(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】回転走査部４の鏡４ａを回転させて、複数の発光素子２ａ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による反射光を複数の受光素子７ａのいずれかで受光して、各受光素子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に同一平面内に属しない第１反射面４ｂと第２反射面４ｃとを設ける。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第１走査期間では、複数の発光素子２ａを順次発光させ、発光状態の発光素子に対応する受光素子７ａに反射光を順次受光させ、出力される受光信号を順次選択する。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第２走査期間では、特定の発光素子２ａを所定の周期で発光させ、複数の受光素子７ａに反射光を順次受光させ、出力される受光信号を順次選択する。【選択図】図１Ａ
2019039847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と、
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する回転走査部と、
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受光信号を出力する複数の受光素子と、
前記複数の受光素子から出力される前記受光信号のうち、いずれかの受光信号を選択する信号選択部と、
前記信号選択部により選択された前記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、
前記鏡には、同一平面内に属しない第１反射面と第２反射面とが設けられ、
前記回転走査部により前記投射光を前記第１反射面で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、
前記複数の受光素子のうち、発光状態の前記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、
受光状態の前記受光素子から出力される前記受光信号を前記信号選択部に順次選択させ、
前記回転走査部により前記投射光を前記第２反射面で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、
前記複数の受光素子に前記反射光を順次受光させ、
受光状態の前記受光素子から出力される前記受光信号を前記信号選択部に順次選択させる、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、
前記第１走査期間に、前記発光状態の発光素子に対応し、前記投射光の前記第１反射面による反射方向にも対応する前記受光素子に、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、
前記物体検出部は、
前記第１走査期間に、前記発光素子の発光状態と前記信号選択部により選択された前記受光信号とに基づいて、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信号選択部により選択された前記受光信号とに基づいて、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。
【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、
前記信号選択部により選択されたアナログの前記受光信号を、デジタルの受光信号に変換して、前記物体検出部に出力するアナログデジタル変換部をさらに備え、
前記信号選択部による前記受光信号の選択の切り替えに対応させて、前記アナログデジタル変換部を間欠的に動作させる、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光の照射状態が異なったり（特許文献３）、対象物による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、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、対象物検出装置からの投射光の走査位置や投射光を発した発光素子に対応する受光素子をマルチプレクサにより選択することで、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、投射光の走査位置や投射光を発した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、投射光の走査位置や投射光を発した発光素子に対応する受光素子をマルチプレクサにより選択しても、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、複数の発光素子と、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する回転走査部と、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受光信号を出力する複数の受光素子と、複数の受光素子から出力される受光信号のうち、いずれかの受光信号を選択する信号選択部と、信号選択部により選択された受光信号に基づいて、対象物を検出する物体検出部とを備える。鏡には、同一平面内に属しない第１反射面と第２反射面とが設けられている。そして、回転走査部により投射光を第１反射面で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、複数の受光素子のうち、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、受光状態の受光素子から出力される受光信号を信号選択部に順次選択させる。また、回転走査部により投射光を第２反射面で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、複数の受光素子に順次反射光を受光させ、該受光状態の受光素子から出力される受光信号を信号選択部に順次選択させる。
【００１５】
上記によると、第１走査期間に、複数の発光素子から光が順次投射されて、該投射光が回転走査部の鏡の第１反射面で反射されて所定範囲に走査される。このとき、対象物が遠距離にある場合は、いずれかの発光素子からの投射光が対象物で反射されると、該発光素子に対応する受光素子に反射光が入射する。このため、発光状態の発光素子に対応する受光素子から出力される受光信号を信号選択部により選択することで、該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。
【００１６】
また、第２走査期間に、特定の発光素子から所定の周期で光が投射されて、該投射光が回転走査部の鏡の第２反射面で反射されて所定範囲に走査される。このとき、対象物が近距離にある場合は、投射光の対象物による反射光が、特定の発光素子に対応しない受光素子に入射することがある。然るに、複数の受光素子に反射光を順次受光させて、受光状態の受光素子から出力される受光信号を信号選択部により順次選択するので、反射光がいずれかの受光素子で受光されて、該受光素子から出力された受光信号が信号選択部により選択される。つまり、複数の受光素子とこれらから出力される受光信号とを順次切り替えることによって、特定の発光素子からの投射光の対象物による反射光が探索される。このため、いずれかの受光素子に反射光を受光させて、該受光素子から出力される受光信号を信号選択部により選択し、該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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、第１走査期間に、発光状態の発光素子に対応し、投射光の第１反射面による反射方向にも対応する受光素子に、反射光を順次受光させてもよい。
【００２０】
また、本発明において、物体検出部は、第１走査期間に、発光素子の発光状態と信号選択部により選択された受光信号とに基づいて、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信号選択部により選択された受光信号とに基づいて、対象物の有無を検出してもよい。
【００２１】
さらに、本発明において、信号選択部により選択されたアナログの受光信号を、デジタルの受光信号に変換して、物体検出部に出力するアナログデジタル変換部をさらに備え、信号選択部による受光信号の選択の切り替えに対応させて、アナログデジタル変換部を間欠的に動作させてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
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】
【００２３】
【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の対象物検出装置の電気的構成を示した図である。
【図６】図１Ａの対象物検出装置の投受光状態を示した図である。
【図７】遠距離にある対象物に対する、図１Ａの対象物検出装置の投受光状態を示した図である。
【図８】近距離にある対象物に対する、図１Ａの対象物検出装置の投受光状態を示した図である。
【図９】図１Ａの対象物検出装置の第１走査期間の投受光タイミングを示した図である。
【図１０】図１Ａの対象物検出装置の第２走査期間の投受光タイミングを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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４を参照しながら説明する。
【００２６】
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および図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。図１Ａと図２では、鏡４ａの角度が同一である。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図１Ａ〜図２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。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、光を反射する第１反射面４ｂが設けられている。鏡４ａの長手方向の両側面には、全体に渡って、光を反射する第２反射面４ｃが設けられている。第１反射面４ｂと第２反射面４ｃとは、同一平面内に属していない。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。
【００３４】
図２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板面４ｂおよび側面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。
【００３５】
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。
【００３６】
対象物５０を検出する投受光路は、図１Ａ〜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〜図２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の下半分の領域に当たる。
【００３７】
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、図１Ａおよび図２に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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。前述したように、ＬＤは、図２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。
【００４０】
回転走査部４によりＬＤからのレーザ光を第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からのレーザ光を第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。
【００４１】
図１Ａなどに示すように、ＬＤからの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。
【００４２】
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の検出範囲である。
【００４３】
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の検出範囲、すなわちＬＤからのレーザ光が第２反射面４ｃで反射されて、対象物検出装置１００から投射される水平方向の所定範囲は、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、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の検出範囲を、第１反射面４ｂによる対象物５０の検出範囲とほぼ同等にすることができる。
【００４４】
上述したように、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〜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のいずれかの反射面４ｂ、４ｃの上半分の領域に当たる。
【００４５】
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２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で反射して、受光レンズ１６に入射する。
【００４６】
また、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と、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２反射面４ｃで反射して、受光レンズ１６に入射する。
【００４７】
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からの反射光が、当該反射面４ｂ、４ｃで反射して、受光レンズ１６に入射する。そして、受光レンズ１６に入射した反射光は、図１Ａ〜図２に２点鎖線の矢印で示すように、受光レンズ１６で集光された後、反射鏡１７で反射して、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からの反射光を走査して、受光レンズ１６と反射鏡１７を介してＰＤへ導く。
【００４８】
次に、対象物検出装置１００の電気的構成を、図５を参照しながら説明する。
【００４９】
図５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。
【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などが記憶されている。
【００５２】
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。
【００５３】
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５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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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５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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。ＡＤＣ９ａ、９ｂは、本発明の「アナログデジタル変換部」の一例である。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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６〜図８を参照しながら説明する。
【００６７】
図６は、対象物検出装置１００の投受光状態を示した図である。図７は、遠距離にある対象物５０に対する、対象物検出装置１００の投受光状態を示した図である。図８は、近距離にある対象物５０に対する、対象物検出装置１００の投受光状態を示した図である。図６〜図８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、および受光レンズ１６を模式的に示している。また、図６〜図８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。
【００６８】
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。
【００６９】
各ＬＤ１〜ＬＤ８は、回転走査部４などを介して、図６〜図８に１点鎖線の矢印で示すように、鉛直方向における所定の方角にレーザ光Ｌ１〜Ｌ８を投射する。具体的には、図６に示すように、最上位置にあるＬＤ１は、最も下向きの投射角度（水平方向に対する角度）でレーザ光Ｌ１を投射する。最下位置にあるＬＤ８は、最も上向きの投射角度（水平方向に対する角度）でレーザ光Ｌ８を投射する。中間にあるＬＤ４は、水平にレーザ光Ｌ４を投射する。ＬＤ２、ＬＤ３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、下向きにレーザ光Ｌ２、Ｌ３を投射する。ＬＤ５〜ＬＤ７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、上向きにレーザ光Ｌ５〜Ｌ７を投射する。
【００７０】
ところで、いずれかのＬＤから回転走査部４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で反射した場合を考えると、対象物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から対象物へ投射された投射光の光路と、対象物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。
【００７１】
具体的には、たとえば図７に示すように、ＬＤ４から水平方向に投射されたレーザ光Ｌ４の遠方の対象物５０ａでの反射光Ｒ４は、該レーザ光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へ入射し、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からの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、ＬＤ１に対応するＰＤ１、ＰＤ２で受光される。ＬＤ２からの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、ＬＤ２に対応するＰＤ３、ＰＤ４で受光される。以下同様に、ＬＤ３、ＬＤ５、ＬＤ６、ＬＤ７、ＬＤ８からの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。
【００７２】
一方、いずれかのＬＤから回転走査部４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で反射した場合を考えると、対象物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。
【００７３】
具体的には、たとえば図８に示すように、ＬＤ４から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、レーザ光Ｌ４と平行に透過窓２０へ入射せず、レーザ光Ｌ４に対し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、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。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。
【００７４】
遠距離にある対象物５０ａ（図７）までの距離は、前述したように、ＴＯＦ法により検出することができる。近距離にある対象物５０ｂ、５０ｃ（図８）までの距離は、前述したように、ＴＯＦ法によっても検出することができるが、対象物５０ｂ、５０ｃによる反射光が受光レンズ１６により集光された後に入射する、ＰＤの位置によっても検出することができる。
【００７５】
たとえば図８に示すように、水平方向にレーザ光Ｌ４を投射した場合は、その反射光Ｒｃを受光したＰＤ１５、ＰＤ１６の位置から、反射光Ｒｃの到来角度αが推測される。そして、この到来角度αと、投光レンズ１４と受光レンズ１６の中心間距離Ａとにより、対象物５０ｃまでの距離Ｄは、次の演算式で算出される。
Ｄ＝Ａ／ｔａｎα
このような距離Ｄの算出は、物体検出部１ａにより実行される。
【００７６】
次に、対象物検出装置１００の投受光タイミングを、図９および図１０を参照しながら説明する。
【００７７】
図９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１０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。
【００７８】
図９および図１０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。
【００７９】
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（図７の対象物５０ａ）を検出するための期間である。
【００８０】
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９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９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５）を充電する。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。）
【００８５】
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の存在方向も検出してもよい。
【００８６】
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９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。
【００８７】
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（図８の対象物５０ｂ、５０ｃ）を検出するための期間である。
【００８８】
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１０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１０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５）を充電する。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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８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。
【００９３】
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１０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。
【００９４】
以上の実施形態によると、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、該レーザ光が回転走査部４の鏡４ａの第１反射面４ｂで反射されて所定範囲に走査される。このとき、対象物５０が遠距離にある場合は、いずれかのＬＤからのレーザ光が対象物５０で反射されると、該ＬＤに対応するＰＤに反射光が入射する。このため、発光状態のＬＤに対応するＰＤから出力される受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択することで、該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。
【００９５】
また、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、該レーザ光が回転走査部４の鏡４ａの第２反射面４ｃで反射されて所定範囲に走査される。このとき、対象物５０が近距離にある場合は、レーザ光の対象物５０による反射光が、特定のＬＤ４に対応しないＰＤ（ＰＤ７とＰＤ８以外のＰＤ）に入射することがある。然るに、複数のＰＤに反射光を順次受光させて、該受光状態のＰＤから出力される受光信号をＭＵＸ７ｃにより順次選択するので、反射光がいずれかのＰＤで受光されて、該ＰＤから出力された受光信号がＭＵＸ７ｃにより選択される。つまり、複数のＰＤとこれらから出力される受光信号とを順次切り替えることによって、特定のＬＤ４からのレーザ光の対象物５０による反射光が探索される。このため、いずれかのＰＤに反射光を受光させて、該ＰＤから出力される受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択し、該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。
【００９６】
また、以上の実施形態では、ＬＤからの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と、複数のＰＤおよびこれらから出力される受光信号とを順次切り替える時間とを短縮することができる。そして、その分、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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
また、以上の実施形態では、第１走査期間に、発光状態のＬＤに対応し、またＬＤからのレーザ光の第１反射面４ｂによる反射方向にも対応するＰＤに、対象物５０からの反射光を順次受光させている。このため、対象物５０が遠距離にある場合に、受光状態のＰＤから出力される受光信号をＭＵＸ７ｃにより選択して、該受光信号に基づいて物体検出部１ａにより対象物５０を一層精度良く検出することができる。
【０１００】
また、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までの距離を物体検出部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。
【０１０１】
さらに、以上の実施形態では、ＭＵＸ７ｃによる受光信号の選択の切り替えに対応させて、ＡＤＣ９ａ、９ｂを間欠的に動作させている。このため、ＡＤＣ９ａ、９ｂを休止させる時間を長くし、ＡＤＣ９ａ、９ｂを常に動作させる場合より、ＡＤＣ９ａ、９ｂの処理負担を軽減することができる。そして、ＡＤＣ９ａ、９ｂから発せられる熱を低減して、ＡＤＣ９ａ、９ｂやこの周辺に配置された素子（制御部１を構成するＣＰＵなど）の誤動作を防止することが可能となる。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。さらに、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。
【０１０４】
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、一方を第１反射面とし、他方を第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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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】
【０１０８】
１ａ  物体検出部
４  回転走査部
４ａ  鏡
４ｂ  第１反射面
４ｃ  第２反射面
７ｃ  ＭＵＸ（信号選択部）
９ａ、９ｂ  ＡＤＣ（アナログデジタル変換部）
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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