JP2015155855A - レーザレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザレーダ装置の受光側の回路の異常を簡単かつ確実に検出する。
【解決手段】ステップＳ１０１、Ｓ１０６、Ｓ１１０において、所定の複数のゲインの組み合わせの中から順に１つずつ選択してＴＩＡ、ＰＧＡのゲインを設定しながら、ステップＳ１０３乃至Ｓ１０５、Ｓ１０７乃至Ｓ１０９、Ｓ１１１乃至Ｓ１１３において、ゲインを設定する毎に、検査光を受光素子に照射したときのＴＩＡ、ＰＧＡにより増幅された受光信号のピーク値に基づいて、ＴＩＡ、ＰＧＡの検査が行われる。また、ゲインの組み合わせの種類の数が、ゲインの可変数が大きいＰＧＡの当該可変数と等しく、ＴＩＡ、ＰＧＡが設定可能な各ゲインが少なくとも１つのゲインの組み合わせに含まれる。本発明は、例えば、車両用のレーザレーダ装置に適用される。
【選択図】図１４

Description

本発明は、レーザレーダ装置に関し、特に、受光側の回路の異常を検出することができるようにしたレーザレーダ装置に関する。

従来、電力増幅回路の出力レベルの異常を検出するコンパレータに、電力増幅回路の利得を制御する制御電圧を分圧して入力し、Ｎ段階の出力レベルに応じて故障検出レベルを変化させることにより、故障検出精度を向上させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、レーザレーダ装置の受光側の回路において、受光信号を増幅する増幅部を複数段設けることが想定されるが、特許文献１では、複数段の増幅部の異常を検出することは検討されていない。

実公平３-２８５８６号公報

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、レーザレーダ装置の受光側の回路の異常を簡単かつ確実に検出できるようにするものである。

本発明のレーザレーダ装置は、レーザ光を用いて物体の検出を行うレーザレーダ装置において、レーザ光を投光する投光部と、レーザ光の反射光を受光する受光素子と、パルス状の検査光を受光素子に照射する発光素子と、それぞれゲインが可変であり、受光素子からの受光信号を設定されたゲインで順に増幅する複数段の増幅部と、所定の複数のゲインの組み合わせの中から順に１つずつ選択して各増幅部のゲインを設定しながら、各増幅部のゲインを設定する毎に、検査光を受光素子に照射したときの複数段の増幅部により増幅された受光信号のピーク値に基づいて、各増幅部の検査を行う検査部とを備え、ゲインの組み合わせの種類の数が、ゲインの可変数が最大の増幅部の当該可変数と等しく、各増幅部が設定可能な各ゲインが少なくとも１つのゲインの組み合わせに含まれる。

本発明のレーザレーダ装置においては、所定の複数のゲインの組み合わせの中から順に１つずつ選択して各増幅部のゲインが設定され、各増幅部のゲインが設定される毎に、検査光を受光素子に照射したときの複数段の増幅部により増幅された受光信号のピーク値に基づいて、各増幅部の検査が行われる。

従って、レーザレーダ装置の受光側の回路の異常、特に複数段の増幅部の異常を簡単かつ確実に検出することができる。

この投光部は、例えば、駆動回路、発光素子、投光光学系等により構成される。この受光素子は、例えば、フォトダイオードからなる。この発光素子は、例えば、ＬＥＤからなる。この増幅部は、例えば、各種のアンプ、ＴＩＡ等からなる。この検査部は、例えば、マイクロコンピュータ、各種のプロセッサ等の演算装置により構成される。

この検査部には、ゲインの組み合わせを変更する度にゲインの合計値が変化するように、ゲインの組み合わせを変更する順序を設定させることができる。

これにより、増幅部のゲインが変更されない異常を、迅速かつ確実に検出することが可能になる。

このゲインの組み合わせの種類を、ゲインの組み合わせを変更する度にゲインの合計値を変化させるという条件下で、ゲインの合計値の種類が最小になるように設定することができる。

これにより、検査に用いる閾値の数を減らし、検査のエラーが発生する可能性を低下させることができる。

各ゲインの組み合わせのゲインにおける合計値の最小値と最大値の差の上限を、増幅された受光信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部のダイナミックレンジに基づいて設定することができる。

これにより、検査の精度を向上させることができる。

この検査部には、レーザ光を投光して反射光の測定を行う測定期間の合間のレーザ光の投光を休止する休止期間に検査を行わせることができる。

これにより、レーザ光により物体の検出を行いながら、増幅部の検査を行うことができる。

本発明によれば、レーザレーダ装置の受光側の回路の異常を検出することができる。特に、本発明によれば、レーザレーダ装置の受光側の複数段の増幅部の異常を簡単かつ確実に検出することができる。

本発明を適用したレーザレーダ装置の一実施の形態を示すブロック図である。 測定光投光部の構成例を示すブロック図である。 検査光発光部及び受光部の構成例を示すブロック図である。 各検出領域の位置を模式的に示す図である。 各受光素子と各検出領域との関係を示す模式図である。 測定部の構成例を示すブロック図である。 マルチプレクサの機能の構成例を示す模式図である。 演算部の機能の構成例を示すブロック図である。 監視処理を説明するためのフローチャートである。 物体検出処理を説明するためのフローチャートである。 物体検出処理を説明するためのタイミングチャートである。 受光値の積算処理を説明するための図である。 各測定期間に割り当てられる受光素子の組み合わせの例を示す図である。 故障診断処理１を説明するためのフローチャートである。 検査光測定処理を説明するためのフローチャートである。 故障診断処理１における受光値の測定結果の例を模式的に示す図である。 故障診断処理２を説明するためのフローチャートである。 故障診断処理２の具体例を説明するための図である。 故障診断処理２における受光値の測定結果の例を模式的に示す図である。 故障診断処理２の具体例を説明するための図である。 故障診断処理２の具体例を説明するための図である。 故障診断処理２の具体例を説明するための図である。 コンピュータの構成例を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．変形例

＜１．実施の形態＞
｛レーザレーダ装置１１の構成例｝
図１は、本発明を適用したレーザレーダ装置の一実施の形態であるレーザレーダ装置１１の構成例を示している。

レーザレーダ装置１１は、例えば、車両に設けられ、その車両の前方の監視を行う。なお、以下、レーザレーダ装置１１により物体の検出が可能な領域を監視領域と称する。また、以下、レーザレーダ装置１１が設けられている車両を他の車両と区別する必要がある場合、自車両と称する。さらに、以下、自車両の左右方向（車幅方向）と平行な方向を水平方向と称する。

レーザレーダ装置１１は、制御部２１、測定光投光部２２、検査光発光部２３、受光部２４、測定部２５、及び、演算部２６を含むように構成される。

制御部２１は、車両制御装置１２からの指令や情報等に基づいて、レーザレーダ装置１１の各部の制御を行う。

測定光投光部２２は、物体の検出に用いるパルス状のレーザ光（レーザパルス）である測定光を監視領域に投光する。

検査光発光部２３は、受光部２４及び測定部２５の検査等に用いる検査光を発光し、受光部２４に照射する。

受光部２４は、測定光の反射光又は検査光を受光し、水平方向のそれぞれ異なる方向からの反射光又は検査光の強度（明るさ）を検出する。そして、受光部２４は、各方向の反射光又は検査光の強度に応じた電気信号である複数の受光信号を出力する。

測定部２５は、受光部２４から供給されるアナログの受光信号に基づいて、受光部２４における反射光に対する受光値の測定を行い、測定した受光値を示すデジタルの受光信号を演算部２６に供給する。

演算部２６は、測定部２５から供給される受光値の測定結果に基づいて、監視領域内の物体の検出を行い、検出結果を制御部２１及び車両制御装置１２に供給する。また、演算部２６は、制御部２１を介して、検査光発光部２３、受光部２４及び測定部２５を制御して、受光部２４及び測定部２５の検査を行う。

車両制御装置１２は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等により構成され、監視領域内の物体の検出結果に基づいて、自動ブレーキ制御や運転者への警報等を行う。

｛測定光投光部２２の構成例｝
図２は、レーザレーダ装置１１の測定光投光部２２の構成例を示している。測定光投光部２２は、駆動回路１０１、発光素子１０２、及び、投光光学系１０３を含むように構成される。

駆動回路１０１は、制御部２１の制御の下に、発光素子１０２の発光強度や発光タイミング等の制御を行う。

発光素子１０２は、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）からなり、駆動回路１０１の制御の下に、測定光（レーザパルス）の発光を行う。発光素子１０２から発光された測定光は、レンズ等により構成される投光光学系１０３を介して監視領域に投光される。

｛検査光発光部２３及び受光部２４の構成例｝
図３は、レーザレーダ装置１１の検査光発光部２３及び受光部２４の構成例を示している。検査光発光部２３は、駆動回路１５１及び発光素子１５２を含むように構成される。受光部２４は、受光光学系２０１及び受光素子２０２−１乃至２０２−１６を含むように構成される。

なお、以下、受光素子２０２−１乃至２０２−１６を個々に区別する必要がない場合、単に受光素子２０２と称する。

駆動回路１５１は、制御部２１の制御の下に、発光素子１５２の発光強度や発光タイミング等の制御を行う。

発光素子１５２は、例えば、LED（Light Emitting Diode）からなり、駆動回路１５１の制御の下に、パルス状のLED光からなる検査光の発光を行う。発光素子１５２から発光された検査光は、レンズ等の光学系を介さずに、各受光素子２０２の受光面に直接照射される。

受光光学系２０１は、レンズ等により構成され、光軸が車両の前後方向を向くように設置される。そして、受光光学系２０１は、監視領域内の物体等により反射された測定光の反射光が入射し、入射した反射光を各受光素子２０２の受光面に入射させる。

各受光素子２０２は、例えば、ほぼ同じ性能を有するフォトダイオード（ＰＤ）からなる。また、各受光素子２０２は、受光光学系２０１に入射した反射光が集光する位置において、受光光学系２０１の光軸に対して垂直、かつ、自車両の車幅方向に平行（すなわち、水平方向）に一列に並ぶように設けられている。そして、受光光学系２０１に入射した反射光は、受光光学系２０１への水平方向の入射角度に応じて、各受光素子２０２に振り分けられて入射する。従って、各受光素子２０２は、監視領域からの反射光のうち、水平方向においてそれぞれ異なる方向からの反射光を受光する。これにより、監視領域は水平方向の複数の方向における複数の領域（以下、検出領域と称する）に分割され、各受光素子２０２は、それぞれ対応する検出領域からの反射光を個別に受光する。そして、受光素子２０２は、受光した反射光をその受光量に応じた電流値の受光信号に光電変換し、得られた受光信号を測定部２５に供給する。

ここで、図４及び図５を参照して、各受光素子２０２の検出領域の具体例について説明する。図４は、レーザレーダ装置１１が設けられた自車両Ｃを上から見た場合の各検出領域の位置を模式的に示している。図５は、受光部２４を上から見た場合の各受光素子２０２と各検出領域との関係を模式的に示している。なお、図５では、図を分かりやすくするために、各検出領域からの反射光のうち受光光学系２０１のレンズの中央を通る光線のみを模式的に示している。

各受光素子２０２は、自車両Ｃの進行方向に向かって右から受光素子２０２−１、２０２−２、２０２−３・・・の順に一列に並べられている。これに対して、レーザレーダ装置１１の監視領域は、自車両Ｃの前方に放射状に広がる検出領域Ａ１乃至Ａ１６により構成され、各検出領域は、自車両Ｃの進行方向に向かって左から検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３・・・の順に並んでいる。そして、受光素子２０２−１は、監視領域内の左端であって、自車両Ｃの左前方の斜線で示される検出領域Ａ１からの反射光を受光する。また、受光素子２０２−１６は、監視領域内の右端であって、自車両Ｃの右前方の斜線で示される検出領域Ａ１６からの反射光を受光する。さらに、受光素子２０２−８及び２０２−９は、監視領域の中央の網掛けで示される検出領域Ａ８及びＡ９からの反射光を受光する。

また、各受光素子２０２は、発光素子１５２からの検査光をその受光量に応じた電流値の受光信号に光電変換し、得られた受光信号を測定部２５に供給する。

｛測定部２５の構成例｝
図６は、レーザレーダ装置１１の測定部２５の構成例を示している。測定部２５は、選択部２５１、電流電圧変換部２５２、増幅部２５３、及び、サンプリング部２５４を含むように構成される。選択部２５１は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６１−１乃至２６１−４を含むように構成される。電流電圧変換部２５２は、トランス・インピーダンス・アンプ（ＴＩＡ）２６２−１乃至２６２−４を含むように構成される。増幅部２５３は、プログラマブル・ゲイン・アンプ（ＰＧＡ）２６３−１乃至２６３−４を含むように構成される。サンプリング部２５４は、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）２６４−１乃至２６４−４を含むように構成される。

受光素子２０２−１乃至２０２−４は、ＭＵＸ２６１−１に接続され、受光素子２０２−５乃至２０２−８は、ＭＵＸ２６１−２に接続され、受光素子２０２−９乃至２０２−１２は、ＭＵＸ２６１−３に接続され、受光素子２０２−１３乃至２０２−１６は、ＭＵＸ２６１−４に接続されている。また、ＭＵＸ２６１−１、ＴＩＡ２６２−１、ＰＧＡ２６３−１及びＡＤＣ２６４−１が直列に接続され、ＭＵＸ２６１−２、ＴＩＡ２６２−２、ＰＧＡ２６３−２及びＡＤＣ２６４−２が直列に接続され、ＭＵＸ２６１−３、ＴＩＡ２６２−３、ＰＧＡ２６３−３及びＡＤＣ２６４−３が直列に接続され、ＭＵＸ２６１−４、ＴＩＡ２６２−４、ＰＧＡ２６３−４及びＡＤＣ２６４−４が直列に接続されている。

なお、以下、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４、ＴＩＡ２６２−１乃至２６２−４、ＰＧＡ２６３−１乃至２６３−４、及び、ＡＤＣ２６４−１乃至２６４−４をそれぞれ個々に区別する必要がない場合、それぞれ単にＭＵＸ２６１、ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３、及び、ＡＤＣ２６４と称する。

各ＭＵＸ２６１は、制御部２１の制御の下に、それぞれ接続されている受光素子２０２から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、後段のＴＩＡ２６２に供給する。なお、各ＭＵＸ２６１は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算して、後段のＴＩＡ２６２に供給する。

各ＴＩＡ２６２は、制御部２１の制御の下に、ＭＵＸ２６１から供給される受光信号の電流−電圧変換を行う。すなわち、各ＴＩＡ２６２は、入力された電流としての受光信号を電圧としての受光信号に変換するとともに、制御部２１により設定されたゲインで変換後の受光信号の電圧を増幅する。そして、各ＴＩＡ２６２は、増幅後の受光信号を後段のＰＧＡ２６３に供給する。

各ＰＧＡ２６３は、制御部２１の制御の下に、ＴＩＡ２６２から供給される受光信号の電圧を、制御部２１により設定されたゲインで増幅し、後段のＡＤＣ２６４に供給する。

このように、ＴＩＡ２６２及びＰＧＡ２６３により２段の増幅部が構成され、受光信号が設定されたゲインで順に増幅される。

各ＡＤＣ２６４は、受光信号のＡ／Ｄ変換を行う。すなわち、各ＡＤＣ２６４は、制御部２１の制御の下に、ＰＧＡ２６３から供給されるアナログの受光信号のサンプリングを行うことにより受光値の測定を行う。そして、各ＡＤＣ２６４は、受光値のサンプリング結果（測定結果）を示すデジタルの受光信号を演算部２６に供給する。

なお、以下、直列に接続されているＭＵＸ２６１、ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３、及び、ＡＤＣ２６４の組をラインとも称する。

｛ＭＵＸ２６１の構成例｝
図７は、ＭＵＸ２６１の機能の構成例を模式的に示している。

ＭＵＸ２６１は、デコーダ２７１、入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４、スイッチ部Ｃ１乃至Ｃ４、及び、出力端子ＯＵＴ１を備えている。スイッチ部Ｃ１乃至Ｃ４の一端は、それぞれ入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４に接続されており、スイッチ部Ｃ１乃至Ｃ４の他の一端は、出力端子ＯＵＴ１に接続されている。

なお、以下、入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４及びスイッチ部Ｃ１乃至Ｃ４を個々に区別する必要がない場合、単に入力端子ＩＮ及びスイッチ部Ｃと称する。

デコーダ２７１は、制御部２１から供給される選択信号をデコードし、デコードした選択信号の内容に従って、各スイッチ部Ｃのオン／オフを個別に切り替える。そして、オンになっているスイッチ部Ｃに接続されている入力端子ＩＮに入力される受光信号が選択され、出力端子ＯＵＴ１から出力される。なお、オンになっているスイッチ部Ｃが複数ある場合、選択された複数の受光信号が加算されて出力端子ＯＵＴ１から出力される。

なお、スイッチ部Ｃは、例えば、機械的なスイッチ、或いは、半導体スイッチのような電子的なスイッチのいずれで構成することも可能である。

｛演算部２６の構成例｝
図８は、演算部２６の機能の構成例を示している。

演算部２６は、積算部３０１、検出部３０２、検査部３０３、及び、通知部３０４を含むように構成される。また、検出部３０２は、ピーク検出部３１１及び物体検出部３１２を含むように構成される。

積算部３０１は、同じ受光素子２０２の受光値の積算をサンプリング時刻毎に行い、その積算値（以下、積算受光値と称する）をピーク検出部３１１に供給する。また、積算部３０１は、各ＡＤＣ２６４から供給される受光信号に基づく受光値の測定結果を検査部３０３に供給する。

ピーク検出部３１１は、各受光素子２０２の積算受光値（反射光の強度）に基づいて、測定光の反射光の強度の水平方向及び時間方向（距離方向）のピークを検出し、検出結果を物体検出部３１２に供給する。

物体検出部３１２は、積算受光値（反射光の強度）の水平方向及び時間方向（距離方向）の分布及びピークの検出結果に基づいて、監視領域内の物体の検出を行い、検出結果を制御部２１及び通知部３０４に供給する。

検査部３０３は、制御部２１を介して、レーザレーダ装置１１の各部を制御し、受光素子２０２、ＭＵＸ２６１、ＴＩＡ２６２、及び、ＰＧＡ２６３の検査を行う。そして、検査部３０３は、検査光に対する受光値の測定結果に基づいて、受光素子２０２、ＭＵＸ２６１、ＴＩＡ２６２、及び、ＰＧＡ２６３の異常の有無を検出する。検査部３０３は、検査結果を制御部２１及び通知部３０４に供給する。

通知部３０４は、監視領域内の物体の検出結果、及び、検査部３０３による検査結果を車両制御装置１２に供給する。

｛監視処理｝
次に、図９のフローチャートを参照して、レーザレーダ装置１１により実行される監視処理について説明する。なお、この処理は、例えば、レーザレーダ装置１１が設けられている車両のイグニッションスイッチ又はパワースイッチがオンされたとき開始され、オフされたとき終了する。

ステップＳ１において、検査部３０３は、故障フラグの値を０に設定する。

ステップＳ２において、検査部３０３は、測定前故障診断を行う。測定前故障診断の詳細な説明は省略するが、例えば、受光素子２０２等の故障診断が行われる。

ステップＳ３において、検査部３０３は、変数ｍの値を１に設定する。

ステップＳ４において、レーザレーダ装置１１は、物体検出処理を実行する。ここで、図１０のフローチャートを参照して、物体検出処理の詳細について説明する。

ステップＳ５１において、各ＭＵＸ２６１は、受光素子２０２の選択を行う。具体的には、各ＭＵＸ２６１は、制御部２１の制御の下に、各ＭＵＸ２６１に入力される受光信号のうち後段のＴＩＡ２６２に供給する受光信号を選択する。そして、以下の処理において、選択された受光信号の出力元の受光素子２０２の受光値の測定が行われる。換言すれば、選択された受光素子２０２の検出領域からの反射光の強度の測定が行われる。

ステップＳ５２において、測定光投光部２２は、測定光を投光する。具体的には、駆動回路１０１は、制御部２１の制御の下に、発光素子１０２からパルス状の測定光を出射させる。発光素子１０２から出射された測定光は、投光光学系１０３を介して監視領域全体に投光される。

ステップＳ５３において、受光部２４は、反射光に応じた受光信号を生成する。具体的には、各受光素子２０２は、受光光学系２０１を介して、ステップＳ５２の処理で投光した測定光に対する反射光のうち、それぞれ対応する方向の検出領域からの反射光を受光する。そして、各受光素子２０２は、受光した反射光をその受光量に応じた電気信号である受光信号に光電変換し、得られた受光信号を後段のＭＵＸ２６１に供給する。

ステップＳ５４において、測定部２５は、受光信号のサンプリングを行う。具体的には、各ＴＩＡ２６２は、制御部２１の制御の下に、各ＭＵＸ２６１から供給された受光信号の電流−電圧変換を行うとともに、制御部２１により設定されたゲインにより受光信号の電圧を増幅する。各ＴＩＡ２６２は、増幅後の受光信号を後段のＰＧＡ２６３に供給する。

各ＰＧＡ２６３は、制御部２１の制御の下に、各ＴＩＡ２６２から供給される受光信号の電圧を、制御部２１により設定されたゲインで増幅し、後段のＡＤＣ２６４に供給する。

各ＡＤＣ２６４は、制御部２１の制御の下に、各ＰＧＡ２６３から供給される受光信号のサンプリングを行い、受光信号をＡ／Ｄ変換する。各ＡＤＣ２６４は、Ａ／Ｄ変換後の受光信号を積算部３０１に供給する。

なお、受光信号のサンプリング処理の詳細については、図１１を参照して後述する。

ステップＳ５５において、積算部３０１は、前回までの受光値と今回の受光値の積算を行う。これにより、図１２を参照して後述するように、同じ受光素子２０２からの受光信号の同じサンプリング時刻における受光値の積算が行われる。また、積算部３０１は、各ＡＤＣ２６４から出力される受光信号について、受光値の積算処理をそれぞれ並行して実行する。これにより、４つの受光素子２０２の受光値の積算が、個別に並行して行われる。

ステップＳ５６において、制御部２１は、受光値の測定を所定の回数（例えば、１００回）行ったか否かを判定する。まだ受光値の測定を所定の回数行っていないと判定された場合、処理はステップＳ５２に戻る。

その後、ステップＳ５６において受光値の測定を所定の回数行ったと判定されるまで、ステップＳ５２乃至Ｓ５６の処理が繰り返し実行される。これにより、後述する所定の長さの測定期間内に、測定光を投光し、選択した受光素子２０２の受光値を測定する処理が所定の回数繰り返される。また、測定した受光値の積算が行われる。

一方、ステップＳ５６において、受光値の測定を所定の回数行ったと判定された場合、処理はステップＳ５７に進む。

ステップＳ５７において、制御部２１は、測定期間を所定の回数（例えば、４回）繰り返したか否かを判定する。まだ測定期間を所定の回数繰り返していないと判定された場合、処理はステップＳ５１に戻る。

その後、ステップＳ５７において、測定期間を所定の回数繰り返したと判定されるまで、ステップＳ５１乃至Ｓ５７の処理が繰り返し実行される。すなわち、後述する所定の長さの検出期間内に、測定期間が所定の回数繰り返される。また、測定期間毎に、受光値の測定を行う対象となる受光素子２０２の選択が行われ、反射光の強度の測定対象となる検出領域が切り替えられる。

一方、ステップＳ５７において、測定期間を所定の回数繰り返したと判定された場合、処理はステップＳ５８に進む。

ここで、図１１乃至図１３を参照して、ステップＳ５１乃至Ｓ５７の処理の具体例について説明する。

図１１は、受光信号のサンプリング処理の具体例を示すタイミングチャートであり、図内の各段の図の横軸は時間を示している。

図１１のいちばん上の段は、測定光の発光タイミングを示している。検出期間ＴＤ１、ＴＤ２、・・・は、物体の検出処理を行う期間の最小単位であり、１回の検出期間において物体の検出処理が１回行われる。

また、各検出期間は、４サイクルの測定期間ＴＭ１乃至ＴＭ４及び休止期間ＴＢを含んでいる。測定期間は、受光値の測定を行う受光素子２０２の切り替えを行う最小単位である。すなわち、各測定期間の前に受光素子２０２の選択が可能である一方、測定期間内は受光素子２０２の変更をすることができない。従って、１回の測定期間において、同じ受光素子２０２の受光値の測定が行われる。これにより、測定期間単位で反射光の強度を測定する対象となる検出領域を切り替えることができる。

図１１の２段目は、検出期間ＴＤ１の測定期間ＴＭ２を拡大した図である。この図に示されるように、１サイクルの測定期間内に、測定光が所定の間隔で所定の回数（例えば１００回）だけ投光される。

図１１の３段目は、ＡＤＣ２６４のサンプリングタイミングを規定するトリガ信号の波形を示しており、４段目は、ＡＤＣ２６４における受光信号のサンプリングタイミングを示している。なお、４段目の縦軸は受光信号の値（電圧）を示し、受光信号上の複数の黒丸は、それぞれサンプリングポイントを示している。従って、隣接する黒丸と黒丸の間の時間が、サンプリング間隔となる。

制御部２１は、測定光の投光から所定の時間経過後に、トリガ信号を各ＡＤＣ２６４に供給する。各ＡＤＣ２６４は、トリガ信号が入力されてから所定の時間が経過した後、所定のサンプリング周波数（例えば、数十から数百ＭＨｚ）で所定の回数（例えば３２回）だけ受光信号のサンプリングを行う。すなわち、測定光が投光される度に、ＭＵＸ２６１により選択された受光信号のサンプリングが、所定のサンプリング間隔で所定の回数行われる。

例えば、ＡＤＣ２６４のサンプリング周波数を１００ＭＨｚとすると、１０ナノ秒のサンプリング間隔でサンプリングが行われる。従って、距離に換算して約１．５ｍの間隔で受光値のサンプリングが行われる。すなわち、各検出領域内の自車両からの距離方向において約１．５ｍ間隔の各地点からの反射光の強度が測定される。

そして、各ＡＤＣ２６４は、トリガ信号を基準とする（トリガ信号が入力された時刻を０とする）各サンプリング時刻におけるサンプリング値（受光値）を示すデジタルの受光信号を積算部３０１に供給する。

このように、測定光が投光される度に、ＭＵＸ２６１により選択された各受光素子２０２の受光信号のサンプリングが並行して行われる。すなわち、ＭＵＸ２６１−１、ＭＵＸ２６１−２、ＭＵＸ２６１−３及びＭＵＸ２６１−４において選択された各受光素子２０２の受光信号は、それぞれＡＤＣ２６４−１、ＡＤＣ２６４−２、ＡＤＣ２６４−３及びＡＤＣ２６４−４によって並行してサンプリングが行われる。これにより、選択された各受光素子２０２の検出領域内の反射光の強度が所定の距離単位で測定される。

一方、休止期間ＴＢは、測定期間ＴＭ４と次の検出期間の測定期間ＴＭ１との合間に設定され、測定光の投光及び受光値の測定が休止する。そして、測定期間ＴＭ１乃至ＴＭ４における受光値の測定結果に基づく物体の検出処理や、後述する故障診断処理１、２が、休止期間ＴＢ中に実行される。

次に、図１２を参照して、受光値の積算処理の具体例について説明する。図１２は、１サイクルの測定期間中に測定光を１００回投光した場合に、ある受光素子２０２から出力される１００回分の受光信号に対する積算処理の例を示している。なお、図１２の横軸はトリガ信号が入力されたタイミングを基準（時刻０）とする時刻（サンプリング時刻）を示し、縦軸は受光値（サンプリング値）を示している。

この図に示されるように、１回目から１００回目までの各測定光に対して、それぞれサンプリング時刻ｔ１乃至ｔｙにおいて受光信号のサンプリングが行われ、同じサンプリング時刻における受光値が積算される。例えば、１回目から１００回目までの各測定光に対するサンプリング時刻ｔ１における受光値が積算される。このようにして、検出期間内にサンプリングされた、同じ受光素子２０２からの受光信号の同じサンプリング時刻における受光値の積算が行われる。そして、この積算値が以降の処理に用いられる。

ここで、ＭＵＸ２６１において複数の受光素子２０２からの受光信号を加算する場合、例えば、受光素子２０２−１及び２０２−２からの受光信号を加算した受光信号の受光値は、受光素子２０２−１又は受光素子２０２−２の一方のみからの受光信号の受光値とは別に積算される。換言すれば、受光素子２０２−１及び２０２−２からの受光信号を加算した受光信号の受光値と、受光素子２０２−１又は受光素子２０２−２の一方のみからの受光信号の受光値とは、それぞれ別の種類の受光信号をサンプリングした受光値として区別され、分けて積算される。

この積算処理を行うことにより、１回の測定光に対する受光信号のＳ／Ｎ比が低い場合でも、信号成分が増幅され、ランダムなノイズは平均化されて減少する。その結果、受光信号から信号成分とノイズ成分を分離しやすくなり、実質的に受光感度を上げることができる。これにより、例えば、遠方の物体や反射率の低い物体の検出精度が向上する。なお、積算回数が多くなるほど、受光感度が上がることになる。

なお、以下、１サイクルの測定期間内に実行される所定の回数（例えば、１００回）の測定処理及び積算処理のセットを測定積算ユニットと称する。

図１３は、各測定期間において各ＭＵＸ２６１により選択される受光素子２０２の組み合わせの例を示している。なお、この図において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４をＭＵＸ１乃至４と短縮して表している。また、図内の四角のマスの中の番号は、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により選択された受光素子２０２の番号を示している。すなわち、受光素子２０２−１乃至２０２−１６が、それぞれ１乃至１６の番号で示されている。

例えば、測定期間ＴＭ１において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−１、２０２−５、２０２−９、２０２−１３がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ２において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−２、２０２−６、２０２−１０、２０２−１４がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ３において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−３、２０２−７、２０２−１１、２０２−１５がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ４において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−４、２０２−８、２０２−１２、２０２−１６がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。

従って、この例では、１回の検出期間内に全ての受光素子２０２の受光値の測定が行われる。換言すれば、１回の検出期間内に監視領域内の全検出領域からの反射光の強度が測定される。

図１０に戻り、ステップＳ５８において、ピーク検出部３１１は、ピーク検出を行う。具体的には、積算部３０１は、１回の検出期間内の各受光素子２０２の積算受光値をピーク検出部３１１に供給する。ピーク検出部３１１は、各受光素子２０２のサンプリング時刻毎の積算受光値の分布に基づいて、検出期間内の反射光の強度の水平方向及び時間方向（距離方向）のピークを検出する。

具体的には、ピーク検出部３１１は、受光素子２０２毎に積算受光値がピークとなるサンプリング時刻を検出する。すなわち、ピーク検出部３１１は、各受光素子２０２の積算受光値の時間方向のピークを検出する。これにより、自車両からの距離方向において反射光の強度がピークとなる地点が、検出領域毎に検出される。換言すれば、各検出領域において、反射光の強度がピークとなる地点の自車両からの距離が検出される。

また、ピーク検出部３１１は、サンプリング時刻毎に積算受光値がピークとなる受光素子２０２（検出領域）を検出する。すなわち、ピーク検出部３１１は、各サンプリング時刻における積算受光値の水平方向のピークを検出する。これにより、自車両からの距離方向において、所定の間隔ごと（例えば、約１．５ｍごと）に反射光の強度がピークとなる水平方向の位置（検出領域）が検出される。

そして、ピーク検出部３１１は、検出結果を物体検出部３１２に供給する。

なお、ピーク検出部３１１のピーク検出方法には、任意の方法を採用することができる。

ステップＳ５９において、物体検出部３１２は、物体の検出を行う。具体的には、物体検出部３１２は、検出期間内の受光値（反射光の強度）の水平方向及び時間方向の分布及びピークの検出結果に基づいて、監視領域内の他の車両、歩行者、障害物等の物体の有無、並びに、物体の種類、方向、距離等の検出を行う。物体検出部３１２は、検出結果を制御部２１及び通知部３０４に供給する。

なお、物体検出部３１２の物体検出方法には、任意の方法を採用することができる。

ステップＳ６０において、通知部３０４は、必要に応じて物体の検出結果を外部に通知する。例えば、通知部３０４は、物体の有無に関わらず、物体の検出結果を定期的に車両制御装置１２に供給する。或いは、例えば、通知部３０４は、車両が前方の物体に衝突する危険性がある場合に限り、物体の検出結果を車両制御装置１２に供給する。

その後、物体検出処理は終了する。

図９に戻り、ステップＳ５において、レーザレーダ装置１１は、故障診断処理１を実行する。ここで、図１４を参照して、故障診断処理１の詳細について説明する。

なお、上述したように、故障診断処理１、及び、後述する故障診断処理２は、図１１の休止期間ＴＢの間に行われる。また、故障診断処理１及び故障診断処理２は、例えば、図１０のステップＳ５８乃至Ｓ６０の処理と並行して実行することが可能である。

ステップＳ１０１において、各ＭＵＸ２６１は、受光素子２０２の選択を行う。具体的には、検査部３０３は、故障診断処理１の実行を制御部２１に指令する。そして、図１０のステップＳ５１と同様の処理により、各ＭＵＸ２６１から後段のＴＩＡ２６２に供給される受光信号が１つずつ選択される。このとき、選択する受光信号は任意であり、どの受光信号を選択してもよい。ただし、故障診断処理１の実行中は、選択した受光信号が固定され、変更されることはない。

ステップＳ１０２において、制御部２１は、ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３のゲインを設定する。なお、以下、ＴＩＡ２６２のゲインを０ｄＢ、１８ｄＢの２種類の値から設定でき、ＰＧＡ２６３のゲインを６ｄＢ、２４ｄＢ、４２ｄＢの３種類の値から設定できる場合の例について説明する。この場合、ＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３のゲインの組み合わせは、合計で６種類となる。

そして、制御部２１は、例えば、各ＴＩＡ２６２のゲインを１８ｄＢに設定し、各ＰＧＡ２６３のゲインを２４ｄＢに設定する。これにより、ＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３の各組のゲインの合計は４２ｄＢとなる。

ステップＳ１０３において、レーザレーダ装置１１は、検査光測定処理を実行する。ここで、図１５のフローチャートを参照して、検査光測定処理の詳細について説明する。

ステップＳ１５１において、各ＡＤＣ２６４は、制御部２１の制御の下に、サンプリングを開始する。また、各ＡＤＣ２６４は、サンプリング値（受光値）を示すデジタルの受光信号の積算部３０１への供給を開始する。

ステップＳ１５２において、検査光発光部２３は、検査光を発光する。具体的には、駆動回路１５１は、制御部２１の制御の下に、発光素子１５２からパルス状の検査光を発光させる。発光素子１５２から発光された検査光は、受光光学系２０１を介さずに、各受光素子２０２の受光面に直接照射される。

ステップＳ１５３において、各ＡＤＣ２６４は、制御部２１の制御の下に、サンプリングを終了する。また、各ＡＤＣ２６４は、積算部３０１への受光信号の供給を停止する。

ステップＳ１５４において、検査部３０３は、測定結果を取得する。すなわち、検査部３０３は、サンプリング開始から終了までの各ＡＤＣ２６４による各ラインの受光値の測定結果（サンプリング結果）を積算部３０１から取得する。なお、検査光に対する受光値の測定は１回しか行われないため、積算部３０１において受光値の積算は行われない。

その後、検査光測定処理は終了する。

図１４に戻り、ステップＳ１０４において、検査部３０３は、閾値１＜受光値＜閾値２であるか否かを判定する。

図１６は、受光値の測定結果の例を模式的に示している。この例に示されるように、パルス状の検査光が発光された後、受光値がパルス状に変化し、大きなピークが現れる。そして、検査部３０３は、各ラインの受光値のピークを検出し、検出した各ピークを閾値１及び閾値２と比較する。そして、各ラインの受光値のピークのうち少なくとも１つが閾値１以下、又は、閾値２以上であると判定された場合、処理はステップＳ１０５に進む。

なお、閾値１は、例えば、ＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３のゲインの合計を、２４ｄＢ（後述するステップＳ１０６の処理で設定されるゲインの合計値）より大きく、４２ｄＢ（ステップＳ１０２及びステップＳ１１０の処理で設定されるゲインの合計値）より小さい所定の値（例えば、３３ｄＢ）に設定した場合の検査光に対する受光値の標準的な値に設定される。閾値２は、例えば、ＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３のゲインの合計を、４２ｄＢより大きい所定の値（例えば、５１ｄＢ）に設定した場合の検査光に対する受光値の標準的な値に設定される。

ステップＳ１０５において、検査部３０３は、故障フラグの値を１に設定する。すなわち、検査部３０３は、受光値の異常が発生しているラインに接続されているＴＩＡ２６２及びＰＧＡ２６３の少なくとも一方に、ゲインの異常が発生していると判定する。ここで、ゲインの異常には、例えば、ゲインが切り替わらない、ゲインの誤差が大きい等の異常が想定される。

その後、処理はステップＳ１０６に進む。

一方、ステップＳ１０４において、各ラインの受光値のピークが全て閾値１より大きく、かつ、閾値２未満であると判定された場合、ステップＳ１０５の処理はスキップされ、処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、制御部２１は、ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３のゲインを変更する。例えば、制御部２１は、各ＴＩＡ２６２のゲインを１８ｄＢに設定し、各ＰＧＡ２６３のゲインを６ｄＢに設定する。これにより、ＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３の各組のゲインの合計は２４ｄＢとなる。

ステップＳ１０７において、ステップＳ１０３の処理と同様に、検査光測定処理が実行される。

ステップＳ１０８において、検査部３０３は、ステップＳ１０６と同様の処理により、受光値≦閾値１であるか否かを判定する。そして、各ラインの受光値のピークのうち少なくとも１つが閾値１より大きいと判定された場合、処理はステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９において、ステップＳ１０５と同様の処理により、故障フラグの値が１に設定される。

一方、ステップＳ１０８において、各ラインの受光値のピークが全て閾値１以下であると判定された場合、ステップＳ１０９の処理はスキップされ、処理はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、制御部２１は、ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３のゲインを変更する。例えば、制御部２１は、各ＴＩＡ２６２のゲインを０ｄＢに設定し、各ＰＧＡ２６３のゲインを４２ｄＢに設定する。これにより、ＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３の各組のゲインの合計は４２ｄＢとなる。

ステップＳ１１１において、ステップＳ１０３の処理と同様に、検査光測定処理が実行される。

ステップＳ１１２において、ステップＳ１０４と同様の処理により、閾値１＜受光値＜閾値２であるか否かが判定される。そして、各ラインの受光値のピークのうち少なくとも１つが閾値１以下、又は、閾値２以上であると判定された場合、処理はステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３において、ステップＳ１０５と同様の処理により、故障フラグの値が１に設定される。その後、処理はステップＳ１１４に進む。

一方、ステップＳ１１２において、各ラインの受光値のピークが全て閾値１より大きく、かつ、閾値２未満であると判定された場合、ステップＳ１１３の処理はスキップされ、処理はステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４において、制御部２１は、ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３のゲインを元に戻す。すなわち、制御部２１は、各ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３のゲインを故障診断処理１の実行前の値に戻す。

その後、故障診断処理１は終了する。

この故障診断処理１により、各ＴＩＡ２６２及びＰＧＡ２６３のゲインの検査を迅速に行い、確実に異常を検出することができる。すなわち、ＴＩＡ２６２のゲインが２種類、ＰＧＡ２６３のゲインが３種類あり、合計で６種類のゲインの組み合わせがあるが、この処理では、３種類のゲインの組み合わせのみで、各ＴＩＡ２６２及びＰＧＡ２６３の全てのゲインの検査を行うことができる。

例えば、各ＴＩＡ２６２及びＰＧＡ２６３は、ゲインを変更した後に動作が安定するまでの間に所定の時間（例えば、１００μｓ）を要する。そこで、検査するゲインの組み合わせの種類を減らすことにより、故障診断処理１の所要時間を短縮することができる。これにより、故障診断処理１及び故障診断処理２を確実に休止期間内に実行することが可能になる。

なお、故障診断を行うゲインの組み合わせの種類及び順序は、例えば、以下の条件に基づいて設定される。

まず、ＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３の設定可能なゲインを全て含むように、ゲインの組み合わせの種類が設定される。すなわち、ＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３の設定可能な各ゲインが、必ず１以上の組み合わせに含まれるように、ゲインの組み合わせの種類が設定される。

また、ゲインの組み合わせの種類の数は、ＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３のうちゲインの可変数が大きいＰＧＡ２６３の可変数と等しい値（すなわち、３種類）に設定される。すなわち、ＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３の設定可能なゲインを全て含むという条件下で、ゲインの組み合わせの種類の数が最小になるように、ゲインの組み合わせの種類が設定される。

さらに、ゲインの組み合わせを変更する度にゲインの合計値が変化するように、ゲインの組み合わせを変更する順序を設定することが望ましい。これにより、ＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３のゲインが変更されない異常を、迅速かつ確実に検出することが可能になる。

また、ゲインの組み合わせを変更する度にゲインの合計値を変化させるという条件下で、ゲインの合計値の種類が最小になるように、ゲインの組み合わせの種類を設定することが望ましい。例えば、３種類のゲインの組み合わせを故障診断に用いる場合、ゲインの合計値の種類が、３種類より少ない２種類になるようにゲインの組み合わせの種類を設定することが望ましい。このようにゲインの合計値の種類を減らすことにより、故障診断処理１に用いる閾値の数を減らし、故障診断のエラーが発生する可能性を低下させることができる。

さらに、各ゲインの組み合わせにおけるゲインの合計値の最小値と最大値の差の上限が所定の範囲内に収まるように、ゲインの組み合わせの種類を設定することが望ましい。こ上限値は、例えば、ＡＤＣ２６４のダイナミックレンジに基づいて設定される。

具体的には、例えば、ＡＤＣ２６４のビット数を９ビットとし、下位３ビットがノイズレベルであるとすると、ＡＤＣ２６４のダイナミックレンジは、３６ｄＢ（＝２０ｌｏｇ（２^９／２^３））となる。また、受光値の測定結果に±３ｄＢのバラつきを許容した場合、ＡＤＣ２６４の実質的なダイナミックレンジは、３０ｄＢ（＝３６ｄＢ−６ｄＢ）となる。この場合、各ゲインの組み合わせにおけるゲインの合計値の最小値と最大値の差が３０ｄＢ以下になるように、ゲインの組み合わせの種類を設定することが望ましい。

また、ゲインの組み合わせを変更する前と後のゲインの合計値の差が、受光値の測定結果のバラつきの最大値より大きくなるように、ゲインの組み合わせを変更する順序を設定することが望ましい。例えば、上述した例では、ゲインの組み合わせを変更する前と後のゲインの合計値の差が６ｄＢより大きくなるように、ゲインの組み合わせを変更する順序を設定することが望ましい。

そして、検査部３０３は、以上のようにして設定された複数のゲインの組み合わせの中から、上記の条件を満たす順序に従って１つずつゲインの組み合わせを選択して、制御部２１を介して、各ＴＩＡ２６２及びＰＧＡ２６３のゲインを設定する。そして、検査部３０３は、ゲインを設定する毎に、制御部２１を介して、検査光を各受光素子２０２に照射したときの各ＴＩＡ２６２及びＰＧＡ２６３により増幅された受光信号のピーク値に基づいて、各ＴＩＡ２６２及びＰＧＡ２６３の故障診断を行う。

図９に戻り、ステップＳ６において、レーザレーダ装置１１は、故障診断処理２を実行する。ここで、図１７を参照して、故障診断処理２の詳細について説明する。

ステップＳ２０１において、検査部３０３は、変数ｎの値を２．５−ｍ×１．５に設定する。なお、１回目の故障診断処理２では、変数ｍの値が１に設定されているので、変数ｎの値は１に設定される。

ステップＳ２０２において、各ＭＵＸ２６１は、スイッチ部Ｃｎをオンし、他のスイッチ部をオフする。具体的には、検査部３０３は、故障診断処理２の実行を制御部２１に指令する。制御部２１は、各ＭＵＸ２６１のスイッチ部Ｃｎをオンし、他のスイッチ部をオフする。

例えば、１回目の故障診断処理２では、変数ｎの値が１に設定されているので、図１８に示されるように、ＭＵＸ２６１−１のスイッチ部Ｃ１がオンされ、スイッチ部Ｃ２乃至Ｃ４がオフされる。また、他のＭＵＸ２６１も同様に、スイッチ部Ｃ１がオンされ、スイッチ部Ｃ２乃至Ｃ４がオフされる。

ステップＳ２０３において、図１５を参照して上述した検査光測定処理が実行される。

例えば、１回目の故障診断処理２では、図１８に示されるように、ＭＵＸ２６１−１のスイッチ部Ｃ１に接続されている受光素子２０２−１の受光値が測定される。同様に、他のＭＵＸ２６１のスイッチ部Ｃ１に接続されている受光素子２０２の受光値が測定される。そして、特に異常が発生していない場合、図１９に模式的に示されるように、受光値の測定結果において、検査光に対応したパルス状のピークが現れる。

なお、図１８、及び、後で参照する図２０乃至図２２では、ＭＵＸ２６１−１のデコーダ２７１の図示を省略している。

ステップＳ２０４において、検査部３０３は、検査光が検出されたか否かを判定する。具体的には、検査部３０３は、各ＡＤＣ２６４により測定された各ラインの受光値のピークを検出し、少なくとも１つラインのピーク値が所定の閾値未満である場合、そのラインにおいて検査光が検出されなかったと判定し、処理はステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５において、検査部３０３は、故障フラグの値を１に設定する。すなわち、検査部３０３は、検査光が検出されなかったラインにおいて、ステップＳ２０２の処理でオンに設定したＭＵＸ２６１のスイッチ部Ｃ、当該スイッチ部Ｃに接続されている受光素子２０２、及び、当該受光素子２０２からＭＵＸ２６１に至るまでの回路のうち少なくとも一か所に、断線等の異常が発生している可能性が高いと判定する。

その後、処理はステップＳ２０６に進む。

一方、ステップＳ２０４において、検査部３０３は、各ラインの受光値のピークが全て所定の閾値以上である場合、全てのラインにおいて検査光が検出されたと判定し、ステップＳ２０５の処理はスキップされ、処理はステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６において、検査部３０３は、変数ｎの値にｍを加算する。なお、１回目の故障診断処理２では、変数ｍの値が１に設定されているので、変数ｎの値が１つインクリメントされる。

ステップＳ２０７において、制御部２１は、各ＭＵＸ２６１のスイッチ部Ｃｎをオンする。

例えば、１回目の故障診断処理２の１回目のステップＳ２０７の処理においては、変数ｎの値が２に設定されているので、図２０に示されるように、ＭＵＸ２６１−１のスイッチ部Ｃ１に加えて、スイッチ部Ｃ２がオンされる。また、他のＭＵＸ２６１も同様に、スイッチ部Ｃ１に加えて、スイッチ部Ｃ２がオンされる。

ステップＳ２０８において、図１５を参照して上述した検査光測定処理が実行される。

例えば、１回目の故障診断処理２の１回目のステップＳ２０７の処理においては、ＭＵＸ２６１−１のスイッチ部Ｃ１及びＣ２に接続されている受光素子２０２−１及び２０２−２の受光値の加算値が測定される。同様に、他のＭＵＸ２６１のスイッチ部Ｃ１及びＣ２に接続されている受光素子２０２の受光値の加算値が測定される。そして、特に異常が発生していない場合、図２０の右端に示されるように、各ラインの受光値のピークは、図１８に示される受光値のピークの約２倍となる。

ステップＳ２０９において、検査部３０３は、受光値の変化量が所定の範囲内であるか否かを判定する。具体的には、検査部３０３は、各ラインの受光値のピークを検出し、前回測定した受光値のピークに対する変化量を算出する。そして、検査部３０３が、少なくとも１つラインの受光値のピークの変化量が所定の範囲に入っていないと判定した場合、処理はステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０において、検査部３０３は、故障フラグの値を１に設定する。すなわち、検査部３０３は、受光値のピークの変化量が所定の範囲に入らなかったラインにおいて、ステップＳ２０７の処理で新たにオンに設定したＭＵＸ２６１のスイッチ部Ｃ、当該スイッチ部Ｃに接続されている受光素子２０２、及び、当該受光素子２０２からＭＵＸ２６１の出力端子に至るまでの回路のうち少なくとも一か所に、断線等の異常が発生している可能性が高いと判定する。

ステップＳ２１１において、検査部３０３は、変数ｎの値が１又は４であるか否かを判定する。変数ｎの値が１又は４でないと判定された場合、処理はステップＳ２０６に戻り、その後、ステップＳ２１１において、変数ｎの値が１又は４であると判定されるまで、ステップＳ２０６乃至Ｓ２１１の処理が繰り返される。

例えば、１回目の故障診断処理２の２回目のステップＳ２０７の処理においては、変数ｎの値が３に設定され、図２１に示されるように、ＭＵＸ２６１−１のスイッチ部Ｃ１乃至Ｃ３がオンされる。そして、スイッチ部Ｃ１乃至Ｃ３に接続されている受光素子２０２−１乃至２０２−３の受光値の加算値が測定される。同様に、他のＭＵＸ２６１のスイッチ部Ｃ１乃至Ｃ３に接続されている受光素子２０２の受光値の加算値が測定される。そして、特に異常が発生していない場合、図２１の右端に示されるように、各ラインの受光値のピークは、図１８に示される受光値のピークの約３倍、図２０に示される受光値のピークの約１．５倍となる。そして、少なくとも１つラインの受光値のピークの変化量が所定の範囲に入っていないと判定された場合、故障フラグの値が１に設定される。

次に、３回目のステップＳ２０７の処理においては、変数ｎの値が４に設定され、図２２に示されるように、ＭＵＸ２６１−１のスイッチ部Ｃ１乃至Ｃ４がオンされる。そして、スイッチ部Ｃ１乃至Ｃ４に接続されている受光素子２０２−１乃至２０２−４の受光値の加算値が測定される。同様に、他のＭＵＸ２６１のスイッチ部Ｃ１乃至Ｃ４に接続されている受光素子２０２の受光値の加算値が測定される。そして、特に異常が発生していない場合、図２２の右端に示されるように、各ラインの受光値のピークは、図１８に示される受光値のピークの約４倍、図２０に示される受光値のピークの約２倍、図２１に示される受光値のピークの約４／３倍となる。そして、少なくとも１つラインの受光値のピークの変化量が所定の範囲に入っていないと判定された場合、故障フラグの値が１に設定される。

一方、ステップＳ２１１において、変数ｎの値が１又は４であると判定された場合、処理はステップＳ２１２に進む。

ステップＳ２１２において、検査部３０３は、変数ｍの値を−ｍに設定する。これにより、１回目の故障診断処理２のステップＳ２１２では、変数ｍの値が−１に設定され、２回目の故障診断処理２のステップＳ２１２では、変数ｍの値が１に設定されるといったように、変数ｍの値が交互に１か−１に設定される。

そして、変数ｍが１に設定されている場合、上述したように、各ＭＵＸ２６１のスイッチ部をスイッチ部Ｃ１、スイッチ部Ｃ２、スイッチ部Ｃ３、スイッチ部Ｃ４の順にオンしていきながら、各スイッチ部をオンする毎に、検査光に対する受光値の変化量の判定が行われる。一方、変数ｍが−１に設定されている場合、各ＭＵＸ２６１のスイッチ部をスイッチ部Ｃ４、スイッチ部Ｃ３、スイッチ部Ｃ２、スイッチ部Ｃ１の順にオンしていきながら、各スイッチ部をオンする毎に、検査光に対する受光値の変化量の判定が行われる。

例えば、常にスイッチ部Ｃ１、スイッチ部Ｃ２、スイッチ部Ｃ３、スイッチ部Ｃ４の順にオンするようにした場合、スイッチ部Ｃ１がオフしなくなっていても、その異常を検出できない可能性がある。しかし、このように、交互にスイッチ部をオンする順序を切り替えることにより、スイッチ部Ｃ１がオフしなくなった場合に、その異常を確実に検出することが可能になる。

その後、故障診断処理２は終了する。

この故障診断処理２により、各ＭＵＸ２６１のスイッチ部Ｃの状態を順に切り替え、各ラインの検査光に対する受光値を測定するだけで、各受光素子２０２及び各ＭＵＸ２６１の異常を、迅速かつ確実に検出することが可能になる。また、各受光素子２０２及び各ＭＵＸ２６１の故障診断を個別に行う場合と比較して、回路構成及び処理の簡易化及び効率化を実現することができる。

また、受光値のピークの絶対値ではなく、受光値のピークの相対的な変化量に基づいて異常判定を行うため、各部品の性能のバラつきや変動等に関わらず、各受光素子２０２及び各ＭＵＸ２６１の異常を確実に検出することができる。例えば、ＭＵＸ２６１を介してＴＩＡ２６２に接続される受光素子２０２の数が増加すると、一時的にＴＩＡ２６２の周波数特性が劣化するが、受光値のピークの変化量に基づいて故障判定を行うことにより、その周波数特性の劣化にも関わらず、受光素子２０２及びＭＵＸ２６１の異常を確実に検出することができる。

なお、故障診断処理１と故障診断処理２の順序は入れ替えることも可能である。

図９に戻り、ステップＳ７において、検査部３０３は、故障フラグが１であるか否かを判定する。故障フラグが１でないと判定された場合、すなわち、故障診断処理１及び２で異常が検出されなかった場合、処理はステップＳ４に戻る。

その後、ステップＳ７において、故障フラグが１であると判定されるまで、ステップＳ４乃至Ｓ７の処理が繰り返し実行される。すなわち、物体検出処理を行いながら、各検出期間の休止期間中に故障診断処理１及び２を実行する処理が繰り返される。

一方、ステップＳ７において、故障フラグが１であると判定された場合、すなわち、故障診断処理１又は２の少なくとも一方で異常が検出された場合、監視処理は終了する。なお、このとき、検査部３０３が異常を検出したことを外部に通知するようにしてもよい。

以上のように、物体の検出処理と並行して、レーザレーダ装置１１の受光側の回路、すなわち、受光素子２０２、ＭＵＸ２６１、ＴＩＡ２６２及びＰＧＡ２６３、並びに、それらを接続する回路の検査（故障診断）を行うことができる。

＜２．変形例＞
以下、上述した本発明の実施の形態の変形例について説明する。

｛装置構成に関する変形例｝
レーザレーダ装置１１の構成は、図１に示される例に限定されるものではなく、必要に応じて変更することが可能である。

例えば、制御部２１と演算部２６を統合したり、機能の分担を変更したりすることが可能である。

また、例えば、受光素子２０２、ＭＵＸ２６１、ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３、ＡＤＣ２６４の数を、必要に応じて増減することが可能である。

さらに、例えば、１つのＭＵＸ２６１に接続される受光素子２０２の数を変更することも可能である。また、例えば、各ＭＵＸ２６１に接続される受光素子２０２の数は、必ずしも全て同じである必要はない。さらに、例えば、各ＭＵＸ２６１に接続される受光素子２０２の組合せは上述した例に限定されず、任意に変更することが可能である。

｛故障診断に関する変形例｝
故障診断処理１と故障診断処理２は、必ずしも検出期間毎に毎回行う必要はなく、例えば、所定の回数の検出期間に１回の割合で実行するようにしてもよい。また、必ずしも故障診断処理１と故障診断処理２を続けて行う必要はなく、例えば、故障診断処理１と故障診断処理２を行う頻度やタイミングを変えて、両者のうち一方しか行わない検出期間を設けるようにしてもよい。

また、以上の説明では、受光信号の増幅を行う増幅部がＴＩＡ２６２とＰＧＡ２６３の２段である場合の例を示したが、上述した故障診断処理１は、増幅部が３段以上の場合にも適用することができる。

なお、増幅部の段数に関わらず、故障診断処理１を行う際のゲインの組み合わせの種類及び順序は、上述した条件に従って設定される。すなわち、各増幅部の設定可能なゲインを全て含むように、ゲインの組み合わせの種類が設定される。また、ゲインの組み合わせの種類の数は、ゲインの可変数が最大の増幅部の可変数と等しい値に設定される。

さらに、ゲインの組み合わせを変更する度にゲインの合計値が変化するように、ゲインの組み合わせを変更する順序を設定することが望ましい。また、ゲインの組み合わせを変更する度にゲインの合計値を変化させるという条件下で、ゲインの合計値の種類が最小になるように、ゲインの組み合わせの種類を設定することが望ましい。さらに、各ゲインの組み合わせのゲインの合計値の最小値と最大値の差の上限が、増幅された受光信号をＡ／Ｄ変換するＡＤＣの実質的なダイナミックレンジ以下になるように、ゲインの組み合わせの種類を設定することが望ましい。また、ゲインの組み合わせを変更する前と後のゲインの合計値の差が、受光値の測定結果のバラつきの最大値より大きくなるように、ゲインの組み合わせを変更する順序を設定することが望ましい。

｛本発明の適用例｝
故障診断処理１は、受光素子からの受光信号を複数段の増幅部により増幅するレーザレーダ装置であれば、ＭＵＸの有無や、受光素子と増幅部の並列数とは無関係に適用することが可能である。例えば、ＭＵＸ２６１を用いずに、受光素子２０２の１素子毎に、ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３、ＡＤＣ２６４が１つずつ設けられているレーザレーダ装置においても、故障診断処理１を適用することが可能である。

また、故障診断処理２は、２以上の受光信号が入力され、各受光信号を個別に選択することが可能であり、複数の受光信号を加算して出力可能なＭＵＸを１つ以上備えるレーザレーダ装置であれば、適用することが可能である。

さらに、本発明は、車両用以外の他の用途に用いるレーザレーダ装置にも適用することが可能である。

［コンピュータの構成例］
なお、上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

図２３は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）６０１，ROM（Read Only Memory）６０２，RAM（Random Access Memory）６０３は、バス６０４により相互に接続されている。

バス６０４には、さらに、入出力インタフェース６０５が接続されている。入出力インタフェース６０５には、入力部６０６、出力部６０７、記憶部６０８、通信部６０９、及びドライブ６１０が接続されている。

入力部６０６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部６０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部６０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部６０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ６１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア６１１を駆動する。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU６０１が、例えば、記憶部６０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース６０５及びバス６０４を介して、RAM６０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU６０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア６１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア６１１をドライブ６１０に装着することにより、入出力インタフェース６０５を介して、記憶部６０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部６０９で受信し、記憶部６０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM６０２や記憶部６０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１１ レーザレーダ装置
１２ 車両制御装置
２１ 制御部
２２ 測定光投光部
２３ 検査光発光部
２４ 受光部
２５ 測定部
２６ 演算部
１０２ 発光素子
１５１ 駆動回路
１５２ 発光素子
２０２−１乃至２０２−１６ 受光素子
２５１ 選択部
２５２ 電流電圧変換部
２５３ 増幅部
２５４ サンプリング部
２６１−１乃至２６１−４ マルチプレクサ
２６２−１乃至２６２−４ トランス・インピーダンス・アンプ（ＴＩＡ）
２６３−１乃至２６３−４ プログラマブル・ゲイン・アンプ（ＰＧＡ）
２６４−１乃至２６４−４ Ａ／Ｄコンバータ
３０１ 積算部
３０２ 検出部
３０３ 検査部
３０４ 通知部
３１１ ピーク検出部
３１２ 物体検出部

Claims (5)

1. レーザ光を用いて物体の検出を行うレーザレーダ装置において、
   前記レーザ光を投光する投光部と、
   前記レーザ光の反射光を受光する受光素子と、
   パルス状の検査光を前記受光素子に照射する発光素子と、
   それぞれゲインが可変であり、前記受光素子からの受光信号を設定されたゲインで順に増幅する複数段の増幅部と、
   所定の複数のゲインの組み合わせの中から順に１つずつ選択して各前記増幅部のゲインを設定しながら、各前記増幅部のゲインを設定する毎に、前記検査光を前記受光素子に照射したときの複数段の前記増幅部により増幅された前記受光信号のピーク値に基づいて、各前記増幅部の検査を行う検査部と
   を備え、
   前記ゲインの組み合わせの種類の数が、ゲインの可変数が最大の前記増幅部の当該可変数と等しく、各前記増幅部が設定可能な各ゲインが少なくとも１つの前記ゲインの組み合わせに含まれる
   レーザレーダ装置。
2. 前記検査部は、前記ゲインの組み合わせを変更する度にゲインの合計値が変化するように、前記ゲインの組み合わせを変更する順序を設定する
   請求項１に記載のレーザレーダ装置。
3. 前記ゲインの組み合わせの種類は、前記ゲインの組み合わせを変更する度にゲインの合計値を変化させるという条件下で、ゲインの合計値の種類が最小になるように設定される
   請求項２に記載のレーザレーダ装置。
4. 各前記ゲインの組み合わせのゲインの合計値の最小値と最大値の差の上限が、増幅された前記受光信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部のダイナミックレンジに基づいて設定される
   請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザレーダ装置。
5. 前記検査部は、前記レーザ光を投光して前記反射光の測定を行う測定期間の合間の前記レーザ光の投光を休止する休止期間に前記検査を行う
   請求項１乃至４のいずれかに記載のレーザレーダ装置。

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