(57)【要約】【課題】遠距離にある対象物と近距離にある対象物の双方を精度良く検出する。【解決手段】対象物検出装置１００は、回転走査部４の鏡４ａを回転させて、ＬＤ（Laser Diode）群２ａに設けられた複数のＬＤのいずれかから投射されたレーザ光を鏡４ａで反射して所定範囲に走査し、対象物５０での反射光を鏡４ａで反射してＰＤ（Photo Diode）群７ａに設けられた複数のＰＤのいずれかに導く。また、発光させるＬＤを順次切り替えるとともに、発光状態のＬＤに対応して反射光を受光するＰＤを順次切り替えて、受光状態のＰＤから出力される受光信号に基づいて対象物５０を検出する。鏡４ａには、同一平面内に属さずにそれぞれ光を反射する第１反射面４ｂと第２反射面４ｃとが設けられ、第１反射面４ｂは鏡面反射面から成り、第２反射面４ｃは拡散反射面を含んでいる。【選択図】図１Ｂ
2019039848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を投射する複数の発光素子と、
光を受光して受光信号を出力する複数の受光素子と、
鏡を有し、前記鏡を回転させることにより、前記発光素子から投射された投射光を前記鏡で反射して所定範囲に走査し、前記所定範囲にある対象物での前記投射光の反射光を前記鏡で反射して前記受光素子に導く回転走査部と、を備え、
発光させる前記発光素子を順次切り替えて、発光状態の前記発光素子からの投射光を前記回転走査部により所定範囲に走査するとともに、発光状態の前記発光素子に対応して前記反射光を受光する前記受光素子を順次切り替えて、受光状態の前記受光素子から出力される受光信号に基づいて前記対象物を検出する対象物検出装置において、
前記鏡は、同一平面内に属さずにそれぞれ光を反射する第１反射面と第２反射面とを有し、
前記第１反射面は鏡面反射面から成り、
前記第２反射面は拡散反射面を含む、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、
前記回転走査部は、
前記投射光を前記鏡の前記各反射面で反射して所定範囲に走査するとともに、前記反射光を前記各反射面で反射して前記受光素子に導き、
前記第２反射面における前記投射光の入射部分または前記反射光の入射部分が前記拡散反射面から成る、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の対象物検出装置において、
前記回転走査部による前記投射光の走査面に対して平行な前記第２反射面の幅は、前記走査面に対して平行な前記第１反射面の幅より狭い、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、
前記鏡は板状に形成され、
前記第１反射面は前記鏡の前記板面に設けられ、
前記第２反射面は前記鏡の前記板面より面積が狭い側面に設けられた、ことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項５】
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において、
前記拡散反射面は、入射した光を拡散反射させるミラー形状である、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、
前記複数の受光素子のうち、前記受光状態の受光素子から出力される前記受光信号を、前記対象物検出用の受光信号として選択する信号選択部をさらに備えた、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、
前記複数の発光素子は、前記回転走査部による前記投射光の走査面に対して垂直に並ぶように配置され、
前記回転走査部が前記第１反射面により前記投射光を反射して所定範囲に走査する第１走査期間に、
前記複数の発光素子を順次発光させて、該発光状態の発光素子に対応する前記受光素子に前記反射光を順次受光させ、
前記回転走査部が前記第２反射面により前記投射光を反射して所定範囲に走査する第２走査期間に、
前記複数の発光素子のうち特定の発光素子を所定の周期で発光させて、前記複数の受光素子に前記反射光を順次受光させる、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、
前記第１走査期間に、前記発光素子の発光状態と前記受光信号とに基づいて、前記対象物の有無、前記対象物の存在方向、または前記対象物までの距離を検出し、
前記第２走査期間に、前記発光素子の発光状態と前記受光信号とに基づいて、少なくとも前記対象物の有無を検出する、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、その反射光を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対象物を検出する対象物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、衝突防止機能を有する車両などには、レーザレーダのような対象物検出装置が搭載されている。この対象物検出装置は、発光素子から光を投射し、その反射光を受光素子で受光して、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などを検出する。
【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、広範囲に対して光を投受光するために、発光素子や受光素子が複数用いられることもある。また、受光素子に代えて、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどが用いられることもある。
【０００４】
さらに、広範囲に光を投受光したり、装置を小型化したりするなどのために、水平方向や垂直方向に光を走査または分散する機能を有した対象物検出装置もある（たとえば特許文献１〜３）。
【０００５】
特許文献１の対象物検出装置には、６面体状の鏡を有する回転走査部が備わっている。鏡の上下面に対して垂直な中心軸は回転軸である。鏡の４つの側面は、反射面になっていて、回転軸に対して異なる角度で傾斜している。回転軸を中心にして鏡を回転させることにより、発光素子（レーザ光源）から投射された投射光が鏡の各反射面で反射されて所定範囲に走査される。また、所定範囲にある対象物で反射された反射光が鏡の各反射面で反射されて受光素子（光検出器）へ導かれる。この投受光時に、投射光や反射光が水平方向だけでなく、垂直方向にも走査される。
【０００６】
特許文献２の対象物検出装置には、第１走査ミラーと第２走査ミラーとが備わっている。これら各走査ミラーは板状に形成されていて、該板面が反射面になっている。コントローラにより第１走査ミラーの角度を変えることにより、発光素子から投射された光が第１走査ミラーで反射して所定範囲に走査される。また、コントローラにより第２走査ミラーの角度を変えることにより、所定範囲にある対象物で反射された反射光が第２走査ミラーで反射して受光素子へ導かれる。
【０００７】
特許文献３の対象物検出装置には、ハーフミラーと２つの回折光学素子とが備わっている。ハーフミラーは、発光素子から投射された光を分離して、各回折光学素子に入射させる。各回折光学素子は、ハーフミラーから入射した光をドットパターン光に変換して、異なる所定領域に照射する。
【０００８】
対象物検出装置に対して対象物が遠距離にある場合と近距離にある場合とでは、同様の角度分解能が得られず、対象物の検出精度が異なってしまう。これは、対象物が遠距離にある場合と近距離にある場合とでは、対象物検出装置から対象物への投射光の照射状態が異なったり（特許文献３）、対象物からの反射光の対象物検出装置への入射状態が異なったり、対象物検出装置内のレンズなどによる反射光の結像状態などが異なったり（特許文献１）することなどが原因である。このため、遠距離にある対象物の検出精度を高くしようとすると、近距離にある対象物の検出精度が低下してしまう。
【０００９】
そこで、遠距離にある対象物の検出精度だけでなく、近距離にある対象物の検出精度も高めるために、特許文献１では、発光素子から投光レンズによる発光素子の共役像までの光路長を無限遠に設定し、受光素子から受光レンズによる受光素子の共役像までの光路長を無限遠よりも近い位置に設定する。また、特許文献３では、発光素子から投射した光を複数の回折光学素子によりドットパターン光に変換して、広い角度範囲の所定領域に照射する。
【００１０】
また、特許文献２の背景技術には、受光素子をアレイ状に多数設け、発光素子からの投射光の走査位置に対応付けられた受光素子をマルチプレクサにより選択し、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ことが開示されている。これにより、受光信号に含まれるノイズ成分は軽減されるが、回路規模が大掛かりになってしまう。そこで、特許文献２では、回路規模を増大させることなく、近距離にある対象物の検出精度も高めるために、先に検出した対象物までの距離情報と、投光時の第１走査ミラーの角度情報とに基づいて、第２走査ミラーの角度を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１４−５２３６６号公報
【特許文献２】特開２０１４−２１９２５０号公報
【特許文献３】特開２０１２−２３７６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
対象物が遠距離にある場合は、投射光の光路と反射光の光路との幾何学的ずれが小さいため、投射光を発した発光素子に対応する受光素子に、対象物からの反射光を受光させることで、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精度良く検出することができる。しかし、対象物が近距離にある場合は、投射光の光路と反射光の光路との幾何学的ずれが大きくなることから、投射光の光路と反射光の光路に角度差が生じ、発光素子に対応する受光素子に反射光が入射しないことがある。このため、発光素子に対応する受光素子に反射光を受光させても、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精度良く検出することができないおそれがある。
【００１３】
本発明は、遠距離にある対象物と近距離にある対象物の双方を精度良く検出す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】
【００１４】
本発明による対象物検出装置は、光を投射する複数の発光素子と、光を受光して受光信号を出力する複数の受光素子と、鏡を有し、該鏡を回転させることにより、発光素子から投射された投射光を鏡で反射して所定範囲に走査し、所定範囲にある対象物での投射光の反射光を鏡で反射して受光素子に導く回転走査部とを備え、発光させる発光素子を順次切り替えて、発光状態の発光素子からの投射光を回転走査部により所定範囲に走査するとともに、発光状態の発光素子に対応して反射光を受光する受光素子を順次切り替えて、受光状態の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。この構成において、鏡は、同一平面内に属さずにそれぞれ光を反射する第１反射面と第２反射面とを有し、第１反射面は鏡面反射面から成り、第２反射面は拡散反射面を含んでいる。
【００１５】
上記によると、いずれかの発光素子から投射された投射光と該投射光の対象物での反射光とが、回転走査部の鏡の第１反射面で鏡面反射された場合には、投射光が遠距離にある対象物で反射されると、投射光を投射した発光素子に対応する受光素子に対象物からの反射光が入射する。このため、発光状態の発光素子に対応する受光素子に反射光を受光させることで、該受光素子から出力される受光信号に基づいて、遠距離にある対象物を精度良く検出することができる。
【００１６】
また、いずれかの発光素子から投射された投射光が、回転走査部の鏡の第２反射面で拡散反射された場合には、各投射光が異なる方向から対象物に当たり、該各投射光の対象物での反射光が異なる方向から複数の受光素子に入射する。また、反射光が第２反射面で拡散反射された場合にも、該反射光が異なる方向から複数の受光素子に入射する。このとき、少なくとも発光状態の発光素子に対応する受光素子の数より多くの受光素子に反射光が入射するので、反射光が近距離にある対象物からの反射光であっても、発光状態の発光素子に対応する受光素子に反射光を入射させ易くすることができる。このため、該受光素子から出力される受光信号に基づいて、近距離にある対象物を精度良く検出することができる。  
【００１７】
本発明において、回転走査部は、投射光を鏡の各反射面で反射して所定範囲に走査するとともに、反射光を各反射面で反射して受光素子に導き、第２反射面における投射光の入射部分または反射光の入射部分が拡散反射面から構成されていてもよい。
【００１８】
また、本発明において、回転走査部による投射光の走査面に対して平行な第２反射面の幅は、該走査面に対して平行な第１反射面の幅より狭くてもよい。
【００１９】
また、本発明において、鏡は板状に形成され、第１反射面は鏡の板面に設けられ、第２反射面は鏡の板面より面積が狭い側面に設けられてもよい。
【００２０】
また、本発明において、拡散反射面は、入射した光を拡散反射させるミラー形状であってもよい。
【００２１】
また、本発明において、複数の受光素子のうち、受光状態の受光素子から出力される受光信号を、対象物検出用の受光信号として選択する信号選択部をさらに備えてもよい。
【００２２】
また、本発明において、複数の発光素子は、回転走査部による投射光の走査面に対して垂直に並ぶように配置され、回転走査部が第１反射面により投射光を反射して所定範囲に走査する第１走査期間に、複数の発光素子を順次発光させて、該発光状態の発光素子に対応する受光素子に反射光を順次受光させ、回転走査部が第２反射面により投射光を反射して所定範囲に走査する第２走査期間に、複数の発光素子のうち特定の発光素子を所定の周期で発光させて、複数の受光素子に反射光を順次受光させてもよい。
【００２３】
さらに、本発明において、第１走査期間に、発光素子の発光状態と受光信号とに基づいて、対象物の有無、対象物の存在方向、または対象物までの距離を検出し、第２走査期間に、発光素子の発光状態と受光信号とに基づいて、少なくとも対象物の有無を検出してもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、遠距離にある対象物と近距離にある対象物の双方を精度良く検出す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】
【００２５】
【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の鏡の角度が変化した状態を示した図である
【図２Ａ】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２Ｂ】図１Ｂ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群の正面図である。
【図４】図１ＡのＰＤ群の正面図である。
【図５】図１Ａの回転走査部の鏡の斜視図である。
【図６】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７】図１Ａの対象物検出装置の第１走査期間の投光状態を示した図である。
【図８】遠距離にある対象物に対する第１走査期間の投受光状態を示した図である。
【図９】近距離にある対象物に対する第１走査期間の投受光状態を示した図である。
【図１０】近距離にある対象物に対する第２走査期間の投受光状態を示した図である。
【図１１】第１走査期間の投受光タイミングを示した図である。
【図１２】第２走査期間の投受光タイミングを示した図である。
【図１３】本発明の他の実施形態による回転走査部の鏡の斜視図である。
【図１４】本発明の他の実施形態による回転走査部の鏡の斜視図である。
【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、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５を参照しながら説明する。
【００２８】
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２Ａは、図１Ａの対象物検出装置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２Ｂは、図１Ｂの対象物検出装置１００の光学系を後方（図１Ｂ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。
【００２９】
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）群２ａ、投光レンズ１４、回転走査部４、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＰＤ（Photo Diode）群７ａから成る。
【００３０】
そのうち、ＬＤ群２ａ、投光レンズ１４、および回転走査部４は、投光光学系である。また、回転走査部４、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＰＤ群７ａは、受光光学系である。
【００３１】
これらの光学系は、対象物検出装置１００のケース１９内に収容されている。ケース１９の前面（対象物５０側）は開口している。このケース１９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）。
【００３２】
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。
【００３３】
図３は、ＬＤ群２ａの正面図（発光面側を見た図）である。ＬＤ群２ａは、複数のＬＤ１〜ＬＤ８から構成されている。図３では、ＬＤ１〜ＬＤ８の発光面を示している。ＬＤ１〜ＬＤ８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〜ＬＤ８は、発光面が回転走査部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〜ＬＤ８を、まとめてＬＤと表記する。
【００３４】
図４は、ＰＤ群７ａの正面図（受光面側を見た図）である。ＰＤ群７ａは、複数のＰＩＮ型のＰＤ１〜ＰＤ１６から構成されている。図４では、ＰＤ１〜ＰＤ１６の受光面を示している。ＰＤ１〜ＰＤ１６は、ＬＤ１〜ＬＤ８から投射されたレーザ光（投射光）や、該レーザ光の対象物５０による反射光などを受光する受光素子である。ＰＤ１〜ＰＤ１６は、受光面が反射鏡１７側を向くように、上下方向（図２の上下方向と同一方向）と左右方向（図１Ａ〜図２の左右方向と同一方向）に複数配列されている。以下、ＰＤ１〜ＰＤ１６を、まとめてＰＤと表記する。
【００３５】
図１Ａ〜図２Ｂに示す回転走査部４は、回転鏡または光偏向器とも呼ばれている。回転走査部４には、鏡４ａとモータ４ｆなどが備わっている。
【００３６】
図５は、回転走査部４の鏡４ａの斜視図である。鏡４ａは、矩形の板状に形成されている。鏡４ａの両板面（表裏面）には、全体に渡って第１反射面４ｂが設けられている。第１反射面４ｂの全面は、入射した光を鏡面反射する鏡面反射面から成る。
【００３７】
鏡４ａの長手方向の両側面には、全体に渡って、第２反射面４ｃが設けられている。第２反射面４ｃの全面は、入射した光を拡散反射するミラー形状の拡散反射面から成る。具体的には、たとえば鏡４ａの両側面に、拡散反射材（板状材や膜体や粉体など）や凸面鏡（パラボラ形状の鏡など）を取り付けたり、凹凸加工や曲面加工を施したりするなどして、拡散反射面から成る第２反射面４ｃを設けている。また、これ以外の方法で、拡散反射面から成る第２反射面４ｃを設けてもよい。
【００３８】
第１反射面４ｂと第２反射面４ｃとは、同一平面内に属しておらず、直交している。また、第２反射面４ｃの面積は、第１反射面４ｂの面積より狭くなっている。
【００３９】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、鏡４ａの下方には、モータ４ｆが設けられている。モータ４ｆの回転軸４ｊと鏡４ａの中心軸４ｑとが一致するように、回転軸４ｊの上端には鏡４ａが固定されている。回転軸４ｊと中心軸４ｑとは上下方向と平行でかつ第１反射面４ｂおよび第２反射面４ｃと平行になっている。鏡４ａは、モータ４ｆの回転軸４ｊに連動して、中心軸４ｑを中心に回転する。
【００４０】
ケース１９内において、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＰＤ群７ａは、回転走査部４の鏡４ａの上部周辺に配置されている。ＬＤ群２ａと投光レンズ１４は、鏡４ａの下部周辺に配置されている。ＬＤ群２ａと投光レンズ１４の上方でかつ受光レンズ１６の下方には、遮光板１８が設けられている。遮光板１８は、ケース１９内に固定され、投光路と受光路とを区切っている。透過窓２０は、回転走査部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。
【００４１】
対象物５０を検出する投受光路は、図１Ａ〜図２Ｂ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〜図２Ｂに１点鎖線の矢印で示すように、ＬＤ群２ａの各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、回転走査部４の鏡４ａのいずれかの反射面４ｂ、４ｃの下半分の領域に入射する。
【００４２】
この際、モータ４ｆが回転して、鏡４ａの角度（向き）が変化することで、たとえば図１Ａに示すように、いずれかの第１反射面４ｂがＬＤ群２ａと対象物５０側に面した所定角度になる。すると、１点鎖線の矢印で示すように、レーザ光が当該第１反射面４ｂで鏡面反射して、透過窓２０を透過し、ケース１９外の所定範囲に投射される。このときのレーザ光の投射光軸は、一方向である。
【００４３】
また、図１Ｂに示すように、いずれかの第２反射面４ｃがＬＤ群２ａと対象物５０側に面した所定角度になると、１点鎖線の矢印で示すように、レーザ光が当該第２反射面４ｃで拡散反射されて、透過窓２０を透過し、ケース１９外の所定範囲に投射される。このときの各レーザ光の投射光軸は、水平方向や垂直方向に異なっている。
【００４４】
さらに、いずれかの反射面４ｂ、４ｃがＬＤ群２ａと対象物５０側に面した所定角度範囲で回動することで、レーザ光が当該反射面４ｂ、４ｃで反射して、所定範囲に水平方向に走査される。また、前述したように、ＬＤは、図２Ａおよび図２Ｂで上下方向、すなわち回転走査部４によるレーザ光の走査面（水平面）に対して垂直な方向に複数設けられている。このため、各ＬＤからレーザ光を順次投射して、鏡４ａを回転させることで、レーザ光が上下方向（鉛直方向）にも走査される。
【００４５】
回転走査部４により、ＬＤから投射されたレーザ光を第１反射面４ｂで反射して所定範囲に走査する期間を、以下、第１走査期間という。また、回転走査部４により、ＬＤから投射されたレーザ光を第２反射面４ｃで反射して所定範囲に走査する期間を、以下、第２走査期間という。
【００４６】
図１Ａに示すように、ＬＤから投射されたレーザ光の回転走査部４による走査面に対して平行な第２反射面４ｃの幅Ｗ２は、該走査面に対して平行な第１反射面４ｂの幅Ｗ１より狭くなっている。このため、第２反射面４ｃを利用する第２走査期間は、第１反射面４ｂを利用する第１走査期間より短くなる。
【００４７】
図１Ａに示す走査角度範囲Ｚは、ＬＤからのレーザ光が鏡４ａの第１反射面４ｂで反射されて、対象物検出装置１００から投射される水平方向の所定範囲（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の第１反射面４ｂによる対象物５０の水平方向の検出範囲である。
【００４８】
なお、図示を省略しているが、第２反射面４ｃによる対象物５０の水平方向の検出範囲、すなわちＬＤから投射されたレーザ光が第２反射面４ｃで反射されて、対象物検出装置１００から投射される所定範囲は、走査角度範囲Ｚより小さくなる。これは、第２反射面４ｃの幅Ｗ２が第１反射面４ｂの幅Ｗ１より狭く、第２反射面４ｃが第１反射面４ｂよりＬＤ群２ａや投光レンズ１４に近い軌道で回動するためである。然るに、たとえば、ＬＤ群２ａや投光レンズ１４に対する第２反射面４ｃの距離、第２反射面４ｃの拡散反射率、または投光レンズ１４の形状や性能などを調整することにより、第２反射面４ｃによる対象物５０の水平方向の検出範囲を、第１反射面４ｂによる対象物５０の水平方向の検出範囲とほぼ同等にすることができる。なお、第２反射面４ｃはレーザ光を拡散反射するため、第２反射面４ｃによる対象物５０の垂直方向の検出範囲は、第１反射面４ｂによる対象物５０の垂直方向の検出範囲より広くなる。
【００４９】
図１Ａに１点鎖線の矢印で示すように、第１反射面４ｂで鏡面反射して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。すると、その反射光は、２点鎖線の矢印で示すように、透過窓２０を透過して、鏡４ａの第１反射面４ｂの上半分の領域に当たる。
【００５０】
この際、モータ４ｆが回転して、鏡４ａの角度（向き）が変化することで、たとえば図１Ａに示すように、いずれかの第１反射面４ｂが受光レンズ１６と対象物５０側に面した所定角度になる。すると、図１Ａおよび図２Ａに２点鎖線の矢印で示すように、対象物５０からの反射光が当該第１反射面４ｂで鏡面反射して、受光レンズ１６に入射する。このときの反射光の入射光軸は、一方向である。そして、当該反射光は、受光レンズ１６で集光された後、反射鏡１７で鏡面反射して、ＰＤ群７ａのＰＤで受光される。
【００５１】
また、図１Ｂに１点鎖線の矢印で示すように、第２反射面４ｃで拡散反射して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でそれぞれ反射される。すると、その各反射光は、２点鎖線の矢印で示すように、異なる方向から透過窓２０を透過して、鏡４ａの第２反射面４ｃの上半分の領域に当たる。
【００５２】
この際、モータ４ｆが回転して、鏡４ａの角度（向き）が変化することで、たとえば図１Ｂに示すように、いずれかの第２反射面４ｃが受光レンズ１６と対象物５０側に面した所定角度になる。すると、図１Ｂおよび図２Ｂに２点鎖線の矢印で示すように、対象物５０からの各反射光が当該第２反射面４ｃで拡散反射して、受光レンズ１６に入射する。このときの反射光の入射光軸は、水平方向や垂直方向に異なっている。そして、当該各反射光は、受光レンズ１６で集光された後、反射鏡１７で鏡面反射して、ＰＤ群７ａのＰＤで受光される。
【００５３】
さらに、いずれかの反射面４ｂ、４ｃが受光レンズ１６と対象物５０側に面した所定角度範囲で回動することで、所定範囲に存在する対象物５０からの反射光が、反射面４ｂ、４ｃで反射して、受光レンズ１６と反射鏡１７を介して、ＰＤ群７ａのＰＤで受光される。つまり、回転走査部４は、所定範囲に存在する対象物５０からの反射光を水平方向に走査して、受光レンズ１６と反射鏡１７を介してＰＤへ導く。
【００５４】
図１Ａおよび図２Ａに示したように、第１反射面４ｂを経由して対象物５０に対して光を投受光した場合より、図１Ｂおよび図２Ｂに示したように、第２反射面４ｃを経由して対象物５０に対して光を投受光した場合の方が、光が拡散するため、対象物５０からの反射光が入射するＰＤの数が多くなる。
【００５５】
次に、対象物検出装置１００の電気的構成を、図６を参照しながら説明する。
【００５６】
図６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、発光モジュール２、ＬＤ駆動回路３、モータ４ｆ、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、記憶部１１、および通信部１２が備わっている。
【００５７】
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が設けられている。
【００５８】
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などが記憶されている。
【００５９】
通信部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、通信部１２によりＥＣＵに対して、各種情報を送受信する。
【００６０】
発光モジュール２には、ＬＤ群２ａと、ＬＤ群２ａの各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６では、便宜上、ＬＤを図示せず、キャパシタ２ｃのブロックを１つ示している。
【００６１】
制御部１は、ＬＤ駆動回路３によりＬＤ群２ａの各ＬＤの動作を制御する。具体的には、制御部１は、ＬＤ駆動回路３により各ＬＤを発光させて、レーザ光を投射する。また、制御部１は、ＬＤ駆動回路３により各ＬＤの発光を停止させて、電荷が放電したキャパシタ２ｃを充電する。
【００６２】
モータ４ｆは、回転走査部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４ｆ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いずれかの反射面４ｂ、４ｃで反射して、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いずれかの反射面４ｂ、４ｃで反射して、ＰＤ群７ａに導く。この際、制御部１は、エンコーダ６の出力に基づいて、モータ４ｆや鏡４ａの回転状態（回転角や回転数など）を検出する。
【００６３】
受光モジュール７には、ＰＤ群７ａ、ＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）７ｂ、ＭＵＸ（Multiplexer）７ｃ、および高速アンプ７ｄ、７ｅが含まれている。ＴＩＡ７ｂは、ＰＤ群７ａのＰＤと対を成すように、複数設けられている。図６では、代表的に、２組のＰＤおよびＴＩＡ７ｂを示しているが、３組目以上のＰＤおよびＴＩＡ７ｂも同様に設けられている。ＰＤおよびＴＩＡ７ｂは全１６組あり、各組は受光チャンネルを構成している。つまり、受光モジュール７には、複数の受光チャンネル（全１６チャンネル）が設けられている。
【００６４】
各ＰＤのカソードは、電源＋Ｖに接続されている。各ＰＤのアノードは、各ＴＩＡ７ｂの入力端に接続されている。各ＴＩＡ７ｂの出力端は、ＭＵＸ７ｃに接続されている。各ＰＤは、光を受光することにより、電流（受光信号）を出力する。各ＴＩＡ７ｂは、接続されたＰＤに流れた電流を電圧信号に変換して、ＭＵＸ７ｃへ出力する。
【００６５】
ＭＵＸ７ｃは、複数のＴＩＡ７ｂから出力される電圧信号を選択し、いずれかの高速アンプ７ｄ、７ｅに出力する。高速アンプ７ｄ、７ｅは、高速でゲインを切り替えて、ＭＵＸ７ｃの出力信号を増幅し、コンパレータ８ａ、８ｂに出力する。これにより、各ＰＤの受光状態に応じた電圧信号が、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。ＭＵＸ７ｃは、本発明の「信号選択部」の一例である。
【００６６】
高速アンプ７ｄ、７ｅ、コンパレータ８ａ、８ｂ、およびＡＤＣ９ａ、９ｂは、対を成すように２組設けられている。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。
【００６７】
コンパレータ８ａは、高速アンプ７ｄ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。コンパレータ８ｂは、高速アンプ７ｅ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、コンパレータ８ａ、８ｂは、対応する高速アンプ７ｄ、７ｅ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、高速アンプ７ｄ、７ｅ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。
【００６８】
他の例として、コンパレータ８ａ、８ｂは、高速アンプ７ｄ、７ｅの出力信号が閾値以下の場合に、別の所定信号（たとえばローレベル信号）をＡＤＣ９ａ、９ｂに出力してもよいし、信号を全く出力しなくてもよい。
【００６９】
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。
【００７０】
上記のように、各ＰＤ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。
【００７１】
制御部１の物体検出部１ａは、前述した第１走査期間と第２走査期間に、いずれかのＡＤＣ９ａ、９ｂの出力信号に基づいて、対象物５０の有無や対象物５０までの距離などを検出する。具体的には、たとえば物体検出部１ａは、ＡＤＣ９ａ、９ｂから出力される「１」信号および／または「０」信号に基づいて、対象物５０の有無を検出する。
【００７２】
また、たとえば物体検出部１ａは、ＬＤからのレーザ光の投射時刻を検出するとともに、ＡＤＣ９ａ、９ｂから出力される「１」信号および／または「０」信号に基づいて、該レーザ光の対象物５０による反射光の受光時刻を検出する。そして、レーザ光の投射時刻と反射光の受光時刻とに基づいて、対象物５０までの距離を算出する。詳しくは、ＬＤから投射したレーザ光のＴＯＦ（Time of Flight）を検出し、該ＴＯＦに基づいて対象物５０までの距離を算出する。
【００７３】
次に、対象物検出装置１００の対象物５０に対する投受光状態を、図７〜図１０を参照しながら説明する。
【００７４】
図７は、対象物検出装置１００の第１走査期間の投光状態を示した図である。図８は、遠距離にある対象物５０に対する、対象物検出装置１００の第１走査期間の投受光状態を示した図である。図９は、近距離にある対象物５０に対する、対象物検出装置１００の第１走査期間の投受光状態を示した図である。図１０は、近距離にある対象物５０に対する、対象物検出装置１００の第２走査期間の投受光状態を示した図である。
【００７５】
図７〜図１０では、便宜上、対象物検出装置１００内のＬＤ群２ａ、ＰＤ群７ａ、投光レンズ１４、鏡４ａ、および受光レンズ１６を模式的に示している。また、図７〜図１０の上下方向は、図２〜図５の上下方向と同一であり、かつ鉛直方向である。
【００７６】
前述したように、ＬＤ群２ａには、ＬＤ１〜ＬＤ８が上下方向に配列されている。また、ＰＤ群７ａには、ＰＤ１〜ＰＤ１６の対が上下方向に配列されている。
【００７７】
第１走査期間では、ＬＤから投射されたレーザ光が、投光レンズ１４を経由して、回転走査部４の鏡４ａの第１反射面４ｂで鏡面反射し、所定範囲の鉛直方向における所定の方角に投射される。具体的には、図７に１点鎖線の矢印で示すように、最上位置にあるＬＤ１から投射されたレーザ光Ｌ１は、最も下向きの投射角度（水平方向に対する角度）で所定範囲に投射される。最下位置にあるＬＤ８から投射されたレーザ光Ｌ８は、最も上向きの投射角度（水平方向に対する角度）で所定範囲に投射される。中間にあるＬＤ４から投射されたレーザ光Ｌ４は、水平に所定範囲に投射される（図８、図９も参照）。ＬＤ２やＬＤ３から投射されたレーザ光Ｌ２、Ｌ３は、配列位置に従って、ＬＤ１の投射角度より小さくかつＬＤ４の投射角度より大きい異なる投射角度で下向きに所定範囲に投射される。ＬＤ５〜ＬＤ７からそれぞれ投射されたレーザ光Ｌ５〜Ｌ７は、配列位置に従って、ＬＤ８の投射角度より小さくかつＬＤ４の投射角度より大きい異なる投射角度で上向きに所定範囲に投射される。
【００７８】
ところで、いずれかのＬＤから回転走査部４の第１反射面４ｂを介して投射されたレーザ光が、たとえば１００ｍの遠距離にある対象物５０で反射した場合を考えると、対象物５０までの距離に比べてＬＤとＰＤは極めて近接していることから、ＬＤとＰＤは近似的に同位置にあるとみなして差し支えない。したがって、ＬＤから対象物５０へ投射された投射光の光路と、対象物５０で反射した反射光の光路とは、略平行とみなすことができる。そして、その反射光は、レーザ光を投射したＬＤに対応するＰＤで受光される。
【００７９】
具体的には、たとえば図８に示すように、ＬＤ４から第１反射面４ｂを介して水平方向に投射されたレーザ光Ｌ４の、遠距離にある対象物５０ａでの反射光Ｒ４は、２点鎖線の矢印で示すようにレーザ光Ｌ４に対して略平行に、すなわち水平方向に対して略０°の角度で透過窓２０へ入射する。そして、第１反射面４ｂで鏡面反射され、受光レンズ１６などを経由して、ＬＤ４に対応するＰＤ７、ＰＤ８で受光される。図示を省略しているが、ＬＤ１から第１反射面４ｂを介して投射されたレーザ光の反射光は、該レーザ光に対して略平行に透過窓２０へ入射し、第１反射面４ｂと受光レンズ１６などを経由して、ＬＤ１に対応するＰＤ１、ＰＤ２で受光される。ＬＤ２から第１反射面４ｂを介して投射されたレーザ光の反射光は、該レーザ光に対して略平行に透過窓２０へ入射し、第１反射面４ｂと受光レンズ１６などを経由して、ＬＤ２に対応するＰＤ３、ＰＤ４で受光される。以下同様に、ＬＤ３〜ＬＤ８からそれぞれ第１反射面４ｂを介して投射されたレーザ光の反射光は、各レーザ光に対して略平行に透過窓２０へ入射し、各ＬＤに対応するＰＤで受光される。
【００８０】
対して、いずれかのＬＤから回転走査部４の第１反射面４ｂを介して投射されたレーザ光が、たとえば１０ｍ未満の近距離にある対象物５０で反射した場合を考えると、対象物５０までの距離が短いことから、投射光と反射光とを略平行とみなすことが困難である。このため、対象物５０での反射光が、投射されたレーザ光に対して平行ではない角度で、透過窓２０へ入射することがある。この場合、その反射光は、レーザ光を投射したＬＤに対応するＰＤで受光されない。
【００８１】
具体的には、たとえば図９に示すように、ＬＤ４から第１反射面４ｂを介して水平方向に投射されたレーザ光Ｌ４の、近距離にある対象物５０ｂ、５０ｃでの反射光Ｒｂ、Ｒｃは、２点鎖線の矢印で示すようにレーザ光Ｌ４に対して平行に透過窓２０へ入射せず、レーザ光Ｌ４に対して下向きの所定の角度をもって透過窓２０へ斜めに入射する。このため、反射光Ｒｂ、Ｒｃは、第１反射面４ｂと受光レンズ１６などを経由して、ＬＤ４に対応するＰＤ７、ＰＤ８で受光されずに、ＬＤ４に対応しないＰＤ１３〜ＰＤ１６で受光される。
【００８２】
また、対象物５０ｂ、５０ｃまでの距離が短くなるほど、レーザ光Ｌ４と反射光Ｒｂ、Ｒｃとのなす角度が大きくなる。このため、対象物５０ｂによる反射光ＲｂはＰＤ１３、ＰＤ１４で受光され、対象物５０ｂより近くにある対象物５０ｃによる反射光ＲｃはＰＤ１５、ＰＤ１６で受光される。図示を省略しているが、他のＬＤから第１反射面４ｂを介して投射されたレーザ光の対象物５０ｂ、５０ｃでの反射光も、同様に、各ＬＤに対応するＰＤで受光されずに、対応しないＰＤで受光される。
【００８３】
一方、第２走査期間では、たとえば図１０に１点鎖線の矢印で示すように、ＬＤ４から投射されたレーザ光Ｌ４が、投光レンズ１４を経由して、回転走査部４の鏡４ａの第２反射面４ｃで拡散反射し、所定範囲の鉛直方向における多方角に拡散投射される。このとき、所定範囲の水平方向における多方角にも、レーザ光Ｌ４は拡散投射される。
【００８４】
このように拡散投射された各レーザ光Ｌ４は、近距離にある対象物５０ｂ、５０ｃに異なる方向から当たる。このため、各レーザ光Ｌ４の対象物５０ｂ、５０ｃでの反射光Ｒｂ、Ｒｃが、各レーザ光Ｌ４の投射方向より上方の方向から透過窓２０へ入射する。そして、各反射光Ｒｂ、Ｒｃは、第２反射面４ｃで拡散反射されて、受光レンズ１６などを経由し、ＰＤ群７ａの複数のＰＤ５〜ＰＤ１６で受光される。このとき、レーザ光Ｌ４を投射したＬＤ４に対応するＰＤ７、ＰＤ８でも反射光Ｒｂ、Ｒｃが受光される。
【００８５】
このように、第２反射面４ｃによる投受光時には、レーザ光の対象物５０での反射光が、図８や図９に示した第１反射面４ｂによる投受光時よりも多くのＰＤに入射する。また、その反射光が入射するＰＤには、レーザ光を投射したＬＤに対応するＰＤが含まれている。他のＬＤから投射されて第２反射面４ｃにより拡散反射されたレーザ光の対象物５０での反射光も、同様に、当該ＬＤに対応するＰＤを含んだ多くのＰＤで受光される。
【００８６】
また、第２走査期間に近距離にある対象物５０からの反射光が入射するＰＤの数や位置は、第２反射面４ｃの拡散反射率や対象物５０の位置や形態などによって変化する。然るに、当該反射光が入射するＰＤの数も、レーザ光を投射したＬＤに対応するＰＤの数より多くなる。また、レーザ光や反射光が第２反射面４ｃで拡散反射されることで、レーザ光を投射したＬＤに対応するＰＤに、近距離にある対象物５０での反射光が入射し易くなる。
【００８７】
なお、第２反射面４ｃの面積が第１反射面４ｂの面積より狭いことや、第２反射面４ｃでレーザ光や反射光が拡散反射されることによって、第２走査期間にＰＤで受光される反射光の強度が弱くなることが懸念される。然るに、近距離にある対象物５０でのレーザ光の反射光は、遠距離にある対象物５０でのレーザ光の反射光より強度が強いため、第２走査期間にＰＤで受光される反射光の強度は、物体検出部１ａで対象物５０を検出するのに十分なレベルである。また、第２走査期間にＰＤで受光される反射光の強度が所定のレベル以上になるように、第２反射面４ｃの面積や拡散反射率を設定してもよい。
【００８８】
ところで、遠距離にある対象物５０ａの存在方向は、反射光を受光したＰＤの位置に基づいて検出することができる。対して、近距離にある対象物５０ｂ、５０ｃの存在方向は、元のレーザ光や反射光が第２反射面４ｃによりランダムな方向へ拡散反射されるので、反射光を受光したＰＤの位置に基づき検出することができない。このため、第２反射面４ｃを利用する第２走査期間では、物体検出部１ａにより、近距離にある対象物５０の有無や、該対象物５０までの距離が検出される。また、第１反射面４ｂを利用する第１走査期間では、物体検出部１ａにより、遠距離にある対象物５０の有無、該対象物５０までの距離、および該対象物５０の存在方向が検出される。
【００８９】
次に、対象物検出装置１００の投受光タイミングを、図１１および図１２を参照しながら説明する。
【００９０】
図１１は、対象物検出装置１００の第１走査期間の投受光タイミングを示した図である。図１２は、対象物検出装置１００の第２走査期間の投受光タイミングを示した図である。
【００９１】
図１１および図１２において、横方向は時間を表し、縦方向はＬＤ１〜ＬＤ８、ＰＤ１〜ＰＤ１６、ＡＤＣ９ａ、９ｂを表している。右下り斜線のバーは、ＬＤ１〜ＬＤ８が発光動作を行う期間を表している。右上り斜線のバーは、ＰＤ１〜ＰＤ１６が受光動作を行って、該ＰＤ１〜ＰＤ１６からの受光信号をＭＵＸ７ｃで選択する期間を表している。斜め格子のバーは、ＡＤＣ９ａ、９ｂが駆動して、受光信号のアナログ−デジタル変換を行う期間を表している。
【００９２】
回転走査部４によりＬＤ群２ａからのレーザ光を鏡４ａの第１反射面４ｂで反射して所定範囲に走査する第１走査期間は、遠距離にある対象物５０（図８の対象物５０ａなど）を検出するための期間である。
【００９３】
このため、ＬＤ群２ａからのレーザ光を一方の第１反射面４ｂで反射して所定範囲に走査する第１走査期間（以下、「一方の第１走査期間」という。）において、制御部１は、図１１に示すように、複数のＬＤ１〜ＬＤ８を順次発光させる。詳しくは、ＬＤ１からＬＤ８までを順に１回ずつ発光させることを、繰り返し実行する。図１１では、ＬＤ１〜ＬＤ８の順次発光を１回繰り返しているが、この繰り返し回数は適宜設定すればよい。これにより、ＬＤ１〜ＬＤ８からレーザ光が投射されて、該レーザ光が回転走査部４により所定範囲に水平方向および鉛直方向に走査される。各ＬＤの発光後に、制御部１は、電荷が放電されたキャパシタ２ｃ（図６）を充電する。
【００９４】
また、一方の第１走査期間において、制御部１は、複数のＰＤ１〜ＰＤ１６のうち、発光状態のＬＤ１〜ＬＤ８に対応するＰＤ１〜ＰＤ１６に反射光を順次受光させ、受光状態のＰＤ１〜ＰＤ１６から出力される受光信号をＭＵＸ７ｃに順次選択させる。具体的には、まず、ＬＤ１を発光させると、これに対応するＰＤ１、ＰＤ２に反射光を受光させ、ＰＤ１からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｄを介してコンパレータ８ａに出力させる。また、ＰＤ２からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｅを介してコンパレータ８ｂに出力させる。
【００９５】
次に、ＬＤ２を発光させると、これに対応するＰＤ３、ＰＤ４に反射光を受光させ、ＰＤ３からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｄを介してコンパレータ８ａに出力させる。また、ＰＤ４からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｅを介してコンパレータ８ｂに出力させる。次に、ＬＤ３を発光させると、これに対応するＰＤ５、ＰＤ６に反射光を受光させ、ＰＤ５からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｄを介してコンパレータ８ａに出力させる。また、ＰＤ６からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｅを介してコンパレータ８ｂに出力させる。次に、ＬＤ４を発光させると、これに対応するＰＤ７、ＰＤ８に反射光を受光させ、ＰＤ７からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｄを介してコンパレータ８ａに出力させる。また、ＰＤ８からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｅを介してコンパレータ８ｂに出力させる。
【００９６】
以下同様に、ＬＤ５〜ＬＤ８を順次発光させ、各ＬＤに対応する２個のＰＤに反射光を順次受光させ、各ＰＤからの受光信号をＭＵＸ７ｃにより順次選択し、ＰＤに応じて高速アンプ７ｄまたは７ｅを介して、コンパレータ８ａまたは８ｂに出力する。この後、再び、上記の順番で、ＬＤ、ＰＤ、ＭＵＸ７ｃ、および高速アンプ７ｄ、７ｅを動作させる。
【００９７】
また、一方の第１走査期間において、制御部１は、コンパレータ８ａ、８ｂとＡＤＣ９ａ、９ｂとを駆動して、受光モジュール７から随時出力される受光信号を処理する。このとき、ＰＤ１、ＰＤ３、ＰＤ５、ＰＤ７、ＰＤ９、ＰＤ１１、ＰＤ１３、ＰＤ１５からの受光信号をコンパレータ８ａおよびＡＤＣ９ａで処理し、ＰＤ２、ＰＤ４、ＰＤ６、ＰＤ８、ＰＤ１０、ＰＤ１２、ＰＤ１４、ＰＤ１６からの受光信号をコンパレータ８ｂおよびＡＤＣ９ｂで処理する。ＡＤＣ９ａ、９ｂは、ＭＵＸ７ｃによる受光信号の選択の切り替えに対応して、間欠的に動作する。（後述する第２走査期間についても同様である。）
【００９８】
そして、一方の第１走査期間において、物体検出部１ａは、ＡＤＣ９ａまたはＡＤＣ９ｂから随時出力される受光信号に基づいて、対象物５０の有無および対象物５０までの距離を検出する。対象物５０までの距離は、物体検出部１ａがＴＯＦ法により算出する。また、対象物５０が有ることを検出した受光信号の出力元のＰＤに基づいて、対象物５０の存在方向も検出する。
【００９９】
ＬＤ群２ａからのレーザ光を他方の第１反射面４ｂで反射して所定範囲に走査する他方の第１走査期間でも、上記一方の第１走査期間と同様に、図１１に従って、ＬＤ、ＰＤ、ＭＵＸ７ｃ、高速アンプ７ｄ、７ｅ、コンパレータ８ａ、８ｂ、ＡＤＣ９ａ、９ｂ、および物体検出部１ａを動作させる。
【０１００】
対して、回転走査部４によりＬＤ群２ａからのレーザ光を鏡４ａの第２反射面４ｃで反射して所定範囲に走査する第２走査期間は、近距離にある対象物５０（図９および図１０の対象物５０ｂ、５０ｃなど）を検出するための期間である。
【０１０１】
このため、ＬＤ群２ａからのレーザ光を一方の第２反射面４ｃで反射して所定範囲に走査する第２走査期間（以下、「一方の第２走査期間」という。）において、制御部１は、図１２に示すように、複数のＬＤ１〜ＬＤ８のうち、特定のＬＤ４を所定の周期で複数回発光させる。図１２では、ＬＤ４を１６回発光させているが、この発光回数は適宜設定すればよい。これにより、ＬＤ４からレーザ光が水平に投射されて、該レーザ光が回転走査部４により所定範囲に水平方向に走査される。ＬＤ４を発光させた後、次に再びＬＤ４を発光させるまでの間に、制御部１は、電荷が放電されたキャパシタ２ｃ（図６）を充電する。
【０１０２】
また、一方の第２走査期間において、制御部１は、ＬＤ４を発光させる度に、複数のＰＤ１〜ＰＤ１６を２個ずつ順次受光状態とし、受光状態のＰＤ１〜ＰＤ１６から出力される受光信号をＭＵＸ７ｃに順次選択させる。詳しくは、各ＬＤに対応した２個１対のＰＤに順に１回ずつ反射光を受光させて、該受光状態の２個のＰＤから出力される受光信号をＭＵＸ７ｃに順次選択させた後、再び２個１対のＰＤに順に１回ずつ反射光を受光させて、該受光状態の２個のＰＤから出力される受光信号をＭＵＸ７ｃに順次選択させる。
【０１０３】
具体的には、まず、ＬＤ４の１回目の発光に対して、ＰＤ１、ＰＤ２に反射光を受光させて、ＰＤ１からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｄを介してコンパレータ８ａに出力させる。また、ＰＤ２からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｅを介してコンパレータ８ｂに出力させる。次に、ＬＤ４の２回目の発光に対して、ＰＤ３、ＰＤ４に反射光を受光させて、ＰＤ３からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｄを介してコンパレータ８ａに出力させる。また、ＰＤ４からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｅを介してコンパレータ８ｂに出力させる。次に、ＬＤ４の３回目の発光に対して、ＰＤ５、ＰＤ６に反射光を受光させて、ＰＤ５からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｄを介してコンパレータ８ａに出力させる。また、ＰＤ６からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｅを介してコンパレータ８ｂに出力させる。次に、ＬＤ４の４回目の発光に対して、ＰＤ７、ＰＤ８に反射光を受光させて、ＰＤ７からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｄを介してコンパレータ８ａに出力させる。また、ＰＤ８からの受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択させて、高速アンプ７ｅを介してコンパレータ８ｂに出力させる。
【０１０４】
以下同様に、ＬＤ４の５回目〜８回目の発光に対して、２個のＰＤに反射光を順次受光させ、各ＰＤからの受光信号をＭＵＸ７ｃにより順次選択して、ＰＤに応じて高速アンプ７ｄまたは７ｅを介して、コンパレータ８ａまたは８ｂに出力する。この後、ＬＤ４の９回目以降の発光に対して、再び、上記の順番で、ＬＤ、ＰＤ、ＭＵＸ７ｃ、および高速アンプ７ｄ、７ｅを動作させる。
【０１０５】
また、一方の第２走査期間において、制御部１は、コンパレータ８ａ、８ｂとＡＤＣ９ａ、９ｂとを駆動して、受光モジュール７から随時出力される受光信号を処理する。そして、物体検出部１ａは、ＡＤＣ９ａまたはＡＤＣ９ｂから随時出力される受光信号に基づいて、対象物５０の有無または対象物５０までの距離を検出する。対象物５０までの距離は、物体検出部１ａがＴＯＦ法により算出してもよいし、前述の図９で示したように、対象物５０による反射光の到来角度と所定の演算式に基づいて算出してもよい。また、第２走査期間で検出された対象物５０は近距離にあるので、該対象物５０までの距離の検出は省略してもよい。
【０１０６】
ＬＤ群２ａからのレーザ光を他方の第２反射面４ｃで反射して所定範囲に走査する他方の第２走査期間でも、上記一方の第２走査期間と同様に、図１２に従ってＬＤ、ＰＤ、ＭＵＸ７ｃ、高速アンプ７ｄ、７ｅ、コンパレータ８ａ、８ｂ、ＡＤＣ９ａ、９ｂ、および物体検出部１ａを動作させる。
【０１０７】
以上の実施形態によると、第１走査期間に、いずれかのＬＤから投射されたレーザ光と該レーザ光の対象物５０による反射光とが、回転走査部４の鏡４ａの第１反射面４ｂで鏡面反射された場合には、レーザ光が遠距離にある対象物５０で反射されると、レーザ光を投射したＬＤに対応するＰＤに対象物５０からの反射光が入射する。このため、発光状態のＬＤに対応するＰＤに反射光を受光させることで、該ＰＤから出力される受光信号に基づいて、物体検出部１ａにより遠距離にある対象物５０を精度良く検出することができる。
【０１０８】
また、以上の実施形態では、第２走査期間に、いずれかのＬＤから投射されたレーザ光が、回転走査部４の鏡４ａの第２反射面４ｃで拡散反射された場合には、各レーザ光が異なる方向から対象物５０に当たり、該各レーザ光の対象物５０での反射光が異なる方向から複数のＰＤに入射する。また、対象物５０からの反射光が第２反射面４ｃで拡散反射された場合にも、該反射光が異なる方向から複数のＰＤに入射する。このとき、少なくとも発光状態のＬＤに対応するＰＤの数より多くのＰＤに反射光が入射するので、反射光が近距離にある対象物５０からの反射光であっても、発光状態のＬＤに対応するＰＤに反射光を入射させ易くすることができる。このため、該ＰＤから出力される受光信号に基づいて、物体検出部１ａにより近距離にある対象物５０を精度良く検出することができる。
【０１０９】
また、以上の実施形態では、回転走査部４が、ＬＤから投射されたレーザ光を鏡４ａの各反射面４ｂ、４ｃで反射して所定範囲に走査するとともに、対象物５０からの反射光を各反射面４ｂ、４ｃで反射してＰＤに導いている。このため、ＬＤから投射されたレーザ光と対象物５０からの反射光とを第１反射面４ｂと第２反射面４ｃとにより走査しながら投受光することで、広範囲において対象物５０を検出することができる。また、投受光路が回転走査部４により屈曲されるため、対象物検出装置１００の小型化を実現することができる。
【０１１０】
また、以上の実施形態では、鏡４の第２反射面４ｃの全体、すなわち第２反射面４ｃにおける、ＬＤから投射されたレーザ光の入射部分と、対象物５０からの反射光の入射部分とを、拡散反射面で構成している。このため、第２走査期間に、ＬＤから投射されたレーザ光を第２反射面４ｃで拡散反射して、該各レーザ光を所定範囲にある対象物５０に異なる方向から投射することができる。また、各レーザ光の対象物５０での反射光を異なる方向から第２反射面４ｃに入射させて、第２反射面４ｃで拡散反射させ、多数のＰＤに入射させることができる。そして、レーザ光が近距離にある対象物５０で反射しても、レーザ光を投射したＬＤに対応するＰＤにその反射光を入射させることが可能となる。この結果、レーザ光を投射したＬＤに対応するＰＤから出力される受光信号に基づいて、物体検出部１ａにより近距離にある対象物５０をより精度良く検出することができる。
【０１１１】
また、以上の実施形態では、複数のＰＤのうち、受光状態のＰＤから出力される受光信号を、対象物検出用の受光信号としてＭＵＸ７ｃにより選択している。このため、第１走査期間と第２走査期間に、対象物５０からの反射光を受光したＰＤから出力される受光信号を、ＭＵＸ７ｃから物体検出部１ａへ入力し、物体検出部１ａで該受光信号に基づいて遠距離または近距離にある対象物５０を一層精度良く検出することができる。
【０１１２】
また、以上の実施形態では、ＬＤから投射されたレーザ光の回転走査部４による走査面に対して平行な第２反射面４ｃの幅Ｗ２が、該走査面に対して平行な第１反射面４ｂの幅Ｗ１より狭くなっている。このため、第２走査期間に、特定のＬＤ４から投射されたレーザ光を所定範囲に走査する時間、複数のＰＤを順次切り替える時間、およびＰＤから出力される受光信号をＭＵＸ７ｃで順次切り替える時間を短縮することができる。そして、その短縮した時間分、ＬＤ、ＰＤ、ＭＵＸ７ｃ、コンパレータ８ａ、８ｂ、ＡＤＣ９ａ、９ｂ、または物体検出部１ａを休止させることで、これらの動作または処理の負担を軽減することができる。
【０１１３】
また、以上の実施形態では、回転走査部４の鏡４ａが板状に形成されていて、鏡４ａの両板面に第１反射面４ｂが設けられ、鏡４ａ板面より面積が狭い両側面に第２反射面４ｃが設けられている。このため、第２反射面４ｃの面積を第１反射面４ｂの面積より小さくして、第２走査期間を第１走査期間より一層短縮することができる。そして、ＬＤ、ＰＤ、ＭＵＸ７ｃ、コンパレータ８ａ、８ｂ、ＡＤＣ９ａ、９ｂ、および物体検出部１ａを休止させて、これらの動作または処理の負担を一層軽減することができる。
【０１１４】
また、以上の実施形態では、複数のＬＤは、回転走査部４によるレーザ光の走査面に対して垂直（上下）に並ぶように配置されている。このため、レーザ光を水平方向だけでなく、垂直方向にも走査することができ、対象物５０の検出精度をより向上させることが可能となる。
【０１１５】
また、以上の実施形態では、第１走査期間に、複数のＬＤからレーザ光が順次投射されて、該レーザ光が第１反射面４ｂで鏡面反射されて所定範囲に走査され、発光状態のＬＤに対応するＰＤで対象物５０からの反射光が受光される。このため、いずれかのＬＤから投射されたレーザ光が遠距離にある対象物５０で反射したときに、該ＬＤに対応するＰＤでその反射光を確実に受光することができる。そして、当該ＰＤから出力される受光信号に基づいて、物体検出部１ａにより遠距離にある対象物５０を一層精度良く検出することが可能となる。
【０１１６】
また、以上の実施形態では、第２走査期間に、特定のＬＤ４から所定の周期でレーザ光が投射されて、該レーザ光が第２反射面４ｃで拡散反射されて所定範囲に走査され、複数のＰＤで対象物５０からの反射光が順次受光される。このため、特定のＬＤ４から投射されたレーザ光が近距離にある対象物５０で反射しても、該対象物５０からの反射光を複数のＰＤで探索することができる。そして、各ＰＤから出力される受光信号に基づいて、物体検出部１ａにより近距離にある対象物５０を一層精度良く検出することが可能となる。
【０１１７】
さらに、以上の実施形態において、第１走査期間に、受光モジュール７から出力される受光信号に基づいて検出される対象物５０は遠距離にあるとみなして、該対象物５０の有無だけでなく、該対象物５０までの距離や該対象物５０の存在方向も物体検出部１ａにより検出することで、該対象物５０の動向を追跡することができる。また、第２走査期間に、受光モジュール７から出力される受光信号に基づいて検出される対象物５０は近距離にあるとみなして、対象物５０の有無だけを検出することで、物体検出部１ａの処理負担を軽減することができる。
【０１１８】
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ＬＤを用い、受光素子としてＰＤを用いた例を示したが、本発明はこれらのみに限定するものではない。ＬＤ以外の発光素子を適宜数、発光モジュール２に設けてもよい。また、たとえばＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）のような、ＰＩＮ型のＰＤ以外の受光素子を適宜数、受光モジュール７に設けてもよい。また、ガイガーモードのＡＰＤであるＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）や、ＳＰＡＤを複数並列に接続して成るＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）などを、受光素子として受光モジュール７に１つまたは複数設けてもよい。さらに、複数の発光素子や複数の受光素子の配列を適宜設定してもよい。
【０１１９】
また、以上の実施形態では、複数のＬＤのそれぞれに、２個一対のＰＤを対応させた例を示したが、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、複数のＬＤのそれぞれに１個または３個以上のＰＤを対応させてもよい。また、各ＬＤに対応させるＰＤの数は同一でもよいし、異なっていてもよい。また、第１走査期間において、複数のＬＤの発光順序、複数のＰＤの受光順序、または受光信号の選択順序は、適宜設定すればよい。また、第２走査期間において、発光させるＬＤ、複数のＰＤの受光順序、または受光信号の選択順序は、適宜設定すればよい。
【０１２０】
また、図１２に示した実施形態では、第２走査期間に、近距離にある対象物５０からの反射光をより確実に受光するために、全部のＰＤ１〜ＰＤ１６に反射光を順次受光させた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。第２走査期間に反射光を受光させるＰＤは、第２反射面４ｃの拡散反射状態を考慮して、発光状態のＬＤに対応するＰＤだけでもよいし、一部のＰＤだけでもよい。
【０１２１】
また、以上の実施形態では、回転走査部４の鏡４ａの第２反射面４ｃの全面を拡散反射面で構成した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば図１３に示すように、鏡４ａの第２反射面４ｃにおける下半分の領域４ｃ１、すなわちＬＤから投射されたレーザ光の入射部分４ｃ１を拡散反射面で構成し、第２反射面４ｃにおける上半分の領域４ｃ２、すなわち対象物５０からの反射光の入射部分４ｃ２を鏡面反射面で構成してもよい。また逆に、図１４に示すように、鏡４ａの第２反射面４ｃにおける下半分の領域４ｃ１を鏡面反射面で構成し、第２反射面４ｃにおける上半分の領域４ｃ２を拡散反射面で構成してもよい。すなわち、鏡４ａの第２反射面４ｃにおける、レーザ光の入射部分または反射光の入射部分の少なくとも一方を、拡散反射面で構成すればよい。
【０１２２】
また、以上の実施形態では、回転走査部４の板状の鏡４ａの面積の広い両板面に第１反射面４ｂを設け、面積の狭い両側面に第２反射面４ｃ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。これ以外に、たとえば板状の鏡４ａの両板面のうち、一方に第１反射面を設け、他方に第２反射面を設けてもよい。また、３つ以上の側面が反射面になっているポリゴンミラーのような鏡を有する回転走査部や、複数の反射面が設けられたその他の形状の鏡を有する回転走査部を用いてもよい。そして、鏡の複数の反射面のうち、一方を鏡面反射面から成る第１反射面とし、他方を拡散反射面を含んだ第２反射面としてもよい。また、第１反射面と第２反射面の数は、それぞれ１つでもよいし、２つ以上でもよい。第１反射面の面積と第２反射面の面積は、異なっていてもよいし、同等であってもよい。さらに、たとえば、ＬＤからのレーザ光を回転走査部により所定範囲に走査するが、所定範囲にある対象物による反射光を、回転走査部を経由させずに、受光素子で受光させるように、回転走査部の形状を設計したり、回転走査部や受光素子を配置したりしてもよい。この場合、回転走査部の鏡の第２反射面における、レーザ光の入射部分を拡散反射面で構成すればよい。
【０１２３】
また、以上の実施形態では、複数のＰＤから出力される受光信号を選択する信号選択部として、ＭＵＸ７ｃを受光モジュール７に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。ＭＵＸ以外の信号選択部を、受光モジュール７に設けてもよい。また、信号選択部は、受光モジュール７の外部に設けてもよい。
【０１２４】
また、以上の実施形態では、受光モジュール７から電圧信号を受光信号として出力して、後段で処理した例を示したが、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、各受光素子からの出力電流に応じた電流信号を受光信号として受光モジュールから出力して、後段のコンパレータやＡＤＣや制御部で処理し、対象物の有無や対象物までの距離を検出してもよい。
【０１２５】
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】
【０１２６】
４  回転走査部
４ａ  鏡
４ｂ  第１反射面
４ｃ  第２反射面
４ｃ１  第２反射面におけるレーザ光の入射部分
４ｃ２  第２反射面における反射光の入射部分
７ｃ  ＭＵＸ（信号選択部）
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ  対象物
１００  対象物検出装置
ＬＤ、ＬＤ１〜ＬＤ８  発光素子
ＬＤ４  特定の発光素子
ＰＤ、ＰＤ１〜ＰＤ１６  受光素子
Ｚ  走査角度範囲（所定範囲）
Ｗ１  第１反射面の幅
Ｗ２  第２反射面の幅
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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