JP2019028013A - 対象物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲が明るい状態のときも暗い状態のときも、対象物の検出精度を向上させる。【解決手段】対象物検出装置１００は、所定範囲に光を投射する発光素子２ａを有する発光モジュール２と、所定範囲にある対象物による反射光を受光する受光素子７ａを有する受光モジュール７と、受光素子７ａの受光状態に応じて受光モジュール７から出力される受光信号に基づいて、対象物を検出する物体検出部１ａと、周囲の明暗状態を判定する明暗判定部１ｂと、受光信号の増倍率を設定し、該増倍率に応じたレベルの受光信号を受光モジュール７から出力させる信号増倍部９と、受光信号の増倍率を制御する増倍制御部１ｃとを備える。増倍制御部１ｃは、明暗判定部１ｂにより周囲が暗い状態であると判定された場合における受光信号の増倍率を、明暗判定部１ｂにより周囲が明るい状態であると判定された場合における受光信号の増倍率より大きくする。【選択図】図３

Description

本発明は、発光部から光を投光し、その反射光を受光部で受光した結果に基づいて、対象物の有無や対象物までの距離を検出する対象物検出装置に関する。

たとえば、衝突防止機能を有する車両などには、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。対象物検出装置には、光を投光するための発光部と、光を受光するための受光部とが備わっている。発光部には、レーザダイオードなどの発光素子が設けられている。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。

発光部の発光素子が発した光は、対象物検出装置の外部の所定範囲に投射される。その投射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の受光素子で受光される。そして、このときの受光素子の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、対象物の有無や対象物までの距離が検出される。

受光素子が受光する光には、発光素子が発した光の対象物による反射光だけでなく、太陽光などの外乱光もある。また、受光部から出力される受光信号には、受光素子が受光した光に基づく信号と、これ以外の受光素子や受光部の特性によるノイズとが含まれる。

受光素子に対する外乱光の入射量が多くなるに連れて、受光部からの受光信号に含まれるノイズのレベルは大きくなる。そして、受光信号に含まれる対象物による反射光信号とノイズとが区別し難くなって、対象物の検出精度が劣化してしまう。このため、外乱光の影響を抑制する技術が種々提案されている。

たとえば、特許文献１では、発光部が発した光を走査駆動部により走査して、対象物を検出するエリアを形成し、受光部から出力される受光信号に基づいて、エリア内の外乱光となりうる光源の有無を検知手段により検知する。そして、検知手段によりエリア内の外乱光となりうる光源の存在が検知されると、該光源がエリアから外れるように、走査駆動部により発光部からの光の走査範囲を移動させる。

特許文献２では、車両に搭載されたナビゲーション装置から取得した暦、時刻、および位置などの情報に基づいて、太陽の位置、自車両の位置、および自車両の姿勢を検出し、照度センサの検出結果に基づいて車外の照度を検出する。そして、これらの検出結果に基づいて、対象物検出装置と太陽とを結ぶ直線が受光部の入射角の範囲内にあるか否かを判定し、該判定結果に応じて、受光信号と比較して太陽光障害と判断するための閾値および該判断に至る経過時間を決定する。

特許文献３では、複数の受光部の受光面をアレイ状に配設し、各受光部に設けられたフォトダイオードの出力を加算手段により加算する。そして、加算手段の加算値が最も大きくなるとともに、オン状態にある受光部の数ができるだけ少なくなるように、各受光部のオン・オフを制御することにより、反射光が入射している受光部のみをオン状態にする。

特許文献４では、閾値を徐々に高めて、受光部から出力される受光信号に含まれる外乱光のレベルが閾値を越えるか否かを繰り返し測定することにより、外乱光の影響のない範囲でレベルの低い閾値を設定する。そして、受光回路が、閾値以上のレベルにある反射光を取り込む。

特許文献５では、ＣＣＤカメラにおいて、ＣＣＤの前方に凸レンズを配置し、凸レンズの前方に液晶板を配置し、ＣＣＤにより被写体の明るさを検出する。そして、ＣＣＤによる明るさの検出値が規定値以上となる昼間などには、液晶板の印加電圧をオフして、液晶板の透過率を下げることにより、凸レンズに入射する光量を少なくなる。また、ＣＣＤによる明るさの検出値が規定値未満となる夜間などには、液晶板の印加電圧を上げて（オン状態）、液晶板の透過率を上げることにより、凸レンズに入射する光量を多くする。

特開２００４−３２５２０２号公報 特開２００５−１８０９９４号公報 特開２０１４−７７６５８号公報 特開平７−３５８５８号公報 特開平８−７５４５５号公報

受光部から出力される受光信号に含まれる、対象物による反射光信号を検出し易くするには、受光信号のレベルを大きくすることが有効である。しかしそうすると、受光信号に含まれるノイズのレベルも大きくなる。昼間などのように周囲が明るい状態のときは、受光部に入射する太陽光などの外乱光の光量が多いため、受光部から出力される受光信号に含まれるノイズのレベルが大きい。このため、受光信号を増倍し過ぎると、ノイズのレベルがさらに大きくなり、反射光信号とノイズとを区別し難くなって、対象物の有無や対象物までの距離の検出精度が低下するおそれがある。

対して、夜間やトンネル内などのように周囲が暗い状態のときは、受光部に入射する外乱光の光量が少ないため、受光部から出力される受光信号に含まれるノイズのレベルが小さい。このため、周囲が明るい状態を考慮して低く設定された増倍率により、周囲が暗い状態のときの受光信号を増倍すると、反射光信号のレベルが有効に大きくならず、対象物を精度良く検出することができないおそれがある。また、周囲が暗い状態では、車両の運転手などが肉眼で対象物を視認し難いので、対象物検出装置による対象物の検出精度を向上させることが望まれている。

本発明は、周囲が明るい状態のときも暗い状態のときも、対象物の検出精度を向上させることができる対象物検出装置を提供することを課題とする。

本発明による対象物検出装置は、所定範囲に光を投射する発光素子を有する発光部と、発光部から投射された光の所定範囲にある対象物による反射光を受光する受光素子を有する受光部と、受光素子の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、対象物を検出する物体検出部と、周囲の明暗状態を判定する明暗判定部と、受光信号の増倍率を設定し、該増倍率に応じたレベルの受光信号を受光部から出力させる信号増倍部と、受光信号の増倍率を制御する増倍制御部とを備えている。増倍制御部は、明暗判定部により周囲が暗い状態であると判定された場合における受光信号の増倍率を、明暗判定部により周囲が明るい状態であると判定された場合における受光信号の増倍率より大きくする。

上記によると、周囲が明るい状態のときも暗い状態のときも、受光部からの受光信号を信号増倍部により増倍するので、受光信号に含まれる対象物による反射光信号のレベルが大きくなり、反射光信号に基づいて対象物を検出し易くすることができる。また、受光部への外乱光の入射量が多い、周囲が明るい状態における受光信号の増倍率より、受光部への外乱光の入射量が少ない、周囲が暗い状態における受光信号の増倍率が大きくなる。このため、周囲が暗い状態のときは、受光信号に含まれる反射光信号のレベルをより大きくして、反射光信号を受光信号に含まれるノイズと区別し易くし、反射光信号に基づく対象物の検出精度を向上させることができる。また、周囲が明るい状態のときは、周囲が暗い状態のときよりも、受光信号の増倍率を小さく抑えているので、受光信号に含まれるノイズのレベルが過大にならず、ノイズと反射光信号とを区別し易くし、反射光信号に基づく対象物の検出精度を向上させることができる。

本発明において、受光素子は、ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）から成り、信号増倍部は、逆電圧を生成してＡＰＤに印加する逆電圧生成部を有し、増倍制御部は、逆電圧生成部によりＡＰＤに印加する逆電圧を変えることにより、受光信号の増倍率を変えてもよい。

また、本発明において、明暗判定部は、外部から取得した暦情報、位置情報、日射センサの検出結果、もしくは周囲を照らす照明装置の点消灯状態、または受光信号から成る判定用データに基づいて、周囲の明暗状態を判定してもよい。

また、本発明において、明暗判定部は、判定用データに基づいて周囲の外乱光のレベルを推定し、増倍制御部は、該外乱光のレベルに基づいて受光信号の増倍率を変えてもよい。

さらに、本発明において、増倍制御部は、明暗判定部により推定された外乱光のレベルに基づいて、ショットノイズのレベルを推定し、該ショットノイズのレベルと予め記憶された回路ノイズのレベルとに基づいて、受光信号の増倍率を変えてもよい。

本発明によれば、周囲が明るい状態のときも暗い状態のときも、対象物の検出精度を向上させることができる対象物検出装置を提供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を上方から見た状態を示した図である。 図１の対象物検出装置の光学系を後方から見た状態を示した図である。 図１の対象物検出装置の電気的構成を示した図である。 ＡＰＤの逆電圧と増倍率の関係を示した図である。 ＡＰＤの増倍率と出力の関係を示した図である。 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。 時・場所・外乱光テーブルを示した図である。 日射量・外乱光テーブルを示した図である。 前照灯・外乱光テーブルを示した図である。 外乱光・ノイズテーブルを示した図である。 周囲が明るい状態のときの、図３の受光モジュールの受光信号を示した図である。 周囲が暗い状態のときの、図３の受光モジュールの受光信号を示した図である。 本発明の他の実施形態による対象物検出装置の電気的構成を示した図である。 本発明の他の実施形態による対象物検出装置の電気的構成を示した図である。

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状態を示した図である。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）から見た状態を示した図である。

対象物検出装置１００は、たとえば、自動四輪車に搭載されたレーザレーダから成る。対象物検出装置１００の光学系は、ＬＤ（Laser Diode）２ａ、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ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）７ａから成る。

そのうち、ＬＤ２ａ、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ＡＰＤ７ａ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）は開口している。このケース１９の前面に、透過窓２０が設けられている。透過窓２０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）。

透過窓２０が車両の前方、後方、または左右側方を向くように、対象物検出装置１００は車両の前部、後部、または左右側部に設置される。対象物５０は、対象物検出装置１００の外部にある先行車、人、またはその他の物体である。

ＬＤ２ａ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、ＬＤ２ａを１つだけ示しているが、ＬＤ２ａは、実際には図２で上下方向に複数配列されている。ＬＤ２ａは、発光面が回転走査部４側を向くように配置されている。

ＡＰＤ７ａは、ＬＤ２ａから投射されたレーザ光（投射光）や、該レーザ光の対象物５０による反射光などを受光する受光素子である。図１および図２では、便宜上、ＡＰＤ７ａを１つだけ示しているが、ＡＰＤ７ａは、実際には図２で上下方向または左右方向にアレイ状に複数配列されている。ＡＰＤ７ａは、受光面が反射鏡１７側を向くように配置されている。

回転走査部４は、回転鏡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ＡＰＤ７ａは、回転走査部４の鏡４ａの上部周辺に配置されている。ＬＤ２ａと投光レンズ１４は、鏡４ａの下部周辺に配置されている。ＬＤ２ａ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１８が設けられている。遮光板１８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、ＬＤ２ａ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、ＬＤ２ａ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２０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、ＬＤ２ａからのレーザ光を所定範囲に偏向する。

図１に示す走査角度範囲Ｚは、ＬＤ２ａ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から投射される所定範囲（上面視）である。すなわち、この走査角度範囲Ｚが、対象物検出装置１００による対象物５０の検出範囲である。

上記のように、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２０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、ＡＰＤ７ａ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ＡＰＤ７ａへ導く。

図３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、発光モジュール２、ＬＤ駆動回路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、信号増倍部９、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、明暗判定部１ｂ、および増倍制御部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を検出するための情報や、外乱光とノイズに関する情報などが記憶されている。

通信部１２は、車両に搭載されたＥＣＵ（電子制御装置）３０と通信するための回路から成る。ＥＣＵ３０には、ナビゲーション装置３１、日射センサ３２、および照明装置３３が接続されている。

たとえば、制御部１は、通信部１２によりＥＣＵ３０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ＥＣＵ３０と通信することにより、ナビゲーション装置３１、日射センサ３２、または照明装置３３から必要な情報を取得する。具体的には、制御部１は、ナビゲーション装置３１から現在の暦情報もしくは車両の位置情報を取得する。または、制御部１は、日射センサ３２による周囲の日射量の検出結果を取得する。または、制御部１は、車両の周囲を照らす照明装置（前照灯など）３３の点消灯状態を取得する。

発光モジュール２には、前述した複数のＬＤ２ａと、各ＬＤ２ａを発光させるためのキャパシタ２ｃなどが設けられている。図３では、便宜上、ＬＤ２ａとキャパシタ２ｃのブロックを、それぞれ１つ示している。発光モジュール２は、本発明の「発光部」の一例である。

制御部１は、ＬＤ駆動回路３により発光モジュール２のＬＤ２ａの動作を制御する。具体的には、制御部１は、ＬＤ駆動回路３によりＬＤ２ａを発光させて、レーザ光を投射する。また、制御部１は、ＬＤ駆動回路３によりＬＤ２ａの発光を停止させて、キャパシタ２ｃ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。そして、制御部１は、前述したように、鏡４ａを回転させることにより、ＬＤ２ａ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ＡＰＤ７ａに導く。この際、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。

受光モジュール７には、ＡＰＤ７ａ、ＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）７ｂ、ＭＵＸ（Multiplexer）７ｃ、および定電流回路７ｄ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。

ＡＰＤ７ａ、ＴＩＡ７ｂ、および定電流回路７ｄは、対を成すように、それぞれ複数設けられている。図３では、代表的に、１組のＡＰＤ７ａ、ＴＩＡ７ｂ、および定電流回路７ｄを示しているが、２組目以上のＡＰＤ７ａ、ＴＩＡ７ｂ、および定電流回路７ｄも同様に設けられている。各組のＡＰＤ７ａとＴＩＡ７ｂにより、それぞれ受光チャンネルが構成されている。つまり、受光モジュール７には、複数の受光チャンネルが設けられている。

ＡＰＤ７ａのカソードは、定電流回路７ｄを介して電源＋Ｖに接続されている。ＡＰＤ７ａのカソードと定電流回路７ｄとの間に、ＴＩＡ７ｂの入力端が接続されている。ＴＩＡ７ｂの出力端は、ＭＵＸ７ｃに接続されている。ＡＰＤ７ａのアノードは、信号増倍部９の逆電圧生成部９ａに接続されている。

ＡＰＤ７ａは、光を受光することにより、電流を出力する。ＴＩＡ７ｂは、ＡＰＤ７ａに流れた電流を電圧信号に変換して、ＭＵＸ７ｃへ出力する。ＡＰＤ７ａの消費電力を抑えるため、定電流回路７ｄは、ＡＰＤ７ａに流れる電流を制限する。

信号増倍部９は、逆電圧生成部９ａと基準電圧生成部９ｂを含んでいる。逆電圧生成部９ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータから成る。基準電圧生成部９ｂは、逆電圧生成部９ａに入力する基準電圧を生成するＰＷＭ（パルス幅変調）回路から成る。基準電圧生成部９ｂがＰＷＭにより基準電圧を生成して、逆電圧生成部９ａに入力する。そして、逆電圧生成部９ａが、基準電圧に基づいて逆電圧（逆バイアス電圧）を生成して、ＡＰＤ７ａに印加する。これにより、受光時にＡＰＤ７ａから出力される電流が増倍される。

ＭＵＸ７ｃは、各ＴＩＡ７ｂの出力信号を選択し、ＡＤＣ８に出力する。ＡＤＣ８は、ＭＵＸ７ｃ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。つまり、各ＡＰＤ７ａの受光状態に応じた受光信号（電圧信号）が、受光モジュール７からＡＤＣ８を介して制御部１に出力される。

制御部１の物体検出部１ａは、ＬＤ２ａからのレーザ光が回転走査部４により所定範囲へ走査される期間に、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の有無および対象物５０までの距離を検出する。

具体的には、たとえば物体検出部１ａは、受光モジュール７からＡＤＣ８を介して出力される受光信号と所定の閾値とを比較する。そして、受光信号が閾値以上であれば、対象物５０が有ると判断し、受光信号が閾値未満であれば、対象物５０が無いと判断する。また、たとえば物体検出部１ａは、閾値以上である受光信号の最大値を検出し、該最大値に基づいて対象物５０による反射光の受光時刻を検出する。そして、反射光の受光時刻とＬＤ２ａからのレーザ光の投射時刻とに基づいて、対象物５０までの距離を算出する（いわゆるＴＯＦ（Time of Flight）法）。

明暗判定部１ｂは、外部または内部から取得した判定用データに基づいて、周囲の明暗状態を判定し、周囲にある太陽光などの外乱光のレベルを推定する。判定用データは、通信部１２によりＥＣＵ３０を介してナビゲーション装置３１から取得した暦情報、位置情報、日射センサ３２の検出結果、もしくは照明装置３３の点消灯状態、または受光モジュール７からの受光信号から成る。

増倍制御部１ｃは、信号増倍部９を制御して、ＡＰＤ７ａの増倍率を変えることにより、受光モジュール７から出力される受光信号のレベルを制御する。この具体的な方法を、図４および図５を参照しながら説明する。

図４は、ＡＰＤ７ａの逆電圧と増倍率の関係を示した図である。図５は、ＡＰＤ７ａの増倍率と出力の関係を示した図である。

図４に示すように、ＡＰＤ７ａに印加される逆電圧が大きくなるに連れて、ＡＰＤ７ａの増倍率は大きくなる。そして、ＡＰＤ７ａに印加される逆電圧がある値以上になると、ＡＰＤ７ａに急に電流が流れて、ＡＰＤ７ａは降伏状態となる。

図５に示すように、ＡＰＤ７ａの増倍率が大きくなるに連れて、ＡＰＤ７ａの受光状態に応じた出力信号（電流）が増大する。このＡＰＤ７ａの増倍率に対する出力信号の変化は、一次関数で示される。このため、ＡＰＤ７ａの増倍率の増大に応じて、ＡＰＤ７ａの出力電流を電圧信号に変換するＴＩＡ７ｂの出力信号（電圧）も同様に増大し、受光モジュール７からの受光信号が増倍される。

図３の増倍制御部１ｃは、信号増倍部９の基準電圧生成部９ｂを制御して、基準電圧生成部９ｂから逆電圧生成部９ａに入力する基準電圧をＰＷＭにより変更する。すると、逆電圧生成部９ａからＡＰＤ７ａに与えられる逆電圧が変更されて、ＡＰＤ７ａの増倍率が変わる。その結果、ＡＰＤ７ａの出力レベルが変わって、受光モジュール７から出力される受光信号の増倍率も変わる。すなわち、信号増倍部９は、受光信号の増倍率を設定し、その増倍率に応じたレベルの受光信号を受光モジュール７から出力させる。

たとえば、増倍制御部１ｃが、基準電圧生成部９ｂから逆電圧生成部９ａに入力される基準電圧を大きくするに連れて、逆電圧生成部９ａからＡＰＤ７ａに与えられる逆電圧が大きくなり、ＡＰＤ７ａの増倍率も大きくなる。そして、ＡＰＤ７ａの増倍率が大きくなるに連れて、ＡＰＤ７ａの出力が増大し、受光モジュール７から出力される受光信号のレベルが大きくなる。このように、増倍制御部１ｃは、受光信号の増倍率を制御する。

ＡＰＤ７ａが受光する光には、ＬＤ２ａが発したレーザ光の対象物５０による反射光だけでなく、太陽光などの外乱光もある。また、受光モジュール７から出力される受光信号には、ＡＰＤ７ａが受光した光に基づく信号と、これ以外のノイズとが含まれる。この受光信号に含まれるノイズは、ＡＰＤ７ａのショットノイズと回路ノイズに起因して発生する。

回路ノイズは、周囲の温度に依存していて、熱雑音とも呼ばれている。図５に示すように、ある温度環境下においては、ＡＰＤ７ａの増倍率に関係なく、回路ノイズは一定となる。周囲の温度が低下するに連れて、回路ノイズは小さくなる。

ＡＰＤ７ａのショットノイズは、入射する外乱光に依存していて、ＡＰＤ７ａの出力信号（電流）の√（平方根）に比例して発生し、入射する外乱光の光量が大きくなるに連れて大きくなる。ＡＰＤ７ａの増倍率がある値Ｍ１未満では、ショットノイズは回路ノイズと同等となる。

ＡＰＤ７ａの増倍率がある値Ｍ１以上に大きくなると、ショットノイズは増大して行く。この際、ショットノイズはＡＰＤ７ａの出力信号を下回るが、ＡＰＤ７ａの出力信号の変化（図５の信号の傾き）より、ショットノイズの変化（図５のショットノイズの傾き）は急になる。このため、ＡＰＤ７ａの増倍率がＭ１より若干大きい値Ｍ２（Ｍ１＜Ｍ２）のときに、ＳＮ（信号・ノイズ）比は最大となり、ＡＰＤ７ａの増倍率が値Ｍ２より小さくなったり大きくなったりするに連れて、ＳＮ比は悪化する。これと同様に、受光モジュール７からの受光信号のＳＮ比も、ＡＰＤ７ａの増倍率に応じて変化する。

増倍制御部１ｃは、ＡＰＤ７ａのＳＮ比が悪化しないように、またはＳＮ比が向上するように、ＡＰＤ７ａの増倍率を変えて、受光モジュール７から出力される受光信号の増倍率を制御する。図４と図５に示したような、ＡＰＤ７ａの特性を示した情報は、予め記憶部１１に記憶されている。

図６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。まず、制御部１の明暗判定部１ｂが、判定用データの取得処理を実行する（ステップＳ１）。このデータ取得処理では、明暗判定部１ｂは、周囲の明暗状態を判定するための判定用データを取得する。具体的には、たとえば、通信部１２とＥＣＵ３０を介して、ナビゲーション装置３１から暦情報もしくは位置情報を取得する。または、日射センサ３２が検出した周囲の日射量を示した情報を取得する。または、照明装置３３に含まれる車両の前照灯の点消灯状態を示した情報を取得する。または、ＬＤ２ａを発光させることなく、周囲の外乱光だけをＡＰＤ７ａに受光させ、このときの受光モジュール７からの受光信号を、ＡＤＣ８を介して取得する。

次に、明暗判定部１ｂは、明暗判定処理および外乱光推定処理を実行する（ステップＳ２）。明暗判定処理では、明暗判定部１ｂは、ステップＳ１で取得した判定用データに基づいて、周囲の明暗状態を判定する。外乱光推定処理では、明暗判定部１ｂは、その判定用データに基づいて、周囲の外乱光の最大レベルを推定する。この２つの処理は、別々に実行してもよいし、同時に実行してもよい。

具体的には、たとえば明暗判定部１ｂは、ナビゲーション装置３１から取得した暦情報に含まれる現在の日時および本日の日の出と日の入の時刻に基づいて、現在が昼間であるか夜間であるかを判断する。このとき、現在が夜間であれば、明暗判定部１ｂは、周囲が暗い状態にあると判定する。また、現在が昼間であれば、明暗判定部１ｂは、ナビゲーション装置３１から取得した位置情報から現在位置がトンネル内や車庫内のような暗い場所であるか否かを判断する。そして、現在位置が暗い場所であれば、周囲が暗い状態にあると判定し、暗い場所でなければ、周囲が明るい状態にあると判定する。

さらに、明暗判定部１ｂは、上記の明暗状態の判定結果と、暦情報に含まれる現在の季節と、図７に示すような時・場所・外乱光テーブルＴ１とに基づいて、外乱光の最大レベルを推定する。時・場所・外乱光テーブルＴ１は、予め計測装置により計測した春・夏・秋・冬の昼間の外乱光（太陽光）の最大レベル（最大光量など）Ｌａ１〜Ｌａ４と、各季節の夜間や暗い場所の外乱光の最大レベルＬａ０を示している。夜間や暗い場所では太陽光が無いので、外乱光の最大レベルＬａ０は０（ゼロ）または０に近似した値である。時・場所・外乱光テーブルＴ１の情報は、記憶部１１に記憶されている。たとえば、現在が春の昼間であれば、明暗判定部１ｂは、外乱光の最大レベルを値Ｌａ１と推定する。また、現在が夜間であれば、または現在位置が暗い場所であれば、外乱光の最大レベルを値Ｌａ０と推定する。

または、明暗判定部１ｂは、日射センサ３２が検出した日射量に基づいて、周囲が明るい状態にあるか暗い状態にあるかを判定する。詳しくは、たとえば日射センサ３２の検出した日射量が所定値以上であれば、周囲が明るい状態にあると判定し、日射センサ３２の検出した日射量が所定値未満であれば、周囲が暗い状態にあると判定する。

さらに、明暗判定部１ｂは、日射センサ３２の検出した日射量と、図８に示すような日射量・外乱光テーブルＴ２とに基づいて、外乱光の最大レベルを推定する。日射量・外乱光テーブルＴ２は、予め異なる日、時間、または場所で、日射センサ３２により検出した日射量Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎと、そのときに計測装置により計測した外乱光の最大レベルＬｂ０、Ｌｂ１、Ｌｂ２、・・・、Ｌｂｎとを関連付けて段階的（昇順）に示している。日射量Ｓ０は、０または０に近似した値であるため、これに関連付けられた外乱光の最大レベルＬｂ０も０または０に近似した値である。日射量・外乱光テーブルＴ２の情報は、記憶部１１に記憶されている。明暗判定部１ｂは、たとえば、日射センサ３２の検出した日射量が、値Ｓ０であるかまたは値Ｓ１未満であれば、外乱光の最大レベルを値Ｌｂ０と推定する。また、日射センサ３２の検出した日射量が、値Ｓ１以上でかつ値Ｓ２未満であれば、外乱光の最大レベルを値Ｌｂ１と推定する。

または、明暗判定部１ｂは、前照灯の点消灯状態に基づいて、周囲が明るい状態にあるか暗い状態にあるかを判定する。詳しくは、たとえば前照灯が点灯状態であれば、周囲が暗い状態にあると判定し、前照灯が消灯状態であれば、周囲が明るい状態にあると判定する。

さらに、明暗判定部１ｂは、前照灯の点消灯状態と、図９に示すような前照灯・外乱光テーブルＴ３とに基づいて、外乱光の最大レベルを推定する。前照灯・外乱光テーブルＴ３では、前照灯の消灯状態に対して、予め計測装置により計測した昼間の外乱光（太陽光）の最大レベルＬｃ１を関連付け、前照灯の点灯状態に対して、外乱光の最大レベルＬｃ０を関連付けている。前照灯が点灯されるときは、周囲が夜間などのような暗い状態にあるので、外乱光の最大レベルＬｃ０は、０または０に近似した値である。前照灯・外乱光テーブルＴ３の情報は、記憶部１１に記憶されている。明暗判定部１ｂは、前照灯が消灯状態であれば、外乱光の最大レベルを値Ｌｃ１と推定し、前照灯が点灯状態であれば、外乱光の最大レベルを値Ｌｃ０と推定する。

または、明暗判定部１ｂは、周囲の外乱光だけをＡＰＤ７ａにより受光させたときの、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、周囲が明るい状態にあるか暗い状態にあるかを判定する。詳しくは、たとえば、当該受光信号が所定の閾値以上であれば、周囲が明るい状態にあると判定し、当該受光信号が閾値未満であれば、周囲が暗い状態にあると判定する。さらに、明暗判定部１ｂは、上記受光信号の最大値を検出し、該最大値を外乱光の最大レベルとして推定する。

上述したように、図６のステップＳ２で、明暗判定部１ｂにより周囲が明るい状態にあると判定された場合（ステップＳ３：明るい）、増倍制御部１ｃは、明状態の増倍率決定処理を実行する（ステップＳ４）。明状態の増倍率決定処理では、増倍制御部１ｃは、明暗判定部１ｂが推定した外乱光の最大レベルに基づいて、ＡＰＤ７ａの明状態の増倍率Ｍｂを決定する。

具体的には、まず増倍制御部１ｃは、たとえば、明暗判定部１ｂが推定した外乱光の最大レベルと、図１０に示すような外乱光・ノイズテーブルＴ４とに基づいて、ショットノイズのレベルを推定する。外乱光・ノイズテーブルＴ４は、予め計測装置により計測した外乱光の最大レベルＬｘ０、Ｌｘ１、・・・、Ｌｘｎと、該外乱光がＡＰＤ７ａで受光されたときのショットノイズのレベルＮｓ０、Ｎｓ１、・・・、Ｎｓｎとを関連付けて示している。外乱光の最大レベルＬｘ０、Ｌｘ１、・・・、Ｌｘｎは、図７〜図９に示した外乱光の最大レベルＬａ０〜Ｌａ４、Ｌｂ０、Ｌｂ１、・・・、Ｌｂｎ、Ｌｃ０、Ｌｃ１のいずれかに相当する。ショットノイズのレベルＮｓ０、Ｎｓ１、・・・、Ｎｓｎは、計測装置により計測された計測値であってもよいし、外乱光の最大レベルＬｘ０、Ｌｘ１、・・・、Ｌｘｎなどに基づいて算出された算出値であってもよい。

外乱光の最大レベルＬｘ０は、前述したように０または０に近似した値であるため、これに関連付けられたショットノイズのレベルＮｓ０も、０または０に近似した値である。周囲が明るい状態にあるときは、明暗判定部１ｂが外乱光の最大レベルとして値Ｌｘ０を推定することはない。外乱光・ノイズテーブルＴ４の情報は、記憶部１１に記憶されている。増倍制御部１ｃは、たとえば、外乱光の最大レベルがＬｘｎであれば、ショットノイズのレベルを値Ｎｓｎと推定する。

または、増倍制御部１ｃは、たとえば、明暗判定部１ｂが推定した外乱光の最大レベルを受光した場合における、ＡＰＤ７ａの出力信号の最大値（電流値または電圧値）を推定し、該最大値と所定の演算式とに基づいて、ショットノイズのレベルを推定（算出）する。

上記のようにショットノイズのレベルを推定すると、増倍制御部１ｃは、該ショットノイズのレベルと、予め記憶部１１に記憶された回路ノイズのレベル（図５）とに基づいて、明状態の増倍率Ｍｂを決定する。具体的には、増倍制御部１ｃは、図５に示すように、ショットノイズのレベルと回路ノイズのレベルとの差が所定値Ｘとなるような増倍率Ｍ２を、明状態の増倍率Ｍｂとして決定する。これにより、ＡＰＤ７ａのＳＮ比は最大となる。なお、所定値Ｘは、０以上の値に設定されている。

次に、制御部１は発光処理を実行する（ステップＳ５）。発光処理では、制御部１は、ＬＤ２ａからレーザ光を投射し、該レーザ光を回転走査部４により所定範囲に走査する。

また、制御部１は明状態の受光処理を実行する（ステップＳ６）。明状態の受光処理では、増倍制御部１ｃが、ステップＳ４で決定した明状態の増倍率Ｍｂに応じた基準電圧を、信号増倍部９の基準電圧生成部９ｂにより逆電圧生成部９ａに入力し、逆電圧生成部９ａより対応する逆電圧をＡＰＤ７ａに与えることにより、ＡＰＤ７ａの増倍率を明状態の増倍率Ｍｂに設定する。そして、レーザ光の対象物５０による反射光をＡＰＤ７ａにより受光し、該受光状態に応じて受光モジュール７から出力される受光信号を、ＡＤＣ８を介して物体検出部１ａに取り込む。このとき、周囲が明るい状態であるため、太陽光などの外乱光も、ＡＰＤ７ａにより受光される。このため、ＡＰＤ７ａの受光状態に応じて受光モジュール７から出力される受光信号は、たとえば図１１に示すようになる。

図１１は、周囲が明るい状態のときに、受光モジュール７から出力される受光信号を示した図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している（後述する図１２も同様である）。この周囲が明るい状態のときの受光信号には、対象物５０による反射光信号が含まれているとともに、ノイズが重畳されている。ノイズは、太陽光などの外乱光の影響を受けたショットノイズと、回路ノイズとから成る。このため、ＡＰＤ７ａに入射する外乱光の光量が多くなるに連れて、ノイズのレベルが大きくなる。然るに、上述したように、周囲が明るい状態のときは、ＡＰＤ７ａのＳＮ比が最大になるような、明状態の増倍率ＭｂがＡＰＤ７ａに設定されているので、受光モジュール７からの受光信号のＳＮ比は最適になる。このため、周囲が明るい状態のときの受光信号において、反射光信号とノイズとを判別することは容易である。

図６のステップＳ６の後、物体検出部１ａが対象物検出処理を実行する（ステップＳ１０）。対象物検出処理では、物体検出部１ａが受光モジュール７からＡＤＣ８を介して取り込んだ受光信号（図１１）に基づいて、反射光信号を検出し、該反射光信号に基づいて、対象物５０の有無や対象物５０までの距離を検出する。ステップＳ１０の後は、ステップＳ３に戻って、以降の処理を繰り返し実行する。

他の例として、ステップＳ１０の対象物検出処理を実行した後、一連の動作を終了してもよい。この場合、所定の周期でステップＳ１〜ステップＳ１０の処理を繰り返し実行すればよい。

一方、ステップＳ２で、明暗判定部１ｂにより周囲が暗い状態にあると判定された場合（ステップＳ３：暗い）、増倍制御部１ｃは、暗状態の増倍率決定処理を実行する（ステップＳ７）。暗状態の増倍率決定処理では、増倍制御部１ｃは、明暗判定部１ｂが推定した外乱光の最大レベルに基づいて、ＡＰＤ７ａの暗状態の増倍率Ｍｄを決定する。

暗状態の増倍率決定処理でも、明状態の増倍率決定処理と同様の手順で、増倍制御部１ｃが、明暗判定部１ｂにより推定された外乱光の最大レベルに基づいて、ショットノイズのレベルを推定する。そして、そのショットノイズのレベルと回路ノイズのレベルとに基づいて、暗状態の増倍率Ｍｄを決定する。

周囲が暗い状態のときは、外乱光が少ないので、増倍制御部１ｃにより推定されるショットノイズのレベルは、回路ノイズのレベルや、周囲が明るい状態のときのショットノイズのレベルに比べて小さくなる。特に、夜間やトンネル内では、太陽光が存在しないので、増倍制御部１ｃにより推定されるショットノイズのレベルは、無視できるぐらいに極小となる。そして、ＡＰＤ７ａの出力に含まれるノイズは、回路ノイズが支配的になる。

このため、増倍制御部１ｃは、推定したショットノイズのレベルが所定の閾値未満となる極小レベルであれば、該ショットノイズを無視する。そして、たとえば、予め記憶部１１に記憶された、図５のＡＰＤ７ａの特性に基づいて、出力信号と回路ノイズとのＳＮ比が最大となるような増倍率Ｍ３を、暗状態の増倍率Ｍｄとして決定する。これは、ＡＰＤ７ａの増倍率が変化しても、回路ノイズは一定であるため、周囲が暗い状態で、ショットノイズが無視できるくらい極小レベルであるときは、ＡＰＤ７ａの増倍率の上昇に比例して、ＳＮ比が向上するからである。なお、増倍率Ｍ３は、予め算出して記憶部１１に記憶しておいてもよい。また、ＡＰＤ７ａの上限の増倍率を、暗状態の増倍率Ｍ３として予め設定しておいてもよい。

また、周囲が暗い状態のときであっても、一時的な照明光などのような外乱光の影響により、明暗判定部１ｂにより推定された外乱光の最大レベルが大きくなり、増倍制御部１ｃにより推定されたショットノイズのレベルも大きくなることがある。この結果、ショットノイズのレベルが所定の閾値以上となった場合には、増倍制御部１ｃは、該ショットノイズのレベルと回路ノイズのレベルとの差が所定値Ｘとなるような増倍率Ｍ２（図５）を、暗状態の増倍率Ｍｄとして決定する。このようにしても、ＡＰＤ７ａのＳＮ比は最大となる。

他の例として、増倍制御部１ｃが、推定したショットノイズのレベルと所定の閾値とを比較せず、該ショットノイズのレベルと回路ノイズのレベルとの差が所定値Ｘとなるような増倍率Ｍ２を、暗状態の増倍率Ｍｄとして決定してもよい。このようにしても、推定されたショットノイズのレベルが小さくなるに連れて、決定される暗状態の増倍率Ｍｄが大きくなるので、暗状態の増倍率Ｍｄが明状態の増倍率Ｍｂより大きくなる。また、ＡＰＤ７ａのＳＮ比が最大となる。

次に、制御部１は発光処理を実行する（ステップＳ８）。ステップＳ８の発光処理は、ステップＳ５の発光処理と同様である。

また、制御部１は暗状態の受光処理を実行する（ステップＳ９）。暗状態の受光処理では、増倍制御部１ｃが、ステップＳ７で決定した暗状態の増倍率Ｍｄに応じた基準電圧を、基準電圧生成部９ｂにより逆電圧生成部９ａに入力し、逆電圧生成部９ａより対応する逆電圧をＡＰＤ７ａに与えることにより、ＡＰＤ７ａの増倍率を暗状態の増倍率Ｍｄに設定する。暗状態の増倍率Ｍｄは、明状態の増倍率Ｍｂより大きいため、暗状態の増倍率Ｍｄに応じた基準電圧および逆電圧は、明状態の増倍率Ｍｂに応じた基準電圧および逆電圧より、それぞれ大きくなっている。上記のようにＡＰＤ７ａに暗状態の増倍率Ｍｄを設定すると、レーザ光の対象物５０による反射光をＡＰＤ７ａにより受光し、該受光状態に応じて受光モジュール７から出力される受光信号を、ＡＤＣ８を介して物体検出部１ａに取り込む。このとき、夜間やトンネル内などのように周囲が暗い状態であるため、太陽光などの外乱光が、ＡＰＤ７ａにより受光されることはない。このため、ＡＰＤ７ａの受光状態に応じて受光モジュール７から出力される受光信号は、たとえば図１２に示すようになる。

図１２は、周囲が暗い状態のときに、受光モジュール７から出力される受光信号を示した図である。この周囲が暗い状態のときの受光信号には、対象物５０による反射光信号が含まれているとともに、ノイズが重畳されている。周囲が暗い状態のときは、太陽光などの外乱光がほぼ存在しないため、ノイズはほぼ回路ノイズから成る。このため、上述したように、明状態の増倍率Ｍｂより大きい暗状態の増倍率ＭｄをＡＰＤ７ａに設定しても、周囲が暗い状態のときの受光信号では、反射光信号だけが増倍された状態となる（図１２）。また、周囲が暗い状態の反射光信号のレベルは、周囲が明るい状態のときの反射光信号（図１１）のレベルより大きくなる。また、周囲が暗い状態のノイズ（図１２）のレベルは、周囲が明るい状態のときのノイズ（図１１）のレベルより小さくなり易い。さらに、上述したように、周囲が暗い状態のときは、ＡＰＤ７ａのＳＮ比が最大になるような、暗状態の増倍率ＭｄがＡＰＤ７ａに設定されているので、受光モジュール７からの受光信号のＳＮ比は最適となる。このため、周囲が暗い状態のときの受光信号において、反射光信号とノイズとを判別することは容易である。

図６のステップＳ９の後、物体検出部１ａが、受光モジュール７からＡＤＣ８を介して取り込んだ受光信号（図１２）に基づいて、対象物検出処理を実行する（ステップＳ１０）。

以上の実施形態によると、周囲が明るい状態のときも暗い状態のときも、受光モジュール７から出力される受光信号を信号増倍部９により増倍するので、受光信号に含まれる対象物５０による反射光信号のレベルが大きくなり、該反射光信号に基づいて対象物５０の有無や対象物５０までの距離を検出し易くすることができる。また、ＡＰＤ７ａへの外乱光の入射量が少ない、周囲が暗い状態のときの受光信号の増倍率を、ＡＰＤ７ａへの外乱光の入射量が多い、周囲が明るい状態のときの受光信号の増倍率より大きくしている。このため、周囲が暗い状態のときは、受光信号に含まれる反射光信号のレベルをより大きくして、反射光信号とノイズとを区別し易くし、反射光信号に基づく対象物５０の検出精度を向上させることができる。また、周囲が明るい状態のときは、周囲が暗い状態のときよりも受光信号の増倍率を小さく抑えているので、受光信号に含まれるノイズのレベルが過大にならず、該ノイズと反射光信号とを区別し易くし、反射光信号に基づく対象物５０の検出精度を向上させることができる。

また、以上の実施形態では、ＡＰＤ７ａに印加する逆電圧を変えて、ＡＰＤ７ａの増倍率を変えることにより、受光モジュール７から出力される受光信号の増倍率を変えている。このため、周囲が明るい状態のときにＡＰＤ７ａに印加する逆電圧より、周囲が暗い状態のときにＡＰＤ７ａに印加する逆電圧を高くするという簡単な制御によって、周囲が暗い状態のときのＡＰＤ７ａの増倍率を、周囲が明るい状態のときのＡＰＤ７ａの増倍率より確実に大きくすることができる。そしてこの結果、周囲が暗い状態のときの受光信号の増倍率を、周囲が明るい状態のときの受光信号の増倍率より確実に大きくすることが可能となる。

また、以上の実施形態では、ＥＣＵ３０を介してナビゲーション装置３１からから取得した暦情報や位置情報、日射センサ３２の検出結果、もしくは前照灯の点消灯状態、または受光モジュール７からの受光信号から成る判定用データに基づいて、明暗判定部１ｂが周囲の明暗状態を判定している。このため、暦情報、位置情報、または前照灯の点消灯状態を参照した場合には、周囲が明るい状態にあるかまたは暗い状態にあるかを正確に推定することができる。また、日射センサ３２の検出結果または受光信号を参照した場合には、そのときの外乱光の実測データに基づいて、周囲が明るい状態にあるかまたは暗い状態にあるかを正確に推定することができる。

また、以上の実施形態では、上記判定用データに基づいて、明暗判定部１ｂにより周囲の外乱光のレベルを推定し、該外乱光のレベルに応じて、増倍制御部１ｃと信号増倍部９により、ＡＰＤ７ａの増倍率を設定して、受光モジュール７から出力される受光信号を増倍している。このため、周囲の明暗状態を左右する外乱光の状態に応じて、ＡＰＤ７ａの増倍率を変更し、受光信号の増倍率も変更することができる。そして、物体検出部１ａにおいて、受光信号に含まれる反射光信号の検出感度を向上させ、対象物５０の検出精度をより向上させることが可能となる。

さらに、以上の実施形態では、明暗判定部１ｂにより外乱光の最大レベルを推定し、該最大レベルに基づいて、増倍制御部１ｃによりショットノイズのレベルを推定している。そして、増倍制御部１ｃと信号増倍部９により、ショットノイズのレベルと予め記憶された回路ノイズのレベルとに基づいて、ＡＰＤ７ａの増倍率を設定して、受光モジュール７から出力される受光信号を増倍している。このため、周囲の外乱光の状態に応じたショットノイズと、回路ノイズとを考慮して、ＡＰＤ７ａの増倍率を変更し、受光信号の増倍率も変更して、ＡＰＤ７ａおよび受光モジュール７の出力のＳＮ比を向上させることができる。そして、物体検出部１ａにおいて、受光モジュール７からの受光信号に含まれる反射光信号の検出感度をより向上させ、対象物５０の検出精度を一層向上させることが可能となる。

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、発光素子としてＬＤ２ａを用い、受光素子としてＡＰＤ７ａ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い。ＬＤ２ａ以外の発光素子を適宜数、発光モジュール２に設けてもよい。また、ＡＰＤ７ａ以外の受光素子を適宜数、受光モジュール７に設けてもよい。

たとえば、図１３に示すように、受光素子としてＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）７ｓを受光モジュール７に設けてもよい。ＳＰＡＤ７ｓは、ガイガーモードのＡＰＤである。ＳＰＡＤ７ｓは、ＴＩＡ７ｂおよび定電流回路７ｄと対を成している。ＳＰＡＤ７ｓ、ＴＩＡ７ｂ、および定電流回路７ｄは、それぞれ受光モジュール７に複数設けられている（詳細図示省略）。

また、ＳＰＡＤのアソードにクエンチング抵抗の一端を接続したものを１ピクセル（基本単位）とし、該ピクセルを多数並列に接続することにより構成されたＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）を受光モジュールに１つまたは複数設けてもよい（図示省略）。

また、図１４に示すように、ＰＩＮ型のＰＤ（Photo Diode）７ｇを受光素子として受光モジュール７に設けてもよい。ＰＤ７ｇのアノードはＴＩＡ７ｂに接続され、ＰＤ７ｇのカソードは電源＋Ｖに接続されている。また、ＰＤ７ｇおよびＴＩＡ７ｂは、対を成していて、それぞれ受光モジュール７に複数設けられている（詳細図示省略）。

また、以上の実施形態では、受光素子であるＡＰＤ７ａの増倍率を変えることにより、受光モジュール７から出力される受光信号の増倍率を変更した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば図１４に示すように、ＭＵＸ７ｃの出力側にＶＧＡ（Variable Gain Amplifier）７ｆを接続し、ＭＵＸ７ｃの出力信号をＶＧＡ７ｆにより増幅する際のゲインを変えることによって、受光モジュール７から出力される受光信号の増倍率を変更してもよい。ＶＧＡ７ｆは、本発明の「信号増倍部」の一例である。制御部１の増倍制御部１ｄは、ＶＧＡ７ｆのゲインを調整して、周囲が明るい状態のときの受光信号の増倍率より、周囲が暗い状態のときの受光信号の増倍率を大きくする。図１４では、受光素子としてＰＩＮ型のＰＤ７ｇを用いているが、その他の受光素子を用いてもよい。

また、以上の実施形態では、ＥＣＵ３０を介して、ナビゲーション装置３１から取得した暦情報、位置情報、日射センサ３２の検出結果、もしくは照明装置３３に含まれる前照灯の点消灯状態、または受光モジュール７からの受光信号から成る判定用データに基づいて、周囲の明暗状態を判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、日時を計測しかつ日の出・日の入の時刻を記憶する暦管理部を、対象物検出装置１００の内部（制御部１など）に設けて、該暦管理部から必要な暦情報を読み出してもよい。また、日射センサ３２を対象物検出装置１００に直接接続して、日射センサ３２の検出結果を随時取得してもよい。また、車両の前照灯以外の照明類の点消灯状態を、直接または間接的に取得してもよい。また、その他の判定用データに基づいて、周囲の明暗状態を判定してもよい。また、上述した判定用データやその他の判定用データのうち、いずれか１つまたは２以上に基づいて、周囲の明暗状態を判定してもよい。

また、以上の実施形態では、判定用データに基づいて外乱光の最大レベルを推定し、該最大レベルに基づいてショットノイズのレベルを推定し、該ショットノイズのレベルと回路ノイズのレベルとに基づいて、ＡＰＤ７ａの増倍率を設定して、受光モジュール７から出力される受光信号を増倍した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。外乱光の最大レベルに代えて、予め計測された外乱光の計測値の平均、分散、または標準偏差などの演算結果に基づく値（レベル）を用いてもよい。また、ショットノイズの推定を省略し、外乱光の各レベルに対応するＡＰＤの増倍率を予め設定して、記憶部１１に記憶しておいてもよい。また、外乱光のレベルの推定を省略し、周囲が明るい状態のときと暗い状態のときのＡＰＤの増倍率（または受光信号の増幅率）をそれぞれ予め設定して、記憶部１１に記憶しておいてもよい。

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。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、受光モジュール７から電圧信号を出力して、後段で処理した例を示したが、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、各受光素子からの出力電流に応じた電流信号を受光モジュール７から出力して、後段のＡＤＣ８や制御部１で処理し、対象物の有無や対象物までの距離を検出してもよい。

さらに、以上の実施形態では、車載用の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、その他の用途の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。

１ａ 物体検出部
１ｂ 明暗判定部
１ｃ、１ｄ 増倍制御部
２ 発光モジュール（発光部）
２ａ ＬＤ（発光素子）
７ 受光モジュール（受光部）
７ａ ＡＰＤ（受光素子）
７ｆ ＶＧＡ（信号増倍部）
７ｇ ＰＤ（受光素子）
７ｓ ＳＰＡＤ（受光素子）
９ 信号増倍部
９ａ 逆電圧生成部
３２ 日射センサ
３３ 照明装置
５０ 対象物
１００ 対象物検出装置

Claims (5)

1. 所定範囲に光を投射する発光素子を有する発光部と、
   前記発光部から投射された光の前記所定範囲にある対象物による反射光を受光する受光素子を有する受光部と、
   前記受光素子の受光状態に応じて前記受光部から出力される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、を備えた対象物検出装置において、
   周囲の明暗状態を判定する明暗判定部と、
   前記受光信号の増倍率を設定し、該増倍率に応じたレベルの前記受光信号を前記受光部から出力させる信号増倍部と、
   前記受光信号の増倍率を制御する増倍制御部と、をさらに備え、
   前記増倍制御部は、前記明暗判定部により周囲が暗い状態であると判定された場合における前記受光信号の増倍率を、前記明暗判定部により周囲が明るい状態であると判定された場合における前記受光信号の増倍率より大きくする、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、
   前記受光素子は、ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）から成り、
   前記信号増倍部は、逆電圧を生成して前記ＡＰＤに印加する逆電圧生成部を有し、
   前記増倍制御部は、前記逆電圧生成部により前記ＡＰＤに印加する逆電圧を変えることにより、前記受光信号の増倍率を変える、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、
   前記明暗判定部は、外部から取得した暦情報、位置情報、日射センサの検出結果、もしくは周囲を照らす照明装置の点消灯状態、または前記受光信号から成る判定用データに基づいて、周囲の明暗状態を判定する、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、
   前記明暗判定部は、前記判定用データに基づいて周囲の外乱光のレベルを推定し、
   前記増倍制御部は、前記外乱光のレベルに基づいて前記受光信号の増倍率を変える、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、
   前記増倍制御部は、前記明暗判定部により推定された前記外乱光のレベルに基づいて、ショットノイズのレベルを推定し、該ショットノイズのレベルと予め記憶された回路ノイズのレベルとに基づいて、前記受光信号の増倍率を変える、ことを特徴とする対象物検出装置。

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