(57)【要約】【課題】対象物の検出精度と発光素子等の故障の診断精度の双方を向上させる。【解決手段】対象物検出装置１００は、ＬＤモジュール２に複数設けられたＬＤ（Laser Diode）を発光させてレーザ光を投射し、該レーザ光を走査部４により所定範囲に走査し、所定範囲にある対象物での反射光を、走査部４により偏向してＡＰＤアレイ７ａに受光させ、ＡＰＤアレイ７ａから出力される受光信号に基づいて、対象物の有無や対象物までの距離を検出する。また、各ＬＤから投射されたレーザ光のうち走査部４に入射しない一部光を集光して、走査部４側以外の方向に出射する集光ガイド１５と、集光ガイド１５からの出射光を受光して、受光状態に応じた受光信号を出力する光センサ１８とを備える。光センサ１８の受光信号を所定期間にわたって積分し、その積分出力に基づいてＬＤモジュール２等の故障の有無を診断する。【選択図】図１Ｂ
2019090679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を投射する発光素子と、
前記発光素子から投射された投射光を所定範囲に走査する走査部と、
前記投射光の前記所定範囲にある対象物による反射光を受光して、該受光状態に応じた第１受光信号を出力する第１受光素子と、
前記第１受光信号に基づいて前記対象物を検出する物体検出部と、を備えた対象物検出装置において、
前記投射光の一部であって前記発光素子から投射された後に前記走査部に入射しない一部光を集光して、前記走査部側以外の所定方向に出射する集光部と、
前記集光部の前記所定方向側に設けられ、前記集光部から出射された光を受光して、該受光状態に応じた第２受光信号を出力する第２受光素子と、
前記第２受光信号を所定の第１期間にわたって積分する積分回路と、
前記積分回路の出力に基づいて故障の有無を診断する故障診断部と、をさらに備えた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、
前記発光素子の発光面が前記走査部側を向くように、前記発光素子を複数配列した発光モジュールと、
前記複数の発光素子の発光動作を制御する発光制御部と、をさらに備え、
前記集光部が前記各発光素子から投射された前記投射光の一部光を集光する、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、
前記走査部が前記投射光を前記所定範囲に走査する対象物検出期間以外の診断期間に、
前記発光制御部が、前記発光素子を所定の時間間隔で複数回発光させ、
前記積分回路が、前記第２受光素子から順次出力される前記第２受光信号を積分する、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の対象物検出装置において、
前記発光制御部は、前記診断期間に前記複数の発光素子を前記時間間隔で順次発光させ、
前記積分回路が前記第２受光信号を積分する前記第１期間は、前記時間間隔より長く、該時間間隔に前記発光素子の数を乗じた乗算時間より短い、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項５】
請求項３に記載の対象物検出装置において、
前記発光制御部は、前記診断期間に同一の前記発光素子を前記時間間隔で所定回数発光させた後、発光させる前記発光素子を順次切り替えることを繰り返し、
前記積分回路が前記第２受光信号を積分する前記第１期間は、前記時間間隔より長く、該時間間隔に前記同一の発光素子の発光回数を乗じた乗算時間より短い、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の対象物検出装置において、
前記積分回路を放電させる放電部をさらに備え、
前記積分回路が前記第２受光信号を前記第１期間にわたって積分した後、所定の第２期間にわたって、前記発光素子が発光を停止し、前記放電部が前記積分回路を放電させる、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の対象物検出装置において、
前記故障診断部は、前記積分回路の出力電圧と所定の閾値とを比較した結果に基づいて故障の有無を判断する、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の対象物検出装置において、
前記故障診断部は、前記積分回路の前記出力電圧が前記閾値以上である場合に、故障が無いと判断し、前記出力電圧が前記閾値未満である場合に、故障が有ると判断する、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項９】
請求項７に記載の対象物検出装置において、
前記閾値は、第１閾値と、該第１閾値より高い第２閾値とからなり、
前記故障診断部は、前記第１閾値および前記第２閾値と、前記積分回路の前記出力電圧とをそれぞれ比較し、前記出力電圧が前記第１閾値以上でかつ前記第２閾値未満である場合に、故障が無いと判断し、前記出力電圧が前記第１閾値未満または前記第２閾値以上である場合に、故障が有ると判断する、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の対象物検出装置において、
前記第２受光素子の応答速度は、前記第１受光素子の応答速度より遅い、ことを特徴とする対象物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子から光を投射して、その反射光を受光素子で受光し、該受光素子から出力される受光信号に基づいて対象物を検出する対象物検出装置に関し、特に発光素子の故障の有無を診断する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
衝突防止機能を有する車両などには、レーザレーダなどのような対象物検出装置が搭載されている。対象物検出装置は、たとえば特許文献１〜８に開示されているように、発光素子から光を投射して、その反射光を受光素子で受光し、該受光素子から出力される受光信号に基づいて、対象物の有無や対象物までの距離を検出する。
【０００３】
発光素子としては、レーザダイオードなどが用いられている。受光素子としては、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどが用いられている。また、投受光範囲や投受光量を確保するため、発光素子や受光素子が複数用いられることもある。
【０００４】
特許文献１〜８の対象物検出装置には、広範囲に光を投受光したり、装置を小型化したりするために、水平方向や垂直方向に光を走査する走査部が備わっている。走査部は、鏡を回転または揺動させることにより、発光素子から投射された光を鏡で反射して所定範囲に走査する。また、走査部は、鏡を回転または揺動させることにより、所定範囲にある対象物で反射された反射光を鏡で反射して、受光素子へ導くこともある。
【０００５】
発光素子や受光素子などの光学系が故障していると、対象物の有無や対象物までの距離を正確に検出することができない。そこで、特許文献１および特許文献４〜７の対象物検出装置は、内部において、発光素子から投射された光の一部を、導光部により受光素子へ導き、受光素子から出力される受光信号に基づいて、光学系の故障の有無を自己診断する。具体的には、たとえば、受光信号の信号レベルと閾値とを比較した結果から、光学系の故障の有無を診断する。導光部は、壁や鏡などに形成された貫通孔、光ファイバ、導光部材、反射部材、または装置前面の投光性窓板などから構成されている。特許文献４には、対象物検出用の発光素子や受光素子とは別に、故障診断用の発光素子や受光素子を設けて、対象物検出用の発光素子と受光素子の故障を個別に診断することも開示されている。
【０００６】
特許文献２および特許文献３の対象物検出装置も、内部において、発光素子から投射された光の一部を、導光部により受光素子へ導くが、受光素子から出力される受光信号に基づいて補正値を算出する。そして、対象物までの距離を検出すると、該検出値を補正値により補正する。
【０００７】
特許文献８の対象物検出装置は、距離計測精度の低下を招くような、所定範囲の背景光の高強度を、対象物検出用の受光素子のモニタ電圧に基づいて検出する。また、発光素子から投射されて反走査部側へ進む光を、別の受光素子で受光して、該受光素子から出力される受光信号に基づいて、発光素子の発光タイミングを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３１６８５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０４０１５号公報
【特許文献３】特開２０１２−９３２５６号公報
【特許文献４】特開平１０−３１０６４号公報
【特許文献５】特許第４１６０６１０号公報
【特許文献６】特許第５４７２５７２号公報
【特許文献７】特開２００２−２８６８４４号公報
【特許文献８】特開平９−３１８７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
対象物検出用の発光素子や受光素子を用いて、これらの故障診断を行うには、対象物検出装置の内部に導光部を設ける必要がある。しかし、対象物の検出時に、対象物に向けて投射した光が導光部に入射すると、この光は迷光となって対象物検出用の受光素子に導かれ、対象物の有無や対象物までの距離の検出精度が低下するおそれがある。この迷光を抑えるためには、導光部の光透過率を小さくすることが有効であるが、そうすると、故障診断時に、受光素子から出力される受光信号のレベルが低くなって、故障の診断精度が低下してしまう。
【００１０】
また、対象物検出用の受光素子とは別に、故障診断用の受光素子を設けた場合、対象物検出用の発光素子の故障を診断することができるが、部品点数が増えるので、装置のコストアップを招く。そこで、故障診断用の受光素子として、対象物検出用の受光素子より安価な受光素子を用いることが考えられるが、そうすると、該受光素子の性能が対象物検出用の受光素子の性能より劣るため、故障の診断精度が低くなるおそれがある。
【００１１】
本発明は、対象物の検出精度と発光素子等の故障の診断精度の双方を向上させることができる対象物検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による対象物検出装置は、光を投射する発光素子と、発光素子から投射された投射光を所定範囲に走査する走査部と、投射光の所定範囲にある対象物による反射光を受光して、該受光状態に応じた第１受光信号を出力する第１受光素子と、第１受光信号に基づいて対象物を検出する物体検出部と、投射光の一部であって発光素子から投射された後に走査部に入射しない一部光を集光して、走査部側以外の所定方向に出射する集光部と、集光部の所定方向側に設けられ、集光部から出射された光を受光して、該受光状態に応じた第２受光信号を出力する第２受光素子と、第２受光信号を所定の第１期間にわたって積分する積分回路と、積分回路の出力に基づいて故障の有無を診断する故障診断部とを備える。
【００１３】
上記によると、対象物検出用の第１受光素子とは別に、故障診断用の第２受光素子を設けているので、第１受光素子の故障の有無にかかわらず、発光素子（またはその駆動回路等）の故障の有無を診断することができる。また、発光素子から投射された投射光のうち走査部に入射しない一部光を、集光部により集光して走査部側以外の所定方向に設けられた第２受光素子へ出射するので、発光素子から走査部を経由して対象物に投射される光が集光部に入射することはなく、集光部で迷光が生じて、該迷光が第１受光素子に導かれることもない。このため、第１受光素子から出力される第１受光信号に基づいて、物体検出部により対象物を精度良く検出することができる。さらに、走査部に入射しない投射光の一部光を、集光部で集光してから第２受光素子で受光し、さらに第２受光素子から出力される第２受光信号を、積分回路により所定の第１期間にわたって積分している。このため、当該一部光の強度が弱かったり、第２受光素子の性能が第１受光素子の性能より低かったりしても、当該一部光に基づく第２受光信号の電圧が、積分回路により時間積分されて、該第２受光信号のレベルが増大するので、積分回路の出力に基づいて、故障診断部により発光素子等の故障の有無を精度良く診断することができる。よって、対象物の検出精度と発光素子等の故障の診断精度の双方を向上させることが可能となる。
【００１４】
本発明では、発光素子の発光面が走査部側を向くように、発光素子を複数配列した発光モジュールと、複数の発光素子の発光動作を制御する発光制御部とをさらに備えてもよい。この場合、集光部は各発光素子から投射された投射光の一部光を集光する。
【００１５】
また、本発明において、走査部が投射光を所定範囲に走査する対象物検出期間以外の診断期間に、発光制御部が発光素子を所定の時間間隔で複数回発光させ、積分回路が第２受光素子から順次出力される第２受光信号を積分してもよい。
【００１６】
また、本発明において、発光制御部は、診断期間に複数の発光素子を所定の時間間隔で順次発光させ、積分回路が第２受光信号を積分する第１期間は、前記時間間隔より長く、該時間間隔に発光素子の数を乗じた乗算時間より短くてもよい。
【００１７】
または、本発明において、発光制御部は、診断期間に同一の発光素子を所定の時間間隔で所定回数発光させた後、発光させる発光素子を順次切り替ることを繰り返し、積分回路が第２受光信号を積分する第１期間は、前記時間間隔より長く、該時間間隔に同一の発光素子の発光回数を乗じた乗算時間より短くてもよい。
【００１８】
また、本発明において、積分回路を放電させる放電部をさらに備えてもよい。この場合、積分回路が第２受光信号を第１期間にわたって積分した後、所定の第２期間にわたって、発光素子が発光を停止し、放電部が積分回路を放電させる。
【００１９】
また、本発明において、故障診断部は、積分回路の出力電圧と所定の閾値とを比較した結果に基づいて故障の有無を判断してもよい。
【００２０】
この場合、故障診断部は、積分回路の出力電圧が閾値以上である場合に、故障が無いと判断し、当該出力電圧が閾値未満である場合に、故障が有ると判断してもよい。
【００２１】
または、閾値が第１閾値と、該第１閾値より高い第２閾値とからなり、故障診断部は、第１閾値および第２閾値と、積分回路の出力電圧とをそれぞれ比較し、出力電圧が第１閾値以上でかつ第２閾値未満である場合に、故障が無いと判断し、出力電圧が第１閾値未満または第２閾値以上である場合に、故障が有ると判断してもよい。
【００２２】
さらに、本発明において、第２受光素子の応答速度は、第１受光素子の応答速度より遅くてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、対象物の検出精度と発光素子等の故障の診断精度の双方を向上させることができる対象物検出装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の実施形態による対象物検出装置の光学系を上方から見た状態を示した図である。
【図１Ｂ】図１Ａの鏡の角度が異なった状態を示した図である
【図２】図１Ａの対象物検出装置の光学系を後方から見た状態を示した図である。
【図３】図１ＡのＬＤモジュールと集光ガイドと光センサの側面図である。
【図４】図１Ａの対象物検出装置の電気的構成を示した図である。
【図５】図４の積分回路の詳細を示した図である。
【図６】図１Ａの対象物検出装置の動作タイミングを示した図である。
【図７】図１Ａの対象物検出装置の故障診断動作を示したフローチャートである。
【図８】図１Ａの対象物検出装置の診断期間中の投受光状態と積分状態の一例を示したタイミングチャートである。
【図９】図１Ａの対象物検出装置の診断期間中の投受光状態と積分状態の他の例を示したタイミングチャートである。
【図１０】図１Ａの対象物検出装置の故障診断動作の他の例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】
【００２５】
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。
【００２６】
まず、本実施形態による対象物検出装置１００の光学系の構造と作用を、図１Ａ〜図３を参照しながら説明する。
【００２７】
図１Ａおよび図１Ｂは、対象物検出装置１００の光学系を上方から見た状態を示した図である。図１Ａと図１Ｂでは、鏡４ａの角度が異なっている。図２は、対象物検出装置１００の光学系を後方（図１Ａで下側、すなわち対象物５０と反対側）から見た状態を示した図である。図１Ａと図２では、鏡４ａの角度が同一である。図３は、ＬＤモジュール２と集光ガイド１５と光センサ１８を側方（図１Ａで左側）から見た状態を示した図である。
【００２８】
対象物検出装置１００は、たとえば、自動四輪車に搭載されたレーザレーダから成る。対象物検出装置１００の光学系は、ＬＤ（Laser Diode）モジュール２、投光レンズ１４、走査部４、透過窓２０、受光レンズ１６、反射鏡１７、ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）アレイ７ａ、集光ガイド１５、および光センサ１８から成る。
【００２９】
そのうち、ＬＤモジュール２、投光レンズ１４、走査部４、および透過窓２０は、投光光学系である。また、透過窓２０、走査部４、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＡＰＤアレイ７ａは、受光光学系である。集光ガイド１５と光センサ１８は、ＬＤモジュール２の故障診断用の部品である。
【００３０】
これらの光学系は、対象物検出装置１００のケース２１内に収容されている。ケース２１の前面（対象物５０側）は開口している。このケース２１の前面に、透過窓２０が設けられている。透過窓２０は、矩形状の窓枠と、該窓枠内に嵌め込まれた透光性を有する板材から成る（詳細図示省略）。
【００３１】
透過窓２０が車両の前方、後方、または左右側方を向くように、対象物検出装置１００は車両の前部、後部、または左右側部に設置される。対象物５０は、対象物検出装置１００の外部にある先行車、人、またはその他の物体である。
【００３２】
図３に示すように、ＬＤモジュール２には、複数のＬＤ１〜ＬＤ４が備わっている。図３では、ＬＤ１〜ＬＤ４の発光面が手前側を向いている。破線の矢印は、後述する一部光（漏れ光）を表している。ＬＤ１〜ＬＤ４は、高出力のレーザ光（光パルス）を投射する発光素子である。ＬＤ１〜ＬＤ４は、発光面が走査部４側を向くように、上下方向（図２の上下方向と同一方向）に複数配列されている。以下、ＬＤ１〜ＬＤ４を、まとめてＬＤで表す。ＬＤモジュール２は、本発明の「発光モジュール」の一例である。
【００３３】
図１Ａなどに示すＡＰＤアレイ７ａには、複数のＡＰＤ（図示省略）が備わっている。複数のＡＰＤは、図２で上下方向または左右方向にアレイ状に複数配列されている。各ＡＰＤは、受光面が反射鏡１７側を向くように配置されている。各ＡＰＤは、ＬＤモジュール２から投射されたレーザ光（投射光）の、対象物５０による反射光を受光する受光素子である。つまり、ＡＰＤアレイ７ａは、対象物検出用の受光素子であり、本発明の「第１受光素子」の一例である。
【００３４】
走査部４は、光偏向器とも呼ばれている。走査部４には、鏡４ａとモータ４ｃなどが備わっている。鏡４ａは、矩形の板状に形成されている。鏡４ａの表面および裏面は、反射面となっている。
【００３５】
図２に示すように、鏡４ａの下方には、モータ４ｃが設けられている。モータ４ｃの回転軸４ｊは上下方向と平行になっている。モータ４ｃの回転軸４ｊの上端には、鏡４ａの中央にある連結軸（図示せず）が固定されている。モータ４ｃの回転軸４ｊに連動して、鏡４ａは回転する。
【００３６】
ケース２１内において、ＬＤモジュール２、投光レンズ１４、集光ガイド１５、および光センサ１８は、走査部４の鏡４ａの上部周辺に配置されている。受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＡＰＤアレイ７ａは、鏡４ａの下部周辺に配置されている。ＬＤモジュール２、投光レンズ１４、集光ガイド１５、および光センサ１８の下方でかつ、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＡＰＤアレイ７ａの上方には、遮光板２２が設けられている。遮光板２２は、ケース２１内に固定されていて、投光路と受光路とを区切っている。遮光板２２には、走査部４の鏡４ａと干渉しないように、貫通孔２２ｈが形成されている。透過窓２０は、走査部４とレーザ光の走査範囲との間に設けられ、対象物検出装置１００の内部と外部とを区切っている。
【００３７】
対象物５０を検出する際の投受光路は、図１Ａおよび図２に１点鎖線と２点鎖線の矢印で示すとおりである。具体的には、図１Ａおよび図２に１点鎖線の矢印で示すように、ＬＤモジュール２のＬＤから投射されたレーザ光は、投光レンズ１４により拡がりを調整された後、走査部４の鏡４ａの表面または裏面の上半分の領域に当たる。この際、モータ４ｃが回転して、鏡４ａの角度（向き）が変化し、鏡４ａの表面または裏面が対象物５０側を向いた所定角度となる（たとえば図１Ａに実線で示す鏡４ａの状態）。これにより、ＬＤモジュール２からのレーザ光が投光レンズ１４を透過した後、鏡４ａの表面または裏面の上半分の領域で反射し、透過窓２０を透過して、ケース２１外の所定範囲に走査される。つまり、走査部４は、ＬＤモジュール２からのレーザ光を所定範囲に偏向する。
【００３８】
図１Ａに示す走査角度範囲Ｚは、ＬＤモジュール２からのレーザ光が走査部４の鏡４ａの表面または裏面により反射されて、対象物検出装置１００から投射される所定範囲（上面視）である。すなわち、この走査角度範囲Ｚが、対象物検出装置１００による対象物５０の検出範囲である。
【００３９】
上記のように、対象物検出装置１００から所定範囲に投射されたレーザ光は、所定範囲に有る対象物５０で反射される。その反射光は、図１Ａおよび図２に２点鎖線の矢印で示すように、透過窓２０を透過して、鏡４ａの表面または裏面の下半分の領域に当たる。この際、モータ４ｃが回転して、鏡４ａの角度（向き）が変化し、鏡４ａの表面または裏面が対象物５０側を向いた所定角度となる（たとえば図１Ａに実線で示す鏡４ａの状態）。これにより、対象物５０からの反射光が、鏡４ａの表面または裏面の下半分の領域で反射して、受光レンズ１６に入射する。つまり、走査部４は、対象物５０からの反射光を受光レンズ１６側へ偏向する。そして、反射光は、受光レンズ１６で集光された後、反射鏡１７で反射して、ＡＰＤアレイ７ａのＡＰＤで受光される。つまり、走査部４は、対象物５０からの反射光を、受光レンズ１６と反射鏡１７を介してＡＰＤアレイ７ａへ導く。
【００４０】
集光ガイド１５は、導光性を有する材料により、図３に示すように杯形に形成されている。集光ガイド１５の入光面１５ａの面積は、出光面１５ｂの面積より広くなっている。集光ガイド１５は、ＬＤモジュール２の各ＬＤの発光面に対して入光面１５ａが垂直になるように、ＬＤモジュール２の側方に配置されている。また、図１Ａなどに示すように、ＬＤモジュール２に対して透過窓２０側に、集光ガイド１５は配置されている。
【００４１】
図１Ａに示すように、集光ガイド１５の入光面１５ａの左右方向の径は、ＬＤモジュール２の左右方向の幅より大きくなっている。また、入射面１５ａの左端部は、ＬＤモジュール２の前面（図１で左側を向いた面であって、図３に示すように各ＬＤの発光面が表出している面）より走査部４側に位置している。図３に示すように、入光面１５ａの上下方向の径は、ＬＤモジュール２の上下方向の幅より大きくなっている。これにより、ＬＤモジュール２の各ＬＤから投射されたレーザ光のうち、透過窓２０側へ進む光がそれぞれ集光ガイド１５の入光面１５ａに入射する。
【００４２】
他の例として、入光面１５ａの左右方向の径を、ＬＤモジュール２の左右方向の幅と同等か、ＬＤモジュール２の左右方向の幅より小さくしてもよい。また、入光面１５ａの上下方向の径を、ＬＤモジュール２の上下方向の幅と同等か、ＬＤモジュール２の上下方向の幅より小さくしてもよい。なお、入光面１５ａの上下方向の径をＬＤモジュール２の上下方向の幅より小さくする場合は、入光面１５ａの上下方向の径を、ＬＤモジュール２の最も上にあるＬＤ１の発光面から最も下にあるＬＤ４の発光面にわたるような長さにするとよい。
【００４３】
集光ガイド１５は、ＬＤモジュール２から投射されたレーザ光の一部であって投射後に鏡４ａに入射しない一部光（漏れ光）を、入光面１５ａから導入して、内部で集光した後、出光面１５ｂから透過窓２０側へ出射する。集光ガイド１５は、本発明の「集光部」の一例である。
【００４４】
光センサ１８は、フォトトランジスタから成る。フォトトランジスタの応答速度（受光した光の強度に応じた電流値を出力するまでの速度など）は、ＡＰＤの応答性より低くなっている。フォトトランジスタは、ＡＰＤアレイ７ａより安価な受光素子である。
【００４５】
光センサ１８は、受光面１８ａ（図３）が集光ガイド１５の出光面１５ｂと対向するように、集光ガイド１５の透過窓２０側に配置されている（図１Ａ）。図３などでは、光センサ１８の受光面１８ａと集光ガイド１５の出光面１５ｂとが接触しているが、これらの面１８ａ、１５ｂは離間していてもよい。光センサ１８は、集光ガイド１５の出光面１５ｂから出射された光を受光する。光センサ１８は、ＬＤモジュール２の故障診断用の受光素子であり、本発明の「第２受光素子」の一例である。
【００４６】
図１Ａに示すように、ＬＤモジュール２から投射されたレーザ光のうち、鏡４ａで反射して所定範囲に投射されるレーザ光を遮らない位置に、集光ガイド１５と光センサ１８は配置されている。また、外部から透過窓２０を透過した外部光（太陽光など）が入射しないように、集光ガイド１５と光センサ１８は配置されている。
【００４７】
ＬＤモジュール２の故障を診断する際の投受光路は、図１Ｂに破線の矢印で示すとおりである。具体的には、ＬＤモジュール２の各ＬＤから投射されたレーザ光のうち、走査部４の鏡４ａへ入射せずに、透過窓２０側へ漏れるレーザ光の一部光が、集光レンズ１５の入光面１５ａから内部へ導入される。そして、該一部光は集光レンズ１５の内部で集光された後、出光面１５ｂから透過窓２０側へ出射されて、光センサ１８により受光される。
【００４８】
次に、対象物検出装置１００の電気的構成を、図４および図５を参照しながら説明する。
【００４９】
図４は、対象物検出装置１００の電気的構成図である。対象物検出装置１００には、制御部１、ＬＤモジュール２、ＬＤ駆動回路３、モータ４ｃ、モータ駆動回路５、エンコーダ６、受光モジュール７、コンパレータ８ａ、８ｂ、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）９ａ、９ｂ、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１３ａ、１３ｂ、光センサ１８、積分回路１９、記憶部１１、およびインタフェイス１２が備わっている。
【００５０】
制御部１は、マイクロコンピュータなどから成り、対象物検出装置１００の各部の動作を制御する。制御部１には、物体検出部１ａ、故障診断部１ｂ、および発光制御部１ｃが設けられている。
【００５１】
記憶部１１は、揮発性や不揮発性のメモリから成る。記憶部１１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５０を検出するための情報や、故障を診断するための情報などが記憶されている。
【００５２】
インタフェイス１２は、車両に搭載されたＥＣＵ（電子制御装置）と通信するための通信回路から成る。制御部１は、インタフェイス１２によりＥＣＵに対して、対象物５０の検出結果や故障の診断結果などの情報を送信したり、各種の制御情報を受信したりする。
【００５３】
ＬＤモジュール２には、前述した複数のＬＤと、各ＬＤを発光させるためのキャパシタ２ｃなどが設けられている。図４では、便宜上、ＬＤとキャパシタ２ｃのブロックを、それぞれ１つ示している。
【００５４】
制御部１の発光制御部１ｃは、ＬＤ駆動回路３によりＬＤモジュール２の各ＬＤの動作を制御する。具体的には、発光制御部１ｃは、ＬＤ駆動回路３によりＬＤを発光させて、レーザ光を投射する。また、発光制御部１ｃは、発光させるＬＤを順次切り替える。さらに、発光制御部１ｃは、ＬＤ駆動回路３によりＬＤの発光を停止させて、キャパシタ２ｃを充電する。
【００５５】
モータ４ｃは、走査部４の鏡４ａを回転させる駆動源である。制御部１は、モータ駆動回路５によりモータ４ｃの駆動を制御して、鏡４ａを回転させる。そして、制御部１は、前述したように、鏡４ａを回転させることにより、ＬＤから投射したレーザ光を所定範囲に走査し、所定範囲にある対象物５０で反射された反射光をＡＰＤアレイ７ａに導く。これらの際、制御部１は、エンコーダ６の出力に基づいて、モータ４ｃや鏡４ａの回転状態（回転角や回転数など）を検出する。
【００５６】
受光モジュール７には、ＡＰＤアレイ７ａ、ＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）７ｂ、およびＭＵＸ（Multiplexer）７ｃが含まれている。ＡＰＤアレイ７ａには、前述したように複数のＡＰＤがアレイ状に配列されている。ＴＩＡ７ｂは各ＡＰＤに対応して複数設けられている。図４では、便宜上、ＴＩＡ７ｂのブロックを１つだけ示している。
【００５７】
ＡＰＤアレイ７ａのＡＰＤは、光を受光することにより、電流信号を出力する。ＴＩＡ７ｂは、ＡＰＤからの電流信号を電圧信号に変換して、ＭＵＸ７ｃへ出力する。ＭＵＸ７ｃは、複数のＴＩＡ７ｂの出力信号（電圧信号）からいずれかの出力信号を選択し、いずれかのコンパレータ８ａ、８ｂに出力する。これにより、各ＡＰＤの受光状態に応じた受光信号が、受光モジュール７から順次コンパレータ８ａ、８ｂに出力される。
【００５８】
コンパレータ８ａ、８ｂ、ＡＤＣ９ａ、９ｂ、およびＤＡＣ１３ａ、１３ｂは、それぞれ２個１対設けられている。これは、受光モジュール７から出力される受光信号を２系統で信号処理して、高速化を図るためである。
【００５９】
コンパレータ８ａ、８ｂは、ＭＵＸ７ｃの出力信号と所定の閾値とを比較して、該出力信号が対象物５０による反射光に基づく反射光信号であるか、またはノイズであるかを区別する。具体的には、たとえば、コンパレータ８ａ、８ｂは、ＭＵＸ７ｃの出力信号が閾値より大きい場合、該出力信号が反射光信号であることを示すため、所定信号（たとえばハイレベル信号）を対応するＡＤＣ９ａ、９ｂに出力する。また、コンパレータ８ａ、８ｂは、ＭＵＸ７ｃの出力信号が閾値以下である場合、該出力信号がノイズであることを示すため、ＡＤＣ９ａ、９ｂに所定信号を出力しない。
【００６０】
コンパレータ８ａ、８ｂがＭＵＸ７ｃの出力信号と比較する閾値は、制御部１がＤＡＣ１３ａ、１３ｂを介して設定する。具体的には、制御部１から出力された閾値を示すデジタル信号が、ＤＡＣ１３ａ、１３ｂによりアナログ信号に変換されて、コンパレータ８ａ、８ｂに入力される。コンパレータ８ａ、８ｂは、ＤＡＣ１３ａ、１３ｂから入力されたアナログ信号に基づいて、閾値を設定する。
【００６１】
ＡＤＣ９ａ、９ｂは、対応するコンパレータ８ａ、８ｂから出力されるアナログ信号（所定信号）を、高速でデジタル信号に変換して、制御部１に出力する。具体的には、コンパレータ８ａ、８ｂから所定信号が出力されたとき、ＡＤＣ９ａ、９ｂは、該所定信号をデジタルの「１」信号に変換して、制御部１に出力する。また、コンパレータ８ａ、８ｂから所定信号が出力されていないとき、ＡＤＣ９ａ、９ｂは、デジタルの「０」信号を制御部１に出力する。
【００６２】
上記のように、各ＡＰＤの受光状態に応じた受光信号（電圧信号）が、受光モジュール７からコンパレータ８ａ、８ｂとＡＤＣ９ａ、９ｂとを介して、制御部１に出力される。受光モジュール７の各部、コンパレータ８ａ、８ｂ、ＡＤＣ９ａ、９ｂ、およびＤＡＣ１３ａ、１３ｂの動作は、制御部１により制御される。
【００６３】
制御部１の物体検出部１ａは、ＡＤＣ９ａ、９ｂからの出力信号を処理して、所定時間における受光モジュール７からの受光信号の特徴点（最大値など）を抽出する。そして、その特徴点に基づいて、対象物５０の有無および対象物５０までの距離を検出する。
【００６４】
具体的には、たとえば物体検出部１ａは、受光モジュール７からＡＤＣ９ａ、９ｂを介して出力される受光信号と所定の閾値とを比較する。そして、受光信号が閾値以上であれば、対象物５０が有ると判断し、受光信号が閾値未満であれば、対象物５０が無いと判断する。また、たとえば物体検出部１ａは、閾値以上である受光信号の最大値を検出し、該最大値に基づいて対象物５０による反射光の受光時刻を検出する。そして、反射光の受光時刻と各ＬＤからのレーザ光の投射時刻とに基づいて、対象物５０までの距離を算出する（いわゆるＴＯＦ（Time of Flight）法）。
【００６５】
光センサ１８は、前述したフォトトランジスタから成り、光を受光することにより、受光信号（電圧信号）を出力する。積分回路１９は、光センサ１８からの受光信号を積分する。
【００６６】
図５は、積分回路１９の詳細を示した図である。積分回路１９には、オペアンプ１９ａ、コンデンサＣ、入出力端子Ｐ１、Ｐ２、および抵抗Ｒ１、Ｒ２が備わっている。オペアンプ１９ａの反転入力端子（−）には、抵抗Ｒ１の一端が接続され、抵抗Ｒ１の他端は、入力端子Ｐ１と接続されている。オペアンプ１９ａの非反転入力端子（＋）は接地されている。オペアンプ１９ａには、コンデンサＣが並列に接続されている。オペアンプ１９ａの出力端子には、放電抵抗Ｒ２の一端と出力端子Ｐ２が接続され、放電抵抗Ｒ２の他端は接地されている。放電抵抗Ｒ２の抵抗値は、抵抗Ｒ１の抵抗値より大きくなっている。
【００６７】
光センサ１８から出力された受光信号（電圧信号）は、入力端子Ｐ１から積分回路１９へ入力される。すると、当該受光信号がオペアンプ１９ａとコンデンサＣにより時間で積分（蓄積）され、その結果である出力電圧が出力端子Ｐ２から出力される。積分回路１９に光センサ１８から受光信号が入力されないときは、コンデンサＣに溜まった電荷が放電抵抗Ｒ２を経由してグランドへ放電される。放電抵抗Ｒ２は、本発明の「放電部」の一例である。
【００６８】
制御部１の故障診断部１ｂは、積分回路１９の出力に基づいて、ＬＤモジュール２、ＬＤ駆動回路３、または発光制御部１ｃにおける故障の有無を診断する。具体的には、故障診断部１ｂは、積分回路１９の出力電圧と所定の閾値とを比較し、該比較結果に基づいてＬＤモジュール２等の故障の有無を判断する。以下では、ＬＤモジュール２のＬＤの故障を例に挙げる。
【００６９】
次に、対象物検出装置１００の動作について、図６〜図１０を参照しながら説明する。
【００７０】
図６は、対象物検出装置１００の動作タイミングを示した図である。詳しくは、図６では、走査部４の鏡４ａが原点から１回転する間の各部の動作を示している。
【００７１】
走査部４の鏡４ａの原点（星印）は、たとえば図１Ａに点線で示すように、鏡４ａの両板面がＬＤモジュール２からのレーザ光の光軸（１点鎖線）に対して垂直な姿勢となる位置である。鏡４ａは所定の回転数（等速）で一方向（図１Ａで反時計回り）に回転し続ける。
【００７２】
走査部４のモータ４ｃを駆動することにより、鏡４ａが原点から所定の回転角θ１だけ回転する間は、ＬＤモジュール２のＬＤからレーザ光が投射され、該レーザ光が鏡４ａの表面により対象物検出装置１００の前方の所定範囲に走査される走査期間である。この走査期間θ１では、所定範囲に投射されたレーザ光が対象物５０により反射されると、該反射光が鏡４ａの表面で反射して、受光レンズ１６や反射鏡１７を経由し、ＡＰＤアレイ７ａのＡＰＤで受光される。そして、ＡＰＤアレイ７ａのＡＰＤの受光状態に応じて、受光モジュール７からコンパレータ８ａ、８ｂとＡＤＣ９ａ、９ｂを介して入力される受光信号に基づいて、物体検出部１ａが対象物５０の有無および対象物５０までの距離を検出する。すなわち、鏡４ａの表面による走査期間θ１は、対象物検出期間である。
【００７３】
なお、鏡４ａの表面による走査期間θ１は、図１Ａに示した走査角度範囲Ｚとは異なっている。また、後述するように、鏡４ａの裏面による走査期間θ５も、走査角度範囲Ｚとは異なっている。走査角度範囲Ｚは、鏡４ａが表面によりレーザ光を走査する対象物５０側の角度範囲と、後述するように鏡４ａが裏面によりレーザ光を走査する対象物５０側の角度範囲との合計である。
【００７４】
走査期間θ１を過ぎた後、鏡４ａが所定の回転角θ２だけ回転する間は、休止期間である。休止期間θ２では、ＬＤの発光動作、受光モジュール７の各部の受光動作、コンパレータ８ａ、８ｂやＡＤＣ９ａ、９ｂの信号処理動作、物体検出部１ａの検出動作、および故障診断部１ｂの診断動作などが休止される。後述する休止期間θ４、θ６も同様である。
【００７５】
休止期間θ２を過ぎた後、鏡４ａが所定の回転角θ３だけ回転する間は、診断期間である。この診断期間θ３では、ＬＤモジュール２のＬＤから投射されたレーザ光の一部光を、集光ガイド１５により集光して、光センサ１８により受光し（図１Ｂ参照）、光センサ１８から出力される受光信号を積分回路１９で積分する。そして、積分回路１９の出力に基づいて、故障診断部１ｂがＬＤモジュールの故障を診断する。また、診断期間θ３では、ＬＤから投射されたレーザ光が鏡４ａの表面や裏面で反射しても、所定範囲に走査されることはない。
【００７６】
診断期間θ３を過ぎた後、鏡４ａが所定の回転角θ４だけ回転する間も休止期間となる。そして、休止期間θ４を過ぎた後、鏡４ａが所定の回転角θ５だけ回転する間は、ＬＤモジュール２のＬＤからレーザ光が投射され、該レーザ光が鏡４ａの裏面により所定範囲に走査される走査期間である。この走査期間θ５では、所定範囲に投射されたレーザ光が対象物５０により反射されると、該反射光が鏡４ａの裏面で反射して、受光レンズ１６や反射鏡１７を経由し、ＡＰＤアレイのＡＰＤに受光される。そして、ＡＰＤアレイ７ａのＡＰＤの受光状態に応じて、受光モジュール７からコンパレータ８ａ、８ｂとＡＤＣ９ａ、９ｂを介して入力される受光信号に基づいて、物体検出部１ａが対象物５０の有無および対象物５０までの距離を検出する。すなわち、鏡４ａの裏面による走査期間θ５も、走査期間θ１と同様に、対象物検出期間である。
【００７７】
走査期間θ５を過ぎた後、鏡４ａが所定の回転角θ６だけ回転する間も休止期間となる。そして、休止期間θ６を過ぎると、鏡４ａが原点に戻って、１回転した状態となる。この後、再び以降の期間θ１〜θ６が繰り返される。
【００７８】
図７は、対象物検出装置１００の故障診断動作を示したフローチャートである。まず、制御部１がエンコーダ６の出力に基づいて、走査部４の鏡４ａの回転角を検出する（図７のステップＳ１）。鏡４ａの回転角が故障診断を開始する角度θ３Ｓ（図６、θ３Ｓ＝θ１＋θ２）に到達すると（図７のステップＳ２：ＹＥＳ）、発光制御部１ｃが、ＬＤモジュール２のＬＤの発光処理を実行する（図７のステップＳ３）。また、制御部１が、光センサ１８により受光処理を実行し（図７のステップＳ４）、積分回路１９により積分処理を実行する（図７のステップＳ５）。
【００７９】
図７のステップＳ３〜Ｓ５の各処理は、たとえば図８に示すように実行される。図８は、対象物検出装置１００の診断期間θ３中の投受光状態と積分状態の一例を示したタイミングチャートである。図８（ａ）に示すように、発光制御部１ｃは、ＬＤモジュール２のＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４を所定の時間間隔Ｔ２で順次発光させる（図７のステップＳ３）。ＬＤ１〜ＬＤ４が発光する毎に、ＬＤ１〜ＬＤ４から投射されたレーザ光の一部光は、集光ガイド１５により集光されて光センサ１８へ導かれる。このため、図８（ｂ）に示すように、光センサ１８がＬＤ１〜ＬＤ４から投射されたレーザ光の一部光を順次受光し、該受光状態に応じた受光信号（電圧信号）を積分回路１９へ出力する（図７のステップＳ４）。積分回路１９は、図８（ｃ）に示すように、光センサ１８から順次入力される受光信号の電圧を所定の期間Ｔ１（積分期間）にわたって時間積分し、その積分値を制御部１に出力する（図７のステップＳ５）。積分期間Ｔ１は、本発明における「第１期間」に相当する。
【００８０】
上記のように、積分回路１９で光センサ１８からの受光信号を所定の期間Ｔ１にわたって積分することで、該受光信号のレベル（電圧値）が大きくなる。図８に示す積分回路１９の積分期間Ｔ１は、ＬＤ１〜ＬＤ４を発光させる時間間隔Ｔ２より長く、該時間間隔Ｔ２にＬＤ１〜ＬＤ４の数Ｎ（本例ではＮ＝４）を乗じた乗算時間（Ｔ２×Ｎ）より短く設定されている（Ｔ２＜Ｔ１＜Ｎ・Ｔ２）。
【００８１】
発光制御部１ｃは、ＬＤ１〜ＬＤ４を１回ずつ発光させると、ＬＤ１〜ＬＤ４の発光を所定の期間Ｔ３（発光停止期間）にわたって停止させる。この期間Ｔ３に、光センサ１８が光を受光しなくなって、受光信号を出力しなくなるので、積分回路１９に受光信号が入力されず、積分回路１９のコンデンサＣに溜まった電荷が放電抵抗Ｒ２を経由してグランドへ放電される。期間Ｔ１における積分開始時点から、期間Ｔ３における放電終了時点までの時間は、走査部４の鏡４ａが、図６の診断期間θ３の開始角度θ３Ｓから終了角度θ３Ｅまで回転するのにかかる時間より短く設定されている。発光停止期間Ｔ３は、本発明における「第２期間」に相当する。
【００８２】
また、図７のステップＳ３〜Ｓ５の各処理は、たとえば図９に示すように実行されてもよい。図９は、対象物検出装置１００の診断期間θ３中の投受光状態と積分状態の他の例を示したタイミングチャートである。図９（ａ）に示すように、発光制御部１ｃは、ＬＤモジュール２のＬＤ１〜ＬＤ４のうち、同一のＬＤ１を所定の時間間隔Ｔ２で所定回数（本例では４回）間欠的に発光させる（図７のステップＳ３）。このＬＤ１が発光する毎に、ＬＤ１から投射されたレーザ光の一部光は、集光ガイド１５により集光されて光センサ１８へ導かれる。このため、図９（ｂ）に示すように、光センサ１８がＬＤ１から投射されたレーザ光の一部光を順次受光し、該受光状態に応じた受光信号を積分回路１９へ出力する（図７のステップＳ４）。積分回路１９は、図９（ｃ）に示すように、光センサ１８から順次入力される受光信号の電圧を所定の期間Ｔ１にわたって時間積分し、その積分値を制御部１へ出力する（図７のステップＳ５）。発光制御部１ｃは、同一のＬＤ１を所定回数発光させると、ＬＤ１〜ＬＤ４の発光を所定の期間Ｔ３にわたって停止させる。
【００８３】
上記のように、積分回路１９が同一のＬＤからの発光による受光信号を所定の期間Ｔ１にわたって時間積分しても、該積分値が大きくなる。図９に示す積分回路１９の積分期間Ｔ１は、ＬＤ１〜ＬＤ４を発光させる時間間隔Ｔ２より長く、該時間間隔Ｔ２に同一のＬＤの発光回数Ｍ（本例ではＭ＝４）を乗じた乗算時間（Ｔ２×Ｍ）より短く設定されている（Ｔ２＜Ｔ１＜Ｍ・Ｔ２）。
【００８４】
図８と図９のいずれの場合においても、故障診断部１ｂは、積分回路１９の出力電圧を検出して（図７のステップＳ６）、該出力電圧を所定の閾値Ｖ１と比較する。そして、積分回路１９の出力電圧が閾値Ｖ１以上であれば（図７のステップＳ７：ＹＥＳ）、故障診断部１ｂは、ＬＤモジュール２のＬＤの故障が無いと判断する（図７のステップＳ８）。
【００８５】
また、積分回路１９の出力電圧が閾値Ｖ１未満であれば（図７のステップＳ７：ＮＯ）、故障診断部１ｂは、ＬＤモジュール２のＬＤの故障が有ると判断する（図７のステップＳ９）。この場合の故障は、ＬＤモジュール２のＬＤから投射されたレーザ光の強度が規定の強度より小さいという発光出力の異常である。なお、この異常の原因としては、ＬＤモジュール２のＬＤの故障以外に、ＬＤ駆動回路３の故障や発光制御部１ｃの故障なども考えられる。
【００８６】
また、図７のステップＳ３で、図８（ａ）に示したようにＬＤ１〜ＬＤ４を順次発光させた場合において、積分回路１９の出力電圧が閾値Ｖ１未満になったときは（図７のステップＳ７：ＮＯ）、故障診断部１ｂが、ＬＤモジュール２のＬＤ１〜ＬＤ４のうち少なくとも１つが故障していると判断する。
【００８７】
対して、図７のステップＳ３で、図９（ａ）に示したように同一のＬＤを所定回数発光させた場合において、積分回路１９の出力電圧が閾値Ｖ１未満になったときは（図７のステップＳ７：ＮＯ）、故障診断部１ｂが、ＬＤモジュール２のＬＤ１〜ＬＤ４のうち発光させた１つのＬＤが故障していると判断する。
【００８８】
故障診断部１ｂは、上記のようにＬＤモジュール２のＬＤに故障が有ると判断すると、該診断結果を出力する（図７のステップＳ１０）。このとき、故障診断部１ｂは、上記診断結果を記憶部１１に記録したり、インタフェイス１２により車両側のＥＣＵに出力したりする。
【００８９】
故障診断部１ｂにより故障の有無が診断された後、制御部１が、鏡４ａの回転角を検出する（図７のステップＳ１１）。そして、鏡４ａの回転角が故障診断を終了する角度θ３Ｅ（図６、θ３Ｅ＝θ１＋θ２＋θ３）に到達していなければ（図７のステップＳ１２：ＮＯ）、再び図７のステップＳ３以降の処理が繰り返される。
【００９０】
そのステップＳ３の再実行時に、図８の例では、発光制御部１ｃが、発光停止期間Ｔ３の経過後に、再度ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４を時間間隔Ｔ２で順次発光させる。
【００９１】
また、ステップＳ３の再実行時に、図９の例では、発光制御部１ｃが、発光停止期間Ｔ３の経過後に、前回発光させたＬＤとは異なる、同一のＬＤを時間間隔Ｔ２で所定回数発光させる。図９（ａ）では、まずＬＤ１を時間間隔Ｔ２で所定回数発光させ、次にＬＤ２を時間間隔Ｔ２で所定回数発光させている。そして、ＬＤ２の次はＬＤ３、ＬＤ３の次はＬＤ４というように、ＬＤ１〜ＬＤ４を順番に所定回数発光させる（図示省略）。つまり、図９の例では、発光制御部１ｃが、診断期間θ３中に発光させるＬＤを順次切り替える。また、図９の例では、最初のＬＤ１が発光を開始してから、最後のＬＤ４が発光を終えるまでにかかる時間は、走査部４の鏡４ａが、図６の診断期間θ３の開始角度θ３Ｓから終了角度θ３Ｅまで回転するのにかかる時間より短く設定されている。このため、診断期間θ３に各ＬＤ１〜ＬＤ４の発光が少なくとも１回は実行される。
【００９２】
そして、図７のステップＳ３〜Ｓ１１の実行後に、鏡４ａの回転角が故障診断を終了する角度θ３Ｅに到達すると（図７のステップＳ１２：ＹＥＳ）、故障診断動作が終了となる。
【００９３】
上記図７の故障診断動作では、積分回路１９の出力電圧を１つの閾値Ｖ１と比較した結果に基づいて、ＬＤモジュール２の故障の有無を判断した例を示したが、これ代えて、図１０の例のように、積分回路１９の出力電圧を複数の閾値Ｖ１、Ｖ２と比較した結果に基づいて、ＬＤモジュール２の故障の有無を判断してもよい。
【００９４】
図１０は、対象物検出装置１００の他の故障診断動作を示したフローチャートである。制御部１が鏡４ａの回転角を検出し（図１０のステップＳ１）、該回転角が故障診断を開始する角度θ３Ｓになると（図１０のステップＳ２：ＹＥＳ）、ＬＤモジュール２のＬＤの発光処理が実行され（図１０のステップＳ３）、光センサ１８による受光処理が実行され（図１０のステップＳ４）、積分回路１９による積分処理が実行される（図１０のステップＳ５）。
【００９５】
そして、故障診断部１ｂが、積分回路１９の出力電圧を検出し（図１０のステップＳ６）、該出力電圧を所定の第１閾値Ｖ１および所定の第２閾値Ｖ２と比較する。第２閾値Ｖ２は、第１閾値Ｖ１より高い値に設定されている。
【００９６】
積分回路１９の出力電圧が第１閾値Ｖ１以上でかつ第２閾値Ｖ２未満であれば（図１０のステップＳ７ａ：ＹＥＳ）、故障診断部１ｂは、ＬＤモジュール２のＬＤの故障が無いと判断する（図１０のステップＳ８）。
【００９７】
対して、積分回路１９の出力電圧が第１閾値Ｖ１未満または第２閾値Ｖ２以上であれば（図１０のステップＳ７ａ：ＮＯ）、故障診断部１ｂは、ＬＤモジュール２のＬＤの故障が有ると判断する（図１０のステップＳ９）。このときの故障は、積分回路１９の出力電圧が第１閾値Ｖ１未満であれば、ＬＤモジュール２から投射されたレーザ光の強度が規定の強度より小さいという発光出力の異常であり、積分回路１９の出力電圧が第２閾値Ｖ２以上であれば、ＬＤモジュール２から投射されたレーザ光の強度が規定の強度より大きいという発光出力の異常である。故障診断部１ｂは、上記のようにＬＤモジュール２のＬＤに故障が有ると判断すると、該診断結果を出力する（図１０のステップＳ１０）。なお、上述した各異常の原因としては、ＬＤモジュール２のＬＤの故障以外に、ＬＤ駆動回路３の故障や発光制御部１ｃの故障なども考えられる。
【００９８】
故障診断部１ｂにより故障の有無が診断された後、鏡４ａの回転角が故障診断を終了する角度θ３Ｅに到達していなければ（図１０のステップＳ１２：ＮＯ）、再び図１０のステップＳ３以降の処理が繰り返される。そして、鏡４ａの回転角が故障診断を終了する角度θ３Ｅに到達すると（図１０のステップＳ１２：ＹＥＳ）、故障診断動作が終了となる。
【００９９】
以上述べた実施形態によると、対象物検出用の受光素子であるＡＰＤアレイ７ａとは別に、故障診断用の受光素子である光センサ１８を設けているので、ＡＰＤアレイ７ａの故障に有無にかかわらず、ＬＤモジュール２等の故障の有無を診断することができる。また、ＬＤモジュール２のＬＤから投射されたレーザ光のうち走査部４の鏡４ａに入射しない一部光を、集光ガイド１５により集光して走査部４側以外の所定方向に設けられた光センサ１８へ出射する。このため、ＬＤから走査部４を経由して対象物５０に投射されるレーザ光が集光ガイド１５に入射することはなく、集光ガイド１５で迷光が生じて、該迷光がＡＰＤアレイ７ａのＡＰＤに導かれることもない。このため、ＡＰＤアレイ７ａのＡＰＤから出力される受光信号に基づいて、物体検出部１ａにより対象物５０を精度良く検出することができる。さらに、走査部４に入射しない一部光を、集光ガイド１５で集光してから光センサ１８で受光し、さらに光センサ１８から出力される受光信号を、積分回路１９により所定の期間Ｔ１にわたって積分している。このため、当該一部光の強度が弱かったり、光センサ１８の性能がＡＰＤアレイ７ａの性能より低かったりしても、当該一部光に基づく光センサ１８の受光信号の電圧が、積分回路１９により時間積分されて、該受光信号のレベル（電圧値）が増大するので、積分回路１９の出力に基づいて、故障診断部１ｂによりＬＤモジュール２等の故障の有無を精度良く診断することができる。よって、対象物５０の検出精度とＬＤモジュール２等の故障の診断精度の双方を向上させることが可能となる。
【０１００】
また、以上の実施形態では、ＬＤモジュール２に設けられた全てのＬＤ１〜ＬＤ４から投射されたレーザ光の一部光を、集光ガイド１５が集光して光センサ１８に受光させている。このため、光センサ１８からの受光信号を積分回路１９で積分し、積分回路１９の出力に基づいて、故障診断部１ｂにより全てのＬＤ１〜ＬＤ４の故障の有無を検出することができる。
【０１０１】
また、以上の実施形態では、走査部４がＬＤ１〜ＬＤ４から投射されたレーザ光を所定範囲に走査しないときに設定された診断期間θ３に、発光制御部１ｃがＬＤ１〜ＬＤ４を複数回発光させ、積分回路１９が光センサ１８からの受光信号を積分し、故障診断部１ｂが積分回路１９の出力に基づいてＬＤ１〜ＬＤ４の故障の有無を診断している。このため、走査部４がＬＤ１〜ＬＤ４から投射されたレーザ光を所定範囲に走査する走査期間θ１、θ５（対象物検出期間）では、ＬＤ１〜ＬＤ４の故障診断が行われず、発光制御部１ｃによりＬＤ１〜ＬＤ４を所定の順序およびタイミングで発光させて、レーザ光を所定範囲に存在する対象物５０に確実に照射することができる。そして、対象物５０からの反射光を受光モジュール７により受光して、受光モジュール７から出力される受光信号に基づいて、物体検出部１ａにより対象物５０の有無や対象物５０までの距離を精度良く検出すること可能となる。また、故障診断部１ｂによる故障診断と、物体検出部１ａによる対象物５０の検出とを別々の期間に実行して、制御部１の処理負担を軽減することもできる。
【０１０２】
また、図８の実施形態では、診断期間θ３に複数のＬＤ１〜ＬＤ４を時間間隔Ｔ２で順次発光させているので、各ＬＤ１〜ＬＤ４から投射されたレーザ光の一部光を、それぞれ集光ガイド１５により集光して光センサ１８へ導くことができる。また、積分回路１９による受光信号の積分期間Ｔ１を、時間間隔Ｔ２より長く、該時間間隔Ｔ２にＬＤ１〜ＬＤ４の数を乗じた乗算時間より短く設定している。このため、光センサ１８から順次出力される受光信号を積分回路１９により期間Ｔ１にわたって積分した後、該積分回路１９の出力に基づいて、故障診断部１ｂによりＬＤ１〜ＬＤ４の故障の有無を一括して精度良く診断することができる。
【０１０３】
また、図９の実施形態では、診断期間θ３に複数のＬＤ１〜ＬＤ４のうち、同一のＬＤを時間間隔Ｔ２で所定回数発光させた後、発光させるＬＤを順次切り替ることを繰り返している。このため、各ＬＤ１〜ＬＤ４から投射されたレーザ光の一部光を、それぞれ集光ガイド１５により集光して光センサ１８へ導くことができる。また、積分回路１９による受光信号の積分期間Ｔ１を、時間間隔Ｔ２より長く、該時間間隔Ｔ２に同一のＬＤの発光回数を乗じた乗算時間より短く設定している。このため、光センサ１８から順次出力される受光信号を積分回路１９により期間Ｔ１にわたって積分した後、該積分回路１９の出力に基づいて、故障診断部１ｂにより各ＬＤ１〜ＬＤ４の故障の有無を個別に精度良く診断することができる。
【０１０４】
また、以上の実施形態では、積分回路１９が光センサ１８からの受光信号を期間Ｔ１にわたって積分した後、期間Ｔ３にわたって、ＬＤ１〜ＬＤ４が発光を停止して、積分回路１９を放電抵抗Ｒ２により放電させている。このため、期間Ｔ３の経過後に、再度ＬＤ１〜ＬＤ４を発光させて、集光ガイド１５、光センサ１８、積分回路１９、および故障診断部１ｂにより再度ＬＤ１〜ＬＤ４の故障の有無を精度良く診断することができる。
【０１０５】
また、以上の実施形態では、故障診断部１ｂにおいて、積分回路１９の出力電圧と所定の閾値とを比較した結果に基づいて、ＬＤ１〜ＬＤ４の故障の有無を精度良く診断することができる。特に、図７の実施形態では、積分回路１９の出力電圧が閾値Ｖ１以上である場合に、ＬＤ１〜ＬＤ４の故障が無いと判断し、該出力電圧が閾値Ｖ１未満である場合に、ＬＤ１〜ＬＤ４の故障が有ると判断している。そして、ＬＤ１〜ＬＤ４から投射されたレーザ光の強度が規定の強度より低い場合には、積分回路１９の出力電圧が閾値Ｖ１未満となるので、当該レーザ光の強度が過小となるＬＤ１〜ＬＤ４の故障を故障診断部１ｂで検出することができる。
【０１０６】
また、図１０の実施形態では、積分回路１９の出力電圧が閾値Ｖ１以上でかつ、該閾値Ｖ１より高い閾値Ｖ２未満である場合に、ＬＤ１〜ＬＤ４の故障が無いと判断し、該出力電圧が閾値Ｖ１未満または閾値Ｖ２以上である場合に、ＬＤ１〜ＬＤ４の故障が有ると判断している。そして、ＬＤ１〜ＬＤ４から投射されたレーザ光の強度が規定の強度より低い場合には、積分回路１９の出力電圧が閾値Ｖ１未満となり、該レーザ光の強度が規定の強度より高い場合には、積分回路１９の出力電圧が閾値Ｖ２以上となる。このため、レーザ光の強度が過小となるＬＤ１〜ＬＤ４の故障と、レーザ光の強度が過大となるＬＤ１〜ＬＤ４の故障のいずれをも、故障診断部１ｂで検出することができる。
【０１０７】
さらに、以上の実施形態では、故障診断用の受光素子として、対象物検出用のＡＰＤアレイ７ａより応答速度が遅いフォトトランジスタから成る光センサ１８を用いている。それにもかかわらず、ＬＤ１〜ＬＤ４から投射されたレーザ光の一部光を、集光ガイド１５で集光して光センサ１８に受光させ、該光センサ１８から出力される受光信号を積分回路１９で積分することで、該受光信号のレベルを増大することができる。このため、積分回路１９の出力に基づいて、故障診断部１ｂによりＬＤ１〜ＬＤ４の故障の有無を精度良く診断することができる。また、ＡＰＤアレイ７ａに比べて、フォトトランジスタ、集光ガイド１５、および積分回路１９は安価であり、然もフォトトランジスタは一般的なフォトダイオードよりも安価である。このため、ＡＰＤアレイ７ａなどのような高機能で高価な受光素子を故障診断用に追加する場合より、対象物検出装置１００の製造コストを低く抑えることができる。
【０１０８】
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、発光素子としてＬＤ１〜ＬＤ４を用い、対象物検出用に複数のＡＰＤが配列されたＡＰＤアレイ７ａを用い、故障診断用にフォトトランジスタから成る光センサ１８を用いた例を示したが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。ＬＤ以外の発光素子を用いて、該発光素子を適宜数発光モジュールに設けてもよい。また、フォトダイオードのような他の受光素子を、対象物検出用または故障診断用に用いてもよい。
【０１０９】
また、以上の実施形態では、側方から見て杯形の集光ガイド１５を用いた例を示したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、その他の形状の集光ガイドを集光部として用いてもよい。
【０１１０】
また、図８や図９に示した実施形態のように、診断期間θ３において、複数のＬＤ１〜ＬＤ４を一定の時間間隔Ｔ２で順次発光させたり、同一のＬＤを一定の時間間隔Ｔ２で所定回数発光させたりした例に限らず、複数のＬＤ１〜ＬＤ４を任意の順番や任意の時間間隔で発光させてもよい。また、たとえば、同一の診断期間θ３において、図８（ａ）と図９（ａ）のＬＤの発光形態を組み合わせてもよい。
【０１１１】
また、図６の実施形態では、走査部４の鏡４ａの表面による走査期間θ１が終了してから、鏡４ａの裏面による走査期間θ５が開始するまでの間に、診断期間θ３を設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定されるものではない。これ以外に、たとえば、鏡４ａの裏面による走査期間θ５が終了してから、鏡４ａの表面による走査期間θ１が開始するまでの間に、診断期間を設けてもよい。さらに、走査期間θ１の終了後から走査期間θ５の開始前までと、査期間θ５の終了後から走査期間θ１の開始前までの両方に、診断期間を設けてもよい。
【０１１２】
また、以上の実施形態では、板状の両面鏡４ａを有する走査部４により、ＬＤからのレーザ光を所定範囲に走査し、所定範囲からの反射光を走査してＡＰＤアレイ７ａに導いた例を示したが、本発明はこれのみに限定されるものではない。これ以外に、たとえば、反射面が１つまたは３つ以上の鏡を有する走査部を用いてもよい。また、ＬＤからのレーザ光を走査部で所定範囲に走査するが、所定範囲からの反射光を走査部を経由させずに、ＡＰＤアレイ７ａで受光させるように、走査部を設計したり、走査部や受光素子を配置したりしてもよい。
【０１１３】
また、以上の実施形態では、ＬＤモジュール２の透過窓２０側に集光ガイド１５と光センサ１８を配置した例を示したが、本発明はこれのみに限定されるものではない。集光ガイド１５と光センサ１８は、たとえば、ＬＤモジュール２やＬＤに対して透過窓２０と反対側、上方、下方、または発光面と反対側などに配置してもよい。要は、ＬＤから投射されたレーザ光のうち走査部４の鏡４ａに入射しない一部光を、集光ガイド１５で集光して光センサ１８で受光できるような位置に、集光ガイド１５と光センサ１８を配置すればよい。
【０１１４】
また、以上の実施形態では、オペアンプ１９ａを用いた積分回路１９を例に示したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、その他の構成の積分回路を用いてもよい。また、積分回路を放電させる放電部の構成も、図５に示した例に限らず、他の構成であってもよい。
【０１１５】
さらに、以上の実施形態では、車載用のレーザレーダから成る対象物検出装置１００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】
【０１１６】
１ａ  物体検出部
１ｂ  故障診断部
１ｃ  発光制御部
２  ＬＤモジュール（発光モジュール）
４  走査部
７ａ  ＡＰＤアレイ（第１受光素子）
１５  集光ガイド（集光部）
１８  光センサ（第２受光素子）
１９  積分回路
５０  対象物
１００  対象物検出装置
ＬＤ、ＬＤ１〜ＬＤ４  発光素子
Ｒ２  放電抵抗（放電部）
Ｔ１  積分期間（第１期間）
Ｔ２  時間間隔
Ｔ３  発光停止期間（第２期間）
Ｖ１  閾値、第１閾値
Ｖ２  第２閾値
Ｚ  走査角度範囲（所定範囲）
θ１、θ５  対象物検出期間
θ３  診断期間
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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