Ｂは、Ｓｒ＝１が入力し
ている期間で受光出力Ｒ１が入力したか否かを判定し、
受光出力Ｒ１＝１が入力するとＮＳ＝１を発生する。図
６のようにＳｒ＝１の時にＲ１＝１が入力する関係が維
持されていれば、反射有無確認回路１９ＢからＮＳ＝１
が継続する。また、期間確認回路１９Ｃは、走査ミラー
１３の走査速度が正常で、信号Ｓｒ＝１が所定間隔で発
生していればＮＴ＝１を継続する。従って、検査用反射
体ｍ１〜ｍ４の存在方位（θ₁，ψ₁）〜（θ₄，ψ₄）に
走査ビームが放射された時に反射光が受光され（ＮＳ＝
１）、且つ、走査ミラー１３の走査速度が正常（ＮＴ＝
１）であれば、正常動作確認手段１９からセンサ正常を
示すＮ＝１が継続して出力される。一方、例えば、図６
中、点線ｆ１で示すように、Ｓｒ＝１の時に受光出力Ｒ
１＝０であれば、ＮＳ＝０となり正常動作確認手段１９
の出力はＮ＝０となる。

【００４１】また、不存在判定手段１８は、Ｓｒ＝０の
期間中で自身が記憶している監視領域の方位情報が入力
する時に受光出力Ｒ１＝０であれば、物体なしとして出
力Ｓ＝１を継続して発生する。一方、例えば、図６中、
点線ｆ２で示すように、監視領域に相当するビーム方位
で受光出力Ｒ１＝１になった場合は、物体からの反射と
判断し不存在判定手段１８の出力は物体ありを示すＳ＝
０となる。

【００４２】図１のＡＮＤゲート２０は、不存在判定手
段１８からＳ＝１が発生し、正常動作確認手段１９から
Ｎ＝１が発生した時のみＺ＝１の出力を発生し、安全を
通報する。以上のように、第１実施形態によれば、走査
が１次元となるような想定される異常状態では、走査ミ
ラー１３の駆動系から得られる走査ビーム方位情報が検
査用反射体存在方位である時に反射光が受光されず、正
常時に得られるべき論理値と実際に得られた論理値が異
なって異常を検出できる。また、光レーダセンサの取り
付け不良等により本来放射すべき領域に光ビームが放射
されていない場合も、検査用反射体ｍ１〜ｍ４の反射光
が存在すべき放射方位において少なくとも一部の反射光
は受光されなくなるので、異常が通報される。

【００４３】また、角度検出回路１９Ａに、監視領域Ｂ
を除いた全ての走査領域について、方位−論理値の関係
を記憶させ、方位情報ｐ１，ｐ２に基づいて、走査ビー
ム方位が論理値１（受光あり）となるべき方位（反射体
存在範囲）であること及び走査ビーム方位が論理値０
（受光なし）となるべき方位（空隙範囲）であること
を、信号Ｓｒにより反射有無確認回路１９Ｂへ指示し、
反射有無確認回路１９Ｂで監視領域Ｂを除いた走査領域
全てについて受光の有無を確認する構成とすれば、例え
ば、故障等で光ビームが検査用反射体ｍ１とｍ２の間を
往復する状況になった場合でも、受光出力がＲ１＝０と
なるべき時にＲ１＝１となったことを検出してＮＳ＝０
を出力することができ、異常を検出できるので、正常動
作確認機能の信頼性をより一層向上できる。

【００４４】また、図７に点線で示すように走査領域Ａ
の検査用反射体ｍ１〜ｍ４以外の全ての領域を領域Ｂ′
として監視領域Ｂに含めれば、領域Ｂ′から反射光があ
った場合には不存在判定手段１８側が物体からの反射光
と見なして出力Ｓ＝０となるので、角度検出回路１９Ａ
及び反射有無確認回路１９Ｂが、検査用反射体ｍ１〜ｍ
４の存在方位についてだけ方位−論理値の関係を監視す
る構成でも危険を通報できるので、上述と同様にセンサ
の信頼性をより一層向上できる。

【００４５】尚、例えば、反射光の受光強度に対して閾
値を設け、受光強度が閾値以上の時に受光有りと判定す
る構成とすると共に、検査用反射体ｍ１〜ｍ４の反射率
をその反射光受光強度が前記閾値を少し超える程度に調
整しておけば、発光素子１１の劣化等による光ビーム強
度の低下や、受光素子１６の劣化による光−電気変換効
率低下等による反射光受光強度の低下等の不具合を早期
に検出できる利点がある。検査用反射体ｍ１〜ｍ４の反
射率は、反射面の材質や色等によって調節可能である。

【００４６】また、図１において、不存在判定手段１８
及び正常動作確認手段１９へ入力されている信号ｐ１，
ｐ２を、不存在判定手段１８及び正常動作確認手段１９
のいずれか一方へ入力し、他方へは信号ｐ１，ｐ２が入
力される手段を介して同等の情報信号を伝える構成とし
てもよい。例えば、受光出力Ｒ１を不存在判定手段１８
へ入力し、不存在判定手段１８を介して受光出力Ｒ１と
同等の情報信号を正常動作確認手段１９へ伝達する構成
とすれば、少なくとも不存在判定手段１８が出力Ｒ１を
受信していることが確認でき、更に、不存在判定手段１
８の出力Ｒ１の処理動作が正常か否かの確認も可能であ
る。

【００４７】次に、本発明の第２実施形態として光レー
ダセンサが測距機能を有する場合について説明する。本
実施形態では、図１の点線で示すように、発光素子駆動
回路１２から発光パルスと同期して出力される発光状態
を示す信号Ｋを、それぞれ不存在判定手段１８及び正常
動作確認手段１９に入力する。正常動作確認手段１９
は、図３の構成に加えて図８のディレー回路１９Ｅを備
え、該ディレー回路１９Ｅに、前記信号Ｋを入力する構
成である。物体までの距離は、光ビームの発光と反射光
の受光の時間差や発光ビームと受光ビームの位相差等に
より算出できることは公知であり、ここでは距離算出方
法の詳細は省略する。光レーダセンサから検査用反射体
ｍ１〜ｍ４までの距離はそれぞれ既知であるので、信号
Ｋが入力してから各検査用反射体ｍ１〜ｍ４からの反射
光が受光されるまでの各時間ΔＴは予め算出できる。前
記ΔＴは、各検査用反射体ｍ１〜ｍ４までの距離に応じ
て異なる。各検査用反射体ｍ１〜ｍ４毎の時間ΔＴの情
報はディレー回路１９Ｅに記憶されている。また、本実
施形態では、角度検出回路１９Ａからの信号Ｓｒは、各
検査用反射体ｍ１〜ｍ４に対応する走査ビーム方位の識
別情報を含んでいるものとする。

【００４８】従って、ディレー回路１９Ｅは、図８に示
すように、角度検出回路１９Ａから出力された信号Ｓｒ
が受光有無の確認期間であることを示す時（Ｓｒ＝１の
時）、信号Ｓｒに含まれた方位情報に基づいて対応する
検査用反射体についてのディレー時間ΔＴを選択し、信
号Ｋの入力から選択ディレー時間ΔＴ遅延させて信号Ｓ
ｒ′＝１を出力する。

【００４９】これにより、図９に示すように、Ｓｒ′＝
１の時にＲ１＝１が入力すれば、反射有無確認回路１９
Ｂは、検査用反射体ｍ１〜ｍ４による受光出力Ｒ１と判
断してＮＳ＝１を継続する。一方、例えば、図９中、点
線ｆ１で示すように、Ｓｒ′＝１の時に受光出力Ｒ１＝
０であれば、ＮＳ＝０となる。また、Ｓｒ′＝０の期間
における監視領域Ｂの走査範囲において受光出力Ｒ１＝
０であれば、不存在判定手段１８は物体なしとして出力
Ｓ＝１を継続して発生するが、図９中、点線ｆ２で示す
ように、受光出力Ｒ１＝１になった場合は、不存在判定
手段１８の出力は物体ありを示すＳ＝０となる。

【００５０】かかる構成では、第１実施形態と同様の効
果に加えて、受光素子１６や受光回路１７の動作遅れが
増大した場合、信号Ｓｒ′と受光出力Ｒ１の発生時期に
時間軸上のずれが生じるので、センサ異常として通報で
きる利点がある。また、光レーダセンサからの監視距離
を規定して監視領域Ｂを設定できるので、所望の空間領
域を設定して物体監視が可能となる。

【００５１】次に、図１０〜図１３に上述の第１及び第
２実施形態に適用可能な検査用反射体の別の配置例につ
いて説明する。図１と同様に監視領域Ｂの四隅近傍に配
置する場合、図１０のように配置してもよい。また、図
１１のように、監視領域Ｂ外縁において、第１駆動回路
１４による回動軸１３ａ回りの方位角θ（走査ビームの
方位角）について、最大角θｍａｘ、最小角θｍｉｎを
同定し、第２駆動回路１５による回動軸１３ｂ回りの方
位角ψについて、最大角ψｍａｘ、最小角ψｍｉｎを同
定し、方位角（θｍａｘ、ψｍａｘ）、（θｍｉｎ、ψ
ｍａｘ）、（θｍａｘ、ψｍｉｎ）、（θｍｉｎ、ψｍ
ｉｎ）方向近傍にそれぞれ検査用反射体ｍ１〜ｍ４を配
置してもよい。かかる配置方法は、特に監視領域Ｂが例
えば球形等の場合に好適である。

【００５２】また、図１２に示すように、一部の検査用
反射体ｍを床面に配置してもよい。この場合、検査用反
射体ｍとしては、例えば床面に貼り付けた点字マット等
が考えられる。尚、検査用反射体の床面等への配置につ
いては、本出願人による特開２０００−１６２３０６号
公報等で詳述されている。図２のガルバノミラーのよう
に、回動軸１３ａと１３ｂの回動動作が独立している場
合、一部の検査用反射体を省略することが可能である。

【００５３】例えば、図１３に示すように、回動軸１３
ａ回りの方位角θについて、最大角θｍａｘの反射体ｍ
３と最小角θｍｉｎの反射体ｍ４を選択し、回動軸１３
ｂ回りの方位角ψについて、最大角ψｍａｘの反射体ｍ
２（ｍ１でもよい）と最小角ψｍｉｎの反射体ｍ３を選
ぶ。この時に選ばれなかった反射体を省くことができ
る。図１３では、検査用反射体ｍ１（又はｍ２）を省く
ことができる。

【００５４】かかる配置方法を適用すると、図１や図１
０の場合、どちらか一方の対角線の検査用反射体、即
ち、検査用反射体ｍ１とｍ４或いはｍ２とｍ３を省くこ
とができる。また、図２のようなガルバノミラーは、構
造上、揺動角が上下及び左右のどちらも対称と考えられ
るので、方位角±θについて絶対値│θ│が最大の検査
用反射体と、方位角±ψについて絶対値│ψ│が最大の
検査用反射体を選び、他を省略することができる。図１
や図１０の配置構成に適用すると、検査用反射体ｍ１〜
ｍ４のいずれか１つ設ければよい。

【００５５】尚、走査ミラー１３にポリゴンミラーを用
いた場合、光ビームの走査正常確認は回転動作の正常確
認に置き換えられるので、検査用反射体はいずれか１つ
あればよい。また、走査領域Ａ四隅近傍に配置すれば、
走査領域Ａを走査していることが確認されるので、走査
領域Ａ内の監視領域Ｂを走査していることも同時に確認
できる。しかも、走査領域Ａ内に複数の監視領域Ｂがあ
っても各監視領域Ｂ毎に検査用反射体を配置する必要が
なくなる利点がある。

【００５６】次に、２次元走査型光レーダセンサを移動
体に搭載した場合について説明する。光レーダセンサを
移動体に搭載した場合、センサの正常動作確認と共に、
監視すべき領域に走査ビームが放射されていることの確
認を行う必要がある。正常動作の確認は、前述した正常
動作確認用の検査用反射体をセンサに固定すれば、走査
ミラーと反射体との相対位置は一定であり、前述と同様
にして移動体の移動に関係なく正常動作の確認を行える
（移動体の走行範囲にセンサに起因する制限はない）。
更に、走査ビームが監視すべき領域に放射されているこ
との確認を行う場合、監視領域内に放射領域確認用の検
査用反射体を配置し、この検査用反射体からの反射光の
有無を確認すればよい。尚、放射領域確認用検査用反射
体は、移動体の走行により危険状態の発生が想定される
領域外縁部（センサが監視すべき監視領域に相当する領
域）の付近に配置することが好ましい。

【００５７】図１４に、光レーダセンサを移動体に搭載
した場合の検査用反射体の配置例を示す。（Ａ）は上面
図、（Ｂ）は側面図である。図１４において、移動体１
００に取付けた２次元走査型光レーダセンサ１０１に
は、走査ミラー（図示せず）の前方に例えば図１と同様
の配置で正常動作確認用の検査用反射体ＥａＵ，Ｅｂ
Ｕ，ＥａＬ，ＥｂＬが取付けられている。光レーダセン
サ１０１は、これら反射体ＥａＵ，ＥｂＵ，ＥａＬ，Ｅ
ｂＬの反射光に基づいて、前述と同様にして正常動作確
認手段１９でセンサ１０１の正常動作の確認を行う。

【００５８】また、移動体１００の移動空間の外縁近傍
四隅に、図示のように走行路１０２に沿って一定の間隔
を設けて放射領域確認用の検査用反射体ａ１Ｕ〜ａ４
Ｕ，ａ１Ｌ〜ａ４Ｕ，ｂ１Ｕ〜ｂ４Ｕ，ｂ１Ｌ〜ｂ４Ｌ
が配置してある。尚、上記の各検査用反射体は、再帰反
射性を有するものとする。放射領域確認用の検査用反射
体ａ１Ｕ〜ａ４Ｕ，ａ１Ｌ〜ａ４Ｕ，ｂ１Ｕ〜ｂ４Ｕ，
ｂ１Ｌ〜ｂ４Ｌの同定は、信号ｐ１，ｐ２と受光出力Ｒ
１から得られる画像内での反射体位置パターンや反射体
の方位（及び距離）情報を、移動体の現在位置と予め記
憶されている反射体位置から導出される反射体の予想位
置パターンや予想方位（及び距離）データと比較して行
えばよい。

【００５９】図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、移動体１００が
図１４中の矢印方向に移動した場合の光レーダセンサ１
０１の放射方位情報及び受光出力Ｒ１に基づく画像の変
化を示している。点線で囲まれた領域が走査ビームの走
査領域Ａを示す。図１５（Ａ）は、図１４の位置での画
像を示し、検査用反射体ａ２Ｕ、ａ２Ｌ、ｂ２Ｕ、ｂ２
Ｌとａ３Ｕ、ａ３Ｌ、ｂ３Ｕ、ｂ３Ｌが検出されてい
る。検査用反射体ａ４Ｕ、ａ４Ｌ、ｂ４Ｕ、ｂ４Ｌは遠
方であるので検出されていない。移動体１００の移動に
従って、図１５（Ｂ）のように、検査用反射体ａ２Ｕ、
ａ２Ｌ、ｂ２Ｕ、ｂ２Ｌが走査領域外となって画像から
消え、検査用反射体ａ３Ｕ、ａ３Ｌ、ｂ３Ｕ、ｂ３Ｌの
みが検出されるようになる。更に移動すると、図１５
（Ｃ）のように検査用反射体ａ４Ｕ、ａ４Ｌ、ｂ４Ｕ、
ｂ４Ｌが検出され始める。このように、移動体１００が
走行路１０２を移動する際に、検査用反射体ａ１Ｕ〜ａ
４Ｕ，ａ１Ｌ〜ａ４Ｕ，ｂ１Ｕ〜ｂ４Ｕ，ｂ１Ｌ〜ｂ４
Ｌを検出したことで、走査ビームが本来の監視すべき領
域に放射されていることを確認できる。

【００６０】図１４の構成で正常動作確認用検査用反射
体ＥａＵ，ＥｂＵ，ＥａＬ，ＥｂＬを省くことが可能で
ある。この場合、走査ビームの走査の確認は、最外縁に
検出される放射領域確認用の検査用反射体で囲まれる範
囲に限られる。即ち、図１５（Ａ）や（Ｃ）では、検査
用反射体ａ２Ｕ、ａ２Ｌ、ｂ２Ｕ、ｂ２Ｌや検査用反射
体ａ３Ｕ、ａ３Ｌ、ｂ３Ｕ、ｂ３Ｌで囲まれる範囲で走
査ビームの走査確認が行われ、図１５（Ｂ）では検査用
反射体ａ３Ｕ、ａ３Ｌ、ｂ３Ｕ、ｂ３Ｌで囲まれる範囲
で行われる。

【００６１】従って、正常動作確認用検査用反射体Ｅａ
Ｕ，ＥｂＵ，ＥａＬ，ＥｂＬを省いた場合、これら検査
用反射体ＥａＵ，ＥｂＵ，ＥａＬ，ＥｂＬを用いた場合
と略同等の走査範囲で正常動作確認ができるのは、放射
領域確認用の各検査用反射体ａ１Ｕ〜ａ４Ｕ，ａ１Ｌ〜
ａ４Ｌ，ｂ１Ｕ〜ｂ４Ｕ，ｂ１Ｌ〜ｂ４Ｌがフレームア
ウトする直前、即ち、図１５の画像の四隅に各検査用反
射体ａ１Ｕ〜ａ４Ｕ，ａ１Ｌ〜ａ４Ｕ，ｂ１Ｕ〜ｂ４
Ｕ，ｂ１Ｌ〜ｂ４Ｌが位置した時点であり、連続的では
なく移動体の移動に伴って周期的となる。

【００６２】正常動作確認用検査用反射体ＥａＵ，Ｅｂ
Ｕ，ＥａＬ，ＥｂＬを省いて、検査用反射体ＥａＵ，Ｅ
ｂＵ，ＥａＬ，ＥｂＬを用いた場合と略同等の走査範囲
で連続的に正常動作確認を行うには、放射領域確認用の
各検査用反射体ａ１Ｕ〜ａ４Ｕ，ａ１Ｌ〜ａ４Ｌ，ｂ１
Ｕ〜ｂ４Ｕ，ｂ１Ｌ〜ｂ４Ｌを、例えば図１６のように
構成すればよい。

【００６３】図１６（Ａ）、（Ｂ）のように、検査用反
射体ａＵ，ａＬ，ｂＵ，ｂＬを、移動体１００の移動空
間の外縁近傍四隅に走行路１０２に沿って連続的に配置
する。かかる構成とすれば、図１７（Ａ）〜（Ｃ）で示
すように、移動体１００が移動しても検査用反射体ａ
Ｕ，ａＬ，ｂＵ，ｂＬで囲まれる範囲が変化せず、検査
用反射体ＥａＵ，ＥｂＵ，ＥａＬ，ＥｂＬを設けた場合
と同等の走査範囲で、連続的に正常動作確認が行える。
図１７中のｈ２，ｈ３，ｈ４は、図１６の位置ｈ２，ｈ
３，ｈ４と対応している。

【００６４】尚、２次元走査型光レーダセンサを搭載す
る移動体としては、図示した走行車両に限らずロボット
アーム等でもよい。また、走査ミラーにガルバノミラー
のように互いの走査方向のミラー回動動作が独立したも
のを採用した場合は、図１３で説明したようにして検査
用反射体の一部を省くことが可能である。図１４、図１
６の場合、監視領域Ｂ内に放射領域確認用検査用反射体
が含まれるので、不存在判定手段１８は、前記検査用反
射体からの受光出力Ｒ１を除いて物体の有無を判定する
必要がある。このため、不存在判定手段１８に、前述し
た正常動作確認手段１９内の角度検出回路１９Ａと同様
の回路を備え、信号Ｓｒと同様の指示信号を用い、この
信号Ｓｒ＝１が入力した時の受光出力を除いて物体の有
無を判定するようにする。

【００６５】図１８及び図１９に、検査用反射体存在領
域を監視領域から除く場合において、光レーダセンサが
測距機能を有さない場合と有する場合の違いを示す。図
１８は測距機能を有さない場合、図１９は測距機能を有
する場合である。両図の（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面
図を示す。図中の点線は走査ビームの走査領域Ａであ
る。

【００６６】測距機能を有さない場合、監視領域Ｂと非
監視領域Ｃ（検査用反射体からの反射光が受光される領
域）は図示のようになり、図のように物体１０５が検査
用反射体方位に存在すると、物体１０５の反射光と検査
用反射体の反射光を識別できない虞れがあるが、測距機
能を有する場合は、図１９ように非監視領域Ｃが検査用
反射体周囲に限定されるので、物体１０５からの反射光
とその後方の検査用反射体からの反射光を識別すること
が可能である。尚、上述の領域区分けの方法は、これま
で述べてきた各実施形態においても同様に適用できるこ
とは言うまでもない。

【００６７】図１８のような場合でも、図２０及び図２
１に示す構成の検査用反射体とすれば、検査用反射体か
らの反射光と物体からの反射光を識別可能である。図２
０（Ａ）、（Ｂ）は、反射光の光強度周波数を変調する
構成の可動型検査用反射体の構成例である。図２０
（Ａ）の検査用反射体２００は、図示しない駆動手段に
より回動する軸２０１にミラー２０２を取付ける構成で
ある。ミラー２０２が再帰反射性は低いものとすれば、
入射光ビームは、検査用反射体２００の回動角に応じた
方位に反射される。従って、検査用反射体２００からの
反射光は、検査用反射体２００の回動周波数で変調され
て光レーダセンサの受光素子で受光される。その変調情
報は受光出力Ｒ１に含まれて正常動作確認手段１９の反
射有無確認回路１９Ｂへ入力される。反射有無確認回路
１９Ｂは、前記変調された受光出力Ｒ１が入力する時
に、検査用反射体２００からの反射光と見なすことがで
き、物体からの反射光と識別できる。例えば、受光信号
が特定の周波数で変調されていることを、その周波数を
通過させる帯域通過フィルタを設けることで検出でき
る。

【００６８】また、図２０（Ｂ）の検査用反射体２１０
は、軸２１１回りに揺動可能にミラー２１２を軸支する
と共に、ミラー２１２にバネ２１３を連結し、ミラー２
１２に外部から振動エネルギーを供給して揺動させる構
成である。特に、揺動周波数を検査用反射体２１０の質
量とバネ定数で定まる共振周波数とすると、大きく揺動
させることができる。かかる構成では、例えば光レーダ
センサに音波発生手段を設け、センサからの音波により
検査用反射体２１０に振動エネルギーを供給すれば、検
査用反射体２１０は、自身に駆動手段を持つ必要がなく
無電源化できる利点がある。

【００６９】図２１は、反射光の波長を変調する構成の
波長変換型検査用反射体の例である。図２１の波長変換
型検査用反射体２２０は、ミラー２２１の前面に波長変
換層２２２を設ける構成で、入射光ビームを異なる波長
の反射光に変換する。本実施形態では、例えば青色の入
射光ビームを赤色の光ビームに変換して反射する。この
ような波長変換技術は、間宮他：自動制御学会ヒューマ
ン・インターフェース部会第１３回ヒューマン・インタ
ーフェース・シンポジウム論文集、１９９６、ｐ．４９
３−５００等で公知である。

【００７０】波長変換型検査用反射体２２０を用いる場
合、例えば赤色光ビームのみを透過し青色光ビームを遮
光する特性の光学フィルタを備えた受光素子と、該受光
素子からの出力により受光出力を発生する受光回路と
を、図１の構成の光レーダセンサに、別途設けるように
する。これにより、検査用反射体２２０で波長変換され
た赤色光ビームの反射光は光学フィルタ付き受光素子の
みで受光され、受光回路からは検査用反射体２２０の反
射光が存在する時のみ受光出力が発生する。従って、こ
の受光出力は検査用反射体の反射光の存在を示す情報と
なり、この受光出力が発生した時に正常動作確認手段１
９の受光有無確認回路１９Ｂで、受光出力Ｒ１の有無を
判定することで正常動作の確認が可能である。

【００７１】図２０及び図２１に示すような検査用反射
体を用いれば、検査用反射体の反射光と物体の反射光の
識別を容易にでき、図１８のような状態でも測距機能を
設けることなく両者の識別が可能となる。また、検査用
反射体の方位を示す信号ｐ１，ｐ２を省くことが可能と
なる。放射領域確認用検査用反射体を、情報表示手段と
して用いることも可能である。図２２にその例を示す。
図２２は、例えば移動体１００の走行情報を表示させる
例を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図である。
尚、図１４と同一の構成要素には同一符号を付す。

【００７２】図２２において、検査用反射体ａ〜ｃを、
例えば、走行路１０２上に設置し、移動体１００に搭載
した光レーダセンサ１０１の光ビームの放射領域確認用
と同時に情報表示用に用いる。情報は、無情報である基
本形の反射体形状（反射特性）を情報に対応して予め定
めた形状（反射特性）に変更することで表示する。例え
ば、本実施形態では、検査用反射体ｃを基本形として無
情報とし、基本形をバーコード状に変形して情報を表示
するようにしている。検査用反射体ａ〜ｃの形状（反射
特性）は、信号Ｒ１に基づいて抽出され、予め記憶され
ている反射持性−情報の対応関係に基づき、前記信号Ｒ
１の出力状態から情報を解読する。

【００７３】図２３（Ａ）〜（Ｃ）は、移動体１００が
図２２中の矢印方向に移動した場合の光レーダセンサ１
０１の受光出力に基づく画像の変化を示している。
（Ａ）の画像は、既に検査用反射体ａの表示情報の解読
・実行が完了し、検査用反射体ｂに近づいている状態を
示す。この画像において、検査用反射体ｂは点線で囲ま
れており、これは光ビームの放射領域確認用の検査用反
射体として認識されていることを表し、検査用反射体ｂ
により監視領域に光ビームが放射されていることが確認
される。検査用反射体ｂが例えば「走行速度」情報を表
示しているとし、検査用反射体ｂの表示情報は、（Ｂ）
のように画像上の横線Ｉに検査用反射体ｂが重なった時
に解読され実行され、検査用反射体ｂの示す「走行速
度」情報に基づき移動体１００は走行する。（Ｃ）で
は、無情報の検査用反射体ｃが確認され、監視領域に光
ビームが放射されていることだけの確認が行われる。

【００７４】かかる構成とすれば、例えば鉄道車両に適
用した場合に、検査用反射体を例えば枕木上に配置し、
検査用反射体により情報を車両に提供することが可能と
なる。提供する情報としては、例えば、「制限速度」、
「線路勾配」、「踏切までの距離」等の固定情報の他
に、上述のバーコード形状を可変にできる構成とすれ
ば、「前方の信号現示」、「ポイント開通方向」等の可
変情報も表示可能となる。また、停止位置情報を表示す
れば、定点停止制御に用いることも可能になる。

【００７５】尚、検査用反射体の同定及び情報の読み取
りは、本実施形態のような画像による方法に限定される
ものではなく、上述のように方位・距離情報等によって
も可能である。また、検査用反射体の配置位置は走行路
上に限られないことは言うまでもない。更に、複数の検
査用反射体の組み合わせで情報を表示しても構わない。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１、２の発明
によれば、走査ビームを２次元的に走査して物体監視を
立体的空間で行える２次元走査型光レーダセンサで、正
常動作の確認を行いつつ物体監視が行えるので、無人搬
送車等への光レーダセンサ取付けの自由度を高められ
る。

【００７７】請求項３、４の発明によれば、上記効果に
加えてガルバノミラーのような走査ビームの各方向の走
査が独立に行われる光ビーム走査手段を利用する場合に
も、正常動作の確認を確実にできる。請求項５の発明に
よれば、正常動作の確認機能の信頼性を高められる。請
求項６の発明によれば、検査用反射体の存在位置が方位
だけでなくセンサからの距離でも定められるので、検査
用反射体と物体とが重なるような場合でも両者の識別が
可能になり、物体監視機能の信頼性を高められる。

【００７８】請求項７の発明によれば、走査領域内に複
数の監視領域がある場合に、監視領域毎に検査用反射体
を配置する必要がなくなる。請求項９の発明によれば、
監視領域が例えば球形状の場合でも好適である。請求項
１０、１１の発明によれば、走査ビームが監視すべき領
域に放射されていることを確認しつつ移動体が移動でき
る。

【００７９】請求項１２の発明によれば、移動体搭載時
の物体監視機能の信頼性を高められる。請求項１３、１
４の発明によれば、検査用反射体からの反射光と物体か
らの反射光の識別が容易となるので、正常動作確認機能
及び物体監視機能の信頼性をより一層高められる。

【００８０】請求項１５の発明によれば、検査用反射体
を正常動作確認用としてだけでなく、情報の伝達にも利
用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る２次元走査型光レーダセンサの第
１実施形態の概略構成図

【図２】同上実施形態に適用する半導体ガルバノミラー
の要部構成図

【図３】正常動作確認手段の構成図

【図４】走査ビーム方位の説明図

【図５】２次元走査型光レーダセンサの検査用反射体の
配置原理の説明図

【図６】第１実施形態の正常動作確認手段の動作を説明
するタイムチャート

【図７】監視領域の設定例を示す図

【図８】測距機能を備える本発明の第２実施形態の正常
動作確認手段の要部構成図

【図９】第２実施形態の正常動作確認手段の動作を説明
するタイムチャート

【図１０】検査用反射体の別の配置例を示す図

【図１１】検査用反射体の別の配置例を示す図

【図１２】検査用反射体の別の配置例を示す図

【図１３】検査用反射体の別の配置例を示す図

【図１４】移動体搭載時の検査用反射体の構成例を示
し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図

【図１５】図１４のセンサで検出した移動体進行方向画
面の変化状態を示す図

【図１６】移動体搭載時の検査用反射体の別の構成例を
示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図

【図１７】図１６のセンサで検出した移動体進行方向画
面の変化状態を示す図

【図１８】測距機能がない場合における監視領域内の検
査用反射体位置を除く説明図で、（Ａ）は上面図、
（Ｂ）は側面図

【図１９】測距機能がある場合における監視領域内の検
査用反射体位置を除く説明図で、（Ａ）は上面図、
（Ｂ）は側面図

【図２０】走査ビームの光強度周波数を変調する構成の
検査用反射体の構成例を示す図

【図２１】走査ビームの波長を変調する構成の検査用反
射体の構成例を示す図

【図２２】情報表示機能を設けた検査用反射体の構成例
を示す図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図

【図２３】図２２のセンサで検出した移動体進行方向画
面の変化状態を示す図

【図２４】１次元走査型光レーダセンサの正常動作確認
手法を２次元走査型光レーダセンサに適用した場合の問
題点を説明する図

【符号の説明】

１１発光素子１２発光素子駆動回路１３走査ミラー１４第１駆動回路１５第２駆動回路１６受光素子１７受光回路１８不存在判定手段１９正常動作確認手段２０ＡＮＤゲートｍ１〜ｍ４検査用反射体ＥａＵ，ＥｂＵ，ＥａＬ，ＥｂＬ検査用反射体ａ１Ｕ〜ａ４Ｕ，ａ１Ｌ〜ａ４Ｕ，ｂ１Ｕ〜ｂ４Ｕ，ｂ
１Ｌ〜ｂ４Ｌ検査用反射体ａ，ｂ，ｃ検査用反射体２００，２１０，２２０検査用反射体、Ａ走査領域Ｂ監視領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビーム発生手段と、前記光ビーム発生手段からの光ビームを物体の監視領域
を含んで２次元に走査可能な光ビーム走査手段と、該光ビーム走査手段から放射される走査ビームの走査空
間からの反射光を受光する受光手段と、少なくとも前記受光手段の出力に基づき前記監視領域内
の物体不在を判定する不存在判定手段と、少なくとも前記光ビーム発生手段、光ビーム走査手段及
び受光手段の正常動作を確認する正常動作確認手段と、前記不存在判定手段の出力と前記正常動作確認手段の出
力との論理積結果に基づいて安全情報を出力するゲート
手段と、を備えたことを特徴とする２次元走査型光レーダセン
サ。
【請求項２】前記正常動作確認手段は、前記走査ビーム
の走査領域内に配置した検査用反射体からの反射光によ
る前記受光手段の受光出力に基づいて正常動作の確認を
行う構成である請求項１に記載の２次元走査型光レーダ
センサ。
【請求項３】前記検査用反射体は、センサ動作状態から
得られる走査ビーム放射情報と前記受光手段の受光出力
結果との対応関係が、想定される異常動作時と正常動作
時とで異なるように配置する請求項２に記載の２次元走
査型光レーダセンサ。
【請求項４】前記正常動作確認手段は、前記走査ビーム
情報が前記検査用反射体位置を示す情報である時の前記
受光手段の受光出力結果に基づいて正常動作の確認を行
う構成である請求項３に記載の２次元走査型光レーダセ
ンサ。
【請求項５】前記正常動作確認手段は、前記走査ビーム
情報が前記検査用反射体位置を示す情報である時の前記
受光手段の受光出力結果と、前記走査ビーム情報が前記
検査用反射体位置以外を示す情報である時の前記受光手
段の受光出力結果とに基づいて正常動作の確認を行う構
成である請求項３に記載の２次元走査型光レーダセン
サ。
【請求項６】前記検査用反射体位置を示す情報は、セン
サから見た検査用反射体の存在方位とセンサから検査用
反射体までの距離を含む請求項４又は５に記載の２次元
走査型光レーダセンサ。
【請求項７】前記検査用反射体は、前記走査領域の隅部
近傍に配置する構成とした請求項２〜６のいずれか1つ
に記載の２次元走査型光レーダセンサ。
【請求項８】前記検査用反射体は、前記監視領域外で当
該監視領域の隅部近傍に配置する構成とした請求項２〜
６のいずれか１つに記載の２次元走査型光レーダセン
サ。
【請求項９】前記検査用反射体は、前記監視領域外縁に
対する走査ビームの上下最大角及び左右最大角で示され
る方位近傍に配置する構成とした請求項２〜６のいずれ
か１つに記載の２次元走査型光レーダセンサ。
【請求項１０】移動体に２次元走査型光レーダセンサを
搭載した場合において、前記移動体が予め定められた範
囲内で移動する時に、前記検査用反射体を、前記監視領
域内に少なくとも１つ以上存在するよう配置する請求項
２〜６のいずれか１つに記載の２次元走査型光レーダセ
ンサ。
【請求項１１】前記検査用反射体は、前記移動体の移動
方向に沿って連続して存在するよう配置する構成である
請求項１０に記載の２次元走査型光レーダセンサ。
【請求項１２】前記不存在判定手段は、前記受光手段の
受光出力から前記監視領域内の前記検査用反射体からの
反射光による受光出力を除外して物体の有無を判定する
構成である請求項１０又は１１に記載の２次元走査型光
レーダセンサ。
【請求項１３】前記検査用反射体は、入射する走査ビー
ムの光強度周波数を変調する構成である請求項２〜１２
のいずれか１つに記載の２次元走査型光レーダセンサ。
【請求項１４】前記検査用反射体は、入射する走査ビー
ムの波長を変調する構成である請求項２〜１２のいずれ
か１つに記載の２次元走査型光レーダセンサ。
【請求項１５】前記検査用反射体を情報表示手段に用い
る請求項２〜１４のいずれか１つに記載の２次元走査型
光レーダセンーサ。