JP2019138630A - 対象物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】近距離にある対象物と遠距離にある対象物とを精度良く検出し、かつ移動体の通路の状態に変化が生じても、遠距離にある対象物を的確に検出する。【解決手段】対象物検出装置１００は、車両３０の前方の所定範囲に測定光を投光し、測定光の対象物による反射光を受光し、受光信号に基づき対象物および対象物までの距離を検出する。そして、当該距離に基づき車両前方の道路５０ａの勾配を検出し、該勾配に応じて近距離検出領域Ｒｎと遠距離検出領域Ｒｆを設定する。また、遠距離検出領域Ｒｆでは近距離検出領域Ｒｎより、測定光の投光距離を長くし、広がり角を小さくし、かつ対象物の検出感度を高くする。【選択図】図１２

Description

本発明は、移動体に搭載され、移動体の進行方向に対して光を投受光して、対象物および対象物までの距離を検出する対象物検出装置に関する。

移動体である車両には、衝突防止や走行制御などのため、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ものがある。対象物検出装置は、たとえば、車両の進行方向に存在する先行車、人、道路、およびその他の物体などを対象物として検出したり、該対象物までの距離を検出したりする。

対象物検出装置には、電波式のものと、光学式のものとがある。そのうち、光学式の対象物検出装置には、光を投光する投光部と、光を受光する受光部などが備わっている。投光部には、レーザダイオードなどの発光素子が設けられている。受光部には、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の受光素子が設けられている。

投光部から投光された測定光は、車両の進行方向（前方など）を含む所定範囲に投射される。その測定光が所定範囲にある対象物で反射されると、この反射光が受光部で受光される。そして、受光状態に応じて受光部から出力される受光信号に基づいて、対象物の有無や位置などが検出される。また、投光部により測定光が投射されてから受光部により反射光を受光するまでの飛行時間に基づいて、対象物までの距離が検出される（いわゆるＴＯＦ（Time of Flight）法）。

広範囲に光を投受光したり、対象物検出装置を小型化したりするために、測定光や反射光を水平方向または鉛直方向に走査する回転走査部を備えた対象物検出装置がある（たとえば特許文献１）。回転走査部は、回転可能な鏡を有し、光偏向器または光スキャナとも呼ばれている。回転走査部の鏡が回転することにより、投光部から投光された測定光が当該鏡で反射して、所定範囲に走査される。そして、所定範囲にある対象物で反射された反射光が回転走査部の鏡で反射して、受光部へ導かれる。なお、対象物からの反射光を、回転走査部を経ずに、受光部で受光する対象物検出装置もある。

また、たとえば特許文献１に開示されているように、対象物検出装置と画像処理装置とを連携させて、車両の前方の対象物を認識するシステムがある。特許文献１では、カメラにより車両の前方の所定範囲を撮像し、レーザレーダにより所定範囲にある対象物までの距離を検出する。そして、カメラの撮像画像の画像処理結果またはレーザレーダの測距結果から、車両が走行している道路の路面、路面の傾斜、および撮像画像中における路面領域を検出する。さらに、撮像画像中における路面領域に基づいて物体候補領域を設定し、該物体候補領域において先行車などの対象物の有無を監視する。

対象物検出装置側（車両側）から対象物を検出する所定範囲を臨んだ場合、対象物は、近づくに連れて大きく見え、離れるに連れて小さく見える。そして、近距離にある対象物に対しては、該対象物の位置や大きさや形状を認識するため、該対象物のほぼ全体を捉えることが求められている。また、遠距離にある先行車や対向車などの対象物に対しては、該対象物を的確に検出するために、検出感度（対象物の捉え易さ）を高めることが求められている。

そこで、たとえば特許文献２の対象物検出装置では、車両の前方の所定範囲内に、車両から近距離にある対象物を検出するための近距離検出領域と、車両から遠距離にある対象物を検出するための遠距離検出領域とを設定している。近距離検出領域では、測定光の投光距離が短くて、測定光の水平方向の広がり角が大きくなっている。対して、遠距離検出領域では、測定光の投光距離が長くて、測定光の水平方向の広がり角が小さくなっている。そして、車両の車速、ワイパーの操作状態、ライトの点灯状態、またはウインカの操作状態などに基づいて、近距離検出領域と遠距離検出領域の大きさ（測定光の水平方向の広がり角）を変更している。

また、特許文献３の対象物検出装置では、投光部に複数の発光素子を設け、水平面内の複数の角度方向からの反射光の受信強度、車速、またはハンドルの回転角などに基づいて、各発光素子の発光動作を制御して、水平面内の複数の角度方向への測定光のパワー（光量、光強度、光の広がり角など）を個別に変えている。そして、車両が真っ直ぐな道路を走行している場合は、自車中心線の付近の角度方向への測定光のパワーを増大させて投光距離を長くし、自車中心線から離れた両外側の角度方向への測定光のパワーを減少させて投光距離を短くしている。また、車両がカーブした道路を走行している場合は、自車中心線に対してカーブの内側の角度方向への測定光のパワーを増大させて投光距離を長くし、カーブの外側の角度方向へ測定光のパワーを減少させて投光距離を短くしている。

特開２０１５−１４３９７９号公報 特許第３３３０６２４号公報 特開平７−１６７９５８号公報

車両などの移動体の進行方向の通路（道路など）が真っ直ぐで平坦である状態を想定して、進行方向を含んだ所定範囲内に近距離検出領域と遠距離検出領域を設定した場合、通路に傾斜やカーブなどの変化が生じたときに、遠距離検出領域で遠距離にある対象物を捉えられず、該対象物までの距離を検出できないおそれがある。

本発明は、移動体に搭載された対象物検出装置において、近距離にある対象物と遠距離にある対象物とを精度良く検出し、かつ、移動体の通路の状態に変化が生じても、遠距離にある対象物を的確に検出することを課題とする。

本発明は、移動体に搭載される対象物検出装置であって、移動体の進行方向を含む所定範囲に測定光を投光する投光部と、測定光の所定範囲にある対象物での反射光を受光して、該受光状態に応じた受光信号を出力する受光部と、該受光信号に基づいて対象物を検出する物体検出部と、投光部により測定光が投光されてから受光部により反射光を受光するまでの飛行時間に基づいて、対象物までの距離を検出する距離検出部と、所定距離未満の近距離にある対象物を検出するための近距離検出領域、および所定距離以上の遠距離にある対象物を検出するための遠距離検出領域を所定範囲に設定する領域設定部とを備える。そして、物体検出部は、距離検出部の検出結果に基づいて、移動体が通行する通路の変化状態を検出し、領域設定部は、物体検出部が検出した通路の変化状態に基づいて、近距離検出領域と遠距離検出領域を設定する。遠距離検出領域では近距離検出領域より、測定光の投光距離が長く、測定光の広がり角が小さく、かつ対象物の検出感度が高くなる。

上記によると、距離検出部による対象物までの距離の検出結果に基づいて、移動体の通路の変化状態が物体検出部により検出され、該通路の変化状態に基づいて、対象物を検出する所定範囲内に近距離検出領域と遠距離検出領域が領域設定部により設定される。そして、遠距離検出領域では近距離検出領域より、測定光の投光距離が長くて、測定光の広がり角が小さくて、対象物の検出感度が高くなる。このため、測定光の広がり角が大きい近距離検出領域では、近距離にある対象物を捉えて、該対象物を精度良く検出することができる。また、測定光の投光距離が長い遠距離検出領域では、遠距離にある対象物を捉えて、該対象物を精度良く検出することができる。さらに、移動体の進行方向の通路の状態に変化が生じても、遠距離検出領域で遠距離にある対象物を的確に検出することができる。

本発明において、投光部は、所定範囲の複数の方向へ測定光を投光し、受光部は、複数の方向からの反射光を受光して、該各方向からの反射光に基づく受光信号を出力し、距離検出部は、前記各方向にある対象物までの距離を検出し、物体検出部は、距離検出部が検出した前記各方向にある対象物までの距離から、通路までの距離を判別し、該通路までの距離に基づいて、通路の変化状態を検出してもよい。

また、本発明において、距離検出部は、当該対象物検出装置側から臨んだ所定範囲を複数に区分けした区画単位で対象物までの距離を検出し、物体検出部は、距離検出部による各区画の検出距離の分布に基づいて、通路および該通路の変化状態を検出し、領域設定部は、区画単位で近距離検出領域と遠距離検出領域を設定してもよい。

また、本発明において、鏡を有し、該鏡を回転させることにより、投光部から投光された測定光を鏡で反射して所定範囲に走査し、または対象物からの反射光を鏡で反射して受光部へ導く回転走査部と、鏡の回転角を検出する回転検出部とをさらに備え、受光部は、前記複数の方向からの反射光を受光して、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を有し、距離検出部は、鏡の回転角、投光部の投光状態、各受光素子の受光状態、および前記飛行時間に基づいて、区画単位で対象物までの距離を検出してもよい。

また、本発明において、複数の受光素子は、鉛直方向に配列され、投光部は、鉛直方向に配列されて、鏡の回転角に応じて順次発光する複数の発光素子を有し、回転走査部は、測定光および反射光を水平方向に走査し、距離検出部は、鏡の回転角、各発光素子の発光状態、各受光素子の受光状態、および前記飛行時間に基づいて、所定範囲を格子状に区分けした区画単位で対象物までの距離を検出してもよい。

また、本発明において、投光部、受光部、および回転走査部の動作を制御する制御部をさらに備え、制御部は、鏡の回転角に応じて、各区画に対応する発光素子の発光動作、各区画に対応する受光素子の受光動作、または該受光素子が出力する受光信号の受光部による信号処理動作を制御することにより、所定範囲内に近距離検出領域および遠距離検出領域を形成し、かつ該両領域の位置を調整してもよい。

また、本発明において、領域設定部は、通路の先方部を捉えるように遠距離検出領域を設定し、該遠距離検出領域の周囲に近距離検出領域を設定してもよい。

さらに、本発明において、物体検出部は、通路の変化状態として通路の勾配を検出し、領域設定部は、物体検出部が検出した通路の勾配に応じて、近距離検出領域と遠距離検出領域の位置を鉛直方向へ調整してもよい。

本発明によれば、移動体に搭載された対象物検出装置において、近距離にある対象物と遠距離にある対象物とを精度良く検出し、かつ、移動体の通路の状態に変化が生じても、遠距離にある対象物を的確に検出することが可能となる。

本発明の実施形態による対象物検出装置の光学系の平面図である。 図１の対象物検出装置の光学系の背面図である。 図１の対象物検出装置の投光状態を示した図である。 図１のＬＤとＰＤの配列を示した図である。 図１の対象物検出装置の電気的構成を示した図である。 図４のＬＤとＰＤの投受光タイミングの一例を示した図である。 道路が平坦である場合の、図１の対象物検出装置の距離検出結果の一例を示した図である。 道路に上り勾配がある場合の、図１の対象物検出装置による距離検出結果の一例を示した図である。 道路に下り勾配がある場合の、図１の対象物検出装置による距離検出結果の一例を示した図である。 図１の対象物検出装置の道路に対する投光状態を示した図である。 道路が平坦である場合の、図１の対象物検出装置の検出領域の一例を示した図である。 道路に上り勾配がある場合の、図１の対象物検出装置の検出領域の一例を示した図である。 道路に下り勾配がある場合の、図１の対象物検出装置の検出領域の一例を示した図である。 図１の対象物検出装置の動作を示したフローチャートである。 他の実施形態による対象物検出装置の距離検出結果の一例を示した図である。

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。

図１は、実施形態による対象物検出装置１００の光学系を上方から見た平面図である。図２は、対象物検出装置１００の光学系を後方（図１で下側、すなわち対象物５０と反対側）から見た背面図である。図３は、対象物検出装置１００の投光状態を示した図であって、車両３０の側方から見た状態を示している。図４は、図１のＬＤとＰＤの配列を示した図である。

対象物検出装置１００は、たとえば図３に示すような自動四輪車から成る車両３０に搭載された光学式のレーザレーダから成る。車両３０は、本発明の「移動体」の一例である。対象物検出装置１００が検出する対象物５０は、他の車両、人、道路（路面）、またはその他の物体である。

対象物検出装置１００には、図１および図２に示すように、ＬＤ（Laser Diode）、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）から成る光学系が備わっている。そのうち、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、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＰＤは、受光光学系である。

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）には、透過窓１８が設けられている。透過窓１８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）。

本例では、透過窓１８が車両３０の前方（進行方向）を向くように、対象物検出装置１００は車両３０の前部の所定位置に設置される。より具体的には、車両３０の前部における、車幅方向の中心でかつ、車両３０が走行する道路５０ａ（図３）から所定の高さにある位置に、対象物検出装置１００は設置される。

ＬＤ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。図１および図２では、便宜上、ＬＤを１つだけ示しているが、ＬＤは、図４に示すように、鉛直方向に複数配列されている（ＬＤ_１〜ＬＤ_８）。各ＬＤは、発光面が回転走査部４の鏡４ａ（図１など）側を向くように配置されている。

ＰＤは、ＬＤから投射されたレーザ光（測定光）の対象物５０による反射光を受光する受光素子である。図１および図２では、便宜上、ＰＤを１つだけ示しているが、ＰＤは、図４に示すように、鉛直方向に複数設けられている（ＰＤ_１〜ＰＤ_３２）。各ＰＤは、受光面が反射鏡１７（図１など）側を向くように配置されている。

回転走査部４は、回転鏡、光スキャナ、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４ｃなどが備わっている。鏡４ａは、板状に形成されている。鏡４ａの表面および裏面は、反射面となっている。

図２に示すように、鏡４ａの下方には、モータ４ｃが設けられている。モータ４ｃの回転軸４ｊは鉛直方向（上下方向）と平行になっている。モータ４ｃの回転軸４ｊの上端には、鏡４ａの中央にある連結軸（図示せず）が固定されている。モータ４ｃの回転軸４ｊに連動して、鏡４ａは回転する。

ケース１９内において、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＰＤは、回転走査部４の鏡４ａの上部周辺に配置されている。ＬＤと投光レンズ１４は、鏡４ａの下部周辺に配置されている。ＬＤ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１５が設けられている。遮光板１５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。

対象物５０を検出する投受光路は、図１および図２に１点鎖線と２点鎖線の矢印で示すとおりである。具体的には、図１および図２に１点鎖線の矢印で示すように、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の表面または裏面の下半分の領域に当たる。この際、モータ４ｃが回転して、鏡４ａの角度（向き）が変化し、鏡４ａの表面または裏面が対象物５０側を向いた所定角度となる（たとえば図１に実線で示す鏡４ａの状態）。これにより、ＬＤからのレーザ光が投光レンズ１４を透過した後、鏡４ａの表面または裏面の下半分の領域で反射し、透過窓１８を透過して、ケース１９外の所定範囲に走査される。つまり、回転走査部４は、ＬＤからのレーザ光を所定範囲に偏向する。

図１に示す走査角度Ｚｈは、ＬＤからのレーザ光が回転走査部４の鏡４ａの表面または裏面により反射されて、対象物検出装置１００から投射される水平方向の角度範囲を示している。

また、図４に示すように、ＬＤは鉛直方向に複数配列されているので、各ＬＤは鉛直面内の異なる複数の角度方向へレーザ光を投射する。ＬＤ_３とＬＤ_４の間に示す「０°」は水平方向である。ＬＤ_１〜ＬＤ_３は、水平方向より上向き（＋の角度方向）にレーザ光を投射する。また、ＬＤ_３は、水平方向にもレーザ光を投射する。ＬＤ_４〜ＬＤ_８は、水平方向より下向き（−の角度方向）にレーザ光を投射する。また、ＬＤ_４は、水平方向にもレーザ光を投射する。このため、たとえば図３に示すように、車両３０の前方に対象物検出装置１００からレーザ光が投射され、そのうち水平方向より下向きに投射されたレーザ光が車両３０の走行する道路５０ａに当たる。また、レーザ光は、車両３０の前方に存在する先行車５０ｆなどの対象物５０にも当たる。

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１および図２に２点鎖線の矢印で示すように、透過窓１８を透過して、鏡４ａの表面または裏面の上半分の領域に当たる。この際、モータ４ｃが回転して、鏡４ａの角度（向き）が変化し、鏡４ａの表面または裏面が対象物５０側を向いた所定角度となる（たとえば図１に実線で示す鏡４ａの状態）。これにより、対象物５０からの反射光が、鏡４ａの表面または裏面の上半分の領域で反射して、受光レンズ１６に入射する。つまり、回転走査部４は、対象物５０からの反射光を受光レンズ１６側へ偏向する。そして、反射光は、受光レンズ１６で集光された後、反射鏡１７で反射して、ＰＤで受光される。つまり、回転走査部４は、対象物５０からの反射光を、受光レンズ１６と反射鏡１７を介してＰＤへ導く。

図４に示すように、１個のＬＤには、４個のＰＤが対応している。具体的には、ＬＤ_１には、ＰＤ_１〜ＰＤ_４が対応し、ＬＤ_２には、ＰＤ_５〜ＰＤ_８が対応し、ＬＤ_３には、ＰＤ_９〜ＰＤ_１２が対応し、ＬＤ_４には、ＰＤ_１３〜ＰＤ_１６が対応し、ＬＤ_５には、ＰＤ_１７〜ＰＤ_２０が対応し、ＬＤ_６には、ＰＤ_２１〜ＰＤ_２４が対応し、ＬＤ_７には、ＰＤ_２５〜ＰＤ_２８が対応し、ＬＤ_８には、ＰＤ_２９〜ＰＤ_３２が対応している。このため、各ＬＤから投射されたレーザ光の対象物５０による反射光は、それぞれ対応するＰＤで受光される。つまり、各ＰＤは、複数の異なる方向からの反射光を受光する。

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、投光モジュール２、充電回路３、モータ４ｃ、モータ駆動回路５、エンコーダ６、受光モジュール７、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）８、記憶部１１、および通信部１２が備わっている。

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、距離検出部１ｂ、および領域設定部１ｃが設けられている。

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の有無および対象物５０までの距離を検出するための情報などが記憶されている。

通信部１２は、図示しないＥＣＵ（電子制御装置）などの他の車載装置と通信するための回路から成る。

たとえば、制御部１は、通信部１２により他の車載装置に対して、対象物５０の検出結果を送信する。また、制御部１は、通信部１２により他の車載装置と通信することにより、車両状態に関する情報などを取得する。

投光モジュール２には、前述した複数のＬＤと、各ＬＤを発光させるためのキャパシタなどが設けられている。図５では、便宜上、ＬＤとキャパシタのブロックを、それぞれ１つ示している。投光モジュール２は、本発明の「投光部」の一例である。

充電回路３は、投光モジュール２のキャパシタを充電する。図５では、充電回路３のブロックを１つだけ示しているが、充電回路３はＬＤやキャパシタの設置数に応じて複数設けられていてもよい。制御部１は、投光モジュール２のＬＤの発光動作と充電回路３の充電動作を制御する。具体的には、制御部１は、各ＬＤを発光させて、レーザ光を投射する。また、制御部１は、各ＬＤの発光を停止させて、充電回路３によりキャパシタを充電する。

モータ４ｃ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４ｃの駆動を制御して、鏡４ａを回転させる。エンコーダ６は、モータ４ｃの回転状態に応じた信号を出力する。制御部１は、エンコーダ６の出力に基づいて、モータ４ｃや鏡４ａの回転状態（回転角や回転数など）を検出する。エンコーダ６は、本発明の「回転検出部」の一例である。

制御部１は、モータ４ｃにより鏡４ａを回転させて、ＬＤから投射されたレーザ光を所定範囲に走査し、所定範囲にある対象物５０で反射された反射光を受光モジュール７のＰＤに導く。

受光モジュール７には、複数のＰＤ、ＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）、ＭＵＸ（Multiplexer）、およびＶＧＡ（Variable Gain Amplifier）が含まれている。受光モジュール７は、本発明の「受光部」の一例である。

ＴＩＡは、複数のＰＤに対応させて複数設けられている。図５では、ＰＤとＴＩＡを、便宜上１つのブロックで示している。各ＰＤは、光を受光することにより、該受光状態に応じた電流（受光信号）を出力する。各ＴＩＡは、対応するＰＤに流れた電流を電圧信号に変換して、ＭＵＸへ出力する。

ＭＵＸは、各ＴＩＡの出力信号を選択し、ＶＧＡに出力する。ＶＧＡは、ＭＵＸからの出力信号を増幅して、ＡＤＣ８に出力する。ＡＤＣ８は、ＶＧＡから出力されるアナログ信号を、高速でデジタル信号に変換して、制御部１に出力する。これにより、受光モジュール７の各ＰＤの受光状態に応じた受光信号がＴＩＡとＭＵＸとＶＧＡにより信号処理されて、ＡＤＣ８を介して制御部１に出力される。図５では、ＶＧＡやＡＤＣ８のブロックをそれぞれ１つだけ示しているが、ＶＧＡやＡＤＣ８はＰＤの設置数に応じて複数設けられていてもよい。

図６は、ＬＤとＰＤの投受光タイミングの一例を示した図である。図５の制御部１は、回転走査部４の鏡４ａの回転角に応じて、たとえば図６に示すように、各ＬＤ_１〜ＬＤ_８を順次発光させ、対応する各ＰＤ_１〜ＰＤ_３２に順次受光させる。そして、制御部１は、各ＰＤ_１〜ＰＤ_３２が受光状態に応じて出力する受光信号をＴＩＡ、ＭＵＸ、ＶＧＡ、およびＡＤＣ８により信号処理する。また、制御部１は、各ＬＤ_１〜ＬＤ_８を発光させる都度、投光モジュール２のキャパシタを充電回路３により充電する。

図５の物体検出部１ａは、鏡４ａの回転角、各ＬＤの発光状態、および各ＰＤの受光状態に応じて受光モジュール７からＡＤＣ８を介して入力される受光信号に基づき、各ＰＤの受光状態（複数の方向からの反射光の受光の有無）を検出する。また、物体検出部１ａは、鏡４ａの回転角、各ＬＤの発光状態、各ＰＤの受光状態、および上記受光信号に基づいて、対象物５０の有無、存在する対象物５０の位置、大きさ、形状、または種類などを検出する。

距離検出部１ｂは、たとえば、受光モジュール７からＡＤＣ８を介して入力される受光信号の最大値（最大電圧値）を検出し、該最大値に基づいて対象物５０からの反射光の受光時刻を検出する。そして、距離検出部１ｂは、対応するＬＤよりレーザ光を投射した時刻から、当該反射光の受光時刻までの飛行時間を算出し、該飛行時間に基づいて対象物５０までの距離を検出する（いわゆるＴＯＦ（Time of Flight）法）。つまり、距離検出部１ｂは、レーザ光や反射光を投受光する複数の方向にある対象物５０までの距離をそれぞれ検出する。

図７〜図９は、対象物検出装置１００の距離検出部１ａによる距離検出結果の一例を示した図である。詳しくは、図７は車両３０の進行（走行）方向の道路５０ａが平坦である場合を示し、図８は道路５０ａに上り勾配がある場合を示し、図９は道路５０ａに下り勾配がある場合を示している。

また、図７〜図９では、対象物検出装置１００が対象物５０を検出する所定範囲Ｚを、対象物検出装置１００側から臨んだ状態を示している。また、便宜上、所定範囲Ｚ内には、対象物検出装置１００側から臨む道路５０ａなどの一部の風景も示している。所定範囲Ｚは、上下左右の格子状に複数に区分けされている。所定範囲Ｚの各区画を区別するため、各列の上部にＡ〜Ｈの符号を付し、各行の左部に１〜９の符号を付している。これにより、たとえば、最も上にありかつ最も左にある区画は「区画Ａ１」と表記する。

所定範囲Ｚの各区画には、対応するＬＤおよび鏡４ａの回転角により、レーザ光が投射される。そして、各区画にある対象物５０からの反射光は、対応するＰＤにより受光される。つまり、所定範囲Ｚの各区画は、レーザ光や反射光を投受光する各方向に対応している。

距離検出部１ｂは、鏡４ａの回転角、各ＬＤの発光状態、各ＰＤの受光状態、および上述した飛行時間に基づいて、所定範囲Ｚの区画単位で対象物５０までの距離を検出する。つまり、距離検出部１ｂは、レーザ光や反射光を投受光する各方向の対象物５０までの距離を検出する。また、距離検出部１ｂは、その距離検出結果を各区画と関連付けて記憶部１１に記録する。

図７〜図９では、距離検出部１ｂが検出した距離の数値（単位はｍ（メートル））を各区画内に示している。本例では、距離検出部１ｂは１００ｍまでの距離を検出可能である。一部の区画には、「−」が表示されているが、これは距離検出部１ｂによる距離の検出が不可能であったことを表している。これは、当該区画に対応するＬＤによりレーザ光を投射しても、対象物５０までの距離が遠すぎて、レーザ光が対象物５０に当たらず、該対象物５０からの反射光を対応するＰＤで受光できなかったからである。

所定範囲Ｚには、車両３０が走行する道路５０ａと、道路５０ａ以外の対象物５０（人や他車両５０ｆやその他物体）が存在する。このため、距離検出部１ｂが検出した各区画の距離は、道路５０ａまでの距離か、または道路５０ａ以外の対象物５０までの距離となる。

また、前述したように、図４に示した複数のＬＤは、鉛直面内の異なる所定の角度方向へそれぞれレーザ光を投射する。複数のＰＤは、対応するＬＤから投射されたレーザ光の対象物５０による反射光、すなわち鉛直面内の異なる所定の角度方向からの反射光を受光する。そして、対象物検出装置１００は、車両３０の前部における所定位置（車幅方向の中心でかつ道路５０ａから所定の高さにある位置）に、所定の向きで設置される。このため、道路５０ａを検出するためのレーザ光を投射するＬＤ、道路５０ａからの反射光を受光するＰＤ、および道路５０ａを検出するための鏡４ａの回転角は、それぞれ定まっている。

具体的には、図７〜図９の所定範囲Ｚにおいて、少なくとも中央のＤ列とＥ列の３行目以下の区画では道路５０ａが捉えられるので、当該区画が道路検出用の区画であり、当該区画に対応するＬＤ、ＰＤ、および鏡４ａの回転角が道路検出用のＬＤ、ＰＤ、および鏡４ａの回転角である。また、道路５０ａの変化状態によっては、上記区画の周辺にある区画でも道路５０ａが捉えられる可能性が高いので、当該周辺の区画も道路検出用の区画であり、当該周辺の区画に対応するＬＤ、ＰＤ、および鏡４ａの回転角も道路検出用のＬＤ、ＰＤ、および鏡４ａの回転角である。これら道路検出用のＬＤ、ＰＤ、および鏡４ａの回転角は、もちろんその他の対象物検出用としても利用される。

図１０は、対象物検出装置１００の道路５０ａに対する投光状態を示した図であって、車両３０の側方から見た状態を示している。詳しくは、図１０では、図７〜図９のＤ列またはＥ列の３行目以下にある道路検出用の複数の区画に対応するＬＤ、ＰＤ、および鏡４ａの回転角により投受光を行って、当該各区画での道路５０ａまでの距離を距離検出部１ｂにより検出した結果を示している。

たとえば、図７〜図９のＥ列の下にある区画より、上にある区画の方が、車両３０から遠くの道路５０ａの路面を捉えている。そして、当該下にある区画に対応するＬＤより、上にある区画に対応するＬＤの方が、車両３０から遠くの道路５０ａの路面に対してレーザ光を投射する（図１０）。このため、Ｅ列の最下行の区画（区画Ｅ８）から上側の区画に行くに連れて、距離検出部１ｂにより検出される距離が長くなる（図７〜図１０）。

また、図１０（ａ）のように道路５０ａが平坦（勾配＝０）である場合に比べて、図１０（ｂ）のように道路５０ａに上り勾配（勾配＞０）がある場合の方が、距離検出部１ｂによる道路検出用の区画の検出距離が短くなる（図７および図８も参照）。また、図１０（ａ）のように道路５０ａが平坦である場合に比べて、図１０（ｃ）のように道路５０ａに下り勾配（勾配＜０）がある場合の方が、距離検出部１ｂによる道路検出用の区画の検出距離が長くなる（図７および図９も参照）。つまり、道路５０ａの上り勾配が大きくなるに連れて、距離検出部１ｂによる道路検出用の区画の検出距離が短くなり、道路５０ａの下り勾配が大きくなるに連れて、距離検出部１ｂによる道路検出用の区画の検出距離が長くなる。

図５の物体検出部１ａは、上述したような距離検出部１ｂの検出結果に基づいて、道路５０ａと道路５０ａの変化状態を検出する。具体的には、たとえば、道路５０ａが平坦である場合における、道路検出用の各区画の道路５０ａまでの距離を予め距離検出部１ｂにより検出して、平坦時距離データとして記憶部１１に記憶させておく。また、車両３０が走行可能な最大の上り勾配がある道路５０ａにおける、道路検出用の各区画の道路５０ａまでの距離を予め距離検出部１ｂにより検出して、最大上り勾配距離データとして記憶部１１に記憶させておく。さらに、最大の下り勾配がある道路５０ａにおける、道路検出用の各区画の道路５０ａまでの距離を予め距離検出部１ｂにより検出して、最大下り勾配距離データとして記憶部１１に記憶させておく。

そして、ＬＤ、ＰＤ、および回転走査部４により投受光を行って、物体検出部１ａが、距離検出部１ｂにより検出された各区画の検出距離を、上記記憶部１１に記憶された各区画の最大上り勾配距離データおよび最大下り勾配距離データと比較する。ここで、検出距離が最大上り勾配距離データ以上でかつ最大下り勾配距離データ以下であれば、物体検出部１ａは、対応する区画に道路５０ａが存在していて、当該検出距離が道路５０ａまでの距離であると判別する。また、検出距離が最大上り勾配距離データ以上でかつ最大下り勾配距離データ以下でなければ、物体検出部１ａは、対応する区画に道路５０ａが存在しておらず、当該検出距離が道路５０ａ以外の対象物５０までの距離であると判別する。

他の例として、受光モジュール７からＡＤＣ８を介して入力される各方向（各区画）の受光信号に基づいて、物体検出部１ａが道路５０ａの有無を検出してもよい。たとえば、道路５０ａは、他の対象物５０と比べて、急峻な高さを有しない平面物である。このため、他の対象物５０からの反射光に基づいて受光モジュール７から出力される受光信号と比べて、道路５０ａからの反射光に基づいて受光モジュール７から出力される受光信号は、強度やレベルや信号長などで異なる特徴を有する。よって、物体検出部１ａは、受光信号の特徴点を抽出し、該特徴点に基づいて、区画単位で道路５０ａの有無を判断してもよい。または、受光信号と距離検出部１ｂの検出結果の両方に基づいて、物体検出部１ａが道路５０ａの有無を検出してもよい。

また、物体検出部１ａは、各区画の検出距離の分布と、判別した複数の区画の道路５０ａまでの距離に基づいて、道路５０ａの変化状態を検出する。本例では、物体検出部１ａは、道路５０ａの変化状態として、車両３０の前方（進行方向）の道路５０ａの勾配を検出する。具体的には、物体検出部１ａは、上記のように道路５０ａが存在していると判別した複数の区画のうち、車両３０の進行方向にある複数の区画の道路５０ａまでの距離と、当該各区画に対応するＬＤのレーザ光の投光角度（水平方向に対する角度）とに基づいて、道路５０ａの勾配を算出する。

領域設定部１ｃは、物体検出部１ａが検出した道路５０ａの変化状態（勾配）に基づいて、図７〜図９の各（ｂ）に示すように、所定範囲Ｚに近距離検出領域Ｒｎと遠距離検出領域Ｒｆを設定する。詳しくは、物体検出部１ａが算出した道路５０ａの勾配の向き（上下）や大きさに応じて、領域設定部１ｃが所定範囲Ｚ内に近距離検出領域Ｒｎと遠距離検出領域Ｒｆを区画単位で設定する。近距離検出領域Ｒｎは、車両３０（または対象物検出装置１００）から所定距離未満の近距離にある対象物５０を検出するための検出領域である。遠距離検出領域Ｒｆは、車両３０から所定距離以上の遠距離にある対象物５０を検出するための検出領域である。

たとえば、道路５０ａに勾配がほとんど無い（勾配≒０）場合、領域設定部１ｃは、図７（ｂ）に示すように、所定範囲Ｚ内のほぼ中央に位置する複数（本例では６つ）の区画を遠距離検出領域Ｒｆに設定する。また、領域設定部１ｃは、遠離検出領域Ｒｆの周囲に位置するその他の区画を全て近距離検出領域Ｒｎに設定する。この図７（ｂ）の設定状態が、遠距離検出領域Ｒｆと近距離検出領域Ｒｎの基準位置である。

そして、道路５０ａに勾配が有る（勾配≠０）場合、領域設定部１ｃは、該勾配の向きと大きさに応じて、図８（ｂ）や図９（ｂ）に示すように、区画単位で遠距離検出領域Ｒｆと近距離検出領域Ｒｎの位置を鉛直方向（上下方向）へ調整する。

詳しくは、道路５０ａに上り勾配が有る（勾配＞０）場合、領域設定部１ｃは、該勾配の大きさに応じて、図８（ｂ）に示すように、遠距離検出領域Ｒｆを上方へ移動させる。そして、遠離検出領域Ｒｆの周囲に位置するその他の区画を全て近距離検出領域Ｒｎに設定する。

また、道路５０ａに下り勾配が有る（勾配＜０）場合、領域設定部１ｃは、該勾配の大きさに応じて、図９（ｂ）に示すように、遠距離検出領域Ｒｆを下方へ移動させる。そして、遠離検出領域Ｒｆの周囲に位置するその他の区画を全て近距離検出領域Ｒｎに設定する。

上記の際、領域設定部１ｃは、道路５０ａの先方部５０ｓを捉えるように、遠距離検出領域Ｒｆを設定する。すなわち、物体検出部１ａにより検出された道路５０ａが存在する区画のうち、車両３０の進行方向にあって車両３０から最も遠くに道路５０ａが検出された区画を道路５０ａの先方部５０ｓとし、該区画を含むように遠距離検出領域Ｒｆを設定する。たとえば、図７（ｂ）では、Ｄ列とＥ列の区画が車両３０の進行方向に位置していて、そのうち区画Ｄ４と区画Ｅ５とが道路５０ａの先方部５０ｓに相当するので、該区画Ｄ４と区画Ｅ５と、これらの近傍にある複数の区画Ｄ５、区画Ｄ６、区画Ｅ４、および区画Ｅ６とを、遠距離検出領域Ｒｆとして設定している。

図５の制御部１は、領域設定部１ｃの設定結果に基づき、鏡４ａの回転角に応じて、所定範囲Ｚ内の各区画に対応するＬＤの発光動作、各区画に対応するＰＤの受光動作、または該ＰＤが出力する受光信号の受光モジュール７による信号処理動作を制御する。これにより、制御部１は、図１１〜図１３に示すように、所定範囲Ｚ内に近距離検出領域Ｒｎと遠距離検出領域Ｒｆを形成し、かつ該両領域Ｒｎ、Ｒｆの位置を調整する。

図１１〜図１３は、対象物検出装置１００の検出領域Ｒｎ、Ｒｆの一例を示した図である。詳しくは、図１１は道路５０ａが平坦である場合を示し、図１２は道路５０ａに上り勾配がある場合を示し、図１３は道路５０ａに下り勾配がある場合を示している。また、図１１〜図１３では、検出領域Ｒｎ、Ｒｆを、車両３０の側方から見た状態を示している。

たとえば図１１に示すように、制御部１は、車両３０から所定距離Ｄｎ未満の近距離に扇形の近距離検出領域Ｒｎを形成するとともに、該近距離検出領域Ｒｎを突き抜けて、所定距離Ｄｎ以上の遠距離まで到達するように、扇形の遠距離検出領域Ｒｆを形成する。所定距離Ｄｎは、近距離検出領域Ｒｎにおけるレーザ光の投光距離と同等である。近距離検出領域Ｒｎでは、近距離に存在する人などの対象物５０ｎのほぼ全体を捉えられるように、レーザ光の広がり角θｎが大きくなっている。遠距離検出領域Ｒｆでは、遠距離に存在する先行車や対向車などの対象物５０ｆを捉えて、該対象物５０ｆまでの距離を精度良く検出できるように、レーザ光の投光距離Ｄｆが長くなっている。

両領域Ｒｎ、Ｒｆを比較すると、遠距離検出領域Ｒｆにおけるレーザ光の広がり角θｆは、近距離検出領域Ｒｎにおけるレーザ光の広がり角θｎより小さくなっている。また、遠距離検出領域Ｒｆにおけるレーザ光の投光距離Ｄｆは、近距離検出領域Ｒｎにおけるレーザ光の投光距離Ｄｎより長くなっている。さらに、遠距離検出領域Ｒｆにおける対象物５０の検出感度は、近距離検出領域Ｒｎにおける対象物５０の検出感度より高くなっている。検出感度は、投光モジュール２から投光される光パルスの発光頻度や発光パワー、受光モジュール７における受光感度などにより決まる。

図１２および図１３でも、上記と同様に検出領域Ｒｎ、Ｒｆが形成されている。なお、図１２および図１３では、図示の便宜上、距離Ｄｎ、Ｄｆと角度θｎ、θｆの図示を省略している。

また、図示を省略しているが、検出領域Ｒｎ、Ｒｆは水平方向（図１１〜図１３で紙面に垂直な方向）にも上記と同様に形成されている。つまり、車両３０の前方には対象物検出装置１００により、鉛直方向と水平方向に視野が広い近距離検出領域Ｒｎが形成されるとともに、近距離検出領域Ｒｎより視野は狭いが検出距離が長くて検出感度が高い遠距離検出領域Ｒｆが形成される。

また、車両３０が走行している道路５０ａが平坦である場合は、図１１に示すように、近距離検出領域Ｒｎのほぼ中央を突き抜けるように、遠距離検出領域Ｒｆが形成される。そして、道路５０ａに上り勾配が生じた場合は、遠距離検出領域Ｒｆが図１２の（ａ）から（ｂ）のように変化し、遠距離検出領域Ｒｆの位置が上方に移動するように調整される。また、道路５０ａに下り勾配が生じた場合は、遠距離検出領域Ｒｆが図１３の（ａ）から（ｂ）のように変化し、遠距離検出領域Ｒｆの位置が下方に移動するように調整される。

制御部１は、鏡４ａの回転角に応じて、所定範囲Ｚ内の各区画に対応するＬＤ_１〜ＬＤ_８（図４、図６）の発光パワーや発光頻度を制御することで、レーザ光の投光距離Ｄｎ、Ｄｆや投光量を調整し、また、各ＰＤ_１〜ＰＤ_３２の受光頻度や受光量を調整する。さらに、各ＰＤ_１〜ＰＤ_３２が出力する受光信号を受光モジュール７のＴＩＡ、ＭＵＸ、ＶＧＡやＡＤＣ８で信号処理する信号処理頻度や、受光信号のＶＧＡによる増幅率を制御することで、受光信号の出力頻度や出力レベルを調整する。

たとえば、制御部１は、遠距離検出領域Ｒｆの区画に対応するＬＤの発光パワーを高くしたり、該ＬＤの発光頻度を多くしたり（たとえば図６のＬＤ_３、ＬＤ_４）して、遠距離検出領域Ｒｆでのレーザ光の投光距離Ｄｆを長くし、投光量を多くする。また、遠距離検出領域Ｒｆの区画に対応するＰＤの受光頻度を多くして（たとえば図６のＰＤ_９〜ＰＤ_１６）、遠距離検出領域Ｒｆでの反射光量および受光量を多くする。さらに、遠距離検出領域Ｒｆの区画に対応するＰＤからの受光信号の受光モジュール７やＡＤＣ８による信号処理頻度を多くしたり、ＶＧＡによる増幅率を高くしたりして、遠距離検出領域Ｒｆでの反射光に基づく受光信号の出力頻度や出力レベルを高くする。これらにより、遠距離検出領域Ｒｆでは、反射光の受光感度が高くなり、対象物５０の検出感度も高くなる。

逆に、制御部１は、近距離検出領域Ｒｎの区画に対応するＬＤの発光パワーを低く抑えたり、該ＬＤの発光頻度を少なく抑えたり（たとえば図６のＬＤ_１、ＬＤ_２、ＬＤ_５〜ＬＤ_８）して、近距離検出領域Ｒｎでのレーザ光の投光距離Ｄｎを短くし、投光量を少なくする。また、近距離検出領域Ｒｎの区画に対応するＰＤの受光頻度を少なく抑えて（たとえば図６のＰＤ_１〜ＰＤ_８、ＰＤ_１７〜ＰＤ_３２）、近距離検出領域Ｒｎでの反射光量および受光量を少なくする。さらに、近距離検出領域Ｒｎの区画に対応するＰＤからの受光信号の受光モジュール７やＡＤＣ８による信号処理頻度を少なく抑えたり、ＶＧＡによる増幅率を低く抑えたりして、近距離検出領域Ｒｎでの反射光に基づく受光信号の出力頻度や出力レベルを低くする。これらにより、近距離検出領域Ｒｎでは、反射光の受光感度が低くなり、対象物５０の検出感度も低くなる一方で、消費電力を低減することができる。

また、鏡４ａが１回転する間にＬＤやＰＤが動作可能な回数は限られているので、近距離検出領域Ｒｎの各区画に対するＬＤやＰＤの動作頻度を少なく抑えた分、近距離検出領域Ｒｎに設定する区画数を増やして、近距離検出領域Ｒｎの広がり角と視野を大きくすることができる。図７〜図９では、遠距離検出領域Ｒｆに設定した区画の周囲にある多数の区画を、全て近距離検出領域Ｒｎに設定しているので、近距離検出領域Ｒｎの広がり角と視野が、遠距離検出領域Ｒｆの広がり角と視野より大きくなる。

図１４は、対象物検出装置１００の動作を示したフローチャートである。本動作は、対象物検出装置１００の起動中に、制御部１により繰り返し実行される。

まず、制御部１が、投光モジュール２と受光モジュール７と回転走査部４とを制御して、所定範囲Ｚに対する投受光動作を実行する（ステップＳ１）。すなわち、制御部１は、回転走査部４の鏡４ａを回転させて、投光モジュール２の各ＬＤを順次発光させ、各ＬＤから発せられたレーザ光を鏡４ａで反射して所定範囲Ｚに投射する。また、所定範囲Ｚにある対象物５０からの反射光を鏡４ａで反射して、受光モジュール７の各ＰＤで順次受光し、各ＰＤから出力される受光信号をＴＩＡ、ＭＵＸ、ＶＧＡ、およびＡＤＣ８により信号処理する。

そして、物体検出部１ａが、対象物５０の検出処理を実行する（ステップＳ２）。このとき物体検出部１ａは、各ＬＤの発光状態と、受光モジュール７からＡＤＣ８を介して入力される受光信号とに基づいて、各ＰＤの受光状態と対象物５０の有無などを検出する。また、各ＬＤの発光状態、各ＰＤの受光状態、および鏡４ａの回転角などに基づいて、対象物５０の位置や形状や種類なども検出する。

次に、距離検出部１ｂが、対象物５０までの距離の検出処理を実行する（ステップＳ３）。このとき、距離検出部１ｂは、受光モジュール７からＡＤＣ８を介して入力される受光信号に基づいて、対象物５０からの反射光の受光時刻を検出し、対応するＬＤよりレーザ光を投射した時刻から、当該反射光の受光時刻までの飛行時間を算出する。そして、この飛行時間、各ＬＤの発光状態、各ＰＤの受光状態、および鏡４ａの回転角に基づいて、所定範囲Ｚの区画単位で対象物５０までの距離を検出し、その検出結果を記憶部１１に記録する。

次に、物体検出部１ａが、記憶部１１に記録された距離検出部１ｂの検出結果に基づいて、道路５０ａの検出処理を実行する（ステップＳ４）。ここで、車両３０の進行方向に道路５０ａが存在していれば（ステップＳ５：ＹＥＳ）、物体検出部１ａは道路５０ａの勾配を算出する（ステップＳ６）。

次に、物体検出部１ａにより算出された道路５０ａの勾配に基づいて、領域設定部１ｃが、対象物５０を検出する所定範囲Ｚに近距離検出領域Ｒｎと遠距離検出領域Ｒｆとを設定する（ステップＳ７）。そして、領域設定部１ｃの設定結果に基づき、制御部１が、鏡４ａの回転角に応じて、ＬＤの発光動作、ＰＤの受光動作、ＰＤからの受光信号の信号処理動作を制御することにより、車両３０の前方に近距離検出領域Ｒｎと遠距離検出領域Ｒｆとを形成する（ステップＳ８）。２回目以降では、ステップＳ８において、制御部１が、領域設定部１ｃの設定結果に基づき、近距離検出領域Ｒｎと遠距離検出領域Ｒｆの位置を調整する。

以上の実施形態によると、対象物検出装置１００では、距離検出部１ｂによる対象物５０までの距離の検出結果に基づいて、物体検出部１ａが車両３０の前方の道路５０ａの変化状態（勾配）を検出する。また、この道路５０ａの変化状態に基づいて、領域設定部１ｃが、対象物５０を検出する所定範囲Ｚ内に近距離検出領域Ｒｎと遠距離検出領域Ｒｆとを設定する。そして、制御部１が、車両３０の前方に近距離検出領域Ｒｎと遠距離検出領域Ｒｆとを形成し、遠距離検出領域Ｒｆでは近距離検出領域Ｒｎより、レーザ光の投光距離を長くして、レーザ光の広がり角を小さくし、対象物５０の検出感度を高くする。このため、レーザ光の広がり角が大きい近距離検出領域Ｒｎで、近距離にある対象物５０を捉えて、該対象物５０を精度良く検出することができる。また、レーザ光の投光距離が長い遠距離検出領域Ｒｆで、遠距離にある対象物５０を捉えて、該対象物５０を精度良く検出することができる。さらに、車両３０の前方の道路５０ａに変化が生じても、遠距離検出領域Ｒｆで遠距離にある対象物５０を的確に検出することができる。

また、以上の実施形態では、道路５０ａの変化状態として、物体検出部１ａが道路５０ａの勾配を検出し、該勾配に応じて、領域設定部１ｃが近距離検出領域Ｒｎと遠距離検出領域Ｒｆの位置を鉛直方向へ調整する。このため、車両３０の前方の道路５０ａが平坦であっても、該道路５０ａに上り勾配や下り勾配があっても、該道路状態に応じて遠距離検出領域Ｒｆを設定し、遠距離にある対象物５０や該対象物５０までの距離を精度良く検出することができる。

また、以上の実施形態では、領域設定部１ｃが、道路５０ａの先方部５０ｓを捉えるように遠距離検出領域Ｒｆを設定し、該遠距離検出領域Ｒｆの周囲に近距離検出領域Ｒｎを設定する。このため、道路５０ａが平坦でなくても、道路５０ａの先方部５０ｓを遠距離検出領域Ｒｆで常に捉えて、該先方部５０ｓにある対象物５０や該対象物５０までの距離を一層精度良く検出することができる。また、近距離検出領域Ｒｎを広げて、近距離にある対象物５０のほぼ全体を捉え、該対象物５０を精度良く検出することができる。

また、以上の実施形態では、所定範囲Ｚに含まれる複数の方向に対して、投光モジュール２と受光モジュール７により測定光と反射光とを投受光して、各方向にある対象物５０までの距離を距離検出部１ｂにより検出している。そして、距離検出部１ｂの検出距離から、車両３０の前方にある道路５０ａまでの距離を判別している。このため、車両３０の前方にある道路５０ａの変化状態を確実に検出することができる。

また、以上の実施形態では、対象物検出装置１００側から臨んだ所定範囲Ｚを複数に区分けした区画単位で、距離検出部１ｂが対象物５０までの距離を検出している。このため、その各区画の検出距離の分布に基づいて、物体検出部１ａにより道路５０ａと道路５０ａの変化状態を確実に検出することができる。そして、領域設定部１ｃにより、所定範囲Ｚに近距離検出領域Ｒｎと遠距離検出領域Ｒｆとを区画単位で確実に設定することができる。

また、以上の実施形態では、回転走査部４により測定光と反射光を走査しているので、投光モジュール２に設けるＬＤの数や、受光モジュール７に設けるＰＤの数を多くしなくても、車両３０の前方の広い所定範囲Ｚに対して測定光と反射光を投受光することができる。そして、距離検出部１ｂにより、回転走査部４の鏡４ａの回転角、各ＬＤの発光状態、各ＰＤの受光状態、および投受光の飛行時間に基づいて、その広い所定範囲Ｚを複数に区分けした区画単位で対象物５０までの距離を確実に検出することができる。

また、以上の実施形態では、複数のＬＤと複数のＰＤをそれぞれ鉛直方向に配列して、回転走査部４の鏡４ａの回転角に応じて、各ＬＤを順次発光させ、各ＰＤを順次受光させている。このため、対象物５０を検出する所定範囲Ｚを鉛直方向に広げることができる。また、回転走査部４で測定光と反射光とを水平方向に走査しているので、所定範囲Ｚを水平方向にも広げることができる。また、ＬＤやＰＤの設置数を減らして、コストを低く抑えることができる。さらに、水平方向と鉛直方向の両方に光を走査する高価な回転走査部ではなく、水平方向にだけ光を走査する安価な回転走査部４を用いているので、コストをより低く抑えることができる。

さらに、以上の実施形態では、制御部１が、遠距離検出領域Ｒｆに対応する鏡４ａの回転角で、対応するＬＤやＰＤの投受光動作を制御したり、対応するＰＤからの受光信号の信号処理動作を制御したりする。これにより、レーザ光の投光距離が長くて、対象物５０の検出感度が高い遠距離検出領域Ｒｆを確実に形成することができる。また、制御部１が、近距離検出領域Ｒｎに対応する鏡４ａの回転角で、対応するＬＤやＰＤの投受光動作を制御したり、対応するＰＤからの受光信号の信号処理動作を制御したりする。これにより、レーザ光の広がり角や視野が広い近距離検出領域Ｒｎを確実に形成することができる。

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、車両３０の前方の道路５０ａの変化状態として、道路５０ａの勾配を検出し、該勾配に応じて遠距離検出領域Ｒｆと近距離検出領域Ｒｎを設定した例を示したが、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、車両３０の前方の道路５０ａの水平方向に対するカーブ（左右方向への湾曲）を検出し、該カーブに応じて遠距離検出領域Ｒｆと近距離検出領域Ｒｎを設定してもよい。

図１５は、道路５０ａにカーブがある場合の、対象物検出装置１００の距離検出結果の一例を示した図である。距離検出部１ｂが、図１５（ａ）に示すように所定範囲Ｚの区画単位で対象物５０までの距離を検出すると、物体検出部１ａが、その距離検出結果に基づいて、道路５０ａまでの距離と道路５０ａが存在する区画とを判別し、該判別結果に基づいて道路５０ａのカーブの有無やカーブの方向（左右）を検出する。そして、物体検出部１ａによる道路５０ａとカーブの検出結果に応じて、領域設定部１ｃが遠距離検出領域Ｒｆの位置を左右に調整し、該遠距離検出領域Ｒｆの周囲に近距離検出領域Ｒｎを設定する。図１５では、車両３０の進行方向に対して道路５０ａの先方部５０ｓが右へカーブしているので、図１５（ｂ）に示すように、道路５０ａの先方部５０ｓを捉えるように、遠距離検出領域Ｒｆを所定範囲Ｚの中央より右へ移動するように設定し、該遠距離検出領域Ｒｆの周囲に近距離検出領域Ｒｎを設定している。

遠距離検出領域Ｒｆと近距離検出領域Ｒｎの区画数は、以上の実施形態で示した数に限らず、適宜設定してもよい。また、遠距離検出領域Ｒｆや近距離検出領域Ｒｎは、矩形状に並ぶ複数の区画に設定するだけでなく、たとえば階段状に並ぶ複数の区画を設定してもよい。さらに、所定範囲Ｚの全ての区画を遠距離検出領域Ｒｆか近距離検出領域Ｒｎに設定するだけでなく、たとえば所定範囲をより広げて、遠距離検出領域と近距離検出領域から一部の区画を除外してもよい。

また、以上の実施形態では、対象物５０を検出する所定範囲Ｚを格子状に区分けした区画単位で、対象物５０までの距離を検出し、遠距離検出領域Ｒｆと近距離検出領域Ｒｎを設定した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。所定範囲Ｚは格子状以外の形態で区分けしてもよいし、区分け数は適宜設定すればよい。

また、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く、ＬＤ以外の発光素子やＰＤ以外の受光素子を用いてもよい。また、発光素子や受光素子の設置数や配列は、適宜設定すればよい。また、受光素子としてＡＰＤ（Avalanche Photodiode）やＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）を用いた場合は、ＡＰＤの増倍率を変えて、反射光の受光感度を調整することにより、対象物５０の検出感度を変えてもよい。

また、以上の実施形態では、板状の両面鏡４ａを有する回転走査部４により、所定範囲に対してレーザ光や反射光を水平方向へ走査する例を示したが、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、ポリゴンミラーのような、３つ以上の側面が反射面になっている鏡を有する回転走査部を用いてもよい。また、たとえば、電磁駆動式のレーザ走査型ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーのような、微小な回転走査部を用いてもよい。また、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な構成にしてもよい。また、レーザ光または反射光を水平方向または垂直方向に走査する回転走査部を用いてもよい。さらに、回転走査部を設けず、発光素子から所定範囲に光を投射し、この反射光を受光素子で受光させるような構成にしてもよい。

また、以上の実施形態では、車両３０の前方に対して光を投受光するように、対象物検出装置１００を車両３０の前部に設置した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、車両３０の後方に対しても光を投受光するように、対象物検出装置１００を車両３０の前部と後部に設置してもよい。また、対象物検出装置１００を設置する箇所も、車両３０の前部や後部に限らず、車両３０の側部であってもよい。

さらに、以上の実施形態では、自動四輪車に搭載される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、その他の車両や車両以外の移動体に搭載される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。その場合、移動体の進行方向を含む所定範囲に対して光を投受光するように、対象物検出装置を移動体の適切な位置に設置すればよい。

１ 制御部
１ａ 物体検出部
１ｂ 距離検出部
１ｃ 領域設定部
２ 投光モジュール（投光部）
４ 回転走査部
４ａ 鏡
６ エンコーダ（回転検出部）
７ 受光モジュール（受光部）
３０ 車両（移動体）
５０ 対象物
５０ａ 道路（通路）
５０ｆ 遠距離にある対象物
５０ｎ 近距離にある対象物
５０ｓ 先方部
１００ 対象物検出装置
Ｄｆ 投光距離
Ｄｎ 所定距離、投光距離
Ｒｆ 遠距離検出領域
Ｒｎ 近距離検出領域
Ｚ 所定範囲
θｆ、θｎ 広がり角

Claims (8)

1. 移動体に搭載される対象物検出装置であって、
   前記移動体の進行方向を含む所定範囲に測定光を投光する投光部と、
   前記測定光の前記所定範囲にある対象物での反射光を受光して、該受光状態に応じた受光信号を出力する受光部と、
   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、
   前記投光部により前記測定光が投光されてから前記受光部により前記反射光を受光するまでの飛行時間に基づいて、前記対象物までの距離を検出する距離検出部と、
   所定距離未満の近距離にある前記対象物を検出するための近距離検出領域、および前記所定距離以上の遠距離にある前記対象物を検出するための遠距離検出領域を前記所定範囲に設定する領域設定部と、を備え、
   前記物体検出部は、前記距離検出部の検出結果に基づいて、前記移動体が通行する通路の変化状態を検出し、
   前記領域設定部は、前記物体検出部が検出した前記通路の変化状態に基づいて、前記近距離検出領域と前記遠距離検出領域を設定し、
   前記遠距離検出領域では前記近距離検出領域より、前記測定光の投光距離が長く、前記測定光の広がり角が小さく、かつ前記対象物の検出感度が高い、ことを特徴とする対象物検出装置。
2. 請求項１に記載の対象物検出装置において、
   前記投光部は、前記所定範囲の複数の方向へ前記測定光を投光し、
   前記受光部は、前記複数の方向からの前記反射光を受光して、該各方向の反射光に基づく前記受光信号を出力し、
   前記距離検出部は、前記各方向にある前記対象物までの距離を検出し、
   前記物体検出部は、前記距離検出部が検出した前記各方向にある前記対象物までの距離から、前記通路までの距離を判別し、該通路までの距離に基づいて、前記通路の変化状態を検出する、ことを特徴とする対象物検出装置。
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、
   前記距離検出部は、当該対象物検出装置側から臨んだ前記所定範囲を複数に区分けした区画単位で前記対象物までの距離を検出し、
   前記物体検出部は、前記距離検出部による前記各区画の検出距離の分布に基づいて、前記通路および該通路の変化状態を検出し、
   前記領域設定部は、前記区画単位で前記近距離検出領域と前記遠距離検出領域を設定する、ことを特徴とする対象物検出装置。
4. 請求項３に記載の対象物検出装置において、
   鏡を有し、該鏡を回転させることにより、前記投光部から投光された前記測定光を前記鏡で反射して前記所定範囲に走査し、または前記対象物からの前記反射光を前記鏡で反射して前記受光部へ導く回転走査部と、
   前記鏡の回転角を検出する回転検出部と、をさらに備え、
   前記受光部は、前記複数の方向からの前記反射光を受光して、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を有し、
   前記距離検出部は、前記鏡の回転角、前記投光部の投光状態、前記各受光素子の受光状態、および前記飛行時間に基づいて、前記区画単位で前記対象物までの距離を検出する、ことを特徴とする対象物検出装置。
5. 請求項４に記載の対象物検出装置において、
   前記複数の受光素子は、鉛直方向に配列され、
   前記投光部は、鉛直方向に配列されて、前記鏡の回転角に応じて順次発光する複数の発光素子を有し、
   前記回転走査部は、前記測定光および前記反射光を水平方向に走査し、
   前記距離検出部は、前記鏡の回転角、前記各発光素子の発光状態、前記各受光素子の受光状態、および前記飛行時間に基づいて、前記所定範囲を格子状に区分けした前記区画単位で前記対象物までの距離を検出する、ことを特徴とする対象物検出装置。
6. 請求項５に記載の対象物検出装置において、
   前記投光部、前記受光部、および前記回転走査部の動作を制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記鏡の回転角に応じて、前記各区画に対応する前記発光素子の発光動作、前記各区画に対応する前記受光素子の受光動作、または該受光素子が出力する受光信号の前記受光部による信号処理動作を制御することにより、前記所定範囲内に前記近距離検出領域および前記遠距離検出領域を形成し、かつ該両領域の位置を調整する、ことを特徴とする対象物検出装置。
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、
   前記領域設定部は、前記通路の先方部を捉えるように前記遠距離検出領域を設定し、該遠距離検出領域の周囲に前記近距離検出領域を設定する、ことを特徴とする対象物検出装置。
8. 請求項１ないし請求項７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、前記通路の変化状態として前記通路の勾配を検出し、
   前記領域設定部は、前記物体検出部が検出した前記通路の勾配に応じて、前記近距離検出領域と前記遠距離検出領域の位置を鉛直方向へ調整する、ことを特徴とする対象物検出装置。

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