WO2023181947A1

WO2023181947A1 - 物体検出装置および物体検出方法

Info

Publication number: WO2023181947A1
Application number: PCT/JP2023/008855
Authority: WO
Inventors: 啓子秋山
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2022-03-23
Filing date: 2023-03-08
Publication date: 2023-09-28

Abstract

物体検出装置（１０）は、受光信号の強度が受光部の飽和領域にある場合にも物体が何であるかを検出しやすくするため、照射光を発光する発光部（７０）と、照射光に対応する反射光を受光する受光部（８０）と、照射光を反射した物体までの距離を算出する距離算出部（２４）と、受光部から出力される反射光に対応する受光信号が飽和しているか否かを判定する飽和判定部（２６）、予め定めた閾値における受光信号のパルス幅を検出するパルス幅検出部（２８）と、受光信号の立ち下がりの傾きを検出する立ち下がり傾き検出部（３０）、物体の反射強度と反射率の少なくとも一方を含む反射特性を取得する反射特性取得部（３２）と、を備える。反射特性取得部は、受光信号が飽和している場合には、パルス幅と立ち下がりの傾きの少なくとも一方を用いて前記反射特性を取得する。

Description

物体検出装置および物体検出方法

関連出願の相互参照

　本願は、２０２２年３月２３日に日本国において出願された特許出願番号２０２２－４７０９１号および２０２３年２月２７日に日本国において出願された特許出願番号２０２３－２８１０１号に基づくものであって、それらの優先権の利益を主張するものであり、それらの特許出願の全ての内容が、参照により、本願明細書に組み入れられる。

　本開示は、物体検出装置および物体検出方法に関する。

　パルス光を測距対象物に投光し、対象物からの反射光を受光し、パルス光を投光してから反射光を受光するまでの時間を計測することで、測距対象物までの距離を測定してする技術が種々提案されている。国際公開第２０１７／０４２９９３Ａ１号パンフレットに記載の測距装置では、２種類の閾値を設定し、反射光を受信したときに、反射光から得られる信号の立ち上がり時間の差分から反射光の強度（信号強度）を求め距離測定の精度を高めている。

　しかし、国際公開第２０１７／０４２９９３Ａ１号パンフレットに記載の測距装置では、対象物を検出する際、対象物からの反射光が強い場合には、立ち上がり時間の差分に差がほとんど生じない。そのため、反射光の強度（信号強度）の違いを検出することが困難である。そのため、このパンフレットに記載の測距装置では、対象物までの距離はわかっても、反射光の強度（信号強度）の違いを検出することが難いという課題があった。この課題は、反射光から得られる信号強度が反射光を受光する受光素子の飽和領域にある場合に顕著である。

　本開示は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

　本開示の一形態によれば、物体検出装置が提供される。この物体検出装置は、予め定められた照射範囲に向けて照射光を発光する発光部と、前記照射光に対応する反射光を受光する受光部と、前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間を用いて、前記照射光を反射した物体までの距離を算出する距離算出部と、前記受光部から出力される前記反射光に対応する受光信号が飽和しているか否かを判定する飽和判定部と、予め定めた閾値における前記受光信号のパルス幅を検出するパルス幅検出部と、前記受光信号の立ち下がりの傾きを検出する立ち下がり傾き検出部と、前記物体の反射強度と反射率の少なくとも一方を含む反射特性を取得する反射特性取得部と、を備え、前記反射特性取得部は、前記受光信号が飽和している場合には、前記パルス幅と前記立ち下がりの傾きの少なくとも一方を用いて前記反射特性を取得する。この形態の物体検出装置によれば、受光信号の強度が受光部の飽和領域にある場合にも反射光の強度（信号強度）の違いを検出することが可能となる。

　本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、物体検出装置の他、測距方法、物体検出装置の補正装置、補正方法等の形態で実現することができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、実施形態における物体検出装置を搭載した車両と照射光の照射範囲を示す説明図であり、図２は、物体検出装置の概略構成を示すブロック図であり、図３は、受光信号が飽和したときの受光信号を示す説明図であり、図４は、反射面角度と受光信号との関係を示す説明図であり、図５は、ＣＰＵが実行する物体検出の処理フローチャートであり、図６は、ＣＰＵが実行する反射点及び近接点の抽出の詳しい説明図であり、図７は、反射点と隣接反射点を示す説明図であり、図８は、ＣＰＵが実行する反射面角度の算出の詳しい説明図であり、図９は、左右ベクトル、上下ベクトル、法線ベクトル、センサベクトルの関係を示す説明図であり、図１０は、上下ベクトルとセンサベクトルから反射面角度を算出するフローチャートであり、図１１は、３点が直線上に並んでいるか否かを判定するフローチャートであり、図１２は、３点の位置関係を示す説明図であり、図１３は、物体が道路上に引かれた白線である場合を示す説明図であり、図１４は、ＣＰＵが実行する平均化処理の詳しい説明図であり、図１５は、信号レートを説明する説明図であり、図１６は、反射点およびその回りの近接点の信号を示す説明図であり、図１７は、ＣＰＵが実行する背景光補正の詳しい説明図であり、図１８は、背景光レートを説明する説明図であり、図１９は、背景光レートによる受光信号のパルス幅の補正を示す説明図であり、図２０は、背景光レートによる受光信号の立ち下がり傾きの補正を示す説明図であり、図２１は、背景光レートによる受光信号の信号レートの補正を示す説明図であり、図２２は、ＣＰＵが実行する反射特性取得の詳しい説明図であり、図２３は、受光信号のパルス幅と受光信号の信号強度の対数の関係を示す説明図であり、図２４は、受光信号の立ち下がり傾きと受光信号の信号強度の対数の関係を示す説明図であり、図２５は、受光信号の信号レートと受光信号の信号強度の対数の関係を示す説明図であり、図２６は、反射面角度と補正係数の関係を示す説明図であり、図２７は、ＣＰＵが実行する茂み補正の詳しい説明図であり、図２８は、茂みの特徴を示す説明図であり、図２９は、物体が路面の白線である場合を示す説明図であり、図３０は、ＣＰＵが実行する茂み判定を詳しく説明する説明図であり、図３１は、立ち下がり傾き検出部が受光信号の立ち下がり傾きを求める他の方法を示す説明図であり、図３２は、立ち下がり傾き検出部が受光信号の立ち下がり傾きを求める他の方法を示す説明図であり、図３３は、受光信号が飽和しているときと飽和していないときの切り替わりでの受光信号の反射特性の連続性を確保する方法を示す説明図であり、図３４は、物体の反射率が高い場合の反射光の信号強度を示す説明図であり、図３５は、リフレクタを特定する他の実施形態を示すフローチャートであり、図３６は、リフレクタの反射率を画像化した一例を示す説明図であり、図３７は、リフレクタを特定する更に他の実施形態を示すフローチャートであり、図３８は、第２実施形態の車両に搭載された物体検出装置の概略構成を示すブロック図であり、図３９は、第２実施形態における受光信号補正処理を示すフローチャートであり、図４０は、路肩・白線を抽出している一例を示す説明図であり、図４１は、照射光が対象物の法線となす角度を示す説明図であり、そして図４２は、対象物の反射特性を取得する処理を示すフローチャートである。

Ａ．第１実施形態：
　図１に示すように本実施形態の物体検出装置１０は、車両１００に搭載され、車両１００の前方の周囲に存在する物体、例えば、他の車両や歩行者や建物等までの距離を測定するとともに、物体を検出する。本実施形態では、物体検出装置１０は、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）により構成されている。物体検出装置１０は、予め定められた照射範囲Ｓに対し、パルス光である照射光Ｌｚを走査しながら照射し、照射光Ｌｚに対応する反射光を受光する。例えば、照射範囲Ｓに物体があれば、照射光Ｌｚが物体に当たり、物体から反射光がはね返ってくる。物体検出装置１０は、この反射光を受光し、物体までの距離を検出する。物体検出装置１０は、この反射光を受光し、物体が何であるか、を検出してもよい。

　図１では、照射光Ｌｚの射出中心位置を原点とし、車両１００の前後方向をＹ軸とし、原点を通り車両１００の幅方向をＸ軸とし、原点を通る鉛直方向をＺ軸として表している。なお、車両１００の前方を＋Ｙ方向、車両１００の後方を－Ｙ方向とし、車両１００の右方向を＋Ｘ方向、車両１００の左方向を－Ｘ方向とし、鉛直上方を＋Ｚ方向、鉛直下方を－Ｚ方向とする。照射光Ｌｚは、Ｘ－Ｙ平面と平行な方向の一次元走査により照射される。図１の実線の太い矢印で示すように、照射光Ｌｚは、車両１００の前方方向に向かって左から右側に走査しながら、照射される。この照射光Ｌｚは、パルス光なので、各パルスにより照射される場所を、細い実線の各マス目として示した。照射光Ｌｚは、物体検出装置１０の分解能Δφに応じた角度で照射される。分解能Δφとは、レーザの照射軸がＹ－Ｚ平面においてＹ軸となす角度を意味する。

　物体検出装置１０は、照射光Ｌｚを照射してから反射光を受光するまでの時間、すなわち、光の飛行時間ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ　ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ）を測定し、飛行時間ＴＯＦから物体までの距離を算出することによって、物体を測距点群として検出する。測距点とは、物体検出装置１０が測距可能な範囲において、反射光によって特定される物体の少なくとも一部が存在し得る位置を示す点を意味する。また、測距点群とは、所定期間における測距点の集合を意味する。物体検出装置１０は、検出された測距点群の３次元座標により特定される形状、および、測距点群の反射特性を用いて、物体を検出する。

　図２に示すように、物体検出装置１０は、ＣＰＵ２０と、記憶装置５０と、入出力インターフェース６０と、発光部７０と、受光部８０と、を備える。ＣＰＵ２０と、記憶装置５０と、入出力インターフェース６０は、バス９０を介して双方向に通信可能に接続されている。記憶装置５０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびＥＥＰＲＯＭのような半導体記憶装置の他、個体記憶装置を含む。入出力インターフェース６０には、発光部７０および受光部８０が接続されている。

　ＣＰＵ２０は、記憶装置５０に記憶されているコンピュータプログラムを読み込んで実行することにより、発光制御部２２、距離算出部２４、飽和判定部２６、パルス幅検出部２８、立ち下がり傾き検出部３０、反射特性取得部３２、背景光補正部３４、反射面角度取得部３６、茂み判定部３８、物体検出部４０として機能する。パルス幅検出部２８、立ち下がり傾き検出部３０の少なくとも一方を含む検出部を「パルス検出部２７」とも呼ぶ。なお、発光制御部２２、距離算出部２４、飽和判定部２６、パルス幅検出部２８、立ち下がり傾き検出部３０、反射特性取得部３２、背景光補正部３４、反射面角度取得部３６、茂み判定部３８、物体検出部４０は、ＣＰＵ２０からの指示により動作する別の装置として構成されていてもよい。

　発光制御部２２は、入出力インターフェース６０を介して一定の間隔で発光信号を発光部７０に発信する。発光部７０は、発光素子７２とスキャナ７４を備えている。発光部７０は、発光信号を受信すると、発光素子７２から照射光Ｌｚを発光する。発光素子７２は、例えば、赤外レーザダイオードで構成されており、照射光Ｌｚとして赤外レーザ光を発光する。スキャナ７４は、例えばミラーやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）で構成されており、発光素子７２から発光された照射光を一定の間隔でーｘ方向から＋ｘ方向およびーｚ方向から＋ｚ方向に走査する。発光素子４２は１つでもよく複数であってもよい。発光素子４２がＺ軸方向に沿って複数設けられている場合は、例えば、ーｚ方向から＋ｚ方向の走査を省略できる。

　受光部８０は、複数の受光素子８２を備える。受光素子８２は、ｘ－ｚ方向の２次元に配列されたｍ×ｎのＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｈｏｔｏｎ　Ａｖａｌａｎｃｈｅ　Ｄｉｏｄｅ）により構成されている。受光素子８２は、ｐ×ｑの２次元に配列されたｐ×ｑ個のＳＰＡＤで１つの画素を構成している。ここで、ｐ、ｑは、それぞれ２以上の整数である。従って、受光部８０は、（ｍ／ｐ）×（ｎ／ｑ）の画素を有している。なお、上述したｍ×ｎのＳＰＡＤのｍはｐの整数倍の整数、ｎはｑの整数倍の整数であることが好ましい。ＣＰＵ１０は、どの画素で反射光Ｒｚを受光したかにより、反射光Ｒｚがどの方向から返ってきたか、すなわち、物体２００における照射光Ｌｚの反射点（測距点）の方向、３次元極座標系の偏角と天頂角がわかる。なお、ＣＰＵ１０は、受光素子８２の座標を用いる代わりに、スキャナ７４の角度を用いて、反射光Ｒｚがどの方向から返ってきたか、すなわち、物体２００における照射光Ｌｚの反射点（測距点）の方向を取得してもよい。受光部８０を小さくできる。

　距離算出部２４は、発光素子７２が照射光Ｌｚを発光してから照射光Ｌｚが物体２００に当たり、その反射光Ｒｚが受光部８０の受光素子８２に受光されるまでの時間ＴＯＦを用いて、物体検出装置１０から物体２００の反射点までの距離Ｄを算出する。光速をｃとすると、物体検出装置１０から物体２００の反射点までの距離Ｄは、ＴＯＦ／（２・ｃ）である。ＣＰＵ２０は、飛行時間ＴＯＦから物体２００までの距離（３次元極座標系の動径）、がわかるので、物体２００までの距離（動径）と方向（偏角と天頂角）を用いて、反射点（測距点）の３次元座標を算出できる。

　飽和判定部２６は、受光素子８２が受光することにより発生させる受光信号が飽和したか否かを判定する。飽和判定部２６は、１画素の受光素子８２が発生する受光信号が、１画素の受光素子８２が発生させることができる受光信号の最大値（以下、「飽和強度」と呼ぶ。）以上となった場合に飽和と判定する。１画素の受光素子８２は、上述したように、３×６のＳＰＡＤで形成されており、照射光Ｌｚのパルスｒサイクル分（ｒは２以上の整数）に対する反射光Ｒｚで最大ｐ×ｑ×ｒ個のフォトンを検出できる。飽和判定部２６は、ｒサイクル分の反射光Ｒｚにおいて、ｓ％以上、すなわちｐ×ｑ×ｒ×ｓ／１００個以上のフォトンを検出した場合に、その画素において受光信号が飽和していると判定する。ここで、ｓは、１００より小さい予め定められた数であり、例えば９５である。

　パルス幅検出部２８は、受光信号が立ち上がり、予め定めた大きさになってから、その後、受光信号が立ち下がり、予め定めた大きさになるまでの時間をパルス幅として検出する。立ち下がり傾き検出部３０は、受光信号が、立ち下がるときの受光信号の傾きを検出する。

　図３は、受光信号が飽和したときの受光信号を示す説明図である。受光信号が立ち上がり、飽和強度に至った位置を、ピークポイントＰＰと呼ぶ。パルス幅検出部２８は、受光信号が、予め定められた閾値ＴＨ以上である期間の長さをパルス幅とする。なお、パルス幅の起点をスタートポイントＳＰ、パルス幅の終点をエンドポイントＥＰと呼ぶ。立ち下がり傾きは、受光信号が立ち下がるときの傾きである。但し、受光信号が立ち下がるときの傾きを取得することは難しいので、立ち下がり傾き検出部３０は、時間変化率を受光信号の立ち下がりの傾きとする。時間変化率は、受光信号の飽和強度と閾値ＴＨとの差を、受光信号がピークポイントＰＰに至ったタイミングから受光信号がエンドポイントＥＰに至ったタイミングまでの時間差で割った値である。

　図２の反射特性取得部３２は、物体２００の反射特性を取得する。物体２００の反射特性とは、物体２００の反射強度、または、反射率を意味する。物体２００の反射強度は、物体２００がはね返す反射光の絶対的な強度であり、発光部７０から物体２００までの距離が短いと大きくなる。反射率は、反射光Ｒｚの強さを照射光の強さで除した値であり、発光部７０から物体２００までの距離に依存しない。

　背景光補正部３４は、物体２００の反射光Ｒｚに対する背景光の影響を除く補正を実行する。反射面角度取得部３６は、物体２００の測距点における物体２００の法線と、反射光Ｒｚの為す角θ（以下「反射面角度θ」と呼ぶ）を取得する。反射面角度取得部３６が反射面角度を取得する理由は、反射面角度により、反射光Ｒｚの強さが異なってくるため、物体２００の正味の反射光の強さを取得するためである。

　図４は、反射面角度θと受光信号との関係を示す説明図である。物体２００の反射点における法線であるベクトルｃと、受光部８０から反射点に向かうベクトルであるセンサベクトルｄの為す角である反射面角度が０°である場合、照射光Ｌｚの方向と、物体２００の表面の法線の方向がほぼ平行になる。その結果、物体２００の反射光Ｒｚの信号強度は大きい。一方、反射面角度θが０°でない場合、照射光Ｌｚの方向と物体２００の表面の法線の方向とは平行でない。その結果、照射光Ｌｚは、物体２００の表面に斜めに当たるため、物体２００の反射光Ｒｚの信号強度は、反射面角度θが０°の場合に比べて小さくなる。なお、反射光Ｒｚの幅は広くなる。このため、ＣＰＵ２０は、反射面角度取得部３６によって反射面角度θを取得し、反射面角度θを用いて受光信号の補正に用いる。この補正については、後述する。

　図２の茂み判定部３８は、物体２００上の反射点および反射点の周辺の隣接反射点までの距離および反射特性のバラツキを用いて物体２００の測定点が茂みに含まれるか否かを判定する。物体検出部４０は、物体２００の反射特性と、物体２００までの距離と、を用いて、物体２００がどういうものか、例えば物体２００が道路の白線なのか、を検出する。なお、物体２００の反射特性を取得するが、物体２００がどういうものか検出する必要が無ければ、物体検出部４０は、省略可能である。

　図５は、ＣＰＵ２０が実行する処理フローチャートである。ＣＰＵ２０は、車両１００が起動されると、図５に示す処理を繰り返し実行する。ステップＳ１００では、ＣＰＵ２０は、反射点ＲＰおよび反射点ＲＰの回りの近接点ＮＰを抽出する。ステップＳ１００では、ＣＰＵ２０は、物体２００の反射面角度を算出する。ステップＳ３００では、ＣＰＵ２０は、受光信号の平均化を行う。ステップＳ４００では、ＣＰＵ２０は、受光信号から背景光の影響を除く背景光補正を行う。ステップＳ５００では、ＣＰＵ２０は、物体２００の反射特性を取得する。ステップＳ６００では、ＣＰＵ２０は、物体２００の測定点茂みに含まれるか否か、すなわち物体２００が茂みか否かを判定する。物体２００が茂みである場合には、茂み補正を行う。ステップＳ７００では、ＣＰＵ２０は、物体２００が何であるか、検出を行う。ＣＰＵ２０が、物体２００が何であるか検出しない場合には、ＣＰＵ２０は、ステップＳ７００の処理を実行しなくてもよい。上記各ステップの詳細については、後述する。

　図６は、ＣＰＵ２０が実行するステップＳ１００の詳しい説明図である。ステップＳ１１０では、ＣＰＵ２０は、物体２００の反射点ＲＰから反射してきた反射光Ｒｚの受光信号を抽出する。ステップＳ１２０では、ＣＰＵ２０は、反射点ＲＰの回りの隣接反射点ＡＲＰから反射してきた反射光Ｒｚの受光信号を抽出する。図７に示すように、隣接反射点ＡＲＰは、反射点ＲＰの回りの点である。隣接反射点ＡＲＰからの反射光は、受光部８０上における反射点ＲＰからの反射光を検知する画素の周囲の画素で検出される。図７に示す例では、隣接反射点ＡＲＰの範囲を、反射点ＲＰを中心とした３×３の画素の範囲としているが、反射点ＲＰを中心とした５×５の画素の範囲としてもよい。

　ステップＳ１３０では、ＣＰＵ２０は、距離算出部２４に反射点ＲＰまでの距離を算出させる。ステップＳ１４０では、ＣＰＵ２０は、距離算出部２４に隣接反射点ＡＲＰまでの距離を算出させる。ステップＳ１５０では、ＣＰＵ２０は、反射点ＲＰまでの距離と一定の距離差以下の隣接反射点ＡＲＰを近接点ＮＰとして抽出し、記憶装置５０に格納する。反射点ＲＰと、反射点ＲＰまでの距離と一定の距離差以下の隣接反射点ＡＲＰと、は同じ物体２００に存在すると考えることができる。

　図８は、ＣＰＵ２０が実行するステップＳ２００の詳しい説明図である。ステップＳ２０５では、ＣＰＵ２０は、反射面角度取得部３６を用いて、左右方向の方向ベクトルである左右ベクトルａを求める。図９に示すように、左右ベクトルａは、反射点ＲＰを左右から挟む近接点ＮＰを結ぶベクトルである。ＣＰＵ２０は、それぞれの近接点ＮＰまでの距離と、それぞれの近接点ＮＰに対応する受光素子８２の座標を用いて左右ベクトルａを算出できる。図８のステップＳ２１０では、ＣＰＵ２０は、反射面角度取得部３６を用いて、上下方向の方向ベクトルである上下ベクトルｂを求める。図９に示すように、上下ベクトルｂは、反射点ＲＰを上下から挟む近接点ＮＰを結ぶベクトルである。ＣＰＵ２０は、それぞれの近接点ＮＰまでの距離と、それぞれの近接点ＮＰに対応する受光素子８２の座標を用いて上下ベクトルｂを算出できる。

　ステップＳ２１５では、ＣＰＵ２０は、反射面角度取得部３６を用いて、左右ベクトルａと上下ベクトルｂとから、反射点ＲＰにおける法線ベクトルｃを算出する。より具体的には、ＣＰＵ２０は、左右ベクトルａと上下ベクトルａとの外積を求めて、物体２００の反射点における法線ベクトルｃとする。すなわち、物体２００の反射点における法線ベクトルｃは、ａ×ｂとなる。

　ステップＳ２２０では、ＣＰＵ２０は、反射面角度取得部３６を用いて、法線ベクトルｃとセンサベクトルｄの為す角θを算出し、角θを反射面角度とする。センサベクトルｄは、反射点ＲＰと受光素子８２とを結ぶベクトルであり、ＣＰＵ２０は、反射点ＲＰまでの距離と、反射点ＲＰに対応する受光素子８２の座標とを用いてセンサベクトルｄを算出する。法線ベクトルｃとセンサベクトルｄの為す角θと、法線ベクトルｃと、センサベクトルｄと、の間には、ｃ・ｄ＝｜ｃ｜・｜ｄ｜・ｃｏｓθの関係があるので、ＣＰＵ２０は、この関係を用いて、角θ（反射面角度θ）を算出する。

　上記方法では、ＣＰＵ２０は、左右ベクトルａと上下ベクトルｂを求め、左右ベクトルａと上下ベクトルｂから法線ベクトルｃを求め、法線ベクトルｃとセンサベクトルｄから反射面角度θを求めた。法線ベクトルｃを求めるためのベクトルは、左右ベクトルａと上下ベクトルｂでなくてもよい。例えば、左右方向、上下方向に対し斜めの２つのベクトルであってもよい。また、左右ベクトルａと上下ベクトルｂのうちの一方のベクトルを用いて簡易に算出してもよい。

　図１０に示すように、ＣＰＵ２０は、上下ベクトルｂと、センサベクトルｄとを用いて、反射面角度θを算出してもよい。ステップＳ２３０では、ＣＰＵ２０は、上下方向の３点を選定する。この３点は、反射点ＲＰおよび反射点ＲＰを上下から挟む２の近接点ＮＰであってもよい。ステップＳ２４０では、ＣＰＵ２０は、選定した３点が直線上に並んでいるか否かを判定する。選定した３点が直線上に並んでいる場合には、ＣＰＵ　２０は、処理をステップＳ２６０に移行する。

　ステップＳ２６０では、ＣＰＵ２０は、選定した３点を通る上下ベクトルｂと、センサベクトルｄとの内積を求め、以下の式ｂ・ｄ＝｜ｂ｜・｜ｄ｜・ｃｏｓ（θ＋９０°）の関係を用いて、反射面角度θを算出する。

　図１１に示すように、ＣＰＵ２０は、選定した３点が直線上に並んでいるか否かを判定する。ステップＳ２４２では、ＣＰＵ２０は、３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の並び順を決定する。図１２に示すように、ＣＰＵ２０は、点Ｐ２を中心として、上側が点Ｐ１、下側が点Ｐ３となるように３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の並び順を決定する。点Ｐ２は、例えば、反射点ＲＰであり、点Ｐ１、Ｐ３は、近接点ＮＰであってもよい。

　図１１のステップＳ２４４では、ＣＰＵ２０は、発光部７０が照射光Ｌｚを発光してから、照射光Ｌｚが点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で反射し、その反射光Ｒｚを受光部８０が検知するまでの時間を取得する。そして、この時間に基づき、距離算出部２４を用いて、距離Ｄｉｓｔ１、Ｄｉｓｔ２、Ｄｉｓｔ３を算出する。

　ステップＳ２４６では、ＣＰＵ２０は、受光部８０から３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３までの距離Ｄｉｓｔ１、Ｄｉｓｔ２、Ｄｉｓｔ３と、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対応する受光素子８２の座標と、を用いて３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の３次元座標を算出する。その上で、３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３間の相互の間隔Ｄ１２、Ｄ２３、Ｄ３１を算出する。なお、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の位置関係から間隔Ｄ３１は、間隔Ｄ１２、Ｄ２３よりも大きい。

　ステップＳ２４８では、ＣＰＵ２０は、最も大きい間隔Ｄ３１が、残りの２つの間隔Ｄ１２、Ｄ２３の和の０．８倍よりも大きいか否かを判定する。間隔Ｄ３１が、間隔Ｄ１２、Ｄ２３の和の０．８倍よりも大きい場合には、３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が一直線上にあるとみなすことができるため、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ２５０に移行する。なお、３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が為す三角形を考慮すれば、間隔Ｄ３１が、間隔Ｄ１２、Ｄ２３の和よりも大きくなることはない。一方、間隔Ｄ３１が、間隔Ｄ１２、Ｄ２３の和の０．８倍よりも大きくない場合には、３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が一直線上にある可能性が低いため、処理をステップＳ２５６に移行する。

　ステップＳ２５０では、ＣＰＵ２０は、距離Ｄｉｓｔ１と、距離Ｄｉｓｔ２の差が予め定められた閾値Ｄｔｈ以下であり、かつ、距離Ｄｉｓｔ２と、距離Ｄｉｓｔ３の差が予め定められた閾値Ｄｔｈ以下であるか否かを判定する。距離Ｄｉｓｔ１と、距離Ｄｉｓｔ２の差が予め定められた閾値Ｄｔｈ以下であり、かつ、距離Ｄｉｓｔ２と、距離Ｄｉｓｔ３の差が予め定められた閾値Ｄｔｈ以下である場合には、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ２５２に移行する。一方、距離Ｄｉｓｔ１と、距離Ｄｉｓｔ２の差が予め定められた閾値Ｄｔｈを超えている、あるいは、距離Ｄｉｓｔ２と、距離Ｄｉｓｔ３の差が予め定められた閾値Ｄｔｈを超えている場合には、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ２５６に移行する。点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が互いに離れすぎていないかを判定するためである。

　ステップＳ２５２では、ＣＰＵ２０は、点Ｐ１と点Ｐ２の間隔Ｄ１２が、受光部８０から点Ｐ２までの距離Ｄｉｓｔ２の０．０２倍より大きく、かつ、点Ｐ２と点Ｐ３の間隔Ｄ２３が、受光部８０から点Ｐ２までの距離Ｄｉｓｔ２の０．０２倍より大きいか否かを判定する。間隔Ｄ１２が、距離Ｄｉｓｔ２の０．０２倍より大きく、かつ、間隔Ｄ２３が、距離Ｄｉｓｔ２の０．０２倍より大きい場合には、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ２５４に移行する。一方、間隔Ｄ１２が、距離Ｄｉｓｔ２の０．０２倍以下である、あるいは、間隔Ｄ２３が、距離Ｄｉｓｔ２の０．０２倍以下である場合には、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ２５６に移行する。点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が接近しすぎていると、反射面角度θを算出する際の精度が低くなり、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が直線上に存在しているとまで確立できないからである。

　ステップＳ２５４では、ステップＳ２４８、Ｓ２５０、Ｓ２５２における判定が全て「Ｙｅｓ」であることから、ＣＰＵ２０は、３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が直線上に存在すると判定する。一方、ステップＳ２５６では、ＣＰＵ２０は、３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が直線上に存在しないと判定する。

　図１３は、物体２００が道路上に引かれた白線である場合を示す。この場合、点Ｐ２を中心として、点Ｐ２の上方に点Ｐ１があり、点Ｐ２の下方に点Ｐ３があるように測定される。受光部８０から点Ｐ１までの距離Ｄｉｓｔ１は、最も大きく、受光部８０から点Ｐ２までの距離Ｄｉｓｔ２、受光部８０から点Ｐ３までの距離Ｄｉｓｔ３の順に距離が小さくなっている。

　図１４は、ＣＰＵ２０が実行するステップＳ３００の詳しい説明図である。ステップＳ３１０では、ＣＰＵ２０は、反射点ＲＰと近接反射点を抽出する。このとき、ＣＰＵ２０は、近接点ＮＰとして、さらに、反射点ＲＰにおける信号レートと近接点ＮＰにおける信号レートとの差が閾値以下の点のみの近接点ＮＰのみを抽出してもよい。

　図１５は、信号レートを説明する説明図である。信号レートとは、背景光の影響を除いたＳＰＡＤの有効範囲に対するＳＰＡＤの反応率である。信号レートとは、受光信号の信号強度（ピーク強度）から背景光の強度を引いた値を、受光信号の最大信号強度（飽和強度）から背景光の強度を引いた値で除した値として算出される。すなわち、信号レートとは、受光信号の強度と背景光の強度との差分と、受光信号の飽和強度と背景光の強度との差分との強度比を意味する。

　図１４のステップＳ３２０では、ＣＰＵ２０は、受光信号の強度を平均化する。具体的には、受光信号が飽和していない場合には、ＣＰＵ２０は、信号レートを平均化し、受光信号が飽和している場合には、受光信号のパルス幅、受光信号の立ち下がり傾きを平均化する。

　図１６は、反射点（座標（ｈ，ｖ）の信号Ｐ（ｈ，ｖ）とその回りの近接点の座標（ｈ－１，ｖ－１）から（ｈ＋１，ｖ＋１）、但し反射点の座標（ｈ、ｖ）を除く）の信号Ｐ（ｈ－１，ｖ－１）からＰ（ｈ＋１，ｖ＋１）を示す。ＣＰＵ２０は、平均値Ｐａｖｅを以下の式により算出する。以下の式（１）から式（３）において９は、反射点と近接点の数の和である。

　ＣＰＵ２０は、重み付け平均Ｐａｖｅ２を以下の式により算出してもよい。

　式（２）において、ｗ（ｉ，ｊ）は重み付け係数であり、以下の式（３）を満たす。

　図１７は、ＣＰＵ２０が実行するステップＳ４００の詳しい説明図である。ステップＳ４１０では、ＣＰＵ２０は、背景光補正部３４を用いて背景光レートを取得する。図１８は、背景光レートを説明する説明図である。背景光レートとは、背景光強度を０－１の範囲に規格化したものであり、背景光強度を信号強度の最大値（飽和強度）で除した値である。

　図１７のステップＳ４２０では、ＣＰＵ２０は、背景光レートを用いて、入力パラメータ（受光信号のパルス幅、立ち下がり傾き、信号レート）を補正する。具体的には、ＣＰＵ２０は、以下に説明するように、受光信号が飽和している場合には、パルス幅と立ち下がりの傾きに対する背景光の影響を除去し、受光信号が飽和していない場合には、受光信号の強度に対する背景光の影響を除去する。

　図１９は、背景光レートによる受光信号のパルス幅の補正を示す説明図である。図１８のパルス幅係数は、背景光レートに対して測定した受光信号のパルス幅を何倍にするかを示している。図１９に示す例では、背景光レートが０．５の時は、ＣＰＵ２０は、測定した受光信号のパルス幅を０．９倍にする。

　図２０は、背景光レートによる受光信号の立ち下がり傾きの補正を示す説明図である。図２０の立ち下がり傾き係数は、背景光レートに対して測定した受光信号の立ち下がり傾きを何倍にするかを示している。図２０に示す例では、背景光レートが０．５の時は、ＣＰＵ２０は、測定した受光信号の立ち下がり傾きを０．６倍にする。

　図２１は、背景光レートによる受光信号の信号レートの補正を示す説明図である。図２１の信号レート係数は、背景光レートに対して測定した受光信号の信号レートを何倍にするかを示している。図２１に示す例では、背景光レートが０．５の時は、ＣＰＵ２０は、測定した受光信号の信号レートを０．９倍にする。

　図２２は、ＣＰＵ２０が実行するステップＳ５００の詳しい説明図である。ステップＳ５１０では、ＣＰＵ２０は、受光信号が飽和しているか否かを判定する。上述したように、ＣＰＵ２０は、受光信号が飽和強度を超える場合、より具体的には、反射光Ｒｚにおいて、ｐ×ｑのｓ％以上のフォトンを検出した場合に受光信号が飽和強度を超えていると判定する。なお、数サイクル分の受光信号を積算してもよい。受光信号が飽和強度を超えている場合には、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ５２０に移行する。一方、受光信号が飽和強度以下の場合には、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ５３０に移行する。

　ステップＳ５２０では、ＣＰＵ２０は、受光信号のパルス幅、立ち下がり傾きの少なくとも一方を用いて、飽和時反射率ＲＳを算出する。ＣＰＵ２０は、図２３に示すように、受光信号のパルス幅から受光信号の信号強度の対数を取得する。受光信号のパルス幅と受光信号の信号強度との関係は、実験により、予め求められている。ＣＰＵ２０は、受光信号の信号強度の対数から、受光信号の信号強度を算出する。次いで、ＣＰＵ２０は、受光信号の信号強度と、物体２００までの距離Ｄｉｓｔとを用いて、物体２００の反射率を算出する。物体２００の反射率は、受光信号の信号強度に比例し、物体２００までの距離Ｄｉｓｔの二乗に比例する。なお、物体２００までの距離Ｄｉｓｔが大きくなると、受光信号の信号強度は小さくなる。

　ＣＰＵ２０は、図２４に示すように、受光信号の立ち下がり傾きから受光信号の信号強度の対数を取得する。受光信号の立ち下がり傾きと受光信号の信号強度との関係は、実験により、予め求められている。ＣＰＵ２０は、受光信号の信号強度の対数から、受光信号の信号強度を算出する。次いで、ＣＰＵ２０は、受光信号の信号強度と、物体２００までの距離Ｄｉｓｔとを用いて、物体２００の反射率を算出する。

　ＣＰＵ２０は、図２３では、受光信号のパルス幅から受光信号の信号強度の対数を取得する。また、図２４では、受光信号の立ち下がり傾きから受光信号の信号強度の対数を取得している。もとより、ＣＰＵ２０は、受光信号のパルス幅と立ち下がり傾きの両方を用いて受光信号の信号強度の対数を取得してもよい。

　ステップＳ５３０では、ＣＰＵ２０は、受光信号の信号レートを用いて、非飽和時反射率ＲＮＳを算出する。ＣＰＵ２０は、図２５に示すように、受光信号の信号レートから受光信号の信号強度の対数を取得する。受光信号のパルス幅と受光信号の信号強度との関係は、実験により、予め求められている。ＣＰＵ２０は、受光信号の信号強度の対数から、受光信号の信号強度を算出する。次いで、ＣＰＵ２０は、受光信号の信号強度と、物体２００までの距離Ｄｉｓｔとを用いて、物体２００の反射率を算出する。なお、ＣＰＵ２０は、受光信号の信号強度と、受光信号のパルス幅とのうちの少なくとも一方を用いて物体２００の反射率、反射特性を取得してもよい。

　ステップＳ５４０では、ＣＰＵ２０は、反射面角度θにより物体２００の反射率を補正する。図２６は、反射面角度θと補正係数の関係を示す説明図である。実線は、受光信号が飽和している場合を示し、破線は、受光信号が飽和していない場合を示している。ＣＰＵ２０は、反射面角度θに応じて、受光信号が飽和している場合、反射面角度が大きいとパルス幅が広がるので反射率を１より小さな倍率で小さく補正する。他方、受光信号が飽和していない場合、反射面角度が大きいと信号レートが小さくなるので反射率を１より大きな倍率で大きく補正する。図２６に示す場合、反射面角度θが０°の場合、補正係数は１である。反射面角度θが４５°の場合、受光信号が飽和している場合の補正係数は０．７５であり、受光信号が飽和していない場合の補正係数は３である。

　図２７は、ＣＰＵ２０が実行するステップＳ６００の詳しい説明図である。ステップＳ６１０では、ＣＰＵ２０は、発光部７０が照射光Ｌｚを照射した照射先の物体２００が茂みか否かを判定する。ＣＰＵ２０は、物体２００が茂みであると判定した場合は、処理をステップＳ６３０に移行する。一方、ＣＰＵ２０は、物体２００が茂みでないと判定した場合は、反射率補正を実行せずに終了する。

　物体２００が茂みであるか否かを判断（ステップＳ６１０）は、以下のように行う。物体２００が茂みである場合（図２８）と、路面の白線である場合（図２９）を例にあげて説明する。図２８に示すように、物体２００が茂みの場合、受光部８０から測定点までの最小距離Ｄｉｓｔｍｉｎと最大距離Ｄｉｓｔｍａｘとの距離差が大きい。受光部８０から測定点までの距離が最小距離Ｄｉｓｔｍｉｎとなる測定点は、最も下方にある訳でなく、最大距離Ｄｉｓｔｍａｘとなる測定点は、最も上方にある訳でもない。また、物体２００の反射率が高い。

　図２９に示すように、物体２００が路面の白線である場合、受光部８０から測定点までの距離が最小距離Ｄｉｓｔｍｉｎとなる測定点は最も下方にある。一方、最大距離Ｄｉｓｔｍａｘとなる測定点は、最も上方にあり、その間の測定点までの距離は、単調増加している。

　図２７のステップＳ６１０では、ＣＰＵ２０は、受光部８０から測定点までの最小距離Ｄｉｓｔｍｉｎと最大距離Ｄｉｓｔｍａｘ、その間の増加傾向、および反射率を用いて物体２００が茂みか否かを判定する。ＣＰＵ２０は、以下の（１）、（２）のどちらでもない場合、茂みと判定する。
（１）路面様条件：受光部８０から物体２００までの距離の最小値Ｄｉｓｔｍｉｎから最大値Ｄｉｓｔｍａｘにかけて距離が単調増加し、かつ、受光部８０から物体２００までの距離の最大値Ｄｉｓｔｍａｘと最小値Ｄｉｓｔｍｉｎとの差が０．３ｍよりも大きい。
（２）低反射率・小距離差条件；反射率が６０％以下、または、受光部８０から物体２００までの距離の最大値Ｄｉｓｔｍａｘと最小値Ｄｉｓｔｍｉｎとの差が０．２ｍ以下である。

　図３０は、ＣＰＵ２０が実行する茂み判定（Ｓ６１０）を詳しく説明する説明図である。ステップＳ６１２とステップＳ６１４では、ＣＰＵ２０は、（１）の路面様条件を判定する。ステップＳ６１２では、ＣＰＵ２０は、受光部８０から物体２００までの距離の最小値Ｄｉｓｔｍｉｎから最大値Ｄｉｓｔｍａｘにかけて距離が単調増加しているか否かを判定する。距離が単調増加している場合には、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ６１４に移行する。一方、距離が単調増加していない場合には、処理をステップＳ６１６に移行する。ステップＳ６１４では、受光部８０から物体２００までの距離の最大値Ｄｉｓｔｍａｘと最小値Ｄｉｓｔｍｉｎとの差が０．３ｍよりも大きいか否かを判定する。距離の最大値Ｄｉｓｔｍａｘと最小値Ｄｉｓｔｍｉｎとの差が０．３ｍよりも大きい場合には、処理をステップＳ６２０に移行する。距離の最大値Ｄｉｓｔｍａｘと最小値Ｄｉｓｔｍｉｎとの差が０．３ｍよりも大きくない場合には、処理をステップＳ６１６に移行する。ステップＳ６１２、Ｓ６１４のいずれをも満たす場合は、（１）の路面様条件を満たす場合である。なお、ステップＳ６１４における閾値０．３ｍは一例であり、０．１ｍから０．５ｍの間の値を採用してもよい。

　ステップＳ６１６とステップＳ６１８では、ＣＰＵ２０は、（２）の低反射率・小距離差条件を判定する。ステップＳ６１６では、ＣＰＵ２０は、反射率が６０％以下であるか否かを判定する。反射率が６０％以下の場合には、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ６２０に移行する。一方、反射率が６０％を超える場合には、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ６１８に移行する。ステップＳ６１８では、距離の最大値Ｄｉｓｔｍａｘと最小値Ｄｉｓｔｍｉｎとの差が０．２ｍ以下であるか否かを判定する。距離の最大値Ｄｉｓｔｍａｘと最小値Ｄｉｓｔｍｉｎとの差が０．２ｍ以下の場合には、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ６２０に移行する。一方、距離の最大値Ｄｉｓｔｍａｘと最小値Ｄｉｓｔｍｉｎとの差が０．２ｍを超える場合には、ＣＰＵ２０は、処理をステップＳ６２２に移行する。テップＳ６１６、Ｓ６１８のいずれかを持たす場合には、（２）の低反射率・小距離差条件を満たす場合である。ステップＳ６２０では、（１）のの路面様条件と、（２）の低反射率・小距離差条件の少なくとも一方を満たしている場合である。したがって、ステップＳ６２０では、ＣＰＵ２０は、物体２００が茂みではないと判定する。一方、ステップＳ６１６、Ｓ６１８のいずれをも満たさない場合は、（１）の路面様条件を満たさず、かつ、（２）の低反射率・小距離差条件を満たさない場合である。したがって、ステップＳ６２２では、ＣＰＵ２０は、物体２００が茂みであると判定する。なお、ステップＳ６１８における閾値０．２ｍは一例であり、ステップＳ６１４における閾値よりも小さい値であればよい。

　ステップＳ６３０では、ＣＰＵ２０は、反射率補正を実行する。具体的には、ＣＰＵ２０は、補正前の反射率に補正比率Ｒを乗ずる補正を行う。補正比率Ｒは、予め定められた値を上下５画素間に対応する測定点間の距離差で除した値である。なお、距離差が予め定められた距離差以下の場合には、ＣＰＵ２０は、反射率補正を実行しない。

　上記説明においては、具体的な数値を用いて説明しているが、数値は一例である。照射光Ｌｚの強さ、分解能、受光素子８２の感度が異なると、具体的な数値の値も異なる。

・変形例：
　図３１は、立ち下がり傾き検出部３０が受光信号の立ち下がり傾きを求める他の方法を示す説明図である。立ち下がり傾き検出部３０は、飽和強度よりも小さい第１閾値ＴＨ１と、第１閾値ＴＨ１よりも小さい第２閾値ＴＨ２を設定する。立ち下がり傾き検出部３０は、飽和強度を１００％、背景光の強度を０％としたとき、第１閾値ＴＨ１が飽和強度の８０％、第２閾値ＴＨ２が飽和強度の２０％となるように、第１閾値ＴＨ１と第２閾値ＴＨ２を設定してもよい。また、第２閾値ＴＨ２は、パルス幅を求める際に用いられる閾値と同じ値であってもよい。受光信号は、立ち下がるときに、時刻ｔ１で第１閾値ＴＨ１に立ち下がり（点Ｐ１）、時刻ｔ２で第２閾値ＴＨ２に立ち下がる（点Ｐ２）。立ち下がり傾き検出部３０は、受光信号が第１閾値ＴＨ１から第２閾値ＴＨ２に立ち下がるまでの時間ｔ２－ｔ１と、第１閾値ＴＨ１と第２閾値ＴＨ２の差と、を用いて、受光信号の立ち下がりの傾きを算出する。この方法によれば、立ち下がり傾き検出部３０は、時刻ｔ１、時刻ｔ２を容易に検出できるので、受光信号の立ち下がりの傾きを容易に求めることができる。

　図３２は、立ち下がり傾き検出部３０が受光信号の立ち下がり傾きを求める他の方法を示す説明図である。立ち下がり傾き検出部３０は、飽和強度よりも小さい第３閾値ＴＨ３を設定する。第３閾値ＴＨ３は、パルス幅を求める際に用いられる閾値と同じ値であってもよく、上述の第１閾値ＴＨ１、第２閾値ＴＨ２のいずれかと同じ値であってもよい。受光信号は、時刻ｔ０で立ち下がり初め（点Ｐ０）、時刻ｔ３で第１閾値ＴＨ３に立ち下がる（点Ｐ３）。立ち下がり初めの点Ｐは、受光信号の強度は、飽和強度の９９％まで下がった点としてもよい。立ち下がり傾き検出部３０は、受光信号が飽和強度から第３閾値ＴＨ３に立ち下がるまでの時間ｔ３－ｔ１と、飽和強度と第３閾値ＴＨ３の差と、を用いて、受光信号の立ち下がりの傾きを算出する。この方法によれば、立ち下がり傾き検出部３０は、時刻ｔ０、時刻ｔ３を容易に検出できるので、受光信号の立ち下がりの傾きを容易に求めることができる。

　上記実施形態では、受光信号が飽和しているときは、受光信号のパルス幅、立ち下がり傾きの少なくとも一方を用いて、反射率を算出し（「飽和時算出方法」と呼ぶ。）受光信号が飽和していないときは、信号レートから反射率を算出している（「非飽和時算出方法」と呼ぶ。）。すなわち、受光信号が飽和しているときと、飽和していないときでは、反射率の算出方法が異なっている。

　図３３は、受光信号が飽和しているときと飽和していないときの切り替わりでの受光信号の反射率の連続性を確保する方法を示す説明図である。反射特性取得部３２は、受光信号が飽和している、飽和していないにかかわらず、飽和時算出方法を用いて飽和時反射率ＲＳと、非飽和時算出方法を用いて非飽和時反射率ＲＮＳと、を算出する。受光信号が飽和しているか否かは、信号レートにより判断できる。信号レートが０．９までは、反射率として、非飽和時反射率ＲＮＳを用いる。信号レートが１以上のときは、反射率性として、飽和時反射率ＲＳを用いる。信号レートが０．９から１までは、信号レートが大きくなるにしたがって、反射率に占める非飽和時反射率ＲＮＳの割合を徐々に減らし、飽和時反射率ＲＳの割合を徐々に増加させていく。すなわち、受光信号が非飽和状態と飽和状態との間を遷移する領域では、反射特性取得部３２は、反射率Ｒを、非飽和状態における非飽和時反射率ＲＮＳと飽和状態における飽和時反射率ＲＳの間に漸次変化を持たせて切り替える。図３３に示す例では、反射率Ｒは以下の式で示すことができる。
　Ｒ＝（１－ｋ）×ＲＮＳ＋ｋ×ＲＳ　（０≦ｔ≦１）　…（４）
　式（４）において、飽和時反射率ＲＳの割合を示す変数ｋは以下の式（５）で表される。
ｋ＝（信号レート）×１０－９　（０．９≦信号レート≦１）　…（５）

　反射特性取得部３２が、このように反射率を算出すれば、受光信号が飽和しているときと飽和していないときの切り替わりにおいて、非飽和時反射率ＲＮＳと飽和時反射率ＲＳとが連続していない場合であっても、反射率Ｒの連続性を確保できる。上記例では、式（５）に示すように、信号レートと変数ｔとが線形の関係にあるとしたが、式（４）を満たせば、信号レートと変数ｔとは線形の関係になくてもよい。

　図３４は、物体２００の反射率が高い場合の反射光Ｒｚの信号強度を示す説明図である。物体２００の反射率が高い場合、反射光Ｒｚの信号強度も強いため、反射光Ｒｚが物体検出装置１０で反射され、物体２００に向かう。この反射光は、再度物体２００に当たり物体２００から返ってくる。すなわち、反射光Ｒｚは、多重反射する。最初に返ってくる反射光を「第１反射光Ｒｚ１」、次に返ってくる反射光を「第２反射光Ｒｚ２」と呼ぶ。なお、物体２００の反射率によっては、第３反射光Ｒｚ３、第４反射光Ｒｚ４等が生じる場合もある。

　先ず、物体２００が、物体検出装置１０から３ｍ以遠に有り、物体検出装置１０から物体２００までの距離が大きい場合について説明する。この場合、図３４の（Ｃ）に示すように、第１反射光Ｒｚ１により生じる第１パルスと、第２反射光Ｒｚ２により生じる第２パルスとは、重ならず、分離し、第１パルスのパルス幅は、十分に大きい。その結果、反射特性取得部３２は、第１パルスのパルス幅を用いて、物体２００の反射率を取得できる。なお、この反射率は、反射率の上限値となる。

　次に、物体検出装置１０から物体２００までの距離が１ｍと小さい場合について説明する。この場合、図３４の（Ａ）に示すように、第１反射光Ｒｚ１により生じる第１パルスが立ち下がる前に第２反射光Ｒｚ２により生じる第２パルスが立ち上がる。その結果、第１パルスと第２パルスとは合体し分離できなくなり、合体したパルスのパルス幅が十分に大きくなる。その結果、反射特性取得部３２は、この合体したパルスのパルス幅を用いて、物体２００の反射率を取得できる。この反射率は、反射率の上限値となる。

　物体検出装置１０から物体２００までの距離が２ｍ程度の場合について説明する。この場合、図３４の（Ｂ）に示すように、第１反射光Ｒｚ１により生じる第１パルスは立ち下がるが、完全に立ち下がる前に、第２反射光Ｒｚ２により生じる第２パルスが立ち上がる。そのため、パルス検出部２８は、第１反射光Ｒｚ１により生じる第１パルスの信号強度の最も高い上澄み部分のパルス幅しか検出できない。この上澄み部分のパルス幅は、第１反射光Ｒｚ１により生じる第１パルスの本来のパルス幅よりも狭い。反射特性取得部３２が、上澄み部分のパルス幅を用いて反射率を算出すると、物体２００の反射率が小さく算出される。この場合、反射特性取得部３２は、物体２００の反射率を上限値とすればよい。

　以上のことから、反射特性取得部３２は、以下の４つの条件を満たした場合には、物体２００が、リフレクタなど非常に反射率の大きいものであると判断して、反射率を上限値と設定してもよい。
（ａ）照射光Ｌｚを反射した物体２００までの距離が予め定めた閾値以下である。
（ｂ）パルス検出部２８が、照射光Ｌｚを反射した物体２００までの距離に対応する第１パルスと、照射光Ｌｚを反射した物体２００までの距離の２倍に対応する第２パルスと、を検出した。
（ｃ）第１パルスの信号強度が予め定めた閾値以上である。
（ｄ）第２のパルスの信号強度が予め定めた閾値以上である。
　条件（ａ）の閾値は、例えば３ｍである。

　以上、この実施形態によれば、反射特性取得部３２は、物体２００が非常に反射率の大きいものである場合であっても、物体２００の反射特性を取得できる。尚、検出される反射光Ｒｚの波形は、射出された照射光Ｌｚのパルス幅によっても影響を受ける。すなわち、距離による波形形状の違いは、絶対的なものではない。従って、検出に用いる照射光Ｌｚのパルス幅や受光部８０の分解能等により上記４つの条件の閾値を適宜定めればよい。例えば、上記説明では、条件（ａ）の閾値を、３ｍとしているが、照射光Ｌｚのパルス幅や受光部８０の分解能等により、例えば２．５ｍ、３．５ｍなど、他の距離としてもよい。

　リフレクタは、車両１００からレーザの反射波を用いて計測される物体２００のうち、最も反射率の高いものであることが多い。このため、物体検出装置１０による照射範囲Ｓにリフレクタがある場合、その反射率を、測定範囲における最大反射率として設定することで、受光信号が飽和しているか否かの判断に用いることができる。図３４に示した例では、受光信号の強度は飽和していたが、リフレクタが照射範囲Ｓに存在しても、照射範囲Ｓにおけるリフレクタの位置などよっては、リフレクタからの受光信号が飽和していない場合もあり得る。こうした場合でも、以下に説明する手法を用いれば、リフレクタを抽出できる。

　図３５は、受光信号が飽和していない場合でもリフレクタを検出可能な処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理が開始されると、図示するように、まず計測処理が行なわれる（ステップＳ８１１）。計測処理は、既に説明したように、照射範囲Ｓに発光部７０からレーザ光を照射し、照射範囲Ｓからの反射光を受光部８０で受光し、照射範囲Ｓに亘って、照射したレーザ光に対する反射光の時間的な強度信号を取得する。

　照射範囲Ｓをスキャンして、各座標位置で取得した強度信号の中から、時間軸に沿った最も手前の、つまり物体検出装置１０から見て一番近いところからの反射光としてピークを持つ信号であるエコーを抽出する（ステップＳ８１２）。エコーの抽出は、物体検出装置１０から見て最も近いエコーまでの距離の取得を含む。このステップＳ８１１およびＳ８１２の処理を、まとめてステップＳ８００とし、「エコー抽出処理」と呼ぶことがある。

　次に、こうして抽出したエコーについて、条件Ａが成立しているかを判断する（ステップＳ８１３）。ここで、条件Ａとは、
（ｉ）照射光Ｌｚを反射した物体２００までの距離が予め定めた閾値以下であり、
（ii）反射光Ｒｚは飽和していないが、その強度は所定値以上である、
というものである。この条件Ａが満たされていれば、次に、その強度信号に、抽出されたエコーまでの距離のＲＬ倍（ＲＬは２以上の整数）の位置に、エコーが含まれているかを判断する（ステップＳ８１５）。照射範囲Ｓのある座標において検出された信号に複数のエコーが含まれており、最初に抽出されたエコーまでの距離のＲＬ倍の位置に他のエコーがあると言う状況は、物体検出装置１０見て最も近いエコーが物体からの反射光によるものであれば、通常は生じない。物体があれば、その背後に物体が存在しても、レーザ光の反射は得られないからである。図３４の最下段に示したような、同じ座標位置において、整数倍の位置にエコーが生じるのは、以下の場合である。整数倍の位置のエコーは、交通標識のような再帰性反射板などからの反射光が、物体検出装置１０内のレンズやミラーに反射して再度物体側に戻り、反射率の高いリフレクタなどによって反射されることで生じる。この場合、複数のエコーは、最初のエコーの時間、つまり最初の物体検出位置までの距離の整数倍の位置に並ぶ。

　そこで、複数のエコーがＲＬ倍の位置に存在すると判断すると（ステップＳ８１５：「ＹＥＳ」）、このエコーを生じている物体は、リフレクタであると判断する（ステップＳ８１６）。そして、リフレクタと判断した部位の反射率を最高反射率として設定し（ステップＳ８１７）、「ＮＥＸＴ」に抜けて本処理ルーチンを終了する。なお、条件Ａが成立していないとき（ステップＳ８１３：「ＮＯ」）や、複数のエコーがＲＬ倍の位置に配列していないとき（ステップＳ８１５：「ＮＯ」）などは、「ＮＥＸＴ」に抜けて、本処理ルーチンを終了する。そのエコーはリフレクタによるものと判断しないからである。

　こうしたリフレクタの検出の一例を図３６に示した。図示する例では、照射範囲Ｓに存在する道路標識のうち、遠方に存在する丸看板ＲＪ２からの反射光は飽和しており、図３４を用いて説明した判断により、リフレクタであると判定されている。他方、丸看板ＲＪ２より車両１００に近い位置に存在する角看板ＲＪ１は、車両１００に搭載された物体検出装置１０からみると照射範囲Ｓの端に存在する。従って、レーザ光が角看板ＲＪ１に入射する角度が、角看板ＲＪ１の法線に対して大きな角度を持っている。このため、角看板ＲＪ１が、再帰性反射板であるリフレクタであっても、その反射光強度はやや低く、飽和していない。しかし上記の条件Ａおよび複数のエコーがＲＬ倍の位置に存在するという条件を満たしているため、信号強度が飽和してない場合でも、これをリフレクタであると判断できる。

　図３６に示した例では、遠方の丸看板ＲＪ２からの反射光の信号強度が飽和しているので、丸看板ＲＪ２からの反射光の反射率を最高反射率として扱うことができる。しかし、丸看板ＲＪ２が存在しない場合には、信号強度が飽和している物体がないから、最高反射率を設定することができない。これに対して、図３６に示した手法で判断すれば、リフレクタを検出できるので、このリフレクタからの反射光の信号強度を、照射範囲Ｓにおける最高反射率として設定できる。このため、最高反射率を規準とする他の物体の判別を容易に行なうことができる。

　リフレクタの検出と最高反射率の設定の更に他の例を、図３７に示した。図示の処理におけるステップＳ８２１，Ｓ８２２は、図３５に示したエコー抽出処理（ステップＳ８００）の処理内容と同一であり、照射範囲Ｓ内の各座標においてエコーを抽出する。この例では、続いて、上述した条件Ｂが成立しているかを判断する（ステップＳ８２３）。この場合の条件Ｂは、
（ｉ）照射光Ｌｚを反射した物体２００までの距離が予め定めた閾値以下であり、
（iia）反射光Ｒｚの信号強度は飽和している、
というものである。条件Ｂが成立していれば、次に発光部７０におけるレーザ光の出力の強度を低下する処理を行なう（ステップＳ８２４）。その後、同じ座標位置についてのエコー抽出処理（ステップＳ８００）を再度行ない、反射光の信号強度が飽和しているか否かの判断を行なう（ステップＳ８２５）。飽和していれば、反射光を検出した対象はリフレクタであると判定し（ステップＳ８２６）、リフレクタと判断した部位の反射率を最高反射率として設定した上で（ステップＳ８２７）、「ＮＥＸＴ」に抜けて本処理ルーチンを終了する。なお、条件Ｂが成立していないとき（ステップＳ８１３：「ＮＯ」）や、エコーの信号強度が飽和していないとき（ステップＳ８２５：「ＮＯ」）などは、そのエコーはリフレクタによるものと判断せず、「ＮＥＸＴ」に抜けて、本処理ルーチンを終了する。

　この例では、物体２００をリフレクタであるかを、同じ座標位置のエコーが時間軸上で整数倍の位置に存在するという条件は考慮せず、
（ｉ）照射光Ｌｚを反射した物体２００までの距離が予め定めた閾値以下であり、
（iia）反射光Ｒｚの信号強度は飽和しており、
（iii）照射光Ｌｚの出力を低下させても、反射光Ｒｚの信号強度は飽和したままである、
という条件で判断している。反射光の信号強度が飽和しているとき、発光部７０による発光の強度を低下させても（ステップＳ８２４）、なお反射光の信号強度が飽和しているものは、再帰性反射板などのような、特定の方向に反射光を返すリフレクタであると判断できるからである。この手法によれば、特定の座標における物体２００がリフレクタであるか否かを判断するのに、エコーが時間軸上でＲＬ倍の位置に存在し、あるいは配列していることを調べる必要がなく、処理を簡略化できる。

　上記の処理では、出力低下処理（ステップＳ８２４）は、発光部７０による照射光Ｌｚの強度を低下することにより行なったが、出力低下処理は、他の手法でも可能である。例えば、物体検出装置１０が受光部８０からの信号の読み出す範囲、つまりエコーの検出対象領域ＲＯＩを広くすることでも実現できる。検出対象領域ＲＯＩを広くする処理は、本実施形態では、物体検出装置１０の受光部８０から受光信号を読み出す範囲を広くすることによって行なっている。なお、検出対象領域ＲＯＩを広くする処理は、スキャナ７４を含む発光部７０と受光部８０とを直接ハードウェアにより制御して実現することも可能である。

Ｂ．第２実施形態：
　次に、第２実施形態での物体検出装置１０Ａが行なう処理について説明する。図３８は、車両１００に搭載されている第２実施形態の物体検出装置１０Ａの概略個宇背を示すブロック図である。この物体検出装置１０Ａは、第１実施形態の物体検出装置１０と較べて、ビデオカメラ１１１とビデオカメラ１１１からの映像信号を取り込んで処理する画像処理部１１２を備える点で、相違している。第２実施形態のこれ以外のハードウェア構成は、第１実施形態と同様である。また、ＣＰＵ２０が実行するプログラムやそのプログラムの実行により実現する機能については、反射面角度取得部３６Ａを除いて、第１実施形態と同様である。

　ビデオカメラ１１１は、車両１００の前面に設けられ、物体検出装置１０Ａがスキャンしている照射範囲Ｓを含む範囲を撮像し、その映像を画像処理部１１２に出力する。画像処理部１１２は、ビデオカメラ１１１が撮像した映像を解析し、画像に含まれる白線や路肩を抽出する可能を有する。ビデオカメラ１１１が撮像した映像から走行中の道路の路肩や走行レーンを示す白線などを抽出する技術は公知のものなので詳しい説明は省略する（例えば、特開２００４－２１７２３号公報参照）。画像処理部１１２はこうした路肩・白線検出の処理結果を、ＣＰＵ２０に出力し、反射面角度取得部３６Ａの処理に供する。

　ＣＰＵ２０は、図３９に示す処理を実行する。この処理は、上述した第１実施形態における図２２のステップＳ５４０の処理に相当する。この処理を開始すると、まず画像処理部１１２を用いて、ビデオカメラ１１１からの映像信号を入力し（ステップＳ８３１）、入力した映像信号に含まれる画像に基づいて、路肩・白線抽出処理を行なう（ステップＳ８３２）。路肩・白線抽出処理は、上述したように公知の手法なので詳しい説明は省略する。画像から、路肩・白線を抽出している一例を、図４０に示した。この例では、検出した路肩ＨＳＤを破線で示している。

　次に、抽出した路肩や白線を対象物として、距離を測定する（ステップＳ８３４）。対象物までの距離ＤＤは、物体検出装置１０Ａの機能を用いて特定可能である。その上で、物体検出装置１０Ａの発光部７０，受光部８０を用いた反射光の信号強度が、飽和しているか否かの判断を行なう（ステップＳ８３５）。飽和していないと判断した場合には、反射光を検出した対象物までの距離測定の結果を用いて、対象物の各位置における角度である反射面角度を計算する（ステップＳ８３６）。対象物の各位置のまでの距離が分かれば、受光部８０等が設けられた位置（高さＨＨ）とから、対象物上の特定の位置での法線ｎｌに対する照射光Ｌｚの角度である反射面角度θを知ることは容易である。この様子を、図４１に例示した。ここでは、路肩や白線は、路面ＳＯＲ上にあるとみなし、反射面角度θは、
　　θ＝９０－ｔａｎ（ＨＨ／ＤＤ）
として求めた。

　その上で、反射面角度θに応じて、非飽和時の反射率を補正する処理を行なう（ステップＳ８３７）。この補正処理は、第１実施形態において、図２６を用いて説明したものと同様である。なお、補正処理は、反射面角度θが予め定めた角度、例えば４５度以上の場合のみ行なうようにしてもよい。反射面角度θが小さい場合は、対象物までの距離が比較的短く、かつ照射光Ｌｚが対象物表面の法線に近いので、反射光Ｒｚの信号強度がもともと高いからである。こうした反射面角度θに応じた補正処理を行なった後、「ＮＥＸＴ」に抜けて、本処理ルーチンを終了する。

　以上説明した処理を行なえば、路肩や白線をビデオカメラ１１１が撮影した画像を基にして特定した上で、反射率の補正を行なうので、路面の反射率を求めるための処理を簡略化でき、反射率を求めるための計算量を減らすことができる。同様の処置は、例えば道路脇の長い壁やガードレールなどの反射率を求める場合にも適用できる。なお、上記の処理では、反射率を補正したが、反射強度を用いて処理を行なっている場合には、反射強度を補正するようにしてもよい。

　次に、図４２を用いて、反射特性取得処理について説明する。図示する処理は、所定のインターバル、例えば１００msec毎に繰り返し実行される。この処理は、処理に用いる反射特性、具体的には反射率や反射強度を、検出対象領域ＲＯＩの広狭を切り換えることで異ならせ、処理の目的や条件に応じたものを用いる、というものである。所定の時間毎に開始されるこの反射特性取得処理では、まず受光部８０が照射範囲Ｓから読み出す範囲である検出対象領域ＲＯＩをデフォルトである狭い範囲に設定する処理を行なう（ステップＳ８７０）。

　次に、発光部７０を用いた発光処理と受光部８０を用いた受光処理とを行ない（ステップＳ８７１）、受光した信号に基づき、エコーを抽出する（ステップＳ８７３）。その上で、エコーから反射特性１を取得する（ステップＳ８７５）。反射特性１は、反射率または反射強度である。以下の説明では、反射率として説明するが、反射強度であっても、あるいは両者であっても差し支えない。

　次に、受光部８０が照射範囲Ｓから読み出す範囲である検出対象領域ＲＯＩを広げる処理を行なう（ステップＳ８７７）。検出対象領域ＲＯＩは、デフォルトでは狭い領域とされているので、これを照射範囲Ｓを最大範囲とする広い領域に切り換えるのである。検出対象領域ＲＯＩを広くした上で、ステップＳ８７１～Ｓ８７５と同様に、発光部７０を用いた発光処理と受光部８０を用いた受光処理とを行なう（ステップＳ８８１）。その後、受光した信号に基づき、エコーを抽出し（ステップＳ８８３）、エコーから反射特性２を取得する（ステップＳ８８５）。

　以上の処理により、検出対象領域ＲＯＩを狭くした状態での反射特性１と、検出対象領域ＲＯＩを広くした状態での反射特性２とが、記憶装置５０に保存される。反射特性２は、検出対象領域ＲＯＩを広くした状態で取得されているので、検出対象領域ＲＯＩが狭い状態で取得された反射特性１よりダイナミックレンジが広く、その分、反射光の信号強度は飽和しにくい。そこで、抽出されたエコーの時間軸上の値から、反射光を返した物体２００までの距離について判別し（ステップＳ８８７）、距離に応じて反射特性１か反射特性２かのいずれを用いるかを設定する。具体的には、物体２００までの距離が予め定めた閾値より大きい「遠距離」の場合は、反射特性１を用いるものとする（ステップＳ８８８）。他方、物体２００までの距離が予め定めた閾値以下である「近距離」の場合は、反射特性２を用いるものとする（ステップＳ８８９）。以上の処理の後、「ＮＥＸＴ」に抜けて本処理ルーチンを終了する。

　以上説明した反射特性取得処理ルーチンを繰り返し実行することで、物体検出装置１０Ａは、常時、検出対象領域ＲＯＩの広狭を切り換えた状態で取得した反射特性１と反射特性２とを記憶装置５０に保存する。このため、エコーから判別した物体２００までの距離に応じて、反射光が飽和しにくい状態で得られた反射特性を用いることができる。検出対象領域ＲＯＩを広くしておけば、常に飽和しにくい状態となるが、ダイナミックレンジが大きくなり、遠距離の物体からの信号は弱くなってしまう。これに対して上記の処理を行なうことにより、遠距離の物体については検出対象領域ＲＯＩを狭くして、反射光の強度信号を強めて処理を行なうことができる。検出対象領域ＲＯＩを狭くして測定を行なうと、強度信号は飽和しやすくなるが、もともと遠距離からの反射光であるため、反射光の信号強度は弱く、飽和する可能性は低い。このため、反射率などを用いた処理において、強度信号が飽和した場合の手法、つまり図２２のステップＳ５２０として示したパルス幅・立下がり傾きから飽和時反射率を算出する処理を回避できる可能性が高まる。他方、検出対象領域ＲＯＩを広くして測定を行なうと、強度信号は飽和し難くなるから、近距離からの反射光であって信号強度が強い場合でも、飽和する可能性を低下させられる。このため、反射率などを用いた処理において、強度信号が飽和していない非飽和時の手法、つまり図２２のステップＳ５３０として示した信号レート（信号強度）から非飽和時反射率を算出する処理を実行する可能性が高まる。この結果、反射率を算出する処理を簡略化でき、また反射率の計算結果のバラツキを低減できる。なお、上記の処理では、反射率を用いたが、反射特性として反射強度を用いても同様である。また、上記の処理では、反射光の信号強度が飽和し難くするのに、検出対象領域ＲＯＩの広狭を切り換えたが、発光部７０における発光強度を、動的に切り換えても同様の作用効果を得ることができる。

Ｃ．他の実施形態：
（１）本開示の一形態によれば、物体検出装置１０が提供される。この物体検出装置１０は、予め定められた照射範囲Ｓに向けて照射光Ｌｚを発光する発光部７０と、照射光Ｌｚに対応する反射光Ｒｚを受光する受光部８０と、照射光Ｌｚの発光から反射光Ｒｚの受光までの時間を用いて、照射光Ｌｚを反射した物体２００までの距離を算出する距離算出部２４と、受光部８０から出力される反射光Ｒｚに対応する受光信号が飽和しているか否かを判定する飽和判定部２６と、予め定めた閾値における受光信号のパルス幅を検出するパルス幅検出部２８と、受光信号の立ち下がりの傾きを検出する立ち下がり傾き検出部３０と、物体２００の反射強度と反射率の少なくとも一方を含む反射特性を取得する反射特性取得部３２と、を備え、反射特性取得部３２は、受光信号が飽和している場合には、パルス幅と立ち下がりの傾きの少なくとも一方を用いて反射特性を取得する。この形態の物体検出装置１０によれば、受光信号の強度が受光部８０の飽和領域にある場合にも物体２００の反射光の強度（信号強度）の違いを検出することが可能となる。

（２）上記（３）の形態の物体検出装置１０において、さらに、反射特性と物体２００の照射光の反射点ＲＰまでの距離と、を用いて物体２００を検出する物体検出部４０を備えてもよい。この形態によれば、物体２００が何であるかを検出できる。

（３）上記（１）または（２）の形態の物体検出装置１０において、立ち下がりの傾きは、受光信号が飽和強度に達したピークポイントＰＰと、受光信号が閾値に立ち下がったエンドポイントＥＰとの間の前記受光信号の時間変化率であってもよい。この形態の物体検出装置１０によれば、受光信号の立ち下がりの傾きを簡易に算出できる。

（４）上記形態の物体検出装置１０において、立ち下がり傾き検出部３０は、飽和強度よりも小さい第１閾値ＴＨ１と、第１閾値よりも小さい第２閾値ＴＨ２を設定し、受光信号が第１閾値から第２閾値に立ち下がるまでの時間と、第１閾値と第２閾値の差と、を用いて、立ち下がりの傾きを算出してもよい。この形態の物体検出装置１０によれば、受光信号の立ち下がりの傾きを簡易に算出できる。

（５）上記形態の物体検出装置１０において、立ち下がり傾き検出部３０は、飽和強度よりも小さい第３閾値ＴＨ３を設定し、受光信号が飽和強度から立ち下がる時間から第３閾値ＴＨ３に立ち下がるまでの時間と、飽和強度と第３閾値ＴＨ３の差と、を用いて、立ち下がりの傾きを算出してもよい。この形態の物体検出装置１０によれば、受光信号の立ち下がりの傾きを簡易に算出できる。

（６）上記（１）から（５）の形態の物体検出装置１０において、反射特性取得部３２は、パルス幅および立ち下がりの傾きを平均化してから反射特性を取得してもよい。この形態の物体検出装置１０によれば、パルス幅、立ち下がりの傾きのバラツキの影響を抑制できる。

（７）上記（１）から（６）の形態の物体検出装置１０において、反射特性取得部３２は、受光信号が飽和していない場合には、受光信号の強度と、パルス幅とのうちの少なくとも一方を用いて反射特性を取得してもよい。この形態の物体検出装置１０によれば、受光信号が飽和していない場合には、受光信号の強度やパルス幅を容易に測定できるので、受光信号の強度から反射特性を容易に取得できる。

（８）上記形態の物体検出装置１０において、反射特性取得部３２は、受光信号が飽和していない場合には、受光信号の強度と背景光の強度との差分と、受光信号の飽和強度と前記背景光の強度との差分との強度比である信号レートを用いて反射特性を取得してもよい。この形態の物体検出装置１０によれば、背景光の影響を除いて、物体２００の反射特性を取得できる。

（９）上記形態の物体検出装置１０において、反射特性取得部３２は、受光信号が非飽和状態と飽和状態との間を遷移する領域では、反射特性を、非飽和状態における反射特性と飽和状態における反射特性との間に漸次変化を持たせて切り替えてもよい。この形態の物体検出装置１０によれば、非飽和状態と飽和領域における反射特性の連続性を確保できる。

（１０）上記形態の物体検出装置１０において、反射特性取得部３２は、受光信号の強度を平均化してから反射特性を取得してもよい。この形態の物体検出装置１０によれば、受光信号の強度のバラツキの影響を抑制できる。

（１１）上記（１）から（１０）の形態の物体検出装置１０において、反射特性は、物体２００の反射強度と反射率の一方であってもよい。

（１２）上記（１）から（１１）の形態の物体検出装置１０において、さらに、受光信号から背景光の影響を除去する補正を行う背景光補正部３４を備え、背景光補正部３４が受光信号から背景光の影響を除去する補正を行ってから、反射特性取得部３２が反射特性を取得してもよい。昼と夜では、背景光に強さが異なり、受光信号の強度が異なってくる。この形態の物体検出装置１０によれば、背景光の影響を除いて、物体２００の反射特性を取得できる。

（１３）上記形態の物体検出装置１０において、背景光補正部３４は、受光信号が飽和している場合には、パルス幅と立ち下がりの傾きに対する背景光の影響を除去し、受光信号が飽和していない場合には、受光信号の強度と、前記パルス幅と、のうち少なくとも一方に対する背景光の影響を除去してもよい。

（１４）上記（１）から（１３）の形態の物体検出装置１０において、さらに、物体２００の方向と、物体２００における反射面の法線と、の為す角度を反射面角度θとして取得する反射面角度取得部３６を備え、反射特性取得部３２は、反射面角度θを用いて、反射特性を補正してもよい。照射光が物体２００の表面に当たる角度（反射面角度θ）により、受光部８０の方向にはね返る反射光の成分の強さが異なる。この形態の物体検出装置１０によれば、受光信号から反射面角度の影響を除き、物体２００の反射特性を取得できる。

（１５）上記形態の物体検出装置１０において、反射特性取得部３２は、受光信号が飽和していない場合には、反射面角度θが大きいほど受光信号の強度を大きくする補正を行い、受光信号が飽和している場合には、反射面角度θが大きいほど受光信号の強度を小さくする補正を行ってもよい。この形態の物体検出装置１０によれば、受光信号に対する反射面角度θの影響を取り除くことができる。

（１６）上記形態の物体検出装置１０において、反射面角度取得部３６は、物体２００における反射点ＲＰを上下から挟む２つの近接点ＮＰの間の方向ベクトルと、物体２００における反射点ＲＰを左右から挟む２つの近接点ＮＰの間の方向ベクトルと、のうちの少なくとも一方の方向ベクトルと、反射点ＲＰから受光部８０への方向を示すセンサベクトルと、を用いて、反射面角度θを取得してもよい。

（１７）上記形態の物体検出装置１０において、さらに、受光部８０から反射点ＲＰおよび反射点ＲＰの周辺の隣接反射点ＡＲＰまでの距離および反射特性のバラツキを用いて、反射点ＮＰが茂みに含まれるか否かを判定する茂み判定部３８を備え、反射点ＲＰが茂みに含まれる場合には、反射特性取得部３２は、受光部８０から、反射点ＲＰおよび隣接反射点ＡＲＰまでの距離のバラツキに応じて、反射特性を下方に補正してもよい。茂みは、反射率が高い。この形態の物体検出装置１０によれば、物体が茂みの場合、反射特性を下方に補正できる。

（１８）上記（１）から（１７）の形態の物体検出装置１０において、照射光Ｌｚを反射した物体２００までの距離が予め定めた閾値以下であり、パルス検出部２８が、照射光Ｌｚを反射した物体２００までの距離に対応する第１のパルスと、照射光を反射した物体２００までの２倍の距離に対応する第２のパルスと、を検出し、第１のパルスの信号強度が予め定めた閾値以上であり、第２のパルスの信号強度が予め定めた閾値以上である、場合には、前記反射特性取得部は前記反射率を予め定めた上限値として取得してもよい。この形態によれば、反射特性取得部３２は、物体２００の反射率が大きく多重反射が生じた場合にも物体２００の反射特性を取得できる。

（１９）上記形態の（１）～（１８）の物体検出装置において、更に、前記受光部上の所定の位置において、前記照射光を反射した前記物体までの距離に対応する第１の受光信号と、前記第１の受光信号から求められる前記物体までの距離のＲＬ倍（ＲＬは、２以上の整数）の距離に対応する第２の受光信号とに基づいて、前記第１の受光信号に対応する位置の前記物体が、リフレクタであると判断するリフレクタ検出部を備える、ものとしてもよい。こうすれば、検出した物体がリフレクタである場合、これを容易に判定できる。

（２０）上記形態の（１）～（１９）の物体検出装置において、更に、前記反射光の強度または前記反射光に対応する受光信号の検出の感度の少なくとも一方を低下させる低下部と、前記飽和判定部が、前記照射光を反射した前記物体までの距離に対応する前記受光信号が飽和していると判定したとき、前記反射光の強度または前記反射光に対応する前記受光信号の検出の感度の少なくとも一方を低下させ、当該低下によっても、前記受光信号が飽和したままの場合、前記受光信号に対応する位置の前記物体は、リフレクタであると判断するリフレクタ検出部と、を備えるものとしてもよい。この場合にも、検出した物体がリフレクタである場合、これを容易に判定できる。低下部は、発光部の出力を低下させる構成や、受光部の受光感度を低下させる構成、あるいは照射光の検出対象領域を広げる構成など種々の構成が採用可能である。もとよりこれらを複合的に実施してもよい。

（２１）上記形態の（１）～（２０）の物体検出装置において、更に、前記物体検出装置が前記物体を検出する領域内の少なくとも一部について、前記検出された物体の位置または前記物体上の前記受光信号を解析して、前記物体の方向と、前記物体における反射面の法線と、の為す角度である反射面角度を解析する反射面角度解析部と、前記受光信号が飽和しておらず、かつ前記解析した反射面角度が予め定めた角度閾値より大きい場合には、前記反射特性取得部における前記物体の反射強度と反射率との少なくとも一方を、前記反射面角度が前記角度閾値以下の場合より高い値に補正する補正部と、を備えるものとしてもよい。こうすれば、路面や白線などを容易に特定できる。反射面角度を解析するための物体の位置の解析は、カメラなどの撮像装置が撮像した画像に基づいて行なってもよい。

（２２）上記形態の（１）～（２１）の物体検出装置において、更に、前記飽和判定部が、前記照射光を反射した前記物体までの距離に対応する前記受光信号が飽和していると判定したとき、前記反射光の強度または前記反射光に対応する前記受光信号の検出の感度の少なくとも一方を低下させて、前記受光信号の飽和の程度を緩和する低下部を備えるものとしてもよい。こうすれば、受光信号の飽和の程度を緩和でき、反射特性の演算におけるバラツキを低減できる。低下部は、発光部の出力を低下させる構成や、受光部の受光感度を低下させる構成、あるいは照射光の検出対象領域を広げる構成など種々の構成が採用可能である。もとよりこれらを複合的に実施してもよい。

（２３）上記形態の物体検出装置において、前記低下部は、距離検出の対象となる領域である検出対象領域を少なくとも２段階に切り換えることで、前記反射光に対応する前記受光信号の検出の感度を変更し、前記切り換えにより、前記反射特性取得部に、精度の高い側の反射特性を取得させるものとしてもよい。こうすれば、検出対象領域を切り換えるだけで、精度の高い物体の検出を行なうことができる。また、切換を動的に行なえば、いつでも精度の高い検出を実施できる。

（２４）本開示の一形態によれば、物体検出装置１０における物体検出方法が提供される。この物体検出方法は、予め定められた照射範囲Ｓに向けて照射光Ｌｚを発光し、照射光Ｌｚに対応する反射光Ｒｚを受光し、照射光Ｌｚの発光から反射光Ｒｚの受光までの時間を用いて、照射光Ｌｚを反射した物体２００までの距離を算出し、反射光Ｒｚに対応する受光信号が飽和しているか否かを判定し、予め定めた閾値における受光信号のパルス幅を検出し、受光信号の立ち下がりの傾きを検出し、受光信号が飽和している場合には、パルス幅と立ち下がりの傾きのうちの少なくとも一方を用いて反射特性を算出する。この形態の物体検出方法によれば、反射光Ｒｚから得られる信号強度が反射光Ｒｚを受光する受光部８０の飽和領域にある場合にも物体２００の反射光の強度（信号強度）の違いを検出することが可能となる。

（２５）上記形態の物体検出方法において、受光信号が飽和していない場合には、受光信号の強度を用いて反射特性を取得してもよい。この形態の物体検出方法によれば、受光信号が飽和していない場合には、受光信号の強度を容易に測定できるので、受光信号の強度から反射特性を容易に取得できる。

　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至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及びメモリー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及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエ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及びその手法は、一つ乃至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及びメモリーと一つ以上のハードウエ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。

　本開示は、上述の各実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、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。

Claims

　物体からの反射光により物体を検出する物体検出装置（１０）であって、
　予め定められた照射範囲に向けて照射光を発光する発光部（７０）と、
　前記照射光に対応する反射光を受光する受光部（８０）と、
　前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間を用いて、前記照射光を反射した物体までの距離を算出する距離算出部（２４）と、
　前記受光部から出力される前記反射光に対応する受光信号が飽和しているか否かを判定する飽和判定部（２６）と、
　予め定めた閾値における前記受光信号のパルス幅と前記受光信号の立ち下がりの傾きの少なくとも一方を検出するパルス検出部（２８、３０）と、
　前記受光信号の立ち下がりの傾きを検出する立ち下がり傾き検出部（３０）と、
　前記物体の反射強度と反射率の少なくとも一方を含む反射特性を取得する反射特性取得部（３２）と、
　を備え、
　前記反射特性取得部は、前記受光信号が飽和している場合には、前記パルス幅と前記立ち下がりの傾きの少なくとも一方を用いて前記反射特性を取得する、物体検出装置。
　請求項１に記載の物体検出装置であって、さらに、
　前記反射特性と前記物体の前記照射光の反射点までの距離と、を用いて前記物体を検出する物体検出部（４０）を備える、物体検出装置。
　請求項１または請求項２に記載の物体検出装置であって、
　前記立ち下がりの傾きは、前記受光信号が飽和強度に達したピークポイント（ＰＰ）と、前記受光信号が前記閾値に立ち下がったエンドポイント（ＥＰ）との間の前記受光信号の時間変化率である、物体検出装置。
　請求項３に記載の物体検出装置であって、
　前記立ち下がり傾き検出部は、
　　前記飽和強度よりも小さい第１閾値と、前記第１閾値よりも小さい第２閾値を設定し、
　　前記受光信号が前記第１閾値から前記第２閾値に立ち下がるまでの時間と、前記第１閾値と前記第２閾値の差と、を用いて、前記立ち下がりの傾きを算出する、
　物体検出装置。
　請求項３に記載の物体検出装置であって、
　前記立ち下がり傾き検出部は、
　　前記飽和強度よりも小さい第３閾値を設定し、
　　前記受光信号が前記飽和強度から立ち下がる時間から前記第３閾値に立ち下がるまでの時間と、前記飽和強度と前記第３閾値の差と、を用いて、前記立ち下がりの傾きを算出する、
　物体検出装置。
　請求項１または請求項２に記載の物体検出装置であって、
　前記反射特性取得部は、前記パルス幅と前記立ち下がりの傾きの少なくとも一方を平均化してから前記反射特性を取得する、物体検出装置。
　請求項１または請求項２に記載の物体検出装置であって、
　前記反射特性取得部は、前記受光信号が飽和していない場合には、前記受光信号の強度と、前記パルス幅と、のうち少なくとも一方を用いて前記反射特性を取得する、物体検出装置。
　請求項７に記載の物体検出装置であって、
　前記反射特性取得部は、前記受光信号が飽和していない場合には、前記受光信号の強度と背景光の強度との差分と、前記受光信号の飽和強度と前記背景光の強度との差分との強度比を用いて前記反射特性を取得する、
　物体検出装置。
　請求項７に記載の物体検出装置であって、
　前記反射特性取得部は、
　　前記受光信号が非飽和状態と飽和状態との間を遷移する領域では、前記反射特性を、前記非飽和状態における前記反射特性と前記飽和状態における前記反射特性との間に漸次変化を持たせて切り替える、物体検出装置。
　請求項７に記載の物体検出装置であって、
　前記反射特性取得部は、前記受光信号の強度を平均化してから前記反射特性を取得する、物体検出装置。
　請求項１または請求項２に記載の物体検出装置であって、
　前記反射特性は、前記物体の前記反射強度と前記反射率の一方である、物体検出装置。
　請求項１または請求項２に記載の物体検出装置であって、さらに、
　前記受光信号から背景光の影響を除去する補正を行う背景光補正部（３４）を備え、
　前記背景光補正部が前記受光信号から背景光の影響を除去する補正を行ってから、前記反射特性取得部が前記反射特性を取得する、物体検出装置。
　請求項１２に記載の物体検出装置であって、
　前記背景光補正部は、
　　前記受光信号が飽和している場合には、前記パルス幅と前記立ち下がりの傾きに対する背景光の影響を除去し、
　　前記受光信号が飽和していない場合には、前記受光信号の強度と、前記パルス幅と、のうち少なくとも一方に対する背景光の影響を除去する、物体検出装置。
　請求項１または請求項２に記載の物体検出装置であって、さらに、
　前記物体の方向と、前記物体における反射面の法線と、の為す角度を反射面角度として取得する反射面角度取得部（３６）を備え、
　前記反射特性取得部は、前記反射面角度を用いて、前記反射特性を補正する、物体検出装置。
　請求項１４に記載の物体検出装置であって、
　前記反射特性取得部は、
　　前記受光信号が飽和していない場合には、前記反射面角度が大きいほど前記受光信号の強度を大きくする補正を行い、
　　前記受光信号が飽和している場合には、前記反射面角度が大きいほど前記受光信号の強度を小さくする補正を行う、物体検出装置。
　請求項１４に記載の物体検出装置であって、　前記反射面角度取得部は、
　　前記物体における前記照射光の反射点を上下から挟む２つの近接点の間の方向ベクトルと、前記物体における前記反射点を左右から挟む２つの近接点の間の方向ベクトルと、のうちの少なくとも一方の方向ベクトルと、
　　前記反射点から前記受光部への方向を示すセンサベクトルと、
　を用いて、前記反射面角度を取得する、物体検出装置。
　請求項１６に記載の物体検出装置であって、さらに、
　前記受光部から前記反射点および前記反射点の周辺の隣接反射点までの距離および前記反射特性のバラツキを用いて、前記反射点が茂みに含まれるか否かを判定する茂み判定部（３８）を備え、
　前記反射点が前記茂みに含まれる場合には、前記反射特性取得部は、前記受光部から、前記反射点および前記隣接反射点までの距離のバラツキに応じて、前記反射特性を下方に補正する、物体検出装置。
　請求項１または請求項２に記載の物体検出装置であって、
　前記照射光を反射した前記物体までの距離が予め定めた閾値以下であり、
　前記パルス検出部が、前記照射光を反射した前記物体までの距離に対応する第１のパルスと、前記照射光を反射した前記物体までの２倍の距離に対応する第２のパルスと、を検出し、
　前記第１のパルスの信号強度が予め定めた閾値以上であり、
　前記第２のパルスの信号強度が予め定めた閾値以上である、
　場合には、前記反射特性取得部は前記反射率を予め定めた上限値として取得する、物体検出装置。
　請求項１または請求項２に記載の物体検出装置であって、更に、
　前記受光部上の所定の位置において、前記照射光を反射した前記物体までの距離に対応する第１の受光信号と、前記第１の受光信号から求められる前記物体までの距離のＲＬ倍（ＲＬは、２以上の整数）の距離に対応する第２の受光信号とに基づいて、前記第１の受光信号に対応する位置の前記物体が、リフレクタであると判断するリフレクタ検出部を備える、物体検出装置。
　請求項１または請求項２に記載の物体検出装置であって、更に、
　前記反射光の強度または前記反射光に対応する受光信号の検出の感度の少なくとも一方を低下させる低下部と、
　前記飽和判定部が、前記照射光を反射した前記物体までの距離に対応する前記受光信号が飽和していると判定したとき、前記反射光の強度または前記反射光に対応する前記受光信号の検出の感度の少なくとも一方を低下させ、当該低下によっても、前記受光信号が飽和したままの場合、前記受光信号に対応する位置の前記物体は、リフレクタであると判断するリフレクタ検出部と、
　を備える、物体検出装置。
　請求項１または請求項２に記載の物体検出装置であって、更に、
　前記物体検出装置が前記物体を検出する領域内の少なくとも一部について、前記検出された物体の位置または前記物体上の前記受光信号を解析して、前記物体の方向と、前記物体における反射面の法線と、の為す角度である反射面角度を解析する反射面角度解析部と、
　前記受光信号が飽和しておらず、かつ前記解析した反射面角度が予め定めた角度閾値より大きい場合には、前記反射特性取得部における前記物体の反射強度と反射率との少なくとも一方を、前記反射面角度が前記角度閾値以下の場合より高い値に補正する補正部と、
　を備える、物体検出装置。
　請求項１または請求項２に記載の物体検出装置であって、更に、
　前記飽和判定部が、前記照射光を反射した前記物体までの距離に対応する前記受光信号が飽和していると判定したとき、前記反射光の強度または前記反射光に対応する前記受光信号の検出の感度の少なくとも一方を低下させて、前記受光信号の飽和の程度を緩和する低下部を備える、物体検出装置。
　前記低下部は、前記照射範囲を少なくとも２段階に切り換えることで、前記反射光に対応する前記受光信号の検出の感度を変更し、前記切り換えにより、前記反射特性取得部に、精度の高い側の反射特性を取得させる、請求項２２に記載の物体検出装置。
　物体検出装置における物体検出方法であって、
　予め定められた照射範囲に向けて照射光を発光し、
　前記照射光に対応する反射光を受光し、
　前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間を用いて、前記照射光を反射した物体までの距離を算出し、
　前記反射光に対応する受光信号が飽和しているか否かを判定し、
　予め定めた閾値における前記受光信号のパルス幅を検出し、
　前記受光信号の立ち下がりの傾きを検出し、
　前記受光信号が飽和している場合には、前記パルス幅と前記立ち下がりの傾きのうちの少なくとも一方を用いて反射特性を算出する、物体検出方法。
　請求項２４に記載の物体検出方法であって、
　前記受光信号が飽和していない場合には、前記受光信号の強度を用いて前記反射特性を取得する、物体検出方法。