(57)【要約】【課題】汚れ検出専用の部品を追加したり、対象物を検出できない死角を生じさせたりせずに、光学窓の汚れを検出する。【解決手段】対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄは、発光部からの光を所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに走査し、対象物での反射光を受光部へ導き、受光部の受光状態に基づいて、対象物を検出し、かつケースに設けられた光学窓の汚れを検出する。対象物の検出と、汚れの検出とにおける、発光部や受光部の動作パターンは異なっていて、対象物の検出と汚れの検出とは別々に実行される。たとえば、対象物検出装置１０Ａが光を走査する所定範囲Ｅａでは、対象物検出装置１０Ａは、隣の対象物検出装置１０Ｃの対象物検出領域Ｆｃと重複する領域Ｆ２で光学窓の汚れを検出し、その他の領域Ｆａ、Ｆ１で対象物を検出する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する発光部と、
光を受光する受光部と、
前記発光部から発せられた光を所定範囲に走査し、該所定範囲にある対象物で反射した光を走査して前記受光部へ導く光走査部と、
前記受光部の受光状態に基づいて、前記対象物の有無または前記対象物までの距離を検出する物体検出部と、
前記発光部、前記受光部、および前記光走査部を収納するケースと、
光を透過させる透光性材料で形成され、前記ケースの内外に対する光の投光口または受光口となる光学窓と、
前記受光部の受光状態に基づいて、前記光学窓の汚れの有無を検出する汚れ検出部と、を備えた対象物検出装置において、
前記物体検出部による前記対象物の検出と、前記汚れ検出部による前記光学窓の汚れの検出とにおける、前記発光部または前記受光部の動作パターンは異なっていて、前記対象物の検出と前記汚れの検出とは別々に実行され、
前記光走査部により光を走査する前記所定範囲は、他の対象物検出装置が対象物を検出する範囲と一部重複し、
前記所定範囲中の前記重複領域で、前記汚れ検出部による前記光学窓の汚れの検出を実行し、その他の領域で前記物体検出部による前記対象物の検出を実行する、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の対象物検出装置において、
前記所定範囲中の前記重複領域の一部で、前記汚れ検出部による前記光学窓の汚れの検出を実行する、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の対象物検出装置において、
前記汚れの検出を実行する前記一部領域は、予め設定された固定領域、または所定のタイミングで所定角度ずつ変動する変動領域である、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の対象物検出装置において、
前記発光部は、複数の発光素子を有し、
前記受光部は、前記発光素子のそれぞれに対応した複数の受光領域を有し、
前記対象物の検出と前記汚れの検出とにおける、前記発光素子または前記受光素子の動作パターンが異なっている、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項５】
所定範囲における対象物の有無または対象物までの距離を検出する対象物検出装置を複数備えた対象物検出システムであって、
前記複数の対象物検出装置のうち少なくとも１つは、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の対象物検出装置である、ことを特徴とする対象物検出システム。
【請求項６】
請求項５に記載の対象物検出システムにおいて、
前記複数の対象物検出装置は、移動体に所定の間隔で設置され、
そのうち、隣り合う一の対象物検出装置と他の対象物検出装置については、前記光走査部により光を走査する前記所定範囲が一部重複し、
前記所定範囲中の前記重複領域で、前記一の対象物検出装置が前記汚れ検出部により前記光学窓の汚れの検出を実行し、前記他の対象物検出装置が前記物体検出部により前記対象物の検出を実行する、ことを特徴とする対象物検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を投受光して対象物の有無や対象物までの距離を検出する対象物検出装置と、当該装置を備えた対象物検出システムとに関し、特に対象物検出装置の光の投光口または受光口となる光学窓の汚れを検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用のレーザレーダのような対象物検出装置は、発光部が発した光を所定範囲に投光し、所定範囲にある対象物で反射した光を受光部で受光した結果に基づいて対象物の有無を検出する（たとえば、特許文献１）。また、発光部が光を発してから対象物での反射光を受光部で受光するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を検出する対象物検出装置もある（たとえば、特許文献２〜４）。
【０００３】
対象物の検出範囲を広げたり、対象物検出装置を小型化したりするために、光走査部を備えた対象物検出装置がある（たとえば、特許文献１〜３）。この対象物検出装置では、発光部から発せられた光は、投光レンズや鏡などの投光系の光学部品を経た後、光走査部に備わる回転可能な鏡で反射して、対象物に照射される。この際、光走査部の鏡が回転することにより、発光部からの光が該鏡で偏向されて、所定範囲に走査される。そして、対象物で反射された光は、光走査部の鏡で反射して、別の鏡や受光レンズなどの受光系の光学部品を経た後、受光部で受光される。この際も、光走査部の鏡が回転することにより、所定範囲にある対象物で反射した光が該鏡で偏向されて、受光系の光学部品と受光部へ導かれる。
【０００４】
発光部には、レーザダイオードなどの発光素子が設けられている。広い範囲に光を投光したり、光の投光パワーを増大させたりするため、複数の発光素子が発光部に設けられる場合がある。受光部には、フォトダイオードなどの受光素子が設けられている。広い範囲から反射光を受光したり、光の受光精度を向上させたりするため、複数の受光領域を有する受光素子が受光部に設けられる場合がある。
【０００５】
対象物検出装置の光学系の部品や電気系の部品は、ケース内に収納されている。ケースには、光学窓が設けられている。光学窓は、光を透過させるガラスや樹脂などの透光性材料で構成され、ケースの内外に対する光の投光口または受光口となっている。この光学窓が対象物を検出する所定範囲側を向くように、対象物検出装置は車両などに取り付けられる。これにより、発光素子が発して光走査部の鏡で反射した光は、光学窓を透過して、所定範囲に投光される。また、このように投光された光のうち、所定範囲にある対象物で反射した光は、光学窓を透過して、光走査部の鏡で反射し、受光素子により受光される。
【０００６】
光学窓に汚れが付着すると、発光素子から発された光が外部へ投光されなかったり、外部の対象物からの反射光が内部へ入光されなかったりして、対象物検出装置で対象物の有無などを検出できなくなってしまう。そこで、たとえば特許文献１〜４では、光学窓の汚れを検出する技術が提案されている。
【０００７】
特許文献１では、発光素子によるレーザ光の照射方向を鉛直下方向に変化させて、路面で反射した反射光を受光素子により検出したか否かに基づいて、光学窓の汚れを検出する。一方、車両の前後や左右側方に存在する対象物を検出する際は、レーザ光を車両の前方、後方、または左右側方へ向けて投光する。
【０００８】
特許文献２では、発光素子により照射される複数のレーザ光のうち、照射されてからその反射光が受光されるまでの計測時間が所定時間より短く、かつその反射光の受光パルスが上閾値を超えるほど強度が強いレーザ光が、所定数以上あることを条件として、汚れがあると判定している。
【０００９】
特許文献３では、光学窓と受光素子との間に、これらを結ぶ線上にあって、かつ該線と平行になるように配置された反射ミラーが設けられている。そして、発光素子が発した光の光学窓の汚れによる乱反射光を、反射ミラーにより受光素子に導いている。
【００１０】
特許文献４では、ケースおよび光学窓の前方へ突出する庇部内に、汚れ検出用発光部を設けている。また、ケース内に、測距用投光部および測距用受光部とともに、汚れ検出用受光部を設けている。そして、汚れ検出用発光部から出射した汚れ検出光を、光学窓を透過させて測距用受光部と汚れ検出用受光部とで受光し、これら各受光部の受光信号レベルから光学窓の汚れを検出する。
【００１１】
一方、たとえば特許文献５に開示されているように、車両のフロントガラスを介して前方を撮像した画像に基づいて、対象物を検出する対象物検出装置がある。この対象物検出装置では、撮像ユニットにより対象物を撮像した撮像領域画像と、フロントガラスの付着物を撮像した付着物観測画像とを含む撮像フレームを順次生成し、複数の撮像フレーム中で露光量が最も多い撮像フレームを除いた他の撮像フレームの付着物観測画像を用いて、付着物を検出する。
【００１２】
他方、対象物の検出精度を向上させるため、たとえば特許文献６および特許文献７に開示されているように、車両の前部、後部、および左右側部にレーザレーダを設置し、隣り合うレーザレーダの対象物検出領域を一部重複させたレーザレーダシステムがある。特許文献６では、隣り合うレーザレーダの重複領域を走査するタイミングが一致するように、各レーザレーダがレーザ光を出射する。特許文献７では、各レーザレーダが同じ反射率の対象物に対して、検出可能距離の長い第１方向と、検出可能距離の短い第２方向とを有し、隣り合うレーザレーダのうち、一のレーザレーダの第１方向と、他のレーザレーダの第２方向とを重複させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１２−１９２７７５号公報
【特許文献２】特開２００５−１００９４号公報
【特許文献３】特開２００５−２２７２１９号公報
【特許文献４】特開平１０−１４２３３５号公報
【特許文献５】特開２０１５−１３６０９５号公報
【特許文献６】特開２０１４−５２２７４号公報
【特許文献７】特開２０１８−５９８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来のように、対象物検出装置の内部に、対象物検出用の光学系や電気系の部品とは別に、光学窓の汚れ検出用の光学系や電気系の部品を設けた場合、コストが高くなり、対象物検出用投受光路とは別に汚れ検出用の投受光路も設けなければならず、各部の配置が困難になる。
【００１５】
また、従来のように、対象物の検出時とは異なる動作パターンで発光部や受光部などを動作させて、光学窓の汚れを検出する場合、光学窓の汚れ検出時には対象物を検出することができないので、対象物を検出することができない死角が生じるおそれがある。
【００１６】
本発明の課題は、汚れ検出専用の部品を追加したり、対象物を検出することができない死角を生じさせたりすることなく、対象物検出装置の光学窓の汚れを検出することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明による対象物検出装置は、光を発する発光部と、光を受光する受光部と、発光部から発せられた光を所定範囲に走査し、該所定範囲にある対象物で反射した光を走査して受光部へ導く光走査部と、受光部の受光状態に基づいて、対象物の有無または対象物までの距離を検出する物体検出部と、発光部、受光部、および光走査部を収納するケースと、光を透過させる透光性材料で形成され、ケースの内外に対する光の投光口または受光口となる光学窓と、受光部の受光状態に基づいて、光学窓の汚れの有無を検出する汚れ検出部とを備える。物体検出部による対象物の検出と、汚れ検出部による光学窓の汚れの検出とにおける、発光部または受光部の動作パターンは異なっていて、対象物の検出と汚れの検出とは別々に実行される。光走査部により光を走査する所定範囲は、他の対象物検出装置が対象物を検出する範囲と一部重複し、その所定範囲中の重複領域で、汚れ検出部による光学窓の汚れの検出を実行し、その他の領域で物体検出部による対象物の検出を実行する。
【００１８】
また、本発明による対象物検出システムは、所定範囲における対象物の有無または対象物までの距離を検出する対象物検出装置を複数備え、そのうち少なくとも１つが、前記本発明による対象物検出装置である。
【００１９】
本発明の対象物検出装置および対象物検出システムによると、物体検出部による対象物の検出と、汚れ検出部による光学窓の汚れの検出とを、共通の発光部および受光部を用いて実行するので、対象物検出装置に汚れ検出専用の部品を追加する必要がない。また、物体検出部による対象物の検出と、汚れ検出部による光学窓の汚れの検出とで、発光部または受光部の動作パターンが異なり、物体検出と汚れ検出とは別々に実行されるが、光走査部により光を走査する所定範囲が、他の対象物検出装置の対象物検出範囲と一部重複している。そして、その所定範囲中の重複領域で、汚れ検出部による光学窓の汚れの検出が実行され、その他の領域で物体検出部による対象物の検出が実行される。このため、汚れ検出部による光学窓の汚れの検出時に、物体検出部により対象物を検出することができなくても、その時に光が走査される領域では他の対象物検出装置が対象物を検出するので、所定範囲に対象物を検出することができない死角を生じさせることなく、対象物検出装置の光学窓の汚れを検出することができる。
【００２０】
本発明による対象物検出装置は、所定範囲中の重複領域の一部で、汚れ検出部による光学窓の汚れの検出を実行してもよい。
【００２１】
また、光学窓の汚れの検出を実行する一部領域は、予め設定された固定領域、または所定のタイミングで所定角度ずつ変動する変動領域であってもよい。
【００２２】
また、本発明による対象物検出装置の発光部は、複数の発光素子を有し、受光部は、発光素子のそれぞれに対応した複数の受光領域を有し、対象物の検出と光学窓の汚れの検出とにおける、発光素子または受光素子の動作パターンが異なっていてもよい。
【００２３】
さらに、本発明による対象物検出システムに備わる複数の対象物検出装置は、移動体に所定の間隔で設置され、そのうち、隣り合う一の対象物検出装置と他の対象物検出装置については、光走査部により光を走査する所定範囲が一部重複し、当該所定範囲中の重複領域で、一の対象物検出装置が汚れ検出部により光学窓の汚れの検出を実行し、他の対象物検出装置が物体検出部により対象物の検出を実行してもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、汚れ検出専用の部品を追加したり、対象物を検出することができない死角を生じさせたりすることなく、対象物検出装置の光学窓の汚れを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態による対象物検出システムの構成図である。
【図２】図１の対象物検出装置の設置状態と走査範囲を示した図である。
【図３】図１の対象物検出装置の電気的構成図である。
【図４】図１の対象物検出装置の光学系の背面図である。
【図５Ａ】図１の対象物検出装置の光学系の投光経路を示した図である。
【図５Ｂ】図１の対象物検出装置の光学系の受光経路を示した図である。
【図６】図１の対象物検出装置の光学系の側面図である。
【図７】図１の対象物検出装置の光学系の投受光状態を示した図である。
【図８】図１の対象物検出装置の光学系の投受光状態の一例を示した図である。
【図９】図１の対象物検出装置の光学窓に汚れが付着した場合の、光学系の投受光状態の一例を示した図である。
【図１０】本発明の第１実施形態による対象物検出装置の対象物検出領域と汚れ検出領域を示した図である。
【図１１】本発明の第１実施形態による対象物検出装置の動作を示したフローチャートである。
【図１２Ａ】本発明の第２実施形態による対象物検出装置の対象物検出領域と汚れ検出領域を示した図である。
【図１２Ｂ】本発明の第２実施形態による対象物検出装置の対象物検出領域と汚れ検出領域を示した図である。
【図１３】本発明の第３実施形態による対象物検出装置の対象物検出領域と汚れ検出領域を示した図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による対象物検出装置の動作を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。
【００２７】
まず、実施形態の対象物検出システム１００の構成を説明する。
【００２８】
図１は、対象物検出システム１００の構成図である。対象物検出システム１００は、車両側ＥＣＵ５０などとともに、自動四輪車から成る車両３０に搭載される。対象物検出システム１００には、複数（本例では４つ）の対象物検出装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄが備わっている。対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄは、レーザレーダから成り、車両側ＥＣＵ５０と電気的に接続されている。
【００２９】
図２は、対象物検出装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの設置状態と走査範囲と検出領域を示した図である。図２では、車両３０を基準として、右方向が前方、左方向が後方、上方向が左側方、下方向が右側方となっている（図１０、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３においても同様）。対象物検出装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、車両３０の前部、後部、および左右側部にそれぞれ設置されて、車両３０の前方、後方、および左右側方の所定範囲Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄにおける対象物（人や物など）の有無と対象物までの距離などを検出する。
【００３０】
また、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄは、対象物や距離などの検出結果を、図１に示した車両側ＥＣＵ５０に出力する。車両側ＥＣＵ５０は、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの検出結果に基づいて、図示しない車載機器の動作を制御する。
【００３１】
次に、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの電気的構成を説明する。なお、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれの電気的構成は同じである。
【００３２】
図３は、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの電気的構成図である。制御部１は、ＣＰＵなどから成り、各部の動作を制御する。制御部１には、物体検出部１ａと汚れ検出部１ｂが備わっている。物体検出部１ａと汚れ検出部１ｂのそれぞれの機能は、制御部１のＣＰＵが実行するソフトウェアプログラムによって実現される。
【００３３】
ＬＤモジュール２はパッケージ化されている。ＬＤモジュール２には、光源であるＬＤ（レーザダイオード）が複数含まれているが、図３では、便宜上、ＬＤのブロックを１つだけ示している。各ＬＤは、高出力光パルスを発する発光素子である。ＬＤモジュール２は、本発明の「発光部」の一例である。
【００３４】
制御部１は、ＬＤモジュール２の各ＬＤの動作を制御する。詳しくは、たとえば制御部１は、各ＬＤを発光させて、人や物体などの対象物に光を投射する。また、制御部１は、各ＬＤの発光を停止させて、充電回路３により各ＬＤを充電する。
【００３５】
モータ４ｃは、後述する光走査部４（図４など）の駆動源である。モータ駆動回路５は、モータ４ｃを駆動する。エンコーダ６は、モータ４ｃの回転状態（角度や回転数など）を検出する。制御部１は、モータ駆動回路５によりモータ４ｃを回転させて、光走査部４の動作を制御する。また、制御部１は、エンコーダ６の出力に基づいて、光走査部４の動作状態（動作量や動作位置など）を検出する。
【００３６】
ＰＤモジュール７はパッケージ化されている。ＰＤモジュール７には、受光素子であるＰＤ（フォトダイオード）、ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）、およびＶＧＡ（可変ゲインアンプ）などが含まれている（詳細回路は図示省略）。ＰＤモジュール７は、本発明の「受光部」の一例である。
【００３７】
ＰＤは、ＬＤモジュール２の各ＬＤに対応するように、複数の受光領域（後述の図７などのＲａ（１）〜Ｒａ（４））を有している。ＴＩＡは、ＰＤの各受光領域に対応するように、ＰＤモジュール７に複数設けられている。ＶＧＡは、各ＴＩＡに対応するように、ＰＤモジュール７に複数設けられている。各ＴＩＡは、ＰＤの各受光領域からの出力信号を各ＶＧＡに入力する。各ＶＧＡは、各ＴＩＡからの出力信号を増幅し、ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）８に入力する。ＡＤＣ８は、ＰＤの各受光領域に対応して複数設けられているが、図３では、便宜上、ＡＤＣ８のブロックを１つだけ示している。各ＡＤＣ８は、ＰＤの各受光領域から、対応するＴＩＡやＶＧＡを経由して出力される各アナログ信号を、デジタル信号に変換する。
【００３８】
制御部１は、ＰＤモジュール７の各部の動作を制御する。詳しくは、たとえば制御部１は、ＬＤモジュール２のＬＤを発光させることにより、対象物で反射された光をＰＤモジュール７のＰＤにより受光する。そして、制御部１は、その受光状態に応じてＰＤから出力される受光信号を、ＴＩＡおよびＶＧＡにより信号処理する。さらに、制御部１は、ＰＤモジュール７から出力されるアナログの受光信号を、ＡＤＣ８によりデジタルの受光信号に変換する。
【００３９】
そして、ＡＤＣ８により変換されたデジタルの受光信号に基づいて、制御部１がＰＤの受光状態を判断し、該判断結果に基づいて、物体検出部１ａが対象物の有無を検出する。また、物体検出部１ａは、対象物が有ることを検出した場合、ＬＤが光を発してから対象物での反射光をＰＤで受光するまでの時間を算出し、該時間に基づいて対象物までの距離を検出する。汚れ検出部１ｂは、ＰＤの受光状態に基づいて、後述する光学窓１２（図５Ａなど）の汚れの有無を検出する。
【００４０】
記憶部９は、揮発性や不揮発性のメモリから成る。記憶部９には、制御部１が対象物検出装置１００の各部を制御するための情報や、対象物を検出するための情報などが記憶されている。また、記憶部９には、汚れ検出部１ｂにより光学窓１２に汚れが有ると検出されたときの検出結果が、制御部１により記憶される。
【００４１】
インタフェイス１９は、車両側ＥＣＵ５０と通信するための通信回路から成る。制御部１は、車両側ＥＣＵ５０に対して、インタフェイス１９を介して各種制御情報を送受信したり、物体検出部１ａおよび汚れ検出部１ｂの検出結果を送信したりする。
【００４２】
車両側ＥＣＵ５０は、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄから送信された対象物の検出結果に基づいて、車両３０に搭載された走行操作系の車載機器（図示省略）などの動作を制御して、車両３０の走行制御や停止制御を行う。また、車両側ＥＣＵ５０は、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄから送信された光学窓１２の汚れの検出結果に基づいて、車両３０の車室内に設置された表示部（図示省略）に光学窓１２の汚れ状態を表示するか、または車両３０に搭載された洗浄装置を作動させて、光学窓１２の汚れを除去する。
【００４３】
次に、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの光学的構成と投受光経路とを説明する。なお、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれの光学的構成および投受光経路は同じである。
【００４４】
図４は、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの光学系の背面図である。図５Ａは、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの光学系の投光経路を示した図である。図５Ｂは、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの光学系の受光経路を示した図である。図６は、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの光学系の側面図である。
【００４５】
図５Ａおよび図５Ｂは、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの内部と前方を上方から見た状態を示している。図４は、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの内部を後方（図５Ａで下側）から見た状態を示している。図６は、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの内部を側方（図４の右側）から見た状態を示している。
【００４６】
対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄにおいて、ケース１１は、光を透過させない合成樹脂により箱型に形成されている。ケース１１の前面には、図５Ａ〜図６に示すように、光学窓１２が設けられている。光学窓１２は、光を透過させる合成樹脂またはガラスなどの透光性材料によりドーム型に形成されている。光学窓１２は、ケース１１の内外に対する光の投受光口となっている。
【００４７】
光学窓１２が車両３０の前方、後方、または左右側方を向き、ケース１２の短辺方向が鉛直方向（上下方向）Ｚと平行になるように、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄは、車両３０の前部、後部、および左右側部に設置される（図２）。
【００４８】
図４〜図６に示すように、ケース１１内には、ＬＤモジュール２、投光レンズ１４、光走査部４、反射鏡１５、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＰＤモジュール７といった光学系部品が収納されている。このうち、ＬＤモジュール２、光走査部４のモータ４ｃ、およびＰＤモジュール７は、電気的に駆動される電子部品である。図１に示した他の電子部品もケース１１内に収納されている。なお、図５Ｂでは、ＬＤモジュール２、投光レンズ１４、および後述する光走査部４の投光鏡４ａとモータ４ｃの図示を省略している。
【００４９】
ＬＤモジュール２のＬＤ、投光レンズ１４、および光走査部４は、投光光学系である。また、光走査部４、反射鏡１５、反射鏡１７、受光レンズ１６、およびＰＤモジュール７のＰＤは、受光光学系である。これら投光光学系と受光光学系との間には、光の干渉を阻止するため、図４および図６に示すように、遮光板１８が設けられている。図５Ａおよび図５Ｂでは、遮光板１８の図示を省略している。ＬＤモジュール２、投光レンズ１４、光走査部４のモータ４ｃ、反射鏡１５、受光レンズ１６、反射鏡１７、ＰＤモジュール７、および遮光板１８は、ケース１１内に固定されている。
【００５０】
図４に示すように、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの中央上部には、ＬＤモジュール２が配置されている。ＬＤモジュール２に含まれる各ＬＤの発光側（図４、図５Ａ、および図５Ｂで左側）には、投光レンズ１４が配置されている。投光レンズ１４に対してＬＤモジュール２と反対側には、光走査部４が配置されている。
【００５１】
光走査部４は、光偏向器とも呼ばれていて、投光鏡４ａ、受光鏡４ｂ、およびモータ４ｃなどを有している。モータ４ｃは、ブラシレスモータから構成されている。モータ４ｃの回転軸４ｊ（図５Ａおよび図５Ｂ）の上端部には、投光鏡４ａが連結されている。モータ４ｃの回転軸４ｊの下端部には、受光鏡４ｂが連結されている。投受光鏡４ａ、４ｂは、板状に形成された両面鏡から成る。すなわち、投受光鏡４ａ、４ｂの両板面は、反射面となっている。モータ４ｃの回転軸４ｊに連動して、投受光鏡４ａ、４ｂは回転する。モータ４ｃの回転軸４ｊは、鉛直方向Ｚと平行になっている。
【００５２】
対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの中央下部には、ＰＤモジュール７が配置されている。ＰＤモジュール７に対して光走査部４と反対側には、反射鏡１５、受光レンズ１６、および反射鏡１７が配置されている。ＰＤモジュール７、反射鏡１５、受光レンズ１６、および反射鏡１７は、ＬＤモジュール２より下方に配置されている。
【００５３】
ＰＤモジュール７に含まれる各ＰＤの受光側（図４、図５Ａ、および図５Ｂで右側）には、反射鏡１７が所定の角度で傾斜するように配置されている。反射鏡１７の前方（光学窓１２側）には、反射鏡１５が所定の角度で傾斜するように配置されている。反射鏡１７と反射鏡１５の間には、受光レンズ１６が配置されている。
【００５４】
図５Ａには、上記光学系の投光経路を１点鎖線の矢印で示している。図５Ａにおいて、まず、ＬＤモジュール２のＬＤから光が発せられる。すると、その光は、投光レンズ１４により拡がりなどを調整されて、光走査部４の投光鏡４ａに当たる。この際、モータ４ｃが回転して、投光鏡４ａの角度（向き）が変化し、投光鏡４ａのいずれかの反射面が所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ側に面する。これにより、ＬＤからの光が投光レンズ１４を透過した後、投光鏡４ａで反射して、光学窓１２のほぼ上半分を透過し、外方にある所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに走査される。図６にも、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄから所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに投光される光を、１点鎖線の矢印で示している。
【００５５】
所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに対象物Ｑが存在する場合、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄから所定範囲Ｅａ〜Ｅｄへ投光された光は、対象物Ｑにより反射する。図５Ｂには、その対象物Ｑによる反射光を対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄで受光する場合の、光学系の受光経路を２点鎖線の矢印で示している。
【００５６】
図５Ｂにおいて、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄから投光した光の対象物Ｑによる反射光は、光学窓１２を透過して、光走査部４の受光鏡４ｂに当たる。この際、モータ４ｃが回転して、受光鏡４ｂの反射面の角度（向き）が変化し、受光鏡４ｂのいずれかの反射面が所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ側に面する。これにより、対象物Ｑで反射して、光学窓１２のほぼ下半分を透過した反射光が、受光鏡４ｂで反射して、反射鏡１５へ導かれる。つまり、光走査部４は、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに存在する対象物Ｑからの反射光を反射鏡１５側へ偏向する。そして、光走査部４により反射鏡１５に導かれた反射光は、該反射鏡１５で反射して、受光レンズ１６に入射し、該受光レンズ１６で集光および調整された後、さらに反射鏡１７で反射して、ＰＤモジュール７のＰＤにより受光される。
【００５７】
上記の反射光の受光状態に応じてＰＤから出力される受光信号は、ＰＤモジュール７やＡＤＣ８で信号処理される。そして、この処理後の受光信号に基づいて、制御部１の物体検出部１ａが、対象物Ｑの有無を検出したり、対象物Ｑまでの距離を算出したりする。この際、物体検出部１ａは、光走査部４のモータ４ｃの回転角に基づいて、水平方向における対象物Ｑが存在する方角を検出する。また、物体検出部１ａは、ＰＤの各受光領域からの出力信号に基づいて、鉛直方向における対象物Ｑが存在する方角を検出する。
【００５８】
図２、図５Ａ、図５Ｂにハッチングで示す所定範囲Ｅａ〜Ｅｄは、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄが光を走査して投受光する範囲（上面視）である。（図５Ａおよび図５Ｂでは、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄのうち、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの近傍部分を示している。）光走査部４のモータ４ｃの回転軸４ｊは、鉛直方向Ｚと平行になっているため、光走査部４は所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに対して光を水平に走査する。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、光走査部４による光の水平方向の走査角度θ１は鈍角になっている（９０°＜θ１＜１８０°）。
【００５９】
対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄから所定範囲Ｅａ〜Ｅｄへ投光された光は、図６に示すように、進行方向Ｘに向かって鉛直方向Ｚに所定の角度θ２で拡がって照射される。この鉛直方向Ｚへの光の照射範囲の角度θ２は、図５Ａなどに示した水平方向の走査角度θ１より小さくて、鋭角になっている（０°＜θ２＜９０°）。
【００６０】
図２に示したように、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄは、車両３０の前方、後方、および左右側方を向くように、車両３０の前部、後部、および左右側部にそれぞれ設置される。このため、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄが光走査部４により光を水平に走査する所定範囲Ｅａ〜Ｅｄは、車両３０の前方、後方、および左右側方にそれぞれ扇形に拡がる。
【００６１】
隣り合う対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄが光を走査する所定範囲（すなわち投受光範囲）Ｅａ〜Ｅｄは、一部重複するように設定されている。たとえば、図２に示す車両３０の中心Ｐを回転中心とした時計回り方向に向かって、隣り合う対象物検出装置１０Ａと対象物検出装置１０Ｃとがそれぞれ光を走査する所定範囲Ｅａ、Ｅｃのうち一部領域Ｆ２が重複している。また、隣り合う対象物検出装置１０Ｃと対象物検出装置１０Ｂとがそれぞれ光を走査する所定範囲Ｅｃ、Ｅｂのうち一部領域Ｆ３が重複している。また、隣り合う対象物検出装置１０Ｂと対象物検出装置１０Ｄとがそれぞれ光を走査する所定範囲Ｅｂ、Ｅｄのうち一部領域Ｆ４が重複している。さらに、隣り合う対象物検出装置１０Ｄと対象物検出装置１０Ａとがそれぞれ光を走査する所定範囲Ｅｄ、Ｅａのうち一部領域Ｆ１が重複している。
【００６２】
すなわち、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄが光を走査する所定範囲Ｅａ〜Ｅｄは、隣り合う対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄが光を走査する所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに対して重複する領域Ｆ１〜Ｆ４と、重複しない領域Ｆａ〜Ｆｄとから構成されている。
対象物検出装置１０Ａの光の走査範囲Ｅａ＝重複領域Ｆ１＋非重複領域Ｆａ＋重複領域Ｆ２
対象物検出装置１０Ｂの光の走査範囲Ｅｂ＝重複領域Ｆ３＋非重複領域Ｆｂ＋重複領域Ｆ４
対象物検出装置１０Ｃの光の走査範囲Ｅｃ＝重複領域Ｆ２＋非重複領域Ｆｃ＋重複領域Ｆ３
対象物検出装置１０Ｄの光の走査範囲Ｅｄ＝重複領域Ｆ４＋非重複領域Ｆｄ＋重複領域Ｆ１
【００６３】
対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄが光を走査する所定範囲Ｅａ〜Ｅｄのうち、各重複領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、同一の大きさに設定されている。また、各重複領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、非重複領域Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄより小さい走査角度に設定されている。
【００６４】
次に、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの投受光原理を説明する。なお、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれの投受光原理は同じである。
【００６５】
図７は、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの光学系の投受光状態を示した図である。図８は、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの光学系の投受光状態の一例を示した図である。図９は、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの光学窓１２に汚れＤａが付着した場合の、光学系の投受光状態の一例を示した図である。これらの各図では、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの光学系を模式的に示していて、光走査部４と反射鏡１５、１７の図示を省略している。
【００６６】
図７などに示すように、ＬＤモジュール２には、４つのＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が鉛直方向Ｚに並ぶように設けられている。各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）は、図７（ａ）に１点鎖線の矢印で示すように、鉛直方向Ｚにおける所定の方角に光を発する。具体的には、最上位置にあるＬＤ（１）は、水平面（遮光板１８と平行な面）に対して、下向きの所定角度で光を発する。ＬＤ（１）の下隣りにあるＬＤ（２）は、水平面に対して、ＬＤ（１）より小さい下向きの所定角度で光を発する。ＬＤ（２）の下隣りにあるＬＤ（３）は、水平面に対して、上向きの所定角度で光を発する。最下位置にあるＬＤ（４）は、水平面に対して、ＬＤ（３）より大きい上向きの所定角度で光を発する。
【００６７】
各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した光は、投光レンズ１４と光走査部４により、それぞれ光学窓１２のほぼ上半分の所定の位置を透過して、所定の方角に向かって照射される。これにより、図６に示したように、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの前方において、光が鉛直方向Ｚに所定の角度θ２の範囲に渡って投光される。
【００６８】
ＰＤモジュール７のＰＤは、たとえば図７（ｂ）に示すように、１パッケージ内に複数の受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）を１次元に配列したフォトダイオードアレイから構成されている。各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）は、上から順に鉛直方向Ｚに並んでいる。各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）には、複数の受光面が設けられている。各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）は、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）に対応している。
【００６９】
前述したように、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）から発せられて、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ（図５Ａなど）に投光された光は、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに存在する対象物Ｑで反射する。
【００７０】
対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄは、たとえば、正面や背面（図４）から見たときの、長手方向の寸法（横幅）が１５０ｍｍ以下であり、短手方向の寸法（高さ）が１００ｍｍ以下である。これに対して、対象物Ｑである人や物体（前方の車両や路面など）は、数倍以上の大きさである。
【００７１】
このため、たとえば、図８に示すように、ＬＤ（１）から投光された光の対象物Ｑによる反射光（２点鎖線の矢印）は、投光方向（１点鎖線の矢印）に対して平行に、光学窓１２の下半分に入射する。そして、当該反射光は、光学窓１２を透過して、光走査部４（図５Ｂ）を経由した後、受光レンズ１６や反射鏡１５、１７（図５Ｂ）により、ＰＤモジュール７のＰＤの受光領域Ｒａ（１）に導かれて、該受光領域Ｒａ（１）で受光される。
【００７２】
同様に、他のＬＤ（２）〜ＬＤ（４）が発した光の対象物Ｑによる各反射光（図７（ｂ）の２点鎖線の矢印）も、投光方向（図７（ａ）の１点鎖線の矢印）に対して平行に、光学窓１２の下半分に入射する。そして、そのうち、ＬＤ（２）からの光の反射光は、光学窓１２を透過して、光走査部４を経由した後、受光レンズ１６などにより、ＰＤモジュール７のＰＤの受光領域Ｒａ（２）に導かれて、該受光領域Ｒａ（２）で受光される。ＬＤ（３）からの光の反射光は、光学窓１２を透過して、光走査部４を経由した後、受光レンズ１６などにより、ＰＤモジュール７のＰＤの受光領域Ｒａ（３）に導かれて、該受光領域Ｒａ（３）で受光される。ＬＤ（４）からの光の反射光は、光学窓１２を透過して、光走査部４を経由した後、受光レンズ１６などにより、ＰＤモジュール７のＰＤの受光領域Ｒａ（４）に導かれて、該受光領域Ｒａ（４）で受光される。
【００７３】
すなわち、ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した各光の対象物Ｑによる反射光のうち、光学窓１２と光走査部４を経由した反射光は、受光レンズ１６などにより、ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）のそれぞれに対応するＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）へ導かれる。また、ＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）は、図７（ｂ）に２点鎖線の矢印で示すように、ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した光の対象物Ｑによる反射光を別々に受光する。そして、ＰＤが受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）の受光状態に応じた受光信号を出力し、物体検出部１ａが該受光信号に基づいて、鉛直方向Ｚにおける対象物Ｑが存在する方角を検出する。
【００７４】
一方、図９に示すように、光学窓１２の表面に泥などの汚れＤａが付着した場合には、たとえば、ＬＤ（１）が発した光（１点鎖線の矢印）は、投光レンズ１４などにより導かれて、光学窓１２を透過するが、汚れＤａは透過できず、該汚れＤａで乱反射する。そして、たとえば図９（ａ）に２点鎖線の矢印で示すように、汚れＤａで乱反射した光は、ＬＤ（１）から光学窓１２への光の投光方向（１点鎖線の矢印）に対して平行でない方向に向かって光学窓１２からへ出射し、光走査部４や受光レンズ１６などを経由した後、ＬＤ（１）に対応しないＰＤの受光領域Ｒａ（４）で受光される。汚れＤａの特性によっては、汚れＤａによる乱反射光が、ＬＤ（１）に対応しないＰＤの他の受光領域Ｒａ（２）、Ｒａ（３）で受光されることもある。
【００７５】
また、汚れＤａや光学窓１２の特性によっては、たとえば図９（ｂ）に示すように、汚れＤａで乱反射した光が、光学窓１２の内部で複数回反射することもある。この場合、たとえば、当該乱反射光は、ＬＤ（１）から光学窓１２への光の投光方向（１点鎖線の矢印）に対して平行でない方向に向かって光学窓１２から出射し、光走査部４や受光レンズ１６などを経由した後、ＬＤ（１）に対応しないＰＤの受光領域Ｒａ（４）で受光される。当該乱反射光が、ＬＤ（１）に対応しないＰＤの他の受光領域Ｒａ（２）、Ｒａ（３）で受光されることもある。
【００７６】
同様に、他のＬＤ（２）〜ＬＤ（４）が発した光も、投光レンズ１４により導かれて、光学窓１２を透過するが、汚れＤａは透過できず、該汚れＤａで乱反射する。そして、当該乱反射光は、ＬＤ（２）〜ＬＤ（４）から光学窓１２への光の投光方向に対して平行でない方向に向かって光学窓１２から出射し、光走査部４や受光レンズ１６などを経由した後、ＬＤ（２）〜ＬＤ（４）に対応しないＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で受光される。
【００７７】
このため、複数のＬＤ（１）〜ＬＤ（４）のうち、特定の方角に対応する特定のＬＤから光を発したときに、該特定のＬＤに対応しないＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で光を受光すると、汚れ検出部１ｂ（図１）は、光学窓１２に汚れＤａが有ることを検出する。
【００７８】
対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄでは、光走査部４のモータ４ｃを駆動して、鏡４ａ、４ｂを所定の回転数で回転させながら、ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）を順次発光させて、ＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）の受光状態を検出することにより、物体検出部１ａが対象物Ｑを検出したり、汚れ検出部１ｂが光学窓１２の汚れＤａを検出したりする。
【００７９】
その際、上述した投受光原理に基づき、物体検出部１ａによる対象物Ｑの検出時には、発光させたＬＤからの光を光走査部４により走査する間に、当該ＬＤに対応するＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）の受光状態を検出する。また、汚れ検出部１ｂによる光学窓１２の汚れＤａの検出時には、発光させたＬＤからの光を光走査部４により走査する間に、当該ＬＤに対応しないＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）の受光状態を検出する。
【００８０】
つまり、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄでは、物体検出部１ａによる対象物Ｑの検出時と、汚れ検出部１ｂによる汚れＤａの検出時とで、ＰＤモジュール７のＰＤの動作パターンが異なる。このため、物体検出部１ａによる対象物Ｑの検出と、汚れ検出部１ｂによる汚れＤａの検出とを、同時に実行することはできないので、これらの検出は別々に実行されることになる。
【００８１】
ＬＤモジュール２の各ＬＤの動作パターンは、物体検出部１ａによる対象物Ｑの検出時と、汚れ検出部１ｂによる汚れＤａの検出時とで異なっていてもよいし、同一でもよい。たとえば、物体検出部１ａによる対象物Ｑの検出時には、ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）を所定の順序や所定の回数で発光させ、汚れ検出部１ｂによる汚れＤａの検出時には、ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）を別の順序や別の回数で発光させたり、特定のＬＤを連続で発光させたりしてもよい。
【００８２】
次に、第１実施形態の対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの対象物Ｑと汚れＤａの検出領域を説明する。
【００８３】
図１０は、第１実施形態の対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの対象物検出領域と汚れ検出領域を示した図である。対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄは、車両３０の中心Ｐを回転中心とした時計回り方向に向かって、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに対して光走査部４により光を走査する。対象物検出装置１０Ａは、所定範囲Ｅａ中の走査終了付近にある重複領域Ｆ２で汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａの検出を実行し、その他の領域（重複領域Ｆ１＋非重複領域Ｆａ）で物体検出部１ａにより対象物Ｑの検出を実行する。
【００８４】
同様に、対象物検出装置１０Ｂは、所定範囲Ｅｂ中の走査終了付近にある重複領域Ｆ４で汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａの検出を実行し、その他の領域（重複領域Ｆ３＋非重複領域Ｆｂ）で物体検出部１ａにより対象物Ｑの検出を実行する。対象物検出装置１０Ｃは、所定範囲Ｅｃ中の走査終了付近にある重複領域Ｆ３で汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａの検出を実行し、その他の領域（重複領域Ｆ２＋非重複領域Ｆｃ）で物体検出部１ａにより対象物Ｑの検出を実行する。対象物検出装置１０Ｄは、所定範囲Ｅｄ中の走査終了付近にある重複領域Ｆ１で汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａの検出を実行し、その他の領域（重複領域Ｆ４＋非重複領域Ｆｄ）で物体検出部１ａにより対象物Ｑの検出を実行する。
【００８５】
すなわち、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄのうち、１０Ａと１０Ｃ、１０Ｃと１０Ｂ、１０Ｂと１０Ｄ、および１０Ｄと１０Ａのそれぞれについてみると、一方の対象物検出装置（たとえば１０Ａ）により光学窓１２の汚れＤａが検出される領域（たとえばＦ２）は、他方の対象物検出装置（たとえば１０Ｃ）により対象物Ｑが検出される領域（たとえばＦ２）でもある。対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれの制御部１（図３）には、当該対象物検出装置に関する所定領域Ｅａ〜Ｅｄ、重複領域Ｆ１〜Ｆ４（対象物検出領域と汚れ検出領域）、および非重複領域Ｆａ〜Ｆｄ（対象物検出領域）が、予め設定されている。
【００８６】
次に、第１実施形態の対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの動作を説明する。
【００８７】
図１１は、第１実施形態の対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの動作を示したフローチャートである。図１１の各ステップは、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれに備わる制御部１により実行される。制御部１は、まず光走査部４のモータ４ｃを所定の回転数で駆動して（ステップＳ１）、投受光鏡４ａ、４ｂを所定方向に回転させる。また、制御部１は、エンコーダ６の出力に基づいて、モータ４ｃの回転角を検出する（ステップＳ２）。
【００８８】
そして、制御部１は、モータ４ｃの回転角が所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ（図１０など）に相当する角度範囲内にあるか否かを確認する（ステップＳ３）。ここで、モータ４ｃの回転角が、予め設定された所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに相当する角度範囲内にあれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、さらに制御部１は、モータ４ｃの回転角が、予め設定された重複領域Ｆ１〜Ｆ４でかつ汚れ検出領域に相当する角度範囲内にあるか否かを確認する（ステップＳ４）。
【００８９】
モータ４ｃの回転角が、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ中の重複領域Ｆ１〜Ｆ４でかつ汚れ検出領域に相当する角度範囲内になければ（ステップＳ４：ＮＯ）、制御部１は、ＬＤモジュール２とＰＤモジュール７とを対象物検出用パターンで動作させて、光走査部４により所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに対して投受光を行う（ステップＳ５）。そして、制御部１は、物体検出部１ａによりＰＤモジュール７の受光状態に基づいて、対象物Ｑの有無や対象物Ｑまでの距離を検出し（ステップＳ６）、該検出結果を記憶部９に記録する（ステップＳ７）。
【００９０】
この後、制御部１は、モータ４ｃの回転角が所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに相当する角度範囲外にあるか否かを確認する（ステップＳ１２）。ここで、モータ４ｃの回転角が所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに相当する角度範囲外になければ（ステップＳ１２：ＮＯ）、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ対する光の走査（投受光）が完了していないので、制御部１は、ステップＳ２に戻って、上述した処理を繰り返す。
【００９１】
モータ４ｃの回転角が、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ中の重複領域Ｆ１〜Ｆ４でかつ汚れ検出領域に相当する角度範囲内にあれば（ステップＳ３：ＹＥＳ、ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御部１は、ＬＤモジュール２とＰＤモジュール７とを汚れ検出用パターンで動作させて、光走査部４により汚れ検出領域に対して投受光を行う（ステップＳ８）。そして、制御部１は、汚れ検出部１ｂによりＰＤモジュール７の受光状態に基づいて、光学窓１２の汚れＤａの有無を検出する（ステップＳ９）。ここで、制御部１は、光学窓１２に汚れＤａが有ることを検出すると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、この旨をインタフェイス１９を介して車両側ＥＣＵ５０に通知する（ステップＳ１１）。
【００９２】
この後、制御部１は、モータ４ｃの回転角が所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに相当する角度範囲外になければ（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ２に戻って、上述した処理を繰り返す。
【００９３】
一方、モータ４ｃの回転角が所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに相当する角度範囲外にあれば（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに対する光の走査が完了したので、制御部１は、対象物Ｑの検出結果を記憶部９から読み出して、インタフェイス１９を介して車両側ＥＣＵ５０に出力する（ステップＳ１３）。この後、車両３０の駆動中は、光走査部４のモータ４ｃの駆動が継続されて、ステップＳ１からの処理が繰り返される。
【００９４】
上述した第１実施形態によると、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄにおいて、物体検出部１ａによる対象物Ｑの検出と、汚れ検出部１ｂによる光学窓１２の汚れＤａの検出とを、共通のＬＤモジュール２およびＰＤモジュール７を用いて実行する。このため、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄに汚れ検出専用の部品を追加する必要がない。
【００９５】
また、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄにおいて、物体検出部１ａによる対象物Ｑの検出と、汚れ検出部１ｂによる光学窓１２の汚れＤａの検出とで、ＬＤモジュール２またはＰＤモジュール７の動作パターンを異ならせ、物体検出と汚れ検出とを別々に実行している。この場合、図１０に示したように、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄのうち、ある対象物検出装置（ここでは１０Ａを例にとる）の光走査部４により光を走査する所定範囲（Ｅａ）が、隣り合う対象物検出装置（１０Ｃ、１０Ｄ）の投受光範囲（Ｅｃ、Ｅｄ）と一部重複している（Ｆ１、Ｆ２）。そして、この対象物検出装置（１０Ａ）は、所定範囲（Ｅａ）中の重複領域（Ｆ２）で汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａの検出を実行し、その他の領域（Ｆａ、Ｆ１）で物体検出部１ａにより対象物Ｑの検出を実行する。また、ある対象物検出装置（１０Ａ）が汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａを検出する重複領域（Ｆ２）で、隣り合う対象物検出装置（１０Ｃ）が物体検出部１ａにより対象物Ｑを検出する。このため、車両３０の周囲の所定範囲Ｅａ〜Ｅｂに対象物Ｑを検出することができない死角を生じさせることなく、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの光学窓１２の汚れＤａを検出することができる。
【００９６】
さらに、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの汚れ検出領域Ｆ１〜Ｆ４（図１０）を、予め設定した固定領域にすることで、制御部１の処理負担を軽減したり、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの車両３０への設置位置を容易に設定したりすることができる。
【００９７】
図１０の例では、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ中の走査開始付近と走査終了付近にある重複領域Ｆ１〜Ｆ４のうち、走査終了付近にある重複領域Ｆ１〜Ｆ４の全部を汚れ検出領域とした例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。たとえば、次に述べる第２実施形態のように、重複領域Ｆ１〜Ｆ４の一部を汚れ検出領域としてもよい。
【００９８】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、第２実施形態の対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの対象物検出領域と汚れ検出領域の一例を示した図である。対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄは、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ中の走査終了付近にある重複領域Ｆ１〜Ｆ４の一部Ｆ１ａ〜Ｆ４ａ（太線で囲まれた領域）で、汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａの検出を実行する。
【００９９】
詳しくは、たとえば、対象物検出装置１０Ａは、図１２Ａに示すように、所定範囲Ｅａ中の走査終了付近にある重複領域Ｆ２の一部Ｆ２ａで汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａの検出を実行し、領域Ｆａ、Ｆ１で物体検出部１ａにより対象物Ｑの検出を実行する。対象物検出装置１０Ｂは、図１２Ｂに示すように、所定範囲Ｅｂ中の走査終了付近にある重複領域Ｆ４の一部Ｆ４ａで汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａの検出を実行し、領域Ｆｂ、Ｆ３で物体検出部１ａにより対象物Ｑの検出を実行する。対象物検出装置１０Ｃは、図１２Ｂに示すように、所定範囲Ｅｃ中の走査終了付近にある重複領域Ｆ３の一部Ｆ３ａで汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａの検出を実行し、図１２Ａに示すように、領域Ｆｃ、Ｆ２で物体検出部１ａにより対象物Ｑの検出を実行する。対象物検出装置１０Ｄは、図１２Ａに示すように、所定範囲Ｅｄ中の走査終了付近にある重複領域Ｆ１の一部Ｆ１ａで汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａの検出を実行し、図１２Ｂに示すように、領域Ｆｄ、Ｆ４で物体検出部１ａにより対象物Ｑの検出を実行する。
【０１００】
すなわち、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄのうち、ある対象物検出装置により光学窓１２の汚れＤａが検出される重複領域Ｆ１〜Ｆ４の一部Ｆ１ａ〜Ｆ４ａは、隣り合う対象物検出装置により対象物Ｑが検出される領域でもある。対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの制御部１（図３）には、それぞれの汚れ検出領域Ｆ１ａ〜Ｆ４ａおよび対象物検出領域が、予め設定されている。また、汚れ検出領域Ｆ１ａ〜Ｆ４ａは、予め設定された固定領域である。第２実施形態の対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの動作は、図１１に示した第１実施形態の動作と同様である。
【０１０１】
上記第２実施形態のように、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ中の、重複領域Ｆ１〜Ｆ４の一部Ｆ１ａ〜Ｆ４ａで、汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａを検出することで、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの汚れ検出領域を小さく抑えて、対象物Ｑの検出領域を拡げることができる。
【０１０２】
図１０、図１２Ａ、および図１２Ｂの例では、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの汚れ検出領域Ｆ１〜Ｆ４、Ｆ１ａ〜Ｆ４ａを固定領域にした例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。たとえば、次に述べる第３実施形態のように、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの汚れ検出領域を所定のタイミングで変動する変動領域にしてもよい。
【０１０３】
図１３は、第３実施形態の対象物検出装置の対象物検出領域と汚れ検出領域を示した図である。ここでは、対象物検出装置１０Ａ、１０Ｃの各検出領域の一部が示されている。図１４は、第３実施形態の対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの動作を示したフローチャートである。
【０１０４】
図１３に示すように、対象物検出装置１０Ａが汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れＤａを検出する領域Ｆ２ｂは、光走査部４により光を走査する所定範囲Ｅａ中の、走査終了付近にある重複領域Ｆ２の一部に設定されている。そして、対象物検出装置１０Ａが光走査部４により所定範囲Ｅａに対して光を走査する毎（図４などに示した鏡４ａ、４ｂが１回転する毎）に、汚れ検出領域Ｆ２ｂを重複領域Ｆ２内で所定角度ずつ変動させる。詳しくは、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、走査回数Ｎが１回ずつ増える毎に、光の走査方向と反対方向（車両３０の中心Ｐを回転中心として反時計回り方向）に、汚れ検出領域Ｆ２ｂを重複領域Ｆ２内で所定角度ずつ変動させる。
【０１０５】
また、たとえば、汚れ検出領域Ｆ２ｂが、重複領域Ｆ２の一方の端部（図１３（ａ）の走査終端部）から所定角度ずつ変動して行き、重複領域Ｆ２の他方の端部（走査中間部）に到達すると、再び重複領域Ｆ２の一方の端部から他方の端部に向かって、汚れ検出領域Ｆ２ｂを所定角度ずつ変動させてもよい。または、重複領域Ｆ２の他方の端部から一方の端部に向かって、汚れ検出領域Ｆ２ｂを所定角度ずつ変動させてもよい。
【０１０６】
第３実施形態では、他の対象物検出装置１０Ｂ〜１０Ｄの汚れ検出領域Ｆ１ｂ、Ｆ３ｂ、Ｆ４ｂ（図示省略）も、上述した対象物検出装置１０Ａの汚れ検出領域Ｆ２ｂと同様に変動させる。
【０１０７】
対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの汚れ検出領域の変動は、それぞれの制御部１が実行する。たとえば図１４において、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄの制御部１は、前述した第１実施形態（図１１）と同様にステップＳ１から各処理を実行する。そして、ステップＳ７またはステップＳ１１の後、モータ４ｃの回転角が所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに相当する角度範囲外になって（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに対する光の走査が完了すると、制御部１は、対象物Ｑの検出結果を車両側ＥＣＵ５０に出力する（ステップＳ１３）。また、制御部１は、汚れ検出領域を所定角度だけ変動させる（ステップＳ１４、図１３（ａ）〜（ｃ））。この後、車両３０の駆動中は、ステップＳ１からの処理が繰り返される。そして、再びステップＳ１４で、制御部１が汚れ検出領域を所定角度だけ変動させる。
【０１０８】
上記第３実施形態のように、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄにおいて、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ中の重複領域Ｆ１〜Ｆ４内で汚れ検出領域Ｆ１ｂ〜Ｆ４ｂを変動させることで、物体検出部１ａにより対象物Ｑを検出する領域も変動させることができる。このため、対象物Ｑが一時的に汚れ検出領域Ｆ１ｂ〜Ｆ４ｂに存在していても、次の走査時に当該対象物Ｑを物体検出部１ａにより確実に検出することが可能となる。また、光学窓１２の一部に付着した微小な汚れを、汚れ検出部１ｂにより検出し易くすることができる。
【０１０９】
本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、対象物検出装置１０Ａ〜１０ｄの所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ中の、走査終了付近にある重複領域Ｆ１〜Ｆ４の全部もしくは一部を光学窓１２の汚れ検出領域とした例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄ中の、走査開始付近にある重複領域Ｆ１〜Ｆ４の全部もしくは一部を光学窓１２の汚れ検出領域としてもよい。
【０１１０】
また、以上の実施形態では、車両３０の前部、後部、および左右側部に対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄを設置した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。対象物検出装置の設置位置、設置間隔、設置方向、および設置数などは適宜設定すればよい。また、対象物検出装置が光を走査する範囲、隣り合う対象物検出装置が光を走査する際の重複領域、光学窓の汚れ検出領域、および対象物検出領域の大きさや拡がり方向なども適宜設定すればよい。
【０１１１】
また、図１１や図１４に示した実施形態では、汚れ検出部１ｂにより光学窓１２に汚れＤａが有ることを検出した（ステップＳ１０：ＹＥＳ）直後に、この旨を車両側ＥＣＵ５０へ通知する（ステップＳ１１）例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、汚れ検出部１ｂにより光学窓１２に汚れＤａが有ることを検出すると、この結果を記憶部９に記録しておき、その後、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに対する光の走査が完了してから（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、対象物Ｑの検出結果とともに光学窓１２に汚れＤａが有ることを車両側ＥＣＵ５０へ通知するようにしてもよい。
【０１１２】
また、図１４に示した実施形態では、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに対する光の走査が完了（ステップＳ１２：ＹＥＳ）する毎に、汚れ検出領域を変動させた（ステップＳ１４）例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、所定範囲Ｅａ〜Ｅｄに対する光の走査が所定回数完了する毎に、あるいは、所定時間が経過する毎に、汚れ検出領域を変動させてもよい。また、これら以外のタイミングで汚れ検出領域を変動させてもよい。
【０１１３】
また、以上の実施形態では、対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄに、４つのＬＤ（１）〜ＬＤ（４）を有するＬＤモジュール２と、４つの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）を１次元に配列したＰＤを有するＰＤモジュール７とを設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。ＬＤの設置数やＰＤモジュールの受光領域の設置数は、２つ以上の任意の数を選択すればよい。また、ＬＤモジュールやＰＤモジュールの設置数を、２つ以上にしてもよい。さらに、その他の発光素子を有する発光部や、その他の受光素子を有する受光部を、対象物検出装置に設けてもよい。
【０１１４】
また、以上の実施形態では、光の投受光口となる光学窓１２の汚れＤａの有無を検出した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、ケース１１に、投光口となる投光用光学窓と、受光口となる受光用光学窓とを別々に設けて、そのうち少なくとも一方の汚れの有無を検出するようにしてもよい。
【０１１５】
また、以上の実施形態では、同一の構成を有する対象物検出装置１０Ａ〜１０Ｄを備えた対象物検出システム１００を示したが、本発明はこれのみに限定するものではなく、対象物検出システムは、異なる構成を有する複数の対象物検出装置を備えていてもよい。
【０１１６】
さらに、以上の実施形態では、車載用の対象物検出装置および対象物検出システムに本発明を適用した例を挙げたが、その他の用途の対象物検出装置および対象物検出システムに対しても、本発明を適用することは可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１ａ  物体検出部
１ｂ  汚れ検出部
２  ＬＤモジュール（発光部）
４  光走査部
７  ＰＤモジュール（受光部）
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  対象物検出装置
１１  ケース
１２  光学窓
３０  車両（移動体）
１００  対象物検出システム
Ｄａ  汚れ
Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ  所定範囲（投受光範囲）
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４  重複領域（汚れ検出領域、固定領域）
Ｆ１ａ、Ｆ２ａ、Ｆ３ａ、Ｆ４ａ  重複領域の一部の固定された汚れ検出領域
Ｆ２ｂ  重複領域の一部の変動する汚れ検出領域
ＬＤ、ＬＤ（１）、ＬＤ（２）、ＬＤ（３）、ＬＤ（４）  レーザダイオード（発光素子）
ＰＤ  フォトダイオード（受光素子）
Ｒａ（１）、Ｒａ（２）、Ｒａ（３）、Ｒａ（４）  受光領域
Ｑ  対象物
【図１】
2020030121.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
2020030121.tif 000007
【図５Ｂ】
2020030121.tif 000008
【図６】
2020030121.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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