JP7322908B2 - 光学式検出装置および光学式検出装置における光軸ずれ判定方法 - Google Patents

Description

本開示は光学式検出装置において光軸ずれを判定するための技術に関する。

レーザ光を走査することによって前方に存在する物体や距離を検出する測距装置において光軸ずれを検出する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００７－２４８０５６号公報

しかしながら、従来の技術では、光軸ずれを検出するために、外界の参照対象物として先行車両の存在を要する。また、測距装置から出力される出力信号の強度の低下により光軸ずれが検出される場合には、光軸ずれが検出されるまでに時間を要する。

したがって、光学式検出装置における光軸ずれを、光学式検出装置が単体で早期に判定することが求められている。

本開示は、以下の態様として実現することが可能である。

第１の態様は、光学式検出装置を提供する。第１の態様に係る光学式検出装置は、複数の発光素子を備える発光部と、前記発光部の照射光に応じた反射光を受光する複数の受光画素により形成されている受光素子アレイを備える受光部と、前記発光部の照射光に含まれる、前記複数の発光素子の照射光の重複、または、前記複数の発光素子の照射光の非重複により生じる光強度斑の発生位置に対応する前記受光素子アレイにおける基準受光領域を格納する格納部と、前記基準受光領域と、前記受光素子アレイにおける、前記照射光の反射光に含まれる光強度斑の検出受光領域とのずれを用いて光軸ずれを判定する判定部とを備える。

第１の態様に係る光学式検出装置によれば、光学式検出装置における光軸ずれを、光学式検出装置が単体で早期に判定することができる。

第２の態様は、光学式検出装置における光軸ずれ判定方法を提供する。第２の態様に係る光学式検出装置における光軸ずれ判定方法は、複数の発光素子を有する発光部の照射光に応じた反射光を受光する複数の受光画素により形成されている受光素子アレイを備える受光部により、前記受光素子アレイにおける前記照射光の反射光に含まれる、前記複数の発光素子の照射光の重複、または、前記複数の発光素子の照射光の非重複により生じる光強度斑の検出受光領域を取得し、前記照射光に含まれる光強度斑の発生位置に対応し、予め用意されている前記受光素子アレイにおける基準受光領域を取得し、前記基準受光領域と、前記検出受光領域とのずれを用いて光軸ずれを判定する。

第２の態様に係る光学式検出装置における光軸ずれ判定方法によれば、光学式検出装置における光軸ずれを、光学式検出装置が単体で早期に判定することができる。なお、本開示は、光学式検出装置における光軸ずれ判定プログラムまたは当該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能記録媒体としても実現可能である。

第１の実施形態に係る光学式検出装置が搭載された車両の一例を示す説明図。 第１の実施形態において用いられる光学式検出装置の概略構成を示す説明図。 第１の実施形態において用いられる受光素子アレイを模式的に示す説明図。 従来例における発光素子、受光画素、および発光強度との関係を示す説明図。 従来例における発光素子、受光画素、および発光強度との関係を示す説明図。 第１の実施形態に係る光学式検出装置における発光素子、受光画素、および発光強度との関係を示す説明図。 第１の実施形態に係る光学式検出装置の機能的構成を示すブロック図。 第１の実施形態に係る光学式検出装置によって実行される光軸ずれ判定処理の処理フローを示すフローチャート。 第２の実施形態に係る光学式検出装置における発光素子、受光画素、および発光強度との関係を示す説明図。 第２の実施形態に係る光学式検出装置における回転光軸ずれの一例を示す説明図。 第２の実施形態に係る光学式検出装置によって実行される光軸ずれ判定処理の処理フローを示すフローチャート。 第２の実施形態に係る光学式検出装置における受光画素の変更の一例を示す説明図。

本開示に係る光学式検出装置および光学式検出装置における光軸ずれ判定方法について、いくつかの実施形態に基づいて以下説明する。

第１の実施形態：
図１に示すように、第１の実施形態に係る車両における光学式検出装置１０は、例えば、車両５０に搭載されて用いられる。光学式検出装置１０は、ライダー（Ｌｉｄａｒ：Light Detection and Ranging）２００およびライダー２００の動作を制御する制御装置１００を備えている。なお、光学式検出装置１０は、測距装置とも呼ばれ、ライダー２００を用いて対象物までの距離の他、対象物の位置や特性が検出され得る。また、光学式検出装置１０は車両５０以外の移動体、例えば、ドローンやロボット、あるいは、固定式の監視用装置の検出部として用いられても良い。

図２に示すように、光学式検出装置１０は、発光により検出光を出射し、入射する検出反射光を受光する光測定部であるライダー２００と、ライダー２００の発光動作や受光動作を制御する制御装置１００とを備えている。ライダー２００および制御装置１００は、物理的に一体の筐体に収容されていても良く、あるいは、別々の筐体に収容されていても良い。ライダー２００は、受光部２０、発光部３０、電動機４０、回転角センサ４１および走査鏡４２を備えている。ライダー２００は、走査方向が水平方向ＨＤである場合、水平方向ＨＤに予め定められた走査角範囲ＳＲを有しており、走査角範囲ＳＲを複数の角度に分割した単位走査角ＳＣを単位として発光部３０による検出光の照射および受光部２０による検出反射光の受光を実行することによって走査角範囲ＳＲの全体にわたる検出反射点の取得が実行され、測距が実現される。単位走査角ＳＣは、水平方向ＨＤにおけるライダー２００の分解能またはライダー２００により得られる測距結果の解像度を規定し、単位走査角が小さくなるに連れて、すなわち検出反射点数が多くなるに連れて分解能および解像度は高くなる。ライダー２００における単位走査角ＳＣを単位とする検出点の取得、すなわち、発光および受光処理は、走査角範囲ＳＲを一方向へ往走査する際、あるいは、走査角範囲ＳＲを双方向へ往復走査する際に実行される。走査角範囲ＳＲは、受光部２０における受光素子の構成や受光処理手順に応じて、垂直方向ＶＤに複数の行に区分され得る。図２の例では、Ｌ１～Ｌ４の４行に分割されている。光学式検出装置１０は、垂直方向ＶＤを走査方向として備えていても良く、この場合には、垂直方向ＶＤに予め定められた走査角範囲ＳＲを有する。なお、水平および垂直の用語は、配置された状態の光学式検出装置１０の姿勢を意味し、垂直方向とは鉛直方向を意味する。また、以下における垂直方向ＶＤおよび水平方向ＨＤも同様である。

受光部２０は、受光制御部２１および受光素子アレイ２２、並びに図示しない受光レンズを備え、発光部３０から照射される検出光に対応する検出反射光の受光に応じて、検出点を示す検出信号を出力する受光処理を実行し、また、発光部３０からの反射に対応せず入射する環境光の受光に応じて、背景光画像データを出力する受光処理を実行する。環境光には、発光部３０からの検出光ではない、太陽光や照明光によりもたらされる周囲雰囲気の雰囲気光、太陽光や照明光が照射された周囲物体からの反射光や散乱光が含まれる。受光素子アレイ２２は、図３に示すように、複数の受光素子２２０が縦横方向、すなわち、走査角範囲ＳＲの水平方向ＨＤおよび垂直方向ＶＤに対応する方向に配列されている平板状の光センサであり、例えば、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）、その他のフォトダイオードが各受光素子を構成する。なお、受光処理の最小単位、すなわち検出点に対応する受光単位として受光画素２３０の用語が用いられることがあり、受光単位は、単一の受光素子によって構成される受光画素２３１、または、複数の受光素子によって構成される受光画素２３２、２３３のいずれかを意味する。本実施形態においては、垂直方向ＶＤに１受光素子を備える受光画素２３０、例えば、縦×横：１×１の受光画素２３１または縦×横：１×２の受光画素２３２を備える受光素子アレイ２２が用いられる。受光素子アレイ２２において、受光画素、すなわち、受光単位を構成する受光素子数が少なくなるにつれて、受光単位、すなわち、検出点数は増大する。本実施形態において、受光素子アレイ２２は、垂直方向ＶＤの上段から、走査角範囲ＳＲの４行Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に対応し、それぞれが複数の受光画素２３０によって構成される、受光画素行ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３、ＲＬ４を備えている。すなわち、本実施形態においては、受光素子アレイ２２が備える複数の受光素子２２０のうち、受光画素行ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３、ＲＬ４に対応する複数の受光画素２３０群が受光処理に用いられる。

受光制御部２１は、発光部３０による検出光の発光に応じて、単位走査角ＳＣを単位、すなわち、単位走査角ＳＣに対応する列単位で、受光画素行ＲＬ１～ＲＬ４に対応する受光画素２３０を用いて、入射された入射光量または入射光強度に応じた入射光強度信号を出力する受光処理を実行する。具体的には、受光制御部２１は、全ての受光画素２３０を用いて単位走査角ＳＣ毎に、受光画素２３０を構成する受光素子が入射光量に応じて発生させる電流、または、電流から変換された電圧を取り出して入射光強度信号として制御装置１００へ出力する。あるいは、発光部３０において走査角範囲ＳＲの各行に対応する発光が実行される場合には、発光行に対応する受光画素２３０を選択し、入射光強度信号として制御装置１００へ出力する。入射光強度信号は、単位走査各ＳＣ毎に制御装置１００に対して出力されても良く、走査角範囲ＳＲにわたる走査が完了した所で走査角範囲ＳＲに対応する入射光強度信号が制御装置１００に対して出力されても良い。なお、各受光画素２３０を構成する受光素子が受光する光子の合計個数に応じた入射光強度信号が制御装置１００へ出力されるということもできる。一般的にＳＰＡＤでは、１つの受光素子２２０によって得られる入射光量は少ないので、各受光画素行ＲＬ１～ＲＬ４について、受光画素２３０のように８個の受光素子２２０からの入射強度信号を図示しない加算器により加算してＳ／Ｎの向上が図られる。ＴＯＦ（Time Of Flight）等による検出点の測距を実行する測距機能部は、受光制御部２１の回路として、一体に備えられていても良く、後述するように、制御装置１００において実行されるプログラムとして備えられても良い。

発光部３０は、発光制御部３１、発光素子３２およびコリメータレンズを備え、単位走査角ＳＣ単位で検出光を１回または離散的に複数回照射する。発光素子３２は、例えば、例えば、１または複数の赤外レーザダイオードであり、検出光として赤外レーザ光を出射する。発光部３０は垂直方向に単一の発光素子を備えていても良く、複数の発光素子を備えていても良い。複数の発光素子が備えられる場合には、発光制御部３１によって、走査タイミングに応じて発光する発光素子が切り換えられ得る。発光制御部３１は、制御装置１００から単位走査角毎に入力される発光素子の発光を指示する発光制御信号に応じて、パルス駆動波形の駆動信号によって発光素子を駆動して赤外レーザ光の発光を実行する。発光部３０から照射される赤外レーザ光は、走査鏡４２によって反射され、ライダー２００の外部、すなわち、対象物の検出が所望される範囲に向けて射出される。

図４～図６を用いて、発光部による照射光および照射光に対応する反射光と受光素子アレイにおける反射光の受光位置との関係について説明する。図４および図５は、従来例を示し、図６は本実施形態の例を示す。なお、発光部については、従来例と本実施形態の例とにおいて相違はないので、本実施形態における符号を付して説明する。発光部３０は、垂直方向ＶＤに複数の発光素子３２を備えており、例えば、図４～図６に示すように、４つの発光素子３２が配列されている。なお、図６には、図３に示す受光素子アレイ２２のうち、受光処理に用いられる受光画素２３０が抽出して記載されている。各発光素子３２にから発光された照射光はコリメータレンズＰＬによって合成され、光学式検出装置１０の外界に向けて照射される。合成された照射光の発光強度は以下の態様を取る。隣接する２つの発光素子３２の照射領域が重複する場合には、重複領域ＬＰにおける発光強度は、重複しない他の照射領域における発光強度よりも高くなる。一方、隣接する２つの発光素子３２の照射領域が重複しない場合、すなわち、非照射領域Ｓｐが形成される場合には、非照射領域Ｓｐにおける発光強度は、照射領域における発光強度よりも低くなる。これら強度の高低、すなわち、重複領域ＬＰおよび非照射領域Ｓｐの存在が光強度斑を形成する。従来例における受光素子アレイ６０は、発光素子３２の配列方向に応じて、例えば、４つの受光画素６１を備えており、各受光画素６１は、重複領域ＬＰまたは非照射領域Ｓｐと重ならないように、すなわち、重複領域ＬＰまたは非照射領域Ｓｐを外すように、隙間６２を設けて配置されている。従来は、この構成により、光強度斑に起因する受光信号のばらつき、並びに受光信号のばらつきに起因する測距精度の低下の抑制が図られていた。

これに対して、本実施形態の例においては、受光素子アレイ２２は、発光素子３２の配列方向に応じて隙間なく配置されている、すなわち、重複領域ＬＰまたは非照射領域Ｓｐに対応する反射光を受光するように複数の受光画素２３０を備えている。より具体的には、本実施形態における受光素子アレイ２２は、発光素子３２の照射領域に含まれる各重複領域ＬＰに対応する各受光位置、すなわち、受光領域ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３に複数の受光画素２３０が配置される構成を備えている。重複領域ＬＰに対応する受光位置、すなわち受光領域ＬＡ１～ＬＡ３は、複数の受光画素２３０を備えており、例えば、隣接する受光画素列の一方が備える複数の受光画素２３０によって各受光領域ＬＡ１～ＬＡ３が形成されても良く、あるいは、隣接する受光画素行ＲＬ１・ＲＬ２、ＲＬ２・ＲＬ３、ＲＬ３・ＲＬ４の双方がそれぞれ備える１以上の受光画素２３０によって各受光領域ＬＡ１～ＬＡ３が形成されても良い。図６の例では、各受光画素２３０は、発光素子３２の配列方向に対応する垂直方向に対して、１つの受光素子２２０を備えており、この結果、各受光画素２３０の垂直方向ＶＤ方向の寸法は、１つの受光画素２２０分の高さとなる。一方、受光領域ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３に複数の受光画素２３０が配置される限り、発光素子３２の配列方向に対応する垂直方向に対して、２以上の受光素子２２０を備える受光画素２３０が備えられても良い。すなわち、受光画素２３０は、反射光に含まれる光強度斑の原因となる重複領域ＬＰを複数の受光画素２３０によって受光できる寸法に設定されていれば良い。受光画素２３０の寸法、すなわち、垂直方向ＶＤの長さは、例えば、数１０μｍである。これに対して、従来の受光素子の同長さは、例えば、数１００μｍであり、一桁大きな長さを有している。なお、非照射領域Ｓｐについても同様にして、複数の受光画素２３０が対応づけられ得る。

電動機４０は、図示しない電動機ドライバを備える。電動機４０には、電動機４０の回転角度を検出するための回転角センサ４１が配置されている。電動機ドライバは、回転角センサ４１から回転角信号の入力を受けて制御装置１００によって出力される回転角度指示信号を受けて電動機４０に対する印加電圧を変更して電動機４０の回転角度を制御する。電動機４０は、例えば、超音波モータ、ブラシレスモータ、ブラシモータであり、走査角範囲ＳＲにおいて往復動を行うための周知の機構を備えている。電動機４０の出力軸の先端部には、走査鏡４２が取り付けられている。走査鏡４２は、発光素子３２から出射された検出光を水平方向ＨＤに走査させる反射体、すなわち、鏡体であり、電動機４０によって往復駆動されることによって水平方向ＨＤにおける走査角範囲ＳＲの走査が実現される。なお、走査鏡４２による１往復の走査は１フレームと呼ばれ、ライダー２００の検出単位である。また、発光部３０による検出光の発光は、走査鏡４２の往方向への変位または往復方向の変位に対応して実行される。すなわち、ライダー２００による物体検出は、走査角範囲ＳＲにおける一方向、または、双方向においてのみ実行され得る。走査鏡４２は、例えば、１２０度、１８０度といった走査角範囲で検出光の走査および反射光の受光を実現する。水平方向ＨＤに代えて垂直方向ＶＤへの走査が行われても良い。また、水平方向ＨＤに加えて垂直方向ＶＤへの走査、すなわち垂直方向ＶＤにおける走査位置の変更が実現されても良い。水平方向ＨＤおよび垂直方向ＶＤへの走査を実現するために、走査鏡４２は、多面鏡体、例えば、ポリゴンミラーであっても良く、あるいは、垂直方向ＶＤへ揺動される機構を備える単面鏡体、あるいは、垂直方向ＶＤへ揺動される別の単面鏡体を備えていても良い。なお、走査鏡４２は、電動機４０により回転駆動されて回転走査を実行しても良く、この場合には、走査角範囲ＳＲに対応して発光部３０および受光部２０による発光・受光処理が実行されれば良い。さらに、例えば、６０度程度の走査角範囲ＳＲが実現される場合には、走査鏡４２を備えることなく、走査角範囲ＳＲに応じた横幅の受光素子アレイを備え、行および列を順次選択することによって対象物の検出、すなわち、測距処理が実行されても良い。

発光部３０から照射された検出光は、走査鏡４２によって反射され、単位走査角ＳＣを単位として水平方向の走査角範囲ＳＲにわたり走査される。検出光が物標によって反射された検出反射光は、走査鏡４２によって、受光部２０へと反射され、単位走査角ＳＣ毎に受光部２０に入射される。受光部２０は、発光部３０による発光タイミングに応じて、列単位にて受光処理を実行する。受光処理が実行される単位走査角ＳＣは、順次インクリメントされ、この結果、所望の走査角範囲ＳＲにわたる受光処理のための走査が可能となる。発光部３０および受光部２０は走査鏡４２と共に電動機４０によって回転されても良く、走査鏡４２とは別体であり、電動機４０によって回転されなくても良い。さらに、走査鏡４２が備えられることなく、走査角範囲ＳＲに対応してアレイ状に配置された複数の受光画素または受光素子アレイ２２を備え、レーザ光を順次外界に対して直接照射し、受光画素を順次切り換えて反射光を直接受光する構成を備えていても良い。

図７に示すように、制御装置１００は、演算部としての中央処理装置（ＣＰＵ）１０１、記憶部としてのメモリ１０２、入出力部としての入出力インタフェース１０３および図示しないクロック発生器を備えている。ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、入出力インタフェース１０３およびクロック発生器は内部バス１０４を介して双方向に通信可能に接続されている。メモリ１０２は、光軸ずれ判定処理を実行するための光軸ずれ判定プログラムＰｒ１を不揮発的且つ読み出し専用に格納する格納部としてのメモリ、例えばＲＯＭと、ＣＰＵ１０１による読み書きが可能なメモリ、例えばＲＡＭとを含んでいる。メモリ１０２の不揮発的且つ読み出し専用領域は、光軸ずれの判定に際して基準となる基準受光領域ＲＰを記憶する基準受光領域記憶領域１０２ａ、光軸ずれの予測時期を記憶する光軸ずれ予測時期記憶領域１０２ｂを含んでいる。なお、不揮発的且つ読み出し専用領域は、プログラムの更新や基準値の更新の際には、書き換え可能であっても良い。ＣＰＵ１０１、すなわち、制御装置１００は、メモリ１０２に格納されている光軸ずれ判定プログラムＰｒ１を読み書き可能なメモリに展開して実行することによって、判定部として機能する。なお、ＣＰＵ１０１は、単体のＣＰＵであっても良く、各プログラムを実行する複数のＣＰＵであっても良く、あるいは、複数のプログラムを同時実行可能なマルチタスクタイプあるいはマルチスレッドタイプのＣＰＵであっても良い。

入出力インタフェース１０３には、受光部２０を構成する受光制御部２１、発光部３０を構成する発光制御部３１、電動機４０および回転角センサ４１がそれぞれ制御信号線を介して接続されている。発光制御部３１に対しては発光制御信号が送信され、受光制御部２１に対しては物体検出のための受光処理を指示する受光制御信号が送信され、受光制御部２１からは検出反射光強度を示す入射光強度信号が受信される。電動機４０に対しては回転角度指示信号が送信され、回転角センサ４１からは回転角信号が受信される。

第１の実施形態に係る光学式検出装置１０により実行される光軸ずれ判定処理について説明する。図８に示す処理ルーチンは、光学式検出装置１０の作動期間が予め定められた期間、例えば、１０日、３０日、２ヶ月といった期間を経過するたびに実行され得る。また、光学式検出装置１０が車両５０に搭載して用いられる場合には、車両の制御システムが始動される都度、または、スタートスイッチがオンされる度、あるいは、車両５０の累積走行時間が予め定められた時間経過する度、または、車両５０の累積走行距離が予め定められた距離を超過する度に実行されても良い。さらには、車両５０が点検、修理を受けた後のタイミングで実行されても良い。ＣＰＵ１０１が光軸ずれ判定プログラムＰｒ１を実行することによって図８に示す処理フローが実行される。

ＣＰＵ１０１は、入出力インタフェース１０３を介して、受光部２０から検出反射光を取得する（ステップＳ１００）。検出反射光は、発光部３０により照射された検出光としての照射光が物体において反射し、受光部２０に入射した入射光である。受光部２０、より具体的には、受光素子アレイ２２により受光された反射光には、図６に示した、発光部３０の照射光に含まれる重複領域ＬＰまたは非照射領域Ｓｐに対応する光強度斑が含まれている。重複領域ＬＰに対応する反射光を受光する受光画素２３０から出力される入射光強度は、重複領域ＬＰおよび非照射領域Ｓｐ以外の通常領域に対応する反射光を受光する受光画素２３０から出力される入射光強度よりも高い。一方、非照射領域Ｓｐに対応する反射光を受光する受光画素２３０から出力される入射光強度は、通常領域に対応する反射光を受光する受光画素２３０から出力される入射光強度よりも低い。したがって、光強度斑を受光している受光画素２３０であるか否かは入射光強度を用いて判別することができる。例えば、通常領域に対応する反射光を受光する受光画素２３０から出力される入射光強度と差分が予め定められた判定差分よりも大きい受光画素２３０は、光強度斑を受光している受光画素２３０であると判別され得る。光強度斑を受光する受光画素２３０の位置は、受光画素２３０に対して予め位置番号を割り当てることによって容易に特定され得る。なお、判定差分は、光学式検出装置１０の使用に伴い得られる通常領域に対応する反射光の入射光強度の統計値、例えば、平均値や中央値と、光強度斑に対応する入射光強度の統計値、例えば、平均値や中央値とを用いて逐次、更新、すなわち学習されても良い。この場合には、光学式検出装置１０が実際に使用される環境の影響を反映した判定差分を用いることが可能となり、光強度斑を受光する受光画素２３０の判別精度を向上させることができる。

ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２の基準受光領域記憶領域１０２ａから予め用意されている基準受光領域を取得する（ステップＳ１０２）。基準受光領域は、発光部３０の照射光に含まれる光強度斑の発生位置に対応する受光素子アレイ２２における受光位置であり、光学式検出装置１０が正しい姿勢にて設置、例えば、車両５０に搭載されている場合に、重複領域ＬＰまたは非照射領域Ｓｐに対応する反射光を受光する受光画素２３０の位置である。重複領域ＬＰまたは非照射領域Ｓｐに対応する反射光を受光する受光画素２３０の位置は、光学式検出装置１０が設置されるタイミングにて、予め取得され、基準受光領域記憶領域１０２ａに位置番号として格納される。なお、第１の実施形態においては、基準受光領域を基準受光位置とも呼ぶ。

ＣＰＵ１０１は、受光部２０から取得した受け取った光強度斑の位置、すなわち、重複領域ＬＰまたは非照射領域Ｓｐの検出受光領域、すなわち、実受光位置と、メモリ１０２から取得した基準受光位置とが一致するか否かを判定する（ステップＳ１０４）。具体的には、ＣＰＵ１０１は、実受光位置に対応する受光画素２３０の位置番号と、基準受光位置の位置番号とが一致するか否かを判定する。ＣＰＵ１０１は、実受光位置と、基準受光位置とが一致すると判定すると（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、光軸ずれは発生していないと判定し、本処理ルーチンを終了する。実受光位置と、基準受光位置とが一致する場合、光学式検出装置１０において光軸ずれは発生していないからである。なお、光強度斑は、複数の受光画素２３０により検出され得るので、例えば、実受光位置のうち、小さい位置番号、あるいは、中間の位置番号が対応する基準受光位置の位置番号と対比されても良く、実受光位置の全ての位置番号が全ての基準受光位置の位置番号と対比されても良い。

ＣＰＵ１０１は、実受光位置と、基準受光位置とが一致しないと判定すると（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、位置ずれ量Ｄｐを取得する（ステップＳ１０６）。位置ずれ量Ｄｐは、例えば、実受光位置の位置番号ＲＮと、基準受光位置の位置番号ＳＮとの差分である。あるいは、受光素子アレイ２２の一端から各受光画素２３０の中心または基準点までの物理的な距離を予め対応づけておき、実受光位置の距離と、基準受光位置の距離との差分が求められても良い。ＣＰＵ１０１は、位置ずれ量Ｄｐ＜許容ずれ量Ｄｒａであるか否かを判定し（ステップＳ１０８）、位置ずれ量Ｄｐ＜許容ずれ量Ｄｒａであると判定すると（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、光軸ずれが発生する時期を予測し（ステップＳ１１２）、本処理ルーチンを終了する。許容ずれ量Ｄｒａは、光軸ずれが発生しているとの判定に用いられる非許容ずれ量Ｄｒｃよりも小さな値であり、例えば、統計的なデータから、６ヶ月以内に光軸ずれが発生し得るとして設定されたずれ量である。光軸ずれの発生時期の予測は、本処理ルーチンの実行時における実受光位置の位置情報を用いて実受光位置の時間当たり、または、本処理ルーチンの実行回数当たりの位置ずれ量を算出し、今後の時間の経過と共に生じる位置ずれ量を予測位置ずれ量として算出し、予測位置ずれ量が許容ずれ量Ｄｒａを超える時期を算出することにより実現される。算出された光軸ずれの発生予測時期は、メモリ１０２の光軸ずれ予測時期記憶領域１０２ｂに格納される。光軸ずれ予測時期記憶領域１０２ｂへの格納に加えて、光軸ずれの予測時期、例えば、１ヶ月後、あるいは、２週間後、に応じたタイミングにて光学式検出装置１０のユーザに対する報知処理が行われても良い。光学式検出装置１０が車両５０に搭載されている場合には、車両５０が備える情報表示装置を介して点検を促す報知が行われ得る。さらに、光軸ずれ予測時期記憶領域１０２ｂに格納されている光軸ずれの予測時期は、光学式検出装置１０のダイアグノーシス情報として用いられ、定期点検のタイミングにて、整備士による確認、整備のために用いられても良い。さらに、車両５０の使用状況、具体的には、月間走行距離、週間走行距離を用いて、光軸ずれが発生し得るまでの走行距離が報知されても良い。

ＣＰＵ１０１は、位置ずれ量Ｄｐ＜許容ずれ量Ｄｒａでない、すなわち、位置ずれ量Ｄｐが許容ずれ量Ｄｒａ以上であると判定すると（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、位置ずれ量Ｄｐ＜非許容ずれ量Ｄｒｃであるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ＣＰＵ１０１は、位置ずれ量Ｄｐ＜非許容ずれ量Ｄｒｃであると判定する（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）と、ステップＳ１１２に移行する。この場合、未だ許容できない光軸ずれは発生していないので、予防的な処理が実行される。ＣＰＵ１０１は、位置ずれ量Ｄｐ＜非許容ずれ量Ｄｒｃでない、すなわち、位置ずれ量Ｄｐが非許容ずれ量Ｄｒｃ以上であると判定すると（ステップＳ１１０：Ｎｏ）あると判定すると、光軸ずれの発生を報知して（ステップＳ１１４）、本処理ルーチンを終了する。位置ずれ量Ｄｐが非許容ずれ量Ｄｒｃ以上である場合には、許容できない光軸ずれが光学式検出装置１０に発生している。非許容ずれ量Ｄｒｃは、許容できない光軸ずれに対応する実受光位置の位置ずれ量に対応し、許容できない光軸ずれは、例えば、光学式検出装置１０による測距の精度が予め定められた精度よりも低下し得る光軸ずれに対応するずれ量である。予め定められた精度は、例えば、誤差率が予め想定されている誤差率、例えば、±５％である。光軸ずれの報知は、光学式検出装置１０のユーザに対して実行され、光学式検出装置１０が車両５０に搭載されている場合には、車両５０が備える情報表示装置や音声を介して速やかな点検を促す報知が行われ得る。なお、非許容ずれ量Ｄｒｃは第１の判定値であり、許容ずれ量Ｄｒａは第１の判定値よりも小さい第２の判定値である。

以上説明した第１の実施形態に係る光学式検出装置１０によれば、複数の受光画素２３０により形成されている受光素子アレイ２２を備える受光部２０により検出された光強度斑の実受光位置と、発光部３０の照射光に含まれる光強度斑の発生位置に対応する受光素子アレイ２２における基準受光位置とを用いて光軸ずれを判定するので、光軸ずれを、光学式検出装置１０が単体で早期に判定することができる。また、光軸ずれの判定精度を向上させることができる。具体的には、複数の受光画素２３０を用いることによって受光画素２３０単位での光強度斑の実受光位置の検出精度が向上され、基準受光位置に対するずれ量の判定の精度が向上される。この結果、従来、検出できなかった許容できない光軸のずれが発生する前に光軸ずれを検出することが可能となり、光学式検出装置１０による測距精度を維持または精度の低下を抑制することができる。これに対して、従来の光学式検出装置は、図４および図５に示すように、光強度斑を受光しないように受光画素６１が配置されており、あるいは、寸法の大きな受光画素６１を備えているため光強度斑の受光位置を特定することができない。したがって、長期間にわたって受光部から出力される検出信号の信号強度を観察し、信号強度の低下が観察された場合に初めて光軸ずれが判定され、光軸ずれの判定に時間を要し、また、光軸ずれが判定された時点では測距精度が大きく低下するほどに大きな光軸ずれが発生している。

さらに、複数の受光画素２３０は、反射光に含まれる光強度斑を複数の受光画素２３０で受光するように発光素子３２の配置方向に隙間なく配置されており、あるいは複数の受光画素２３０の各受光画素２３０は、反射光に含まれる光強度斑を複数の受光画素２３０によって受光するように寸法が設定されている。したがって、光強度斑の位置をより精度良く判定することが可能となり、光軸ずれ量の判定精度を向上させることができる。

上記実施形態においては、光学式検出装置１０が車両５０に搭載された際に設定された基準受光位置が用いられているが、車両５０の走行開始後の初期の検出結果、例えば、１００ｋｍ～５００ｋｍの走行時に得られた反射光に対応する入射光強度および光強度斑に対応する入射光強度の統計処理値、例えば、平均値や中央値を用いて基準受光位置、すなわち、光軸ずれが発生していない場合における受光素子アレイ２２における光強度斑の受光位置が更新、すなわち、学習されても良い。この場合には、車両５０の実際の走行状態や光学式検出装置１０の設置環境を反映した基準受光位置を設定することが可能となり、例えば、走行に伴う車両５０の振動を反映した基準受光位置を設定することにより、車両５０の挙動に起因する外乱を除外または低減した光軸ずれの判定を実行することができる。

第２の実施形態：
第２の実施形態に係る車両における光学式検出装置について説明する。第２の実施形態に係る車両における光学式検出装置は、垂直方向への光軸ずれに加えて、水平方向への光軸ずれ、回転方向の光軸ずれおよびレンズと受光素子アレイ２２との相対的な光軸ずれを検出する点において第１の実施形態に係る光学式検出装置１０とことなる。一方で、第２の実施形態に係る光学式検出装置の構成は、第１の実施形態に係る光学式検出装置１０と同等であるから同一の符号を付して説明を省略する。なお、光軸ずれ判定プログラムＰｒ１は、ＣＰＵ１０１によって実行されることによって、図１１に示す処理フローを実現する。また、第２の実施形態においては、受光領域の用語には、受光領域の位置のみならず受光領域の大きさ・面積が含まれる。したがって、メモリ１０２の基準受光領域記憶領域１０２ａには、基準受光位置に加えて光強度斑に対応する受光領域の基準受光面積が基準受光領域情報として格納されている。

垂直方向ＶＤにおける光軸ずれについて説明するために用いられる図６においては、垂直方向ＶＤにおける各受光画素２３０の構成が明示的に記載され、水平方向における各受光画素２３０の詳細な構成について図示が省略されている。これに対して、第２の実施形態においては、水平方向ＨＤへの光軸ずれ、回転方向の光軸ずれおよびレンズと受光素子アレイ２２との相対的な光軸ずれについても判定される。したがって、受光画素２３０は、発光素子３２の配列方向と直交する方向に隙間なく複数配列されている。図９においては、水平方向における各受光画素２３０の構成についても明示的に、すなわち、図６に示す各受光画素２３０は水平方向に複数の受光画素２３０を有するように構成されていることが明示的に記載されている。図９の例においては、垂直方向ＶＤおよび水平方向ＨＤに１受光素子を備える受光画素２３０、すなわち、縦×横：１×１の受光画素２３１を備える受光素子アレイ２２が用いられる。なお、第１の実施形態においても説明したように、受光処理に用いられる受光画素２３０は、複数の受光素子２２０を備える受光素子アレイ２２の中で、一部の複数の受光画素２３０であり、図９においては、４つの受光ブロックＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４を構成する受光画素２３０によって受光処理が実行される。また、図９は受光素子アレイ２２を模式的に示しており、受光素子アレイ２２は、例えば、縦：５９６×横：４２の受光素子、あるいは、他の行×列の組み合わせを備え得る。さらに、受光素子アレイ２２は、垂直方向、水平方向および回転方向における光軸ずれを検出できる構成、すなわち、垂直方向ＶＤおよび水平方向ＨＤに複数の受光画素２３０を備えていれば良く、受光画素２３０は、縦×横：２×２、１×２、２×１といった任意の数の受光素子を備えていても良い。

本実施形態においては、説明を容易にするため、光強度斑の受光領域として、略円形の形状を有する受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１を用いて説明する。なお、略矩形には楕円も含まれ、また、受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１は、台形、平行四辺形、多角形を含む略矩形の形状やその他の形状を有していても良い。略円形の形状の場合には円心位置を、略矩形の形状の場合には、重心位置を、それぞれ受光領域の中心、すなわち、対応する受光画素２３０の位置として考えれば良い。図９の例において、受光素子アレイ２２における各受光画素２３０の位置は、垂直方向ＶＤをＹ方向、水平方向ＨＤをＸ方向とするとき、ＸＹ座標によって表すことができる。なお、光強度斑を受光する受光画素２３０、または、受光画素２３０の受光位置、すなわち、受光領域の判別手法は第１の実施形態において説明済みである。

図１０において符合Ａで示す左側の受光素子アレイ２２は、垂直・水平・回転軸・光軸方向のいずれにおいても光軸ずれがおきていない場合の受光状態を模式的に示し、符合Ｂで示す右側の受光素子アレイ２２は、回転軸の光軸ずれがおきており、また、ぼけが生じている場合の受光状態を模式的に示している。なお、ぼけは、光学式検出装置１０の光軸方向の光軸ずれであり、光軸と平行な方向において焦点に関わる光学系、主には、例えば、コリメータレンズＰＬといったレンズと受光素子アレイ２２との相対距離のずれによって生じる光軸ずれの一種であり、図１０においては、受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１に現れている。ぼけは受光領域の大きさ、すなわち、面積の変化として受光素子アレイ２２上に現れ、ぼけが生じていない基準となる受光領域に対して大きくなる場合は、コリメータレンズＰＬと受光素子アレイ２２との相対距離が減少しており、光学式検出装置１０の構成上、基準となる受光領域に対して小さくなる場合は、コリメータレンズＰＬと受光素子アレイ２２との相対距離が増加している。基準距離に対するコリメータレンズＰＬと受光素子アレイ２２との相対距離の増減は、光軸と平行な方向におけるコリメータレンズＰＬの位置ずれおよび受光素子アレイ２２の位置ずれの少なくともいずれか一つによって生じる。

図１０のＢにおいて、受光領域ＬＡ１１および受光領域ＬＡ２１は、Ａに示す基準位置（基準直線ＢＶＬ）に対して、水平方向（Ｘ方向）にずれていると共に、面積が増大している。図１０のＢに示す受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１の位置は、受光素子アレイ２２の左上側を原点位置（ｘ，ｙ）＝（０，０）とする座標位置として取得することが可能となる。すなわち、対応する複数の受光画素２３０の座標位置を用いて得られる重心位置、または、中心位置に対応する座標値を各受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１の位置を示す座標位置として取得することができる。各受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１の位置ずれの種別並びに位置ずれ量（位置ずれの程度）は、図１０のＢに示す各受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１の中心を通る検出直線ＲＶＬを算出し、図１０のＡに示す基準となる各受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１の中心を通る直線を基準直線ＢＶＬとして算出し、両直線の幾何学的な位置関係を求めることによって取得され得る。なお、基準直線ＢＶＬを表す一次式は予め定められており、検出直線ＲＶＬを表す一次式は受光領域ＬＡ１１およびＬＡ３１の座標位置を用いて決定されても良く、あるいは、受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１の３点を用いて最小自乗法等の周知の直線近似手法によって算出されても良い。図１０のＢの例においては、受光領域ＬＡ２１が水平方向へずれており、また、検出直線ＲＶＬは基準直線ＢＶＬに対して回転角度θだけ回転している。基準直線ＢＶＬに対する検出直線ＲＶＬの水平方向ＨＤおよび垂直方向ＶＤにおける軸ずれ量は、基準直線ＢＶＬの中点と検出直線ＲＶＬの中点の座標値を用いて算出され得、検出直線ＲＶＬおよび基準直線ＢＶＬがなす回転角度θは、種々の周知の方法、例えば２ベクトルの内積を用いる方法によって算出され得る。

さらに、受光領域ＬＡ１１の面積は、受光領域ＬＡ２１の面積よりも大きく、図１０のおける上向き、すなわち、Ｙ座標値が０となる方向に向かって、コリメータレンズＰＬと受光素子アレイ２２との相対距離が近づく光軸方向の光軸ずれが発生している。ぼけについては、例えば、予め定められている、受光領域の面積の大きさと、コリメータレンズＰＬと受光するとの相対距離との関係から、ぼけの程度が決定されても良く、予め定められている受光領域の面積と受光素子アレイ２２の表面に対する検出直線ＲＶＬの傾きとの関係からぼけの程度が決定されても良い。各受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１の大きさ、すなわち、面積は、各受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１を構成する受光画素２３０の個数を、予め定められた１つの受光画素２３０の面積に乗じることによって、あるいは、各受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１を構成する受光画素２３０の座標位置により得られる最大距離を直径として近似的に算出される円の面積や直交する２つの最大距離を２辺として近似的に算出される矩形の面積として得られ得る。本実施形態においては、面積の正確な値は要求されておらず、同一の算出手法によって定められた基準となる面積との対比が行われれば十分である。

第２の実施形態に係る光学式検出装置１０により実行される光軸ずれ判定処理について説明する。図１１に示す処理ルーチンは、光学式検出装置１０の作動期間が予め定められた期間、例えば、１０日、３０日、２ヶ月といった期間を経過するたびに実行され得る。また、光学式検出装置１０が車両５０に搭載して用いられる場合には、車両の制御システムが始動される都度、または、スタートスイッチがオンされる度、あるいは、車両５０の累積走行時間が予め定められた時間経過する度、または、車両５０の累積走行距離が予め定められた距離を超過する度に実行されても良い。さらには、車両５０が点検、修理を受けた後のタイミングで実行されても良い。ＣＰＵ１０１が光軸ずれ判定プログラムＰｒ１を実行することによって図１１に示す処理フローが実行される。なお、第１の実施形態において説明した処理ステップと同様の処理ステップについては、同一のステップ番号を付すと共に、簡単に説明するに留める。

ＣＰＵ１０１は、入出力インタフェース１０３を介して、受光部２０から検出反射光を取得する（ステップＳ１００）。受光部２０、より具体的には、受光素子アレイ２２により受光された反射光には、図９に示した発光部３０の照射光に含まれる重複領域ＬＰまたは図５に示した非照射領域Ｓｐに対応する受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１が含まれている。受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１を受光している受光画素２３０であるか否かは、第１の実施形態において説明したように入射光強度を用いて判別することができる。ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２の基準受光領域記憶領域１０２ａから予め用意されている基準受光領域情報である基準受光位置および基準受光面積を取得する（ステップＳ１０１）。基準受光位置は、発光部３０の照射光に含まれる受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１の発生位置に対応する受光素子アレイ２２における受光位置であり、光学式検出装置１０が正しい姿勢にて設置、例えば、車両５０に搭載されている場合に、光強度斑に対応する反射光を受光する受光画素２３０の位置、より具体的には、受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１の中心または重心に対応する座標位置である。基準受光面積は、発光部３０の照射光に含まれる光強度斑の発生位置に対応する受光素子アレイ２２における受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１の面積であり、光学式検出装置１０の焦点に関わる光学系、主にはレンズと受光素子アレイ２２とが正しい姿勢にて配置されている場合に、受光領域ＬＡ１１、ＬＡ２１、ＬＡ３１に対応する受光画素２３０の数により定められた受光領域の大きさである。基準受光位置および基準受光面積は、光学式検出装置１０が設置されるタイミングにて、予め取得され、基準受光位置記憶領域１０２ａに座標位置（ｘ，ｙ）および面積値として格納される。

ＣＰＵ１０１は、受光部２０から取得した受け取った検出受光領域と、メモリ１０２から取得した基準受光領域とのずれ量Ｄｐｓを取得する（ステップＳ１０３）。ずれ量Ｄｐｓは、光軸のずれ量を表す指標であり、本実施形態においては、位置ずれ量および大きさ・面積のずれ量の双方が少なくとも含まれる。位置ずれ量は、例えば、検出受光領域の中心または重心に対応する座標位置と、基準受光位置の座標位置との差分として取得され得る。既述のように、水平方向ＨＤおよび垂直方向ＶＤへの位置ずれ量は、それぞれ、検出直線ＲＶＬおよび基準直線ＢＶＬの中点のＸ方向およびＹ方向における座標値の差分として取得され、光軸周りの回転ずれ量は、検出直線ＲＶＬと基準直線ＢＶＬとの内角または外角によって取得される。さらに、本実施形態における光軸ずれには、既述のように光軸方向におけるコリメータレンズＰＬと受光素子アレイ２２との相対的な位置ずれが含まれている。この相対的な位置ずれは、コリメータレンズＰＬと受光素子アレイ２２との相対距離の変動により発生し、検出受光領域の大きさのずれ、すなわち、変化として現れる。したがって、基準受光領域の面積と検出受光領域の面積の大きさの相違がずれ量を表す指標として算出される。なお、本実施形態における各ずれ量は、差分に限らず基準値に対する実受光値との比であっても良い。

ＣＰＵ１０１は、ずれ量Ｄｐｓが同一許容範囲内になるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。具体的には、ＣＰＵ１０１は、ずれ量Ｄｐｓの絶対値が、予め定められている同一基準ずれ量Ｄｒｂよりも小さい、すなわち、｜Ｄｐｓ｜＜Ｄｒｂであるか否かを判定する。同一基準ずれ量Ｄｒｂは、第１の実施形態において同一または略同一と判定できる程度の位置ずれ量に相当する。ＣＰＵ１０１は、ずれ量Ｄｐｓの絶対値が同一基準ずれ量Ｄｒｂよりも小さいと判定すると（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、光軸ずれは発生していないと判定し、本処理ルーチンを終了する。検出受光領域と基準受光領域とのずれ量Ｄｐｓの絶対値が同一基準ずれ量Ｄｒｂよりも小さい場合には、光学式検出装置１０において光軸ずれは発生していないか発生していないと見なすことができるからである。

ＣＰＵ１０１は、ずれ量Ｄｐｓの絶対値が同一基準ずれ量Ｄｒｂよりも小さくない、すなわち、｜Ｄｐｓ｜≧Ｄｒｂと判定すると（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ずれ量Ｄｐｓの絶対値が第１の基準ずれ量Ｄｒ１よりも小さいか、すなわち、｜Ｄｐｓ｜＜Ｄｒ１であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ＣＰＵ１０１は、ずれ量Ｄｐｓ＜第１の基準ずれ量Ｄｒ１であると判定すると（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、光軸ずれが発生する時期を予測し（ステップＳ１１２）、本処理ルーチンを終了する。第１の基準ずれ量Ｄｒ１は、同一基準ずれ量Ｄｒｂよりも大きく、光軸ずれが発生しているとの判定に用いられる第２の基準ずれ量Ｄｒ２よりも小さな値であり、例えば、統計的なデータから、６ヶ月以内に光軸ずれが発生し得るとして設定されたずれ量である。

ＣＰＵ１０１は、ずれ量Ｄｐｓの絶対値が第１の基準ずれ量Ｄｒ１よりも小さくない、すなわち、｜Ｄｐｓ｜≧Ｄｒ１と判定すると（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ずれ量Ｄｐｓの絶対値が第２の基準ずれ量Ｄｒ２よりも小さいか、すなわち、｜Ｄｐｓ｜＜Ｄｒ２であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。ＣＰＵ１０１は、ずれ量Ｄｐｓ＜第２の基準ずれ量Ｄｒ２であると判定すると（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１２に移行する。この場合、未だ許容できない光軸ずれは発生していないので、予防的な処理が実行される。ＣＰＵ１０１は、ずれ量Ｄｐｓの絶対値が第２の基準ずれ量Ｄｒ２よりも小さくない、すなわち、｜Ｄｐｓ｜≧Ｄｒ２と判定すると（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、光軸ずれの発生を報知して（ステップＳ１１４）、本処理ルーチンを終了する。位置ずれ量Ｄｐが非許容ずれ量Ｄｒｃ以上である場合には、許容できない光軸ずれが光学式検出装置１０に発生している。第２の基準ずれ量Ｄｒ２は、許容できない光軸ずれに対応する検出受光領域の位置ずれ量に対応し、許容できない光軸ずれは、例えば、光学式検出装置１０による測距の精度が予め定められた精度よりも低下し得る光軸ずれに対応するずれ量である。予め定められた精度は、例えば、誤差率が予め想定されている誤差率、例えば、±５％である。光軸ずれの報知は、光学式検出装置１０のユーザに対して実行され、光学式検出装置１０が車両５０に搭載されている場合には、車両５０が備える情報表示装置や音声を介して速やかな点検を促す報知が行われ得る。なお、第２の基準ずれ量Ｄｒ１は第１の判定値であり、第１の基準ずれ量Ｄｒ１は第２の判定値である。

以上説明した第２の実施形態に係る光学式検出装置１０によれば、第１の実施形態に係る光学式検出装置１０により得られる種々の利点に加えて、水平方向および垂直方向の光軸ずれ、光軸を中心とする回転方向の光軸ずれ並びに光軸と直交する直交軸方向の光軸ずれを判定するので、光軸ずれの判定精度をさらに向上させることができる。光軸ずれの判定精度がさらに向上することによって、光学式検出装置１０の歩留まりを増大させることが可能となり、経年的な光軸ずれの解析精度を向上させることが可能なり、さらに、光学式検出装置１０の要整備時期の予測を向上させることができる。なお、光軸と直交する直交軸は、焦点に関わる光学系、主にはレンズまたは受光素子アレイ２２において光軸に対して直交する仮想的な直交軸であり、当該直交軸方向の光軸ずれは、レンズと受光素子アレイ２２との相対距離の変化に伴うぼけをもたらす。第２の実施形態において説明した種々の光軸ずれの態様は、任意の組み合わせで検出されてもよく、全ての組み合わせで検出されても良い。

上記説明においては、光軸ずれの報知並びに光軸ずれ発生の予測に止まっているが、光学式検出装置１０は、検出された光軸ずれの態様に応じて受光処理に用いる受光画素２３０を変更可能な構成を備えていても良い。すなわち、光軸ずれ量をより詳細に検出することができるので、受光処理に用いる受光画素を適切に変更することができる。変更可能な構成には、光学式検出装置１０における受光処理を行う受光画素２３０の設定を人が変更する態様、光学式検出装置１０自身が、光軸ずれの態様、すなわち、水平、垂直、光軸まわりの光軸ずれ、に応じて受光画素２３０の設定を変更する態様が含まれる。図１２を用いて受光領域の変更の具体的について説明する。図１２において基準となる、すなわち、光軸ずれが発生する前に用いられていた受光領域ＯＲＰは破線で示されている。上記各実施形態においては、４つの受光ブロックＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４によって受光領域ＯＲＰが構成されている。光軸周りの光軸ずれが存在せず、水平方向ＨＤおよび垂直方向ＶＤに光軸ずれが発生し、光強度斑が破線で示す領域ＣＨ１に現れている場合には、領域ＣＨ１に対応する受光画素２３０が受光処理に用いられる。この場合、受光ブロックＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４は、受光領域ＯＲＰを構成する際と同一の縦横の配置形態を有するように選択される。光軸を回転中心とする回転方向の光軸ずれが発生し、光強度斑が破線で示す領域ＣＨ２に現れている場合には、領域ＣＨ２に対応する受光画素２３０が受光処理に用いられる。この場合、領域ＣＨ２は垂直方向ＶＤおよび水平方向ＨＤに対して斜めの領域となるので、受光ブロックＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４は、領域ＣＨ２と一致または近似するように階段状をなすように選択され、領域ＣＨ２に対応する受光領域が設定される。このように、受光領域ＯＲＰを複数の受光ブロックにより形成する場合には、水平、垂直、光軸まわりの光軸ずれが発生している場合であっても、光軸ずれに応じて受光領域を変更することが可能となり、光学式検出装置１０における検出精度の低下を抑制または防止することができる。この結果、光学式検出装置１０の検出精度を従前よりも長い期間にわたって維持することができる。なお、ぼけにより検出される、レンズと受光素子アレイ２２との相対距離、すなわち、相対位置の変化に伴う光軸ずれについては、ハードウェア的な修正が求められるので、一般的には、整備員によって修正される。ただし、レンズおよび受光素子アレイ２２の少なくともいずれか一方にアクチュエータが備えられている場合には、アクチュエータを作動させることにより、レンズと受光素子アレイ２２との相対距離が修正されても良い。

その他の実施形態：
（１）上記各実施形態においては、光軸ずれ発生の予測時期の算出と光軸ずれの判定および報知の双方が実行されているが、いずれか一方のみが実行されても良い。光軸ずれ発生の予測時期の算出のみが実行される場合には、算出された予想時期に応じた報知を実行することにより、光軸ずれが生じる前に対策を取ることが可能である。光軸ずれの判定および報知のみが実行される場合であっても、光学式検出装置１０単体で早期に光軸ずれの判定を実行することができる。光軸ずれ発生の予測時期の算出と光軸ずれの判定および報知の双方が実行される場合には、算出された予想時期に応じた対策が取られない場合であっても、発生した光軸ずれを早期に判定し、報知することができる。

（２）上記各実施形態においては、ＣＰＵ１０１が光軸ずれ判定プログラムＰｒ１を実行することによって、光軸ずれの判定処理を実行する光学式検出装置１０が実現されているが、予めプログラムされた集積回路またはディスクリート回路によってハードウェア的に実現されても良い。すなわち、上記各実施形態における制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つまたは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部およびその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部およびその手法は、一つまたは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

以上、実施形態、変形例に基づき本開示について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定するものではない。本開示は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本開示にはその等価物が含まれる。たとえば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…光学式検出装置、２０…受光部、２２…受光素子アレイ、２３０…受光画素、３０…発光部、３２…発光素子、４０…電動機、１００…制御装置、１０１…ＣＰＵ、１０２…メモリ、１０３…入出力インタフェース、１０４…バス、５０…車両、Ｐｒ１…光軸ずれ判定プログラム。

Claims (10)

1. 光学式検出装置（１０）であって、
   複数の発光素子（３２）を備える発光部（３０）と、
   前記発光部の照射光に応じた反射光を受光する複数の受光画素（２３０）により形成されている受光素子アレイ（２２）を備える受光部（２０）と、
   前記発光部の照射光に含まれる、前記複数の発光素子の照射光の重複、または、前記複数の発光素子の照射光の非重複により生じる光強度斑の発生位置に対応する前記受光素子アレイにおける基準受光領域を格納する格納部（１０２）と、
   前記基準受光領域と、前記受光素子アレイにおける、前記照射光の反射光に含まれる光強度斑の検出受光領域とのずれを用いて光軸ずれを判定する判定部（１００）とを備える、光学式検出装置。
2. 請求項１に記載の光学式検出装置において、
   前記複数の受光画素は、前記反射光に含まれる光強度斑を複数の受光画素で受光するように前記複数の発光素子の配置方向に隙間なく配置されている、光学式検出装置。
3. 請求項１または２に記載の光学式検出装置において、
   前記複数の受光画素は、前記反射光に含まれる光強度斑を複数の受光画素で受光するように前記複数の発光素子の配置方向と直交する方向に隙間なく配置されている、光学式検出装置。
4. 請求項１に記載の光学式検出装置において、
   前記複数の受光画素の各受光画素は、前記反射光に含まれる光強度斑を複数の受光画素によって受光するように寸法が設定されている、光学式検出装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の光学式検出装置において、
   前記判定部は、前記光強度斑の光強度と前記反射光の光強度との差分を用いて前記検出受光領域を判定する、光学式検出装置。
6. 請求項５に記載の光学式検出装置において、
   前記判定部は、前記光強度斑の光強度と前記反射光の光強度とを用いて前記差分を学習する、光学式検出装置。
7. 請求項２から６いずれか一項に記載の光学式検出装置において、
   前記判定部は、前記基準受光領域と前記検出受光領域とのずれ量が予め定められた第１の判定値よりも大きい場合に、光軸ずれを判定し、光軸ずれの報知処理を実行する、光学式検出装置。
8. 請求項７に記載の光学式検出装置において、
   前記判定部は、前記基準受光領域と前記検出受光領域とのずれ量が前記第１の判定値よりも小さい、予め定められた第２の判定値よりも大きい場合に、光軸ずれが発生する予測時期を算出する、光学式検出装置。
9. 請求項１に記載の光学式検出装置において、
   前記判定部は、前記基準受光領域と前記検出受光領域とのずれ量が光軸ずれの判定値である第１の判定値よりも小さい、予め定められた第２の判定値よりも大きい場合に、光軸ずれが発生する予測時期を算出する、光学式検出装置。
10. 光学式検出装置（１０）における光軸ずれ判定方法であって、
    複数の発光素子（３２）を有する発光部（３０）の照射光に応じた反射光を受光する複数の受光画素（２３０）により形成されている受光素子アレイ（２２）を備える受光部（２０）により、前記受光素子アレイにおける前記照射光の反射光に含まれる、前記複数の発光素子の照射光の重複、または、前記複数の発光素子の照射光の非重複により生じる光強度斑の検出受光領域を取得し、
    前記照射光に含まれる光強度斑の発生位置に対応し、予め用意されている前記受光素子アレイにおける基準受光領域を取得し、
    前記基準受光領域と、前記検出受光領域とのずれを用いて光軸ずれを判定する、光学式検出装置における光軸ずれ判定方法。

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