JP2018151286A - Object detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光を投受光して対象物を検出する物体検出装置に関し、特に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機能に関する。 The present invention relates to an object detection device that detects light by projecting and receiving light, and more particularly, to a function of detecting dirt on an optical window serving as a light projection port or light reception port.
車載用のレーザレーダのような物体検出装置は、発光部からの光を所定範囲に投光し、その反射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物体検出装置もある（たとえば、特許文献２〜４）。
An object detection device such as an on-vehicle laser radar projects light from a light emitting unit within a predetermined range and detects the presence or absence of an object based on the result of receiving the reflected light by a light receiving unit (for example, a patent) Reference 1). There are also object detection devices that detect the distance to an object based on the time from when the light emitting unit emits light until the light receiving unit receives light reflected from the object (for example,
対象物の検出範囲を広げたり、物体検出装置を小型化したりするために、回転走査部を備えた物体検出装置がある（たとえば、特許文献１〜３）。この物体検出装置では、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、回転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、回転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、回転走査部の鏡で反射して、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、回転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。
In order to widen the detection range of an object or reduce the size of an object detection device, there is an object detection device including a rotation scanning unit (for example,
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、複数の受光素子が受光部に設けられる場合がある。 The light emitting unit is provided with a light emitting element such as a laser diode. In order to project light over a wide range or increase the light projecting power, a plurality of light emitting elements may be provided in the light emitting unit. The light receiving unit is provided with a light receiving element such as a photodiode. In order to receive reflected light from a wide range or improve the light receiving accuracy, a plurality of light receiving elements may be provided in the light receiving unit.
物体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、物体検出装置は車両などに取り付けられる。これにより、発光素子が発して回転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、回転走査部の鏡で反射し、受光素子により受光される。 Optical parts and electrical parts of the object detection apparatus are housed in a case. The case is provided with an optical window. The optical window is made of a light-transmitting material such as glass or resin that transmits light, and serves as a light projecting port or light receiving port for the inside and outside of the case. The object detection device is attached to a vehicle or the like so that the optical window faces a predetermined range for detecting the object. Thereby, the light emitted from the light emitting element and reflected by the mirror of the rotary scanning unit is transmitted through the optical window and projected to a predetermined range. Of the light thus projected, the light reflected by the object within the predetermined range is transmitted through the optical window, reflected by the mirror of the rotary scanning unit, and received by the light receiving element.
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、物体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。
If dirt is attached to the optical window, the light emitted from the light emitting element is not projected to the outside, or the reflected light from the external object is not incident on the inside. The presence or absence cannot be detected. Thus, for example,
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。
In
特許文献２では、発光素子により複数照射されるレーザ光のうち、照射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。
In
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。
In
特許文献４では、ケースおよび光学窓の前方に庇部を延出して、該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。
In
特許文献４のように、物体検出装置の内部に、対象物検出用の電子部品とは別に、汚れ検出用の電子部品を設けた場合、コストが高くなり、各部の配置が困難になる。特に、汚れ検出用の電子部品として投受光部を設けた場合は、専用の電気回路が必要となり、該電気回路を実装する基板を投受光経路を考慮しながら配置するのが難しくなる。
As in
本発明の課題は、汚れ検出専用の電子部品を追加することなく、光学窓の汚れを検出することができる物体検出装置を提供することである。 The subject of this invention is providing the object detection apparatus which can detect the stain | pollution | contamination of an optical window, without adding the electronic component only for stain | pollution | contamination detection.
本発明による物体検出装置は、発光素子を有する発光部と、受光素子を有する受光部と、鏡を有し、該鏡を回転させることにより、発光部からの光を鏡で反射して所定範囲に走査し、該所定範囲にある対象物で反射した光を鏡で反射して受光部へ導く回転走査部と、受光素子の受光状態に基づいて、対象物の有無を検出する物体検出部と、これらの各部を収納するケースと、光を透過させる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る光学窓と、ケース内に収納され、受光素子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ている。発光素子は、複数の方角に光を発するように、発光部に複数設けられている。受光素子は、各発光素子が発した光の対象物による各反射光を別々に受光するように、各発光素子のそれぞれに対応した複数の受光領域を有している。物体検出部は、各受光領域に対応する方角における対象物の有無を検出する。汚れ検出部は、複数の発光素子のうち、特定の方角に対応する特定の発光素子が光を発した場合に、該特定の発光素子に対応しない受光領域で光が受光されると、光学窓に汚れが有ることを検出する。 An object detection apparatus according to the present invention includes a light emitting unit having a light emitting element, a light receiving unit having a light receiving element, and a mirror. By rotating the mirror, the light from the light emitting unit is reflected by the mirror and has a predetermined range. A rotating scanning unit that reflects light reflected by an object within the predetermined range by a mirror and guides the light to a light receiving unit, and an object detection unit that detects the presence or absence of the target based on the light receiving state of the light receiving element, A case that houses these parts, a light-transmitting material that transmits light, an optical window that serves as a light projecting or receiving port for light inside and outside the case, and a light receiving element that receives the light received from the light receiving element. And a dirt detector for detecting the presence or absence of dirt on the optical window based on the state. A plurality of light emitting elements are provided in the light emitting section so as to emit light in a plurality of directions. The light receiving element has a plurality of light receiving regions corresponding to the respective light emitting elements so as to separately receive each reflected light from the object of light emitted from each light emitting element. The object detection unit detects the presence or absence of an object in the direction corresponding to each light receiving area. When a specific light-emitting element corresponding to a specific direction emits light among a plurality of light-emitting elements, the dirt detection unit receives an optical window when light is received in a light-receiving region that does not correspond to the specific light-emitting element. Detect that there is dirt.
本発明によると、光学窓に汚れが無ければ、特定の発光素子が発した光は、回転走査部を経由した後、光学窓を正常に透過して、所定範囲に投光される。そして、当該光の対象物による反射光は、光学窓を正常に透過して、回転走査部を経由した後、特定の発光素子に対応する受光素子の受光領域で受光される。これに対して、光学窓に汚れが有れば、特定の発光素子が発した光は、光学窓の汚れにより乱反射するので、該乱反射光が特定の発光素子に対応しない受光素子の受光領域で受光される。このため、汚れ検出専用の投受光部などの電子部品を追加することなく、特定の発光素子が光を発したときに、受光素子における特定の発光素子に対応しない受光領域で光が受光されたことを以って、光学窓に汚れが有ることを検出することができる。 According to the present invention, if the optical window is not contaminated, the light emitted from the specific light emitting element passes through the rotary scanning unit and then normally passes through the optical window and is projected within a predetermined range. And the reflected light by the object of the said light normally permeate | transmits an optical window, passes through a rotation scanning part, and is received by the light reception area | region of the light receiving element corresponding to a specific light emitting element. On the other hand, if the optical window is contaminated, the light emitted from the specific light emitting element is irregularly reflected by the dirt on the optical window. Therefore, the irregularly reflected light is received in the light receiving region of the light receiving element that does not correspond to the specific light emitting element. Received light. For this reason, when a specific light emitting element emits light without adding an electronic component such as a light projecting / receiving unit dedicated to dirt detection, light is received in a light receiving region that does not correspond to the specific light emitting element in the light receiving element. Thus, it is possible to detect that the optical window is dirty.
本発明において、汚れ検出部は、各発光素子が光を順次発して、物体検出部が対象物の有無を検出する際に、光学窓の汚れの有無を検出してもよい。 In the present invention, the dirt detector may detect the presence or absence of dirt on the optical window when each light emitting element emits light sequentially and the object detector detects the presence or absence of an object.
本発明において、物体検出装置は、発光部から回転走査部までの投光経路中に設けられた投光光学部品と、回転走査部から受光部までの受光経路中に設けられた受光光学部品とをさらに備えていてもよい。光学窓は、発光素子からの光が透過する投光窓部と、対象物で反射した光が透過する受光窓部とを有し、投光窓部は、各発光素子のそれぞれに対応して複数設けられていてもよい。投光光学部品は、各発光素子が発した各光を、回転走査部を経由させた後、各発光素子に対応する投光窓部へ導く。受光光学部品は、各発光素子が発した光の対象物による各反射光のうち、受光窓部と回転走査部を経由した各反射光を、受光素子の各発光素子に対応する各受光領域へ導く。汚れ検出部は、特定の発光素子が光を発した場合に、該特定の発光素子に対応しない受光領域の受光状態に基づいて、特定の発光素子に対応する投光窓部の汚れの有無を検出する。 In the present invention, the object detection device includes a light projecting optical component provided in a light projecting path from the light emitting unit to the rotary scanning unit, and a light receiving optical component provided in a light receiving path from the rotary scanning unit to the light receiving unit. May be further provided. The optical window has a light projecting window part through which light from the light emitting element is transmitted and a light receiving window part through which light reflected by the object is transmitted, and the light projecting window part corresponds to each light emitting element. A plurality may be provided. The light projecting optical component guides each light emitted from each light emitting element to a light projecting window corresponding to each light emitting element after passing through the rotation scanning unit. The light receiving optical component transmits each reflected light that has passed through the light receiving window portion and the rotation scanning portion to each light receiving region corresponding to each light emitting element of the light receiving element. Lead. When the specific light emitting element emits light, the dirt detection unit determines whether or not the light projection window corresponding to the specific light emitting element is dirty based on the light receiving state of the light receiving area not corresponding to the specific light emitting element. To detect.
本発明において、汚れ検出部は、各発光素子が光を順次発する度に、各発光素子に対応しない受光領域の受光状態に基づいて、特定の発光素子に対応する投光窓部の汚れの有無を検出してもよい。 In the present invention, the dirt detector is configured to check whether or not the light projecting window corresponding to a specific light emitting element is soiled based on the light receiving state of the light receiving area that does not correspond to each light emitting element each time the light emitting elements emit light sequentially. May be detected.
本発明において、複数の発光素子のうち、少なくとも一つの発光素子は、路面に向かって光を投光する路面用の発光素子であってもよい。汚れ検出部は、路面用の発光素子が光を発した場合に、受光素子の各受光領域で光が受光されなければ、受光窓部に汚れが有ることを検出する。 In the present invention, at least one of the plurality of light emitting elements may be a road surface light emitting element that projects light toward a road surface. When the light emitting element for road surface emits light, the dirt detecting unit detects that the light receiving window part is dirty if no light is received in each light receiving region of the light receiving element.
本発明において、物体検出部は、各発光素子から順次発せられた各光の対象物による各反射光を、各発光素子に対応する各受光領域で受光したことに応じて受光素子から出力される受光信号に基づいて、対象物の有無を検出してもよい。 In the present invention, the object detection unit outputs each reflected light from the object of each light sequentially emitted from each light emitting element in response to receiving the light in each light receiving region corresponding to each light emitting element. The presence / absence of an object may be detected based on the received light signal.
本発明において、物体検出装置は、汚れ検出部により光学窓に汚れが有ると検出された結果を報知する汚れ報知部をさらに備えていてもよい。 In the present invention, the object detection apparatus may further include a dirt notification unit that notifies a result of detection that the optical window is dirty by the dirt detection unit.
本発明によれば、汚れ検出専用の電子部品を追加することなく、光学窓の汚れを検出することができる物体検出装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the object detection apparatus which can detect the dirt of an optical window, without adding the electronic component only for dirt detection.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
まず、実施形態の物体検出装置１００の電気的構成を、図１を参照しながら説明する。
First, an electrical configuration of the
図１は、物体検出装置１００の電気的構成図である。物体検出装置１００は、車載用のレーザレーダである。制御部１は、ＣＰＵなどから成り、物体検出装置１００の各部の動作を制御する。制御部１には、物体検出部１ａ、汚れ検出部１ｂ、および汚れ報知部１ｃが備わっている。物体検出部１ａ、汚れ検出部１ｂ、および汚れ報知部１ｃは、制御部１に予め記憶されたソフトウェアプログラムから構成されている。
FIG. 1 is an electrical configuration diagram of the
ＬＤ（レーザダイオード）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。（図１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。
The LD (laser diode)
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。
The
モータ４ｃは、後述する回転走査部４（図２など）の駆動源である。モータ駆動回路５は、モータ４ｃを駆動させる。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、回転走査部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、回転走査部４の動作状態（動作量や動作位置など）を検出する。
The
ＰＤ（フォトダイオード）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、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）がなど含まれている（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。
The PD (photodiode)
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６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１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。
The PD has a plurality of light receiving regions (Ra (1) to Ra (4) in FIG. 6 described later ) so as to correspond to each LD of the
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。この変換後の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、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、対象物が有ると判断した場合、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３Ａなど）の汚れの有無を検出する。
The
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が物体検出装置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。
The
インタフェイス１０は、車両に搭載された車両ＥＣＵ（電子制御装置）５０と通信するための通信回路から成る。制御部１は、車両ＥＣＵ５０に対して、インタフェイス１０を介して各種制御情報を送受信したり、物体検出部１ａにより検出した対象物に関する情報を送受信したりする。
The
汚れ報知部１ｃ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を、インタフェイス１０を介して車両ＥＣＵ５０に報知（送信）する。車両ＥＣＵ５０は、汚れ報知部１ｃから報知された上記光学窓１２の汚れの検出結果を表示部６０に表示させる。表示部６０は、たとえばディスプレイやＬＥＤなどから構成され、光学窓１２に汚れが有ることを示す表示を行う。
The
次に、物体検出装置１００の光学的構成と投受光経路について、図２〜図５を参照しながら説明する。
Next, the optical configuration and light projecting / receiving path of the
図２は、物体検出装置１００の光学系の背面図である。図３Ａは、物体検出装置１００の光学系の投光経路を示した図である。図３Ｂは、物体検出装置１００の光学系の受光経路を示した図である。図４は、物体検出装置１００の光学系の側面図である。図５は、物体検出装置１００の正面図である。
FIG. 2 is a rear view of the optical system of the
図３Ａおよび図３Ｂは、物体検出装置１００の内部と前方を上方から見た状態を示している。図２は、物体検出装置１００の内部を後方（図３Ａなどの所定範囲Ａと反対側）から見た状態を示している。
3A and 3B show a state in which the inside and the front of the
物体検出装置１００のケース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３Ａ〜図５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。
The
図５に示すように、光学窓１２の上半分は、所定範囲Ａ（図３Ａなど）へ投光する光を透過させる投光窓部１２ａである。光学窓１２の下半分は、投光した光の反射光を透過させる受光窓部１２ｂである。
As shown in FIG. 5, the upper half of the
物体検出装置１００は、たとえば、光学窓１２が車両の前方、後方、または左右側方を向くように、車両の前部、後部、または左右側部に設置される。その際、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、物体検出装置１００は車両に設置される。
For example, the
図２〜図４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、回転走査部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、回転走査部４のモータ４ｃ、およびＰＤモジュール７は、電気が供給されることにより動作する電子部品である。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３Ｂでは、ＬＤモジュール２、投光レンズ１４、および後述する回転走査部４の投光鏡４ａとモータ４ｃの図示を省略している。
As shown in FIGS. 2 to 4, in the
ＬＤモジュール２のＬＤ、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、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２および図４に示すように、遮光板１８が設けられている。図３Ａおよび図３Ｂ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、回転走査部４のモータ４ｃ、反射鏡１５、反射鏡１７、受光レンズ１６、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。
The LD of the
図２に示すように、物体検出装置１００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２、図３Ａ、および図３Ｂ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、回転走査部４が配置されている。
As shown in FIG. 2, the
回転走査部４は、光偏向器とも呼ばれていて、鏡４ａ、４ｂとモータ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３Ａおよび図３Ｂ）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。各鏡４ａ、４ｂは、板状に形成された両面鏡から成る。すなわち、鏡４ａ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、各鏡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。
The
図２に示すように、物体検出装置１００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に対して回転走査部４と反対側には、反射鏡１５、１７と受光レンズ１６とが配置されている。ＰＤモジュール７、反射鏡１５、反射鏡１７、および受光レンズ１６は、ＬＤモジュール２より下方に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
ＰＤモジュール７に含まれる各ＰＤの受光側（図２、図３Ａ、および図３Ｂ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。
On the light receiving side of each PD included in the PD module 7 (right side in FIGS. 2, 3A, and 3B), the reflecting
図３Ａ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３Ａ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、回転走査部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Ａ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の投光窓部１２ａを透過し、外方にある所定範囲Ａに走査される。図４にも、ＬＤから所定範囲Ａに投光される光を、１点鎖線の矢印で示している。
In FIG. 3A, the light projecting path of the optical system is indicated by a one-dot chain line arrow. In FIG. 3A, first, light is emitted from the LD of the
図３Ａおよび図３Ｂにハッチングで示す所定範囲Ａは、対象物検出用に物体検出装置１００が投光する光の走査範囲（上面視）である。図３Ａおよび図３Ｂでは、対象物検出用の光の走査範囲Ａのうち、物体検出装置１００の近傍部分を示している。回転走査部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、回転走査部４は所定範囲Ａに対して光を水平に走査する。回転走査部４による光の走査角度θ１は、鋭角になっている。
A predetermined range A indicated by hatching in FIGS. 3A and 3B is a scanning range (viewed from above) of light projected by the
上記のように物体検出装置１００から所定範囲Ａへ投光された光は、進行方向Ｘに向かって鉛直方向Ｚに所定の角度θ２（図４）に渡って照射される。この鉛直方向Ｚへの光の照射範囲の角度θ２は、図３Ａに示した光の走査角度θ１より小さくて、鋭角になっている。
The light projected from the
所定範囲Ａに人や物体などの対象物Ｑが存在する場合、物体検出装置１００から所定範囲Ａへ投光された光は、対象物Ｑにより反射する。図３Ｂには、その対象物Ｑによる反射光を物体検出装置１００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。
When the target object Q such as a person or an object exists in the predetermined range A, the light projected from the
図３Ｂにおいて、物体検出装置１００から投光した光の対象物Ｑによる反射光は、光学窓１２の受光窓部１２ｂを透過して、回転走査部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Ａ側に面する。これにより、対象物Ｑで反射して、光学窓１２の受光窓部１２ｂ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、回転走査部４は、所定範囲Ａ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、回転走査部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。
In FIG. 3B, the light reflected from the object Q of the light projected from the
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、回転走査部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。
The light reception signal output from the PD according to the light reception state of the reflected light is subjected to signal processing by the
上述したように、投光レンズ１４は、ＬＤモジュール２から回転走査部４までの投光経路中に設けられている。また、反射鏡１５、受光レンズ１６、および反射鏡１７は、回転走査部４からＰＤモジュール７までの受光経路中に設けられている。投光レンズ１４は、本発明の「投光光学部品」の一例である。反射鏡１５、反射鏡１７、および受光レンズ１６は、本発明の「受光光学部品」の一例である。
As described above, the
次に、物体検出装置１００の投受光原理について、図６〜図１０を参照しながら説明する。適宜、前述した図も参照する。
Next, the light projecting / receiving principle of the
図６は、物体検出装置１００の光学系の投受光状態を示した図である。図７は、物体検出装置１００の光学系の投光状態を示した図である。図８は、物体検出装置１００の光学系の投受光状態の一例を示した図である。図９および図１０は、物体検出装置１００の光学窓１２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。これら各図では、物体検出装置１００の光学系を模式的に示していて、回転走査部４と反射鏡１５、１７の図示を省略している。
FIG. 6 is a diagram illustrating a light projecting / receiving state of the optical system of the
図６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６（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。
As shown in FIG. 6 and the like, the
投光窓部１２ａは、鉛直方向Ｚに分割された複数の投光窓部１２ａ（１）〜１２ａ（４）からなる。各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した光は、投光レンズ１４など（回転走査部４も含む）により、それぞれ投光窓部１２ａ（１）〜１２ａ（４）へ導かれる。すなわち、ＬＤ（１）が発した光は、最下位置にある投光窓部１２ａ（１）へ導かれる。ＬＤ（２）が発した光は、投光窓部１２ａ（１）の上隣りに位置している投光窓部１２ａ（２）へ導かれる。ＬＤ（３）が発した光は、投光窓部１２ａ（２）の上隣りに位置している投光窓部１２ａ（３）へ導かれる。ＬＤ（４）が発した光は、最上位置にある投光窓部１２ａ（４）へ導かれる。
The light
そして、各光は、光学窓１２の対応する投光窓部１２ａ（１）〜１２ａ（４）を透過した後、所定の方角に向かって照射される。これにより、図４に示したように、物体検出装置１００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。
And each light is irradiated toward the predetermined | prescribed direction, after permeate | transmitting the light
光学窓１２における、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）に対応する投光窓部１２ａ（１）〜１２ａ（４）は、図５に示すように、回転走査部４による光の走査方向（水平方向）に渡って設けられている。
In
また、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した各光は、光学部品１４、４、１２を経由した後、図７に１点鎖線の矢印で示すように、前方へ投光される。そのうち、ＬＤ（１）が発した光は、光学部品１４、４、１２を経由した後、下向きに投光されて、所定距離離れた位置で路面Ｇに当たるように設定されている。ＬＤ（２）が発した光は、光学部品１４、４、１２を経由した後、下向き（または水平）に投光されるが、所定距離離れた位置では路面Ｇに届かないように設定されている。ＬＤ（３）およびＬＤ（４）が発した光は、光学部品１４、４、１２を経由した後、上向き（または水平）に投光されて、路面Ｇに届かないように設定されている。ＬＤ（１）は、本発明の「路面用の発光素子」の一例である。また、路面Ｇは、物体検出装置１００が検出する対象物Ｑの一例である。
Each light emitted from the LD (1) to LD ( 4) passes through the
ＰＤモジュール７のＰＤは、たとえば図６（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。
For example, as shown in FIG. 6B, the PD of the
前述したように、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）から発せられて光学部品１４、４、１２を経由した光は、物体検出装置１００の前方の所定範囲Ａ（図３Ａなど）に投光される。所定範囲Ａに対象物Ｑが存在する場合、投光された光が対象物Ｑで反射する。
As described above, the light emitted from each of the LD (1) to LD ( 4) and passing through the
物体検出装置１００は、たとえば、図５のように正面から見たときの、長手方向の寸法（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。
For example, the
このため、たとえば、図８において、ＬＤ（１）から投光された光の投光方向（１点鎖線の矢印）に対して、ＬＤ（１）が発した光の対象物Ｑによる反射光（２点鎖線の矢印）は、平行に光学窓１２の受光窓部１２ｂに入射する。そして、当該反射光は、受光窓部１２ｂを透過して、回転走査部４（図３Ａ）を経由した後、受光レンズ１６など（反射鏡１５、１７も含む）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。
For this reason, for example, in FIG. 8, the light reflected by the object Q of the light emitted by LD (1) with respect to the light projecting direction of the light projected from LD (1) ( arrow with a dashed line) ( The two-dot chain line arrow) enters the light receiving
同様に、他の各ＬＤ（２）〜ＬＤ（４）が発した各光の投光方向（図６（ａ）の１点鎖線の矢印）に対して、各ＬＤ（２）〜ＬＤ（４）が発した各光の対象物Ｑによる各反射光（図６（ｂ）の２点鎖線の矢印）も、平行に光学窓１２の受光窓部１２ｂに入射する。そして、そのうち、ＬＤ（２）からの光の反射光は、受光窓部１２ｂを透過して、回転走査部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、受光窓部１２ｂを透過して、回転走査部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、受光窓部１２ｂを透過して、回転走査部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。
Similarly, each of the other LD (2) with respect to Ld (4) is the optical light projection direction emitted (arrow 1-dot chain line in FIG. 6 (a)), the LD (2) to Ld (4 ) Emitted by the object Q of each light (arrows indicated by two-dot chain lines in FIG. 6B) also enter the light receiving
すなわち、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した各光の対象物Ｑによる各反射光のうち、光学窓１２と回転走査部４を経由した各反射光は、受光レンズ１６などにより、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）に対応するＰＤの各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）へ導かれる。また、ＰＤの各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）は、図６（ｂ）に２点鎖線の矢印で示すように、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した光の対象物Ｑによる各反射光を別々に受光する。そして、ＰＤが各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）の受光状態に応じた受光信号を出力することで、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ことが可能となる。
That is, among each reflected light by the object Q of each light emitted from each LD (1) to LD ( 4), each reflected light passing through the
一方、図９に示すように、光学窓１２の投光窓部１２ａ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により導かれて投光窓部１２ａ（１）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、回転走査部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。
On the other hand, as shown in FIG. 9, when dirt Da such as mud adheres to the surface of the
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２点鎖線の矢印で示すように、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、回転走査部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。
Further, depending on the property of the dirt Da and the
同様に、他の各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の対応する投光窓部１２ａ（２）〜１２ａ（４）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、各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、回転走査部４や受光レンズ１６などを経由した後、各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。
Similarly, the light emitted from each of the other LD (2) to LD ( 4) is also guided by the
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に汚れが有ることを検出する。
Therefore, when light is emitted from a specific LD corresponding to a specific direction among the plurality of LD (1) to LD ( 4) , the light receiving regions Ra (1) to PD not corresponding to the specific LD. When light is received at Ra (4) , the
また、図１０に示すように、光学窓１２の受光窓部１２ｂの表面に汚れＤｂ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により導かれて、投光窓部１２ａ（１）を透過して、所定範囲Ａに投光される。そして、当該光は、路面用のＬＤ（１）が発した光であるため、路面Ｇ、人、またはその他の物体のいずれかの対象物Ｑで必ず反射されて、光学窓１２に向かって進行して来るが、汚れＤｂに阻まれて、受光窓部１２ｂに入射できず、ＰＤの各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で受光されることがない。
Also, as shown in FIG. 10, when dirt Db adheres to the surface of the light receiving
また、光学窓１２の受光窓部１２ｂの表面に汚れＤｂが付着した場合、他の各ＬＤ（２）〜ＬＤ（４）が発した各光も、投光レンズ１４により導かれて、光学窓１２の対応する投光窓部１２ａ（２）〜１２ａ（４）を透過し、所定範囲Ａに投光される。そして、所定範囲Ａに路面Ｇ以外の対象物Ｑが存在しているときは、各ＬＤ（２）〜ＬＤ（４）から所定範囲Ａに投光された各光が、対象物Ｑで反射されて、光学窓１２に向かって進行して来るが、汚れＤｂに阻まれて、受光窓部１２ｂに入射できず、ＰＤの各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で受光されることがない。
When dirt Db adheres to the surface of the light receiving
このため、路面用のＬＤ（１）から光を発したときに、ＰＤの各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で光を受光しなければ、汚れ検出部１ｂは、光学窓１２の受光窓部１２ｂに汚れが有ることを検出する。
For this reason, when light is emitted from the LD (1) for the road surface, if the light is not received in each of the light receiving regions Ra (1) to Ra (4) of the PD, the
なお、所定範囲Ａに路面Ｇ以外の対象物Ｑが存在していないときは、ＬＤ（２）〜ＬＤ（４）から所定範囲Ａに投光された各光が、反射されずに拡散するので、当該各光の反射光が所定範囲Ａから光学窓１２に向かって進行して来ることはない。
When there is no object Q other than the road surface G in the predetermined range A, each light projected from the LD (2) to LD (4) to the predetermined range A diffuses without being reflected. The reflected light of each light does not travel from the predetermined range A toward the
次に、物体検出装置１００の動作を、図１１を参照しながら説明する。
Next, the operation of the
図１１は、物体検出装置１００の動作を示したフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the
まず、制御部１が、ＬＤモジュール２のＬＤ（１）〜ＬＤ（４）のうち、いずれか１つの特定のＬＤを発光させて（ステップＳ１）、回転走査部４を駆動する（モータ４ｃにより鏡４ａ、４ｂを回転させる）ことにより、該特定のＬＤが発した光を所定範囲Ａに走査する（ステップＳ２）。
First, the
次に、特定のＬＤが発した光の走査中に、ＰＤモジュール７のＰＤにおける特定のＬＤに対応しない、いずれかの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で光が受光されたか否かを判定する（ステップＳ３）。当該領域で光が受光された場合は（ステップＳ３：ＹＥＳ）、汚れ検出部１ｂが、光学窓１２における特定のＬＤに対応する投光窓部１２ａ（１）〜１２ａ（４）に汚れが有ることを検出し（ステップＳ４）、該検出結果を制御部１が記憶部９に記憶する（ステップＳ５）。
Next, whether or not light is received in any one of the light receiving regions Ra (1) to Ra (4) not corresponding to the specific LD in the PD of the
この後、全てのＬＤ（１）〜ＬＤ（４）を未だ発光させていなければ（ステップＳ６：ＮＯ）、制御部１は、ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）のうち、次のいずれか１つの特定のＬＤを発光させて（ステップＳ７）、当該特定のＬＤが発した光を回転走査部４により所定範囲Ａに走査する（ステップＳ２）。
Thereafter, if all of the LD (1) to LD ( 4) have not yet emitted light (step S6: NO), the
一方、特定のＬＤが発した光の走査中または走査後所定時間内に、特定のＬＤに対応しないＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で光が受光されなかった場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御部１は、特定のＬＤに対応するＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で光が受光されたか否かを確認する（ステップＳ８）。ここで、特定のＬＤに対応するＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）でも光が受光されていなければ（ステップＳ８：ＮＯ）、制御部１は、直前に発光させた特定のＬＤが路面用のＬＤ（１）か否かを確認する（ステップＳ９）。
On the other hand, when light is not received in the light receiving regions Ra (1) to Ra (4) of the PD not corresponding to the specific LD during the scanning of the light emitted by the specific LD or within a predetermined time after the scanning (step S3) : NO), the
直前に発光させた特定のＬＤが路面用のＬＤ（１）でなければ（ステップＳ９：ＮＯ）、制御部１は、全てのＬＤ（１）〜ＬＤ（４）を発光させたか否を確認する（ステップＳ６）。そして、全てのＬＤ（１）〜ＬＤ（４）を未だ発光させていなければ（ステップＳ６：ＮＯ）、制御部１は、次のいずれか１つの特定のＬＤを発光させて（ステップＳ７）、当該特定のＬＤが発した光を回転走査部４により所定範囲Ａに走査する（ステップＳ２）。
If the specific LD emitted immediately before is not the road surface LD (1) (step S9: NO), the
対して、直前に発光させた特定のＬＤが路面用のＬＤ（１）であれば（ステップＳ９：ＹＥＳ）、汚れ検出部１ｂが、光学窓１２の受光窓部１２ｂに汚れが有ることを検出し（ステップＳ１０）、該検出結果を制御部１が記憶部９に記憶する（ステップＳ１１）。
On the other hand, if the specific LD emitted immediately before is the LD (1) for the road surface (step S9: YES), the
この後も、全てのＬＤ（１）〜ＬＤ（４）を未だ発光させていなければ（ステップＳ６：ＮＯ）、制御部１が、次のいずれか１つの特定のＬＤを発光させて（ステップＳ７）、当該特定のＬＤが発した光を回転走査部４により所定範囲Ａに走査する（ステップＳ２）。
After this, if all the LD (1) to LD ( 4) have not yet emitted light (step S6: NO), the
また、ステップＳ８で、制御部１は、特定のＬＤに対応するＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で光が受光されたことを確認すると（ステップＳ８：ＹＥＳ）、該対応するＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）の受光状態に関する情報を、正常な受光情報として記憶部９に記憶する（ステップＳ１２）。このとき、たとえば、発光させた特定のＬＤ、受光したＰＤの受光領域、および該受光領域で受光した時の回転走査部４のモータ４ｃ（または鏡４ａ、４ｂ）の回転角などに関する情報が、正常な受光情報として記憶部９に記憶される。
In step S8, when the
その後、全てのＬＤ（１）〜ＬＤ（４）を発光させ終わると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、汚れ報知部１ｃが、光学窓１２の汚れ有りの検出結果が記憶部９に記憶されているか否かを確認する（ステップＳ１３）。ここで、光学窓１２の汚れ有りの検出結果が記憶部９に記憶されていれば（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、汚れ報知部１ｃは、該検出結果をインタフェイス１０を介して車両ＥＣＵ５０に報知する（ステップＳ１４）。このとき、汚れ報知部１ｃが、光学窓１２に汚れが有る旨だけを報知してもよいし、光学窓１２に汚れが有る旨と、該汚れが有る光学窓１２の部分も報知してもよい。車両ＥＣＵ５０は、汚れ報知部１ｃから報知された上記光学窓１２の汚れの検出結果に基づいて、光学窓１２に汚れが有る旨などを表示部６０に表示させる。
Thereafter, when all the LD (1) to LD ( 4) have been made to emit light (step S6: YES), whether or not the
続いて、制御部１が、記憶部９に正常な受光情報が記憶されているか否かを確認する（ステップＳ１５）。ここで、記憶部９に正常な受光情報が記憶されていれば（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、物体検出部１ａが、該正常な受光情報に基づいて、対象物Ｑの有無を検出し、対象物Ｑが有ると検出した場合は、さらに対象物Ｑまでの距離も検出する（ステップＳ１６）。そして、当該物体検出部１ａの検出結果を、制御部１がインタフェイス１０を介して車両ＥＣＵ５０に送信する（ステップＳ１７）。車両ＥＣＵ５０は、制御部１から送信された物体検出部１ａの検出結果に基づいて、制御対象の車載機器を制御する。
Subsequently, the
以上の実施形態によると、物体検出装置１００の光学窓１２の表面に汚れが無ければ、ＬＤモジュール２の複数のＬＤ（１）〜ＬＤ（４）のうち、特定の方角に対応する特定のＬＤが発した光は、回転走査部４を経由した後、光学窓１２を正常に透過して、所定範囲Ａに投光される。そして、該光の対象物Ｑによる反射光は、光学窓１２を正常に透過して、回転走査部４を経由した後、上記特定のＬＤに対応するＰＤモジュール７のＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で受光される。これに対して、光学窓１２の表面に汚れが有れば、特定のＬＤが発した光は、光学窓１２の汚れにより乱反射するので、該乱反射光が特定のＬＤに対応しないＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で受光される。このため、汚れ検出専用の投受光部や投受光素子などの電子部品を追加することなく、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）で光を受光したことから、光学窓１２に汚れが有ることを検出することができる。
According to the above embodiment, if there is no dirt on the surface of the
また、以上の実施形態では、ＬＤモジュール２の各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）から光を順次発して、物体検出部１ａにより対象物Ｑの有無を検出する際に、汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れの有無も検出することができる。このため、たとえば、制御部１などにおいて、汚れ検出部１ｂによる光学窓１２の汚れの有無の検出結果に基づいて、物体検出部１ａによる対象物Ｑの有無の検出結果の信頼性を判断することもできる。
In the above embodiment, when the presence or absence of the object Q is detected by the object detection unit 1a by sequentially emitting light from the LD (1) to LD ( 4) of the
また、以上の実施形態では、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した各光を、投光レンズ１４などにより、光学窓１２における各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）に対応する投光窓部１２ａ（１）〜１２ａ（４）へ導いている。また、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した各光の対象物Ｑによる各反射光のうち、光学窓１２と回転走査部４を経由した各反射光を、受光レンズ１６などにより、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）に対応するＰＤの各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）へ導いている。そして、特定のＬＤから光を発した場合に、汚れ検出部１ｂが、該特定のＬＤに対応しないＰＤの各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）の受光状態に基づいて、光学窓１２における特定のＬＤに対応する投光窓部１２ａ（１）〜１２ａ（４）の汚れの有無を検出している。このため、光学窓１２に汚れが有ることだけでなく、該汚れがある投光窓部１２ａの位置も検出することができる。したがって、制御部１は、光学窓１２の汚れがある位置に応じて、対象物Ｑの有無の検出処理の実行・停止を制御したり、対象物Ｑの有無の検出結果の信頼性を判断したりすることができる。
Further, in the above embodiment, projecting the respective LD (1) ~LD (4) each light emitted by such
また、以上の実施形態では、汚れ検出部１ｂは、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）から光を順次発する度に、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）に対応しないＰＤの受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）の受光状態に基づいて、光学窓１２における特定のＬＤに対応する投光窓部１２ａ（１）〜１２ａ（４）の汚れの有無を検出することができる。そして、その検出結果から、たとえば光学窓１２の投光窓部１２ａにおける、汚れが有る範囲も検出することができる。
Further, in the above embodiment,
また、以上の実施形態では、路面用のＬＤ（１）から光を発した場合に、ＰＤの各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で光を受光しなければ、汚れ検出部１ｂが、光学窓１２の受光窓部１２ｂに汚れが有ることを検出している。このため、光学窓１２の投光窓部１２ａの汚れだけでなく、受光窓部１２ｂの汚れも検出することができる。
Further, in the above embodiment, when light is emitted from the road surface LD (1) , if the light is not received in each of the light receiving regions Ra (1) to Ra (4) of the PD, the
また、以上の実施形態では、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）から光を順次発することにより、各光の対象物Ｑによる各反射光を、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）に対応する各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で受光したことに応じてＰＤから出力される受光信号に基づいて、物体検出部１ａが対象物Ｑの検出処理を検出している。このため、光学窓１２の汚れの影響を受けていない正常なＰＤからの受光信号に基づいて、物体検出部１ａにより対象物Ｑの有無や対象物Ｑまでの距離を精度良く検出することができる。
Further, in the above embodiment, by sequentially emitting light from the LD (1) ~LD (4), each light reflected by the object Q of each light, corresponding to the LD (1) ~LD (4) The object detection unit 1a detects the detection process of the target object Q based on the light reception signal output from the PD in response to light reception in each of the light reception regions Ra (1) to Ra ( 4) . For this reason, the presence or absence of the object Q and the distance to the object Q can be accurately detected by the object detection unit 1a based on a light reception signal from a normal PD that is not affected by the contamination of the
さらに、以上の実施形態では、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結果を、汚れ報知部１ｃが車両ＥＣＵ５０に報知している。このため、車両ＥＣＵ５０が当該報知内容に基づいて、光学窓が汚れている旨などを表示部６０に表示して、利用者に光学窓１２の汚れを除去するなどの対処を促すことができる。
Furthermore, in the above embodiment, the
以上の実施形態では、両面鏡から成る投光鏡４ａと受光鏡４ｂを有する回転走査部４を用いた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外の、片面鏡または両面鏡を１つまたは複数有する回転走査部を用いてもよい。たとえば、以下に述べる他の実施形態のように、ポリゴンミラーを有する回転走査部を用いてもよい。
In the above embodiment, although the example using the
図１２は、本発明の他の実施形態による物体検出装置１００’の光学系の投光状態を示した図である。図１３は、物体検出装置１００’の光学系の受光状態を示した図である。図１４は、物体検出装置１００’の光学窓１２’に汚れＤ’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。
FIG. 12 is a diagram illustrating a light projection state of an optical system of an
物体検出装置１００’に備わる回転走査部４’は、複数の反射面が設けられたポリゴンミラー４ａ’を有している。ポリゴンミラー４ａ’は、モータ４ｃ’に連動して回転する。図１２に１点鎖線の矢印で示すように、ＬＤモジュール２’の各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した光は、投光レンズ１４’を経由した後、ポリゴンミラー４ａ’で反射して、光学窓１２’の対応する投光窓部１２ａ（１）〜１２ａ（４）を透過し、外部の所定範囲へ走査される。
The
そして、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した光の対象物による各反射光（図１３の２点鎖線の矢印）は、各ＬＤ（１）〜ＬＤ（４）が発した光の投光方向（図１２の１点鎖線の矢印）と平行に光学窓１２’を透過する。外部へ投光される光の光学窓１２’における透過部分（投光窓部）と、外部からの反射光の光学窓１２’における透過部分（受光窓部）とは、図１２で紙面に対して垂直な方向にずれている。光学窓１２’を透過した各反射光は、ポリゴンミラー４ａ’で反射して、反射鏡１５’、受光レンズ１６’、および反射鏡１７’を経由した後、ＰＤモジュール７’のＰＤの対応する各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）で受光される。
And each reflected light by the object of the light emitted from each LD (1) to LD ( 4) ( the arrow of the two-dot chain line in FIG. 13 ) is the light emitted from each LD (1) to LD (4). The light passes through the
一方、図１４に示すように、光学窓１２’の表面に汚れＤ’が付着した場合には、たとえば１点鎖線の矢印で示すように、ＬＤ（１）の発した光が、投光レンズ１４’とポリゴンミラー４ａ’を経由した後、光学窓１２’を透過するが、汚れＤ’で乱反射する。そして、当該乱反射光は、たとえば２点鎖線の矢印で示すように、光学窓１２’への光の入射方向に対して平行でない方向に、光学窓１２’から出射し、回転走査部４’、反射鏡１５’、受光レンズ１６’、および反射鏡１７’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。このように、発光したＬＤに対応しないＰＤの受光領域で光を受光すると、汚れ検出部１ｂにより光学窓１２’に汚れがあると検出する。
On the other hand, as shown in FIG. 14, when dirt D ′ adheres to the surface of the
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、複数のＬＤ（１）〜ＬＤ（４）から光を順次発して、ＰＤの複数の受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）の受光状態に基づいて、光学窓１２の汚れの有無と汚れのある部分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。たとえば、物体検出装置１００は対象物Ｑに比べて小さいので、いずれか１つの特定のＬＤ（たとえばＬＤ（１））から光を発して、ＰＤの各受光領域Ｒａ（１）〜Ｒａ（４）の受光状態に基づいて、光学窓１２の汚れの有無だけを検出するようにしてもよい。
The present invention can employ various embodiments other than those described above. For example, in the above embodiment, sequentially emitting light from a plurality of LD (1) ~LD (4) , based on a plurality of light receiving state of the light-receiving region Ra (1) ~Ra (4) of the PD, the optical window Although the example which detected the presence or absence of 12 stain | pollution | contamination and the stain | pollution | contamination part was shown, this invention is not limited only to this. For example, since the
また、以上の実施形態では、物体検出部１ａにより対象物Ｑの有無を検出する際に、汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れ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。たとえば、物体検出部１ａにより対象物Ｑの有無を検出する前などの、準備時または較正時に、汚れ検出部１ｂにより光学窓１２の汚れの有無を検出してもよい。
Moreover, in the above embodiment, when the presence or absence of the target object Q is detected by the object detection unit 1a, the presence or absence of the contamination of the
また、以上の実施形態では、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。
In the above embodiment, the
また、以上の実施形態では、投光光学部品として投光レンズ１４を設け、受光光学部品として受光レンズ１６と反射鏡１５、１７を用いた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。たとえば、鏡、反射板、レンズなどの他の光学部品を、投光光学部品または受光光学部品として用いてもよい。
In the above embodiment, the
また、以上の実施形態では、光の投光経路の下方に光の受光経路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。たとえば、光の投光経路の上方または側方に光の受光経路を設けてもよい。 In the above embodiment, an example in which the light receiving path is provided below the light projecting path has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a light receiving path may be provided above or to the side of the light projecting path.
さらに、以上の実施形態では、車載用の物体検出装置に本発明を適用した例を挙げたが、その他の用途の物体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。 Furthermore, although the example which applied this invention to the vehicle-mounted object detection apparatus was given in the above embodiment, this invention can be applied also to the object detection apparatus of another use.
１ａ 物体検出部
１ｂ 汚れ検出部
１ｃ 汚れ報知部
２、２’ ＬＤモジュール（発光部）
４、４’ 回転走査部
４ａ 投光鏡
４ａ’ ポリゴンミラー
４ｂ 受光鏡
７、７’ ＰＤモジュール（受光部）
１１ ケース
１２、１２’ 光学窓
１２ａ、１２ａ（１）〜１２ａ（４） 投光窓部
１２ｂ 受光窓部
１４、１４’ 投光レンズ（投光光学部品）
１５、１５’、１７、１７’ 反射鏡（受光光学部品）
１６、１６’ 受光レンズ（受光光学部品）
１００、１００’ 物体検出装置
Ａ 所定範囲
Ｄａ、Ｄｂ、Ｄ’ 汚れ
ＬＤ、ＬＤ（２）〜ＬＤ（４） レーザダイオード（発光素子）
ＬＤ（１） レーザダイオード（発光素子、路面用の発光素子）
ＰＤ フォトダイオード（受光素子）
Ｒａ（１）〜Ｒａ（４） 受光領域
Ｑ 対象物
Ｘ 進行方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a
4, 4 'Rotating
DESCRIPTION OF
15, 15 ', 17, 17' Reflector (light receiving optical component)
16, 16 'Light-receiving lens (light-receiving optical component)
100, 100 ′ Object detection device A Predetermined range Da, Db, D ′ Dirt LD, LD (2) to LD (4) Laser diode (light emitting element)
LD (1) Laser diode (light emitting element, light emitting element for road surface)
PD photodiode (light receiving element)
Ra (1) to Ra ( 4 ) Light receiving area Q Object X Traveling direction
Claims (7)
受光素子を有する受光部と、
鏡を有し、前記鏡を回転させることにより、前記発光部からの光を前記鏡で反射して所定範囲に走査し、該所定範囲にある対象物で反射した光を前記鏡で反射して前記受光部へ導く回転走査部と、
前記受光素子の受光状態に基づいて、前記対象物の有無を検出する物体検出部と、
前記各部を収納するケースと、
光を透過させる透光性材料で構成され、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、
前記ケース内に収納され、前記受光素子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、
前記発光素子は、複数の方角に光を発するように、前記発光部に複数設けられ、
前記受光素子は、前記各発光素子が発した光の前記対象物による各反射光を別々に受光するように、前記各発光素子のそれぞれに対応した複数の受光領域を有し、
前記物体検出部は、前記各受光領域に対応する前記方角における前記対象物の有無を検出する、物体検出装置において、
前記汚れ検出部は、前記複数の発光素子のうち、特定の方角に対応する特定の発光素子が光を発した場合に、該特定の発光素子に対応しない前記受光領域で光が受光されると、前記光学窓に汚れが有ることを検出する、ことを特徴とする物体検出装置。 A light emitting unit having a light emitting element;
A light receiving portion having a light receiving element;
By having the mirror and rotating the mirror, the light from the light emitting unit is reflected by the mirror and scanned in a predetermined range, and the light reflected by the object in the predetermined range is reflected by the mirror. A rotary scanning unit for guiding to the light receiving unit;
An object detection unit for detecting the presence or absence of the object based on a light receiving state of the light receiving element;
A case for storing each part;
An optical window made of a light-transmitting material that transmits light, and serves as a light projection port or light reception port for the inside and outside of the case;
A dirt detector that is housed in the case and detects the presence or absence of dirt on the optical window based on the light receiving state of the light receiving element;
A plurality of the light emitting elements are provided in the light emitting unit so as to emit light in a plurality of directions,
The light receiving element has a plurality of light receiving regions corresponding to each of the light emitting elements so as to separately receive each reflected light by the object of light emitted by the light emitting elements,
In the object detection device, wherein the object detection unit detects the presence or absence of the object in the direction corresponding to each light receiving region,
When the specific light emitting element corresponding to a specific direction among the plurality of light emitting elements emits light, the dirt detecting unit receives light in the light receiving region that does not correspond to the specific light emitting element. An object detection device for detecting that the optical window is dirty.
前記汚れ検出部は、
前記各発光素子が光を順次発して、前記物体検出部が前記対象物の有無を検出する際に、前記光学窓の汚れの有無を検出する、ことを特徴とする物体検出装置。 The object detection apparatus according to claim 1,
The dirt detector
Each of the light emitting elements emits light sequentially, and when the object detection unit detects the presence or absence of the target, the object detection device detects the presence or absence of dirt on the optical window.
前記発光部から前記回転走査部までの投光経路中に設けられた投光光学部品と、
前記回転走査部から前記受光部までの受光経路中に設けられた受光光学部品と、をさらに備え、
前記光学窓は、前記発光素子からの光が透過する投光窓部と、前記対象物で反射した光が透過する受光窓部とを有し、
前記投光窓部は、前記各発光素子のそれぞれに対応して複数設けられており、
前記投光光学部品は、前記各発光素子が発した各光を、前記回転走査部を経由させた後、前記各発光素子に対応する前記投光窓部へ導き、
前記受光光学部品は、前記各発光素子が発した光の前記対象物による各反射光のうち、前記受光窓部と前記回転走査部を経由した各反射光を、前記受光素子の前記各発光素子に対応する前記各受光領域へ導き、
前記汚れ検出部は、前記特定の発光素子が光を発した場合に、該特定の発光素子に対応しない前記受光領域の受光状態に基づいて、前記特定の発光素子に対応する前記投光窓部の汚れの有無を検出する、ことを特徴とする物体検出装置。 In the object detection device according to claim 1 or 2,
A light projecting optical component provided in a light projecting path from the light emitting unit to the rotation scanning unit;
A light receiving optical component provided in a light receiving path from the rotational scanning unit to the light receiving unit, and
The optical window has a light projecting window part through which light from the light emitting element is transmitted, and a light receiving window part through which light reflected by the object is transmitted,
A plurality of the light projection windows are provided corresponding to each of the light emitting elements,
The light projecting optical component guides each light emitted from each light emitting element to the light projecting window corresponding to each light emitting element after passing through the rotation scanning unit,
The light-receiving optical component converts each reflected light that has passed through the light-receiving window portion and the rotation scanning portion out of each reflected light from the object of the light emitted from each light-emitting element, and each light-emitting element of the light-receiving element. To each light receiving area corresponding to
When the specific light emitting element emits light, the dirt detecting unit is configured to correspond to the specific light emitting element based on a light receiving state of the light receiving region that does not correspond to the specific light emitting element. An object detection device for detecting the presence or absence of dirt.
前記汚れ検出部は、前記各発光素子が光を順次発する度に、前記各発光素子に対応しない前記受光領域の受光状態に基づいて、前記特定の発光素子に対応する前記投光窓部の汚れの有無を検出する、ことを特徴とする物体検出装置。 The object detection device according to claim 3,
The contamination detection unit is configured to detect the contamination of the light projection window corresponding to the specific light emitting element based on the light receiving state of the light receiving region not corresponding to the light emitting element each time the light emitting elements emit light sequentially. An object detection device characterized by detecting the presence or absence of the object.
前記複数の発光素子のうち、少なくとも一つの発光素子は、路面に向かって光を投光する路面用の発光素子であり、
前記汚れ検出部は、前記路面用の発光素子が光を発した場合に、前記受光素子の前記各受光領域で光が受光されなければ、前記受光窓部に汚れが有ることを検出する、ことを特徴とする物体検出装置。 In the object detection device according to claim 3 or 4,
Among the plurality of light emitting elements, at least one light emitting element is a light emitting element for a road surface that projects light toward the road surface,
The dirt detecting unit detects that the light receiving window part is dirty when the light emitting element for the road surface emits light and no light is received in each light receiving region of the light receiving element. An object detection device characterized by.
前記物体検出部は、
前記各発光素子から順次発せられた各光の前記対象物による各反射光を、前記各発光素子に対応する前記各受光領域で受光したことに応じて前記受光素子から出力される受光信号に基づいて、前記対象物の有無を検出する、ことを特徴とする物体検出装置。 In the object detection device according to any one of claims 1 to 5,
The object detection unit is
Based on a light receiving signal output from the light receiving element in response to receiving each reflected light from the object of each light sequentially emitted from each light emitting element in each light receiving region corresponding to each light emitting element. And detecting the presence or absence of the object.
前記汚れ検出部により前記光学窓に汚れが有ると検出された結果を報知する汚れ報知部をさらに備えた、ことを特徴とする物体検出装置。 The object detection device according to any one of claims 1 to 6,
An object detection apparatus, further comprising: a dirt notification unit that notifies a result of detection that the optical window is dirty by the dirt detection unit.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020067383A (en) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | 株式会社デンソー | Optical distance measurement device and optical distance measurement method |
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